(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元グラフィックスと３次元空間の音を再生する３次元音再生システムにおいて、
３次元シーンを構成するグラフィックス用のシーンデータとサウンド用のシーンデータと３次元シーンに無関係な音データを保持し、グラフィックス用の描画コマンドとサウンド用の音コマンドを転送し、システム全体を制御するホストプロセッサ部と、
上記ホストプロセッサ部から転送された描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、２次元の座標データと色データを生成すると共に、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との幾何学的関係を演算するジオメトリ演算ユニットと、
上記ジオメトリ演算ユニットが生成した２次元の座標データと色データに基づき、表示するためのピクセルデータを生成するレンダリングコントローラと、
音源の音データを保持するサウンドメモリと、
上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された音源に対応する音データを上記サウンドメモリから読み出し、上記ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した音源の音データを加工して３次元空間の音を生成するサウンド生成器と、
上記サウンド生成器が生成した３次元空間の音と、上記ホストプロセッサ部から読み出した３次元シーンに無関係な音を合成するサウンド合成器とを
備えたことを特徴とする３次元音再生システム。
【請求項２】
ジオメトリ演算ユニットが、
ホストプロセッサ部から転送された描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、２次元の座標データと色データを生成する第１のジオメトリ演算ユニットと、
上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との幾何学的関係を演算する第２のジオメトリ演算ユニットにより構成される
ことを特徴とする請求項１記載の３次元音再生システム。
【請求項３】
３次元グラフィックスと３次元空間の音を再生する３次元音再生システムにおいて、
３次元シーンを構成するグラフィックス用のシーンデータとサウンド用のシーンデータと３次元シーンに無関係な音データを保持し、グラフィックス用の描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、２次元の座標データと色データを生成すると共に、サウンド用の音コマンドを転送し、システム全体を制御するホストプロセッサ部と、
上記ホストプロセッサ部が生成した２次元の座標データと色データに基づき、表示するためのピクセルデータを生成するレンダリングコントローラと、
上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との幾何学的関係を演算するジオメトリ演算ユニットと、
音源の音データを保持するサウンドメモリと、
上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された音源に対応する音データを上記サウンドメモリから読み出し、上記ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した音源の音データを加工して３次元空間の音を生成するサウンド生成器と、
上記サウンド生成器が生成した３次元空間の音と、上記ホストプロセッサ部から読み出した３次元シーンに無関係な音を合成するサウンド合成器とを
備えたことを特徴とする３次元音再生システム。
【請求項４】
サウンドメモリが、３次元空間における環境音の音データと、音源から直接伝達される無指向性の拡散音の音データと、音源から直接伝達される指向性を持ったスポット音の音データとを保持し、
サウンド生成器が、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された環境音に対応する音データを、上記サウンドメモリから読み出して３次元空間の環境音を生成し、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された拡散音に対応する音データを、上記サウンドメモリから読み出して、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した拡散音の音データを加工して３次元空間の拡散音を生成し、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定されたスポット音に対応する音データを、上記サウンドメモリから読み出して、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出したスポット音の音データを加工して３次元空間のスポット音を生成し、生成した環境音、生成した拡散音及び生成したスポット音を合成する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の３次元音再生システム。
【請求項５】
３次元グラフィックスと３次元空間の音を再生する３次元音再生システムにおいて、
３次元シーンを構成するグラフィックス用のシーンデータと音源の音データ等のサウンド用のシーンデータと３次元シーンに無関係な音データを保持し、グラフィックス用の描画コマンドとサウンド用の音コマンドを転送し、システム全体を制御するホストプロセッサ部と、
上記ホストプロセッサ部から転送された描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、２次元の座標データと色データを生成すると共に、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との幾何学的関係を演算するジオメトリ演算ユニットと、
