(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
描画の対象とされるオブジェクトの三次元構造を表わす三次元構造データを格納する三次元構造データ格納部と、指定された視点位置から指定された視線方向を眺めたときの視界内に入るオブジェクトの三次元位置を決定する三次元位置決定手段と、前記オブジェクトの三次元構造データに基づいて、指定された視点位置から指定された視線方向を眺めたときの、該オブジェクトの二次元画像を表わす二次元画像データを生成する二次元画像生成手段と、前記二次元画像データに基づいて、前記二次元画像が配置されてなる表示用画像を表わす表示用画像データを生成する描画手段と、前記表示用画像データに基づく表示用画像を表示するディスプレイとを備えたグラフィックス装置において、
前記三次元構造データに基づいて前記二次元画像データを生成する際の描画手法を格納する描画手法格納部と、
描画手法を決定するためのパラメータを抽出するパラメータ抽出手段と、
前記パラメータ抽出手段により抽出されたパラメータに基づいて描画手法を決定する描画手法決定手段と、
前記オブジェクトの位置を変更するオブジェクト位置変更手段と、
前記オブジェクトを、指定された視線方向に投影したときの、該オブジェクトの投影された二次元平面上の位置を決定する二次元位置決定手段とを備え、
前記二次元画像生成手段が、前記描画手法決定手段により決定された描画手法を用いて、前記二次元画像データを生成するものであり、
前記パラメータ抽出手段が、前記パラメータとして、前記オブジェクトの、投影された二次元平面上の移動速度を抽出するものであることを特徴とするグラフィックス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータによるグラフィックス装置に関し、特に、三次元グラフィックスの高速描画方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータによる三次元グラフィックスは、その目的により大きく二つに区別される。一つは、時間はある程度かかることを許容し、高画質の画像出力を目的とするもの、もう一つは、画質が多少落ちても高速な画像出力を目的とするものである。
【０００３】
前者は、主に一枚の絵として眺めるように使用する為に、あるいは何枚もの絵をオフラインでビデオ等の記憶装置に記憶させ、それを再生することで映画のように使用する為に用いられる。一方、後者はリアルタイムに動かすことのできるインタラクティブな動画像を描写するのに用いられる。本発明は、このうち後者を対象とする。
【０００４】
近年では、コンピュータシステムもかなり高速かつ低価格になり、高速三次元グラフィックスを容易に利用できるようになってきた。しかし、ある程度複雑な三次元構造だと、その計算と出力に相当の時間がかかり、三次元グラフィックスの動画像をリアルタイムに得るのは困難である。
これを解決する一つの方法に、専用のコンピュータシステムを利用するというハードウェア的な解決方法が挙げられる。しかし、そのようなシステムはかなり高価であり一般にはほとんど利用不可能な状態である。
【０００５】
もう一つの解決方法として、必要な計算を出来るだけ減らす、あるいは出来るだけ単純な計算で済ませるといったソフトウェア的解決方法が挙げられる。この方法は、特に高価なシステムを必要とせずある程度の高速性が得られる為、ほとんどの高速三次元グラフィックス装置で用いられている方法である。
三次元グラフィックスを行なうには、画像の元になる三次元構造データがまず必要となる。そして、この三次元構造データに基づいて複雑な計算を行なうことにより、その三次元構造データにより表わされるオブジェクトをある視点位置、視線方向から見た時の二次元画像を生成し、その二次元画像を出力することで三次元グラフィックス画像を得ている。
【０００６】
図２６は、三次元グラフィックス画像を得るための、従来の基本的な手法を示す図である。
描画要求を受けると、視点位置決定手段１により、視点位置情報が格納されている視点位置格納部に対し視点位置情報を渡すよう要求が出され、視点位置格納部から視点位置情報を得て視点位置が決定される。
【０００７】
また、これと同様に、視線方向決定手段２により、視線方向情報が格納されている視線方向格納部に対し、視線方向情報を渡すよう要求が出され、視線位置格納部から視線方向情報を得て視線方向が決定される。
次に、三次元位置決定手段３により、オブジェクトの三次元構造を表わす三次元構造データが格納されている三次元構造データ格納部に対し三次元構造データを渡すよう要求が出され、三次元構造データ格納部から三次元構造データを得てそのオブジェクトの三次元構造が決定されるとともに、視線位置決定手段１により決定された視線位置から、視線方向決定手段２により決定された視線方向を眺めたときの、そのオブジェクトの三次元的な位置が決定される。次いで、二次元画像生成手段４により、三次元構造データに基づいて、そのオブジェクトがその位置にあるときの二次元画像が生成される。
【０００８】
三次元位置決定手段３による、オブジェクトの位置の決定、および二次元画像生成手段４による二次元画像の生成は、描画されるオブジェクトの数だけ繰り返される。その後、画像描画手段５により、描画されるオブジェクトの数に対応した数の二次元画像が１つの画面を構成するように描画されてディスプレイ６に出力され、ディスプレイ画面上にその全体としての表示用画像が表示される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、図２６に示すように、描画要求を受けて、一画面描画毎に必要な処理を毎回行ない、さらに描画手法はインタラクティブ動作時一種類に定められており、したがって描画に多大な時間を要していた。
