JPH08235379A

JPH08235379A - 画像生成装置

Info

Publication number: JPH08235379A
Application number: JP7059862A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Ishida; 博文石田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】隠れ面消去を行った後にテクスチャマッピン
グを行う場合に、半透明物体の表示をも可能とする。【構成】優先度順出力部３は、複数の物体に対応する
画像が表示される画面上の各画素位置について、画素値
計算部２により計算された画素値中の奥行き値および透
過率に基づいて表示されない画素値を消去し、消去され
ないで残った画素値群を表示の優先度順に出力する。マ
ッピング部４は、当該複数の物体に対応する画像が表示
される画面上の各画素位置での透過率付加属性値を、優
先度順出力部３により優先度順に出力された画素値群中
のテクスチャデータ対応位置に基づくテクスチャマッピ
ングによる属性値の取得と、当該画素値群中の透過率の
付加とによって求める。輝度計算部５は、各画素位置で
の透過率付加属性値に基づき、当該各画素位置での輝度
値を計算して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３次元空間中で定義さ
れた複数の物体に対応する２次元平面上の画像を生成し
て当該画像を画面上に表示する画像生成装置に関し、特
にテクスチャマッピングと隠れ面消去とを行って当該画
像の生成を行う画像生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像生成装置によりテク
スチャマッピングと隠れ面消去とが行われる場合には、
テクスチャマッピングが行われた後に隠れ面消去が行わ
れるのが一般的であった。このような順序で両方の処理
が行われる場合には、隠れ面消去によって表示されなく
なる物体にもテクスチャマッピングが行われるため、物
体数の増大により無駄なテクスチャマッピングの処理が
増加するという問題点があった。

【０００３】このような問題点に対処するために、隠れ
面消去を行った後に、テクスチャマッピングを行う画像
生成装置が提案された。

【０００４】従来のこの種の画像生成装置（隠れ面消去
を行った後にテクスチャマッピングを行う画像生成装
置）では、画面上の各画素（画像が表示される画面を構
成する各画素）毎に表示する物体が１つに決められてい
た（１つの画素位置には１つの画素値しか存在しなかっ
た）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の画像生
成装置では、隠れ面消去を行った後にテクスチャマッピ
ングを行う方法が採用されるときに、画面上の各画素毎
に表示する物体が１つに決められていたので、半透明物
体の表示を行うことができないという問題点があった。

【０００６】本発明の目的は、上述の点に鑑み、隠れ面
消去を行った後にテクスチャマッピングを行う場合に、
各画素毎に半透明物体の情報（画素値）を捨てずに保存
しておき、テクスチャマッピングの後に１つの画素位置
に対する複数の画素値（１つの画素値の場合もある）か
ら輝度値の計算を行うことで、半透明物体の表示をも可
能とする画像生成装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の画像生成装置
は、３次元空間中で定義された複数の物体に対応する画
像を生成して表示し、その際にテクスチャマッピングと
隠れ面消去とを行う画像生成装置において、形状デー
タ，光反射透過特性を示すデータ，およびテクスチャデ
ータを物体に対応付ける対応方法を示すデータを含む物
体データを、当該複数の物体における各物体について設
定して記憶する物体設定部と、前記物体設定部に記憶さ
れた物体データに基づいて、奥行き値，テクスチャデー
タ対応位置および透過率を含む画素値を画面上における
当該各物体を表示する画素について求める画素値計算部
と、当該複数の物体に対応する画像が表示される画面上
の各画素位置について、前記画素値計算部により計算さ
れた画素値中の奥行き値および透過率に基づいて表示さ
れない画素値を消去し、消去されないで残った画素値群
を表示の優先度順に出力する優先度順出力部と、当該複
数の物体に対応する画像が表示される画面上の各画素位
置での透過率付加属性値を、前記優先度順出力部により
優先度順に出力された画素値群中のテクスチャデータ対
応位置に基づくテクスチャマッピングによる属性値の取
得と当該画素値群中の透過率の付加とによって求めるマ
ッピング部と、前記マッピング部により求められた各画
素位置での透過率付加属性値に基づいて当該各画素位置
での輝度値を計算して出力する輝度計算部と、前記輝度
計算部により出力された輝度値に基づいて、当該複数の
物体に対応する画像を当該画面上に表示する表示部とを
有する。

【０００８】

【作用】本発明の画像生成装置では、３次元空間中で定
義された複数の物体に対応する画像を生成して表示しそ
の際にテクスチャマッピングと隠れ面消去とを行う画像
生成装置において、物体設定部が形状データ，光反射透
過特性を示すデータ，およびテクスチャデータを物体に
対応付ける対応方法を示すデータを含む物体データを当
該複数の物体における各物体について設定して記憶し、
画素値計算部が物体設定部に記憶された物体データに基
づいて奥行き値，テクスチャデータ対応位置および透過
率を含む画素値を画面上における当該各物体を表示する
画素について求め、優先度順出力部が当該複数の物体に
対応する画像が表示される画面上の各画素位置について
画素値計算部により計算された画素値中の奥行き値およ
び透過率に基づいて表示されない画素値を消去し消去さ
れないで残った画素値群を表示の優先度順に出力し、マ
ッピング部が当該複数の物体に対応する画像が表示され
る画面上の各画素位置での透過率付加属性値を優先度順
出力部により優先度順に出力された画素値群中のテクス
チャデータ対応位置に基づくテクスチャマッピングによ
る属性値の取得と当該画素値群中の透過率の付加とによ
って求め、輝度計算部がマッピング部により求められた
各画素位置での透過率付加属性値に基づいて当該各画素
位置での輝度値を計算して出力し、表示部が輝度計算部
により出力された輝度値に基づいて当該複数の物体に対
応する画像を当該画面上に表示する。

