(57)【要約】【課題】  遠近補正を行う３次元グラフィック処理方法及び装置を提供する。【解決手段】  遠近投影された複数の頂点で形成される多角形のスキャンラインの両端点のそれぞれに対する同次座標及び属性値を入力されるステップ、入力された同次座標を利用してスキャンラインでの遠近歪曲の程度を表す基準値を計算するステップ、及び入力された同次座標及び属性値のうち少なくとも一部を利用してスキャンラインのピクセルそれぞれの属性値を補間するが、計算された基準値によってピクセル別に遠近補正を選択的に適用して属性値を補間するステップを含む３次元グラフィック処理方法である。これにより、処理時間と消費電力とを減少させうる。【選択図】      図３
2007317204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠近補正を行う３次元グラフィック処理方法において、
（ａ）遠近投影された複数の頂点で形成される多角形のスキャンラインの両端点それぞれに対する同次座標及び属性値を入力されるステップと、
（ｂ）前記入力された同次座標を利用して前記スキャンラインでの遠近歪曲の程度を表す基準値を計算するステップと、
（ｃ）前記入力された同次座標及び属性値のうち少なくとも一部を利用して、前記スキャンラインのピクセルそれぞれの属性値を補間するが、前記計算された基準値によってピクセル別に遠近補正を選択的に適用して前記属性値を補間するステップとを含むことを特徴とする３次元グラフィック処理方法。
【請求項２】
前記複数の頂点は、三つの頂点であり、前記多角形は、三角形であることを特徴とする請求項１に記載の３次元グラフィック処理方法。
【請求項３】
前記（ｂ）ステップは、前記両端点それぞれに対する同次座標のうち少なくとも一つと前記スキャンラインの隣接ピクセル間の同次座標との変化量に基づいて前記基準値を計算することを特徴とする請求項１に記載の３次元グラフィック処理方法。
【請求項４】
前記基準値は、前記両端点それぞれに対する同次座標のうち少なくとも一つと前記スキャンラインの隣接ピクセル間の同次座標との変化量の比率であることを特徴とする請求項３に記載の３次元グラフィック処理方法。
【請求項５】
前記両端点それぞれに対する同次座標のうち少なくとも一つと前記スキャンラインの隣接ピクセル間の同次座標との変化量は、それぞれ所定進数で表現され、前記基準値は、前記表現された各所定進数の桁数を利用して計算されることを特徴とする請求項３に記載の３次元グラフィック処理方法。
【請求項６】
前記各所定進数の桁数は、前記表現された各所定進数をシフト変換することによって得られることを特徴とする請求項５に記載の３次元グラフィック処理方法。
【請求項７】
前記基準値は、前記両端点それぞれに対する同次座標のうち少なくとも一つと前記スキャンラインの隣接ピクセル間の同次座標との変化量それぞれのログ値を利用して計算されることを特徴とする請求項３に記載の３次元グラフィック処理方法。
【請求項８】
前記（ｃ）ステップは、双曲線補間方式を利用することによって遠近補正を適用して前記属性値を補間することを特徴とする請求項１に記載の３次元グラフィック処理方法。
【請求項９】
前記（ｃ）ステップは、
（ｃ１）前記計算された基準値に基づいて、遠近補正を適用して補間するピクセルを決定するステップと、
（ｃ２）前記決定された結果によって、前記決定されたピクセルそれぞれの属性値を遠近補正を適用して補間するステップと、
（ｃ３）前記決定されたピクセル以外のピクセルそれぞれの属性値を線形補間するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元グラフィック処理方法。
【請求項１０】
前記（ｃ２）ステップは、
（ｃｃ１）前記両端点それぞれに対して属性値を同次座標で割った値を利用して、前記決定されたピクセルのうち何れか一つのピクセルに対して属性値を同次座標で割った値を線形補間するステップと、
（ｃｃ２）前記両端点それぞれに対する同次座標の逆数を利用して、前記何れか一つのピクセルに対して同次座標の逆数を線形補間するステップと、
（ｃｃ３）前記線形補間された属性値を同次座標で割った値を、前記線形補間された同次座標の逆数で割ることによって、遠近補正を適用して補間された属性値を算出するステップとを含むことを特徴とする請求項９に記載の３次元グラフィック処理方法。
【請求項１１】
前記（ｃ３）ステップは、前記両端点それぞれに対する属性値及び前記遠近補正を適用して補間された属性値のうち少なくとも一部を利用して、前記決定されたピクセル以外のピクセルそれぞれの属性値を線形補間することを特徴とする請求項９に記載の３次元グラフィック処理方法。
【請求項１２】
前記属性値は、テキスチャー座標、分散色相及び反射色相のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元グラフィック処理方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のうち何れか一項に記載の３次元グラフィック処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項１４】
遠近補正を行う３次元グラフィックデータ処理装置において、
遠近投影された複数の頂点で形成される多角形のスキャンラインの両端点それぞれに対する同次座標を入力され、前記入力された同次座標を利用して、前記スキャンラインでの遠近歪曲の程度を表す基準値を計算する基準値計算部と、
前記同次座標及び前記両端点それぞれに対する属性値のうち少なくとも一部を利用して、前記スキャンラインのピクセルそれぞれの属性値を補間するが、前記計算された基準値によってピクセル別に遠近補正を選択的に適用して前記属性値を補間する補間部とを備えることを特徴とする３次元グラフィック処理装置。
【請求項１５】
前記複数の頂点は、三つの頂点であり、前記多角形は、三角形であることを特徴とする請求項１４に記載の３次元グラフィック処理装置。
【請求項１６】
前記基準値計算部は、前記両端点それぞれに対する同次座標のうち少なくとも一つと前記スキャンラインの隣接ピクセル間の同次座標との変化量に基づいて前記基準値を計算することを特徴とする請求項１４に記載の３次元グラフィック処理装置。
