JP2807608B2 - ソーティング処理装置、これを用いた画像合成装置及びソーティング処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像情報をリアルタイム
で合成出力することを可能とするソーティング処理装置
及びこれを用いた画像合成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば疑似３次元画像のビデオゲ
―ム、飛行機及び各種乗物の操縦シュミレ―タ等に使用
される画像合成装置として、図１５に示されるような画
像合成装置が使用されている。この画像合成装置では、
３次元オブジェクト３００に関する画像情報があらかじ
め装置に記憶されている。例えばドライブゲームを例に
とれば、３次元オブジェクトはレーシングカーであり、
３次元空間内にはこの他に道路、家等の背景を表す種々
の３次元オブジェクトが配置されている。

【０００３】そして、プレーヤ３０２が、操作パネル３
０４に設けられたハンドル等により回転、並進等の操作
を行うと、装置は、この操作信号に基づいてレーシング
カーである３次元オブジェクト３００の回転、並進後の
情報をリアルタイムに演算し、これをスクリーン３０６
上に透視投影変換して疑似３次元画像として出力表示す
る。この結果、プレーヤ３０２は、自身の操作によりレ
ーシングカーである３次元オブジェクト３００をリアル
タイムに回転、並進等することが可能となり、疑似３次
元空間を仮想シュミレートできることとなる。

【０００４】このような画像合成装置の構成の一例を図
１６に示す。

【０００５】３次元オブジェクト３００に関する画像情
報は、３次元ポリゴンに分割された多面体、即ち、図１
５における３次元ポリゴン(1) 〜(6) （３次元ポリゴン
(4)〜(6) は図示せず）に分割された多面体として表現
され、この各頂点座標及び付随データが画像供給部３０
８内の３次元情報メモリ３１４に記憶されている。そし
て、この各頂点の座標は、３次元演算部３１６により読
み出され、操作部３１０からメインＣＰＵ３１２を介し
て入力された操作信号にしたがって、この各頂点座標に
対する回転、並進等の各種の演算及び透視変換等の各種
の座標変換が行われ、その後、ポリゴンデータとして画
像供給部３０８より出力される。

【０００６】次に、画像表示部３６０において、画像供
給部３０８から入力されるポリゴンの頂点座標を基に、
ポリゴン内部の全ドットが、対応する色データ等で塗り
つぶされる。

【０００７】ところで、通常、このような塗りつぶし作
業を行う際に、ポリゴンとポリゴンが重なった場合は、
視点から見て奥側にある部分を消去（陰面消去）し、手
前側にある部分のみを表示画面に表示させる必要があ
る。このような陰面消去を行う手法として、従来は、Ｚ
バッファ法と呼ばれる手法が用いられており、この手法
を実現するため画像表示部３６０は、ポリゴナイザ３２
２とＺバッファ３２４とを有している。ここで、Ｚバッ
ファ３２４は、表示画面の全てのドットに対応するメモ
リ空間を有する画像メモリであり、ここには対応するポ
リゴンの各ドットのＺ値（視点からの距離）が記憶され
る。図１７には、このＺバッファ法の概念図が示され
る。

【０００８】図１７（ａ）に示すように、三次元オブジ
ェクト３００、３０１の３次元ポリゴンＸ、Ｙは、スク
リーン３０６に透視変換されている。そして、図１７
（ｂ）に示す手順により、Ｚバッファ３２４に対して、
各ポリゴンの各ドットについてのＺ値が書き込まれる。

【０００９】即ち、Ｚバッファ３２４には、初期値とし
てＺ値の最大値Ｍ（通常は無限大値）が書き込まれてい
る。次に、例えばポリゴンＸを描画する場合、描画する
ポリゴンの各ドットごとに、ポリゴンＸのＺ値がＺバッ
ファ３２４の各ドットに記憶されているＺ値よりも小さ
いか否かかが判断される。そして、小さいと判断された
場合には、そのドットについてポリゴナイザ３２２によ
り色の塗りつぶしが行われ、更に、Ｚバッファ３２４の
当該ドットに記憶されているＺ値も更新される。具体的
には、対応する部分のＺ値は、全てＭからＸ１〜Ｘ１２
に更新される。

【００１０】次に、ポリゴンＹを描画する場合も、描画
する全てのドットについてＺバッファ３２４が参照さ
れ、上記と同様の手順により色の塗りつぶしと、Ｚバッ
ファ３２４の更新が行われる。具体的には、Ｘ７、Ｘ
８、Ｘ１１、Ｘ１２がＹ１、Ｙ２、Ｙ５、Ｙ６に更新さ
れ、ポリゴンＹが描画される部分のＭの値がＹ３、Ｙ
４、Ｙ７、Ｙ８〜Ｙ１２に更新される。即ち、この場合
は、ポリゴンＹの方がポリゴンＸよりも手前にあるた
め、重なっている部分は、ポリゴンＹのＺ値へと置き変
わることとなる。

【００１１】画像表示部３６０では、以上のような手法
により各ポリゴンごとに色の塗りつぶしが行われ、この
塗りつぶされた色データは、パレット回路３２８にてＲ
ＧＢ変換され、ＣＲＴ３３０にて画像表示が行われる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】さて、通常、この種の
画像合成装置では、リアルタイムに画像処理を行うこと
が要求されており、１フィールド毎、例えば１／６０秒
毎に１画面分（場合によっていは２画面分）の画像デー
タを更新してゆく必要がある。従って、当該画像合成装
置には、画像処理の高速性が要求され、この高速性が担
保されないと、結果的に画質を低下させてしまうことと
なる。そして、この画像処理の高速性を最も律速する処
理部分は、最終的に各ドットを所定の色に塗りつぶして
行く処理部分である。

【００１３】その理由は、図１６における画像供給部３
０８においては、前記したように３次元ポリゴンの各頂
点ごとに処理を行えばよいのに対し、ポリゴナイザ３２
２においては、表示画面の全てのドットに対して処理を
行う必要があるからである。具体的には、例えば６４０
×４００ピクセルのＣＲＴに画像表示を行うには、１フ
ィールド内、即ち（１／６０）秒の間に、６４０×４０
０＝２５万６０００の全てのドットについての色の塗り
つぶしを完了しなければならない。従って、この色の塗
りつぶしを行う際の演算はなるべく簡易で、演算回数も
なるべく少ない方が好ましい。

【００１４】ところが、前記したＺバッファ法では、色
の塗りつぶしを行う際には、Ｚバッファ３２４を参照
し、Ｚバッファに記憶されているＺ値との比較を行い、
更に比較した結果をＺバッファに書き込み、色の塗りつ
ぶしを行わなければならない。従って、この部分の演算
の負担が重く、リアルタイムに高画質の画像処理を行う
画像合成装置に使用される陰面消去の手法としては不向
きのものであった。

【００１５】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、その目的とするところは、特にリア
ルタイムに画像処理を行うのに最適なソーテイング処理
装置及びこれを用いた画像合成装置を提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の本発明は、疑似３次元画像を構成する複
数のポリゴンの画像データが入力され、前記各ポリゴン
の画像データを、各ポリゴンを構成する各頂点に付与さ
れた奥行き方向を表すＺ座標値に基づきソーティングし
て出力するソーティング処理装置であって、前記ポリゴ
ンの頂点のＺ座標値からＺ代表値をポリゴンごとに演算
し、このＺ代表値をソーティング用Ｚ値としてポリゴン
ごとに設定するソーティング用Ｚ値設定部と、前記ソー
ティング用Ｚ値により定められる優先順位にしたがって
ポリゴンの画像データを並べ変え、出力するソーティン
グ部とを含み、前記複数のポリゴンには、ポリゴンの特
性に合わせて前記Ｚ代表値を設定するための代表値設定
パターンがポリゴンごとにあらかじめ指定され、前記ソ
ーティング用Ｚ値設定部が、前記ポリゴンの頂点の前記
Ｚ座標値から前記指定された代表値設定パターンを用い
て前記Ｚ代表値の演算を行うことを特徴とする。

【００１７】また、請求項２の発明は、複数の３次元ポ
リゴンにより表現された３次元画像を、前記３次元ポリ
ゴンに対応するポリゴンごとに２次元平面に透視変換
し、疑似３次元画像を構成する複数のポリゴンの画像デ
ータを演算するとともに、前記画像データに、ポリゴン
を構成する各頂点に付与された奥行き方向を表すＺ座標
値と、ポリゴンの特性に合わせて設定された代表値設定
パターン指定データとを含ませて出力する画像供給部
と、前記複数のポリゴンの画像データが順次入力され、
前記各ポリゴンの画像データをＺ座標値に基づきソーテ
ィングして出力するソーティング処理装置と、を含み、
前記ソーティング処理装置は、前記ポリゴンの頂点のＺ
座標値からＺ代表値をポリゴンごとに演算し、このＺ代
表値をソーティング用Ｚ値としてポリゴン毎に設定する
ソーティング用Ｚ値設定部と、前記ソーティング用Ｚ値
により定められる優先順位にしたがってポリゴンの画像
データを並べ変え、出力するソーティング部とを含み、
前記ソーティング用Ｚ値設定部が、前記ポリゴンの頂点
の前記Ｚ座標値から前記指定データにより指定された前
記代表値設定パターンを用いて前記Ｚ代表値の演算を行
うことを特徴とする。

【００１８】また、請求項３の発明は、前記ソーティン
グ用Ｚ値設定部において用いられる前記代表値設定パタ
ーンが、前記ポリゴンの頂点のＺ座標値の最小値、Ｚ座
標値の最大値、前記最小値及び前記最大値の平均値のい
ずれかから前記Ｚ代表値を選択するパターン、あるい
は、前記最大値、前記平均値のいずれかから前記Ｚ代表
値を選択するパターン、あるいは、前記最小値、前記平
均値のいずれかから前記Ｚ代表値を選択するパターン、
あるいは、前記最大値、前記最小値のいずれかから前記
Ｚ代表値を選択するパターンであることを特徴とする。

【００１９】また、請求項４の発明は、前記ソーティン
グ用Ｚ値設定部は、演算された前記Ｚ代表値に、ポリゴ
ンごとに所定のシフト値を加算して前記ソーティング用
Ｚ値を形成する、あるいは、複数のポリゴンで構成され
た３次元オブジェクトごとに所定のシフト値を加算して
前記ソーティング用Ｚ値を形成する、あるいは、ポリゴ
ンごとに所定のシフト値を加算するとともに３次元オブ
ジェクトごとに所定のシフト値を加算してソーティング
用Ｚ値を形成するシフト値加算手段を含むことを特徴と
する。

【００２０】また、請求項５の発明は、前記ソーティン
グ用Ｚ値設定部は、前記演算されたＺ代表値を、ポリゴ
ンごとに所定の固定値に設定して前記ソーティング用Ｚ
値を形成する、あるいは、複数のポリゴンで構成された
３次元オブジェクトごとに所定の固定値に設定して前記
ソーティング用Ｚ値を形成する、あるいは、ポリゴンご
とに所定の固定値に設定するとともに３次元オブジェク
トごとに所定の固定値に設定してソーティング用Ｚ値を
形成するＺ固定値設定手段を含むことを特徴とする。

【００２１】また、請求項６の発明は、前記ソーティン
グ用Ｚ値設定部は、ポリゴンの優先順位を下位ビットの
値に関係なく絶対的に制御する絶対優先順位ビットを、
ソーティング用Ｚ値の上位ビットに絶対優先順位部とし
て設定する絶対優先順位設定手段を含むことを特徴とす
る。

【００２２】また、請求項７の発明は、前記ソーティン
グ用Ｚ値設定部は、前記絶対優先順位ビットに、ポリゴ
ンごとに所定のシフト値を加算する、あるいは、複数の
ポリゴンで構成された３次元オブジェクトごとに所定の
シフト値を加算する、あるいは、ポリゴンごとに所定の
シフト値を加算するとともに３次元オブジェクトごとに
所定のシフト値を加算する絶対優先順位シフト手段を含
むことを特徴とする。また、請求項８の発明は、複数の
ポリゴンの画像データを、ポリゴンを構成する各頂点に
付与された奥行き方向を表すＺ座標値に基いてソーティ
ングするソーティング処理方法であって、前記ポリゴン
の頂点のＺ座標値からＺ代表値をポリゴンごとに演算
し、このＺ代表値をソーティング用Ｚ値としてポリゴン
ごとに設定するソーティング用Ｚ値設定ステップと、前
記ソーティング用Ｚ値により定められる優先順位にした
がってポリゴンの画像データを並べ変えるステップとを
含み、前記複数のポリゴンには、ポリゴンの特性に合わ
せて前記Ｚ代表値を設定するための代表値設定パターン
がポリゴンごとにあらかじめ指定され、前記ソーティン
グ用Ｚ値設定ステップは、前記ポリゴンの頂点の前記Ｚ
座標値から前記指定された代表値設定パターンを用いて
前記Ｚ代表値の演算を行うことを特徴とする。