上記ジオメトリ演算ユニットが生成した２次元の座標データと色データに基づき、表示するためのピクセルデータを生成するレンダリングコントローラと、
上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された音源に対応する音データを上記ホストプロセッサ部から読み出し、上記ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した音源の音データを加工して３次元空間の音を生成するサウンド生成器と、
上記サウンド生成器が生成した３次元空間の音と、上記ホストプロセッサ部から読み出した３次元シーンに無関係な音を合成するサウンド合成器とを
備えたことを特徴とする３次元音再生システム。
【請求項６】
ホストプロセッサ部が、３次元空間における環境音の音データと、音源から直接伝達される無指向性の拡散音の音データと、音源から直接伝達される指向性を持ったスポット音の音データとを保持し、
サウンド生成器が、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された環境音に対応する音データを、上記ホストプロセッサ部から読み出して３次元空間の環境音を生成し、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された拡散音に対応する音データを、上記ホストプロセッサ部から読み出して、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した拡散音の音データを加工して３次元空間の拡散音を生成し、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定されたスポット音に対応する音データを、上記ホストプロセッサ部から読み出して、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出したスポット音の音データを加工して３次元空間のスポット音を生成し、生成した環境音、生成した拡散音及び生成したスポット音を合成する
ことを特徴とする請求項５項記載の３次元音再生システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はパソコンやゲーム機において３次元グラフィックスと３次元空間の音を再生する３次元音再生システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は例えば特開平８−１４９６００号公報に示された従来の３次元音再生システムの構成を示す図である。図において、１はパーソナルコンピュータやゲーム機器からなり、ゲームやシミュレーションを実行する上位システムである。２のオブジェクトテーブルには、３次元ＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ）における各オブジェクトを構成するポリゴンごとにその頂点のビュー座標系における３次元座標値、表示色、そこから発せられる音の音色、音質、音高、音量等の音情報が記憶されている。オブジェクトテーブル２に記憶されたデータのうち、頂点座標値については、ビューポイントの変更やオブジェクトの移動等に伴い、上位システム１によりリアルタイムで更新されるようになっている。
【０００３】
オブジェクトテーブル２のデータは、グラフィックス処理部３及び音源処理部４に供給されている。グラフィックス処理部３は、オブジェクトテーブル２の各ポリゴンのビュー座標系における頂点座標に基づいて、各スクリーン座標系での頂点座標を求めると共に、隠線・隠面消去処理を実行し、表示色に基づいてシェーディング、テクスチャマッピング等の３次元ＣＧ処理を実行し、表示装置５の表示画面上に３次元画像を生成する。
【０００４】
また、音源処理部４は、オブジェクトテーブル２の各ポリゴンの頂点座標に基づいて、仮想音源位置及びポリゴンの向きを求め、求められた音源位置からポリゴンの向きに向かう方向に音が発せられているように、音情報で指定された音を発音装置６を介して発生させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の３次元音再生システムは以上のように構成されているので、３次元空間での音の再生は音源と聴点との関係に基づく細かい音の制御は難しく、リアルタイムに音源と聴点の位置情報や、３次元グラフィックス用の座標変換や色計算を、ゲーム等のアプリケーション処理を行う上位システムであるＣＰＵで処理させるために、負荷が重くなって性能が十分出なくなり、高品質な３次元グラフィックスと３次元音の再生を実現するのが困難であるという課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、高品質な３次元グラフィックスと３次元音の再生をリアルタイムに実現する３次元音再生システムを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る３次元音再生システムは、３次元グラフィックスと３次元空間の音を再生するものにおいて、３次元シーンを構成するグラフィックス用のシーンデータとサウンド用のシーンデータと３次元シーンに無関係な音データを保持し、グラフィックス用の描画コマンドとサウンド用の音コマンドを転送し、システム全体を制御するホストプロセッサ部と、上記ホストプロセッサ部から転送された描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、２次元の座標データと色データを生成すると共に、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との幾何学的関係を演算するジオメトリ演算ユニットと、上記ジオメトリ演算ユニットが生成した２次元の座標データと色データに基づき、表示するためのピクセルデータを生成するレンダリングコントローラと、音源の音データを保持するサウンドメモリと、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された音源に対応する音データを上記サウンドメモリから読み出し、上記ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した音源の音データを加工して３次元空間の音を生成するサウンド生成器と、上記サウンド生成器が生成した３次元空間の音と、上記ホストプロセッサ部から読み出した３次元シーンに無関係な音を合成するサウンド合成器とを備えたものである。