【請求項１７】
前記基準値は、前記両端点それぞれに対する同次座標のうち少なくとも一つと前記スキャンラインの隣接ピクセル間の同次座標との変化量の比率であることを特徴とする請求項１６に記載の３次元グラフィック処理装置。
【請求項１８】
前記両端点それぞれに対する同次座標のうち少なくとも一つと前記スキャンラインの隣接ピクセル間の同次座標との変化量は、それぞれ所定進数で表現され、前記基準値は、前記表現された各所定進数の桁数を利用して計算されることを特徴とする請求項１６に記載の３次元グラフィック処理装置。
【請求項１９】
前記各所定進数の桁数は、前記表現された各所定進数をシフト変換することによって得られることを特徴とする請求項１８に記載の３次元グラフィック処理装置。
【請求項２０】
前記基準値は、前記両端点それぞれに対する同次座標のうち少なくとも一つと前記スキャンラインの隣接ピクセル間の同次座標との変化量それぞれのログ値を利用して計算されることを特徴とする請求項１６に記載の３次元グラフィック処理装置。
【請求項２１】
前記補間部は、双曲線補間方式を利用することによって、遠近補正を適用して前記属性値を補間することを特徴とする請求項１４に記載の３次元グラフィックデータ処理装置。
【請求項２２】
前記補間部は、
前記計算された基準値に基づいて、遠近補正を適用して補間するピクセルを決定する決定部と、
前記決定された結果によって、前記決定されたピクセルそれぞれの属性値を遠近補正を適用して補間する第１補間部と、
前記決定されたピクセル以外のピクセルそれぞれの属性値を線形補間する第２補間部とを備えることを特徴とする請求項１４に記載の３次元グラフィックデータ処理装置。
【請求項２３】
前記第１補間部は、
前記両端点それぞれに対して属性値を同次座標で割った値を利用して、前記決定されたピクセルのうち何れか一つのピクセルに対して属性値を同次座標で割った値を線形補間し、前記両端点それぞれに対する同次座標の逆数を利用して、前記何れか一つのピクセルに対して同次座標の逆数を線形補間する線形補間部と、
前記線形補間された属性値を同次座標で割った値を、前記線形補間された同次座標の逆数で割ることによって、遠近補正を適用して補間された属性値を算出する属性値算出部とを備えることを特徴とする請求項２２に記載の３次元グラフィックデータ処理装置。
【請求項２４】
前記第２補間部は、
前記両端点それぞれに対する属性値及び前記遠近補正を適用して補間された属性値のうち少なくとも一部を利用して、前記決定されたピクセル以外のピクセルそれぞれの属性値を線形補間することを特徴とする請求項２２に記載の３次元グラフィックデータ処理装置。
【請求項２５】
前記属性値は、テキスチャー座標、分散色相及び反射色相のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１４に記載の３次元グラフィックデータ処理装置。
【請求項２６】
基準値に基づいて、スキャンラインの複数のピクセルのうち遠近補正を適用して補間する一つ以上のピクセルを決定するステップと、
遠近補正を適用して前記決定されたピクセルの属性値を補間するステップ、
遠近補正を適用せず、前記決定されたピクセルを除外した前記スキャンラインの残りのピクセルの属性値を線形補間するステップとを含むことを特徴とする３次元グラフィック処理方法。
【請求項２７】
遠近補正を利用した前記属性値の補間は、双曲線補間方式を従うことを特徴とする請求項２６に記載の３次元グラフィック処理方法。
【請求項２８】
請求項２８に記載の３次元グラフィック処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項２９】
スキャンラインの複数のピクセルのうち一つ以上のピクセルに対して遠近補正を適用して属性値を補間する第１補間部と、
前記一つ以上のピクセルを除外した残りのピクセルの属性値を遠近補正を適用せずに線形補間する第２補間部とを備えることを特徴とする３次元グラフィック処理装置。
【請求項３０】
基準値に基づいて、スキャンラインのピクセルのうち遠近補正を適用して属性値を補間するピクセルを決定する決定部をさらに備えることを特徴とする請求項２９に記載の３次元グラフィック処理装置。
【請求項３１】
前記第１補間部は、双曲線補間方式によって属性値を補間することを特徴とする請求項２９に記載の３次元グラフィック処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元グラフィック処理方法及び装置に係り、特に、遠近投影によって発生する遠近歪曲を補正する機能を有する３次元グラフィック処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元グラフィック処理過程は、幾何段階とラスター化段階とに大別されうる。
【０００３】
幾何段階は、モデル変換及び視野変換、カメラ変換、照明処理及びシェーディング、投影、クリッピング及び画面マッピング段階に大別できる。モデル変換及び視野変換は、３次元客体を３次元空間上のワールド座標系に変換する過程と、ワールド座標系に変換された３次元客体を、視点（カメラ）を基準にしたカメラ座標系に変換する過程であり、照明処理及びシェーディングは、３次元客体の現実感を高めるために、光源による反射効果及び陰影効果を表現する過程である。投影は、カメラ座標系に変換された３次元客体を２次元画面に投影する過程であり、クリッピングは、視野領域に含まれるプリミティブのみをラスター化段階に伝達するために、視野領域を逸脱したプリミティブの一部分を切り取る過程である。画面マッピングは、投影された客体が実際に画面上に出力される座標を探し出す過程である。
ラスター化段階は、幾何段階で提供された３次元客体の各頂点の座標、色相、そしてテキスチャー座標を利用して、各ピクセルの正確な属性値を指定する過程であって、入力された３次元客体の頂点の情報を利用して三角形を設定し、設定された三角形でエッジ処理及びスキャンライン処理などの過程を経て各ピクセルの正確な属性値を指定する。
【０００４】