【００２３】

【作用】請求項１又は８の発明によれば、処理されるポ
リゴンのＺ代表値が演算され、これをソーティング用Ｚ
値として各ポリゴン毎に設定することができる。そし
て、ポリゴンの画像データが、このソーティング用Ｚ値
により定められた優先順位にしたがってソーティングさ
れ出力される。従って、この出力順序にしたがって、そ
の後のポリゴンの描画処理を行えば、高速に陰面除去を
行うことかでき、特にリアルタイムに画像処理を行う画
像装置に最適なソーティング処理装置及びソーティング
処理方法となる。

【００２４】この場合、前記Ｚ代表値は、あらかじめ記
憶されている複数の代表値設定パターンから、各ポリゴ
ンの特性に合わせて指定された代表値設定パターンを用
いて演算される。従って、表示する３次元画像の状態に
対応して、ポリゴン毎にこの代表値設定パターンの指定
を変えることで、表示画像を形成する際におけるポリゴ
ンの画像データの欠落等の事態を有効に防止できるソー
ティング処理が可能となる。

【００２５】また、請求項２の発明によれば、画像供給
部は、ポリゴンの画像データに、ポリゴンの特性に合わ
せて設定される代表値設定パターンの指定データと、ポ
リゴンの各頂点の奥行きを表すＺ座標値を含ませて出力
することができる。従って、ソーティング処理装置にお
いて、前記指定データにより指定される代表値設定パタ
ーンを用いて、前記Ｚ座標値からＺ代表値を演算し、こ
れをソーティング用Ｚ値としてポリゴン毎に設定するこ
とができる。この結果、表示する３次元画像の状態に応
じてポリゴンの代表値設定パターンを変えることで、表
示画像を形成する際におけるポリゴンの画像データの欠
落等の事態を有効に防止できることとなる。

【００２６】また、請求項３の発明によれば、前記代表
値設定パターンとして、ポリゴンの各頂点のＺ座標の最
小値、最大値及びこれらの平均値から選択された少なく
とも２つをＺ代表値として演算できるため、形成される
表示画像及びポリゴンの特性に合わせてこれを選択する
ことで、より効率のよい優先順位の設定が可能となる。

【００２７】また、請求項４の発明によれば、前記Ｚ代
表値に対して、ポリゴンごとに、あるいは、３次元オブ
ジェクトごとに、あるいはポリゴンごとに及び３次元オ
ブジェクトごとに所定のシフト値を加算し、ソーティン
グ用Ｚ値を形成することができる。これにより、Ｚ代表
値の変更のみによっては回避できないポリゴンの欠落等
の事態をより効果的に防止できる。更に、３次元オブジ
ェクトごとにシフト値を加算することにより、３次元オ
ブジェクトを構成する３次元ポリゴンの全ての優先順位
を一度に変更することも可能となる。

【００２８】また、請求項５の発明によれば、前記Ｚ代
表値を固定値に設定し、ソーティング用Ｚ値を形成する
ことができる。従って、表示する３次元画像において、
優先順位が常に決まっているようなポリゴン又は３次元
オブジェクトに対して、そのソーティング用Ｚ値を固定
値にすることで、より簡易にこれらの優先順位を決定す
ることができる。

【００２９】また、請求項６の発明によれば、絶対優先
順位設定部によりソーティング用Ｚ値の上位ビットに絶
対優先順位部を形成できるため、これにより優先順位を
絶対的に制御することが可能となる。即ち、ソーティン
グ用Ｚ値の下位ビットの如何に限らずこの絶対優先順位
部により優先順位を絶対的に制御できることとなる。こ
れにより、表示画像上に複数のウィンドウを形成するこ
とができ、更に、各ウィンドウ内で独立に優先順位の調
整をすることが可能となるため、より複雑で高度な優先
順位の制御が可能となる。

【００３０】また、請求項７の発明によれば、絶対優先
順位シフト部により、絶対優先順位ビットにシフト値を
加算することができる。これにより、前記設定された絶
対優先順位を任意に変更できることとなり、これによ
り、より高度な優先順位の制御が可能となる。

【００３１】

【実施例】

（実施例の目次） １．画像合成装置全体の説明 (1) 概念の説明 (2) 画像供給部 (3) 画像表示部 ２．ソーティング処理部の説明 (1) 概念の説明 (2) 第１の手法及び構成 (3) 第２の手法及び構成 (4) 第３の手法及び構成 (5) 第４の手法及び構成 (6) ソーティング用Ｚ値設定部の動作 (7) ソーティング部の動作 (8) 適用例 (a) Ｚ代表値の変更 (b) ポリゴンごとのシフト値加算 (c) ３次元オブジェクトごとのシフト値加算 (d) Ｚ固定値の設定 (e) 絶対優先順位の設定 (f) 絶対優先順位のシフト値加算 １．画像合成装置全体の説明 まず、画像合成装置の全体について説明する。 （１）概念の説明 本画像合成装置は、図２に示すように、画像供給部３０
８とソーティング処理部３２０と画像表示部３６０とに
より構成される。

【００３２】ここで、画像供給部３０８は、操作部３１
０からの操作信号にしたがって３次元情報メモリ３１４
に記憶されている３次元オブジェクトに対して、回転、
並進、透視変換等の座標変換及びクリッピング等の処理
を行って、これをポリゴンの各頂点ごとに与えられた画
像データとしてソーティング処理部３２０に出力するも
のである。

【００３３】また、ソーティング処理部３２０は、この
ポリゴンの画像データを、所定の優先順位にしたがって
並べ変え、画像表示部３６０に出力するものであり、詳
細については後述する。

【００３４】また、画像表示部３６０は、このポリゴン
の各頂点ごとに与えられた画像データより、ポリゴン内
部の画像データを演算して、これをＣＲＴ３３０に画像
出力するものである。

【００３５】さて、本実施例の画像合成装置では、より
高画質の画像をより効率よく画像合成すべく、テクスチ
ャマッピング手法及びグーローシェーディング手法と呼
ぶ手法により画像合成を行っている。以下、これらの手
法の概念について簡単に説明する。

【００３６】図３には、テクスチャマッピング手法の概
念について示される。

【００３７】図３に示すような３次元オブジェクト３０
０の各面に例えば格子状、縞状の模様等が施されたもの
を画像合成する場合には、従来は、３次元オブジェクト
を、３次元ポリゴン(1) 〜(80)（３次元ポリゴン(41)〜
(80)については図示せず）に分割し、これらの全てのポ
リゴンに対して画像処理を行っていた。その理由は、従
来の画像合成装置では、１つのポリゴン内の色の塗りつ
ぶしは、指定された一つの色でしか行えなかったためで
ある。この結果、複雑な模様等が施された高画質な画像
を合成する場合には、ポリゴン数が非常に増加してしま
うため、実質的に、このような高画質の画像を合成する
ことは不可能であった。

【００３８】そこで、本画像合成装置では、３次元オブ
ジェクト３００の回転、並進、透視変換等の座標変換及
びクリッピング等の処理を、各面を構成する３次元ポリ
ゴンＡ、Ｂ、Ｃごとに行い（具体的には各３次元ポリゴ
ンの頂点ごと）、格子状、縞状の模様については、テク
スチャとして取り扱い、ポリゴンの処理と分割して処理
を行っている。即ち、図２に示すように画像表示部３６
０内にはテクスチャ情報記憶部３６６が設けられ、この
中には各３次元ポリゴンにはり付けるべきテクスチャ情
報、つまり格子状、縞状の模様等の画像情報が記憶され
ている。

【００３９】そして、このテクスチャ情報を指定するテ
クスチャ情報記憶部３６６のアドレスを、各３次元ポリ
ゴンの各頂点に頂点テクスチャ座標ＶＴX 、ＶＴY とし
て与えておく。具体的には、図３に示すように、ポリゴ
ンＡの各頂点に対しては、（ＶＴX0、ＶＴY0）、（ＶＴ
X1、ＶＴY1）、（ＶＴX2、ＶＴY2）、（ＶＴX3、ＶＴY
3）の頂点テクスチャ座標が設定される。

【００４０】画像表示部３６０では、この頂点テクスチ
ャ座標ＶＴX 、ＶＴY から、ポリゴン内の全てのドット
についてのテクスチャ座標ＴX 、ＴY が求められる。そ
して、求められたテクスチャ座標ＴX 、ＴY により、テ
クスチャ情報記憶部３６６から対応するテクスチャ情報
が読み出され、図３に示すような、格子状、縞状等のテ
クスチャが施された３次元オブジェクトを画像合成する
ことが可能となる。

【００４１】以上の手法によれば、、データの処理量を
大幅に減らすことができる。この結果、リアルタイムに
高画質な画像処理を行う画像合成装置に最適な構成とな
る。

【００４２】また、本画像合成装置では前記したように
３次元オブジェクト３００を３次元ポリゴンの集合とし
て表現している。従って、各３次元ポリゴンの境界にお
ける輝度情報の連続性が問題となる。例えば複数の３次
元ポリゴンを用いて球を表現しようとする場合、３次元
ポリゴン内の全ドットが全て同じ輝度に設定されると、
実際は「丸み」を表現したいのに、各３次元ポリゴンの
境界が「丸み」として表現されない事態が生じる。そこ
で、本画像合成装置では、グーローシェーディングと呼
ばれる手法によりこれを回避している。この手法では、
前記したテクスチャマッピング手法と同様に、３次元ポ
リゴンの各頂点に図３に示すように頂点輝度情報Ｉ0 〜
Ｉ3 を与えておき、画像表示部３６０で最終的に画像表
示する際に、この頂点輝度座標Ｉ0 〜Ｉ3 より３次元ポ
リゴン内の全てのドットについての輝度情報を補間によ
り求めている。このようにすれば、前記した「丸み」の
問題を解決できると同時に、画像供給部３０８内での回
転、並進、座標変換等を行うデータの処理量も減らすこ
とが可能となる。従って、リアルタイムに高画質な画像
処理を行う画像合成装置に最適な構成となる。

【００４３】以上のように、本画像合成装置では、テク
スチャマッピング手法及びグーローシェ−ディング手法
を用いて、高画質で高速の画像処理が可能となる構成と
なっている。

【００４４】しかし、その反面、従来のポリゴナイザと
呼ばれる画像合成装置に比べて、比較的面積の大きいポ
リゴンを取り扱う必要が生じる。その理由は以下の通り
である。

【００４５】即ち、従来のポリゴナイザと呼ばれる画像
合成装置では、前記したように図３に示すように、テク
スチャを全てポリゴンに分解して処理しているのに対
し、本画像合成装置では、ポリゴンの処理は各面を構成
する３次元ポリゴンＡ、Ｂ、Ｃごとに行い、格子状、縞
状の模様等についてはテクスチャとしてこれを取り扱う
ことができる構成となっている。この結果、同じテクス
チャの施されたポリゴンは比較的大きな面積のポリゴン
として取り扱う必要が生じる。更に、本画像合成装置で
用いることができるグーローシェ−デイング手法によれ
ば、ポリゴンをあまり小さい部分に分解しなくても「丸
み」を表現できるため、これからも、取り扱うポリゴン
の面積は比較的大きなものとなる。

【００４６】但し、テクスチャが共通しない場合は小さ
な面積のポリゴンを用いなければならず、このため小さ
なポリゴンも相変わらず存在する。従って、本画像合成
装置では、比較的大きな面積のポリゴンと小さな面積の
ポリゴンが混合したポリゴンデータに対して処理を行う
必要が生じることとなる。この結果、後述するように、
大きな面積のポリゴンにより小さな面積のポリゴンが隠
れてしまい、データが欠落してしまう事態もより頻繁に
生じることとなった。従って、このデータの欠落をいか
に防止するかが一つの大きな技術的課題となる。