【０００９】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。

【００１０】図１は、本発明の画像生成装置の第１の実
施例の構成を示すブロック図である。なお、本実施例の
画像生成装置は、請求項１記載の発明に対応するもので
ある。

【００１１】本実施例の画像生成装置は、物体設定部１
と、画素値計算部２と、優先度順出力部３と、マッピン
グ部４と、輝度計算部５と、表示部６とを含んで構成さ
れている。

【００１２】図３（ａ）は、本実施例の画像生成装置で
取り扱われる画素値のデータ構造を示す図である。この
画素値は、奥行き値ｚと、テクスチャデータ対応位置ｓ
およびｔと、透過率αと、次ポインタとからなる。

【００１３】図４（ａ）および（ｂ），図５ならびに図
６は、本実施例の画像生成装置の動作を説明するための
図である。

【００１４】図７は、優先度順出力部３の処理を示す流
れ図である。この処理は、Ｄ（Ｐ）入力ステップ１０１
と、α（Ｐ）＝０判定ステップ１０２と、ｋ初期設定ス
テップ１０３と、ｎ（Ｐ，ｋ）読出しステップ１０４
と、ｎ（Ｐ，ｋ）ヌル判定ステップ１０５と、α（Ｐ，
ｋ＋１）読出しステップ１０６と、ｚ（Ｐ，ｋ＋１）読
出しステップ１０７と、α（Ｐ，ｋ＋１）＝１判定ステ
ップ１０８と、ｚ（Ｐ）＜ｚ（Ｐ，ｋ＋１）判定ステッ
プ１０９と、Ｄ（Ｐ）書込みステップ１１０と、Ｄ
（Ｐ）アドレス書込みステップ１１１と、Ｄ（Ｐ，ｋ＋
１）アドレス書込みステップ１１２と、Ｄ（Ｐ）捨象ス
テップ１１３と、Ｄ（Ｐ）書込みステップ１１４と、Ｄ
（Ｐ）アドレス書込みステップ１１５と、ｋ加算ステッ
プ１１６と、ｚ（Ｐ）＜ｚ（Ｐ，ｋ＋１）判定ステップ
１１７と、Ｄ（Ｐ，ｋ＋１）変更ステップ１１８と、Ｄ
（Ｐ）捨象ステップ１１９とからなる。

【００１５】次に、このように構成された本実施例の画
像生成装置の動作について説明する。

【００１６】本実施例の画像生成装置は、３次元空間中
で定義された複数の物体に対応する画像を画面上に表示
するために、以下のような動作を行う。

【００１７】第１に、物体設定部１は、処理対象の複数
の物体における各物体を表現する物体データを内部のメ
モリに設定して記憶する。その設定方法（入力方法）
は、キーボードによって直接入力してもよいし、フロッ
ピーディスクのような媒体から入力してもよい。また、
ネットワークを通して他のマシン（装置）から読み込む
方法も考えられる。

【００１８】物体データは、「物体を画面上に投影した
ときの輪郭」や「物体表面の位置と物体を画面に投影し
たときの画面上での位置との対応関係」や「視点から物
体までの距離である奥行き」を表す形状データと、物体
の反射率や透過率を示す光反射透過特性を示すデータ
と、テクスチャデータを物体に対応付ける対応方法を示
すデータとを含んでいる。

【００１９】テクスチャデータは、物体表面または物体
内部の模様や密度等の属性を表現するためのデータであ
り、画像のように要素を格子状に並べたデータの集まり
である。

【００２０】図４（ａ）および（ｂ）は、テクスチャデ
ータの要素の配列の具体例を示す図である。テクスチャ
データの要素は、図４（ａ）に示すように２次元状に配
列されていてもよいし、図４（ｂ）に示すように３次元
状に配列されていてもよい。テクスチャデータの要素
は、図４（ａ）中の格子点４１や図４（ｂ）中の格子点
４２のような格子点に対応付けて配列される。各要素
は、２次元状に配列される場合には物体表面の属性値を
表し、３次元状に配列される場合には物体内部の属性値
を表す。また、各要素によって表現される属性値は、模
様を表現するための輝度値であったり、物体表面の凹凸
を表現するための各種データであったりする。

【００２１】物体データ中の「テクスチャデータを物体
に対応付ける対応方法を示すデータ」は、テクスチャデ
ータの要素が２次元状に配列されている場合には、物体
表面の位置とその物体表面に配置するテクスチャデータ
の位置との対応関係を示すデータである。テクスチャデ
ータの要素が３次元状に配列されている場合には、物体
内部の位置とその物体内部に配置するテクスチャデータ
の位置との対応関係を示すデータになる。あるいは、こ
れらの対応関係を求めるためのデータであってもよい。

