(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示対象物およびその３次元空間内での位置を表す描画コマンドに基づいて、該表示対象物を所定の視点から見た２次元画像を表示する画像表示装置において、
前記描画コマンドに基づいて、前記２次元画像を構成する各画素の表示色を表す色信号を発生する色信号発生手段と、
前記所定の視点と前記３次元空間上の最遠点との距離に応じて係数を設定する設定手段と、
前記各画素に対応した色信号を当該画素に対応した部分の前記３次元空間内での位置に応じて変更する手段であって、前記画素に対応した部分が、前記設定手段によって設定された係数に応じた最遠点にあるときに、当該画素に対応する色信号を白色に対応した色信号に変更する色補正手段と
を具備し、
前記色信号発生手段は、
各描画コマンドが表す表示対象物のＺ値に応じて複数の描画コマンドをソートし、Ｚ値が大きい描画コマンドから順番に、前記２次元画像を構成する各画素の表示色を表す画素データを当該描画コマンドに基づいて生成し、当該画素データを前記描画コマンドのソートに使用されるＺ値のビット長よりも小さいビット長のＺ値とともに記憶手段に書き込む書込手段と、
前記記憶手段に書き込まれた画素データに基づいて前記色信号を発生する手段とを有し、
前記色補正手段は、前記記憶手段に記憶されたＺ値に応じて色信号を変更する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
表示対象物およびその３次元空間内での位置を表す描画コマンドに基づいて、該表示対象物を所定の視点から見た２次元画像を表示する画像表示装置において、
前記描画コマンドに基づいて前記２次元画像を構成する各画素の表示色を表す色信号を発生する色信号発生手段であって、各描画コマンドが表す表示対象物のＺ値に応じて複数の描画コマンドをソートし、Ｚ値が大きい描画コマンドから順番に、前記２次元画像を構成する各画素の表示色を表す画素データを当該描画コマンドに基づいて生成してＺ値とともに記憶手段に書き込む際に、画素データの密度よりも小さい密度にてＺ値を前記記憶手段に書き込む書込手段と、前記記憶手段に書き込まれた画素データに基づいて前記色信号を発生する手段とを有する色信号発生手段と、
前記所定の視点と前記３次元空間上の最遠点との距離に応じて係数を設定する設定手段と、
前記記憶手段に記憶されたＺ値の補間によって画素ごとのＺ値を求める補間手段と、
前記各画素に対応した色信号を当該画素に対応した部分の前記３次元空間内での位置に応じて変更する手段であって、前記画素に対応した部分が、前記設定手段によって設定された係数に応じた最遠点にあるときに、当該画素に対応する色信号を白色に対応した色信号に変更する色補正手段と
を具備し、
前記色補正手段は、前記各画素に対応した色信号を、前記補間手段による補間後のＺ値に応じて変更する
ことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、３次元画像表示に好適な画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近は、ゲーム機等においても現実感溢れる画像が求められる傾向にある。すなわち、人物、建物等の対象物を画面に表示するに際しても、単にそれらの対象物がそれと分る態様で表示されれば足りるというものではなく、各対象物が、自然界での実際の見え方に近い見え方で画面に表示されることが望まれているのである。このような背景から、３次元表示技術等、現実感溢れる画像表示を行うための各種の技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
さて、現実感溢れる画像表示を行うためには、個々の対象物を現物に極力忠実に表示するのが効果的である。しかしながら、各対象物を如何に正確に表示したとしても現実感を高めるのには限界があり、自然界での実際の見え方との間にはどうしても差異が生じてしまう。その原因の１つとして、自然界に存在する空気、塵等の影響が挙げられる。すなわち、自然界の物は、それらが受けた太陽光を反射し、この反射光が人間の眼の網膜を刺激する、という過程を通じて人間の視覚に訴えるのであるが、かかる反射光は空気中を通って人間の網膜に至るものであり、空気中には水蒸気や塵も含まれているのである。従って、自然界にある物は実際の色とは多少異なった色で人間の視覚に捉えられるのである。しかも、これらの物の色の変化の度合いは、各々が人間の眼から遠ざかる程大きくなり、遠くにある物は白くもやがかかったように見える。このような光景を忠実に表現することができれば現実感溢れるものとなるのであるが、かかる画像表示を行うことができる装置は従来はなかった。
