JP4116648B2 - オクルージョンカリング方法および描画処理装置 - Google Patents
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Description
(2)実際に描画される可能性があるかどうかを判定すべきオブジェクトを内側に包含する外包ボリュームと、当該オブジェクトの内側に包含される内包ボリューム。
図1(a)は、描画対象として与えられるオブジェクト200の一例を示す図であり、図1(b)は、オブジェクト200に対して設けられる外包ボリューム400と内包ボリューム300の一例を示す図である。外包ボリューム400は、内部にオブジェクト200を完全に包含するように設けられる。内包ボリューム300は、オブジェクト200の内部に完全に包含されるように設けられる。
オブジェクト200に対して設定された外包ボリューム400と内包ボリューム300のそれぞれを構成するポリゴンを、オブジェクト200を描画するスクリーン座標に投影変換し、縮小Zバッファに対応したラスタライズ処理を行う。外包ボリューム400のラスタライズ処理の際、縮小ZバッファによるZカリング判定が行われ、内包ボリューム300のラスタライズ処理の際、縮小Zバッファの代表Z値の更新が行われる。
図3は、縮小Zバッファ500を示す図である。縮小Zバッファ500は、描画時に用いるZバッファのタイル状の複数の画素を1つの画素ブロックにまとめ、解像度を低くしたバッファである。外包ボリューム400と内包ボリューム300の2つのバウンディングボリュームを縮小Zバッファ500に対応させてラスタライズ処理することで、より少ない処理量で隠面消去処理を行うことができる。
外包ボリューム400は、オブジェクト200が描画される可能性のある領域を検出し、オブジェクト200をカリングすべきかどうかを判定するために設けられている。わずかでも描画される可能性のある部分があれば、オブジェクト200をカリングすることがあってはならない。判定もれの箇所がないことを保証するため、外包ボリューム400は、オブジェクト200を完全に包含する必要がある。オブジェクト200が空間上で占めない余分な部分を外包ボリューム400が含んでいても、その分、処理効率が落ちるが、カリング判定は破綻することがない。
外包ボリューム400が描画されるすべての画素ブロックについて、
当該画素ブロック内の描画対象のすべての画素のZ値が縮小Zバッファ500の当該画素ブロックの代表Z値よりも大きい場合、言い換えれば、
当該画素ブロック内の描画対象の画素のZ値の最小値が縮小Zバッファ500の当該画素ブロックの代表Z値よりも大きい場合、当該オブジェクト200をカリングする。
外包ボリューム400が描画されるすべての画素ブロックについて、
b>Zrかつc>Zrかつd>Zrならば、言い換えれば、
min(b,c,d)>Zrならば、オブジェクト200をカリングする。
ここで、bは当該画素ブロック内にある外包ボリューム400のポリゴンの頂点BのZ値、cは当該ポリゴンの辺と当該画素ブロックの境界線の交点CのZ値、dは当該ポリゴンに内包される当該画素ブロックの隅点DのZ値であり、頂点B、交点C、隅点Dが複数ある場合はすべてのサンプリングポイントを評価する。
外包ボリューム400が描画される少なくとも1つの画素ブロックについて、当該画素ブロック内の画素単位のZ値の中に、縮小Zバッファ500の当該画素ブロックの代表Z値よりも小さいものが1つでも存在することが判明した場合、オブジェクト200は描画される可能性があると判定する。
外包ボリューム400が描画される少なくとも1つの画素ブロックについて、
b<Zrまたはc<Zrまたはd<Zrならば、オブジェクト200を描画される可能性があると判定する。
ここで、bは当該画素ブロック内にある外包ボリューム400のポリゴンの頂点BのZ値、cは当該ポリゴンの辺と当該画素ブロックの境界線の交点CのZ値、dは当該ポリゴンに内包される当該画素ブロックの隅点DのZ値であり、頂点B、交点C、隅点Dが複数ある場合はすべてのサンプリングポイントを評価する。
