JPH11232485A

JPH11232485A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH11232485A
Application number: JP10035207A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yabe; 博明矢部
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】３次元描画対象に拘わらず安定的、効率的な
処理を可能とする画像処理装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ１により主メモリから送られたポ
リゴンデータはまずＦポリゴンバッファ１３に蓄えら
れ、そして蓄えられたポリゴンデータを順に演算装置１
０Ａより表裏（可視、不可視）が判断され、表ポリゴン
は表ポリゴンバッファ１５に、裏ポリゴンは裏ポリゴン
バッファ１６にそれぞれ格納される。その後、表、裏ポ
リゴンデータが交互にＳポリゴンバッファ１４に格納さ
れ、ジオメトリ処理装置３に出力され、ジオメトリ処理
装置３とラスタライズ処理装置で処理された後にフレー
ムバッファに描画データが蓄えられ後にモニターに画像
が表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータグラ
フィックスにおける３次元画像処理装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】３次元物体を高速に演算し表示する装置
として、グラフィックスプロセッサーがある。通常、３
次元画像処理では、３次元物体をポリゴンとよばれる複
数の３次元座標からなる３次元多角形形状により構成
し、その多数の３次元多角形データ（以下、「ポリゴン
データ」という）をグラフィックスプロセッサで演算、
表示することで３次元物体の形状をモニターに出力する
ことを可能とするものである。図１５から図１８により
従来のグラフィックスプロセッサーを用いた３次元画像
処理装置について説明をする。図１５は、従来の３次元
画像処理装置のブロック図であり、ホストコンピュータ
の中央演算装置（以下ＣＰＵと略称する）１、主メモリ
２、グラフィックスプロセッサ６、フレームバッファ７
及び表示装置であるモニター８を有する。

【０００３】主メモリ２には、ポリゴンデータとして、
物体の位置、形状等の物体の属性データ、光源の位置、
ポリゴンの基準点を示すローカル座標をワールド座標に
変換するための変換行列等を格納している。そしてＣＰ
Ｕ１が主メモリ２からポリゴンデータをグラフィックス
プロセッサに出力し、グラフィックスプロセッサ６が最
終的に表示する画像データであるレンダリングデータを
フレームバッファ７に描画し、モニター８に画像が出力
される。

【０００４】次にグラフィックスプロセッサ６の機能を
説明する。グラフィックスプロセッサ６は、大別して、
ジオメトリ処理装置３とラスタライズ処理装置４の２つ
の部分から構成される。ジオメトリ処理装置３は、３次
元多角形のポリゴンデータを画面上に表示することがで
きるよう、２次元多角形データに変換する装置である。
ラスタライズ処理装置４は、２次元多角形データに色や
テクスチャーと呼ばれる模様をつけて塗りつぶし、最終
的に表示される表示用データを作成し、フレームバッフ
ァ７に書き込む装置である。例えば一つの三角形を描画
する場合、ジオメトリ処理装置３では三角形の頂点に関
する処理を行うが、ラスタライズ処理装置４では三角形
内部の全ての点（フレームバッファのピクセルに対応す
る点）を処理するため、ジオメトリ処理装置３に比べラ
スタライズ処理装置４の方が負荷が重く、処理時間を要
する。