本発明は、上記事情に鑑み、描画の高速化が図られたグラフィックス装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のグラフィックス装置のうちの第１のグラフィックス装置は、描画の対象とされるオブジェクトの三次元構造を表わす三次元構造データを格納する三次元構造データ格納部と、指定された視点位置から指定された視線方向を眺めたときの視界内に入るオブジェクトの三次元位置を決定する三次元位置決定手段と、上記オブジェクトの三次元構造データに基づいて、指定された視点位置から指定された視線方向を眺めたときの、そのオブジェクトの二次元画像を表わす二次元画像データを生成する二次元画像生成手段と、上記二次元画像データに基づいて、上記二次元画像が配置されてなる表示用画像を表わす表示用画像データを生成する描画手段と、表示用画像データに基づく表示用画像を表示するディスプレイとを備えたグラフィックス装置において、
視点位置と視線方向との組合せを含む複数種類のパラメータの中から所望のパラメータを抽出するパラメータ抽出手段を備え、
上記三次元構造データ格納部が、三次元構造データを、上記複数種類のパラメータそれぞれに対応づけて格納するものであり、
上記三次元位置決定手段が、三次元構造データ格納部から、パラメータ抽出手段により抽出されたパラメータに対応づけられた三次元構造データを得ることにより、オブジェクトの三次元位置を決定するものであることを特徴とする。
【００１１】
ここで、上記本発明の第１のグラフィックス装置において、上記パラメータは、視点位置と視線方向の組合せを含むとともに、さらに、１フレーム分の表示用画像データを生成する時間を表わす１フレーム描画時間を含むものであってもよい。
また、上記本発明の第１のグラフィックス装置において、上記三次元構造データに基づいて二次元画像データを生成する際の描画手法を、上記パラメータに対応づけて格納する描画手法格納部を備え、
上記二次元画像生成手段が、パラメータ抽出手段で抽出されたパラメータに応じた描画手法を用いて、二次元画像データを生成するものであることも好ましい態様である。
【００１２】
さらに、上記本発明の第１のグラフィックス装置において、上記三次元構造データ格納部が、少なくとも１つのオブジェクトについて、オブジェクトの構造の細かさを表わす詳細度の異なる複数種類の三次元構造データを、上記パラメータに対応づけて記憶するものであることも好ましい態様である。
本発明の第１のグラフィックス装置は、三次元構造データ（オブジェクト）を、視点位置や視線方向を含むパラメータに対応させて格納しておくものであるため、どのオブジェクトが視野内に存在しているかを知るために、従来のように、視点位置や視線方向が指定された後に三次元構造データを１つずつ取り出して調べる必要はなく、それに代わり、視点位置や視線方向を含むパラメータが定まった時点で、そのパラメータに対応して格納された三次元構造データを読み出しさえすればよく、その分高速描画が可能となる。
【００１３】
また、上記目的を達成する本発明のグラフィックス装置のうちの第２のグラフィックス装置は、描画の対象とされるオブジェクトの三次元構造を表わす三次元構造データを格納する三次元構造データ格納部と、指定された視点位置から指定された視線方向を眺めたときの視界内に入るオブジェクトの三次元位置を決定する三次元位置決定手段と、オブジェクトの三次元構造データに基づいて、指定された視点位置から指定された視線方向を眺めたときの、そのオブジェクトの二次元画像を表わす二次元画像データを生成する二次元画像生成手段と、二次元画像データに基づいて、上記二次元画像が配置されてなる表示用画像を表わす表示用画像データを生成する描画手段と、表示用画像データに基づく表示用画像を表示するディスプレイとを備えたグラフィックス装置において、
三次元構造データに基づいて二次元画像データを生成する際の描画手法を格納する描画手法格納部と、
描画手法を決定するためのパラメータを抽出するパラメータ抽出手段と、
パラメータ抽出手段により抽出されたパラメータに基づいて描画手法を決定する描画手法決定手段とを備え、
上記二次元画像生成手段が、描画手法決定手段により決定された描画手法を用いて、二次元画像データを生成するものであることを特徴とする。
【００１４】
ここで、上記本発明の第２のグラフィックス装置において、パラメータ抽出手段は、上記パラメータとして、視点位置とオブジェクトの位置との間の距離を抽出するものであってもよく、
あるいは、本発明の第２のグラフィックス装置が、視点位置を変更する視点位置変更手段を備え、上記パラメータ抽出手段が、上記パラメータとして、視点移動速度を抽出するものであってもよく、
あるいは、本発明の第２のグラフィックス装置が、オブジェクトの位置を変更するオブジェクト位置変更手段を備え、上記パラメータ抽出手段が、上記パラメータとして、オブジェクトの移動速度を抽出するものであってもよく、
あるいは、上記パラメータ抽出手段は、上記パラメータとして、１フレーム分の表示用画像データを生成する時間を表わす１フレーム描画時間を抽出するものであってもよく、
さらには、本発明の第２のグラフィックス装置が、オブジェクトの位置を変更するオブジェクト位置変更手段と、オブジェクトを、指定された視線方向に投影したときの、そのオブジェクトの、投影された二次元平面上の位置を決定する二次元位置決定手段とを備え、上記パラメータ抽出手段が、上記パラメータとして、オブジェクトの、投影された二次元平面上の移動速度を抽出するものであってもよく、
上記パラメータ抽出手段は、上記パラメータとして、オブジェクトを、指定された視線方向に投影したときの、そのオブジェクトの、投影された二次元平面上の面積を抽出するものであってもよく、