【００４７】なお、本発明に係るソーティング処理装置
は、テクスチャマッピング手法、グーローシェーディン
グ手法を用いた画像合成装置にのみ適用されるものでは
ない。従って、従来のポリゴナイザを用いた画像合成装
置等に対しても本ソーティング処理装置を当然に適用で
きる。 （２）画像供給部 画像供給部３０８は、図２に示すように操作部１０、メ
インＣＰＵ回路３１２、３次元情報メモリ３１４、３次
元演算部３１６を含む。

【００４８】図１８において、３次元オブジェクト３０
０に関する画像情報は、３次元ポリゴンに分割された多
面体として表現され、この各頂点座標及び付随データが
３次元情報メモリ３１４に記憶されている。

【００４９】３次元演算部３１６は、この各頂点の座標
を読み出し、操作部３１０からメインＣＰＵ３１２を介
して入力された操作信号にしたがって、この各頂点座標
に対し各種の演算処理を行っている。以下、この演算処
理を詳しく説明する。

【００５０】例えばドライビングゲームを例にとれば、
図１８に示すように、３次元情報メモリ３１４から読み
出されたハンドル、ビル、看板等を表す３次元オブジェ
クト３００、３３２、３３４が、ワールド座標系（ＸW
、ＹW 、ＺW ）で表現される３次元空間上に配置され
る。その後、これらの３次元オブジェクトを表す画像情
報は、プレーヤ３０２の視点を基準とした視点座標系
（Ｘｖ、Ｙｖ、Ｚｖ）へと座標変換される。ここで、視
点座標系における座標Ｚｖは奥行きを表すものでは、Ｚ
ｖの値が大きいものほど疑似３次元画像において奥に位
置されることとなる。

【００５１】次に、いわゆるクリッピング処理と呼ばれ
る画像処理が行われる。ここで、クリッピング処理とは
プレーヤ３０２の視野外（又は３次元空間上で開かれた
ウィンドウの視野外）にある画像情報、即ち前方・後方
・右側・下方・左側・上方のクリッピング面３４０、３
４２、３４４、３４６、３４８、３５０により囲まれ領
域（以下表示領域２とする）の外にある画像情報を除去
する画像処理をいう。つまり、本画像合成装置によりそ
の後の処理に必要とされる画像情報は、プレーヤ３０２
の視野内にある画像情報のみである。従って、クリッピ
ング処理によりこれ以外の情報をあらかじめ除去すれ
ば、その後の処理の負担を大幅に減らすことができるこ
ととなる。

【００５２】最後に、表示領域２内にある物体に対して
のみ、スクリーン座標系（ＸS 、ＹS ）への透視変換が
行われ、次段のソーティング処理部３２０へとデータが
出力される。

【００５３】なお、本実施例では、透視変換される前の
ポリゴンを３次元ポリゴンと呼び、透視変換された後の
ポリゴンをただ単にポリゴンと呼んでいる。但し、これ
は便宜上の呼び名にすぎず、実際上は、透視変換後のポ
リゴンであっても、ソーティング処理用及びテクスチャ
マッピング用に必要なＺ値を有している。

【００５４】ソーティング処理部３２０では、この入力
されたデータ及びソーティング処理用のデータ等を用い
て、次段の画像表示部３６０において処理するポリゴン
の画像データの順序が決定され、その順序にしたがって
ポリゴンの画像データが出力される。具体的には、図１
８において、座標Ｚｖの大きいもの、即ち、より奥にあ
るポリゴンの画像データから順次出力される。これによ
り、画像表示部３６０での演算処理は、より奥にあるポ
リゴンの画像データから順に行われることとなる。な
お、このソーティング処理部３２０の構成及び動作の詳
細ついては、後述する。 （３）画像表示部 画像表示部３６０は、ソーティング処理部３２０から所
定の順序にしたがって入力される、ポリゴンの頂点ごと
に与えられた画像情報から、３次元ポリゴン内部の全ド
ットの画像情報を演算する機能を有する。以下、画像表
示部３６０の動作の概略について簡単に説明する。

【００５５】まず、ソーティング処理部３２０から、ポ
リゴンの画像データ、即ち、ポリゴンの各頂点に対応し
た頂点座標、頂点テクスチャ座標、頂点輝度情報等がプ
ロセッサ部３６２に順次入力される。また、ポリゴン内
の全てのデータに共通のデータは、アトリビュートデー
タとしてアトリビュートＲＡＭ部３６８に入力される。

【００５６】プロセッサ部３６２では、この頂点座標、
頂点テクスチャ座標、頂点輝度情報等から、ポリゴン内
の全てのドットの表示座標、テクスチャ座標ＴX 、ＴY
、輝度情報ＢＲＩが求められる。そして、この求めら
れたテクスチャ座標ＴX 、ＴY、輝度情報ＢＲＩは前記
した表示座標をアドレスとしてフィールドバッファ部３
６４に書き込まれる。

【００５７】画像表示する際には、このフィルードバッ
ファ部３６４からテクスチャ座標ＴX 、ＴY が読み出さ
れ、これをアドレスとしてテクスチャ記憶部３６６から
テクスチャ情報が読み出される。そして、この情報とア
トリビュートＲＡＭ部３６８からのアトリビュートデー
タとから、パレット＆ミキサ回路３７０にてＲＧＢデー
タが形成され、ＣＲＴ３３０を介して画像出力されるこ
とになる。 ２．ソーティング処理部の説明 （１）概念の説明 前述したように、従来のＺバッファ法と呼ばれる陰面消
去の手法では、ポリゴンの内部の色の塗りつぶしを行う
際に、Ｚバッファ３２４を参照し、Ｚバッファに記憶さ
れているＺ値との比較を行い、更に比較した結果をＺバ
ッファに書き込み、色の塗りつぶしを行わなければなら
なかった。そして、この色の塗りつぶしは、例えば、
（１／６０）秒の間に６４０×４００＝２５万６０００
の全てのドットについて完了しなければならないため、
リアルタイムに高画質な画像処理を行う画像合成装置に
不向きなものであった。特に本画像合成装置ではグーロ
ーシェーディングにより各ドットの輝度の演算も併せて
処理できる構成となっているため、かかる余計な演算処
理をなるべく省略する必要が生じる。

【００５８】そこで、本画像合成装置では、ポリゴン内
の全てのドットの代表となるＺ値をＺ代表値として求
め、これをソーティング用Ｚ値としてポリゴンごとに設
定し、後の処理は全てこのソーティング用Ｚ値で定めら
れる優先順位にしたがって、ポリゴンごとに行なってい
る。具体的には、例えば、ポリゴンの各頂点の最大値と
最小値の平均値をＺ代表値として演算し、これをソーテ
ィング用Ｚ値としてポリゴンごとに設定する。そして、
その後の処理、つまりポリゴンの描画処理は、このソー
ティング用Ｚ値が最も大きいポリゴン、即ち表示画面に
向かって最も遠くにあるポリゴンから行うようにしてい
る。このような手法で処理することにより、ポリゴン内
の各ドットの処理を行う際にＺバッファ等を参照する必
要がなくなり、リアルタイムに高画質の画像演算処理を
行う画像合成装置に最適なソーティング処理装置を提供
できることになる。

【００５９】しかし、このような手法により画像演算処
理を行った場合、以下のような問題が生じることが判明
した。

【００６０】図４には、例えば、比較的大きな面積の３
次元ポリゴン１０と比較的小さな面積の３次元ポリゴン
１４が比較的近くに配置されている場合が示される。こ
の場合、Ｚ代表値＝（Ｚmin ＋Ｚmax ）／２の式にした
がって、３次元ポリゴン１０に対応するポリゴン１２の
Ｚ代表値はＺ１、３次元ポリゴン１４に対応するポリゴ
ン１６のＺ代表値はＺ２と演算される。そして、この後
の処理は、このＺ１、Ｚ２をソーティング用Ｚ値として
ポリゴンごとに設定し、このソーティング用Ｚ値で定め
られる優先順位にしたがって行われる。つまり、この場
合、Ｚ１＜Ｚ２なので、ポリゴンの描画は、Ｚ代表値の
大きいポリゴン１６から先に行われ、次にポリゴン１２
の描画が行われることになる。この結果、同図に示すよ
うにポリゴン１６のデータが一部欠落してしまい、正し
い画像表示ができなくなるという事態が生じてしまう。

【００６１】このような優先順位の狂いは、大きさの著
しく異なる２枚のポリゴンが近い位置にある時に起こり
やすい。そして、テクスチャマッピング手法、グーロー
シェーディング手法を用いた場合、前述したようにポリ
ゴンの面積が比較的大きなものとなるため、特に、この
ような事態が起こりやすい。従って、この事態をいかに
して回避するかが大きな技術的課題となる。

【００６２】本実施例では、これを回避するために、以
下の４つの手法を用いている。 （２）第１の手法及び構成 第１の手法は、Ｚ代表値の算出方法をポリゴンごとに変
更する手法である。この第１の手法によるソーティング
処理部３２０は、図５（ａ）に示すようにソーティング
用Ｚ値設定部１００、ソーティング部１２０を含んで構
成される。

【００６３】ソーティング用Ｚ値設定部１００内にはＺ
代表値演算部１０２が設けられている。このＺ代表値演
算部１０２では、あらかじめポリゴンごとに、ポリゴン
の特性に合わせて指定された代表値設定パターンを用い
てＺ代表値が演算される。即ち、本実施例では、例え
ば、以下にあげる代表値設定パターンのうち、ポリゴン
ごとにあらかじめ指定されたＺ代表値設定パターンを用
いてＺ代表値を演算することができる。 Ｚ代表値＝Ｚmin （ポリゴンの各頂点のＺ値の最小
値）（以下「最小値」と呼ぶ） Ｚ代表値＝Ｚmax （ポリゴンの各頂点のＺ値の最大
値）（以下「最大値」と呼ぶ） Ｚ代表値＝（Ｚmin ＋Ｚmax ）／２（前記最小値と最大
値の平均値）（以下「平均値と呼ぶ） 上記された代表値設定パターンのうち、どの代表値設定
パターンを指定するかは、ゲーム空間等を形成するプロ
グラム及びポリゴンの位置、大きさ等の特性に応じて、
ポリゴンごとに変えることができる。即ち、当該指定を
行うための指定データは、後述する図９（ｂ）に示すよ
うに、ポリゴンデータの中に含まれており、このポリゴ
ンデータは図２における３次元情報メモリ３１４内に記
憶されている。従って、ゲーム空間を形成するプログラ
ム及びポリゴンの特性に応じて、３次元情報メモリに記
憶されている当該指定データを書き換えることにより、
どの代表値設定パターンを指定するかを、ポリゴンごと
に選択できることとなる。

【００６４】さて、通常のポリゴンでは、上記の代表値
設定パターンのうち「平均値」が指定されており、Ｚ代
表値としては「平均値」が演算される。通常のポリゴン
に対しては、この値に設定するのが最もデータの欠落等
のエラーを起こす可能性が少ないからである。そして、
この設定によってもデータの欠落等を生じさせるポリゴ
ンに対しては、Ｚ代表値をＺmax もしくはＺmin に設定
し、これによって、データの欠落等のエラーを防止す
る。

【００６５】この手法は、例えば、図５（ｂ）に示すよ
うに看板２０に、文字２２、２４、２６が張り付いたよ
うな画像を合成する場合に有効である。このような位置
関係の３次元ポリゴンを画像合成する場合に、看板２
０、文字２２、２４、２６の全てに対して「平均値」が
Ｚ代表値になるように設定すると、文字２２について
は、データの欠落はないが、文字２４、２６はデータが
欠落してしまう。従って、この場合は、看板２０、文字
２２、２４、２６の全てに対して「最大値」がＺ代表値
となるように設定する。このようにすれば、看板２０の
Ｚ代表値が一番大きくなるため、看板１０を描画した後
に、文字２２、２４、２６が描画されることになり、デ
ータの欠落がなくなる。

【００６６】なお、本実施例では、「最小値」、「最大
値」、「平均値」の３種類の代表値設定パターンのいず
れかを選べる構成となっているが、本発明はこれに限ら
ず、例えば「最大値」及び「平均値」のうちのいずれか
を、又は、「最小値」及び「平均値」のうちのいずれか
を、または、「最大値」及び「最小値」のいずれかを選
ぶ構成としてもよい。