【０００５】ジオメトリ処理装置３の処理内容の一例を
図１６を用いて説明する。ＣＰＵ１により主メモリ２に
記憶されているポリゴンデータがジオメトリ処理装置３
に転送される（ステップａ１）。通常一つのポリゴンは
三角形で構成される。ジオメトリ処理装置３には、ポリ
ゴンデータだけでなく、ポリゴンの基準点を示すローカ
ル座標をワールド座標に変換するための変換行列も送ら
れる。例えば３次元物体がアニメーションを行う場合な
どは、ポリゴンの頂点データは変えずに、変換行列を変
換することで実現されている。次いでローカル座標系か
らなるポリゴンデータを変換行列と演算し、ワールド座
標のデータに変換する。（ステップａ２）。そして図１
７に示すように、三角形のポリゴンＡＢＣの表裏（可
視、不可視）を判定し、表向き（可視）のポリゴンＡＢ
Ｃは描画し、裏向き（不可視）のポリゴンＡＢＣは描画
しないような処理を行う。このような処理を隠面処理
（バックフェイスカリング）とよぶ（ステップａ３）。
三角形ポリゴンＡＢＣの裏表の判定方法としては、例え
ば三角形ポリゴンＡＢＣの隣接する頂点をたどる方向に
ネジを回したとき、右ネジの進む方向に法線ベクトルＶ
を保持し、視線ベクトルＥＶとの外積をとり正負を調べ
ることで判定する。負のときは、三角形ＡＢＣの法線ベ
クトルＶが手前を向いており（図１７Ａ）表、正のとき
は法線ベクトルＶが奥向きであり（図１７Ｂ）裏とな
る。視線ベクトルＥＶは、予め与えられいる視線方向を
そのまま用いる場合や視点位置と注視点位置から求める
場合等がある。複数のポリゴンからなる球体を例にとる
と、視点から見て裏向きのポリゴンＡＢＣは手前の表向
きのポリゴンＡＢＣに隠されてしまうため、ラスタライ
ズ処理を行う必要がない。通常の３次元物体では、裏向
きのポリゴンは表向きのポリゴンに隠されるため、この
ような隠面処理を行うことでラスタライズ処理装置４に
送るデータ量を半分に減らすことができるのである。次
に、表向きのポリゴンについて３次元空間を２次元空間
に投射する視野座標変換（ステップａ４）を行い、２次
元データにする。そして、画面からはみ出した部分を処
理するクリッピング処理（ステップａ５）を行った後、
ラスタライズ処理装置４に２次元データを転送する。

【０００６】ラスタライズ処理装置４では、２次元多角
形データの色彩処理を行うものであり、例えば物体の凹
凸や模様等を貼付処理するテクスチャーマッピング処理
を行ったり、画像がスムーズに見えるようフィルターを
かけたり、グラデーションを用いた色付けなどを行い、
各ピクセルの色を求め、フレームバッファに書き込む処
理が行われている。上記のような一般的なグラフィック
スプロセッサーの処理の高速化手段としては、ポリゴン
の表裏（可視、不可視）を判別する隠面処理の高速化が
試みられており、例えば特開昭63-318585や特開平7-141
525がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開昭63-318585や特
開平7-141525は、隠面処理を高速に処理するための手法
であるが、単に隠面処理が高速化されても、グラフィッ
クスプロセッサ全体の性能が十分高速化されるとは限ら
ない。以下にその説明をする。隠面処理の高速化では、
ポリゴンの表裏判定した後、ジオメトリ処理装置３に比
べて処理時間を要するラスタライズ処理装置４にデータ
を転送する時、ポリゴンの表裏の順番によっては、ラス
タライズ処理が終わるまで、ジオメトリ処理装置３がア
イドル状態（待ち状態）になる。このためジオメトリ処
理装置３からラスタライズ処理へ送られるデータの流れ
が止まるため、システム全体のスループットが悪くなる
という欠点がある。例えば、可視なポリゴンが連続して
送られてくると、ジオメトリ処理装置３で処理したポリ
ゴン結果をラスタライズ処理装置４に転送し、次のポリ
ゴンのジオメトリ処理を終了した場合、一つ前のポリゴ
ンのラスタライズ処理が終了していないため、処理結果
をラスタライズ処理装置４に転送することができず、待
ち時間が生じることとなる。

【０００８】従来のグラフィックスプロセッサ処理のタ
イムチャートを図１８に示す。上段の（Ａ）が各ポリゴ
ンのジオメトリ処理装置３における処理時間を、（Ｂ）
がラスタライズ処理装置４における処理時間を示してい
る。ジオメトリ処理装置３とラスタライズ処理装置４は
独立しているため、並列に動作することができる。ポリ
ゴンデータは、ポリゴン１、ポリゴン２、ポリゴン３及
びポリゴン５が表（可視）で、ポリゴン４が裏（不可
視）の時を示している。ジオメトリ処理装置３における
処理時間とラスタライズ処理装置４の処理時間の差か
ら、表ポリゴンが続くポリゴン１とポリゴン２、ポリゴ
ン２とポリゴン３間ではアイドル時間が発生している。
尚、ポリゴン３からポリゴン５の処理では、ポリゴン３
のラスタライズ処理中に終了した裏ポリゴン４のジオメ
トリ処理データはラスタライズ処理を必要としないか
ら、ジオメトリ処理装置３は次のポリゴン５の処理を行
い、ポリゴン３のラスタライズ処理終了後にラスタライ
ズ処理装置４に転送される。