【００２２】図５は、物体データの一例を説明するため
の図である。

【００２３】図５に示すように、物体５１の表面位置を
（ｕ，ｖ）とし、画面５２上の行方向をｘとし、画面５
２上の列方向をｙとする。この場合に、物体データ中の
形状データにおける「物体５１表面の位置と物体５１を
画面に投影したときの画面５２上での位置との対応関
係」は、ベクトル関数ｈを用いて、（ｕ，ｖ）＝ｈ
（ｘ，ｙ）と表すことができる。また、物体データ中の
形状データにおける「物体５１を画面５２上に投影した
ときの輪郭５３」は、関数ｆを用いて、ｆ（ｘ，ｙ）＝
０と表すことができる。なお、特殊な場合としては、物
体を多面体で近似して多面体を構成する各頂点の座標値
でその物体の形状を表現して、その表現により形状デー
タを生成することもできる。

【００２４】また、物体データ中の「テクスチャデータ
を物体に対応付ける対応方法を示すデータ」、すなわち
「物体５１の表面位置とその表面に張り付けられるテク
スチャデータ５４の対応位置との関係」は、テクスチャ
データ５４上の対応位置を（ｓ，ｔ）で表すと、ベクト
ル関数ｋを用いて、（ｓ，ｔ）＝ｋ（ｕ，ｖ）と表すこ
とができる。

【００２５】なお、これらの関数ｈ，ｆおよびｋは座標
系の取り方に依存して表現形式が変わるが、本実施例、
ひいては本発明はその表現形式を限定するものではな
い。

【００２６】以後、物体データを表すために、上で述べ
たｘ−ｙ座標系，ｕ−ｖ座標系，およびｓ−ｔ座標系を
用い、画面上の画素位置を（ｘ，ｙ）の整数格子点の位
置とし、テクスチャデータ上の要素の位置を（ｓ，ｔ）
の整数格子点の位置とするものとして、説明を行う。

【００２７】また、「物体表面の位置と物体を画面に投
影したときの画面上での位置との対応関係」をベクトル
関数ｈで表し、「物体を画面上に投影したときの輪郭」
を表すために関数ｆを用い、「物体の表面位置とその表
面に配置するテクスチャデータの要素の位置との関係」
をベクトル関数ｋで表すことにする。

【００２８】以下では、主に要素を２次元状に配列した
テクスチャデータが用いられる場合について説明する
が、要素を３次元状に配列したテクスチャデータが用い
られる場合でも同様な処理を実現することができる。ま
た、格子状に配列されたテクスチャデータの各要素の属
性値は、カラー画像の輝度値ＲＧＢ（赤，緑および青）
として説明するが、別の属性値であってもかまわない。

【００２９】第２に、画素値計算部２は、物体設定部１
内のメモリ中の物体データに基づき、奥行き値，テクス
チャデータ対応位置および透過率を含む画素値（図３
（ａ）参照）を、画面上における当該各物体を表示する
画素について求める。

【００３０】図５の例を用いて説明する。画素値計算部
２は、物体データから、輪郭５３の内部、すなわちｆ
（ｘ，ｙ）≦０を満たす（ｘ，ｙ）の整数格子点上での
画素値を求める。画素値は、対応する画素位置での物体
の奥行きを示す奥行き値ｚと、テクスチャデータ５４の
対応位置（ｓ，ｔ）を示すテクスチャ対応位置ｓおよび
ｔと、物体毎に与えられた光反射透過特性に基づく透過
率αとを含んでいる（図３（ａ）参照。これら以外の情
報も持ちうることはいうまでもない）。なお、テクスチ
ャデータ５４の対応位置（ｓ，ｔ）は、（ｓ，ｔ）＝ｋ
（ｕ，ｖ）＝ｋ・ｈ（ｘ，ｙ）で表される（「・」は関
数の合成を表す）。

【００３１】特殊な場合として、物体が多面体で近似さ
れる場合には、奥行き値ｚやテクスチャデータ対応位置
ｓおよびｔの計算を近似的に行うことができ、例えば多
面体を構成する各多角形の内部にある画素の画素位置
（ｘ，ｙ）を求め、その画素位置での（ｚ，ｓ，ｔ）を
多角形の頂点での（ｚ，ｓ，ｔ）から補間によって求め
ることもできる。

【００３２】第３に、優先度順出力部３は、処理対象の
複数の物体に対応する画像が表示される画面上の各画素
位置について、画素値計算部２により計算され出力され
た画素値中の奥行き値および透過率に基づいて、表示さ
れない画素値を消去するための処理（半透明物体の存在
を考慮した隠れ面消去を実現するための処理）を行う。
その上で、消去されないで残った各画素位置に対する画
素値群（１以上の画素値）を、表示の優先度順（視点か
ら近い順）に出力する。

【００３３】そのような処理のための前提として、優先
度順出力部３には、十分な数の画素値を記憶することが
できるメモリ（画素値メモリ）を用意しておく。また、
画面上の各画素に対応してポインタ（各画素における１
以上の画素値の先頭の画素値を指すポインタ）を格納す
るメモリ（ポインタメモリ）をも用意しておく。