内包ボリューム300は、オブジェクト200が存在することにより、これよりも後方にある他のオブジェクトが隠れて描画されることがない領域を検出し、縮小Zバッファ500を更新するために設けられている。描画されることのない領域を正しく検出するためには次の条件をすべて満たす必要がある。
内包ボリューム300により完全に覆われた縮小Zバッファ500の画素ブロックについて、
当該画素ブロック内の内包ボリューム300の描画対象のすべての画素のZ値が縮小Zバッファ500の当該画素ブロックの代表Z値よりも小さい場合、言い換えれば、
当該画素ブロック内の内包ボリューム300の描画対象の画素のZ値の最大値が縮小Zバッファ500の当該画素ブロックの代表Z値よりも小さい場合、当該画素ブロックの代表Z値を当該画素ブロック内の画素単位のZ値の最大値により更新する。
内包ボリューム300により完全に覆われた縮小Zバッファ500の画素ブロックについて、
max(b,c,d1,d2,d3,d4)<Zrならば、縮小ZバッファのZ値をmax(b,c,d1,d2,d3,d4)の値で更新する。
ここで、bは当該画素ブロック内にある内包ボリューム300のポリゴンの頂点BのZ値、cは当該ポリゴンの辺と当該画素ブロックの境界線の交点CのZ値、dは当該画素ブロックの四隅点D1〜D4のZ値であり、頂点B、交点Cが複数ある場合はすべてのサンプリングポイントを評価する。
以上、述べたように本実施の形態によれば、オブジェクト200に対して外包ボリューム400と内包ボリューム300を設定し、縮小Zバッファ500を用いて、それぞれのボリュームで異なる種類のZ判定を行うことにより、描画される可能性のないオブジェクト200をカリングし、隠面消去処理の効率化を図ることができる。
上記の説明では、オブジェクト200に対して二重バウンディングボリュームである外包ボリューム400と内包ボリューム300を設定し、外包ボリューム400によるZカリング判定と、内包ボリューム300による縮小Zバッファの代表Z値更新を行った。別の実施例として、視点から見てオブジェクト200を奥行き方向に前後に挟む前面板と背面板からなる二重バウンディングボードを設定し、前面板を用いて同様のZカリング判定を行い、背面板を用いて縮小Zバッファの代表Z値を行ってもよい。
上記の実施の形態では、オブジェクト200に対して外包ボリューム400と内包ボリューム300という二重バウンディングボリュームを設けて、オブジェクト200を奥行き方向で近似し、縮小Zバッファ500を更新しながら、Zカリング判定を行う方法を説明した。オブジェクト200に完全に内包される内包ボリューム300で縮小Zバッファ500を生成し、オブジェクト200を完全に内包する外包ボリューム400を基準として縮小Zバッファ500を用いてカリング判定を行うことで、描画すべきオブジェクト200を誤ってカリングすることが絶対にないことを保証した。
(A)実際のオブジェクト200よりも複雑度の低いバウンディングボリュームを用いるため、ポリゴンモデルを記憶するメモリ容量が少なくて済み、ポリゴンモデルのラスタライズ処理も高速に行える。
(B)縮小Zバッファ500を用いて画素ブロック単位のZ判定をするため、通常のZバッファを用いた画素単位のZ判定に比べて、必要とされるメモリ容量が少なく、演算回数も少なくて済む。
(1)縮小Zバッファ500を用いないで、二重バウンディングボリュームを通常のZバッファに対してラスタライズしてオクルージョンカリングする方法、または、
(2)二重バウンディングボリュームを用いないで、オブジェクト200を縮小Zバッファ500に対して直接ラスタライズしてオクルージョンカリングする方法
を採用することもできる。すなわち縮小Zバッファ500、二重バウンディングボリュームのいずれか一方を構成要件から外しても、本発明を実施することができる。
以下、上記の実施の形態およびその変形例に係るオクルージョンカリング方法を利用した描画処理装置100の構成と動作を説明する。図15から図17を参照して描画処理装置100の構成を説明するが、これらの図は機能に着目したブロック図を描いており、これらの機能ブロックはハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現することができる。
Claims (10)
- 複数のオブジェクトが与えられた場合に、視点から見て他のオブジェクトの背後に隠れて見えないオブジェクトを描画対象から外すオクルージョンカリングの方法であって、