【００６７】また、選択できる代表値設定パターンも上
記のものに限らず、例えば全頂点のＺ値の平均値をＺ代
表値とする代表値設定パターンも可能である。但し、こ
の場合は、計算コストという意味では不利になる。

【００６８】以上のように、Ｚ代表値演算部１０２にお
いてポリゴンごとにＺ代表値が演算された後、これがソ
ーティング用Ｚ値として各ポリゴンごとに設定される。
このようにソーティング用Ｚ値が設定されたポリゴンデ
ータは、ソーティング部１２０に入力される。ソーティ
ング部１２０において、このソーティング用Ｚ値を用い
てポリゴンデータの優先順位が決定される。具体的には
ソーティング用Ｚ値が一番大きいポリゴンデータが最も
高い優先順位に設定される。そして、この優先順位にし
たがって、即ち、ソーティング用Ｚ値が大きい順にポリ
ゴンデータがソーティング部１２０より出力される。こ
れにより後段の画像供給部３６０では、この出力順序に
したがってポリゴンデータを処理することになる。この
結果、ソーティング用Ｚ値の大きい順にポリゴンの描画
処理が行われ、簡易でエラーの少ないの陰面消去処理が
可能となる。

【００６９】（３）第２の手法及び構成 第２の手法は、第１の手法で演算されたＺ代表値に、更
にシフト値を加算して、より適切な優先順位を算出する
手法である。この手法は、例えば、３以上の複数の３次
元ポリゴン、３次元オブジェクトが複雑に配列されてい
る場合に、これらのポリゴン、３次元オブジェクトの優
先順位を、より適切なものとすることができる。

【００７０】この第２の手法によるソーティング処理部
３２０は、図６（ａ）に示すように、ソーティング用Ｚ
値設定部１００内に、Ｚ代表値演算部１０２の他に更
に、ポリゴン用シフト値加算部１０４及びオブジェクト
用シフト値加算部１０８が設けられた構成となってい
る。この構成により、Ｚ代表値演算部１０２で演算され
たＺ代表値に対してシフト値を加算することが可能とな
る。この場合、ポリゴンごとのシフト値加算はポリゴン
用シフト値加算部１０４において行われる。また、オブ
ジェクト用シフト値加算部１０８では、３次元オブジェ
クトごとにシフト値を加算することができる。これによ
り、３次元オブジェクトを構成するポリゴンの全てに、
所定のシフト値を一度に加算することが可能となり、更
に効率のよい優先順位の設定の調整が可能となる。

【００７１】なお、加算されるシフト値は、後述する図
９、図１０に示すように、ポリゴンデータ、オブジェク
トデータに含まれるソーティング制御用データの中に、
Ｚシフト値として設定されている。そして、このソーテ
ィング制御用データは、３次元情報メモリ内に、ポリゴ
ン、３次元オブジェクトの他の画像データと共に記憶さ
れている。従って、この記憶されたデータを書き換える
ことにより、ポリゴンごと、３次元オブジェクトごと
に、Ｚシフト値の設定を変更することが可能となる。

【００７２】この手法は、例えば図６（ｂ）に示すよう
に、そのＺ代表値が「平均値」にしか設定できず、しか
も同図に示すような位置関係にある３次元ポリゴン３
０、３２に対して有効である。即ち、この場合、３次元
ポリゴン３２に対応するポリゴンのＺ代表値Ｚ２の方
が、３次元ポリゴンに対応するポリゴンのＺ代表値Ｚ１
よりも大きくなる。この結果、３次元ポリゴン３２に対
応するポリゴンのデータが欠落する結果となる。そこ
で、かかるポリゴンのＺ代表値に適当な負の値のシフト
値を加算してソーティング用Ｚ値を形成する。これによ
り、Ｚ２’＜Ｚ１とすることにより、正しい優先順位に
設定することができ、３次元ポリゴン３２に対応するポ
リゴンのデータの欠落を有効に防止できる。また、この
場合、逆に、正の値のシフト値をＺ１に加算して調整し
てもよい。

【００７３】なお、以下の説明を簡単にするために、便
宜上、３次元ポリゴンに対応するポリゴン、即ち、３次
元ポリゴンに対して透視変換を行った後のポリゴンにつ
いても３次元ポリゴンと同じ符号をつけてこれを呼ぶこ
ととする。従って、例えば３次元ポリゴン３２及び当該
３次元ポリゴンに対応するポリゴンを呼ぶ場合には、こ
れらをポリゴン３２と総称して呼ぶこととする。

【００７４】また、ここでいうＺ代表値は、実際のポリ
ゴンの３次元座標におけるＺ座標値とは全く別のもので
あり、ソーティング用にのみ用いられる独立なものであ
ることに留意すべきである。即ち、例えばＺ代表値Ｚ１
に、非常に大きな正のシフト値を加算しても、実際のポ
リゴン３０のＺ座標値には全く影響を与えない。従っ
て、ポリゴン３０が必ずポリゴン３２の後ろにあるよう
な物のポリゴンである場合には、非常に大きな正のシフ
ト値をポリゴン３０のＺ代表値に加算してもよいことと
なる。そして、このように大きなシフト値を加算するこ
とにより、種々の視点方向からポリゴンを見た場合で
も、正しい優先順位の関係を保つことが可能となる。例
えばドライビングゲームを例にとれば、道のガードレー
ルの向こうにある家、木等の背景などには、大きなシフ
ト値を加算することで、正しい優先順位を保つことが可
能となる。

【００７５】さて、以上は、ポリゴンのＺ代表値を互い
に遠ざける方が有効な場合について説明したが、図６
（ｃ）には、逆にこれらのポリゴンのＺ代表値を近づけ
る方が有効な場合について示されている。

【００７６】３次元ポリゴン３４、３６が同図に示すよ
うな位置関係にあり、プレーヤ３０２の視点位置がＡ、
Ｂ、Ｃと変化した場合、プレーヤ３０２から見えるポリ
ゴン３４、３６の見え方は次のように変化しなければな
らない。即ち、プレーヤ３０２の視点位置がＡである場
合はポリゴン３４の方が上に見え、視点位置がＢである
場合は両者平行となり、視点位置がＣである場合はポリ
ゴン３６の方が上に見えるように変化しなければならな
い。ところが、同図に示されるように、ポリゴン３６が
ポリゴン３４より比較的離れた位置にあると、この変化
の様子を忠実に再現できなくなる場合が生じる。つま
り、視点位置ＢからＣに変化しても、Ｚ１＜Ｚ２である
ため、ポリゴン３４の方がポリゴン３６より上にあると
判断されてしまい、現実に見えるべき画像を忠実に再現
できない事態となる。

【００７７】そこで、本実施例では、ポリゴン３６のＺ
代表値Ｚ２に負のシフト値を加算することによりこれを
解決している。すなわち、視点位置がＣにあるときにＺ
１＞Ｚ２’となるようにシフト値を加算することによ
り、かかる事態を解決することが可能となる。この場合
でも、ある程度の優先順位の狂いは避けれないが、狂い
の程度は大きく改善されることとなる。特に２枚の板状
のものが回転する場合などに、この回転状態を、効果的
に、優先順位の狂いがあまりないように再現することが
可能となる。 （４）第３の手法及び構成 第３の手法は、算出されたＺ代表値を強制的に固定値に
設定してソーティング用Ｚ値を得る手法である。この第
３の手法によるソーティング処理部３２０は、図７
（ａ）に示すように、ソーティング用Ｚ値設定部１００
内に、Ｚ代表値演算部１０２、ポリゴン用シフト値加算
部１０４、オブジェクト用シフト値加算部１０８の他
に、更にポリゴン用Ｚ固定値設定部１０６、オブジェク
ト用Ｚ固定値設定部１１０が設けられた構成となってい
る。このポリゴン用Ｚ固定値設定部１０６、オブジェク
ト用Ｚ固定値設定部１１０により、ポリゴンごとに、ま
た、オブジェクトごとに、Ｚ代表値を固定値に設定する
ことが可能となる。この手法は、例えば背景画面のよう
に、必ず他のポリゴン、３次元オブジェクトよりも奥に
あり、その間の優先順位の関係も常に決まっているよう
なポリゴン、３次元オブジェクトに対する優先順位の決
定を行う場合に有効である。

【００７８】図７（ｂ）は、本実施例をドライビングゲ
ームに適用した場合の表示画像を示したものである。同
図に示すように、このようなドライビングゲームでは、
ゲーム中において空４０、山４２、地面４４、道４６等
の３次元オブジェクトの位置関係は決まっており、例え
ば、空４０についてはどの様な状況においても一番奥に
位置される。従って、この場合、これらの３次元オブジ
ェクト、又は、これらの３次元オブジェクトに対応する
ポリゴンのＺ代表値を、ポリゴン用Ｚ固定値設定部１０
６、オブジェクト用Ｚ固定値設定部１１０にて固定値に
設定して、ソーティング用Ｚ値を生成する。即ち、図７
（ｂ）に示す場合においては、空４０、山４２、地面４
４、道４６のＺ代表値を固定値Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４
とし、その大きさがＺ１＞Ｚ２＞Ｚ３＞Ｚ４となるよう
に設定する。これにより同図（ｂ）に示す正しい優先順
位により形成された画像を合成することができることと
なる。なお、この場合、これらのＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ
４の値は、できる限り大きい値、即ち、他のポリゴン、
３次元オブジェクトのＺ代表値よりも常に大きくなるよ
うな値に設定することが望ましい。

【００７９】なお、このＺ代表値に設定される固定値
は、後述する図９、図１０に示すように、ポリゴンデー
タ、オブジェクトデータ内のソーティング制御用データ
の中に、Ｚ固定値としてあらかじめ設定されている。従
って、このＺ固定値を書き換えることにより、ポリゴン
ごと、３次元オブジェクトごとにＺ固定値の設定を行う
ことができることとなる。 （５）第４の手法及び構成 第４の手法は、演算されたＺ代表値の上位ビットに絶対
優先順位ビットを設け、この絶対優先順位ビットによ
り、優先順位を絶対的に制御する手法である。この手法
によるソーティング処理部３２０は、図１に示すよう
に、Ｚ代表値演算部１０２、ポリゴン用・オブジェクト
用シフト値加算部１０４、１０８、ポリゴン用・オブジ
ェクト用Ｚ固定値設定部１０６、１１０の他に、更に、
絶対優先順位設定部１１２、ポリゴン用絶対優先順位シ
フト部１１４、オブジェクト用絶対優先順位シフト部１
１６を設けた構成となっている。この絶対優先順位設定
部１１２により、演算されたＺ代表値の上位ビットに、
前記絶対優先順位ビットを設定することが可能となる。
また、ポリゴン用絶対優先順位シフト部１１４、オブジ
ェクト用絶対優先順位シフト部１１６により、この設定
された絶対優先順位ビットに、ポリゴンごと、または３
次元オブジェクトごとにシフト値を加算することが可能
となる。

【００８０】この第４の手法により、図８に示すよう
に、表示画面上にウィンドウ５０、５２を形成すること
ができる。そして、このウィンドウの形成により、例え
ばドライビングゲームにおいて、バックミラー、サイド
ミラー、レーシングカー４９を種々の視界方向から見た
映像等を、表示画面上に画像表示することが可能とな
る。ここで、図８では、ウィンドウ５０がバックミラー
に該当し、ウィンドウ５２がレーシングカー４９を上か
らみた映像に該当する。かかるウィンドウの形成は、以
下のようにして行う。

【００８１】即ち、ウィンドウ５０内にあるビル４８、
道４４、道路４６等のポリゴンの絶対優先順位ビットを
（０００）に設定する。また、ウィンドウ５２内にある
道４４、道路４６、レーシングカー４９等のポリゴンの
絶対優先順位ビットを（００１）に設定する。そして、
ウィンドウ５０、５２の外にある全てのポリゴン、３次
元オブジェクトの絶対優先順位ビットを（０１０）に設
定する。これによりウィンドウ５０内にあるポリゴンの
ソーティング用Ｚ値は全て、ウィンドウ５２内にあるポ
リゴンのソーティング用Ｚ値より常に小さくなる。ま
た、ウィンドウ５２内にあるポリゴンのソーティング用
Ｚ値は全て、ウィンドウ５０、５２の外にあるポリゴン
のソーティング用Ｚ値よりも常に小さくなる。これによ
り、バックミラー及びレーシングカーを上から見た映像
が重ね合って合成された表示画面を形成することが可能
となる。

