JPH11511875A - テクスチャマップを作成し、画質を高めるためのコンピュータグラフィックスシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 表示画像を生成するために、テクスチャ化データとしてジオメトリデータと共に用いる補足データは、表示空間とモデル空間との関連付けを行うことで拡張される。補足データ（４０）を記憶するテクスチャマップ（３０）は、まず新しいテクスチャデータを色として二次元表示空間内の画像（４８）に貼り付けることで画質が高められる。その次元モデル空間（３２）内でのデータの位置を判定し、貼り付けられた新テクスチャデータを受け取るテクスチャマップ空間（３０）に変換する。テクスチャデータは、テクセルの走査変換又はブレンディングによりテクスチャマップ内に置かれる。

Description

【発明の詳細な説明】 テクスチャマップを作成し、画質を高めるためのコンピュータグラフィックスシ ステム発明の背景及び概要 一般的には、コンピュータグラフィックスシステムは、ブラウン管（ＣＲＴ） の画面上にデータを表示して動的画像を得ることが多い。一般的には、この表示 は、何千もの個々の画素（ピクセル又はペル）を含む直交するアレイから成る。 アレイの各ピクセルは処理済みのピクセルデータ、例えば色、輝度、及び深みな どを表すデータを表すものである。 ピクセルデータは、高率でデータの受取及び伝達を行うことのできる所謂「フ レームバッファ」からＣＲＴに送られることがある。ピクセル単位でディスプレ イを駆動するためにフレームバッファを整理及び走査する様々なフォーマットが 、１９８７年、アディソン−ウェズリパブリッシング社刊のフォリー、バンダム 、ファイナ及びヒュー氏らによる教本、題名「コンピュータグラフィックス、原 則及び実際」第二版に開示されている（参考文献としてここに編入する）。 ＣＲＴ画面を励起してピクセルを順番に「表示」又は「書く」ためには、テレ ビ及びコンピュータグラフィックスの両分野においてラスタ走査パターンが広く 用いられている。ラスタ走査のオペレーションは、西洋式の読み方パターン、つ まりピクセルを読むパターンに例えることができ、文字は一つずつ、左から右へ 、一列ずつ、下に向かって走査される。このようにＣＲＴの励起ビームはラスタ パターンをなぞってピクセル毎、線毎、フレーム事の動的な表示を行っている。 このような表示のためのシステムは、上述のフォリー氏による教本に述べられて いる。 一般的には、動的グラフィックス表示を支援するために、物体又はプリミティ ブ（例えば三角形などのポリゴン）を表す三次元のジオメトリデータが、ディス ク形態で主記憶部に記憶されている。ジオメトリデータ（三次元又は３Ｄ）が処 理されると選択データが提供され、この選択データが各個別のピクセルを規定す る二次元（２Ｄ）表示データに変換される。このようにグラフィックス画像は、 表示される対象物を規定するプリミティブの形状（多くの場合三角形）から形成 される。 表示用のピクセルを作成するには、選択されたプリミティブを特定の視点に関 して処理し、「走査変換」と呼ばれる処理で解析して各ピクセルへの関係を決定 する。プリミティブ処理に際しては、重なる物体同士でどちらが優位にあるかを 解明する。例えば優位にある物体は、より劣る物体の表面を隠すであろう。結論 的には、プリミティブは一つ一つ考察されてゆき、全ての物体について考察がな されるまで各ピクセルに関する重なり具合の決定（フレームバッファに記憶され る）が行われる。プリミティブの処理と同時に、テクスチャメモリ、例えばテク スチャマップを含んだメモリとして、テクスチャをピクセルに反映させることも ある。 グラフィックスオペレーションを幾分より詳細に考察すると、プリミティブは 、一般的には、座標系により規定される三次元の「モデル」又は「世界」空間に 記憶される。ジオメトリ変換における世界空間は上述のフォリー氏による教本の 第５章が取り上げている。このような変換の一つは、視覚による量をカノニカル による量に変換する正規化を含む。変換されたプリミティブはカノニカル量にク リップされ、さらに表示用の二次元画面空間に変換される。一般的には、これら の初期のオペレーションは時にグラフィックス表示システムの「フロントエンド 」と呼ばれるジオメトリサブシステムで行われる。つまり、フロントエンドサブ システムは表示モデルをトラバースしてプリミティブを画面空間に変換するので ある。このようなサブシステムの構造及びオペレーションは上述のフォリー氏の 教本第１８章が論じている。