さらには、上記パラメータ抽出手段は、上記パラメータとして、オブジェクトの意味的重要度を抽出するものであってもよい。
【００１５】
本発明の第２のグラフィックス装置は、上述したような種々のパラメータのいずれか、もしくはそれらのパラメータの組合せに基づいて描画手法を変更するものであるため、描画手法を適切に選ぶことにより描画に要する時間が短縮され、描画の高速化が図られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１のグラフィックス装置の第１実施形態を示すブロック図である。図２６に示す従来例の要素に対応する要素には、図２６に付した符号と同一の符号を付して示し、相違点を中心に説明する。
【００１７】
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回だけ繰り返す。
【００１８】
（Ａ）パラメータ抽出手段１１が、視点位置と視線方向との組合せを含む複数種類のパラメータうちの、視点位置決定手段１で得られた視点位置と視線方向決定手段２で得られた視線方向との組合せを含むパラメータを抽出し、オブジェクト抽出手段１２に送る。
（Ｂ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト抽出手段１２に対し、三次元構造データ要求を送る。
【００１９】
（Ｃ）オブジェクト抽出手段３は、パラメータ抽出手段１１で抽出されたパラメータに対応するオブジェクト構造データ格納部から、オブジェクト構造データ（三次元構造データ）を得る。
（Ｄ）得られたオブジェクト構造データを三次元位置決定手段３に送り、これにより、三次元位置決定手段３は、そのオブジェクトの三次元位置を決定する。
【００２０】
（Ｅ）二次元画像生成手段４がオブジェクト構造データから二次元画像を生成する。
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
図２は、本発明の第１のグラフィックス装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【００２１】
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
【００２２】
（Ａ）パラメータ抽出手段１１が、パラメータを抽出し、オブジェクト抽出手段２２に送る。
（Ｂ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト抽出手段１２に対し三次元構造データ要求を送る。
（Ｃ）オブジェクト抽出手段１２は、パラメータに対応するオブジェクト構造データ格納部から、オブジェクト構造データを得る。
【００２３】
（Ｄ）得られたオブジェクト構造データを三次元位置決定手段３に送る。
（Ｅ）描画手法抽出手段１３に対し、パラメータ抽出手段１１がパラメータを送るとともに、二次元画像生成手段４が描画手法要求を送る。
（Ｆ）描画手法抽出手段１３は、パラメータに対応する描画手法格納部から、描画手法を得る。
【００２４】
（Ｇ）得られた描画手法を二次元画像生成手段４に送る。
（Ｈ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
【００２５】
図３は、オブジェクト・描画手法のカテゴライズ例を示す模式図である。
オブジェクトとして、［Ｏｂｊｅｃｔ１］、［Ｏｂｊｅｃｔ２］、［Ｏｂｊｅｃｔ３］、［Ｏｂｊｅｃｔ４］、描画手法として、「描画手法１」、「描画手法２」、「描画手法３」、「描画手法４」を定義する。図３に示すように、オブジェクトと描画手法を、視点位置と視線方向による配列構造に格納しておく。描画動作時、視点位置と視線方向をパラメータとして採用し、配列構造からオブジェクトと描画手法を取り出し、二次元画像を生成する。
【００２６】
図４は、本発明の第１のグラフィックス装置の第３実施形態を示すブロック図である。
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
【００２７】
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
（Ａ）パラメータ抽出手段１１が、パラメータを抽出し、オブジェクト抽出手段１２に送る。
（Ｂ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト抽出手段１２に対し、三次元構造データ要求を送る。
【００２８】
（Ｃ）オブジェクト抽出手段１２は、パラメータに対応する詳細度別オブジェクト構造データ格納部から、オブジェクト構造データを得る。この詳細度別オブジェクト構造データ格納部には、そのパラメータに対応して、同一のオブジェクトであっても、詳細度の異なる三次元構造データが格納されている。
（Ｄ）得られたオブジェクト構造データを三次元位置決定手段３に送る。
【００２９】
（Ｅ）描画手法抽出手段１３に対し、パラメータ抽出手段１１がパラメータを送るとともに、二次元画像生成手段４が描画手法要求を送る。
（Ｆ）描画手法抽出手段１３は、パラメータに対応する描画手法格納部から描画手法を得る。
（Ｇ）得られた描画手法を二次元画像生成手段４に送る。
【００３０】
（Ｈ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
図５は、本発明の第１のグラフィックス装置の第４実施形態のブロック図である。
【００３１】
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
【００３２】
（Ａ）パラメータ抽出手段１１が、パラメータとして、視点位置・視線方向・１フレーム描画時間を抽出し、オブジェクト抽出手段１２に送る。