【０００８】
この発明に係る３次元音再生システムは、ジオメトリ演算ユニットが、ホストプロセッサ部から転送された描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、２次元の座標データと色データを生成する第１のジオメトリ演算ユニットと、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との幾何学的関係を演算する第２のジオメトリ演算ユニットにより構成されるものである。
【０００９】
この発明に係る３次元音再生システムは、３次元グラフィックスと３次元空間の音を再生するものにおいて、３次元シーンを構成するグラフィックス用のシーンデータとサウンド用のシーンデータと３次元シーンに無関係な音データを保持し、グラフィックス用の描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、２次元の座標データと色データを生成すると共に、サウンド用の音コマンドを転送し、システム全体を制御するホストプロセッサ部と、上記ホストプロセッサ部が生成した２次元の座標データと色データに基づき、表示するためのピクセルデータを生成するレンダリングコントローラと、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との幾何学的関係を演算するジオメトリ演算ユニットと、音源の音データを保持するサウンドメモリと、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された音源に対応する音データを上記サウンドメモリから読み出し、上記ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した音源の音データを加工して３次元空間の音を生成するサウンド生成器と、上記サウンド生成器が生成した３次元空間の音と、上記ホストプロセッサ部から読み出した３次元シーンに無関係な音を合成するサウンド合成器とを備えたものである。
【００１０】
この発明に係る３次元音再生システムは、サウンドメモリが、３次元空間における環境音の音データと、音源から直接伝達される無指向性の拡散音の音データと、音源から直接伝達される指向性を持ったスポット音の音データとを保持し、サウンド生成器が、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された環境音に対応する音データを、上記サウンドメモリから読み出して３次元空間の環境音を生成し、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された拡散音に対応する音データを、上記サウンドメモリから読み出して、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した拡散音の音データを加工して３次元空間の拡散音を生成し、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定されたスポット音に対応する音データを、上記サウンドメモリから読み出して、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出したスポット音の音データを加工して３次元空間のスポット音を生成し、生成した環境音、生成した拡散音及び生成したスポット音を合成するものである。
【００１１】
この発明に係る３次元音再生システムは、３次元グラフィックスと３次元空間の音を再生するものにおいて、３次元シーンを構成するグラフィックス用のシーンデータと音源の音データ等のサウンド用のシーンデータと３次元シーンに無関係な音データを保持し、グラフィックス用の描画コマンドとサウンド用の音コマンドを転送し、システム全体を制御するホストプロセッサ部と、上記ホストプロセッサ部から転送された描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、２次元の座標データと色データを生成すると共に、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との幾何学的関係を演算するジオメトリ演算ユニットと、上記ジオメトリ演算ユニットが生成した２次元の座標データと色データに基づき、表示するためのピクセルデータを生成するレンダリングコントローラと、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された音源に対応する音データを上記ホストプロセッサ部から読み出し、上記ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した音源の音データを加工して３次元空間の音を生成するサウンド生成器と、上記サウンド生成器が生成した３次元空間の音と、上記ホストプロセッサ部から読み出した３次元シーンに無関係な音を合成するサウンド合成器とを備えたものである。
【００１２】