データをフロントエンドから処理していくと、所謂「 バックエンド」のサブシステムが各プリミティブを走査変換して最終画像を作り 出し、どのプリミティブが各ピクセルで目に見えるかを決め、選択したピクセル を これに応じてシェーディングする。このようなオペレーションは上述のフォリー 氏の教本の第１８章が論じている。 物体はポリゴンから形成されるため、コンピュータグラフィックス画像で最終 的なディテールを得るために、物体をより多数のポリゴン、例えば三角形に分割 することがある。しかしながら、このような分割には実際には限界があるため、 「テクスチャマッピング」と呼ばれる、これに替わるアプローチが開発された。 基本的にはテクスチャマップは「テクセル」と呼ばれる個々の要素から成り、通 常「ｕ」及び「ｖ」で示される、通常矩形の座標で規定される二次元空間として 提供される。基本的には、テクスチャをプリミティブにマップ化することで、レ ンガのパターンで、又はピクチャとして、テクスチャ化される。テクスチャマッ プの処理及びマップ化の詳細は上述のフォリー氏の教本の第１６章に見られる。 テクスチャマッピングの技術は広く用いられるようにはなったが、三次元（３ Ｄ）物体に関するテクスチャマップの作成はいくつかの問題を呈してきた。上に も提示したように、画像用の物体又はモデルは世界空間に存在し三次元であるが 、モデルに使用するテクスチャマップは二次元のテクスチャ空間に存在すること に留意されたい。所望のディスプレイのテクスチャを得るために使用されてきた いくつかの技術を考察してみよう。 ある従来技術では、典型的に３Ｄモデルはある一人が作り、モデル化しようと する物体の２Ｄピクチャは別の人物が作る。２Ｄ画像を３Ｄのモデルに合うよう にワーピングする仕事、又はその反対の仕事は三人目が任される。物体及び画像 という二つが別々に作られるために、多くの場合この作業は困難かつ時間がかか り、しかも出来は悪い。このオペレーションは、ある人物の顔の写真を引き伸ば してマネキンの首に正しく合うようにしようとすることに例えることができる。 別の方法として、３Ｄモデルをグラフィックスで作成し表示する方法がある。 ２Ｄテクスチャマップも表示される。 双方向オペレーションでは、オペレータは２Ｄのテクスチャマップに改良を加 えて、その結果をモデルに対するアプリケーションを用いて観る。このオペレー ションは、みかんの皮を剥き、その皮を平らにして寝かせ、この皮をみかんに貼 ったときに正しく見えるような地図を皮の上に描こうとすることに例えることが できる。その限界は、皮が平らの時しか絵の具を皮にのせることができないとい うことである。この方法もぎこちなく、また時間のかかるものである。 ３Ｄを作成して表示するさらに別のアプローチを考えてみよう。特定の視界に 対する、モデルの向きを用いて３Ｄモデル空間から２Ｄテクスチャ空間をマップ 化する。色、透明度等のデータを選択された視界の３Ｄモデルに直接貼る。この データを次にマッピングを通じてテクスチャマップへ変換する。この方法の問題 は視界に依存していることである。つまり、モデルを基準化や回転、翻訳又は移 動させると、このテクスチャマップのデータは無用なものとなる。３Ｄモデル空 間から２Ｄのテクスチャ空間へのマッピングは一方向のみにおいて存在する。し かも、もし永久的なマッピングが既に規定されていれば一方向に依存するマッピ ング）、この方法はこの前のマッピングをエラーのあるものにしてしまうであろ う。これを物理的に例えると、移動させると絵の具のとれるみかんということに なるであろう。具体的には大陸の輪郭が予備的なテクスチャとしてみかんの上に 規定されているとすると、移動させたときに、このテクスチャマップ内の輪郭が 破壊されることとなる。 もちろん、上述の方法を混合した方法も含めて、他にも技術は提案されてきた 。例えば、各ミクロポリゴンの各頂点にテクスチャデータを記憶させる「ミクロ ポリゴン」のモデルの利用が提案された。この結果、視界依存性の問題は解決さ れたが、この方法は機械のパフォーマンスに影響を与える。データが実際にはテ クスチャデータとしてではなくポリゴンの頂点のデータとして記憶されることに 留意されたい。結論的には、モデルの細部はテクスチャマップの大きさを単に増 やすだけでは増えないことがある。このシステムはまた、複雑なモデルを処理す る のに限界がある。 概して、本発明のシステムは、上述のような従来のシステムにある問題を解決 することを意図している。具体的には、以下に詳細に開示するように、アライメ ントが正確に行えるよう、データをモデルに直接置くことができる。さらに下に 開示するように、新しいデータのテクスチャマップへの貼りつけを行っても、モ デル空間とテクスチャ空間との間の既存のマッピングが破壊されることがない。 