【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータグラフィック（ＣＧ）技術において、ポリゴンから構成されるオブジェクトを表示する画像表示方法及びそれを実行する画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータグラフィック（ＣＧ）技術では、仮想三次元空間に配置されるオブジェクトは少なくとも１つのポリゴンで構成される。 このオブジェクトのデータは、それを構成するポリゴンの頂点データなどを含むポリゴンデータの集合によって構成される。 ポリゴンデータは、例えばＣＤ−ＲＯＭなどのような記憶媒体に記憶される。 そして、画像表示装置が、その記憶媒体からポリゴンデータを読み込むと、レンダリング処理を行うのに必要なポリゴンデータの座標変換処理（ジオメトリ処理）が行われる。 このとき、画像表示装置内の設けられたジオメトリ処理を行うためのジオメトリ処理部には、記憶媒体に記憶されたポリゴンデータが順次入力され、所定の座標変換処理が行われる。

【０００３】一方、記憶媒体に記憶されるポリゴンデータのフォーマットとして、次の２つのフォーマットが従来から存在する。 図４は、ポリゴンデータの従来のフォーマットを説明するための図であって、三角錐Ｐのオブジェクトを構成し、頂点を共有する４つの三角形ポリゴンＡ、Ｂ、Ｃ及びＤのポリゴンデータのフォーマットについて説明する。

【０００４】図６において、三角錐Ｐは４つの頂点Ｖ
１、Ｖ２、Ｖ３及びＶ４を有する。 また、頂点Ｖ０、Ｖ
１、Ｖ２及びＶ３は、それぞれ三次元座標によって表され、具体的には、 Ｖ０＝（ｘ０、ｙ０、ｚ０） Ｖ１＝（ｘ１、ｙ１、ｚ１） Ｖ２＝（ｘ２、ｙ２、ｚ２） Ｖ３＝（ｘ３、ｙ３、ｚ３） によって定義される頂点座標データとして表される。

【０００５】そして、従来の第一のフォーマット（以下、インデックスフォーマットという）においては、各ポリゴンの頂点データは、上記各頂点の頂点座標データと、以下に示す頂点列データによって構成される。 即ち、 ポリゴンＡ＝（Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２） ポリゴンＢ＝（Ｖ０、Ｖ３、Ｖ１） ポリゴンＣ＝（Ｖ０、Ｖ２、Ｖ３） ポリゴンＤ＝（Ｖ１、Ｖ３、Ｖ２） 従って、三角形ポリゴンＡ、Ｂ、Ｃ及びＤは、頂点を用いて、３つの頂点から構成される頂点列データとして定義される。

【０００６】そして、頂点列データの頂点が、ポリゴンＡの頂点列データからＶ０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ０、Ｖ３、
Ｖ１、Ｖ０、Ｖ２、・・・の順にジオメトリ処理部に入力される。 ジオメトリ処理部は、頂点が入力される毎に、上記頂点座標データを参照して、頂点の座標を頂点座標データから読み出す。 そして、読み出された頂点座標に基づいて、所定の座標変換処理が行われる。

【０００７】このように、三角錐Ｐのように各ポリゴンが隣接し、その頂点が共有されている場合、インデックスフォーマットでは、入力される頂点毎に頂点座標データが与えられないので、ポリゴンデータのデータ量を少なくすることができる。

【０００８】しかしながら、頂点が入力される毎に、対応する頂点座標データを参照する必要があるので、ジオメトリ処理の速度が遅くなるという欠点がある。

【０００９】一方、従来の第二のフォーマット（以下、
ベタフォーマットという）においては、各ポリゴンデータの頂点データは、上記頂点列データに含まれる頂点に直接頂点座標データで与えられている。 即ち、 ポリゴンＡ＝ (x0,y0,z0),(x1,y1,z1),(x2,y2,z2) ポリゴンＢ＝ (x0,y0,z0),(x3,y3,z3),(x1,y1,z1) ポリゴンＣ＝ (x0,y0,z0),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3) ポリゴンＤ＝ (x1,y1,z1),(x3,y3,z3),(x2,y2,z2) としてポリゴンデータが与えられる。