（Ｂ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト抽出手段１２に対し、三次元構造データ要求を送る。
（Ｃ）オブジェクト抽出手段１２は、視点位置・視線方向・１フレーム描画時間等に対応する詳細度別オブジェクト構造データ格納部から、オブジェクト構造データを得る。
【００３３】
（Ｄ）得られたオブジェクト構造データを三次元位置決定手段３に送る。
（Ｅ）描画手法抽出手段１３に対し、パラメータ抽出手段１１がパラメータとして視点位置・視線方向・１フレーム描画時間等を送るとともに、二次元画像生成手段４が描画手法要求を送る。
（Ｆ）描画手法抽出手段１３は、視点位置・視線方向・１フレーム描画時間等に対応する描画手法格納部から、描画手法を得る。
【００３４】
（Ｇ）得られた描画手法を二次元画像生成手段４に送る。
（Ｈ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
【００３５】
図６は、本発明の第１のグラフィックス装置の第５実施形態のブロック図である。
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
【００３６】
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
（Ａ）パラメータ抽出手段１１が、パラメータを抽出し、オブジェクト抽出手段１２に送る。
（Ｂ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト抽出手段１２に対し、三次元構造データ要求を送る。
【００３７】
（Ｃ）オブジェクト抽出手段１２は、パラメータに対応するオブジェクト構造データ格納部から、オブジェクト構造データを得る。
（Ｄ）得られたオブジェクト構造データを三次元位置決定手段３に送る。
（Ｅ）描画手法抽出手段１３に対し、パラメータ抽出手段１１がパラメータを送るとともに、二次元画像生成手段４が描画手法要求を送る。
【００３８】
（Ｆ）描画手法抽出手段１３は、パラメータに対応する色数別描画手法格納部から、色数別描画手法を得る。
（Ｇ）得られた描画手法を二次元画像生成手段４に送る。
（Ｈ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
【００３９】
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
図７は、色数別描画手法例を示す模式図である。
光色データおよびオブジェクト色データは、２４ビット１６７７万色で定義されている。２４ビット１６７７万色、１６ビット６万色、８ビット２５６色の描画手法を用意し、最終画面描画は２４ビット１６７７万色で行なう。
【００４０】
図７に示すように２４ビット１６７７万色←→１６ビット６万色、２４ビット１６７７万色←→８ビット２５６色のコンバータを使用する。
図８は、本発明の第１のグラフィックス装置の第６実施形態のブロック図である。
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
【００４１】
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
（Ａ）パラメータ抽出手段３が、パラメータを抽出し、オブジェクト抽出手段１２に送る。
【００４２】
（Ｂ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト抽出手段１２に対し、三次元構造データ要求を送る。
（Ｃ）オブジェクト抽出手段１２は、パラメータに対応するオブジェクト構造データ格納部から、オブジェクト構造データを得る。
（Ｄ）得られたオブジェクト構造データを三次元位置決定手段３に送る。
【００４３】
（Ｅ）描画手法抽出手段１３に対し、パラメータ抽出手段１１がパラメータを送るとともに、二次元画像生成手段４が描画手法要求を送る。
（Ｆ）描画手法抽出手段１３は、パラメータに対応する詳細度別描画手法格納部から、詳細度別描画手法を得る。
（Ｇ）得られた描画手法を二次元画像生成手段４に送る。
【００４４】
（Ｈ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
図９〜図１２は、詳細度別描画手法の各例を示す模式図である。
【００４５】
二次元画像は６４０×４８０の大きさとする。６４０×４８０、３２０×２４０、１６０×１２０の描画手法を用意する。図９に示すように、画像拡大縮小手段を使用する。
また、図１０に示すように６４０×４８０、３２０×２４０、１６０×１２０のそれぞれのデータを用意しておき、各描画手法を用いても実現できる。さらに、図１１、図１２に示すように、画像の大きさでなくオブジェクトデータのポリゴン数を対象とすることで詳細度別描画を実現できる。
【００４６】
図１３は、本発明の第２のグラフィックス装置の第７実施形態のブロック図である。
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
【００４７】
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
（Ａ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト構造格納部に対し三次元構造データ要求を送り、オブジェクト構造データを得る。
（Ｂ）パラメータ抽出手段２１が、パラメータを抽出し、描画手法決定手段２２に送る。
【００４８】
（Ｃ）描画手法決定手段２２は、得られたパラメータにより描画手法を決定し、描画手法が格納された描画手法格納部からその描画手法を得て、二次元画像生成手段４に送る。