むしろ、新しい又は新鮮なデータは、モデル空間からテクスチャ空間への既存の マッピングに適合するようにテクスチャマップに貼りつけられる。さらに、デー タをサンプリングする細部は、モデルのジオメトリ又はポリゴンの細部による制 限ではなく、モデルの細部からは独立して基準化することのできるテクスチャ空 間の解像度の制限を受ける。 開示の実施例に基づくと、本システムは、３Ｄモデル、例えば立方体、動画の 頭部、又は地球のためのジオメトリデータを、２Ｄテクスチャ空間への特定のマ ッピング、例えばｕ、ｖ座標と共に想定する。開示するように、本システムは３ Ｄモデルの表示を行うためにジオメトリデータを利用する。次にモデルの色に関 する補足データを提供する。そこで新しい補足データは表示されたモデルの上に 、例えば「ブラシ」を使って、直接「ペイント」することで提供する。テクスチ ャデータの形態をした新しい補足データはブラシの他にも多数の源、例えば画像 編集又はデータ走査システムなどから提供されることもあることに留意されたい 。さらに、補足データ及び新しい補足データはテクスチャ以外のいかなる数の現 象又は情報を表現することができることも注目されたい。具体的には、補足デー タはテクスチャ又は視覚的データ（色、透明度、等々）、３Ｄデータ用の変換又 は変形システム（例えばバンプマップ又は変位マップなど）、あるいは２Ｄデー タ用の変換又は変形システム（例えば画像処理カーネルなど）であってもよく、 引用したフォリー氏の教本の５０２ページが述べるようなＮＵＲＢの利用にもさ らに注目されたい。 モデル上のペイント又は色データの例の説明を続けると、ディスプレイの特定 の選択ピクセルが関係していることは明白である。従って、これらのピクセルの それぞれのための色データは所謂「隠れた画面」空間に記憶される。記憶された 色を使って、システムは関連するポリゴン、例えばそのピクセルの触れている、 正面を向いたポリゴンを選び出す。変換を利用して、この関連ポリゴンは最終的 にはテクセルとしてテクスチャ空間に置かれる。開示の実施例では、テクスチャ マップにブレンドするためのテクセルは走査変換される。具体的には、以下に詳 細に開示するように、テクセルをジオメトリデータから互いに関連付けて、処理 中のポリゴンについて画面空間におけるピクセルを特定する。ピクセルが目に見 えるものであれば（フレームバッファコンテンツに基づいて）、この新しいデー タ（「ペイント」）をフレームバッファコンテンツにブレンドする。その後、マ ップを効果的に活用してテクスチャに用いるか、あるいは様々な位置及び様々な 視点から観たときのプリミティブを処理してもよい。図面の簡単な説明 本明細書の一部を成す図面では、本発明の例示的実施例が以下のように提示さ れ、 図１は本発明に基づいて構成されたシステムのブロック及び絵を示した図面で あり、 図２は図１のシステムで展開させたテクスチャマップを表した図であり、 図３は図１のシステムのフォーマットに替わるものを、メモリ及び処理構造を より詳細に示しながら図示したブロック図であり、 図４は図１及び３のシステムの演算処理を示したフローチャートであり、 図５は図１及び３のシステムのオペレーションを示した図であり、 図６は図３に示したシステムの構成部分のブロック図である。好適な実施例の説明 上に示したように、本発明の詳細な実施例をここに開示する。しかしながら、 本発明で用いられた画像表示、データ処理、作成用フォーマット、表示の形態又 は画像データの形態、記憶及び変換技術、並びにその他の要素は幅広い種類の形 態として実施でき、その中には、開示の実施例からかけ離れたものもあろう。結 論的には、ここに開示する特定の構造及び機能の詳細は単に代表的なものであり 、しかしながらその意味で、開示を目的とした最適な形態を提供し、本発明の範 囲を規定するここに添付の請求の範囲の基盤を提供するものと考えられる。 まず図１を参照すると、地球Ｇはグラフィックス画像表示として描かれている 。以下に詳述するように、地球を表すＧは、球を規定する３Ｄジオメトリデータ と、陸塊Ｌに輪郭を与える二次元テクスチャデータとを含む。以下に詳述するよ うに、テクスチャデータは、図２が示すような二次元テクスチャマップＭの形態 で記憶してもよい。 開示の実施例の機能をまず考察すると、地球Ｇを「ペイント」又は着色しよう とした場合を考えよう。説明を目的としてオペレーションを簡潔に説明すると、 アメリカ合衆国の西側域、例えばソルトレークシティを指す、単に青色の点ＳＬ を置く最初のステップを想定する。地球Ｇ上に点ＳＬを提供するには、ブラシペ インティングを含む多様な技術が公知である。ここでは、点ＳＬを地球Ｇ上に置 いた後、データを処理して点ＳＬをテクスチャマップＭに加え、ジオメトリデー タに適切に基準化する。