特に、投影は、３次元グラフィック処理過程で必須的な過程であって、直交投影及び遠近投影などの方法がある。直交投影は、３次元空間の座標系でｘ、ｙ、ｚ軸のうち一軸と投影方向が同じであり、投影面は、この軸と直角になるように配置して投影する方法である。直交投影では、相対的なサイズが維持され、直角方向から見た角度も維持されつつ、客体の形態が投影面で現れるので、機械や建築設計に主に使われる。しかし、直交投影では、遠近感が表現されないので、現実感のある画面が生成されない。遠近投影では、直交投影と異なり、投影線が平行にならず、したがって、投影面に直角方向に投影されない。遠近投影では、一つの視点（カメラ）で３次元客体を見た形態が２次元投影面に現れるので、投影線が視点に集まる。遠近投影を利用すれば、視点から遠く離れている客体は小さく投影され、近くある客体は相対的に大きく投影されるので、肉眼で３次元事物を見るように、さらに現実感のある投影結果が得られる。したがって、仮想現実やゲーム、アニメーションのように、現実感のある画面を必要とする場合に、このような遠近投影を利用する。
【０００５】
一方、３次元グラフィック処理過程で、遠近投影は、同次座標系で行われる。同次座標系とは、３次元点、ベクトル、行列に一次元を追加して使用する座標系である。同次座標系では、点をｘ、ｙ、ｚの３つの成分を使用して表現することではなく、ｘ、ｙ、ｚ、ｗ軸の４つの成分で表す。ここで、４番目の成分であるｗ成分を同次座標という。同次座標系で、遠近投影変換は、４×４行列を利用して行われ、この投影変換の結果として座標（ｘ’、ｙ’、ｚ’、ｗ）が得られたとき、この座標を同次座標ｗで割った結果である（ｘ、ｙ、ｚ、１）（ここで、ｘ＝ｘ’／ｗ、ｙ＝ｙ’／ｗ、ｚ＝ｚ’／ｗ、１）が画面座標となる。
【０００６】
３次元客体の各頂点に対して遠近投影変換が行われれば、ラスター化段階では、この頂点以外の点の属性値を、この頂点の属性値を利用して補間することによって求める。このとき、一般的な線形補間方式を利用する場合に、カラー値またはテキスチャー座標において、遠近歪曲が発生する。図１Ａは、カラー値において、遠近歪曲が発生する原理を表す。図１Ａで、白色と黒色とで現れている二つの頂点が遠近投影される場合、その中間に位置した中間点は、遠近投影の影響で二つの頂点のうち何れか一つ、例えば黒色点に近く位置する。このように黒色点に近く位置した中間点は、正灰色が現れてはじめて正常であるが、補間の結果、黒色に近い灰色が現れる。図１Ｂは、テキスチャー座標において遠近歪曲が発生する場合の例を表す。遠近歪曲が発生しなければ、テキスチャーマッピングの結果で、図１Ｂの左側のような正常的な画面が出力されねばならないが、テキスチャー座標（ｕ,ｖ）を線形補間する場合、図１Ｂの右側のように歪んだ画面が出力される。
【０００７】
このような遠近歪曲を補正することを遠近補正という。代表的な遠近補正技法として、双曲線補間方式がある。この方式は、ピクセルの属性値、例えば、テキスチャー座標を同次座標ｗで割った値及び同次座標の逆数１／ｗは、線形特性を有するという点を基盤とする。以下、双曲線補間方式を簡単に説明する。図２は、双曲線補間方式を説明するための図である。三頂点によって形成された三角形の何れか一スキャンライン２１の両端点２２,２３のテキスチャー座標及び同次座標をそれぞれ（ｕ１,ｖ１）、ｗ１及び（ｕ２,ｖ２）、ｗ２とし、このスキャンライン上の任意の点２４のテキスチャー座標及び同次座標を（ｕ,ｖ）、ｗとする。まず、両端点２２,２３に対して、テキスチャー座標を同次座標で割った値と同次座標の逆数、すなわち、（ｕ１／ｗ１,ｖ１／ｗ１）、１／ｗ１、（ｕ２／ｗ２,ｖ２／ｗ２）及び１／ｗ２とを求める。次いで、（ｕ１／ｗ１,ｖ１／ｗ１）及び（ｕ２／ｗ２,ｖ２／ｗ２）を利用して（ｕ／ｗ,ｖ／ｗ）を線形補間し、１／ｗ１及び１／ｗ２を利用して１／ｗを線形補間する。最後に、補間された（ｕ／ｗ,ｖ／ｗ）を補間された１／ｗで割った値、すなわち（（ｕ／ｗ）／（１／ｗ）,（ｖ／ｗ）／（１／ｗ））を前記任意の点のテキスチャー座標として求める。
【０００８】
従来の３次元グラフィック処理方法では、遠近補正を行う場合に、このような双曲線補間方式をスキャンライン上の全てのピクセルに対して行った。双曲線補間方式は、割算演算が必須的であり、このような割算演算のためには、高い計算能力が要求される。特に、モバイル機器で主に使われるＡＲＭ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  ＲＩＳＣ  Ｍａｃｈｉｎｅ）ＣＰＵは、各種演算をソフトウェアで処理するため、割算演算に長い処理時間と高い消費電力とを消費する。遠近歪曲が発生する程度は、場合によって変わりうるが、これを考慮せず、全てのピクセルに対して双曲線補間方式を適用すれば、無駄に処理時間と消費電力とを消耗する結果を招く。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする技術的課題は、遠近歪曲が発生する程度を考慮して遠近補正を選択的に適用することによって、短い処理時間と低い消費電力とを実現する遠近補正を行う３次元グラフィック処理方法を提供することである。
【００１０】
また、本発明が解決しようとする他の技術的課題は、遠近歪曲が発生する程度を考慮して遠近補正を選択的に適用することによって、短い処理時間と低い消費電力とを実現する遠近補正を行う３次元グラフィック処理装置を提供することである。
【００１１】
また、本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、前記本発明による３次元グラフィック処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために本発明による３次元グラフィック処理方法は、（ａ）遠近投影された複数の頂点で形成される多角形のスキャンラインの両端点それぞれに対する同次座標及び属性値を入力されるステップと、（ｂ）前記入力された同次座標を利用して、前記スキャンラインでの遠近歪曲の程度を表す基準値を計算するステップと、（ｃ）前記入力された同次座標及び属性値のうち少なくとも一部を利用して、前記スキャンラインのピクセルそれぞれの属性値を補間するが、前記計算された基準値によってピクセル別に遠近補正を選択的に適用して前記属性値を補間するステップとを含む。