この発明に係る３次元音再生システムは、ホストプロセッサ部が、３次元空間における環境音の音データと、音源から直接伝達される無指向性の拡散音の音データと、音源から直接伝達される指向性を持ったスポット音の音データとを保持し、サウンド生成器が、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された環境音に対応する音データを、上記ホストプロセッサ部から読み出して３次元空間の環境音を生成し、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された拡散音に対応する音データを、上記ホストプロセッサ部から読み出して、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した拡散音の音データを加工して３次元空間の拡散音を生成し、上記ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定されたスポット音に対応する音データを、上記ホストプロセッサ部から読み出して、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出したスポット音の音データを加工して３次元空間のスポット音を生成し、生成した環境音、生成した拡散音及び生成したスポット音を合成するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による３次元音再生システムの構成を示す図であり、図において、１０１は、３次元シーンを構成するグラフィックス用のシーンデータとサウンド用のシーンデータを保持し、グラフィックス用の描画コマンドとサウンド用の音コマンドを転送し、システム全体を制御するホストプロセッサ部である。また、ホストプロセッサ部１０１は、バックグラウンドミュージックやビープ音（警告音）等の３次元シーンに無関係な音データも保持している。
【００１５】
また、図１において、１０２は、ホストプロセッサ部１０１から転送された描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、座標データと色データからなる２次元のオブジェクトデータを生成すると共に、ホストプロセッサ部１０１から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との間の距離や移動量等の幾何学的関係を演算するジオメトリ演算ユニットである。
【００１６】
さらに、図１において、１０３は、ジオメトリ演算ユニット１０２が演算した座標データと色データからなる２次元のオブジェクトデータに基づき、ディスプレイに表示するためのピクセルデータを生成するレンダリングコントローラである。
【００１７】
さらに、図１において、１０４は各種の音源の音データを保持するサウンドメモリで、１０５は、ホストプロセッサ部１０１から転送された音コマンドに対応する音データをサウンドメモリ１０４から読み出し、ジオメトリ演算ユニット１０２が演算した音源と聴点との間の距離や移動量等の幾何学的関係に基づき、読み出した音データを加工して３次元空間の音を生成するサウンド生成器であり、１０６は、サウンド生成器１０５が生成した３次元空間の音と、ホストプロセッサ部１０１から読み出した３次元空間と無関係な音を合成するサウンド合成器である。
【００１８】
次に動作について説明する。
この実施の形態は、３次元グラフィックスにおいて、３次元オブジェクトに音源をマッピングさせることで、オブジェクトや視点／聴点の移動による音の聞こえ方を制御可能にするものである。図２は移動している車と観察者の関係を説明する図である。３次元グラフィックスにおいて、図２に示すように、音を発する車（音源）と観察者（聴点）と光源が存在し、観察者から車を見る場合、観察者の目を原点とする視点座標系にマトリックス変換を行い、光源の位置と車の位置と目の位置から車の色計算を行う。
【００１９】
次に３次元のデータを２次元のデータに変換し、２次元の画像の塗りつぶし処理を行う。この３次元グラフィックスの一連の処理を音源と観察者に対しても行う。観察者を原点とした視点座標系にマトリックス変換を行い、音源と観察者との位置や動きの幾何学的関係を求める。この求めた情報に基づき、車から発する音を３次元的に制御できるようにしたものである。
【００２０】
ホストプロセッサ部１０１は、３次元シーンを構成する車等の物体の頂点データや法線データ、光源データ等のグラフィック用のシーンデータと、音源の位置データ等のサウンド用のシーンデータを保持している。図３はホストプロセッサ部１０１が転送するコマンドの例を示す図である。図３（ａ）はグラフィックス用の描画コマンドであり、図３（ｂ）はサウンド用の音コマンドである。
【００２１】
ホストプロセッサ部１０１は、シーンの描画と音再生のために、複数の描画コマンドと音コマンド、描画コマンドに対応するグラフィック用のシーンデータ、音コマンドに対応するサウンド用のシーンデータを、ジオメトリ演算ユニット１０２に転送する。コマンドを転送する際に、コマンドが描画コマンドであるか音コマンドであるかの区別をする必要がなく、ＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｃｃｅｓｓ）転送等でまとめて転送することが可能である。これにより、従来の３次元グラフィックスシステムのホストプロセッサ部１０１でデータを扱うソフトウェアを使用して、コマンドを転送することができる。
【００２２】
ジオメトリ演算ユニット１０２は、描画コマンドに対しては、ＯｐｅｎＧＬ等のグラフィックスライブラリで定義されているモデルビュー変換、クリッピング、色計算、デバイス変換等の演算を行い、３次元のデータを２次元のデータに変換し、２次元の座標データと色データからなるオブジェクトデータを生成する。レンダリングコントローラ１０３は、ジオメトリ演算ユニット１０２が生成した座標データと色データからなるオブジェクトデータに基づき、２次元の画像の塗りつぶし処理を行い、ディスプレイ上に表示するピクセルデータを生成する。
【００２３】