【０００９】以上説明したように、従来のグラフィック
スプロセッサ６の処理速度の高速化手段としてジオメト
リ処理装置３、特に隠面処理速度の高速化が行われてい
るが、描画対象によっては十分な効果を得られない場合
があり、安定的なシステム全体の処理速度の高速化がで
きなかった。そこで本発明の目的は、３次元描画対象に
拘わらず安定的、効率的な処理を可能とする画像処理装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明の請求項１に記載の画像処理装置は、３次
元多角形データを２次元多角形データに変換するジオメ
トリ処理手段と、ジオメトリ処理手段から送られた２次
元多角形データの色彩処理を行うラスタライズ処理手段
を備えた画像処理装置において、ジオメトリ処理手段で
用いられる３次元多角形データを並べ替える並べ替え手
段を備えたことを特徴とする。

【００１１】本発明の第２請求項に記載の画像処理装置
は、請求項１に記載のが画像処理装置を構成する手段に
おいて、並べ替え手段が、３次元多角形の可視、不可視
データに基づき可視と不可視の３次元多角形データを所
定の順序に並べ替えることを特徴とする。

【００１２】本発明の第３請求項に記載の画像処理装置
は、請求項１に記載のが画像処理装置を構成する手段に
おいて、並べ替え手段が、乱数情報に基づき３次元多角
形データの順序を並べ替えることを特徴とする。

【００１３】本発明の第４請求項に記載の画像処理装置
は、請求項１に記載のが画像処理装置を構成する手段に
おいて、並べ替え手段が、一定の法則に従った並べ替え
を行うことを特徴とする。

【００１４】上記の構成により本発明の請求項１記載の
画像処理装置は、３次元多角形データを並べ替える並べ
替え手段を備えたことで、表向きの３次元多角形データ
が連続することを防ぎ、表向きの次に裏向きの３次元多
角形データの配列に並べ替えられることとなる。これに
より、処理時間の短いジオメトリ処理手段と処理時間の
長いラスタライズ処理手段の差から生じるジオメトリ処
理手段の待ち状態を少なくすることができる。即ち、裏
向き３次元多角形データのジオメトリ処理結果は、ラス
タライズ処理手段を必要としないため、ラスタライズ処
理中に次のデータのジオメトリ処理が可能となるからで
ある。

【００１５】本発明の請求項２記載の画像処理装置は、
３次元多角形データの表裏を判断した後に並べ替えるこ
とで、確実に所望の表裏データの配列に並べ替えること
ができ、処理時間の短いジオメトリ処理手段と処理時間
の長いラスタライズ処理手段の差から生じるジオメトリ
処理手段の待ち状態を確実に少なくすることができる。

【００１６】本発明の請求項３記載の画像処理装置は、
３次元多角形データを乱数情報に基づき並べ替えること
で、簡単な装置で並べ替えることができ、処理時間の短
いジオメトリ処理手段と処理時間の長いラスタライズ処
理手段の差から生じるジオメトリ処理手段の待ち状態を
確実に少なくすることができる。

【００１７】本発明の請求項４記載の画像処理装置は、
３次元多角形データを一定の法則に従って並べ替えるこ
とで、簡単な装置で並べ替えることができ、処理時間の
短いジオメトリ処理手段と処理時間の長いラスタライズ
処理手段の差から生じるジオメトリ処理手段の待ち状態
を少なくすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る
画像処理装置の実施形態を示す要部ブロック図である。
この画像処理装置は、図１５と対応する部分には同一符
号を付し、説明は省略する。本実施の形態は、ポリゴン
データ並べ替え装置９（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ）が、ジオメ
トリ処理装置３、ラスタライズ処理装置４およびテクス
チャーメモリ５からなる従来のグラフィックスプロセッ
サ６に追加された、並べ替え装置付きグラフィックスプ
ロセッサ１８である。以下、第１から第３実施形態に係
わるポリゴンデータ並べ替え装置９Ａ，９Ｂ，９Ｃを中
心に説明する。