前記複数のオブジェクトの奥行き方向の位置関係を判定するために、画素単位で視点からの奥行きを示すZ値を格納したZバッファを設け、
描画される可能性があるか否かを判定すべきオブジェクトを内側に包含する外包ボリュームと、当該オブジェクトの内側に包含される内包ボリュームとを設け、
前記内包ボリュームが描画される画素のZ値を前記Zバッファに格納された対応する画素のZ値と比較し、前記内包ボリュームの描画画素のZ値が前記Zバッファの対応画素のZ値よりも視点に近いことを示す場合に、前記Zバッファの対応画素のZ値を前記内包ボリュームの描画画素のZ値により更新し、
前記外包ボリュームが描画される少なくとも1つの画素について、前記外包ボリュームの描画画素のZ値が前記Zバッファに格納された対応する画素のZ値よりも視点に近いことを示すことが判明した場合には、当該オブジェクトは描画される可能性があると判定することを特徴とするオクルージョンカリング方法。 - 前記外包ボリュームの描画画素のZ値を前記Zバッファに格納された対応する画素のZ値と比較し、前記外包ボリュームのすべての描画画素のZ値が前記Zバッファの対応画素のZ値よりも視点から遠いことを示す場合に、当該オブジェクトを描画対象から外すことを特徴とする請求項1に記載のオクルージョンカリング方法。
- 複数のオブジェクトが与えられた場合に、視点から見て他のオブジェクトの背後に隠れて見えないオブジェクトを描画対象から外すオクルージョンカリングの方法であって、
前記複数のオブジェクトの奥行き方向の位置関係を判定するために、複数の隣接画素をまとめた所定の画素ブロックの単位で視点からの奥行きを示す代表Z値を格納した縮小Zバッファを設け、
描画される可能性があるか否かを判定すべきオブジェクトを内側に包含する外包ボリュームと、当該オブジェクトの内側に包含される内包ボリュームとを設け、
前記内包ボリュームが描画される画素ブロック内の画素単位のZ値を前記縮小Zバッファに格納された対応する画素ブロックの代表Z値と比較し、当該画素ブロック内の画素単位のZ値の内、視点から最も遠方にあることを示す最遠方Z値が当該画素ブロックの代表Z値よりも視点に近いことを示す場合に、当該画素ブロックの代表Z値を前記最遠方Z値により更新し、
前記外包ボリュームが描画される少なくとも1つの画素ブロックについて、当該画素ブロック内の画素単位のZ値の中で、前記縮小Zバッファに格納された対応する画素ブロック単位の代表Z値よりも視点に近いことを示すものが1つでも存在することが判明した場合には、当該オブジェクトは描画される可能性があると判定することを特徴とするオクルージョンカリング方法。 - 前記外包ボリュームが描画されるすべての画素ブロックについて、当該画素ブロック内の画素単位のZ値の内、視点に対して最も手前にあることを示すZ値が前記縮小Zバッファに格納された対応する画素ブロック単位の代表Z値よりも視点から遠いことを示す場合に、当該オブジェクトを描画対象から外すことを特徴とする請求項3に記載のオクルージョンカリング方法。
- 前記外包ボリュームが描画される画素ブロック内の画素単位のZ値を前記縮小Zバッファに格納された対応する画素ブロックの代表Z値と比較する際、当該画素ブロック内にある前記外包ボリュームのポリゴンの頂点に位置する画素のZ値、前記ポリゴンの辺と当該画素ブロックの境界線の交点に位置する画素のZ値、および当該画素ブロックの四隅点の内、当該ポリゴンに内包される隅点に位置する画素のZ値を前記代表Z値との比較対象とすることを特徴とする請求項4に記載のオクルージョンカリング方法。
- 複数のオブジェクトが与えられた場合に、視点から見て他のオブジェクトの背後に隠れて見えないオブジェクトを描画対象から外すオクルージョンカリングの方法であって、
前記複数のオブジェクトの奥行き方向の位置関係を判定するために、画素単位で視点からの奥行きを示すZ値を格納したZバッファを設け、
描画される可能性があるか否かを判定すべきオブジェクトに対して、前記視点から見て当該オブジェクトの前面に位置して当該オブジェクトを背後に隠す前面板と、前記視点から見て当該オブジェクトの背面に位置して当該オブジェクトの背後に隠れる背面板とを設け、