一方、音コマンドに対しては、ジオメトリ演算ユニット１０２は、音源と聴点との間の距離や移動量等の幾何学的関係を演算する。ここでは、３次元グラフィックスライブラリと同様なモデルビュー変換により、観察者の目（耳）を原点とする視点座標系（聴点座標系）に変換して聴点と音源との位置関係を演算する。ただし、音源や聴点の移動に関する情報は、モデルビュー変換前のワールド座標系で求める必要がある。
【００２４】
サウンド生成器１０５は、ホストプロセッサ部１０１から転送された音コマンドで指定された音源に対応する音データをサウンドメモリ１０４から読み出し、ジオメトリ演算ユニット１０２が演算した音源と聴点との幾何学情報に基づき、読み出した音データを加工して３次元空間の音を生成する。加工の種類として、音源と聴点との距離による音の強弱、音源や聴点の動き情報によるドップラー効果、音の発せられている方向による音の強弱等が可能である。
【００２５】
サウンド合成器１０６は、サウンド生成器１０５が生成した３次元空間の音と、ホストプロセッサ部１０１から読み出したバックグラウンドミュージックやビープ音等の３次元シーンと無関係な音を合成して出力する。
【００２６】
この実施の形態では、ホストプロセッサ部１０１が、バックグラウンドミュージックやビープ音等の３次元シーンに無関係な音データも保持して、サウンド合成器１０６が、サウンド生成器１０５で生成された３次元空間の音と、ホストプロセッサ部１０１から読み出した３次元シーンと無関係な音を合成しているが、特にこれらの構成はなくとも良い。しかし、サウンド合成器１０６を備えることにより、再生する３次元空間の音に、３次元シーンに無関係な所望の音を含めることができる。
【００２７】
以上のように、この実施の形態１によれば、３次元サウンド生成のための音源データを３次元グラフィックスの一つのオブジェクトとして処理することが可能で、ホストプロセッサ部１０１が、描画コマンドと音コマンド、グラフィック用のシーンデータ、サウンド用のシーンデータをジオメトリ演算ユニット１０２に転送し、ホストプロセッサ部１０１で特別な処理をせず、ジオメトリ演算ユニット１０２が３次元グラフィックスを生成すると共に、ジオメトリ演算ユニット１０２の演算結果に基づき、サウンド生成器１０５が３次元空間の音を生成することにより、高品質な３次元グラフィックスと３次元音の再生を、リアルタイムに実現することが可能になるという効果が得られる。
【００２８】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による３次元音再生システムの構成を示す図である。図において、１０７は、ホストプロセッサ部１０１から転送された描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、座標データと色データからなる２次元のオブジェクトデータを生成するジオメトリ演算ユニット（第１のジオメトリ演算ユニット）であり、１０８は、ホストプロセッサ部１０１から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との間の距離や移動量等の幾何学的関係を演算するジオメトリ演算ユニット（第２のジオメトリ演算ユニット）である。その他の構成は、実施の形態１の図１と同等である。
【００２９】
実施の形態１では、３次元グラフィックス処理と３次元サウンド処理をジオメトリ演算ユニット１０２で共有していたが、この実施の形態２では、３次元グラフィックス処理と３次元サウンド処理を分離している。
【００３０】
次に動作について説明する。
ホストプロセッサ部１０１は、実施の形態１の図３に示した描画コマンドと音コマンドを分離して管理し、描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータをジオメトリ演算ユニット１０７に転送し、音コマンドとサウンド用のシーンデータをジオメトリ演算ユニット１０８に転送する。ジオメトリ演算ユニット１０７が３次元グラフィックス処理を行い、ジオメトリ演算ユニット１０８が３次元サウンド処理を行う。その他の処理は実施の形態１と同様である。
【００３１】
以上のように、この実施の形態２によれば、３次元サウンド生成のための音源データを３次元グラフィックスの一つのオブジェクトとして処理することが可能で、ホストプロセッサ部１０１が、描画コマンドとグラフィック用のシーンデータをジオメトリ演算ユニット１０７に転送し、音コマンドとサウンド用のシーンデータをジオメトリ演算ユニット１０８に転送し、ホストプロセッサ部１０１で特別な処理をせず、ジオメトリ演算ユニット１０７が３次元グラフィックスを生成し、ジオメトリ演算ユニット１０８の演算結果に基づき、サウンド生成器１０５が３次元空間の音を生成することにより、高品質な３次元グラフィックスと３次元音の再生を、リアルタイムに実現することが可能になるという効果が得られる。
【００３２】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による３次元音再生システムの構成を示す図であり、図において、１１１は、３次元シーンを構成するグラフィックス用のシーンデータとサウンド用のシーンデータを保持し、描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、座標データと色データからなる２次元のオブジェクトデータを生成すると共に、サウンド用の音コマンドを転送することにより、システム全体を制御するホストプロセッサ部である。また、ホストプロセッサ部１１１は、バックグラウンドミュージックやビープ音等の３次元空間に無関係な音データも保持している。
【００３３】
図５において、その他の構成は、実施の形態２の図４に示す構成からジオメトリ演算ユニット１０７を削除したものと同等である。すなわち、図５におけるホストプロセッサ部１１１は、ジオメトリ演算ユニット１０７の機能を兼ね備えている。
【００３４】