【００１０】そして、ジオメトリ処理部は、ポリゴンＡ
の頂点座標からx0,y0,z0,x1,y1,z1,x2,y2,z2,x0,y0,z0,
x3,y3,z3,x1,y1,z1,・・・の順に入力される頂点座標ごとに、順次所定の座標変換処理を行う。

【００１１】このように、ベタフォーマットにおいては、ポリゴンデータの頂点データは、頂点座標データの集合として与えられる。 従って、ジオメトリ処理部は、
インデックスフォーマットのように、頂点座標データを参照する必要がないので、順次入力される頂点座標データを高速で処理することができる。

【００１２】しかしながら、上述のように、隣接するポリゴンの頂点が共有される場合は、重複する頂点座標データが多くなり、ポリゴンデータのデータ量が膨大になるという欠点がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、インデックスフォーマットでは、ポリゴンデータのデータ量を少なくすることができるが、頂点座標データを参照する必要があるので処理速度の高速化が図れない。 一方、ベタフォーマットでは、処理速度の高速化は図れるが、データ量が膨大となるという問題点がある。

【００１４】従って、本発明の目的は、上記問題点に鑑み、処理速度の高速化を維持しつつ、データ量を少なくすることができる新しいフォーマットによる画像表示方法及びそれを実行する画像表示装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明の画像表示方法は、複数のポリゴンで構成されるオブジェクトを表示する画像表示方法において、複数のポリゴンに含まれる頂点のデータを、頂点座標データで表し、且つ、複数のポリゴンの共通する頂点について、１つの頂点座標データと、１つの頂点座標データの位置を示す位置データとで表すことを特徴とする。

【００１６】そして、位置データに対応する頂点の頂点座標データとして、位置データにより示される１つの頂点座標データが利用される。 又は、位置データに対応する頂点の頂点座標データとして、位置データにより示される１つの頂点座標データが座標変換されたデータが利用される。

【００１７】さらに、好ましくは、１つの頂点座標データが、位置データより先に座標変換処理される。

【００１８】また、上記目的を達成するための本発明の第一の画像表示装置は、複数のポリゴンで構成されるオブジェクトを表示する画像表示装置において、複数のポリゴンに含まれる頂点のデータが、頂点座標データで表わされ、且つ、複数のポリゴンの共通する頂点について、１つの頂点座標データと、１つの頂点座標データの位置を示す位置データとで表わされるデータを入力する入力手段と、位置データに対応する頂点の頂点座標データとして、位置データにより示される１つの頂点座標データを利用して、座標変換処理を行う座標変換処理手段とを備えることを特徴とする。

【００１９】また、上記目的を達成するための本発明の第二の画像表示装置は、複数のポリゴンで構成されるオブジェクトを表示する画像表示装置において、複数のポリゴンに含まれる頂点のデータが、頂点座標データで表わされ、且つ、複数のポリゴンの共通する頂点について、１つの頂点座標データと、１つの頂点座標データの位置を示す位置データとで表わされるデータを入力する入力手段と、位置データに対応する頂点の頂点座標データとして、位置データにより示される１つの頂点座標データが座標変換されたデータを利用する座標変換処理手段とを備えることを特徴とする。

【００２０】さらに、好ましくは、座標変換処理手段は、１つの頂点座標データを、位置データより先に座標変換処理する。

【００２１】また、本発明では、複数のポリゴンで構成されるオブジェクトを表示する画像表示のためのデータを格納した記録媒体において、複数のポリゴンに含まれる頂点のデータが、頂点座標データで表わされ、且つ、
複数のポリゴンの共通する頂点について、１つの頂点座標データと、１つの頂点座標データの位置を示す位置データとで表わされることを特徴とするデータを格納する記録媒体が提供される。