【００８２】また、絶対優先順ビットにシフト値を加算
することにより以下のような効果が得られる。

【００８３】絶対優先順位ビットに加算されるシフト値
は、後述する図１０に示すように、ソーティング制御用
データ内に絶対優先順位シフト値として、ポリゴンご
と、３次元オブジェクトごとに設定できるようになって
いる。従って、この絶対優先順位シフト値を設定するこ
とにより、設定されたポリゴン、３次元オブジェクト
を、他のポリゴン、３次元オブジェクトの優先順位に関
係なく、絶対的に前に表示させたり、後ろに表示させた
りすることが可能となる。これにより、従来にない映像
効果を演出することが可能となる。 （６）ソーティング用Ｚ値設定部の動作 画像供給部３０８内では、図９（ａ）（ｂ）に示すフォ
ーマットのデータに対して処理を行っている。

【００８４】図９（ａ）には、画像供給部３０８内で処
理されるデータのフォーマットの全体図が示されてい
る。同図に示すように、処理されるデータは、フレーム
データを先頭に、このフレーム内に表示される全てのオ
ブジェクトのオブジェクトデータが連なるようにして構
成されている。そして、このオブジェクトデータの後に
は、このオブジェクトを構成するポリゴンのポリゴンデ
ータが更に連なるように続いて構成されている。

【００８５】ここで、フレームデータとは、フレームご
とに変化するパラメータにより形成されるデータをい
い、１フレーム内の全ての３次元オブジェクトに共通な
データであるプレーヤの視点位置・角度・視野角情報、
モニタの角度・大きさ情報、光源の情報等のデータより
構成される。これらのデータは１フレームごとに設定さ
れ、例えば前記のように表示画面上にウィンドウを形成
した場合は、ウィンドウごとに異なるフレームデータが
設定される。即ち、前述した図８に示すウィンドウ５０
（バックミラー）では、フレームデータのうち視点角度
に関する情報がプレーヤの視点角度に対して後向きの方
向に設定される。また、ウィンドウ５２では視点角度が
レーシングカーに対して上向きの方向に設定される。な
お、前記した手法４に用いる絶対優先順位ビットに関す
る情報も、このフレームデータ内に含まれている。

【００８６】また、オブジェクトデータとは、３次元オ
ブジェクトごとに変化するパラメータにより形成される
データをいい、３次元オブジェクト単位での位置情報、
回転情報等のデータより構成される。

【００８７】また、ポリゴンデータとは、ポリゴンの画
像情報等により形成されるデータをいい、図９（ｂ）に
示すように、ヘッダ、代表値設定データ、ソーティング
制御用データ、ポリゴンの頂点輝度座標Ｉ0 〜Ｉ3 、頂
点テクスチャ座標ＴX0、ＴY0〜ＴX3、ＴY3、頂点座標Ｘ
0 、Ｙ0 、Ｚ0 〜Ｘ3 、Ｙ3 、Ｚ3 等のデータより構成
される。但し、本発明では、四角形のものに限らず、あ
らゆる頂点数の多角形をポリゴンとして取り扱うことが
できる。従って、前記したポリゴンデータは、多角形の
頂点数がｎである場合は、ポリゴンの頂点数輝度座標は
Ｉ0 〜Ｉn となり、頂点テクスチャ座標はＴX0、ＴYo〜
ＴXn、ＴYnとなり、頂点座標はＸ0 、Ｙ0 、Ｚ0 〜Ｘn
、Ｙn 、Ｚn となる。

【００８８】なお、頂点輝度座標及び頂点テクスチャ座
標は、前記したように、グーローシェーディング手法又
はテクスチャマッピング手法を用いた場合にのみ必要な
データである。

【００８９】ここで、代表値設定データとは、前記した
代表値設定パターンからどの設定パターンを選択して代
表値を演算するかを指定するデータである。

【００９０】また、ソーティング制御用データとは、ソ
ーティング処理を制御するためのデータであり、図１０
（ａ）、（ｂ）に示すフォーマットのデータである。ソ
ーティング制御用データは２２ビットで構成され、シフ
ト値加算用のソーティング制御用データ（図１０
（ａ））と、Ｚ固定値設定用のソーティング制御用デー
タ（図１０（ｂ））の２種類がある。

【００９１】シフト値加算用のデータは、最上位ビット
が０に設定され、３ビットの絶対順位シフト値及び１８
ビットのＺシフト値より構成され、それぞれ絶対優先順
位ビットのシフト値加算及びＺ代表値のシフト値加算に
使用される。

【００９２】Ｚ固定値設定用のデータは、最上位ビット
が１に設定され、２１ビットのＺ固定値より構成され、
Ｚ固定値の設定用データとして使用される。

【００９３】なお、図９（ａ）には示されていないが、
同図中のオブジェクトデータ内にも、図１０（ａ）、
（ｂ）に示すフォーマットのソーティング制御用のデー
タが含まれており、これにより３次元オブジェクトごと
の、シフト値加算、Ｚ固定値の設定が可能となる。

【００９４】ソーティング処理部３２０では、これらの
データが入力されポリゴンデータのソーティング処理が
行われている。これを図１を用いて以下説明する。

【００９５】まず、これらのデータのうち、ポリゴンデ
ータがＺ代表値演算部１０２に入力される。そして、Ｚ
代表値演算部１０２では、このポリゴンデータ内に含ま
れる頂点座標を用いて、前記した手法によりＺ代表値の
演算が行われる。この場合、どの代表値設定パターンか
らＺ代表値を設定するかは、上記した代表値設定データ
により指定される。

【００９６】次に、ポリゴンデータ内に含まれるソーテ
ィング制御用データの最上位ビットが参照され、これが
「０」である場合は、ポリゴン用シフト値加算部１０４
においてポリゴンごとのシフト値加算が行われる。逆
に、これが「１」である場合には、ポリゴン用Ｚ固定値
設定部１０６においてポリゴンごとのＺ固定値の設定が
行われる。なお、これらの場合に加算されるシフト値及
び設定されるＺ固定値は、図１０（ａ）（ｂ）における
Ｚシフト値及びＺ固定値である。

【００９７】また、オブジェクト用シフト値加算部１０
８及びオブジェクト用Ｚ固定値設定部１１０では、３次
元オブジェクトごとのシフト値加算、及びＺ固定値の設
定が行われる。即ち、まず、オブジェクトデータ内に含
まれるソーティング制御用データの最上位ビットが参照
され、これによりシフト値加算するか、Ｚ固定値に設定
するかが選択される。シフト値加算が選択された場合
は、この３次元オブジェクトに含まれる全てのポリゴン
のＺ代表値に対してＺシフト値が加算される。具体的に
は、図９（ａ）において、例えばオブジェクト１に含ま
れる全てのポリゴンデータのＺ代表値に対してシフト値
加算の演算が行われる。また、Ｚ固定値の設定が選択さ
れた場合は、同様にして、３次元オブジェクトに含まれ
る全てのポリゴンのＺ代表値に対して、Ｚ固定値の設定
が行われる。

【００９８】絶対優先順位設定部１１２では、入力され
たフレームデータを用いて３ビットの絶対優先順位ビッ
トが設定される。即ち、例えば、ウィンドウ５０に属す
るポリゴンに対しては（０００）が、ウィンドウ５２に
属するポリゴンに対しては（００１）が、ウィンドウ５
０、５２の外にあるポリゴンに対しては（０１０）が設
定される。これらのデータは１フレームごとに更新する
ことが可能であり、例えばプレーヤが操作信号を用いて
ウィンドウを表示画面上に映し出すという操作をする
と、フレームデータが書き換えられ、これによりこの絶
対優先順位が変更され、ウィンドウが表示画面上に映し
出されることとなる。

【００９９】次に、ポリゴン用絶対優先順位シフト部１
１４により、ポリゴンごとに絶対優先順位のシフト値加
算が行われる。この場合のシフト値としては、図１０
（ａ）における３ビットの絶対優先順位シフト値が用い
られる。また、オブジェクト用絶対優先順位シフト部１
１６では、３次元オブジェクトごとにシフト値加算が行
われる。これにより、当該３次元オブジェクトに含まれ
る全てのポリゴンの絶対優先順位ビットに対してシフト
値加算が行われることになる。

【０１００】以上のようにして演算されたデータを結合
して、図１０（ｃ）に示すフォーマットの２４ビットの
ソーティング用Ｚ値が形成される。即ち、オブジェクト
用シフト値加算部１０８又はオブジェクト用Ｚ固定値設
定部１１０からの出力により２１ビットのソーティング
用Ｚ値下位部が形成され、オブジェクト用絶対優先順位
シフト部１１６からの出力により３ビットの絶対優先順
位部が形成される。 （７）ソーティング部の動作 ソーティング部１２０では、以上のように各ポリゴン毎
に設定されたソーティング用Ｚ値を用いて、ポリゴンデ
ータの並べ換えが行われる。ソーティング部１２０は、
図１１（ａ）に示すように、データＲＡＭ１３０、ソー
ティング制御部１４０、ソーティングＲＡＭ１４２を含
んで構成される。

【０１０１】まず、ソーティング用Ｚ値設定部１００か
ら入力されたポリゴンデータは、データＲＡＭ１３０に
入力され、記憶される。そして、１フィールド内の全て
のポリゴンデータが記憶されると、次に、記憶されたポ
リゴンデータ内のソーティング用Ｚ値が、ソーティング
制御部１４０により読み込まれる。ソーティング制御部
１４０では、このソーティング用Ｚ値をもとにデータの
ソーティングを行う。この場合のデータのソーティング
は、度数ソーティングを用いた手法により行われる。即
ち、ソーティング制御部１４０は、前記ソーティング用
Ｚ値を基に度数分布表を作成し、これをソーティングＲ
ＡＭ１４２内の度数分布表レジスタ１４４に書き込む。
次に、この度数分布表を基に、優先順位表が作成され、
度数分布表レジスタ１４４の内容が書き換えられる。

【０１０２】次に、ソーティング制御部１４０は、もう
一度、データＲＡＭ１２０内のソーティング用Ｚ値を全
て読みだし、前記の度数分布表レジスタ１４４に書き込
まれた優先順位表を基に、各ポリゴンデータの優先順位
を決定する。そして、ソーティング制御部１４０は、こ
の優先順位の順序にしたがって、インデックスレジスタ
１４６の各レジスタに、対応するポリゴンデータのアド
レス、即ちデータＲＡＭ１３０内のアドレスを書き込
む。

【０１０３】次に、インデックスレジスタ１４６から、
前記アドレスが順次読み出される。そして、このアドレ
スに対応したポリゴンデータがデータＲＡＭ１３０から
読みだされ、画像表示部３６０へと出力される。これに
より、ソーティング用Ｚ値設定部１００で演算されたソ
ーティング用Ｚ値を用いたポリゴンデータのソーティン
グ処理が完了する。

【０１０４】次に、各構成要素の詳細について説明す
る。

【０１０５】データＲＡＭ１３０は、いわゆる一種のデ
ータバッファとして機能しており、次の３つの処理を行
っている。即ち、ソーティング用Ｚ値設定部１００から
ポリゴンデータを入力する処理、ソーティング制御部１
４０に対してソーティング用Ｚ値を出力する処理、画像
表示部３６０に対してソーティング済みのポリゴンデー
タを出力する処理である。本実施例では、これらの処理
をパイプライン処理により行うために、データＲＡＭ１
３０を３つのエリア、即ち、エリアＡ１３２、エリアＢ
１３４、エリアＣ１３６に分割している。そして、この
３つのエリアの切り替えは、ポートＸ１〜Ｘ３、Ｙ１〜
Ｙ３、Ｚ１〜Ｚ３の切り替えにより行われる。この様子
が図１１（ｂ）に示される。なお、エリアＡ、Ｂ、Ｃ
は、それぞれ、１フィールド分の全ポリゴンデータを格
納できる容量を有している。