従って、点ＳＬを様々な視点及び様々な位置から地球Ｇ 上に表示することができる。 本データ処理オペレーションは以下に述べるように本格的なものであり、典型 的には、このオペレーションは単なる点ＳＬを大きく越えたデータを扱うことと なろう。例えば、地球Ｇを海域では青く「ペイント」し、陸塊Ｌの中で様々な色 で個々の国々を示し、全ての大都市を点で示すことが望ましいこともある。この ようなオペレーションは単に、テクスチャマップＭ内に点ＳＬを得るべく以下に 述べる簡単なオペレーションを拡張することを含む（図２）。 地球Ｇ上の点ＳＬからテクスチャマップＭ上に点ＳＬを得るための処理オペレ ーション及び構造を以下に詳述する。しかしながら、まず、図１のグラフィック スシステムの構造を考察したい。ジオメトリデータディスク１０（図１の左上） は表示用のほぼ３Ｄのジオメトリデータを記憶している。データの流れる経路を 見ると、ディスク１０は、コンピュータグラフィックスのフロントエンドとして 機能するジオメトリプロセッサ１２に接続する。つまり、このジオメトリプロセ ッサ１２は、ディスク１０の記憶する選択されたプリミティブ、例えば三角形又 はナーブを変換して表示用のデータを表す画面空間にする。ここで用いるフロン トエンドグラフィックスプロセッサは、上述フォリー氏による教本の第１８章が 扱っているため公知である。地球Ｇの表示については、ジオメトリプロセッサ１ ２は球体としての地球Ｇを規定するデータを扱う。 ジオメトリプロセッサ１２から得た球体を表すデータは翻訳プロセッサ１４に 提供されるが、この翻訳プロセッサ１４は、球体を表すプリミティブを走査変換 することでフレームバッファ１６に画像を提供するバックエンド又はラスタ化プ ロセッサと見なすことができるものである。このオペレーションには、どのプリ ミティブが各ピクセルに関与するものか、判断し、シェーディングを行い、これ に応じてピクセルをテクスチャ化することが含まれる。テクスチャ化に関しては 、翻訳プロセッサ１４は、点ＳＬ（新しいデータ）を除いた、例えば図２のマッ プＭなどのテクスチャマップを含むテクスチャメモリ１８に接続する。上に示し たように、翻訳プロセッサ１４及びテクスチャメモリ１８の適した変更例は、上 述のフォリー氏による教本で開示されるように当業において公知である。 翻訳プロセッサ１４からフレームバッファ１６に送られるピクセルデータは画 像表現を確立し、従って表示装置２０を駆動して地球Ｇを描かせる。上に示唆し たように、プログラミング又はインターフェース制御により、本システムは、地 球Ｇを様々に動かしたり、表示の補足を行ったり、及び地球Ｇの視点を変えるこ とが可能である。このような技術は公知であるが、ここでは、本システムは地球 Ｇを、例えば点ＳＬ（新しい補足データ）を用いてテクスチャ化し、このような テクスチャを、陸塊１（古い又は既存の補足データ）の輪郭線を保ったまま、点 ＳＬと共にテクスチャメモリ１８から得ることができる。 まず、画像表示を装置２０を用いて行うための処理に関する緒言をここに述べ るのが適切かと思われる。 上に示したように、ピクセルとの関連から表示上に現れると思われる数々の三 角形（ポリゴン又は３Ｄジオメトリプリミティブ型）を検証して、個々のピクセ ルをフレームバッファ内１６内で展開させる。各ピクセルについての重なり具合 の表現を、処理した候補三角形のすべてに基づいてこのフレームバッファ１６内 で展開させる。一般的には、三角形は、予めジオメトリプロセッサ１２が三次元 モデル空間で処理したジオメトリデータディスク１０から取り出されて翻訳プロ セッサ１４に送られる。次にこの三角形のうち優位にある表面を、翻訳プロセッ サ１４により２Ｄ画面空間内で走査変換してフレームバッファ１６にロードする 。この処理では、当業で同様に公知の方法を用いて、陸塊Ｌを表すテクスチャマ ップＭ（図２）が適用される。従って、フレームバッファ１６は表示装置２０を 駆動して点ＳＬのない状態の地球Ｇの画像を表示させる。 上に示したように、点ＳＬとして地球Ｇに色を与えるためには様々な装置があ る。具体的には、このような装置はテクスチャデータ源２２と指定されているが 、例えば、係属中の米国特許出願第０８／１９５，１１２号「実際のペイント、 描画媒体のシミュレーション、及び、３Ｄグラフィックスを用いた機能モデリン グのためのリアルタイム画像生成システム」の開示するブラシを含むものでもよ い。 上述の例の考察を続けると、テクスチャデータ源２２を用いてプロセッサ１４ の走査を介して青色の点ＳＬをフレームバッファ１６に貼りつけることもできよ う。貼りつけた色（青色の点ＳＬ）は、隠れた画面記憶部２４に別に記憶される 。