【００３４】図３（ａ）に示すように、ある画素値は、
先に述べた奥行き値ｚ，テクスチャデータ対応位置ｓお
よびｔ，ならびに透過率αと、当該画素値に対応する画
素と同じ画素に対応する別の画素値へのポインタ（後述
する処理によって「次の画素値」とされる画素値へのポ
インタ）を示す次ポインタとからなる。

【００３５】なお、画素値メモリにおける空の画素値領
域については、画素値の奥行き値ｚを最大値等に設定し
ておき、次ポインタの値をヌル（ＮＵＬＬ）等の初期値
に設定しておく。

【００３６】図６は、画素値のポインタ接続を説明する
ための図である。図６に示すように、新たに優先度順出
力部３が画素値計算部２から入力した画素位置Ｐの画素
値をＤ（Ｐ）とし、画素値Ｄ（Ｐ）中の奥行き値をｚ
（Ｐ）とし、画素値Ｄ（Ｐ）中のテクスチャデータ対応
位置をｓ（Ｐ）およびｔ（Ｐ）とし、画素値Ｄ（Ｐ）中
の透過率をα（Ｐ）とする。また、その画素位置Ｐに対
応するポインタ（ポインタ記憶領域内のポインタ）をｎ
（Ｐ，０）とする。そして、ポインタｎ（Ｐ，０）がヌ
ルでなければ、そのポインタｎ（Ｐ，０）が指している
画素値領域の内容、すなわち画素値をＤ（Ｐ，１）と
し、その画素値Ｄ（Ｐ，１）中の奥行き値をｚ（Ｐ，
１）とし、画素値Ｄ（Ｐ，１）中のテクスチャデータ対
応位置をｓ（Ｐ，１）およびｔ（Ｐ，１）とし、画素値
Ｄ（Ｐ，１）中の透過率をα（Ｐ，１）とし、画素値Ｄ
（Ｐ，１）中の次ポインタをｎ（Ｐ，１）とする。さら
に、次ポインタｎ（Ｐ，１）がヌルでなければ、その次
ポインタｎ（Ｐ，１）が指している画素値領域の内容、
すなわち画素値をＤ（Ｐ，２）とする。同様に、Ｄ
（Ｐ，２）中の次ポインタｎ（Ｐ，２）が指している画
素値領域の内容を画素値Ｄ（Ｐ，３）とする。

【００３７】次に、図６および図７を参照して、画素値
計算部２からある画素位置Ｐでの画素値Ｄ（Ｐ）が入力
されたときの優先度順出力部３の処理内容について説明
する。

【００３８】優先度出力部３は、画素値Ｄ（Ｐ）を入力
すると（ステップ１０１）、以下に示すような処理を行
う。

【００３９】まず、α（Ｐ）＝０（完全透過）であるか
否かを判定する（ステップ１０２）。

【００４０】ステップ１０２で「α（Ｐ）＝０」と判定
した場合には、Ｄ（Ｐ）を捨てて（この画素値Ｄ（Ｐ）
を記憶する必要がないこと、すなわち消去すべきことを
認識する）（ステップ１１３）、処理を終了する。

【００４１】ステップ１０２で「α（Ｐ）＝０でない」
と判定した場合には、ｋ（図７に示す処理の指標）に０
を設定し（ステップ１０３）、ｎ（Ｐ，ｋ）を読み出す
（ステップ１０４）。なお、図５においてベクトル関数
を示すために記号ｋを使用したが、混同が生じないと考
えられるので、図７においても指標を示す記号として同
一の記号ｋを使用することとする。両者が全く無関係で
あることはいうまでもない。

【００４２】次に、ｎ（Ｐ，ｋ）がヌルであるか否かを
判定する（ステップ１０５）。

【００４３】ステップ１０５で「ｎ（Ｐ，ｋ）がヌルで
ある」と判定した場合には、空の画素値領域にＤ（Ｐ）
を書き込み（ステップ１１４）、ｎ（Ｐ，ｋ）にその画
素値領域のアドレス（Ｄ（Ｐ）のアドレス）を書き込む
（ステップ１１５）。

【００４４】ステップ１０５で「ｎ（Ｐ，ｋ）がヌルで
ある」と判定した場合には、ｎ（Ｐ，ｋ）が指すＤ
（Ｐ，ｋ＋１）中のα（Ｐ，ｋ＋１）を読み出し（ステ
ップ１０６）、Ｄ（Ｐ，ｋ＋１）中のｚ（Ｐ，ｋ＋１）
を読み出す（ステップ１０７）。そして、α（Ｐ，ｋ＋
１）＝１（不透過）であるか否かを判定する（ステップ
１０８）。

【００４５】ステップ１０８で「α（Ｐ，ｋ＋１）＝１
である」と判定した場合には、ｚ（Ｐ）とｚ（Ｐ，ｋ＋
１）とを比較して、ｚ（Ｐ）＜ｚ（Ｐ，ｋ＋１）である
か否かを判定する（ステップ１１７）。

【００４６】ステップ１１７の比較で「ｚ（Ｐ）＜ｚ
（Ｐ，ｋ＋１）である」と判定した場合には、Ｄ（Ｐ，
ｋ＋１）をＤ（Ｐ）に書き換え（Ｄ（Ｐ）を新たなＤ
（Ｐ，ｋ＋１）とする）（ステップ１１８）、処理を終
了する。