【０１０６】図１１（ｂ）に示すように、フィールド１
においては各エリアは次のような動作をする。即ち、エ
リアＡ１３２は、ポートＸ１によりソーティング用Ｚ値
設定部１００に接続され、ソーティング用Ｚ値設定部１
００からのポリゴンデータが入力され、これを記憶して
いる。また、エリアＢ１３４は、ポートＹ２により、ソ
ーティング制御部１４０に接続され、ソーティング制御
部１４０にソーティング用Ｚ値を出力している。更に、
エリアＣ１３６は、ポートＺ３により画像供給部３６０
に接続され、画像供給部３６０に、ソーティング済みの
ポリゴンデータを出力している。

【０１０７】そして、次のフィールド２になると、次の
ようなポートの切り替えが行われる。即ち、ポートＹ２
がポートＹ１に切り替わり、エリアＡ１３２からソーテ
ィング制御部１４０に対してソーティング用Ｚ値が出力
される。この場合、出力されるソーティング用Ｚ値は、
前記したフィールド１において記憶されたポリゴンデー
タから抽出されたデータである。また、ポートＺ３がポ
ートＺ２に切り替わり、エリアＢ１３４から画像表示部
３６０に対してソーティング済みのデータが出力され
る。この場合のソーティング済みのポリゴンデータの出
力は、インデックスレジスタ１４６に書き込まれている
アドレスを用いて行われる。更に、ポートＸ１がポート
Ｘ３に切り替わり、エリアＣ１３６に対してソーティン
グ用Ｚ値設定部１００から新たに処理するポリゴンデー
タが書き込まれる。

【０１０８】次にフィールド３になると、またポートの
切り替えが行われ、例えば、エリアＡ１３２からは、ソ
ーティング済みのポリゴンデータが出力される。

【０１０９】このように、データＲＡＭ１２０は３つの
エリアの切り替えが可能であり、これにより、ポリゴン
データの入力、ソーティング、ソーティング済みデータ
の出力という処理を、パイプライン処理により行うこと
が可能となる。即ち、ポートの切り替えにより、１つの
エリアが各フィールドごとに別々の役割を果たすことが
可能となる。この結果、エリア間のデータ転送の必要性
がなくなり、高速なソーティング処理が可能となる。例
えば、ソーティング用Ｚ値設定部１００からポリゴンデ
ータを入力するモードから、ソーティング制御部１４０
へソーティング用Ｚ値を出力するモードへ切り替わって
も、エリアＡ１３２に書き込まれているデータ自体は、
全く書き変わらない。更に、画像表示部３６０へソーテ
ィング処理済みのデータを出力するモードになっても、
エリアＡ１３２に書き込まれているデータ自体は書き変
わらず、ただ読み出すためのアドレスが変わるのみであ
る。

【０１１０】さて、データのソーティングは、ソーティ
ング制御部１４０及びソーティングＲＡＭ１４２によっ
て行われている。この場合、実際にソーティングされる
のは、ソーティングＲＡＭ１４２に書き込まれている内
容であり、データＲＡＭ１３０に書き込まれているポリ
ゴンデータ自体のソーティングが行われるわけではな
い。即ち、本実施例では、データＲＡＭ１３０自体に書
き込まれているデータをソーティングする必要がないた
め、高速のソーティング処理が可能となる。

【０１１１】次に、ソーティング制御部１４０及びソー
ティングＲＡＭ１４２の構成及び動作の詳細について説
明する。

【０１１２】まず、ソーティング用Ｚ値が、データＲＡ
Ｍ１３０からソーティング制御部１４０に入力される。

【０１１３】ソーティング制御部１４０は、このソーテ
ィング用Ｚ値を用いて度数分布表を作成し、これを基に
優先順位を決定する。この様子が図１９に示される。

【０１１４】図１９（ａ）は、各ポリゴンデータとソー
ティング用Ｚ値の対応を示すものであり、Ｘ（１）〜Ｘ
（２０）は各ポリゴンデータを表し、その下欄には、各
ポリゴンデータに対応するソーティング用Ｚ値が記載さ
れている。但し、この表は、説明を簡単にするための例
示にすぎず、実際には、本実施例では８１９２個のポリ
ゴンデータを扱うことができ、また、ソーティング用Ｚ
値は２４ビットの２進数データにより表されている。

【０１１５】さて、ソーティング制御部１４０では、こ
の図１９（ａ）の表を基に、図１９（ｂ）に示す度数分
布表が作成される。即ち、図１９（ａ）において、ソー
ティング用Ｚ値が「７」のものは３つあるので、図１９
（ｂ）の「７」の欄には度数３が書き込まれる。同様に
して、各欄に対応する度数が書き込まれ、図１９（ｂ）
に示す度数分布表が作成される。実際には、この度数分
布表は、データＲＡＭ１４２内の度数分布表レジスタ１
４４の各レジスタに記憶されることになる。

【０１１６】次に、この度数分布表を基に、図１９
（ｃ）に示す優先順位表が作成される。即ち、図１９
（ｂ）により、ソーティング用Ｚ値が「６」のものの優
先順位は、１＋２＋４＝７となるため、この値が「６」
の欄に記載される。このようにして作成された優先順位
表は、実際には、度数分布表レジスタ１４４の各レジス
タに記憶され、度数分布表レジスタ１４４の内容が書き
変わることとなる。

【０１１７】次に、ソーティング制御部１４０は、もう
一度、データＲＡＭ１３０から、前に読み出したものと
同じソーティング用Ｚ値を全て読み出す。そして、この
読み出す際に、前記の度数分布表レジスタ１４４内に記
憶された優先順位が参照される。例えば、ポリゴンデー
タのソーティング用Ｚ値が５の場合は、図１９（ｃ）に
より、このポリゴンデータの優先順位は「１１」にな
る。従って、ソーティング制御部１４０により、インデ
ックスレジスタ１４６の１１番目のレジスタに、当該ポ
リゴンデータのアドレス、即ちデータＲＡＭ１３０内で
のアドレスが書き込まれる。同様にして、インデックス
レジスタ１４６の全てのレジスタに、対応するポリゴン
のアドレスが、前記優先順位表に基づいて書き込まれ
る。

【０１１８】最後に、インデックスレジスタ１４６が、
上位、即ち優先順位の高いものから順に読み出され、こ
の読み出されたアドレスに基づいて、データＲＡＭ１３
０から、ポリゴンデータが読み出され、画像表示部３６
０に出力される。これにより、ソーティング用Ｚ値に基
づいて決定された優先順位にしたがって、ポリゴンデー
タが画像表示部３６０に順次出力されることとなる。 （８）適用例 図１２には、前記第１〜第４の手法によるソーティング
処理部３２０を、実際のドライビングゲームに適用した
場合の表示画像が示されている。以下、具体的な適用方
法について説明する。 (a) Ｚ代表値の変更 図１２において、看板２０及び文字２２、２４、２６に
ついては、文字が常に看板より手前にあるようにしなけ
ればならない。この場合に、看板及び文字のＺ代表値を
「平均値」に設定すると、文字の画像データが欠落する
おそれがある。そこで、看板及び文字のポリゴンのＺ代
表値を、前記した図５（ｂ）に示すように「最大値」に
なるように設定する。このようにすれば、確実にデータ
の欠落を防止できることとなる。

【０１１９】次にガードレール６０であるが、このガー
ドレール６０を構成するポリゴンのＺ代表値については
「最小値」となるように設定するのが望ましい。その理
由は、図１２に示すようにガードレール６０の向こう側
に標識７０があった場合に、この標識７０がガードレー
ル６０の前に出てきてしまうことがあるからである。こ
の様子が図１３（ａ）に示される。即ち、ガードレール
６０のＺ代表値Ｚ１を「平均値」とすると、標識７０の
Ｚ代表値Ｚ２の方がＺ１より小さくなるため、描画する
際に本当は後ろにあるべき標識７０が前に出てきてしま
う。一方、通常、この種のゲームでガードレール６０の
手前に、他の３次元オブジェクトがくることはあまりな
い。そこで、この場合は、ガードレール６０のＺ代表値
は「最小値」とする方が望ましいこととなる。

【０１２０】なお、この場合に注意しなければならない
のは、ガードレール６０のＺ代表値を「最小値」にする
と、他のガードレール６２、６４、６６、６８等のＺ代
表値も「最小値」となってしまうことである。即ち、通
常、この種の画像合成装置では、画像処理データのメモ
リ容量を節約するために、ガードレール６０、６２等の
画像データは共通のものを使用する。具体的には、この
ガードレール６０を構成するポリゴンのデータは、画像
情報メモリ３１４に記憶されており、他のガードレール
６２、６４等の画像処理をする場合にも、この記憶され
ているデータを共通のデータとして使用する。そして、
Ｚ代表値として「最大値」「最小値」「平均値」のどれ
を選ぶかを設定するデータも、この共通のデータに含ま
れている。従って、ガードレール６０のＺ代表値につい
て「最小値」を選ぶように設定すると、必然的に他のガ
ードレール６２、６４、６６、６８等のＺ代表値も「最
小値」を選ぶように設定されることとなる。これは、図
１２に示すタイヤ５８とガードレール６８との関係で問
題となる。 (b) ポリゴンごとのシフト値加算 図１２に示す、タイヤ５８は、ドライビングゲームにお
いて、例えばレーシングカーがクラッシュして壊れた場
合に、ガードレール側に転がっていったものである。こ
の様な場合、タイヤ５８はガードレール６８にぶつか
り、その後、はね返ることとなる。ところが前記したよ
うにガードレール６８のＺ代表値が「最小値」に設定さ
れるため以下のような不都合が生じる。

【０１２１】図１３（ｂ）において、タイヤ５８はＡ、
Ｂ、Ｃに示すようにガードレール６８にぶつかってはね
返る。ここでガードレール６８のＺ代表値をＺ１、タイ
ヤ５８のＺ代表値をＺ２とすると、タイヤ５８がＡの位
置にある時はＺ２＜Ｚ１なので問題ないが、Ｂの位置に
ある時はＺ２’＞Ｚ１となるため、タイヤ５８がガード
レール６８の後ろに消えてしまうという事態が生じる。
更に、Ｃの位置にある場合も、Ｚ２”＞Ｚ１となるため
にガードレール６８の後ろに隠れてしまい、ぶつかって
はね返るという映像効果をだせないこととなる。

【０１２２】そこで、このような場合は、タイヤ５８の
Ｚ代表値に負のシフト値を加算する。具体的には、ガー
ドレール６８のポリゴンの頂点のＺ値の最小値をＺ３と
した場合、例えばＺ３ーＺ１以上の値の負の値を加算す
ればよいこととなる。これにより、タイヤ５８がガード
レールの後ろに消えてしまったり、ぶつかってはね返る
という映像効果がなくなってしまうといった事態は生じ
なくなる。

【０１２３】なお、この場合、変更されるのはＺ代表値
だけであって、タイヤ５８の実際のＺ座標等の他のデー
タには全く影響が及ばない点に留意すべきである。従っ
て、かなり大きなＺ代表値を加算しても、タイヤ５８の
更に手前にある３次元オブジェクトとの優先順位が狂わ
ないかぎり、表示画像に悪影響を及ぼすことはない。

【０１２４】また、この場合、ガードレール６８のＺ代
表値に正のシフト値を加算するのは、好ましくない。そ
の理由は以下の通りである。即ち、このようなシフト値
加算をするということは、図１０（ａ）のソーティング
制御用データにシフト値を設定するということである。
そして、図１０（ａ）に示すソーティング用制御用デー
タは、ガードレールを構成するポリゴンに共通のデータ
であるため、その影響は他の全てのガードレール６０、
６２等に及んでしまう。この結果、例えば標識７０が、
ガードレール６０の前に出るという事態が生じてしまう
からである。

【０１２５】このようなポリゴンごとのシフト値加算
は、例えば図１２に示すような屋根にでっぱり（以下箱
体と呼ぶ）がついた家７４に対するＺ代表値を調整する
場合にも有効である。

【０１２６】この場合、屋根を表すポリゴン８０は、大
きなポリゴンで形成されている。その理由は次の通りで
ある。即ち、屋根が例えば瓦で形成されている場合、従
来は、屋根を、瓦を表す複数のポリゴンに分解して表示
していた。これに対して、例えばテクスチャマッピング
手法を用いた場合には、瓦を表すテクスチャを屋根には
り付けることにより、このような屋根を表示できること
となる。この結果、屋根を表すポリゴンは、従来に比べ
て大きなものとなってしまう。