具体的には、貼り付けた生の色は、その点ＳＬを持つフレームバッファアレイ の特定のピクセルについて隠れた画面記憶部２４内に示される。データが別の方 法で得られる場合は「隠れた」画面記憶部は不必要であることに留意されたい。 点ＳＬを隠れた記憶部２４に保存し、フレームバッファ１６に反映させ、地球 Ｇ上で表示すると、本システムはこの点ＳＬをテクスチャマップＭにブレンドす るステップに進む（図２）。このオペレーションをまず幾分大まかに説明し、そ の後で関連する様々な空間座標（図３）を参照しながら詳細に説明していく。ま ず、このオペレーションはポリゴン又はその他のプリミティブの処理に関わる。 ディスク１０から得たポリゴンは順に処理される。つまり、地球Ｇの画像に関 連した全てのポリゴンに対してその点ＳＬとの関係を検証する。具体的には、ポ リゴンを例えば、地球Ｇの画像で正面を向いたものであるかについて調べる。次 に関連のあるポリゴンを３Ｄモデル空間から２Ｄ画面空間へと変換し、点ＳＬに 対する距離を検証する。点ＳＬの域内のポリゴン（頂点で示される）は、点ＳＬ に関連のあるテクセルを判別すべくテクスチャ空間（テクスチャ記憶部１８）へ 変換される。次に関連のあるテクセルを走査変換して、適したテクセルのコンテ ンツを青色の点ＳＬの色データとブレンドする。次にこのブレンドしたデータを 、テクスチャに対する効果的かつ様々に使用可能な追加を提供するものとしてテ クスチャマップＭ（図２）に記憶させる。 以下に詳細に述べるように、本オペレーションはメモリ装置（１０、１６、１ ８及び２４）の間でプロセッサ（１２、１４及び２６）により協働的に行われる 。構造及び処理オペレーションの更なる詳細を、プロセッサをメモリ装置の空間 と関連づけて示した図３を参照しながら説明する。 図３において、立方体及びブロックは異なる空間座標についてそのメモリを表 すものである。具体的には、テクスチャメモリブロック３０はテクスチャマップ 用の２Ｄ空間を提供する。モデル空間メモリ立方体３２は、ジオメトリデータ用 の３Ｄメモリを提供する。正規化された空間メモリ立方体３４は正規化されたジ オメトリデータ用の３Ｄ空間を提供し、画面空間メモリブロック３６（フレーム バッファ）は表示又は画面データ用の２Ｄ記憶部を提供する。加えて、隠れた画 面メモリブロック３８が貼り付けられた色のための二次元的記憶を行う。この方 法は３Ｄテクスチャ空間でも機能する。 理解の一助とするために、図３の各メモリ、これらのコンテンツ及び処理オペ レーションをアルファベットで指し示す。例えば、メモリブロック３０はテクセ ルデータａ（テクスチャマップ）を２Ｄのテクスチャ空間ｂに含んでいる。メモ リ３２は３Ｄジオメトリデータｄを３Ｄモデル空間ｅに含んでいる。メモリ立方 体３４は、変換されたモデルデータｇを３Ｄ正規化空間ｈに含んでいる。メモリ ブロック３６は表示データｊを２Ｄ画面空間ｋに含んでいる。データは更に、色 データｎとして記憶されたブロックｍに送られる。 あるメモリから別のメモリへというデータの移動は、上に概ね述べた変換が関 連している。例えば、２Ｄテクスチャ空間ｂと３Ｄモデル空間ｅとの間の変換マ ッピングは暗黙型又は明示型のどちらでもよく、また大域的に逆転可能でもそう でなくともよい。しかしながら、データが逆転可能となるのは場合による。 処理もまた、変換を含めてアルファベットで示してある。具体的には、フロン トエンドプロセッサ１２はテクスチャマップブロック３０とモデル空間立方体３ ２との間の変換ｃを行う。モデル空間立方体３２と正規化立方体３４との間の変 換はｆで示されている。変換ｉは正規化空間立方体３４と画面空間ブロック３６ との間にある。以下に詳述するように、このようなオペレーションはすべて、マ ップデータプロセッサ２６が制御しているが、このマップデータプロセッサ２６ はさらに走査変換オペレーションも実行するものである。様々な具現形態で、異 なるオペレーションを様々に割り当ててもよい。基本的には、多様な変換及び走 査変換としての個々のオペレーションは、これらを実行する構造がそうであるよ うに公知である。所望の結果を達成するのはここで言う処理を実行するためのア レンジである。 開示の処理において、まずディスプレイの展開を簡単に考察する。ポリゴン( 図 示せず)が表現されると、ジオメトリボックス４２（図３）が規定され、空間ｈ 内のデータｇにより正規化ボックス４４として表される正規化版に変換される。 正規化空間ｈから、このボックス表現４４はボックス表現４６（空間ｋ内のデー タｊ）へと変換される。再度、ボックス表現は、実際に変換データを構成するポ リゴン（三角形−図示せず）として行われることに留意されたい。 