【００４７】ステップ１１７の比較で「ｚ（Ｐ）＜ｚ
（Ｐ，ｋ＋１）でない」と判定した場合には、Ｄ（Ｐ）
を捨てて（ステップ１１９）、処理を終了する。

【００４８】ステップ１０８で「α（Ｐ，ｋ＋１）≠１
である」と判定した場合にも、ｚ（Ｐ）とｚ（Ｐ，ｋ＋
１）とを比較して、ｚ（Ｐ）＜ｚ（Ｐ，ｋ＋１）である
か否かを判定する（ステップ１０９）。

【００４９】ステップ１０９の比較で「ｚ（Ｐ）＜ｚ
（Ｐ，ｋ＋１）である」と判定した場合には、Ｄ（Ｐ）
を空の画素値領域に書き込み（ステップ１１０）、ｎ
（Ｐ，ｋ）にその画素値領域のアドレス（Ｄ（Ｐ）のア
ドレス）を書き込み（ステップ１１１）、ｎ（Ｐ）にＤ
（Ｐ，ｋ＋１）のアドレスを書き込み（ステップ１１
２）、処理を終了する。

【００５０】ステップ１０９の比較で「ｚ（Ｐ）＜ｚ
（Ｐ，ｋ＋１）でない」と判定した場合には、ｋに１を
加算し（ｋ＝ｋ＋１とする）（ステップ１１６）、ステ
ップ１０４に戻って新たなｎ（Ｐ，ｋ）の読出しを行
い、以降の処理を繰り返す。

【００５１】以上のような処理を、画素値計算部２が出
力する処理対象の複数の物体に関する全ての画素値につ
いて繰り返して行うことで、表示されない画素値が消去
され、メモリ（画素値メモリおよびポインタメモリ）内
には画面上の各画素（画素位置）毎の画素値群が奥行き
値ｚの小さい順にリスト状に連結されることになる（図
６参照）。

【００５２】すなわち、画素値計算部２から送られてく
るある画素位置での画素値中の奥行き値と、その画素位
置に対応する画素値メモリ内の画素値中の奥行き値とを
比較し、前者が後者よりも小さくかつ前者に対応する透
過率が１（不透過）であるならば、画素値メモリ内の画
素値を画素値計算部２から送られてきた画素値で書き換
える。また、前者（画素値計算部２から送られてくるあ
る画素位置での画素値中の奥行き値）が後者（その画素
位置に対応する画素値メモリ内の画素値中の奥行き値）
よりも小さくかつ前者に対応する透過率が１でなければ
（完全透過を示す０でもないとする）、画素値メモリ内
の画素値と共に、画素値計算部２から送られてきた画素
値も記憶しておく。このような処理を繰り返すことで、
画素値記憶領域内には各画素（画素位置）について、そ
の画素位置で表示されうる物体の画素値が全て書き込ま
れることになる。しかも、１以上の画素値が、視点から
近い順に並べられることになる。

【００５３】優先度順出力部３は、処理対象の複数の物
体に対応する画像が表示される画面の各画素位置に対す
る全ての画素値のリスト（ポインタで連結（接続）され
た画素値の集まり）を作成すると、画面内の各画素の並
び順に、かつ各画素についてはポインタで示される連結
順（表示の優先度順）に、それらの画素値群（消去され
ないで残った画素値群）をマッピング部４に対して出力
する。

【００５４】第４に、マッピング部４は、処理対象の複
数の物体に対応する画像が表示される画面上の各画素位
置での透過率付加属性値（後述するように透過率が付加
された属性値）を、優先度順出力部３により優先度順に
出力された画素値群中のテクスチャデータ対応位置に基
づくテクスチャマッピングによる属性値の取得と、当該
画素値群中の透過率の付加とによって、求める。

【００５５】マッピング部４には、テクスチャデータを
記憶するためのメモリを持たせておき、予めこのメモリ
にテクスチャデータを記憶させておく。その記憶のさせ
方は、そのメモリをＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓ
ｓＭｅｍｏｒｙ）にしておき他の装置からテクスチャ
データを書き込むようにしてもよいし、そのメモリをＲ
ＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）にしておき
本実施例の画像生成装置を組み立てる前にテクスチャデ
ータを記憶させておくようにしてもよい。

【００５６】優先度順出力部３が出力する画素値がマッ
ピング部４に入力されると、マッピング部４は当該画素
値中のテクスチャデータ対応位置の示す（ｓ，ｔ）で特
定される位置のテクスチャデータの要素を読み出す。た
だし、通常はテクスチャデータ対応位置（ｓ，ｔ）が整
数格子点を示す値とはならないため、ｓおよびｔについ
てそれぞれ丸めを行って整数格子点を示す値とする。あ
るいは、４点内挿によって要素の加重平均を求めてもよ
い。

【００５７】マッピング部４は、そのようにして読み出
したテクスチャデータの要素の属性値（読出しの結果）
に当該画素値中の透過率を付加した属性値（透過率付加
属性値）を、輝度計算部５に対して出力する。