（Ｄ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
【００４９】
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
図１４は、描画手法決定手段例を示す模式図である。
描画手法として、「描画手法１」、「描画手法２」、「描画手法３」の３種類を用意し、パラメータとして、ここでは、例えば視点からの距離を使用する。図１４に示すように、距離によりプログラムの流れを変え、いずれかの描画手法を実現する。
【００５０】
視点からの距離を決定するために、例えば各オブジェクトに対し、そのオブジェクトとの距離決定用に代表座標を定義しておく。今、その座標を（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）とする。視点座標を（ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ）とすると、オブジェクトとの距離は、√｛（ｘ1 −ｘ0 ）2 ＋（ｙ1 −ｙ0 ）2 ＋（ｚ1 −ｚ0 ）2 ｝で求められる。
【００５１】
図１５は、本発明の第２のグラフィックス装置の第２実施形態のブロック図である。
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
【００５２】
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
（Ａ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト構造格納部に対し三次元構造データ要求を送り、オブジェクト構造データを得る。
（Ｂ）パラメータ抽出手段２１（図１３参照）の一例である距離決定手段２１Ａが、視点位置とオブジェクトとの間の距離を決定し、距離依存描画手法決定手段２２Ａに送る。
【００５３】
（Ｃ）距離依存描画手法決定手段２２Ａは、得られた距離より描画手法を決定し、描画手法格納部からその描画手法を得て、二次元画像生成手段４に送る。
（Ｄ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
【００５４】
図１６は、本発明の第２のグラフィックス装置の第３実施形態のブロック図である。
この実施形態には、視点位置を変更する視点位置変更手段２３が備えられており、視点位置変更手段２３は、視点位置を変更して変更した視点位置を視点位置格納部と視点移動速度決定手段２１Ｂに送る。この視点移動速度決定手段１３は、図１３におけるパラメータ抽出手段２１の一例であり、視点の移動速度を決定する。視点移動速度を決定するにあたっては、前回のフレーム描画時の視点位置（ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ）と、今回のフレーム描画時の視点位置（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）から、√｛（ｘ1 −ｘ0 ）2 ＋（ｙ1 −ｙ0 ）2 ＋（ｚ1 −ｚ0 ）2 ｝により、１フレーム描画当りの視点移動速度を求める。
【００５５】
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が視点位置格納部に対し、視点位置要求を送り視点位置を得る。
次に視線方向決定手段２が視線方向格納部に対し、視線方向要求を送り視線方向を得る。
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
【００５６】
（Ａ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト構造格納部に対し三次元構造データ要求を送り、オブジェクト構造データを得る。
（Ｂ）視点移動速度決定手段２１Ｂが、視点位置より視点移動速度を決定し、視点移動速度依存描画手法決定手段２２Ｂに送る。
（Ｃ）視点移動速度依存描画手法決定手段２２Ｂは、得られた視点移動速度より描画手法を決定し、描画手法格納部からその描画手法を得て二次元画像生成手段４に送る。
【００５７】
（Ｄ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
図１７は、本発明の第２のグラフィックス装置の第４実施形態のブロック図である。
【００５８】
この実施形態には、三次元オブジェクトの位置を変更する三次元オブジェクト位置変更手段２４が備えており、三次元オブジェクト位置変更手段２４が三次元オブジェクト位置を変更し、オブジェクト構造データ格納部と三次元オブジェクト移動速度決定手段２１Ｃに送る。この三次元オブジェクト移動速度決定手段２１Ｃは、図１３におけるパラメータ抽出手段２１の一例であり、三次元オブジェクトの移動速度を決定する。
【００５９】
三次元空間内オブジェクト移動速度を決定するにあたっては、各オブジェクトに対し、そのオブジェクトの代表座標を定義しておく。前回のフレーム描画時のオブジェクト代表座標（ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ）と、今回のフレーム描画時のオブジェクト代表座標（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）から、
√｛（ｘ1 −ｘ0 ）2 ＋（ｙ1 −ｙ0 ）2 ＋（ｚ1 −ｚ0 ）2 ｝により、１フレーム当りのオブジェクト移動速度を求める。
【００６０】
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
【００６１】