【０１２７】このような大きなポリゴン８０の上に、ポ
リゴン８２、８４、８６（図上において見えない部分は
省略する）からなる箱体が設けられている場合、眺める
方向によっては、ポリゴン８０に対するポリゴン８２、
８４、８６の優先順位が狂ってしまう。この結果、眺め
る方向によって、箱体が出たり消えたりする事態が生
じ、その消え方もポリゴン８２、８４、８６のそれぞれ
で異なる。

【０１２８】そこで、このような場合には、ポリゴン８
２、８４、８６のＺ代表値に対してポリゴンごとに負の
シフト値を加算して、優先順位の狂いを是正する。これ
により、眺める方向が変わっても常にポリゴン８２、８
４、８６がポリゴン８０の手前にくるように調整できる
こととなる。

【０１２９】なお、この場合、シフト値の最適値は、ポ
リゴンそれぞれごとに異なることとなる。即ち、ポリゴ
ンのＺ代表値に対してあまりに大きな負のシフト値を加
算すると、箱体の手前に他のポリゴンがあった場合（例
えば鳥が箱体の上を通過した場合）に、そのポリゴンと
の優先順位が狂ってしまい不都合が生じる。従って、こ
のような不都合が生じないように、ポリゴンごとに最適
なシフト値を加算する必要があり、この結果、ポリゴン
それぞれに異なるシフト値を加算する必要が生じること
となる。 (c) ３次元オブジェクトごとのシフト値加算 次に、家７４とガードレール６６との優先順位の関係を
考えてみる。この場合、どのような方向から眺めても、
家７４が必ずガードレール６６の向こう側に位置するよ
うにしなければならない。しかし、例えば家７４を構成
するポリゴンのＺ代表値が「最小値」あるいは「平均
値」に設定されていると、眺める方向によってガードレ
ール６６がポリゴン７８の中に消えてしまうという事態
が生じる。

【０１３０】この場合、例えば家７４を構成するポリゴ
ンのＺ代表値を「最大値」に設定すると、今度は、看板
９０との間の優先順位が狂ってしまうという事態が生じ
る。また、例えばポリゴン７８のＺ代表値のみを「最小
値」とするのは、他のポリゴン７６、８０等との優先順
位の関係で好ましくない。

【０１３１】更に、前記したように、ポリゴン８０とポ
リゴン８２、８４、８６との優先順位の関係について
は、ポリゴン８２、８４、８６にポリゴンごとのシフト
値を加算して調整している。従って、この優先順位の関
係を狂わさずに、そのままの状態で、家７２全体とガー
ドレール６６、６８、看板９０との間の優先順位の調整
を行う必要がある。

【０１３２】従って、この場合、家７４を構成するポリ
ゴン全体に同じ値のシフト値を加算することが望まし
い。そこで、本実施例では、３次元オブジェクトである
家７４に３次元オブジェクト単位にシフト値を加算し
て、これに対処している。この場合、看板９０に対して
も例えば同じ値のシフト値を加算すれば家７４と看板９
０との間の優先順位も適正に保たれることとなる。な
お、この場合、家７４に加算するシフト値としては、例
えばガードレール６６、６８との優先順位の関係を保つ
のであれば、ガードレールの長さに相当する正のシフト
値を加算すれば十分である。 (d) Ｚ固定値の設定 図１４には、Ｚ固定値の設定の適用により背景を描いた
場合の概念図が示される。同図に示されるように、この
Ｚ固定値の設定では、空４０、雲３８、山４２、地面４
４、道路４６、白線４７等の背景を、Ｚ固定値を使って
通常の物体よりも奥になるように設定する。しかも、こ
の場合、空４０、雲３８、山４２、地面４４、道路４
６、白線４７の順になるようにすべく、図１０（ｂ）に
示す２１ビットのＺ固定値を、例えば以下のように設定
する。即ち、空４０を表すポリゴンのを１ＦＦＦＦＨ、
雲３８を表す１ＦＦＦＥＨ、山４２を表すポリゴンを１
ＦＦＦＤＨ、地面を表すポリゴンを１ＦＦＦＣＨ、道路
を表すポリゴンを１ＦＦＦＢＨ、白線を表すポリゴンを
１ＦＦＦＡＨと設定する。このように、比較的大きな値
に設定することにより、画面上の他の３次元オブジェク
ト、例えば看板２０、ガードレール６０、家７４等との
間の優先順位の関係を簡易に調整することが可能とな
る。 (e) 絶対優先順位の設定 絶対優先順位の設定により、図１２に示すように、ウィ
ンドウ５０内にあるビル４８、山４３等のポリゴンをウ
ィンドウ外のポリゴンよりも絶対的に手前にもってくる
ことができるようになる。この場合、具体的には、ソー
ティング用Ｚ値の上位３ビットを、ウィンドウ内のポリ
ゴンは（０００）に、ウィンドウ外のポリゴンは（００
１）に設定する。

【０１３３】なお、このようにウインドウ５０内にある
ポリゴンを手前にもってくることは、例えば、前記のＺ
固定値の設定により行うことも可能である。しかし、絶
対優先順位の設定による制御によれば、ウィンドウ内５
０で独立に、Ｚ固定値の設定、シフト値加算による優先
順位の制御を行うことが可能となり、Ｚ固定値のみによ
る制御よりも、より簡易に、高精度な優先順位の制御が
可能となる。 (f) 絶対優先順位のシフト値加算 図２０には、絶対優先順位のシフト値加算が有効な場合
の適用例が示される。

【０１３４】図２０は、本画像合成装置及びソーティン
グ処理装置を、仮想体験装置を用いたロールプレイング
ゲームに適用した場合の表示画像を示すものである。

【０１３５】プレーヤの頭部にはゴーグル形状の頭部装
着体が装着されており、この頭部装着体にはプレーヤの
目を覆うように画像再生装置が設けられている。そし
て、このゲームは、この頭部装着体を装着したプレーヤ
が、迷路内を宝物を探して冒険するといった設定となっ
ている。本画像合成装置は、プレーヤにとりつけられて
いる空間センサにより、プレーヤの位置及び視界方向を
検出して、これに基づいてプレーヤの視界方向での表示
画像を演算し、前記画像再生装置に表示画像を転送して
いる。そして、この表示画像には、プレーヤの動きに合
わせて、迷路内の画像及び敵キャラクター等が次々と映
し出される。

【０１３６】プレーヤは、これらの敵キャラクターを倒
しながら、迷路内に置いてある宝箱９２を探して、これ
を開けてゆく。宝箱９２には、通常は、武器、各種アイ
テム、お金等の宝がはいっており、プレーヤはこれを取
ることにより、自分の武器、経験値等をパワーアップさ
せてゆくことができる。図２０（ａ）には、プレーヤが
この宝箱９２を開ける瞬間の表示画像が示されている。

【０１３７】この場合、ゲームの臨場感を高めて、より
スリリングなゲーム構成とするためには、例えばこの宝
箱の中に、新たな敵キャラクター９４を潜ませておくこ
とが効果的である。そして、プレーヤが宝物を開けた瞬
間に、図２０（ｂ）に示すように敵キャラクター９４が
プレーヤの目の前に当然出没するといった構成とすれ
ば、ゲームの緊張感を非常に高めることができる。特
に、前記したように、画像再生装置はプレーヤの目を覆
うようにして取りつけられているため、このような表示
画像を映し出すことにより、プレーヤに与えるインパク
トは非常に大きいものとなる。

【０１３８】さて、この場合、図２０（ｂ）に示すよう
に、敵キャラクタ９４は、プレーヤの目の前に何があっ
ても、例えばプレーヤの手９６、プレーヤの持っている
武器などがあっても、これに優先して、敵キャラクタを
表示画面上で最も前に映し出す必要がある。従って、こ
の場合に、絶対優先順位のシフト値加算が効果的とな
る。即ち、敵キャラクタ９４を構成するポリゴンデータ
又はオブジェクトデータ内に、負の絶対優先順位シフト
値をもつソーティング制御用データを設定しておく。こ
のようにすれば、この敵キャラクタ９４が表示画像上に
表示させた瞬間に、自動的に、表示画面上の最も前の位
置に映し出すことができる。そして、この優先順位の設
定は、絶対的に行われるため、プレーヤの手９６、武器
がどの位置にあっても、これに関係なく、プレーヤの目
の前に映し出すことができる。従って、プレーヤをびっ
くりさせ、プレーヤのゲームに対する緊張感をより高め
る効果等、従来にない映像効果を作り出すことが可能と
なる。なお、この場合でも、敵キャラクター間の優先順
位については、全く独立に、同じ絶対優先順位の中にお
いて、調整が可能である。

【０１３９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が
可能である。

【０１４０】例えば本発明に係るソーティング処理装置
は、図２に示す方式の画像合成装置にのみ適用されるも
のではなく、種々の方式の画像合成装置に適用すること
ができる。従って、例えばテクスチャマッピング手法や
グーローシェーディング手法を用いない画像合成装置に
対しても適用することが可能であり、いわゆるポリゴナ
イザと呼ばれる手法を用いた画像合成装置に使用するこ
とも可能である。

【０１４１】また、Ｚ代表値の設定、ポリゴンごと、あ
るいは３次元オブジェクトごとのシフト値加算、Ｚ固定
値の設定、絶対優先順位の設定は、絶対優先順位のシフ
ト値加算は、適用される画像合成装置に要求される性能
等に応じて、種々の組み合わせでの設定が可能である。
従って、Ｚ代表値の設定のみのソーティング処理装置、
Ｚ代表値の設定と優先順位の設定の組合せによるもの、
全ての組合せによるもの等、あらゆる組合せの設定が可
能である。

【０１４２】また、本発明に係るソーティング処理装置
が適用される画像合成装置は、ゲーム用画像合成装置の
みならず、例えばいわゆるバーチャルリアリティと呼ば
れる仮想体験装置、フライングシュミレータ、ドライビ
ングシュミレータ、遊園地等で用いられるいわゆるアト
ラクション施設、コンピューターグラフィック等の種々
の画像合成装置に適用することが可能である。

【０１４３】

【発明の効果】請求項１又は８の発明によれば、ポリゴ
ンごとに異なる種類のＺ代表値を設定でき、このＺ代表
値よりなるソーティング用Ｚ値により定められた優先順
位にしたがって、ポリゴンの画像データが出力される。
従って、表示する３次元画像の状態に対応して、ポリゴ
ンごとにこのＺ代表値の代表値設定パターンの指定を変
えることで、疑似３次元画像を形成する際におけるポリ
ゴンの欠落等の事態を有効に防止でき、高品質な画像を
提供できることとなる。

【０１４４】また、請求項２の発明によれば、画像供給
部は、ポリゴンの画像データに、ポリゴンの特性に合わ
せて設定される代表値設定パターンの指定データと、ポ
リゴンの各頂点の奥行きを表すＺ座標値を含ませて出力
することができる。従って、表示する３次元画像の状態
に応じてポリゴンの代表値設定パターンの指定データを
変えることで、表示画像を形成する際におけるポリゴン
の画像データの欠落等の事態を有効に防止できることと
なる。

【０１４５】また、請求項３の発明によれば、前記代表
値設定パターンとして、最小値、最大値及びこれらの平
均値から選択された少なくとも２つをＺ代表値として演
算できるため、より効率のよい優先順位の設定が可能と
なる。

【０１４６】また、請求項４の発明によれば、シフト値
加算により、Ｚ代表値のみによっては回避できないポリ
ゴンの欠落等の事態を有効に防止できる。この場合、更
に、３次元オブジェクトごとにシフト値を加算すること
により、当該３次元オブジェクトに含まれる全てのポリ
ゴンの優先順位を一度に調整することが可能となり、よ
り簡易で効率的な優先順位の設定が可能となる。。

【０１４７】また、請求項５の発明によれば、前記Ｚ代
表値を固定値に設定することにより、優先順位が常に決
まっているようなポリゴン又は３次元オブジェクトに対
して、より簡易に優先順位を決定することができる。