前記背面板が描画される画素のZ値を前記Zバッファに格納された対応する画素のZ値と比較し、前記背面板の描画画素のZ値が前記Zバッファの対応画素のZ値よりも視点に近いことを示す場合に、前記Zバッファの対応画素のZ値を前記背面板の描画画素のZ値により更新し、
前記前面板が描画される少なくとも1つの画素について、前記前面板の描画画素のZ値が前記Zバッファに格納された対応する画素のZ値よりも視点に近いことを示すことが判明した場合には、当該オブジェクトを描画される可能性があると判定することを特徴とするオクルージョンカリング方法。 - 前記背面板の描画画素のZ値を前記Zバッファに格納された対応する画素のZ値と比較し、前記背面板のすべての描画画素のZ値が前記Zバッファの対応画素のZ値よりも視点から遠いことを示す場合に、当該オブジェクトを描画対象から外すことを特徴とする請求項6に記載のオクルージョンカリング方法。
- 複数のオブジェクトが与えられた場合に、視点から見て他のオブジェクトの背後に隠れて見えないオブジェクトを描画対象から外すオクルージョンカリングの方法であって、
前記複数のオブジェクトの奥行き方向の位置関係を判定するために、複数の隣接画素をまとめた所定の画素ブロックの単位で視点からの奥行きを示す代表Z値を格納した縮小Zバッファを設け、
描画される可能性があるか否かを判定すべきオブジェクトに対して前記視点から見て前面に位置して当該オブジェクトを背後に隠す前面板と、当該オブジェクトに対して前記視点から見て背面に位置して当該オブジェクトの背後に隠れる背面板とを設け、
前記背面板が描画される画素ブロック内の画素単位のZ値を前記縮小Zバッファに格納された対応する画素ブロックの代表Z値と比較し、当該画素ブロック内の画素単位のZ値の内、視点から最も遠方にあることを示す最遠方Z値が当該画素ブロックの代表Z値よりも視点に近いことを示す場合に、当該画素ブロックの代表Z値を前記最遠方Z値により更新し、
前記前面板が描画される少なくとも1つの画素ブロックについて、当該画素ブロック内の画素単位のZ値の中で、前記縮小Zバッファに格納された対応する画素ブロック単位の代表Z値よりも視点に近いことを示すものが1つでも存在することが判明した場合には、当該オブジェクトは描画される可能性があると判定することを特徴とするオクルージョンカリング方法。 - 前記前面板が描画されるすべての画素ブロックについて、当該画素ブロック内の画素単位のZ値の内、視点に対して最も手前にあることを示すZ値が前記縮小Zバッファに格納された対応する画素ブロック単位の代表Z値よりも視点から遠いことを示す場合に、当該オブジェクトを描画対象から外すことを特徴とする請求項8に記載のオクルージョンカリング方法。
- 複数のオブジェクトが与えられた場合に、視点から見て他のオブジェクトの背後に隠れて見えないオブジェクトを描画対象から外すオクルージョンカリングを行う描画処理装置であって、
前記複数のオブジェクトの奥行き方向の位置関係を判定するために、複数の隣接画素をまとめた所定の画素ブロックの単位で視点からの奥行きを示す代表Z値を格納した縮小Zバッファと、
描画される可能性があるか否かを判定すべきオブジェクトを内側に包含する外包ボリュームを生成する外包ボリューム生成部と、
当該オブジェクトの内側に包含される内包ボリュームを生成する内包ボリューム生成部と、
前記内包ボリュームが描画される画素ブロック内の画素単位のZ値を前記縮小Zバッファに格納された対応する画素ブロックの代表Z値と比較し、当該画素ブロック内の画素単位のZ値の内、視点から最も遠方にあることを示す最遠方Z値が当該画素ブロックの代表Z値よりも視点に近いことを示す場合に、当該画素ブロックの代表Z値を前記最遠方Z値により更新する更新部と、
前記外包ボリュームが描画される少なくとも1つの画素ブロックについて、当該画素ブロック内の画素単位のZ値の中で、前記縮小Zバッファに格納された対応する画素ブロック単位の代表Z値よりも視点に近いことを示すものが1つでも存在することが判明した場合には、当該オブジェクトは描画される可能性があると判定する判定部とを含むことを特徴とする描画処理装置。
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