（Ａ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト構造格納部に対し三次元構造データ要求を送り、オブジェクト構造データを得る。
（Ｂ）三次元オブジェクト移動速度決定手段２１Ｃが、三次元オブジェクト位置より三次元オブジェクト移動速度を決定し、三次元オブジェクト移動速度依存描画手法決定手段２２Ｃに送る。
【００６２】
（Ｃ）移動速度依存描画手法決定手段２２Ｃは、得られたオブジェクト移動速度より描画手法を決定し、描画手法格納部からその描画手法を得て二次元画像生成手段４に送る。
（Ｄ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
【００６３】
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
図１８は、本発明の第２のグラフィック装置の第５実施形態のブロック図である。
本実施形態には、１フレーム分の描画時間を決定する描画時間決定手段２１Ｄが備えられている。この描画時間決定手段２１Ｄは、図１３におけるパラメータ抽出手段の一例である。フレーム描画時間を決定するにあたっては、今回のフレーム描画時間をあらかじめ短時間で決定するのは不可能である。そこで、前回のフレーム描画時間と今回のフレーム描画時間はほぼ同等であるという予想から、前回のフレーム描画時間を適用する。前々回のフレーム描画終了時刻ｔ0 と、前回のフレーム描画終了時刻ｔ1 から、ｔ1 −ｔ0 により、１フレーム描画時間を求める。描画時間決定手段２１Ｄで決定されたフレーム描画時間は、フレーム描画時間格納部に格納される。
【００６４】
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
次に視線方向決定手段２が視線方向格納部に対し、視線方向要求を送り視線方向を得る。
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
【００６５】
（Ａ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト構造データ格納部に対し三次元構造データ要求を送り、オブジェクト構造データを得る。
（Ｂ）描画時間依存描画手法決定手段２１Ｄは、フレーム描画時間格納部よりフレーム描画時間を得て、得られたフレーム描画時間より描画手法を決定し、描画手法格納部からその描画手法を得て二次元画像生成手段４に送る。
【００６６】
（Ｃ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、描画時間決定手段２１Ｄがフレーム描画時間を決定してフレーム描画時間格納部に送り、画像描画手段５が描画した画像がディスプレイ６に出力される。
【００６７】
図１９は、本発明の第２のグラフィックス装置の第６実施形態のブロック図である。
この実施形態には、図１７に示す実施形態と同様に、三次元オブジェクトの位置を変更する三次元オブジェクト位置変更手段２４を備えており、さらに、三次元位置決定手段３で三次元位置が決定されたオブジェクトを、視線方向に投影したときのその投影二次元平面上の位置を決定する二次元上位置決定手段２５を備えている。二次元上位置決定手段２５により求められた、オブジェクトの二次元平面上の位置（二次元上位置）は、二次元上位置格納部に格納される。また、本実施形態は、二次元上位置格納部からオブジェクトの二次元上位置を得て、そのオブジェクトの二次元平面上の移動速度を決定する二次元上オブジェクト移動速度決定手段２１Ｅを備えている。この二次元オブジェクト上移動速度決定手段２１Ｄは、図１３におけるパラメータ抽出手段２１の一例である。
【００６８】
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が視点位置格納部に対し、視点位置要求を送り視点位置を得る。
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
また、三次元オブジェクト位置変更手段２４が三次元オブジェクト位置を変更し、オブジェクト構造データ格納部に送る。
【００６９】
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
（Ａ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト構造データ格納部に対し三次元構造データ要求を送り、オブジェクト構造データを得る。
（Ｂ）二次元上位置決定手段２５が、二次元上位置を決定し、二次元上位置格納部へ送る。
【００７０】
（Ｃ）二次元上オブジェクト移動速度決定手段２１Ｅは、二次元上位置より二次元上オブジェクト移動速度を決定し、二次元上オブジェクト移動速度依存描画手法決定手段２２Ｅに送る。
（Ｄ）二次元上オブジェクト移動速度依存描画手法決定手段２２Ｅは、得られた二次元上オブジェクト移動速度より描画手法を決定し、描画手法格納部からその描画手法を得て二次元画像生成手段４に送る。
【００７１】
（Ｅ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
図２０は、二次元上オブジェクト移動速度決定手段の説明図である。
【００７２】
二次元上オブジェクト移動速度決定手段２１Ｅで二次元上オブジェクト移動速度を決定するにあたり、二次元平面上ではあらかじめオブジェクト毎に代表座標を決定しておくことは不可能であるため、図２０に示すように、描画後、描かれた図形の外接四角形を定義し、その四角形の中心を二次元上オブジェクト代表座標とする。前回のフレームの代表座標（ｘ0 ，ｙ0 ）と、今回のフレームの代表座標（ｘ1 ，ｙ1 ）から、