【００１９】（第１実施形態）図２は第１実施形態に
係わるポリゴンデータ並べ替え装置９Ａを中心に記載し
たブロック図である。ポリゴンデータ並べ替え装置９Ａ
は、各ポリゴンデータの表裏（可視、不可視）判断処理
を行う演算装置１０Ａ、ＣＰＵ１により主メモリ２から
送られたポリゴンデータを格納するＦポリゴンバッファ
１３、並べ替え後のポリゴンデータが蓄えられるＳポリ
ゴンバッファ１４、表ポリゴンデータを格納するポリゴ
ンバッファ１５及び裏ポリゴンデータを格納する裏ポリ
ゴンバッファ１６から構成されている。

【００２０】よってＣＰＵ１により主メモリ２から送ら
れたポリゴンデータはまずＦポリゴンバッファ１３に蓄
えられ、そして蓄えられたポリゴンデータを順に演算装
置１０Ａより従来と同様の方法により表裏（可視、不可
視）が判断される。すなわち、ポリゴンの法線ベクトル
Ｖと視線ベクトルＥＶの内積をとり、その正負を調べ、
負の場合には表（可視）、正の場合には裏（不可視）と
判断する。尚、裏表判断方法は、これに限定するもので
はなく最適な方法でよい。裏表判断されたポリゴンデー
タは、表ポリゴンは表ポリゴンバッファ１５に、裏ポリ
ゴンは裏ポリゴンバッファ１６にそれぞれ格納される。
その後、表、裏ポリゴンデータが交互にＳポリゴンバッ
ファ１４に格納され、ジオメトリ処理装置３に出力され
る。

【００２１】ジオメトリ処理装置３は、従来と同様に３
次元ポリゴンデータを読み込み、２次元ポリゴンデータ
を作成する。即ち、ワールド座標変換処理、隠面処理、
視野座標変換処理およびクリッピング処理を行うもので
ある。

【００２２】ラスタライズ処理装置４では、２次元ポロ
ゴンデータの色、模様等を作成する色彩処理を行うもの
である。例えば物体の凹凸や模様等を貼付処理するテク
スチャーマッピング処理を行ったり、画像がスムーズに
見えるようフィルターをかけたり、グラデーションを用
いた色付けなどの任意の処理を行い、各ピクセルの色を
求め、フレームバッファ７に書き込む処理が行われてい
る。

【００２３】次にこの画像処理装置の動作について、ポ
リゴンデータ並べ替え装置９Ａを中心に説明する。図３
は、ポリゴンデータ並べ替え装置９Ａのフローチャート
である。まず、ポリゴンバッファ１３に格納されたｉ番
目のポリゴンの裏表を、演算装置１７Ａより判別する
（ステップｓ１）。もし表向きならば表ポリゴンバッフ
ァ１５に書き込み、表ポリゴンバッファ１５のアドレス
を進める（ステップｓ２）。裏向きであれば、裏ポリゴ
ンバッファ１６に書き込み、裏ポリゴンバッファ１６の
アドレスを進める（ステップｓ３）。これを全てのポリ
ゴンデータまで繰り返す（ステップｓ４）。

【００２４】次に表ポリゴンバッファ１５、裏ポリゴン
バッファ１６のポリゴンデータを交互にＳポリゴンバッ
ファ１４に書き込む。すなわち、表ポリゴンバッファ１
５のｉ番目のポリゴンデータをＳポリゴンバッファ１４
のｊ番目に書き込み、Ｓポリゴンバッファ１４のアドレ
スを（ｊ＝ｊ＋１）番目に進める（ステップｓ５）。次
に裏ポリゴンバッファ１６のｉ番目のポリゴンデータを
Ｓポリゴンバッファ１４に書き込み、Ｓポリゴンバッフ
ァ１４のアドレスを（ｊ＝ｊ＋１）番目に進める（ステ
ップｓ６）。全てのポリゴンについて行われたかどうか
判定し、行われていないときは表ポリゴンバッファ１５
と裏ポリゴンバッファ１６のアドレスを進めて繰り返す
（ステップｓ７）。