【００１３】
また、前記複数の頂点は、三つの頂点であり、前記多角形は、三角形でありうる。
【００１４】
また、前記（ｂ）ステップは、前記両端点それぞれに対する同次座標のうち少なくとも一つと前記スキャンラインの隣接ピクセル間の同次座標との変化量に基づいて前記基準値を計算しうる。
【００１５】
また、前記基準値は、前記両端点それぞれに対する同次座標のうち少なくとも一つと前記スキャンラインの隣接ピクセル間の同次座標との変化量の比率でありうる。
【００１６】
また、前記両端点それぞれに対する同次座標のうち少なくとも一つと前記スキャンラインの隣接ピクセル間の同次座標との変化量は、それぞれ所定進数で表現され、前記基準値は、前記表現された各所定進数の桁数を利用して計算されうる。
【００１７】
また、前記各所定進数の桁数は、前記表現された各所定進数をシフト変換することによって得られる。
【００１８】
また、前記基準値は、前記両端点それぞれに対する同次座標のうち少なくとも一つと前記スキャンラインの隣接ピクセル間の同次座標との変化量それぞれのログ値を利用して計算されうる。
【００１９】
また、前記（ｃ）ステップは、双曲線補間方式を利用することによって、遠近補正を適用して前記属性値を補間しうる。
【００２０】
また、前記（ｃ）ステップは、（ｃ１）前記計算された基準値に基づいて、遠近補正を適用して補間するピクセルを決定するステップと、（ｃ２）前記決定された結果によって、前記決定されたピクセルそれぞれの属性値を遠近補正を適用して補間するステップと、（ｃ３）前記決定されたピクセル以外のピクセルそれぞれの属性値を線形補間するステップとを含みうる。
【００２１】
また、前記（ｃ２）ステップは、（ｃｃ１）前記両端点それぞれに対して属性値を同次座標で割った値を利用して、前記決定されたピクセルのうち何れか一つのピクセルに対して属性値を同次座標で割った値を線形補間するステップと、（ｃｃ２）前記両端点それぞれに対する同次座標の逆数を利用して、前記何れか一つのピクセルに対して同次座標の逆数を線形補間するステップと、（ｃｃ３）前記線形補間された属性値を同次座標で割った値を前記線形補間された同次座標の逆数で割ることによって、遠近補正を適用して補間された属性値を算出するステップとを含みうる。
【００２２】
また、前記（ｃ３）ステップは、前記両端点それぞれに対する属性値及び前記遠近補正を適用して補間された属性値のうち少なくとも一部を利用して、前記決定されたピクセル以外のピクセルそれぞれの属性値を線形補間しうる。
【００２３】
また、前記属性値は、テキスチャー座標、分散色相及び反射色相のうち少なくとも一つを含みうる。
【００２４】
前記他の課題を解決するために本発明による３次元グラフィック処理装置は、遠近投影された複数の頂点で形成される多角形のスキャンラインの両端点それぞれに対する同次座標を入力され、前記入力された同次座標を利用して前記スキャンラインでの遠近歪曲の程度を表す基準値を計算する基準値計算部と、前記同次座標及び前記両端点それぞれに対する属性値のうち少なくとも一部を利用して、前記スキャンラインのピクセルそれぞれの属性値を補間するが、前記計算された基準値によってピクセル別に遠近補正を選択的に適用して前記属性値を補間する補間部とを備える。
【００２５】
また、前記補間部は、前記計算された基準値に基づいて、遠近補正を適用して補間するピクセルを決定する決定部と、前記決定された結果によって前記決定されたピクセルそれぞれの属性値を遠近補正を適用して補間する第１補間部と、前記決定されたピクセル以外のピクセルそれぞれの属性値を線形補間する第２補間部とを備えうる。
【００２６】
また、前記第１補間部は、前記両端点それぞれに対して属性値を同次座標で割った値を利用して、前記決定されたピクセルのうち何れか一つのピクセルに対して属性値を同次座標で割った値を線形補間し、前記両端点それぞれに対する同次座標の逆数を利用して、前記何れか一つのピクセルに対して同次座標の逆数を線形補間する線形補間部と、前記線形補間された属性値を同次座標で割った値を前記線形補間された同次座標の逆数で割ることによって、遠近補正を適用して補間された属性値を算出する属性値算出部とを備えうる。
【００２７】
また、前記第２補間部は、前記両端点それぞれに対する属性値及び前記遠近補正を適用して補間された属性値のうち少なくとも一部を利用して、前記決定されたピクセル以外のピクセルそれぞれの属性値を線形補間しうる。
【００２８】
前記さらに他の課題を解決するために前記本発明による３次元グラフィック処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、遠近歪曲が発生する程度を考慮して遠近補正を選択的に適用してピクセルの属性値を補間するため、遠近補正を適用する場合に、必要な割算演算の回数が減少し、したがって、処理時間及び消費電力を減少させうる。結果的に、本発明によれば、同じ画質の３次元グラフィック画面をさらに性能の低いハードウェアを利用して具現でき、同じハードウェアの性能を前提とする時にさらに良好な画質の３次元グラフィックコンテンツを製作可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００３１】
図３は、本発明の望ましい一実施形態による３次元グラフィック処理装置の構成を示すブロック図であって、ワールド変換部３１、カメラ変換部３２、投影変換部３３、ラスタライザ３４を備える。
【００３２】
ワールド変換部３１は、ローカル座標系で定義された３次元客体を３次元空間上のワールド座標系に変換する。ワールド変換部３１は、移動、回転、サイズ変換などの変換を行う。
【００３３】
カメラ変換部３２は、ワールド座標系に変換された３次元客体を、視点（カメラ）を基準にしたカメラ座標系に変換する。
【００３４】
投影変換部３３は、カメラ座標系に変換された３次元客体を２次元画面に投影する。投影変換部３３は、遠近投影行列を利用して３次元客体をなす各頂点に対して投影変換を行う。投影変換の結果、各頂点の属性値、例えば、画面座標、テキスチャー座標、分散色相、反射色相と同次座標ｗが得られる。一方、同次座標ｗを保存する保存部をさらに備え、得られた同次座標を保存して置くこともある。