【００５８】第５に、輝度計算部５は、マッピング部４
によって出力される各画素（画素位置）毎の透過率付加
属性値群から、画面上の各画素毎に透過率を考慮した輝
度値を計算する。

【００５９】ここで、透過率付加属性値の要素としてす
でに輝度値が含まれている場合には、各画素に対する複
数の透過率付加属性値について、その入力順（優先度
順）に、当該透過率付加属性値中の輝度値および透過率
をそれぞれＩ_n，α_n（ｎ＝１，２，３，…）とする
と、求める輝度値（透過率を考慮した輝度値）は、α₁
・Ｉ₁＋（１−α₁）・α₂・Ｉ₂＋（１−α₁）・
（１−α₂）・α₃・Ｉ₃＋…のように求められる。

【００６０】また、透過率付加属性値の要素として輝度
値が含まれておらず、例えば法線ベクトルが含まれてい
る場合には、法線ベクトルから一般によく知られている
光の反射法の計算等を用いて輝度値を求めてから、上述
の方法により最終的な輝度値（透過率を考慮した輝度
値）を計算することができる。

【００６１】最後に、表示部６は、輝度計算部５により
求められた各画素の輝度値（透過率を考慮した輝度値）
を画面に出力することで、処理対象の複数の物体に対応
する画像を画面上に表示する。

【００６２】本実施例の画像生成装置によると、処理対
象の複数の物体において半透明物体が存在しない場合に
は、マッピング部４に入力される画素値の数は画面中の
各画素（画素位置）で必ず１以下であるから、テクスチ
ャデータへのアクセス回数は１枚の画像を生成するため
に最大で１画面中の画素数以下となる。

【００６３】また、半透明物体が存在する場合には、半
透明物体が画面を占める割合に応じてテクスチャデータ
へのアクセス回数が増えるが、半透明物体の表示を行う
ことができるという効果を得ることができる。

【００６４】以上のことから、扱う物体数（処理対象の
複数の物体における物体数）が多くなっても半透明物体
が画面を占める割合が多くなければ、テクスチャデータ
へのアクセス回数はあまり多くならず、テクスチャマッ
ピングを行った後に隠れ面消去を行う場合よりも高速に
テクスチャマッピングおよび隠れ面消去を施した画像を
生成して表示することができる。しかも、従来の画像生
成装置では達成できなかった「半透明物体の表示」が可
能になる。

【００６５】図２は、本発明の画像生成装置の第２の実
施例の構成を示すブロック図である。なお、本実施例の
画像生成装置は、請求項２記載の発明に対応するもので
ある。

【００６６】本実施例の画像生成装置は、物体設定部１
１と、画素値計算部１２と、優先度順出力部１３と、マ
ッピング部１４と、輝度計算部１５と、表示部１６と、
透過率データ記憶部１７とを含んで構成されている。

【００６７】図３（ｂ）は、本実施例の画像生成装置で
取り扱われる画素値のデータ構造を示す図である。この
画素値は、奥行き値ｚと、テクスチャデータ対応位置ｓ
およびｔと、透過率データ対応位置ｐおよびｑと、次ポ
インタとからなる。

【００６８】次に、このように構成された本実施例の画
像生成装置の動作について説明する。

【００６９】本実施例の画像生成装置は、第１の実施例
の画像生成装置と同様に、３次元空間中で定義された複
数の物体に対応する画像を画面上に表示するために、以
下のような動作を行う。

【００７０】物体設定部１１は、第１の実施例における
物体設定部１と同様に、処理対象の複数の物体における
各物体を表現する物体データを内部のメモリに設定して
記憶する。

【００７１】物体データは、「物体を画面上に投影した
ときの輪郭」や「物体表面の位置と物体を画面に投影し
たときの画面上での位置との対応関係」や「視点から物
体までの距離である奥行き」を表す形状データと、物体
の反射率や透過率を示す光反射透過特性を示すデータ
と、テクスチャデータを物体に対応付ける対応方法を示
すデータと、透過率データを物体に対応付ける対応方法
を示すデータとを含んでいる。第１の実施例と比べる
と、「透過率データを物体に対応付ける対応方法を示す
データ」が存在している点が異なっている。

【００７２】透過率データは、物体表面または物体内部
の透過率を表現するためのデータであり、画像のように
要素を格子状に並べたデータの集まりである。あるい
は、領域の輪郭を示し、その内部と外部とでそれぞれ一
定の値をとるように表現してもよい。すなわち、透過率
データは、領域（当該透過率データにおける領域）内の
任意の位置での透過率を示すデータである。

【００７３】以下では、説明を簡単にするために、先に
述べたテクスチャデータと同様に、各要素が２次元状に
配列されており、各要素に対応して透過率が定義されて
いる透過率データを考える。このような透過率データを
考えることによって、透過率データの物体への対応付け
は、テクスチャデータの物体への対応付けと全く同様に
表現できる。

【００７４】透過率データは、透過率データ記憶部１７
によって記憶される。透過率データ記憶部１７への透過
率データの格納の方法は、第１の実施例の説明において
述べたマッピング部４内のメモリへのテクスチャデータ
の格納の方法と同様になる。