√｛（ｘ1 −ｘ0 ）2 ＋（ｙ1 −ｙ0 ）2 ｝により、１フレーム毎の二次元上オブジェクト移動速度を求める。
【００７３】
図２１は、本発明の第２のグラフィックス装置の第７実施形態のブロック図である。
この実施形態には、三次元位置決定手段３により三次元位置が決定されたオブジェクトを視線方向に投影したときの、その投影二次元平面上のオブジェクトの投影面積（二次元上面積）を決定する二次元上面積決定手段２６が備えられている。
【００７４】
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
【００７５】
（Ａ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト構造データ格納部に対し三次元構造データ要求を送り、オブジェクト構造データを得る。
（Ｂ）二次元上面積決定手段２６が、二次元上位置を決定し、二次元上オブジェクト面積依存描画手法決定手段２２Ｆへ送る。
（Ｃ）二次元上オブジェクト面積依存描画手法決定手段２２Ｆは得られた二次元上面積より描画手法を決定し、描画手法格納部からその描画手法を得て二次元画像生成手段４に送る。
【００７６】
（Ｄ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
図２２は、二次元上オブジェクト面積決定手法の説明図である。
【００７７】
図２１に示す二次元上面積決定手段２６で二次元上オブジェクト面積を決定するにあたり、二次元上に描画された図形の面積を正確に計算するのは複数であり時間がかかってしまうため、概算として、描かれた図形の外接四角形を定義しその四角形の面積を利用する。図２２に示すような四角形が定義されたとき、
（ｘ1 −ｘ0 ）（ｙ1 −ｙ0 ）により面積を求める。
【００７８】
図２３は、本発明の第２のグラフィックス装置の第８実施形態のブロック図である。
この実施形態には、三次元位置決定手段３で三次元位置の決定されたオブジェクトの意味的重要度を決定する重要度決定手段２７が備えられている。
オブジェクトの意味的重要度を決定するにあたり、各オブジェクトに対し、そのオブジェクトの重要度をあらかじめ定義しておく。ここでは、重要度として、重要な順に１，２，３と番号をつける。風景や木などはあまり重要でないため３、特別注目を浴びたい看板、物などに１、それ以外を２と定義しておく。描画時この番号を参照することでオブジェクト毎の意味的重要度を知り、その意味的重要度に応じた描画手法で描画する。
【００７９】
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
【００８０】
（Ａ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト構造データ格納部に対し三次元構造データ要求を送り、オブジェクト構造データを得る。
（Ｂ）重要度決定手段２７が、意味的重要度を決定し、重要度依存描画手法決定手段２２Ｇへ送る。
（Ｃ）二次元上オブジェクト面積依存描画手法決定手段２２Ｇは、得られた意味的重要度より描画手法を決定し、描画手法格納部からその描画手法を得て二次元画像生成手段４に送る。
【００８１】
（Ｄ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
図２４は、本発明の第２のグラフィックス装置の第９実施形態のブロック図である。
【００８２】
この実施形態は、図１３に示す実施形態と比べ、描画手法決定手段２２で参照される描画手法格納部が色数別の描画手法を格納する色数別描画手法格納部に特定されている点に特徴がある。
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
【００８３】
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
（Ａ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト構造データ格納部に対し三次元構造データ要求を送り、オブジェクト構造データを得る。
【００８４】
（Ｂ）パラメータ抽出手段２１が、パラメータを抽出し、描画手法決定手段２２に送る。
（Ｃ）描画手法決定手段２２は得られたパラメータにより描画手法を決定し、色数別描画手法格納部からその描画手法を得て二次元画像生成手段４に送る。
（Ｄ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
【００８５】
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
図２５は、本発明の第２のグラフィックス装置の第１０実施形態のブロック図である。
この実施形態は、図１３に示す実施形態と比べ、描画手法決定手段２２で参照される描画手法格納部がオブジェクトを表現する三次元構造データの詳細度の異なる詳細度別の描画手法を格納する詳細度別描画手法格納部に特定されている点に特徴がある。
【００８６】
描画要求が来ると、視点位置決定手段１が、視点位置格納部に対し視点位置要求を送り、視点位置を得る。
次に、視線方向決定手段２が、視線方向格納部に対し視線方向要求を送り、視線方向を得る。
そして、以下の処理を三次元オブジェクトの数と同数回繰り返す。
【００８７】
（Ａ）三次元位置決定手段３が、オブジェクト構造データ格納部に対し三次元構造データ要求を送り、オブジェクト構造データを得る。
（Ｂ）パラメータ抽出手段２１が、パラメータを抽出し、描画手法決定手段２２に送る。
（Ｃ）描画手法決定手段２２は、得られたパラメータにより描画手法を決定し詳細度別描画手法格納部から描画手法を得て二次元画像生成手段４に送る。
【００８８】