【０００４】
この発明は以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、表示対象物を自然界での実際の見え方に近い見え方で画面に表示することができる画像表示装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、表示対象物およびその３次元空間内での位置を表す描画コマンドに基づいて、該表示対象物を所定の視点から見た２次元画像を表示する画像表示装置において、
前記描画コマンドに基づいて、前記２次元画像を構成する各画素の表示色を表す色信号を発生する色信号発生手段と、
前記所定の視点と前記３次元空間上の最遠点との距離に応じて係数を設定する設定手段と、
前記各画素に対応した色信号を当該画素に対応した部分の前記３次元空間内での位置に応じて変更する手段であって、前記画素に対応した部分が、前記設定手段によって設定された係数に応じた最遠点にあるときに、当該画素に対応する色信号を白色に対応した色信号に変更する色補正手段と
を具備し、
前記色信号発生手段は、
各描画コマンドが表す表示対象物のＺ値に応じて複数の描画コマンドをソートし、Ｚ値が大きい描画コマンドから順番に、前記２次元画像を構成する各画素の表示色を表す画素データを当該描画コマンドに基づいて生成し、当該画素データを前記描画コマンドのソートに使用されるＺ値のビット長よりも小さいビット長のＺ値とともに記憶手段に書き込む書込手段と、
前記記憶手段に書き込まれた画素データに基づいて前記色信号を発生する手段とを有し、
前記色補正手段は、前記記憶手段に記憶されたＺ値に応じて色信号を変更する
ことを特徴とする画像表示装置を要旨とする。
【０００６】
かかる発明によれば、自然界にある各対象物が視点からの距離により各々異なった見え方をする現象を表示画面上に表現することができ、現実感溢れる画像を提供することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に理解しやすくするため、実施の形態について説明する。
かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲で任意に変更可能である。
【０００８】
図１はこの発明の第１の実施形態による画像表示装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、Ｚバッファ法により３次元表示を行うものである。図１において、描画回路１は、図示しないＣＰＵからの描画コマンドに従って各種対象物の表示に必要な画素データを生成する回路である。
【０００９】
ここで、描画コマンドは、表示対象物の形状および色を特定する情報とその表示対象物の３次元座標系での座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とを含んでいる。３次元座標系の原点には各表示対象物を見る視点が置かれている。また、Ｘ軸は原点を通過する水平方向の座標軸、Ｙ軸は原点を通過する垂直方向の座標軸、Ｚ軸は原点を通過し、かつ、Ｘ−Ｙ平面に垂直な軸である。
【００１０】
描画回路１は、以上のような描画コマンドに基づき、３次元空間内の表示対象物をＺ＝０を通過するＸ−Ｙ平面に投影した場合の２次元画像を求め、この２次元画像を構成する各画素の画素データを作成する。各画素データは、当該画素の色を表すＲ，Ｇ，Ｂの３色分の色信号値と当該画素に対応した部分の３次元空間内でのＺ座標値とにより各々構成されている。
【００１１】
ＶＲＡＭ２は、表示装置３の表示画面を構成する各画素の画素データを記憶するメモリである。さらに詳述すると、このＶＲＡＭ２は、一画面を構成する各画素のＲ値、Ｇ値，Ｂ値およびＺ値を各々特定するＲプレーン、Ｇプレーン、ＢプレーンおよびＺプレーンの４面分のビットマップを記憶するものである。描画回路１は、描画コマンドに従って表示対象物の２次元画像の画素データを作成した場合、この画素データを用いてＶＲＡＭ２内の各プレーンの内容の更新を行う。この更新はＺバッファ法に従って行われる。すなわち、描画回路１は、描画コマンドに従って作成した２次元画像を構成する各画素について以下の処理を順次実行する。