データの一つのメモリから他のメモリへの変換には、当業において公知のマト リックスオペレーションが含まれる。その意味で具体的には、上述のフォリー氏 の教本の第１８章及び付録を参照されたい。このような変換オペレーションはプ ロセッサ１２及び１４によって前方向で、そしてこれらのプロセッサをマッピン グデータプロセッサ２６と組み合わせて逆方向に行うことで達成される。必要で はないが、場合によっては要約データを得て三角形の連なりに細かく切り分ける ことができる。ボックス４２を規定するデータｄを、多くの場合フロントエンド プロセッサ１２により正規化して立方体４４を明示するデータｇを提供する。正 規化ボックス４４を次にテクスチャ化して走査変換し、空間ｋ内のデータｊが表 すように、立方体４６を明示する表示データとする。このように、立方体４６は ジオメトリボックス４２及びマップ４８から得たデータを用いて表示される。 今度は点４０を規定する青色のペイントを入力部５０を介して図１に関して示 したテクスチャ化データ源を用いてボックス４６に貼り付ける場合を想定する。 基本的には点４０は立方体４６上に表示され、色データは画面空間ｋにフレーム バッファに記憶されるのと同様に記憶される。色（又はその他の所望のデータ） も、隠れた画面空間ｎ内にデータｍとして記憶される。 画像（ボックス４６）が表示され、例えば色又はペイント（点４０）が貼り付 けられると、本システムは今度は、テクスチャメモリ３０で行われたように、点 ４０をテクスチャマップ４０で達成すべく機能する（図３）。その位置から、点 ４０のデータは、その他のテクスチャと共に立方体４６の様々な表現に選択的に 貼り付けることができる。 テクスチャｂ（テクスチャメモリ３０）で点４０を達成するためのオペレーシ ョンは、ある程度要約できる。具体的には、最初のオペレーションはその点を含 むモデル空間ｅ内にポリゴンを配置することが含まれる。この配置オペレーショ ンは、ポリゴンを順番にモデル空間から画面空間へと変換して検証することで行 われるであろう。選択されたあるポリゴン（又は複数のポリゴン）を判別すると 、ポリゴン内のテクセルが配置され、点４０を構成するピクセルと合致するよう に走査変換される。このオペレーションを今度は図３及び４を同時に参照しなが ら詳細に説明する。この意味で、図４はフロントエンドプロセッサ１２（図３） 、バックエンドプロセッサ１４及びマッピングデータプロセッサ２６の間の協働 的オペレーションが実行する論理オペレーションを示すものである。 (点４０に対して)当該するポリゴンを選択又は明示するオペレーションには、 モデル空間ｅ内に記憶されたときのポリゴンを検証することが含まれる。従って 、ブロック６２の表すような問い合わせオペレーションに先立って、ブロック６ ０（図４）が示すように、各ポリゴンはまず、データｄからデータｇへと機能ｆ （プロセッサ１２）により変換される。問い合わせオペレーションｆでは問題の ポリゴンが「正面を向いている」かを判断する。基本的にはポリゴンが「正面を 向いて」いない場合、このポリゴンはディスプレイには表示されず、廃棄しても よい。ポリゴンが「正面を向いて」いる場合は、このポリゴンは更に考察せねば ならず、ブロック６４のデータｇ’がオペレーションｉとして実行されるように オペレーションは続行される。 ブロック６４に表されるように、データｇ’（正面を向いたポリゴンを示す） はピクセル表現に変換される（データｊとなり、画面空間ｋに記憶される）（図 ３）。この変換がポリゴンの頂点の変換であり、ブロック６４が示すように画面 空間内のポリゴンの領域を規定するためのものであることに注意されたい。ポリ ゴンを表すデータｊは、ブロック６６で表されるように問い合わせのための形態 ｊ’として提供される（図４）。具体的には、この問い合わせでは、点４０、具 体的には貼り付けられた新しいデータ、例えばペイント、に対するピクセル（デ ータｊ）の距離が判断される。ピクセルがペイントの域又は領域内になければ、 そのポリゴンを廃棄し、その処理は前に戻して次のポリゴンを検討することがで きる。あるいは、ペイントの領域が指定されている場合は、そのポリゴンは更に 処理される。具体的には、ブロック６８が示すように、データ「ｊ」を逆変換処 理して特定のピクセルをテクスチャマップ内で明示させる。図３及び４に基づく と、ブロック６８のオペレーションには、貼り付けられたペイントを付すべく指 定されたポリゴン内の特定のテクセルを明示させるための、プロセスｉ、ｆ及び ｃを通じた逆変換が含まれている。次のオペレーションには、概ね、ブロック７ ０が示すように、ポリゴンデータａ'の走査変換が含まれる。この走査変換は個 々のテクセル（ポリゴンに関連づけてａ’で指定される）を着色に向けて処理す ることを含む。