【００３５】
ラスタライザ３４は、投影変換部からの各頂点の属性値及び同次座標を利用して、各ピクセルの最終属性値を指定する。ラスタライザ３４については、図４を参照してさらに詳細に説明する。
【００３６】
図４は、本発明の一実施形態によるラスタライザ３４の構成を示すブロック図であって、三角形設定部４１、エッジ処理部４２、スキャンライン処理部４３、ピクセル処理部４４を備える。
【００３７】
三角形設定部４１は、入力された３次元客体の頂点を三つずつ縛って三角形を設定する。多様な形態の客体は、何れか一つの形態を有するポリゴンの集合で表現されうるが、計算量を減らすために色々な形態のポリゴンのうち、最も単純な形態である三角形が主に利用される。以下では、ポリゴンを三角形に特定し、本実施形態を説明する。但し、当業者ならば、三角形以外の他の多角形のポリゴンも本実施形態に適用されうるということが分かる。
【００３８】
エッジ処理部４２は、設定された三角形をなす頂点の属性値を利用して、三角形のエッジをなすピクセルの属性値を求める。エッジ処理部４２については、図５を参照してさらに詳細に説明する。
【００３９】
スキャンライン処理部４３は、三角形のエッジをなすピクセルの属性値を利用して三角形のスキャンライン上のピクセルに対して属性値を求める。スキャンライン処理部４３については、図６を参照してさらに詳細に説明する。
【００４０】
ピクセル処理部４４は、エッジ処理部４２とスキャンライン処理部４３とで求められた属性値を基に各ピクセルの最終属性値を指定する。このために、ピクセル処理部４４は、テキスチャーマッピング、アルファテスト、深さテスト、カラーブレンディングなどの各種の処理を行う。
【００４１】
図５は、本発明の一実施形態によるエッジ処理部４２の構成を示したブロック図であって、第１計算部５１、線形補間部５２、属性値算出部５３を備える。
【００４２】
第１計算部５１は、三角形の各頂点に対して同次座標の逆数及び属性値を同次座標で割った値を計算する。例えば、三角形のエッジのうち何れか一つのエッジをなす二頂点をＶ１、Ｖ２とし、それぞれの同次座標をｗ１、ｗ２とし、それぞれの属性値をａ１、ａ２とするとき、第１計算部５１は、１／ｗ１、１／ｗ２、ａ１／ｗ１、ａ２／ｗ２を計算する。この属性値のうち、テキスチャー座標は、（ｕ,ｖ）の形態で表現され、分散色相と反射色相とは、（ｒ,ｇ,ｂ）の形態で表現されうる。
【００４３】
そして、属性値を求めようとするピクセルの属性値及び同次座標をそれぞれａ、ｗとすれば、線形補間部５２は、１／ｗ１と１／ｗ２とを利用してエッジ上の各ピクセルに対して補間された１／ｗ値を求め、ａ１／ｗ１とａ２／ｗ２とを利用してエッジ上の各ピクセルに対して補間されたａ／ｗ値を求める。
【００４４】
最後に、属性値算出部５３は、線形補間部５２で補間されたａ／ｗを、やはり補間された１／ｗで割ることによって、エッジ上のピクセルの属性値を求める。
【００４５】
前記のようなエッジ処理部４２の処理によって、三角形のエッジ上のピクセルに対して遠近補正が適用された属性値及び同次座標ｗを算出しうる。そして、エッジ処理部４２で算出されたエッジ上のピクセルそれぞれの属性値及び同次座標は、後述するスキャンライン処理部４３に各スキャンライン両端点の属性値及び同次座標として入力される。
【００４６】
図６は、本発明の一実施形態によるスキャンライン処理部４３の構成を示すブロック図であって、基準値計算部６１及び補間部６２を備える。
【００４７】
基準値計算部６１は、入力されたスキャンラインの両端点の同次座標ｗを利用して、スキャンラインでの遠近歪曲の程度を表す基準値を計算する。
【００４８】
まず、図７を参照して、本実施形態によるスキャンラインでの遠近歪曲の程度を表す基準について説明する。遠近歪曲は、視点からの距離が遠いほど、そして、二つの点間の視線方向（ｚ方向）に対する傾斜が大きいほど、その程度が激しくなる。図７で、スキャンライン７１の両端点に該当するピクセル７２,７３のそれぞれの同次座標をｗ１、ｗ２とすれば、スキャンラインの隣接ピクセル間の同次座標の変化量ｗｓは、例えば、次の式を利用して求めうる。
ｗ２＝ｗ１＋ｎ・ｗｓ        （１）
【００４９】
ここで、ｎは、ピクセル７２からピクセル７３までのピクセルの数に該当し、ｗ２は、ｗ１より大きいと仮定する。
【００５０】
もし、ｗ１またはｗ２がｗｓに比べて相当に大きければ、ピクセル間の同次座標の変化が該当ピクセルの同次座標自体に比べて非常に小さく、したがって、視線方向の傾斜が非常に小さいか、または視点からの距離が非常に近いということを意味する。この場合に、遠近歪曲がほとんど発生しないので、遠近補正の必要性が相対的に少ないと見られる。一方、ｗ１またはｗ２がｗｓに比べて別に大きくなければ、ピクセル間の同次座標の変化が該当ピクセルの同次座標自体に比べて比較的大きく、したがって、視線方向の傾斜が非常に大きいか、または視点からの距離が非常に遠いということを意味する。この場合に、遠近歪曲が顕著に発生するので、遠近補正の必要性が相対的に大きいと見られる。
【００５１】
したがって、ｗ１またはｗ２とｗｓの比率、すなわちｗ１／ｗｓまたはｗ２／ｗｓを遠近歪曲が発生する程度の基準にしうる。具体的には、ｗ１／ｗｓまたはｗ２／ｗｓが大きければ、遠近歪曲が小さいと判断し、ｗ１／ｗｓまたはｗ２／ｗｓが小さければ、遠近歪曲が大きいと判断しうる。
【００５２】
さらに、遠近歪曲が比較的小さいと判断されれば、すなわちｗ１／ｗｓまたはｗ２／ｗｓが大きければ、スキャンライン７１上の全てのピクセルに対して遠近補正を適用して属性値を補間せず、一部のピクセルに対してのみ遠近補正を適用して属性値を補間することによって、遠近補正による計算量を減少させうる。一方、遠近歪曲が比較的大きいと判断される場合に、すなわちｗ１／ｗｓまたはｗ２／ｗｓが小さい場合ならば、遠近補正を適用して補間するピクセルの数を増加させうる。
【００５３】