【００７５】画素値計算部１２は、第１の実施例におけ
る画素値計算部２と同様に、物体データから、画面上に
おける各物体を表示する画素について、画素値（各物体
に対応する輪郭（画面上の輪郭）の内部を満たす整数格
子点上での画素値）を求める。図３（ｂ）に示すよう
に、画素値は、対応する画素位置での奥行きを示す奥行
き値ｚと、テクスチャデータの対応位置（ｓ，ｔ）を示
すテクスチャデータ対応位置ｓおよびｔと、透過率デー
タの対応位置（ｐ，ｑ）を示す透過率データ対応位置ｐ
およびｑとを含んでいる。

【００７６】優先度順出力部１３は、第１の実施例にお
ける優先度順出力部３とほぼ同様に、処理対象の複数の
物体に対応する画像が表示される画面上の各画素位置に
ついて、画素値計算部１２により計算され出力された画
素値中の奥行き値および透過率データ対応位置に基づい
て、表示されない画素値を消去するための処理を行う。
さらに、その上で、消去されないで残った各画素位置に
対する画素値群（１以上の画素値）を、表示の優先度順
（視点から近い順）に出力する。

【００７７】優先度順出力部１３の処理が第１の実施例
における優先度順出力部３の処理と異なる点は、各画素
値中の透過率データ対応位置に基づいて透過率データ記
憶部１７内の透過率データの要素を読み出して、その要
素における透過率を各画素値に対応する透過率として求
めるところである。なお、この「透過率を求める方法」
は、第１の実施例におけるマッピング部４がテクスチャ
データ対応位置からテクスチャデータの要素に対応する
属性値を求める方法と同様に行われる。

【００７８】図７に示す流れ図を参照して説明すると、
優先度順出力部１３は、図７中の各ステップの処理およ
び判定を全て行い、さらに、Ｄ（Ｐ）入力ステップ１０
１とα（Ｐ）＝０判定ステップ１０２との間に「Ｄ
（Ｐ）中のｐおよびｑ（ｐ（Ｐ）およびｑ（Ｐ））に基
づいてα（Ｐ）を求める処理」を行うことになる。

【００７９】マッピング部１４，輝度計算部１５および
表示部１６は、第１の実施例におけるマッピング部４，
輝度計算部５および表示部６と全く同様の処理を行う。
これにより、処理対象の複数の物体に対応する画像が画
面上に表示される。

【００８０】ところで、第１の実施例および第２の実施
例の画像生成装置では、図６に示すような画素値のリス
トにおける連結数には制限がなかった。しかし、各画素
毎に予め定められた数を越える数の画素値を格納しない
ように制限することもできる（請求項３および請求項４
記載の発明参照）。

【００８１】このような制限を加える場合には、優先度
順出力部３（優先度出力部１３でも同様であるので優先
度出力部３で代表させて説明する）は、各画素位置毎
に、予め定められた数Ｎ_Sを越える数の画素値を格納し
ないように図７に示す処理を行う（図７中のｎ（Ｐ，
ｋ）読出しステップ１０４の直前にｋとＮ_Sとを比較す
ることによりこのような制限を実現する）。ただし、そ
の場合に、各画素（画素位置）毎に、ポインタで接続さ
れた最後の画素値の透過率は不透過（α＝１）になるよ
うにする。すなわち、Ｎ_S番目の画素値は、必ず不透明
な物体に対するものであるようにする。

【００８２】１つの画素での画素値が多くなるのは、そ
の画素を覆う半透明物体が多くなる場合であるが、その
画素に投影される半透明物体のうち、視点に遠い方の物
体（奥行き値が大きい物体）はほとんど見えなくなるた
め、その物体を消去しても生成画像にそれほど影響を及
ぼさないことが多いので、このように制限することでの
不都合は少ない。

【００８３】このように制限することで、有効画素値
（消去しないで残される画素値）の数を少なくすること
ができ、優先度出力部３内のメモリ量を少なくすること
ができる。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、隠れ面消
去を行った後にテクスチャマッピングを行う場合に、各
画素毎に半透明物体の情報（画素値）を捨てずに保存し
ておき、テクスチャマッピングの後に１つの画素位置に
対する複数の画素値から当該画素位置の輝度値（透過率
を考慮した輝度値）の計算を行うことにより、半透明物
体の表示をも可能とし、かつテクスチャマッピングを行
った後に隠れ面消去を行う場合よりも処理量を少なくす
ることができるという効果がある。

【００８５】なお、本発明によると、半透明物体が投影
される画素では半透明物体が投影されない画素よりもテ
クスチャマッピングの処理が増大することもあるが、一
般に半透明物体が画面の多くの部分を覆うことは希であ
るので、テクスチャマッピングを行った後に隠れ面消去
を行う通常の方法よりは少ない処理量で画像生成を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像生成装置の第１の実施例の構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明の画像生成装置の第２の実施例の構成を
示すブロック図である。

【図３】（ａ）は図１に示す画像生成装置で取り扱われ
る画素値のデータ構造を示す図であり、（ｂ）は図２に
示す画像生成装置で取り扱われる画素値のデータ構造を
示す図である。