従って、個々のテクセルは、図４に示すブロック７０以下のステ ップで順に処理されることになる。テクセルはその全てが検討を受けるまで順に 処理され、この後、プロセスは新しいポリゴンを処理すべくリターンする（ブロ ック６０）。 テクセルの走査変換ステップを考察すると、データａ'（テクセルを示す）は 、ブロック７２が示すようにオペレーションｃにより、前に戻ってジオメトリデ ータに関連付けられる。このオペレーションは図３が示すようにプロセッサ１２ の行うものである。 基本的には、テクセルを翻訳してモデル空間ｅ内でピクセルデータｄ’を表示 する。この「ピクセルデータ」は実際には、上述した変換すべてに応じて、複数 のピクセル又はピクセル断片でもよい。更なる変換をブロック７４が示すように 行う。具体的には、ピクセル「ｄ’」のデータを画面空間に変換してピクセルデ ータｊ”’を表示させる。画面空間ｋでは、問い合わせブロック７６が示すよう に、このピクセルデータｊ”’が目で見えるかを検証する。このピクセルデータ が目で見えない場合、これは廃棄される。あるいは、ピクセルデータが、それに 対応するテクセルを特定していると明らかになれば、これにペイントを与える。 具体的には、既存のテクセルはコンテンツがある場合もない場合もあるが、この 既存のテクセルを、隠れた画面空間ｎ内でペイントを示しているデータｍとブレ ンドする。このオペレーションは図４のブロック７８が表す。その結果、ペイン トの実質（追加の特徴）がテクスチャマップに追加されて、次の、そして異なる テクスチャマッピングオペレーションに向けられる。そのオペレーションが完了 すると、最終的な問い合わせブロック８０に進み、そのテクセルがそのポリゴン の中で最後かを調べる。そうであれば、ポリゴンの処理は完了し、本プロセスは ブロック６０の表すステップに戻る。そうでなければ、ポリゴンのテクセルの残 りを走査変換オペレーションで処理しなければならず、プロセスはブロック７２ に戻って次のテクセルの処理を行う。 ある程度要約してはいるが、走査変換オペレーションは上述のフォリー氏の教 本に説明されており、その関係では、ポリゴンのラスタ化オペレーションが８８ ４ページに示されている。基本的には、ポリゴン８６（図５）を判別したとき、 走査処理には、考察すべき個々のピクセル域８８を順に処理していくことが含ま れることがある。例えばポリゴンの８６の先端９０だけが表示で見える場合を想 定しよう。例えば、このポリゴンの下側部分が別のポリゴン９２によって図示す るように部分的に遮られているかもしれない。この場合には、図示のピクセル域 ８８に相当するテクセルを、貼り付けられたペイントを受け取らせるべく判別す る。上に示したように、ピクセル域８８は走査変換処理の間、ブレンドオペレー ションの結果を用いて順に処理される。具体的には遮蔽の比較は、深さのバッフ ァ（「ｚ−バッファ」）を３Ｄ翻訳処理から保護することでなされる。 処理を上述のように実行するに際しては、示したように、プロセッサ１２及び １４並びにマッピングデータプロセッサ２６の間の協働的処理が行われる。フロ ントエンドプロセッサ１２及びバックエンドプロセッサ１４のオペレーションは 公知であるが、マッピングデータプロセッサ１６の機能は更なる考察に値するも のである。その点で、幅広い具現形態のうちいずれを用いてもここに示す処理を 実行することができようことは理解されねばならない。しかしながら、説明及び 図示を目的として詳述したように、プロセッサ２６は図６に示すような形態とし てもよい。 制御装置１００（図６）はデータ処理システム（図１）のコンテンツ内の上述 のオペレーションを制御する。この点で、示したように、制御装置１００は、フ ロントエンドプロセッサ１２、翻訳又はバックエンドプロセッサ１４、テクスチ ャメモリ１８、フレームバッファ１６及び隠れた画面記憶部２４に接続している 。加えて、制御装置にはコンパレータ１０２と走査変換装置１０４とに対する双 方向性の接続が含まれている。再度述べるが、これらの機能を既存のプロセッサ 構造の構成要素が行ってもよいが、ここで開示するように、制御装置１００はコ ンパレータ１０２を制御して図４の問い合わせブロック６６で示した検証を実行 させる。幾分同様に、走査変換装置１０４は、ブロック７０以下に詳述されたと 共にブロック７２、７４、７６、７８及び８０の処理ステップを含む走査変換処 理を実行する。このように、上に詳述した例示的処理を実行するための統合され たシステムが達成される。 従って、コンピュータグラフィックスシステムとの関連から、モデルデータを 用いてグラフィック画像を展開し、この画像をテクスチャマップでマップ化し、 さらにここで示したことに基づいて、ペイント又はその他の形態の新しいマップ データを画像に貼り付け、ブレンドしてテクスチャマップにしてもよい。