実施の形態１では、３次元グラフィックス処理と３次元サウンド処理をジオメトリ演算ユニット１０２で共有していたが、この実施の形態３では、３次元グラフィックス処理と３次元サウンド処理を分離し、３次元グラフィックス処理をホストプロセッサ部１１１で行い、３次元サウンド処理をジオメトリ演算ユニット１０８で行う。
【００３５】
次に動作について説明する。
ホストプロセッサ部１１１は、実施の形態１の図３に示した描画コマンドと音コマンドを分離して管理し、音コマンドとサウンド用のシーンデータをジオメトリ演算ユニット１０８に転送し、描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、座標データと色データからなる２次元のオブジェクトデータを生成する。
【００３６】
レンダリングコントローラ１０３は、ホストプロセッサ部１１１が生成した座標データと色データからなるオブジェクトデータに基づき、２次元の画像の塗りつぶし処理を行い、ディスプレイ上に表示するピクセルデータを生成する。その他の処理は、実施の形態２の処理と同等である。
【００３７】
以上のように、この実施の形態３によれば、３次元サウンド生成のための音源データを３次元グラフィックスの一つのオブジェクトとして処理することが可能で、ホストプロセッサ部１１１が、３次元グラフィックスを生成し、音コマンドとサウンド用のシーンデータをジオメトリ演算ユニット１０８に転送し、ジオメトリ演算ユニット１０８の演算結果に基づき、サウンド生成器１０５が３次元空間の音を生成することにより、高品質な３次元グラフィックスと３次元音の再生を、リアルタイムに実現することが可能になるという効果が得られる。
【００３８】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による３次元音再生システムの構成を示す図である。この実施の形態は、実施の形態１の図１に示す構成からサウンドメモリ１０４を削除したものであり、実施の形態１では、サウンドメモリ１０４に各種の音源の音データを保持していたが、この各種の音源の音データをサウンド用のシーンデータの一部として、ホストプロセッサ部１０１に保持することにより、安価な３次元サウンドシステムを構築するものである。
【００３９】
次に動作について説明する。
サウンド生成器１０５は、音コマンドで指定された音源に対応する音データをホストプロセッサ部１０１から読み出し、ジオメトリ演算ユニット１０２から入力された音源と聴点との幾何学情報をもとに音データを加工する。その他の処理は実施の形態１と同様である。
【００４０】
以上のように、この実施の形態４によれば、３次元サウンド生成のための音源データを３次元グラフィックスの一つのオブジェクトとして処理することが可能で、ホストプロセッサ部１０１が、描画コマンドと音コマンド、グラフィック用のシーンデータ、サウンド用のシーンデータをジオメトリ演算ユニット１０２に転送し、ホストプロセッサ部１０１で特別な処理をせず、ジオメトリ演算ユニット１０２が３次元グラフィックスを生成すると共に、ジオメトリ演算ユニット１０２の演算結果に基づき、サウンド生成器１０５が３次元空間の音を生成し、音源の音データをホストプロセッサ部１０１に保持することにより、安価な構成で高品質な３次元グラフィックスと３次元音の再生を、リアルタイムに実現することが可能になるという効果が得られる。
【００４１】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５による３次元音再生システムの構成は、実施の形態１の図１に示す構成と同一である。この実施の形態は、音を光と同様のシミュレーションを行うことで３次元グラフィックス用のジオメトリ演算ユニットを利用しやすくし、リアルな音を再生するものである。
【００４２】
図７はシミュレーションする３次元の音の種類を示す図である。図に示すように、音を環境音と拡散音とスポット音とに分ける。環境音は明示的な音源があるわけではなく、３次元空間全体に存在する音である。拡散音はある音源から直接的に聞こえてくる無指向性の音であり、スポット音は指向性を持った音源から発せられた音である。これらの音を合成することにより全体の音を作り出す。この環境音の音データ、拡散音の音データ、スポット音の音データは、サウンドメモリ１０４に保持されている。
【００４３】
次に動作について説明する。
図８はサウンド生成器１０５の処理を示すフローチャートである。ステップＳＴ１において、サウンド生成器１０５は、ホストプロセッサ部１０１から転送された音コマンドに基づき、サウンドメモリ１０４に保持されている環境音の音データを読み出して、コンピュータグラフィックスの環境光と同様に、３次元空間に発生している３次元空間の環境音（ノイズ的な音）を生成する。
【００４４】
ステップＳＴ２において、サウンド生成器１０５は、ホストプロセッサ部１０１から転送された音コマンドで指定された音源に対応する拡散音の音データをサウンドメモリ１０４から読み出し、ジオメトリ演算ユニット１０２が演算した音源と聴点との幾何学情報に基づき、読み出した拡散音の音データを加工して、コンピュータグラフィックスの拡散光と同様に、音源から無指向性で直接伝達される３次元空間の拡散音を生成する。
【００４５】
ステップＳＴ３において、サウンド生成器１０５は、ホストプロセッサ部１０１から転送された音コマンドで指定された音源に対応するスポット音の音データをサウンドメモリ１０４から読み出し、ジオメトリ演算ユニット１０２が演算した音源と聴点との幾何学情報に基づき、読み出したスポット音の音データを加工して、コンピュータグラフィックスのスポット光と同様に、音源から指向性を持って直接伝達される３次元空間のスポット音を生成する。
【００４６】
ステップＳＴ４において、上記ステップＳＴ１で生成した３次元空間の環境音と、上記ステップＳＴ２で生成した３次元空間の拡散音と、上記ステップＳＴ３で生成した３次元空間のスポット音とを合成して、３次元空間の全体の音を生成する。このようにして、光のシミュレーションと同様に処理することにより、簡易的に３次元の音をシミュレーションすることができる。その他の処理については、実施の形態１と同様である。