基準値計算部６１は、まずスキャンライン７１の両端点に該当するピクセル７２,７３のそれぞれの同次座標ｗ１、ｗ２を利用して、例えば、前記式（１）を使用して隣接ピクセル間の同次座標の変化量ｗｓを計算する。そして、基準値計算部６１は、同次座標ｗ１（またはｗ２）及びｗｓを利用して遠近歪曲の程度を表す基準値を計算する。前述したように、基準値は、ｗ１またはｗ２のうち任意の値を利用して計算できるところ、以下では、ｗ１を使用することを前提として説明し、ｗ１の代りに、ｗ２を使用することもあるというのは、当業者ならば分かるであろう。
【００５４】
以下、遠近歪曲を表す基準値を何にするかについて具体的に説明する。前述したように、ｗ１をｗｓで割った値、すなわち、ｗ１／ｗｓを基準値にすることはもちろんであるが、この場合に、割算演算が含まれており、遠近歪曲の程度を表すためには、ｗ１／ｗｓ値自体よりは、ｗ１とｗｓとの相対的な差が意味のある指標であるので、計算量を減らすためにｗ１／ｗｓを近似化する必要がある。このための一つの方法として、ログ演算を使用する方法がある。この場合、基準値は、例えば次の式によって計算されうる。
【００５５】
ｃ＝ｎ・ｌｏｇ（ｗ１）−ｍ・ｌｏｇ（ｗｓ）      （２）
ここで、ｃは、遠近歪曲の程度を表す基準値を意味し、ｎ,ｍは、整数である。
【００５６】
ここで、整数ｎ,ｍは、遠近歪曲の程度を数値的に表現するにおいて、任意に選択可能なパラメータであって、後述する、この基準値によって遠近補正を適用するピクセルを決定する方法と共に、実験またはシミュレーションに基づいて適切な値を選択しうる。
【００５７】
ｗ１／ｗｓを近似化するさらに一つの方法としては、所定進数、例えば二進数で表現されたｗ１及びｗｓの桁数の差を利用する方法がある。この場合、基準値は、例えば次の式によって計算されうる。
【００５８】
ｃ＝ｐ・ｓｈｉｆｔ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ（ｗ１）−ｑ・ｓｈｉｆｔ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ（ｗｓ）      （３）
ここで、ｃは、遠近歪曲の程度を表す基準値を意味し、ｐ,ｑは、整数であって、式（２）のｍ,ｎと同様に、任意に選択可能なパラメータである。ｓｈｉｆｔ
ｏｐｅｒａｔｉｏｎ（ｘ）は、二進数で表現されたｘを右向き移動する場合、０の結果値を得るまでの右向き移動の回数を意味する。例えば、ｗｓが５であり、二進数として０×０１０１で表現される場合、ｓｈｉｆｔ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ（５）の結果値は、３となる。
【００５９】
以上、ｗ１／ｗｓを近似化するための方法の例を２つ説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これ以外にも多様な近似化方法が存在しうるということが分かるであろう。
【００６０】
補間部６２は、スキャンライン７１のピクセルのそれぞれの属性値を補間するが、特に、基準値計算部６１で計算された基準値によって遠近補正を選択的に適用して属性値を補間する。具体的に、補間部６２は、同次座標ｗ１、ｗ２とスキャンラインの両端点とに該当するピクセルに対する属性値を利用して、遠近補正を適用して属性値を補間するか、またはスキャンラインの両端点に該当するピクセルに対する属性値または遠近補正を適用して補間された属性値を利用して遠近補正を適用せず、線形補間方式を利用してピクセルの属性値を補間する。
【００６１】
図８は、本発明の一実施形態による補間部６２の構成を示すブロック図であって、決定部８１、第１補間部８２、及び第２補間部８３を備える。
【００６２】
決定部８１は、基準値計算部６１で計算された基準値に基づいて遠近補正を適用して補間するピクセルを決定する。以下、図９を参照してさらに詳細に説明する。決定部８１は、スキャンラインの両端点に該当するピクセル７２,７３のうち何れか一つのピクセル、例えば、ピクセル７２を基準にして、遠近補正を適用して補間するピクセルの間のステップのサイズを定めることによって、遠近補正を適用して補間するピクセルを決定しうる。このステップのサイズを３と定めたとき、遠近補正を適用して補間するピクセル７４,７５を、図９で厚いボックスで表示した。すなわち、決定部８１は、ステップのサイズを３と定めることによって、ピクセル７２から三番目、六番目のピクセルを、遠近補正を適用して補間するピクセルと決定しうる。もちろん、決定部８１は、遠近補正を適用せず、補間するピクセルの間のステップのサイズを定めることによって、遠近補正を適用して補間するピクセルを決定することもある。
【００６３】
また、決定部８１は、基準値計算部６１で計算された基準値が大きいほど、すなわち遠近歪曲が少ないほど、遠近補正を適用して補間するピクセルの数を少なくし、基準値計算部６１で計算された基準値が小さいほど、すなわち遠近歪曲が大きいほど、遠近補正を適用して補間するピクセルの数を多くする。例えば、決定部８１は、基準値計算部６１で計算された基準値が大きいほど、ステップのサイズを大きくし、基準値が小さいほど、ステップのサイズを小さくすることによって、遠近補正を適用して補間するピクセルの数を調整しうる。
【００６４】
一方、決定部８１が基準値計算部６１で計算された基準値に基づいて、遠近補正を適用して補間するピクセルの数を決定するか、またはステップのサイズを決定する方法としては、基準値の範囲によって、ピクセルの数またはステップのサイズが対応するように指定されたルックアップテーブルを設けて決定してもよく、基準値を利用して既定の演算を行うことによって、ピクセルの数またはステップのサイズを算出してもよい。
【００６５】
第１補間部８２は、決定部８１によって遠近補正を適用して補間すると決定されたピクセルの属性値を、遠近補正を適用して、例えば双曲線補間方式で補間する。
【００６６】
第１補間部８２は、第２計算部８４、線形補間部８５及び属性値算出部８６を備えてなる。第２計算部８４は、スキャンラインの両端点のそれぞれに該当するピクセルに対して同次座標の逆数及び、属性値を同次座標で割った値を計算する。例えば、スキャンライン７１の両端点に該当するピクセル７２,７３のそれぞれの同次座標をｗ１、ｗ２とし、それぞれの属性値をａ１、ａ２とするとき、第２計算部８４は、１／ｗ１、１／ｗ２、ａ１／ｗ１、ａ２／ｗ２を計算する。この属性値のうち、テキスチャー座標は、（ｕ,ｖ）の形態で表現され、分散色相と反射色相とは、（ｒ,ｇ,ｂ）の形態で表現されうる。