【００２２】そして、記録媒体に格納されるデータにおいては、位置データに対応する頂点の頂点座標データとして、位置データにより示される１つの頂点座標データが利用される。 又は、位置データに対応する頂点の頂点座標データとして、位置データにより示される１つの頂点座標データが座標変換されたデータが利用される。 さらに、好ましくは、１つの頂点座標データは、位置データより先に座標変換処理されることが好ましい。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について説明する。 しかしながら、本発明の技術的範囲がこの実施の形態に限定されるものではない。

【００２４】図１は、本発明の実施の形態における画像表示装置のブロック構成図である。 図１において、画像表示装置１は、バスブリッジ１０により、ＣＰＵ１１及びＢＩＯＳ−ＲＯＭを含むＣＰＵメモリ１２と、Ｉ／Ｏ
インターフェース１３が接続される。 また、ＣＰＵ１１
が高速にアクセスすることができるキャッシュメモリ１
４が、ＣＰＵ１１に内蔵又は接続される。

【００２５】電源が投入され、ＣＰＵメモリ１２のＢＩ
ＯＳが立ち上がると、ＣＰＵ１１の制御により、ＣＤ−
ＲＯＭのような外部記憶媒体（図示せず）に格納されたプログラムデータが、Ｉ／Ｏインターフェース１３から読み込まれ、データ制御回路１５を介してデータメモリ（ＲＡＭ）１６に格納される。

【００２６】データメモリ（ＲＡＭ）１６に格納されるデータは、プログラムの進行によりモニタ２５に表示される複数のオブジェクトをそれぞれ構成する複数のポリゴンデータや、レジスタセットファンクションを有する。 また、ポリゴンデータには、ポリゴンの頂点データ（頂点座標、頂点カラー、テクスチュアマップ座標、透明度、法線ベクトルなど）が含まれる。

【００２７】データメモリ１６に格納されたポリゴンデータは、データ制御回路１５の制御に基づいて、ＣＰＵ
１１に送られる。 ＣＰＵ１１がジオメトリ処理を実行する。 具体的には、ジオメトリ処理として、まず、ポリゴンの頂点座標に基づき、所定の仮想三次元空間内にポリゴンが配置される。 そして、仮想三次元空間のどの領域までを表示対象とするかのビューポートの決定や、法線ベクトルに基づき、ポリゴンの輝度の計算などが行われる。 また、ビューポートによりはみ出したポリゴンの頂点座標の除去、即ちクリッピングが行われる。

【００２８】さらに、ビューポートに配置されたポリゴンの頂点座標は、所定の視点座標を基準とした視点座標系における三次元座標に変換される。

【００２９】視点座標系の三次元座標に変換された頂点座標などを有するポリゴンデータは、次にレンダリング処理回路２１に送られる。 レンダリング処理回路２１
は、図示されない塗り潰し回路、テクスチュア貼り付け回路、デプステスト回路及びブレンディング回路などから構成される。

【００３０】塗り潰し回路は、ポリゴンの各頂点に囲まれた範囲にあるピクセル（画素）の座標などの情報を計算し、レンダリング処理部２１の他の回路に、計算された情報を渡す機能を有する。

【００３１】テクスチュア貼り付け回路は、各ピクセルに対応したテクスチュアデータをテクスチュアバッファ２２に格納されているテクスチュアマップから読み出し、ピクセルにテクスチュアを貼り付ける回路である。
なお、テクスチュアデータは、色情報（赤、緑、青情報）と透明度情報を有する。

【００３２】デプス（Ｚ方向）比較回路は、複数のポリゴンの前後関係を比較する回路である。 さらに、ブレンディング回路は、デプスバッファ２３への書き込み制御が行われないとき、同じＸ、Ｙ座標に重なったピクセルの色を、それらのポリゴンが描かれた順に混合する処理を行う回路である。

【００３３】このように、レンダリング処理回路２１によって、上記各種処理が行われたピクセルのデータは、
モニタ２５の一画面分のポリゴンデータを記憶するフレームバッファ２４に送られる。 そして、フレームバッファ２４に記憶されたポリゴンデータは、モニタ２５に順次送られ、画像として表示される。