【００４７】
この実施の形態による３次元音再生システムの構成は、実施の形態１の図１に示す構成としているが、実施の形態２の図４に示す構成、実施の形態３の図５に示す構成でも良い。また、実施の形態４の図６のホストプロセッサ部１０１が、音源の音データとして、環境音の音データ、拡散音の音データ、スポット音の音データを保持していれば、実施の形態４の図６に示す構成でも良い。
【００４８】
以上のように、この実施の形態５によれば、３次元サウンド生成のための音源データを３次元グラフィックスの一つのオブジェクトとして処理することが可能で、ホストプロセッサ部１０１が、描画コマンドと音コマンド、グラフィック用のシーンデータ、サウンド用のシーンデータをジオメトリ演算ユニット１０２に転送し、ホストプロセッサ部１０１で特別な処理をせず、ジオメトリ演算ユニット１０２が３次元グラフィックスを生成すると共に、ジオメトリ演算ユニット１０２の演算結果に基づき、サウンド生成器１０５が３次元空間の音を、音の種類に応じてシミュレーションすることにより、高品質な３次元グラフィックスと音の種類に対応した高品質な３次元音の再生を、リアルタイムに実現することが可能になるという効果が得られる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、３次元シーンを構成するグラフィックス用のシーンデータとサウンド用のシーンデータと３次元シーンに無関係な音データを保持し、グラフィックス用の描画コマンドとサウンド用の音コマンドを転送し、システム全体を制御するホストプロセッサ部と、ホストプロセッサ部から転送された描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、２次元の座標データと色データを生成すると共に、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との幾何学的関係を演算するジオメトリ演算ユニットと、ジオメトリ演算ユニットが生成した２次元の座標データと色データに基づき、表示するためのピクセルデータを生成するレンダリングコントローラと、音源の音データを保持するサウンドメモリと、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された音源に対応する音データをサウンドメモリから読み出し、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した音源の音データを加工して３次元空間の音を生成するサウンド生成器と、サウンド生成器が生成した３次元空間の音と、ホストプロセッサ部から読み出した３次元シーンに無関係な音を合成するサウンド合成器とを備えたことにより、高品質な３次元グラフィックスと３次元音の再生を、リアルタイムに実現することが可能になると共に、再生する３次元空間の音に、３次元シーンに無関係な所望の音を含めることができるという効果がある。
【００５０】
この発明によれば、ジオメトリ演算ユニットが、ホストプロセッサ部から転送された描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、２次元の座標データと色データを生成する第１のジオメトリ演算ユニットと、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との幾何学的関係を演算する第２のジオメトリ演算ユニットにより構成されることにより、高品質な３次元グラフィックスと３次元音の再生を、リアルタイムに実現することが可能になるという効果がある。
【００５１】
この発明によれば、３次元シーンを構成するグラフィックス用のシーンデータとサウンド用のシーンデータと３次元シーンに無関係な音データを保持し、グラフィックス用の描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、２次元の座標データと色データを生成すると共に、サウンド用の音コマンドを転送し、システム全体を制御するホストプロセッサ部と、ホストプロセッサ部が生成した２次元の座標データと色データに基づき、表示するためのピクセルデータを生成するレンダリングコントローラと、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との幾何学的関係を演算するジオメトリ演算ユニットと、音源の音データを保持するサウンドメモリと、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された音源に対応する音データを上記サウンドメモリから読み出し、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した音源の音データを加工して３次元空間の音を生成するサウンド生成器と、サウンド生成器が生成した３次元空間の音と、ホストプロセッサ部から読み出した３次元シーンに無関係な音を合成するサウンド合成器とを備えたことにより、高品質な３次元グラフィックスと３次元音の再生を、リアルタイムに実現することが可能になると共に、再生する３次元空間の音に、３次元シーンに無関係な所望の音を含めることができるという効果がある。
【００５２】