具体的 には、このオペレーションは、新しいマップデータ又はペイントとの関連からモ デルデータを検証して特定のモデルデータを判別し、この特定のモデルデータを 次に変換及び検証してそのペイントを受け取るべき特定のピクセルの位置を判別 することを含む。従って、グラフィックス画像と関連させて用いるマップにおい て、テクスチャ又は関係する形態のデータを作成するための効果的かつ便利なシ ステムが提供されている。 上述の説明を鑑み、本発明のシステムをコンピュータグラフィックスシステム に効果的に利用して、多様な目的のための効果的かつ経済的な新しい補足データ （表示にジオメトリデータを補足する）を作成することができることは明白であ ろう。開示した実施例は主にテクスチャマッピングの形態又はシステムに向けら れているが、本システムは、新しいデータを導入するためのその他のオペレーシ ョンに対応すべく、多様に実施することが可能であることは明白であろう。さら に、開示した実施例は全て、特定の要素及び形状を含むが、多様な構造又は処理 の変更例のうちいかなるものをも利用できることは明白であろう。従って、ここ で言う範囲は、以下に提示する請求の範囲の提示する通りである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ )，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 三次元モデルに関係するマップを作成及び画質を高めるためのグラフィッ クスコンピュータシステムであって、 三次元モデルデータを記憶及び処理するモデル手段と、 補足データを表示マップとして記憶及び処理するマップ手段と、 前記表示マップを作成又はその画質を高める新しい補足データを提供する手段 と、 前記モデルデータを前記新しい補足データと関連させて検証して、前記新しい 補足データを受け取る選択モデルデータを判定する手段と、 前記選択モデルデータをデータ位置に変換すると共に、前記新しい補足データ をこれに応じて記憶する手段と を含むシステム。 ２． データを提供する前記手段がブラシを含む、請求項１に記載のシステム。 ３． 前記補足データがテクスチャデータを含む、請求項１に記載のシステム。 ４． 検証を行う前記手段が前記三次元モデルデータを前記新しいデータの空間 に変換して前記選択三次元モデルデータを明示する手段を含む、請求項１に記載 のシステム。 ５． 変換を行う前記手段が、 前記選択三次元モデルデータを前記補足データの空間へ変換してマップ位置デ ータを提供する手段と、 前記マップ位置データの画像における可視性を検証して可視性のマップ位置を 明示する手段と、 前記可視性の新しいデータを、前記明示された可視性のマップ位置において前 記マップ手段にブレンドする手段と を含む、請求項４に記載のシステム。 ６． 前記モデル手段が三次元モデルデータをポリゴンの形態で記憶及び処理す る、請求項１に記載のシステム。 ７． 前記マップ手段がマップデータを二次元テクスチャ要素の形態で記憶及び 処理する、請求項１に記載のシステム。 ８． 検証を行う前記手段が、三次元ポリゴンを二次元のピクチャ素子（ピクセ ル）に変換する手段を含む、請求項７に記載のシステム。 ９． 変換を行う前記手段が、前記選択三次元モデルデータのポリゴンを二次元 マップデータに変換する手段と、前記二次元マップデータを走査変換して前記新 しい補足データを選択的に記憶する変換手段とを含む、請求項８に記載のシステ ム。 １０． 走査変換を行う前記手段が、前記二次元マップデータを前記モデルデー タに関連付けて選択ピクセルを配置することと、前記選択ピクセルを画面空間に 変換して前記ピクセルの画像可視性を検証する手段と、前記新しい補足データの うちいくつかを前記マップ手段にブレンドする手段とを含む、請求項９に記載の システム。 １１． グラフィックス画像を提供すべく三次元データと関連させて用いるため に記憶される補足データを作成及びその画質を高めるためのプロセスであって、 グラフィックス画像を表す三次元データを記憶するステップと、 前記グラフィックス画像のための前記三次元データに関連する補足データを記 憶するステップと、 前記補足データの画質を高めるための新補足データを提供するステップと、 前記三次元データを前記新補足データとの関係から検証して、前記補足データ に関連した前記新補足データを受け取る選択三次元データを判別するステップと 、 前記選択三次元データを特定データ位置に変換すると共に、前記新補足データ をそれに応じて記憶するステップと を含むプロセス。