【００２５】具体的に図４によりポリゴンが６個の場合
について説明する。この場合まずポリゴンバッファ１３
にポリゴン１から６の順に、表、表、裏、裏、裏、表の
ポリゴンデータが格納されている（図４Ａ）。処理（ス
テップｓ１）から（ステップｓ４）をｉ＝５まで繰り返
し、表ポリゴンバッファ１５には表ポリゴンＰ１、Ｐ２
及びＰ６が、裏ポリゴンバッファ１４にはポリゴンＰ
３、Ｐ４及びＰ５が格納される（図４Ｂ，４Ｃ）。そし
て処理（ステップｓ５）から（ステップｓ７）をｊ＝５
まで繰り返し、Ｓポリゴンバッファ１４には図１１Ｄに
示すように表と裏のポリゴンデータが交互に格納される
（図４Ｄ）。そして図１に示すように並べ替えられたポ
リゴンデータは、ジオメトリ処理装置３、ラスタライズ
処理装置４及びフレームバッファ７により従来と同様の
処理がなされてた後にモニター８に３次元画像が表示さ
れる。

【００２６】図５は、ジオメトリ処理装置３とラスタラ
イズ処理装置４にけるポリゴンデータの処理のタイムチ
ャートを示している。Ｓポリゴンバッファ１４のポリゴ
ンデータは図４Ｄのものを用いている。上段の（Ａ）が
各ポリゴンのジオメトリ処理装置３における処理時間
を、（Ｂ）がラスタライズ処理装置における処理時間を
それぞれ示している。ジオメトリ処理装置３とラスタラ
イズ処理装置４は独立しているため、並列に動作するこ
とができる。まず、ポリゴンＰ１のジオメトリ処理が終
了すると、ラスタライズ処理装置４にポリゴンＰ１のデ
ータが転送され、ジオメトリ処理装置３では、次のポリ
ゴンＰ３の処理を行う。裏向きポリゴンＰ３はラスタラ
イズ処理の必要がなく、ラスタライズ処理装置４のポリ
ゴンＰ１のデータ処理の終了を待つまでもなく次のポリ
ゴンＰ２のジオメトリ処理を行うこととなる。ポリゴン
Ｐ１のラスタライズ処理が終了すると、ジオメトリ処理
装置３は既に終了しているポリゴンＰ２のデータをラス
タライズ処理装置４に転送した後ポリゴンＰ４の処理を
開始する。この時も、ジオメトリ処理装置３ではポリゴ
ンＰ４が裏向きであるため続いてポリゴン６の処理を
し、ラスタライズ処理装置４の処理の終了を待つ。そし
てポリゴンＰ２のラスタライズ処理の終了によりポリゴ
ンＰ６のデータはラスタライズ処理装置４に転送され
る。

【００２７】従ってポリゴンデータ並べ替え装置９Ａに
より、ポリゴンデータが表と裏が交互に配列されている
と、ラスタライズ処理装置４の処理が終了するまでのジ
オメトリ処理装置３の待ち時間を短縮することができ
る。

【００２８】図６は、ジオメトリ処理からラスタライズ
処理までの処理時間の比較を示す。いま図６（Ａ）に示
すように、便宜的に一つのポリゴンのジオメトリ処理に
かかる時間をｔ１、ラスタライズ処理にかかる時間をｔ
２と仮定する。係る仮定の下、ポリゴン１０個のデータ
列の処理時間の比較を図６（Ｂ）の例１から例３に示し
ている。例１は、表が５個、裏が５個連続する場合であ
り処理時間は、（ｔ２＊５＋ｔ１＊４）となる。一方、
ポリゴン１０個のデータが、表と裏が交互には並んでい
る場合（例２）では、（ｔ２＊５＋ｔ１）の処理時間が
かかり、例１に比べて処理時間が（ｔ１＊３）短くなっ
ていることがわかる。

【００２９】このように、ポリゴンデータ並べ替え装置
９を設けたグラフィックスプロセッサ６では、裏表のポ
リゴンデータを交互に処理することにより、グラフィッ
クスプロセッサ６の処理効率が向上し、処理時間の短縮
をはかることができるので、処理データの多い３次元グ
ラフィックスを表示する画像処理装置における処理のス
ピードアップを図ることができる。