【００３４】図２は、本発明の実施の形態におけるポリゴンの頂点データのフォーマットを説明するための図である。 そして、図２（ａ）は、本実施の形態におけるフォーマット例を示し、また、図２（ｂ）は、図２（ａ）
のフォーマット例を上記従来のベタフォーマットと比較するために、上記ベタフォーマットを図２（ａ）と同じ形態に並べ直したものである。 なお、図２（ａ）のフォーマット例も、図６の三角錐Ｐを構成するポリゴンＡ、
Ｂ、Ｃ及びＤに対応するものである。

【００３５】図２（ａ）の本発明の実施の形態のフォーマットは、従来のベタフォーマットを基礎に、重複する頂点座標の位置には、頂点座標データに代わって、既に処理された同じ頂点座標データの位置を指示するポインタデータ（位置データ）が与えられる。 ここで、各ポインタデータは、図示される数だけ前に位置する頂点座標データの読み出しを指示する位置データである。

【００３６】図３は、ポインタデータに示される数値を説明するための図であって、図３（ａ）は、ポインタデータを説明するための図である。 図３（ａ）では、図２（ｂ）のポリゴンＡの頂点座標データ(x0,y0,z0)（ａ
１）から、ポインタデータに対応するポリゴンＢの頂点座標データ(x0,y0,z0)（ｂ１）が順に並べられている。

【００３７】頂点座標におけるｘ座標、ｙ座標、ｚ座標のそれぞれは、同一のバイト数（例えば４バイト）のデータとして与えられるので、４バイトで構成されるそれぞれを１つづつのデータ（以下、単位データという）としてカウントすることができる。

【００３８】そうすると、このポリゴンＢの頂点（ｂ
１）のｘ座標x0は、９コ前の単位データであるポリゴンＡの頂点（ａ１）のｘ座標x0と同一である。 ｙ座標及びｚ座標についても同様である。 そして、ＣＰＵ１１に、
ポリゴンＢの頂点座標(x0,y0,z0)（ｂ１）に代わって、
９コ前のデータの読み出しを指示するポインタデータ「-9」が与えられると、ＣＰＵ１１は、ポリゴンＢの頂点座標(x0,y0,z0)（ｂ１）をキャッシュメモリ１４から読み出す。

【００３９】ＣＰＵ１１においてジオメトリ処理された頂点座標データは、一旦、キャッシュメモリ１４に蓄積されている。 従って、重複する頂点座標が存在する場合は、ＣＰＵ１１に頂点座標データを与える代わりに、Ｃ
ＰＵ１１が、ポインタデータによって指示された位置の頂点座標データをキャッシュメモリ１４から読み出すことによって、ポリゴンデータ量を少なくすることができる。 このとき、ＣＰＵ１１は、キャッシュメモリ１４に高速でアクセス可能なので、高速な処理速度を維持することができる。

【００４０】さらに詳しくは、頂点座標は、ｘ座標、ｙ
座標、ｚ座標の組合せで表される。 そして、ポリゴンＢ
の頂点座標(x0,y0,z0)（ｂ１）におけるｙ座標y0及びＺ
座標z0は、ポリゴンＡの頂点座標(x0,y0,z0)（ａ１）におけるｙ座標y0及びＺ座標z0と同一である。 このように、重複する頂点座標は、そのｘ座標、ｙ座標、ｚ座標全てが同一である。 従って、ポインタデータによっていくつ前のデータの読み出しかが指示されると、指示されたデータから連続する３つのデータが自動的に読み出されることによって、ｘ座標、ｙ座標、ｚ座標からなる頂点座標を取得することができる。

【００４１】このとき、ポインタデータは、例えば、頂点座標の各ｘ、ｙ、ｚ座標と同じデータ量（例えば４バイト）で与えられる。 従って、頂点座標各ｘ、ｙ、ｚ座標の代わりにポインタデータが与えられることによって、ポリゴンデータのデータ量を大幅に圧縮することが可能となる。

【００４２】これにより、所定容量のデータメモリ（Ｒ
ＡＭ）１６にポリゴンデータを格納する場合、より多くのポリゴンデータを格納することが可能となる。 これにより、例えば、コンピュータゲームにおいてレースゲームのコースを従来より長く設定することが可能になる。
また、ＲＰＧ（ロールプレイングゲーム）では、ＣＤ−
ＲＯＭのような外部記憶媒体からの読み込みなしに、より広いマップを設定することが可能になる。