【図４】本発明の画像生成装置で取り扱われるテクスチ
ャデータの要素の配列の具体例を示す図である。

【図５】本発明の画像生成装置で取り扱われる物体デー
タの一例を説明するための図である。

【図６】図１中の優先度順出力部内のメモリに記憶され
る画素値のポインタ接続（リスト）を説明するための図
である。

【図７】図１中の優先度順出力部の処理を示す流れ図で
ある。

【符号の説明】

１，１１物体設定部２，１２画素値計算部３，１３優先度順出力部４，１４マッピング部５，１５輝度計算部６，１６表示部１７透過率データ記憶部４１，４２格子点５１物体５２画面５３輪郭５４テクスチャデータ１０１Ｄ（Ｐ）入力ステップ１０２ α（Ｐ）＝０判定ステップ１０３ｋ初期設定ステップ１０４ｎ（Ｐ，ｋ）読出しステップ１０５ｎ（Ｐ，ｋ）ヌル判定ステップ１０６ α（Ｐ，ｋ＋１）読出しステップ１０７ｚ（Ｐ，ｋ＋１）読出しステップ１０８ α（Ｐ，ｋ＋１）＝１判定ステップ１０９，１１７ｚ（Ｐ）＜ｚ（Ｐ，ｋ＋１）判定ステ
ップ１１０，１１４Ｄ（Ｐ）書込みステップ１１１，１１５Ｄ（Ｐ）アドレス書込みステップ１１２Ｄ（Ｐ，ｋ＋１）アドレス書込みステップ１１３，１１９Ｄ（Ｐ）捨象ステップ１１６ｋ加算ステップ１１８Ｄ（Ｐ，ｋ＋１）変更ステップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元空間中で定義された複数の物体に
対応する画像を生成して表示し、その際にテクスチャマ
ッピングと隠れ面消去とを行う画像生成装置において、形状データ，光反射透過特性を示すデータ，およびテク
スチャデータを物体に対応付ける対応方法を示すデータ
を含む物体データを、当該複数の物体における各物体に
ついて設定して記憶する物体設定部と、前記物体設定部に記憶された物体データに基づいて、奥
行き値，テクスチャデータ対応位置および透過率を含む
画素値を画面上における当該各物体を表示する画素につ
いて求める画素値計算部と、当該複数の物体に対応する画像が表示される画面上の各
画素位置について、前記画素値計算部により計算された
画素値中の奥行き値および透過率に基づいて表示されな
い画素値を消去し、消去されないで残った画素値群を表
示の優先度順に出力する優先度順出力部と、当該複数の物体に対応する画像が表示される画面上の各
画素位置での透過率付加属性値を、前記優先度順出力部
により優先度順に出力された画素値群中のテクスチャデ
ータ対応位置に基づくテクスチャマッピングによる属性
値の取得と当該画素値群中の透過率の付加とによって求
めるマッピング部と、前記マッピング部により求められた各画素位置での透過
率付加属性値に基づいて当該各画素位置での輝度値を計
算して出力する輝度計算部と、前記輝度計算部により出力された輝度値に基づいて、当
該複数の物体に対応する画像を当該画面上に表示する表
示部とを有することを特徴とする画像生成装置。
【請求項２】３次元空間中で定義された複数の物体に
対応する画像を生成して表示し、その際にテクスチャマ
ッピングと隠れ面消去とを行う画像生成装置において、領域内の任意の位置での透過率を示す透過率データを記
憶する透過率データ記憶部と、形状データ，光反射透過特性を示すデータ，テクスチャ
データを物体に対応付ける対応方法を示すデータ，およ
び透過率データを物体に対応付ける対応方法を示すデー
タを含む物体データを、当該複数の物体における各物体
について設定して記憶する物体設定部と、前記物体設定部に記憶された物体データに基づいて、奥
行き値，テクスチャデータ対応位置および透過率データ
対応位置を含む画素値を画面上における当該各物体を表
示する画素について求める画素値計算部と、当該複数の物体に対応する画像が表示される画面上の各
画素位置について、前記画素値計算部により計算された
画素値中の透過率データ対応位置に基づいて透過率を求
め、当該透過率および当該画素値中の奥行き値に基づい
て表示されない画素値を消去し、消去されないで残った
画素値群を表示の優先度順に出力する優先度順出力部
と、当該複数の物体に対応する画像が表示される画面上の各
画素位置での透過率付加属性値を、前記優先度順出力部
により優先度順に出力された画素値群中のテクスチャデ
ータ対応位置に基づくテクスチャマッピングによる属性
値の取得と当該画素値群中の透過率の付加とによって求
めるマッピング部と、前記マッピング部により求められた各画素位置での透過
率付加属性値に基づいて当該各画素位置での輝度値を計
算して出力する輝度計算部と、前記輝度計算部により出力された輝度値に基づいて、当
該複数の物体に対応する画像を当該画面上に表示する表
示部とを有することを特徴とする画像生成装置。
【請求項３】前記優先度順出力部が出力する画素値の
数が当該画面上の各画素位置について予め定められた数
以下であることを特徴とする請求項１記載の画像生成装
置。
【請求項４】前記優先度順出力部が出力する画素値の
数が当該画面上の各画素位置について予め定められた数
以下であることを特徴とする請求項２記載の画像生成装
置。