【００６７】
そして、線形補間部８５は、決定部８１によって遠近補正を適用して補間すると決定されたピクセル、例えば、図９に示されたピクセル７４,７５のそれぞれに対して同次座標の逆数及び属性値を同次座標で割った値を補間して求める。すなわち、ピクセル７４の属性値及び同次座標をそれぞれａ、ｗとすれば、線形補間部８５は、１／ｗ１と１／ｗ２とを利用して、１／ｗ値を線形補間して求め、ａ１／ｗ１とａ２／ｗ２とを利用して、ａ／ｗ値を線形補間して求める。
【００６８】
最後に、属性値算出部８６は、線形補間された属性値を、同次座標で割った値を線形補間された同次座標の逆数で割ることによって、遠近補正を適用して補間された属性値を算出する。例えば、ピクセル７４に対して、ａ／ｗ値を１／ｗで割ることによって遠近補正を適用して補間された属性値ａを求める。
【００６９】
第２補間部８３は、決定部８１によって遠近補正を適用して補間すると決定されたピクセル以外のピクセルを遠近補正を適用せず、線形補間方式で補間する。図９を参照してさらに詳細に説明する。例えば、ピクセル７４,７５が遠近補正を適用して補間すると決定された場合に、ピクセル７４,７５及びスキャンラインの両端点に該当するピクセル７２,７３以外のピクセル、例えば、ピクセル７６,７７が第２補間部８３の補間するピクセルとなる。この場合、第２補間部８３は、ピクセル７２の属性値とピクセル７４の属性値とを利用して、ピクセル７６の属性値を線形補間する。一方、ピクセル７７に関して、第２補間部８３は、属性値算出部８６で求めたピクセル７４の属性値とピクセル７５の属性値とを利用して、ピクセル７７の属性値を線形補間する。
【００７０】
前記のような決定部８１、第１補間部８２及び第２補間部の構成によれば、基準値計算部６１で決定された基準値によるスキャンライン上の一部ピクセルについては、遠近補正を適用して属性値を補間し、その残りのピクセルについては、線形補間方式を適用して属性値を補間しうる。したがって、遠近補正を適用するために要求される割算演算の行われる回数が減少するため、全てのピクセルに対して一括的に遠近補正を適用した方式に比べて計算量が顕著に減少する。しかも、遠近歪曲の程度を考慮して適応的に遠近補正を適用するピクセルの数が決定されるので、一括的に遠近補正を適用した方式と比較するとき、一部のピクセルに対して遠近補正を適用しないことによって発生する画質の低下も最小化させうる。
【００７１】
図１０は、本発明の一実施形態による３次元グラフィック処理方法を示すフローチャートである。本実施形態によるグラフィック処理方法は、前述された３次元グラフィック処理装置で処理されるステップで構成される。したがって、以下省略された内容であっても、３次元グラフィック処理装置について前述した内容は、本実施形態による３次元グラフィック処理方法にも適用される。
【００７２】
ステップ１０１で、３次元グラフィック処理装置は、スキャンラインの両端点のそれぞれに対する属性値及び同次座標を入力される。
【００７３】
ステップ１０２で、３次元グラフィック処理装置は、入力された同次座標を利用して、該当スキャンラインでの遠近歪曲の程度を表す基準値を計算する。この基準値は、スキャンラインの両端点のそれぞれに対する同次座標のうち何れか一つと隣接ピクセル間の同次座標との変化量を基に計算されうる。
【００７４】
ステップ１０３で、３次元グラフィック処理装置は、ステップ１０２で計算された基準値によって該当スキャンライン上で各ピクセル別に遠近補正を選択的に適用して各ピクセルの属性値を補間する。ステップ１０３では、遠近補正を適用して補間する場合に、双曲線補間方式を使用し、遠近補正を適用せずに補間する場合、線形補間方式を使用して各ピクセルの属性値を補間しうる。
【００７５】
ステップ１０４で、３次元グラフィック処理装置は、三角形内の全てのスキャンラインに対してステップ１０１ないしステップ１０３の処理が完了しなかったならば、既にステップ１０１ないしステップ１０３が完了したスキャンライン以外のスキャンラインに対して、ステップ１０１ないしステップ１０３を行うために、ステップ１０１に戻り、全てのスキャンラインに対して完了したならば、終了する。
【００７６】
図１１は、本発明の一実施形態によってステップ１０３をさらに詳細に示すフローチャートである。
【００７７】
ステップ１１１で、３次元グラフィック処理装置は、ステップ１０２で計算された基準値に基づいて、スキャンライン上のピクセルのうち、遠近補正を適用して補間するピクセルを決定する。このとき、スキャンラインの両端点に該当するピクセルのうち何れか一つのピクセルを基に、遠近補正を適用して補間するピクセルまたは遠近補正を適用せずに補間するピクセル間のステップのサイズを定めることによって、遠近補正を適用して補間するピクセルを決定しうる。
【００７８】
ステップ１１２で、３次元グラフィック処理装置は、ステップ１１１で決定された結果によって、スキャンライン上のピクセルのうち一部のピクセルに対して遠近補正を適用して各ピクセルの属性値を補間する。
【００７９】
ステップ１１３で、３次元グラフィック処理装置は、ステップ１１１で決定された結果によって、ステップ１１２で補間されたピクセル以外のピクセルに対して、各ピクセルの属性値を、スキャンラインの両端点に該当するピクセルの属性値及びステップ１１２で補間されたピクセルの属性値を利用して線形補間する。
【００８０】
図１２は、本発明の一実施形態によってステップ１１２をさらに詳細に示すフローチャートである。
【００８１】
ステップ１２１で、３次元グラフィック処理装置は、スキャンラインの両端点に対して、属性値を同次座標で割った値及び同次座標の逆数を求める。
【００８２】
ステップ１２２で、３次元グラフィック処理装置は、ステップ１１１で決定された結果によって、遠近補正を適用して補間すると決定されたピクセルのうち何れか一つに対して、属性値を同次座標で割った値ａ／ｗを線形補間する。
【００８３】
ステップ１２３で、３次元グラフィック処理装置は、前記何れか一つのピクセルに対して、同次座標の逆数１／ｗを線形補間する。