【００４３】図３（ｂ）ポインタデータを説明するための図である。 図３（ｂ）では、図２（ａ）のポリゴンＡの頂点座標(x0,y0,z0)（ａ１）から、同一座標であるポリゴンＢの頂点座標(x1,y1,z1)（ｂ２）に対応するポインタデータが順に並べられている。

【００４４】ポリゴンＡの頂点座標(x1,y1,z1)（ａ２）
におけるｘ座標x1は、ポインタデータから１０コ前に位置する単位データである。 従って、ポインタデータ（−１０）で１０コ前の単位データが指示され、その位置から３つ連続した単位データが読み出されることによって、ポリゴンＢの頂点座標(x1,y1,z1)（ｂ２）を取得することができる。 このとき、ポインタデータは１つの単位データとカウントされる。 同様に、ベタフォーマットとの比較において、ポインタデータは、それぞれ、(-14),(-9),(-6),(-14),(-8),(-13)となる。

【００４５】このように、本発明の実施の形態のフォーマットによれば、三角錐Ｐのポリゴンデータは、頂点座標データにおける単位データ１２コ、ポインタデータである単位データ８コから構成されるので、その単位データ数は２０コとなる。 なお、従来におけるインデックスフォーマットでは、三角錐Ｐのポリゴンデータは頂点座標データの単位データ１２コ、頂点列データの単位データ１２コから構成されるので、その単位データ数は２４
コである。 また、従来におけるベタフォーマットでは、
三角錐Ｐのポリゴンデータは、頂点座標データの単位データ３６コから構成されるので、その単位データ数は３
６コである。

【００４６】このように、本発明の実施の形態によれば、ポリゴンデータのデータ量をインデックスフォーマットより少なくすることが可能となり、大幅なデータ圧縮が達成される。 しかも、ポインタデータによりアクセスする頂点座標データは、ＣＰＵ１１が高速アクセス可能なキャッシュメモリに記憶されているデータが用いられるため、高速なジオメトリ処理速度が維持される。

【００４７】図４は、本発明の実施の形態のフォーマットにおける処理フローチャートである。 ステップＳ１において、ＣＰＵ１１に入力された単位データが頂点座標データか、ポインタデータかが判定される。 判定は、Ｃ
ＰＵ１１に入力される各単位データの最下位ビット（Ｌ
ＳＢ）に設けられたフラグによって行われる。 具体的には、フラグが「１」である場合は、頂点座標データと判断され、フラグが「０」である場合は、ポインタデータと判断される。

【００４８】ポインタデータの各値を４倍した値のデジタル値を、４バイトで構成される各単位データのビットに配列することによって、各単位データの下２桁のビットを常にゼロにすることができる。 従って、ここにフラグ情報を与えて、ポインタデータである単位データの最下位ビットの値を「１」にすることで、単位データの種類の識別が可能となる。 なお、このとき、頂点座標データの最下位ビットは、その値に係わらず「０」に設定される。 しかしながら、頂点座標データの最下位ビットは、頂点座標の値にほとんど影響を与えない。

【００４９】ステップＳ１において、入力されたデータが頂点座標データである場合は、ＣＰＵ１１は、所定のジオメトリ処理のための演算を行う（ステップＳ２）。
一方、入力されたデータがポインタデータである場合は、ポインタデータで指示された個数だけ前の頂点座標データをキャッシュメモリ１４から読み出す（ステップＳ４）。 そして、ＣＰＵ１１は、読み出された頂点座標データに対して、所定のジオメトリ処理のための演算を行う（ステップＳ２）。

【００５０】なお、ジオメトリ処理の演算において、クリッピングされなかった頂点座標データをキャッシュメモリ１４から読み出す場合は、ジオメトリ処理された頂点座標データを読み出すことによって、ステップＳ２を省略することも可能となり、処理速度の更なる高速化を図ることができる。