【００１２】
ａ．描画コマンドに従って作成した２次元画像の画素に対応したＺ値と、ＶＲＡＭ２内の同一画素に対応したＺ値とを比較する。
ｂ．前者の画素のＺ値の方が小さい場合には、前者の画素に対応した対象物はＶＲＡＭ２内の画素に対応した対象物よりも視点からみて手前にあることになる。従って、ＶＲＡＭ２内の当該画素に対応したＲ，Ｇ，Ｂ，Ｚ値を描画コマンドに従って作成した当該画素のＲ，Ｇ，Ｂ，Ｚ値によって置き換える。
ｃ．逆に前者の画素のＺ値の方が大きい場合には、前者の画素に対応した対象物はＶＲＡＭ２内の画素に対応した対象物の背後に隠れていて見えないことになる。従って、ＶＲＡＭ２内の当該画素に対応したＲ，Ｇ，Ｂ，Ｚ値の更新は行わない。
【００１３】
表示コントローラ４は、フレーム周期毎にＶＲＡＭ２内のＲプレーン、Ｇプレーン、ＢプレーンおよびＺプレーンを読み出し、各プレーンを構成する各画素のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号およびＺ信号をＤＡＣ部５へ順次供給する。
【００１４】
ＤＡＣ部５は、各画素の表示色を当該画素に対応した部分の３次元空間内での位置に基づいて変更する処理を行い、この変更処理のなされた表示色に対応した色信号（アナログ信号）を出力する。すなわち、ＤＡＣ部５は、表示コントローラ４を介して供給される各画素のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号およびＺ信号をアナログ信号に変換し、さらに内蔵のアナログ回路により下記演算式によって与えられる値Ｒ’、Ｇ’およびＢ’を有する色信号（アナログ信号）を表示装置３へ出力する。
Ｒ’＝（Ｚ／Ｚk）・Ｒk・ＲＣR＋Ｒ    ・・・・（１）
Ｇ’＝（Ｚ／Ｚk）・Ｒk・ＲＣG＋Ｇ    ・・・・（２）
Ｂ’＝（Ｚ／Ｚk）・Ｒk・ＲＣB＋Ｂ    ・・・・（３）
【００１５】
ただし、上記各式において、ＺkおよびＲkはＺの変化の利き具合、すなわち、Ｚの変化に応じた表示色の変化のうち各色共通の部分の変化の度合いを調整するための係数である。また、ＲＣR、ＲＣGおよびＲＣBは、Ｚの変化に応じたＲ，Ｇ，Ｂの各色の変化の度合いを各色別に調整するための係数である。係数Ｚkは３次元空間上に仮想的に設定された最遠点までの距離に基づいて決定される。また、他の係数Ｒk、ＲＣR、ＲＣGおよびＲＣBの値は、最遠点（Ｚ＝Ｚk）において白色に対応した色信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’が得られるように決定される。これらの各係数は図示しないＣＰＵによって予め設定されるものであり、係数ＺkおよびＲkは利き具合レジスタ６に格納され、係数ＲＣR、ＲＣGおよびＲＣBは色設定レジスタ７に格納され、各々ＤＡＣ部５によってアナログ信号に変換され、上記演算式を実行するアナログ回路に供給される。
【００１６】
以上の構成によれば、描画コマンドに応答し、描画回路１によって表示対象物の２次元画像の画素データが作成され、この画素データによりＶＲＡＭ２の画素データの更新が行われる。一方、フレーム周期毎に、ＶＲＡＭ２内の一画面分の画素データが読み出され、表示コントローラ４を介してＤＡＣ部５に順次供給される。そして、画素データを構成する色信号Ｒ，ＧおよびＢの値と当該画素に対応した対象物のＺ座標値とに基づいて実際の表示のための色信号Ｒ’，Ｇ’およびＢ’が作成され、各画素の表示が行われる。
【００１７】
表示画面内の各画素のうち３次元空間において視点の近くにある対象物に対応した画素については、上記式（１）〜（３）におけるＺの値が小さいため、その画素に対応した本来の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに近い色信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’がＤＡＣ部５から出力される。このため、そのような対象物は本来の色に近い色で表示装置３に表示される。
【００１８】