【００３０】本実施の形態では、説明を簡単にするため
に表ポリゴンバッファ１５、裏ポリゴンバッファ１６を
設け、並べ替えを行っている間、ポリゴンデータを一時
待機させる形態としているが、例えば、Ｓポリゴンバッ
ファ１４の奇数番地を表ポリゴンバッファ、奇数番地を
裏ポリゴンバッファとして用いて、直接並べ替え結果を
書き込んでも良い。この場合には、表ポリゴンバッファ
１５及び裏ポリゴンバッファ１６を必要とせず、より経
済的な装置とできる。また、本実施の形態では、ジオメ
トリ処理装置３は従来装置で説明しているがこれに限定
されるものではなく、３次元多角形データを２次元多角
形データに変換するものであればよく、例えばポリゴン
データ並べ替え装置９Ａでの裏表判断処理結果を隠面処
理に有効利用する等の場合であってもよい。

【００３１】また、本実施の形態では、表ポリゴンと裏
ポリゴンが交互に配列されるように、処理されている
が、並べ替えの手段はこれに限定するものではなく、例
えば、表ポリゴンと裏ポリゴンの数の比率に応じて２個
間隔や３個間隔等のごとくに並べ替えを行う場合もあ
る。かかる場合も表ポリゴンと裏ポリゴンが所定間隔で
確実に並べ替えられるので、並べ替えを行わない場合に
較べてグラフィックスプロセッサー６Ａの処理効率が向
上し、処理時間の短縮をはかることができる。

【００３２】（第２実施形態）ポリゴンデータを並べ
替える時に厳密に計算し、裏表が順番にくるようにして
もよいが、地面などの表面のみで構成された平面や表向
きのポリゴンが裏向きのポリゴンに比べて多い物体など
の場合のように、ポリゴン形状によっては必ずしも表、
裏の順番どおりにならない場合もあり、また、並べ替え
の計算量も大きくなる。しかし、完全に裏表の順番に並
べ替えられなくとも、表と裏のポリゴンがある程度ばら
つくだけで、ラスタライズ処理装置４の待ち時間を減ら
しシステム全体の処理速度をあげることができる。そこ
で完全に裏表の順番に並べ替えられない場合にも対応で
きる本発明の第２の実施形態について説明する。

【００３３】図７は、第２の実施の形態にかかるポリゴ
ンデータ並べ替え装置９Ｂのブロック図である。本実施
の形態は、ジオメトリ処理装置３に入力されるポリゴン
データの裏表を判断する事なく、ポリゴンデータを乱数
に基づき配列を変換することにある。従って本実施の形
態では、前記第１実施の形態で示したＳポリゴンバッフ
ァ１４、表ポリゴンバッファ１５及び裏ポリゴンバッフ
ァ１５、１６が無く、替わりに乱数発生器１７を設けて
いる。ＣＰＵ１から転送されたポリゴンデータは、ポリ
ゴンバッファ１３に格納された後に、演算装置１０Ｂと
乱数発生器１７により並べ替え処理がなされ、ジオメト
リ処理装置３に転送される。

【００３４】ポリゴンデータ並べ替え装置９Ｂの並べ替
え処理動作を図８により説明する。まず乱数発生器１７
より、１組の乱数ｋ、ｌを得る（ステップｔ１）。この
乱数ｋ、ｌに基づきポリゴンバッファ１３のｋ、ｌ番目
のポリゴンを入れ替える（ステップｔ２）。この処理を
所定の回数ループさせる（ステップｔ３）。より具体的
に乱数ｋ＝２，ｌ＝３の場合のポリゴンバッファ１３の
内容の変化を図９に示す。この場合は、ポリゴンバッフ
ァ１３においてポリゴン２とポリゴン３が入れ替わって
いる。

【００３５】図１０は、１０個のポリゴン列に対して乱
数による並べ替えを２回、連続で行た場合であり、一回
めの乱数の組が３と９で、２回目の乱数の組が４と６の
の場合である。例えば図６（Ｂ）例１のポリゴン列に上
記乱数による並べ替えを行った結果を図６（Ｂ）例３に
示す。並べ替え後のジオメトリ処理とラスタライズ処理
における処理時間は、（ｔ２＊５＋ｔ１＊３）となり、
並べ替え処理をしない時に比べ処理時間が（ｔ１）短く
なっている。