【００５１】また、この処理は、オブジェクト単位で行われ、ステップＳ３において、あるオブジェクトを構成するポリゴンの最後のデータのジオメトリ処理が終了するまで上記ステップが繰り返される。

【００５２】あるオブジェクトを構成するポリゴンの最後のデータは、次のように識別する。 即ち、オブジェクトを構成するポリゴンデータの集合の先頭には、頂点数情報を有するグローバルフラグが付加されている。 従って、ＣＰＵ１１は、このグローバルフラグに含まれる頂点の数をカウントすることによって、最後の単位データを識別することができる。

【００５３】また、グローバルフラグは、さらに、本発明の実施の形態のフォーマットに基づいたジオメトリ処理を行うか、従来のベタフォーマットに基づいたジオメトリ処理を行うかの判別フラグ情報を有する。 例えば、
オブジェクトが１つの三角形ポリゴンのみから構成される場合、このオブジェクトを構成するポリゴンデータには、共有する頂点がないので、ポインタデータが存在しない。 従って、上記図４のステップＳ１におけるデータの判定を行う必要がない。 上記ステップＳ１の判定においては、その判定時間分だけ処理速度が遅くなり、好ましくない。

【００５４】そこで、図５に示される本発明の別の実施の形態のフローチャートに示されるように、オブジェクト単位で処理されるジオメトリ処理において、まず、オブジェクトを構成するポリゴンデータが、ポインタデータと頂点座標データから構成される本発明の実施の形態のフォーマットであるか、ポインタデータを含まない従来のベタフォーマットであるかが判定される（ステップＳ１１）。

【００５５】そして、ステップＳ１１において、入力されたオブジェクトのポリゴンデータが本発明の実施の形態のフォーマットで構成されている場合は、上記図４のフローチャートに基づいた処理が実行される。 一方、入力されたオブジェクトのポリゴンデータが従来のベタフォーマットで構成されている場合は、上記図４のステップＳ１を有さず、ＣＰＵ１１は、順次入力される頂点座標データの演算を行い（ステップＳ１２）、ステップＳ
１３において、そのオブジェクトを構成するポリゴンの最後の頂点座標データのジオメトリ処理が終了するまで上記ステップ１２が繰り返される。

【００５６】また、本発明の実施の形態は、ポリゴンの頂点データにおける頂点座標データに限定されず、頂点データにおける色データ、輝度データ、法線ベクトルデータ又はテクスチュアアドレスデータなどにも適用可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
オブジェクトを構成する複数のポリゴンの頂点が共有されている場合、重複する頂点座標データに代わって、既に座標変換処理された同一の頂点座標データの位置を指示する位置データがポリゴンデータに設定される。 そして、位置データによって指示された頂点座標データがキャッシュメモリから読み出される。 この位置データは、
頂点座標データよりデータ量が少ないので、ポリゴンデータのデータ量を圧縮することが可能となる。

【００５８】従って、所定容量のデータメモリ（ＲＡ
Ｍ）にポリゴンデータが格納される場合、より多くのポリゴンデータを格納することが可能となる。

【００５９】また、座標変換処理を行うＣＰＵが高速にアクセス可能なキャッシュメモリを用いることによって、高速な処理速度を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における画像表示装置のブロック構成図である。

【図２】本発明の実施の形態におけるポリゴンの頂点データのフォーマットを説明するための図である。

【図３】ポインタデータを説明するための図である。

【図４】本発明の実施の形態の処理フローチャートである。

【図５】本発明の実施の形態の別の処理フローチャートである。

【図６】頂点を共有する４つの三角形ポリゴンＡ、Ｂ、
Ｃ及びＤのポリゴンから構成される三角錐Ｐのオブジェクトを示す図である。

【符号の説明】

１１ ＣＰＵ １４ キャッシュメモリ １５ データ制御回路 １６ データメモリ ２０ ジオメトリ回路 ２１ レンダリング処理回路 ２２ テクスチュアバッファ ２３ デプスバッファ ２４ フレームバッファ ２５ モニタ