これに対し、３次元空間において視点から離れた位置にある対象物に対応した画素については、上記式（１）〜（３）におけるＺの値が大きいため、その画素に対応した本来の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとは若干異なった表示用の色信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’が出力される。このため、そのような対象物は本来の色とは若干異なった色で表示装置３に表示される。対象物の位置が視点から遠く離れるに従い、対象物が表示装置３に表示されるときの色とその対象物の本来の色との間のずれ量は大きくなり、対象物を表す画素の表示色は次第に白くなってゆく。このため、視点から遠く離れた対象物は白くもやがかかったような状態で画面に表示されることとなる。なお、描画回路１において、色補正を行い、補正された色信号をＶＲＡＭ２に書き込むように構成することも可能である。
【００１９】
このように本実施形態によれば、空気中に存在する対象物の見え方と非常に近い見え方で各対象物を表示することができ、現実感溢れる画像を提供することができる。また、利き具合を外部のＣＰＵによって設定できるようにしているので、従来通り、距離に無関係に鮮明な画像を表示するよう選択することもでき、画像表示の自由度が広がるという利点がある。
【００２０】
Ｂ．第２の実施形態
図２はこの発明の第２の実施形態を示すブロック図である。上記第１の実施形態は、Ｚバッファ法により３次元表示を行う装置に本発明を適用したものであった。この図２に示す第２の実施形態はＺソート法により３次元表示を行う装置に本発明を適用したものであった。
【００２１】
Ｚソート法においては、各描画コマンドを各々に含まれるＺ座標値をキーとしてソートし、Ｚ座標値の大きな描画コマンド（すなわち、視点から遠く離れた対象物に対応した描画コマンド）から順に実行し、各対象物の２次元画像の画素データをＶＲＡＭ２に書き込んでゆく。図２に示す構成では、このソート処理を実行するためのバッファ８が描画回路１に接続されており、描画回路１はこのバッファ８をワークエリアとして使用し、Ｚソート法を実行する。
【００２２】
一般的なＺソート法においては、ソート処理が終わればＺ座標値は不要となる。しかしながら、本実施形態では各画素に対応した色信号の補正の際に各画素に対応したＺ座標値が必要となる。そこで、ソート後の描画コマンドに従って画素データを生成しＶＲＡＭ２内に書き込む際、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号値と共にその描画コマンドに含まれているＺ座標値を併せて書き込む。ただし、Ｚソート法使用後の、本効果を計算するために必要なビット数に関しては、Ｚ座標値の精度を高める意義は少ないので、ＶＲＡＭ２に記憶させるＺ座標値のビット長はＲ，Ｇ，Ｂ信号値のものよりも小さくてもよく、８〜１２ビット程度で十分である。また、Ｚ座標値のビット長を小さくするのに併せてＺ座標値を対数で表現し、広範囲のＺ座標値を取り扱い得るようにしてもよい。また、ＶＲＡＭ２内のＺプレーンは、他のＲ，Ｇ，Ｂプレーンよりも粗くしてもよい（例えば画素の密度を１／２程度にしてもよい）。このようにする場合、図２に示すようにＺ座標値を２次元平面内において補間する補間部９を設け、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号と同様に全画素に対応したＺ座標値をＤＡＣ部５に供給すればよい。他の点については上記第１の実施形態と同様である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、画像情報が有する３次元空間内での位置を示す情報に基づいて当該画像情報に対応した表示対象物の表示色を変更するようにしたので、自然界にある各対象物が視点からの距離により各々異なった見え方をする現象を表示画面上に表現することができ、各対象物を自然界での実際の見え方に近い見え方で画面に表示することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１の実施形態である画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  この発明の第２の実施形態である画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１……描画回路、２……ＶＲＡＭ、４……表示コントローラ、
（以上、色信号発生手段）
５……ＤＡＣ部、６……利き具合レジスタ、７……色設定レジスタ、
（以上、色補正手段）
３……表示装置。
【図１】
0003680370.tif 000002
【図２】
0003680370.tif 000003