この発明によれば、サウンドメモリが、３次元空間における環境音の音データと、音源から直接伝達される無指向性の拡散音の音データと、音源から直接伝達される指向性を持ったスポット音の音データとを保持し、サウンド生成器が、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された環境音に対応する音データを、サウンドメモリから読み出して３次元空間の環境音を生成し、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された拡散音に対応する音データを、サウンドメモリから読み出して、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した拡散音の音データを加工して３次元空間の拡散音を生成し、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定されたスポット音に対応する音データを、サウンドメモリから読み出して、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出したスポット音の音データを加工して３次元空間のスポット音を生成し、生成した環境音、生成した拡散音及び生成したスポット音を合成することにより、高品質な３次元グラフィックスと音の種類に対応した高品質な３次元音の再生を、リアルタイムに実現することが可能になるという効果がある。
【００５３】
この発明によれば、３次元シーンを構成するグラフィックス用のシーンデータと音源の音データ等のサウンド用のシーンデータと３次元シーンに無関係な音データを保持し、グラフィックス用の描画コマンドとサウンド用の音コマンドを転送し、システム全体を制御するホストプロセッサ部と、ホストプロセッサ部から転送された描画コマンドとグラフィックス用のシーンデータに基づき、３次元グラフィックスの座標変換、色計算等の幾何学演算を行い、２次元の座標データと色データを生成すると共に、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドとサウンド用のシーンデータに基づき、音源と聴点との幾何学的関係を演算するジオメトリ演算ユニットと、ジオメトリ演算ユニットが生成した２次元の座標データと色データに基づき、表示するためのピクセルデータを生成するレンダリングコントローラと、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された音源に対応する音データをホストプロセッサ部から読み出し、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した音源の音データを加工して３次元空間の音を生成するサウンド生成器と、サウンド生成器が生成した３次元空間の音と、上記ホストプロセッサ部から読み出した３次元シーンに無関係な音を合成するサウンド合成器とを備えたことにより、安価な構成で高品質な３次元グラフィックスと３次元音の再生を、リアルタイムに実現することが可能になると共に、再生する３次元空間の音に、３次元シーンに無関係な所望の音を含めることができるという効果がある。
【００５４】
この発明によれば、ホストプロセッサ部が、３次元空間における環境音の音データと、音源から直接伝達される無指向性の拡散音の音データと、音源から直接伝達される指向性を持ったスポット音の音データとを保持し、サウンド生成器が、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された環境音に対応する音データを、ホストプロセッサ部から読み出して３次元空間の環境音を生成し、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定された拡散音に対応する音データを、ホストプロセッサ部から読み出して、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出した拡散音の音データを加工して３次元空間の拡散音を生成し、ホストプロセッサ部から転送された音コマンドで指定されたスポット音に対応する音データを、ホストプロセッサ部から読み出して、ジオメトリ演算ユニットが演算した音源と聴点との幾何学的関係に基づき、読み出したスポット音の音データを加工して３次元空間のスポット音を生成し、生成した環境音、生成した拡散音及び生成したスポット音を合成することにより、高品質な３次元グラフィックスと音の種類に対応した高品質な３次元音の再生を、リアルタイムに実現することが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による３次元音再生システムの構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による移動している車と観察者の関係を説明する図である。
【図３】  この発明の実施の形態１によるホストプロセッサ部が転送するコマンドの例を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態２による３次元音再生システムの構成を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態３による３次元音再生システムの構成を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態４による３次元音再生システムの構成を示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態５によるシミュレーションする３次元の音の種類を示す図である。
【図８】  この発明の実施の形態５によるサウンド生成器の処理を示すフローチャートである。
【図９】  従来の３次元音再生システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０１  ホストプロセッサ部、１０２  ジオメトリ演算ユニット、１０３  レンダリングコントローラ、１０４  サウンドメモリ、１０５  サウンド生成器、１０６  サウンド合成器、１０７  ジオメトリ演算ユニット、１０８  ジオメトリ演算ユニット、１１１  ホストプロセッサ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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