【００３６】このようにポリゴンデータが、表と裏がほ
ぼ同数とならない場合に、乱数発生器１７を設けたポリ
ゴンデータ並べ替え装置９Ｂによれば、完全に裏表の順
番に並べ替えられなくとも、表と裏のポリゴンがある程
度ばらつき、ジオメトリ処理装置３とラスタライズ処理
装置４の処理時間の差から生じるジオメトリ処理装置３
の待ち時間を減らすことが可能となり、システム全体の
処理速度をあげることができる。とくに３次元グラフィ
ックスのを表示するための画像処理では処理する情報量
が多いため、処理時間の短縮に効果的である。

【００３７】（第３実施形態）ポリゴンデータを並べ
替えて、処理の順番を替えるその他の方法としては、図
１１に示すのような、乱数を使わずに、単純な入れ替え
を繰り返し行う方法もある。手法１では、ポリゴン列を
半分折り返し、１番目のポリゴンの次に最後のポリゴ
ン、その次に２つ目のポリゴン、最後から１つ手前のポ
リゴンというように並べ替えを行い、この処理を繰り返
す方法が示されている。手法２、真ん中をｎ番目とする
と、ポリゴン列を半分で切り、１番目のポリゴンの次に
ｎ番目のポリゴン、その次に２つ目のポリゴン、ｎ＋１
番目のポリゴン、というように並べ替えを行い、この処
理を繰り返す方法が示されている。このような単純な繰
り返しによる並べ替えは複数考えることができるが、手
法２を実現するポリゴンデータ並べ替え装置９Ｃについ
て説明する。

【００３８】図１２はポリゴンデータ並べ替え装置９Ｃ
のブロック図を示している。ポリゴンデータ並べ替え装
置９Ｃは、演算装置１０Ｃと２つのポリゴンバッファで
あるＦポリゴンバッファ１３とＳポリゴンバッファ１４
から構成されている。ポリゴンデータ並べ替え装置９Ｃ
のフローチャートを図１３に示す。全ポリゴン数の半分
の値を算出しループ回数とする（ステップｕ１）。次ぎ
にＦポリゴンバッファ１３のｉ番目のポリゴンをＳポリ
ゴンバッファ１４の（２＊ｉ）番目に書き込み（ステッ
プｕ２）、Ｆポリゴンバッファ１３の（ｍ＋ｉ）番目の
ポリゴンをＳポリゴンバッファ１４の（２＊ｉ＋１）番
目に書き込み（ステップｕ３）、これを全てのポリゴン
について繰り返す（ステップｕ４）。

【００３９】このように、所定方法によるポリゴンデー
タの並べ替え装置であっても、上記した第２実施の形態
で説明した乱数発生装置１７を用いた場合と同様に、表
と裏のポリゴンの順番をばらつかせることができる。規
則的な操作を繰り返すため、ポリゴン列によっては効果
が出ない可能性もあるが、乱数を用いた場合に比べて、
乱数発生器１７の必要がないため、簡単な装置によりポ
リゴンデータ並べ替え装置を構成でき、装置の簡略化が
できる。このようなポリゴンデータ並べ替え装置９Ｃを
用いた場合でも、乱数発生器１７を用いた場合と同様
に、表と裏のポリゴンデータの配列をばらつかせること
ができるため、後のジオメトリ処理装置３のラスタライ
ズ処理装置４の処理終了待ち状態を減らすことができ、
処理情報量の多い３次元グラフィックスを表示する画像
処理装置においてシステム全体の処理時間を短縮するこ
とができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明した通り、請求項１記載の発明
によれば、処理時間の短いジオメトリ処理手段と処理時
間の長いラスタライズ処理手段の差から生じるジオメト
リ処理手段の待ち状態を少なくすることができ、画像処
理装置の処理効率を高めることができる。特に３次元画
像処理では、多くのデータ処理を必要とするにも拘ら
ず、処理スピードを求められることから、係るニーズに
合った有効な効果を得られる。

【００４１】請求項２記載の発明によれば、ジオメトリ
処理手段で用いられる３次元多角形データを、予め確実
に、可視と不可視の３次元多角形データが所定の順序に
並べ替えることができ、ジオメトリ処理手段とラスタラ
イズ処理手段の処理時間の差から生じていたジオメトリ
処理手段の待ち時間が確実に減り、画像処理装置全体の
処理効率を高めることができる。