（Ｄ）二次元画像生成手段４は、得られた描画手法を用いて、三次元構造データから二次元画像を生成する。
ループ終了後、生成された画像を画像描画手段５が描画し、ディスプレイ６に出力する。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば視点位置と視線方向を含むパラメータとオブジェクトとをあらかじめ対応づけておくことにより、ないしは、数種類の描画手法を使い分けることにより、三次元グラフィックス出力の高速化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１のグラフィックス装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１のグラフィックス装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図３】オブジェクト・描画手法のカテゴライズ例を示す模式図である。
【図４】本発明の第１のグラフィックス装置の第３実施形態を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１のグラフィックス装置の第４実施形態のブロック図である。
【図６】本発明の第１のグラフィックス装置の第５実施形態のブロック図である。
【図７】色数別描画手法例を示す模式図である。
【図８】本発明の第１のグラフィックス装置の第６実施形態のブロック図である。
【図９】詳細度別描画手法の各例を示す模式図である。
【図１０】詳細度別描画手法の各例を示す模式図である。
【図１１】詳細度別描画手法の各例を示す模式図である。
【図１２】詳細度別描画手法の各例を示す模式図である
【図１３】本発明の第２のグラフィックス装置の第７実施形態のブロック図である。
【図１４】描画手法決定手段例を示す模式図である。
【図１５】本発明の第２のグラフィックス装置の第２実施形態のブロック図である。
【図１６】本発明の第２のグラフィックス装置の第３実施形態のブロック図である。
【図１７】本発明の第２のグラフィックス装置の第４実施形態のブロック図である。
【図１８】本発明の第２のグラフィック装置の第５実施形態のブロック図である。
【図１９】本発明の第２のグラフィックス装置の第６実施形態のブロック図である。
【図２０】二次元上オブジェクト移動速度決定手段の説明図である。
【図２１】本発明の第２のグラフィックス装置の第７実施形態のブロック図である。
【図２２】二次元上オブジェクト面積決定手法の説明図である。
【図２３】本発明の第２のグラフィックス装置の第８実施形態のブロック図である。
【図２４】本発明の第２のグラフィックス装置の第９実施形態のブロック図である。
【図２５】本発明の第２のグラフィックス装置の第１０実施形態のブロック図である。
【図２６】三次元グラフィックス画像を得るための、従来の基本的な手法を示す図である。
【符号の説明】
１  視点位置決定手段
２  視線方向決定手段
３  三次元位置決定手段
４  二次元画像生成手段
５  画像描画手段
６  ディスプレイ
１１  パラメータ抽出手段
１２  オブジェクト抽出手段
１３  視点移動速度決定手段
２１  パラメータ抽出手段
２１Ａ  距離決定手段
２１Ｂ  視点移動速度決定手段
２１Ｃ  三次元オブジェクト移動速度決定手段
２１Ｄ  描画時間決定手段
２１Ｅ  二次元オブジェクト移動速度決定手段
２２  描画手法決定手段
２２Ａ  距離依存描画手法決定手段
２２Ｂ  視点移動速度依存描画手法決定手段
２２Ｃ  三次元オブジェクト移動速度依存描画手法決定手段
２２Ｄ  描画時間依存描画手法決定手段
２２Ｅ  二次元上オブジェクト移動速度依存描画手法決定手段
２２Ｆ  二次元上オブジェクト面積依存描画手法決定手段
２２Ｇ  重要度依存描画手法決定手段
２３  視点位置変更手段
２４  三次元オブジェクト位置変更手段
２５  二次元上オブジェクト面積依存描画手法決定手段
２６  二次元上面積決定手段
２７  重要度決定手段
【図１】
0003739852.tif 000002
【図２】
0003739852.tif 000003
【図３】
0003739852.tif 000004
【図４】
0003739852.tif 000005
【図５】
0003739852.tif 000006
【図６】
0003739852.tif 000007
【図７】
0003739852.tif 000008
【図８】
0003739852.tif 000009
【図９】
0003739852.tif 000010
【図１０】
0003739852.tif 000011
【図１１】
0003739852.tif 000012
【図１２】
0003739852.tif 000013
【図１３】
0003739852.tif 000014
【図１４】
0003739852.tif 000015
【図１５】
0003739852.tif 000016
【図１６】
0003739852.tif 000017
【図１７】
0003739852.tif 000018
【図１８】
0003739852.tif 000019
【図１９】
0003739852.tif 000020
【図２０】
0003739852.tif 000021
【図２１】
0003739852.tif 000022
【図２２】
0003739852.tif 000023
【図２３】
0003739852.tif 000024
【図２４】
0003739852.tif 000025
【図２５】
0003739852.tif 000026
【図２６】
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