【００８４】
ステップ１２４で、３次元グラフィック処理装置は、線形補間された属性値を同次座標で割った値ａ／ｗを、線形補間された同次座標の逆数１／ｗで割ることによって、前記何れか一つのピクセルに対して遠近補正を適用して補間された属性値を算出する。
【００８５】
ステップ１２５で、３次元グラフィック処理装置は、ステップ１１１で決定された結果によって遠近補正を適用して補間すると決定されたピクセル全体に対して、ステップ１２２ないしステップ１２４の処理が完了しなければ、既にステップ１２２ないしステップ１２４が完了したピクセル以外のピクセルに対して、ステップ１２２ないしステップ１２４を行うためにステップ１２２に戻り、決定されたピクセル全部に対し完了したならば、終了する。
【００８６】
前記のようなグラフィック処理方法によれば、ステップ１０２で決定された基準値によるスキャンライン上の一部のピクセルについては、遠近補正を適用して属性値を補間し、その残りのピクセルについては、線形補間方式を適用して属性値を補間しうる。したがって、遠近補正を適用するために要求される割算演算の行われる回数が減少するため、全てのピクセルに対して一括的に遠近補正を適用した方式に比べて、計算量が顕著に減少する。しかも、遠近歪曲の程度を考慮して適応的に遠近補正を適用するピクセルの数が決定されるので、一括的に遠近補正を適用した方式と比較するとき、一部のピクセルに対して遠近補正を適用しないことによって発生する画質の低下も最小化させうる。
【００８７】
一方、前述した本発明の実施形態は、コンピュータで実行できるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を利用して、前記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現される。前記コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）及びキャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）のような記録媒体を含む。
【００８８】
以上、本発明についてその望ましい実施形態を中心に説明した。当業者は、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態で具現されうるということが分かるであろう。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点でなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明でなく、特許請求の範囲に現れており、それと同等な範囲内にある全ての差異点は、本発明に含まれたものと解釈されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、３次元グラフィック処理装置関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１Ａ】カラー値において、遠近歪曲が発生する原理を示す図である。
【図１Ｂ】テキスチャー座標において、遠近歪曲が発生する場合の例を示す図である。
【図２】双曲線補間方式を説明するための図である。
【図３】本発明の望ましい一実施形態による３次元グラフィック処理装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態によるラスタライザの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態によるエッジ処理部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態によるスキャンライン処理部の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態によってスキャンラインでの遠近歪曲の程度を表す基準を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態による補間部の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態によって遠近補正を適用して補間するピクセルの決定を説明するための図である。
【図１０】本発明の一実施形態による３次元グラフィック処理方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態による図１０のステップ１０３をさらに詳細に示すフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態による図１１のステップ１１２をさらに詳細に示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
３１  ワールド変換部
３２  カメラ変換部
３３  投影変換部
３４  ラスタライザ
４１  三角形設定部
４２  エッジ処理部
４３  スキャンライン処理部
４４  ピクセル処理部
５１  第１計算部
５２、８５  線形補間部
５３、８６  属性値算出部
６１  基準値計算部
６２  補間部
７１  スキャンライン
７２、７３、７４、７５、７６、７７  ピクセル
８１  決定部
８２  第１補間部
８３  第２補間部
８４  第２計算部
【図１Ａ】
2007317204.tif 000003
【図１Ｂ】
2007317204.tif 000004
【図２】
2007317204.tif 000005
【図３】
2007317204.tif 000006
【図４】
2007317204.tif 000007
【図５】
2007317204.tif 000008
【図６】
2007317204.tif 000009
【図７】
2007317204.tif 000010
【図８】
2007317204.tif 000011
【図９】
2007317204.tif 000012
【図１０】
2007317204.tif 000013
【図１１】
2007317204.tif 000014
【図１２】
2007317204.tif 000015