【００４２】請求項３記載の発明によれば、並べ替え手
段が、乱数情報に基づきジオメトリ処理手段に送る３次
元多角形データの順序をランダムに並べ替えがなされる
ため、可視、不可視の３次元多角形データがほぼ同数で
ないような場合であっても、簡単な手段により効率よく
可視と不可視の３次元多角形データがバラツかることが
でき、ジオメトリ処理手段とラスタライズ処理手段の処
理時間の差から生じていたジオメトリ処理手段の待ち時
間を減らすことができ、画像処理装置全体の処理を効率
を高めることができる。

【００４３】請求項４記載の発明によれば、簡単な装置
で可視と不可視の３次元多角形データがバラツかせるこ
とができ、ジオメトリ処理手段とラスタライズ処理手段
の処理時間の差から生じていたジオメトリ処理手段の待
ち時間を減らすことができ、画像処理装置全体の処理効
率を安定的に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の３次元画像処理装置のブロックであ
る。

【図２】本発明の第１の実施形態に係るポリゴンデータ
並べ替え装置のブロック図である。

【図３】本発明の第１の実施形態におけるポリゴンデー
タ並べ替え装置の動作を示すフローチャートである。

【図４】各ポリゴンバッファの内容を示したブロック図
である。

【図５】本発明の第１の実施形態にジオメトリ処理装置
とラスタライズ処理装置におけるポリゴンの処理動作の
タイムチャートである。

【図６】ジオメトリ処理装置とラスタライズ処理装置に
おける処理時間の比較を示した図である。

【図７】本発明の第２の実施形態に係る画像処理装置に
おけるポリゴンデータ並べ替え装置のブロック図であ
る。

【図８】第２の実施形態にかかるポリゴンデータ並べ替
え装置の動作を示すフローチャートである。

【図９】第２の実施形態に係るポリゴンデータ並べ替え
装置によるポリゴンバッファ並べ替え前後の状態を示す
ブロック図である。

【図１０】第２の実施形態に係るポリゴンデータ並べ替
え装置によるポリゴンバッファ並べ替え前後の状態遷移
を示すブロック図である。

【図１１】ポリゴンデータ並べ替え方法を示すブロック
図である。

【図１２】本発明の第３の実施形態に係る画像処理装置
におけるポリゴンデータ並べ替え装置のブロック図であ
る。

【図１３】第３の実施形態にかかるポリゴンデータ並べ
替え装置の動作を示すフローチャートである。

【図１４】第３の実施形態に係るポリゴンデータ並べ替
え装置によるポリゴンバッファ並べ換え前後の状態を示
すブロック図である。

【図１５】従来の代表的な３次元画像処理のブロック図
である。

【図１６】従来のジオメトリ処理装置の動作のフローチ
ャートである。

【図１７】従来の隠面処理の説明図である。

【図１８】従来のジオメトリ処理装置及びラスタライズ
処理装置におけるポリゴン処理のタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

１ＣＰＵ２主メモリ３ジオメトリ処理装置４ラスタライズ処理装置５テクスチャーバッファ６グラフィックスプロセッサー７フレームバッファ９ポリゴンデータ並べ替え装置９Ａ、９Ｂ、９Ｃポリゴンデータ並べ替え装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ演算装置１３Ｆポリゴンバッファ１４Ｓポリゴンバッファ１５表ポリゴンバッファ１６裏ポリゴンバッファ１７乱数発生器１８並べ替え装置付きグラフィックスプロセッサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元多角形データを２次元多角形デー
タに変換するジオメトリ処理手段と、ジオメトリ処理手
段から送られた２次元多角形データの色彩処理を行うラ
スタライズ処理手段を備えた画像処理装置において、ジオメトリ処理手段で用いられる３次元多角形データを
並べ替える並べ替え手段を備えたことを特徴とする画像
処理装置。
【請求項２】並べ替え手段が、３次元多角形の可視、
不可視データに基づき、可視と不可視の３次元多角形デ
ータを所定の順序に並べ替えることを特徴とする請求項
１記載の画像処理装置。
【請求項３】並べ替え手段が、乱数情報に基づきジオ
メトリ処理手段に送る３次元多角形データの順序を並べ
替えることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】並べ替え手段が、一定の法則に従った並
べ替えを行うことを特徴とする請求項１記載の画像処理
装置。