【０１４８】また、請求項６の発明によれば、ソーティ
ング用Ｚ値の下位ビットのいかんにかかわらず、この絶
対優先順位部により優先順位を絶対的に制御できる。従
って、表示画面上に異なるウィンドウ画面を簡易に設定
でき、例えば、これをドライビングゲームに適用した場
合には、表示画面上にバックミラー、サイドミラー、任
意の視点方向から見える表示画像をウィンドウとして形
成できることとなる。

【０１４９】また、請求項７の発明によれば、設定され
た絶対優先順位を任意に変更できることとなり、これに
より、より高度な優先順位の制御が可能となり、従来に
ないより効果的な映像効果を作り出すことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るソーティング処理装置の好適な一
例について示すブロック図である。

【図２】本発明に係るソーティング処理装置が適用され
た画像合成装置の一例を示すブロック図である。

【図３】テクスチャマッピングの概念について説明する
概略説明図である。

【図４】Ｚ代表値を用いた場合のデータの欠落の問題に
ついて説明するための概略説明図である。

【図５】本実施例の第１の手法及びその構成について示
すブロック図及び概略説明図である。

【図６】本実施例の第２の手法及びその構成について示
すブロック図及び概略説明図である。

【図７】本実施例の第３の手法及びその構成について示
すブロック図及び概略説明図である。

【図８】本実施例の第４の手法を説明するための概略説
明図である。

【図９】本実施例により取り扱われるデータのデータフ
ォーマットの一例を示すものである。

【図１０】ソーティング制御用データ及びソーティング
用Ｚ値のデータフォーマットの一例を示すものである。

【図１１】ソーティング部について説明するための概略
説明図である。

【図１２】本実施例が適用された表示画面の一例を示す
概略説明図である。

【図１３】Ｚ代表値の設定変更及びシフト値加算の有効
性について説明するための概略説明図である。

【図１４】Ｚ固定値の設定の概念について説明するため
の概略説明図である。

【図１５】従来の画像合成装置の概念について説明する
ための概略説明図である。

【図１６】従来の画像合成装置の構成について示す概略
ブロック図である。

【図１７】Ｚバッファ法について説明するための概略説
明図である。

【図１８】３次元演算部での演算の概要を説明するため
の概略説明図である。

【図１９】度数分布を利用したソーティングの手法につ
いて説明するための概略説明図である。

【図２０】絶対優先順位のシフト値加算の適用例を説明
するための概略説明図である。

【符号の説明】

１００ ソーティング用Ｚ値設定部 １０２ Ｚ代表値設定部 １０４ ポリゴン用シフト値加算部 １０８ オブジェクト用シフト値加算部 １０６ ポリゴン用Ｚ固定値設定部 １１０ オブジェクト用Ｚ固定値設定部 １１２ 絶対優先順位設定部 １１４ ポリゴン用絶対優先順位シフト部 １１６ オブジェクト用絶対優先順位シフト部 １２０ ソーティング部 １３０ データＲＡＭ １４０ ソーティング制御部 １４２ ソーティングＲＡＭ ３０８ 画像供給部 ３１０ 操作部 ３１２ メインＣＰＵ部 ３１４ ３次元情報メモリ ３１６ ３次元演算部 ３２０ ソーティング処理部 ３６０ 画像供給部

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 疑似３次元画像を構成する複数のポリゴ
   ンの画像データが入力され、前記各ポリゴンの画像デー
   タを、各ポリゴンを構成する各頂点に付与された奥行き
   方向を表すＺ座標値に基づきソーティングして出力する
   ソーティング処理装置であって、 前記ポリゴンの頂点のＺ座標値からＺ代表値をポリゴン
   ごとに演算し、このＺ代表値をソーティング用Ｚ値とし
   てポリゴンごとに設定するソーティング用Ｚ値設定部
   と、 前記ソーティング用Ｚ値により定められる優先順位にし
   たがってポリゴンの画像データを並べ変え、出力するソ
   ーティング部とを含み、 前記複数のポリゴンには、ポリゴンの特性に合わせて前
   記Ｚ代表値を設定するための代表値設定パターンがポリ
   ゴンごとにあらかじめ指定され、前記ソーティング用Ｚ
   値設定部が、前記ポリゴンの頂点の前記Ｚ座標値から前
   記指定された代表値設定パターンを用いて前記Ｚ代表値
   の演算を行うことを特徴とするソーティング処理装置。
2. 【請求項２】 複数の３次元ポリゴンにより表現された
   ３次元画像を、前記３次元ポリゴンに対応するポリゴン
   ごとに２次元平面に透視変換し、疑似３次元画像を構成
   する複数のポリゴンの画像データを演算するとともに、
   前記画像データに、ポリゴンを構成する各頂点に付与さ
   れた奥行き方向を表すＺ座標値と、ポリゴンの特性に合
   わせて設定された代表値設定パターン指定データとを含
   ませて出力する画像供給部と、 前記複数のポリゴンの画像データが順次入力され、前記
   各ポリゴンの画像データをＺ座標値に基づきソーティン
   グして出力するソーティング処理装置と、 を含み、 前記ソーティング処理装置は、 前記ポリゴンの頂点のＺ座標値からＺ代表値をポリゴン
   ごとに演算し、このＺ代表値をソーティング用Ｚ値とし
   てポリゴン毎に設定するソーティング用Ｚ値設定部と、 前記ソーティング用Ｚ値により定められる優先順位にし
   たがってポリゴンの画像データを並べ変え、出力するソ
   ーティング部とを含み、 前記ソーティング用Ｚ値設定部が、前記ポリゴンの頂点
   の前記Ｚ座標値から前記指定データにより指定された前
   記代表値設定パターンを用いて前記Ｚ代表値の演算を行
   うことを特徴とする画像合成装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記ソーティング用Ｚ値設定部において用いられる前記
   代表値設定パターンが、前記ポリゴンの頂点のＺ座標値
   の最小値、Ｚ座標値の最大値、前記最小値及び前記最大
   値の平均値のいずれかから前記Ｚ代表値を選択するパタ
   ーン、あるいは、前記最大値、前記平均値のいずれかか
   ら前記Ｚ代表値を選択するパターン、あるいは、前記最
   小値、前記平均値のいずれかから前記Ｚ代表値を選択す
   るパターン、あるいは、前記最大値、前記最小値のいず
   れかから前記Ｚ代表値を選択するパターンであることを
   特徴とするソーティング処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１、３のいずれかにおいて、 前記ソーティング用Ｚ値設定部は、 演算された前記Ｚ代表値に、ポリゴンごとに所定のシフ
   ト値を加算して前記ソーティング用Ｚ値を形成する、あ
   るいは、複数のポリゴンで構成された３次元オブジェク
   トごとに所定のシフト値を加算して前記ソーテイング用
   Ｚ値を形成する、あるいは、ポリゴンごとに所定のシフ
   ト値を加算するとともに３次元オブジェクトごとに所定
   のシフト値を加算してソーティング用Ｚ値を形成するシ
   フト値加算手段を含むことを特徴とするソーティング処
   理装置。
5. 【請求項５】 請求項１、３、４のいずれかにおいて、 前記ソーティング用Ｚ値設定部は、 前記演算されたＺ代表値を、ポリゴンごとに所定の固定
   値に設定して前記ソーティング用Ｚ値を形成する、ある
   いは、複数のポリゴンで構成された３次元オブジェクト
   ごとに所定の固定値に設定して前記ソーティング用Ｚ値
   を形成する、あるいは、ポリゴンごとに所定の固定値に
   設定するとともに３次元オブジェクトごとに所定の固定
   値に設定してソーティング用Ｚ値を形成するＺ固定値設
   定手段を含むことを特徴とするソーティング処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１、３〜５のいずれかにおいて、 前記ソーティング用Ｚ値設定部は、 ボリゴンの優先順位を下位ビットの値に関係なく絶対的
   に制御する絶対優先順位ビットを、ソーティング用Ｚ値
   の上位ビットに絶対優先順位部として設定する絶対優先
   順位設定手段を含むことを特徴とするソーティング処理
   装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、 前記ソーティング用Ｚ値設定部は、 前記絶対優先順位ビットに、ポリゴンごとに所定のシフ
   ト値を加算する、あるいは、複数のポリゴンで構成され
   た３次元オブジェクトごとに所定のシフト値を加算す
   る、あるいは、ポリゴンごとに所定のシフト値を加算す
   るとともに３次元オブジェクトごとに所定のシフト値を
   加算する絶対優先順位シフト手段を含むことを特徴とす
   るソーティング処理装置。
8. 【請求項８】 複数のポリゴンの画像データを、ポリゴ
   ンを構成する各頂点に付与された奥行き方向を表すＺ座
   標値に基いてソーティングするソーティング処理方法で
   あって、 前記ポリゴンの頂点のＺ座標値からＺ代表値をポリゴン
   ごとに演算し、このＺ代表値をソーティング用Ｚ値とし
   てポリゴンごとに設定するソーティング用Ｚ値設定ステ
   ップと、 前記ソーティング用Ｚ値により定められる優先順位にし
   たがってポリゴンの画像データを並べ変えるステップと
   を含み、 前記複数のポリゴンには、ポリゴンの特性に合わせて前
   記Ｚ代表値を設定するための代表値設定パターンがポリ
   ゴンごとにあらかじめ指定され、前記ソーティング用Ｚ
   値設定ステップは、前記ポリゴンの頂点の前記Ｚ座標値
   から前記指定された代表値設定パターンを用いて前記Ｚ
   代表値の演算を行うことを特徴とするソーティング処理
   方法。
9. 【請求項９】 請求項２において、 前記ソーティング用Ｚ値設定部において用いられる前記
   代表値設定パターンが、前記ポリゴンの頂点のＺ座標値
   の最小値、Ｚ座標値の最大値、前記最小値及び前記最大
   値の平均値のいずれかから前記Ｚ代表値を選択するパタ
   ーン、あるいは、前記最大値、前記平均値のいずれかか
   ら前記Ｚ代表値を選択するパターン、あ るいは、前記最
   小値、前記平均値のいずれかから前記Ｚ代表値を選択す
   るパターン、あるいは、前記最大値、前記最小値のいず
   れかから前記Ｚ代表値を選択するパターンであることを
   特徴とする画像合成装置。
10. 【請求項１０】 請求項２、９のいずれかにおいて、 前記ソーティング用Ｚ値設定部は、 演算された前記Ｚ代表値に、ポリゴンごとに所定のシフ
    ト値を加算して前記ソーティング用Ｚ値を形成する、あ
    るいは、複数のポリゴンで構成された３次元オブジェク
    トごとに所定のシフト値を加算して前記ソーティング用
    Ｚ値を形成する、あるいは、ポリゴンごとに所定のシフ
    ト値を加算するとともに３次元オブジェクトごとに所定
    のシフト値を加算してソーティング用Ｚ値を形成するシ
    フト値加算手段を含むことを特徴とする画像合成装置。
11. 【請求項１１】 請求項２、９、１０のいずれかにおい
    て、 前記ソーティング用Ｚ値設定部は、 前記演算されたＺ代表値を、ポリゴンごとに所定の固定
    値に設定して前記ソーティング用Ｚ値を形成する、ある
    いは、複数のポリゴンで構成された３次元オブジェクト
    ごとに所定の固定値に設定して前記ソーティング用Ｚ値
    を形成する、あるいは、ポリゴンごとに所定の固定値に
    設定するとともに３次元オブジェクトごとに所定の固定
    値に設定してソーティング用Ｚ値を形成するＺ固定値設
    定手段を含むことを特徴とする画像合成装置。
12. 【請求項１２】 請求項２、９〜１１のいずれかにおい
    て、 前記ソーティング用Ｚ値設定部は、 ポリゴンの優先順位を下位ビットの値に関係なく絶対的
    に制御する絶対優先順位ビットを、ソーティング用Ｚ値
    の上位ビットに絶対優先順位部として設定する絶対優先
    順位設定手段を含むことを特徴とする画像合成装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２において、 前記ソーティング用Ｚ値設定部は、 前記絶対優先順位ビットに、ポリゴンごとに所定のシフ
    ト値を加算する、あるいは、複数のポリゴンで構成され
    た３次元オブジェクトごとに所定のシフト値を加算す
    る、あるいは、ポリゴンごとに所定のシフト値を加算す
    るとともに３次元 オブジェクトごとに所定のシフト値を
    加算する絶対優先順位シフト手段を含むことを特徴とす
    る画像合成装置。