Устройство, способ и распространяемый носитель информации для получения изображений, подлежащих воспроизведению на видеоустройствах

Устройство, способ и распространяемый носитель информации для получения изображений, подлежащих воспроизведению на видеоустройствах

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам и способам создания изображений. Его применение позволяет получить технический результат в виде уменьшения потерь качества изображения, вызываемого наложением спектров. Этот результат достигается благодаря тому, что задается множество величин сдвига с точностью выше одного пикселя положения изображения на основе записанных в буфер кадров параметров цвета (R, G, В) пикселей в определенные места буфера кадров, после чего производится перезапись данных пикселей в те места запоминающего устройства, которые соответствуют множеству величин сдвигов. 3 с. и 82 з.п.ф-лы, 41 ил.

Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к устройству, способу и распространяемому носителю информации, в частности к устройству, способу и распространяемому носителю информации для создания высококачественного изображения, например в компьютерах для создания трехмерных графических изображений, создаваемых на компьютере, или в устройствах, воспроизводящих специальные видеоэффекты (эффекторы), аппаратуре для видеоигр и т.п.

Предпосылки создания изобретения Высокая степень интеграции и высокие скорости обработки информации, достигнутые в последнее время в процессорах и запоминающих устройствах, позволяют решать задачи, казавшиеся ранее неразрешимыми, и, в частности, получать изображения в реальном времени с эффектом присутствия в аппаратуре для видеоигр. Создаваемое трехмерное (объемное) изображение во многих случаях разбивается на множество многоугольников (единичных графических форм или полигонов), которые в совокупности создают единое трехмерное изображение. Иначе говоря, трехмерное изображение (образ) определяется соответствующей комбинацией полигонов.

Например, создание трехмерного образа осуществляется выполнением координатных преобразований параметров (данных) полигона, выполнением геометрической обработки, такой как отсечка и подсветка, с последующими перспективным и проективным преобразованиями полученных таким образом данных и получением исходных данных в трехмерном пространстве и превращением их в конкретные элементы изображения (в дальнейшем - пикселей) в двухмерной плоскости, на которой воспроизводится создаваемое изображение. При таком способе положение полигона, задаваемое числом с фиксированной или плавающей точкой, преобразуется в целые числа, соответствующие фиксированным положениям пикселей на экране. В результате возникает наложение спектров и создаваемое изображение имеет "рваные", похожие на лестницу, края и низкое по сравнению с изображением, получаемым с помощью видеокамеры, качество.

Помимо этого, при таком способе возникает и еще одна проблема, заключающаяся в том, что в результате наложения спектров изображение начинает дрожать, что естественно мешает его правильному восприятию.

Наложение спектров не только снижает качество изображения; при представлении сигнала конечным слишком малым числом точек возникает ошибка квантования.

Один из способов уменьшения влияния наложения спектров на качество изображения заключается в виртуальном делении каждого пикселя на отдельные более мелкие части, называемые субпикселями, с последующим отслеживанием прохождения лучей в этих субпикселях и выполнением некоторых вычислений с ними и усреднением результатов вычислений для ближайшего пикселя; однако вычисления для отслеживания прохождения лучей в субпикселях занимают значительное время, и несмотря на увеличение быстродействия процессоров, запоминающих и других устройств, в настоящее время не представляется возможным выполнять такие вычисления в реальном времени для движущихся изображений. Так, движущееся изображение обычно состоит из около 20-30 меняющихся каждую секунду кадров и в настоящее время невозможно создать имеющую разумную стоимость аппаратуру, позволяющую выполнять вычисления, необходимые для отслеживания прохождения лучей в меняющихся с такой скоростью кадрах.

Другой способ уменьшения влияния наложения спектров (снижение качества изображения из-за наложения спектров) заключается в создании изображения с высоким разрешением и фильтрацией его с целью сокращения числа пикселей; однако повышение качества движущихся изображений таким способом требует использования быстродействующего имеющего большую емкость кадрового буфера или Z-буфера для хранения изображений с высоким разрешением, что делает применяемую для этого аппаратуру очень громоздкой и дорогой.

Еще одним способом уменьшения влияния наложения спектров на качество изображений является способ, известный как альфа-сопряжение, в котором при изображении определенной графической формы определяется пропорция в этой форме занимающего ее пикселя, после чего эта графическая форма и фон изображения альфа-сопрягаются в этой пропорции. Этот способ используется для формирования краев графических форм, но он неэффективен для мерцающих структур, наложенных на графические формы и не ограничивает влияния наложения спектров, которое происходит в том случае, когда трехмерные формы пересекают друг друга (линии пересечения) (например, на линии пересечения двух сфер, одна из которых входит в другую).

Исходя из всего вышеизложенного, задачей настоящего изобретения является разработка способа снижения ухудшения качества изображения, вызываемого наложением спектров, без всякого увеличения стоимости и размеров используемой для создания изображений аппаратуры.

Краткое изложение сущности изобретения Устройство для создания изображений по п.1 включает задающее устройство для задания множества величин сдвигов положения изображения для сдвига положения изображения с точностью выше одного пикселя при запоминании данных пикселей в памяти устройства запоминания данных пикселей, и устройство для записи данных пикселей в устройство запоминания данных пикселей с целью перезаписи изображения путем записи данных пикселей в каждое место устройства запоминания данных пикселей, соответствующее множеству величин сдвигов, заданных устройством задания величин сдвигов.

Способ создания изображений по п. 43 включает шаг установки величины сдвига из множества задаваемых величин сдвигов для сдвига с точностью выше одного пикселя положения изображения при запоминании данных пикселей в памяти устройства запоминания данных пикселей, и шаг записи данных пикселей в устройство для запоминания данных пикселей с целью перезаписи изображения путем записи данных пикселей в каждое место устройства запоминания данных пикселей, соответствующее множеству величин сдвигов.

Распространяемый носитель информации по п. 75 содержит компьютерную программу, по которой выполняется шаг установки множества величин сдвигов изображений для сдвига с точностью выше одного пикселя положения изображения при запоминании данных пикселей в памяти устройства запоминания данных пикселей, и шаг записи данных пикселей, при котором происходит перезапись изображения путем записи данных пикселей в каждое место устройства запоминания данных пикселей, соответствующее множеству величин сдвигов.

В устройстве для создания изображения по п.1 устройство для задания множества величин сдвигов задает множество величин сдвигов для сдвига с точностью выше одного пикселя положения изображения при запоминании данных пикселей в памяти устройства запоминания данных пикселей, а устройство для записи данных пикселей в устройство запоминания данных пикселей переписывает изображение путем записи данных пикселей в каждое место устройства запоминания данных пикселей, соответствующее множеству величин сдвигов, заданных устройством задания величин сдвигов.

В способе создания изображения по п.43 устанавливается множество величин сдвигов для сдвига с точностью выше одного пикселя положения изображения при запоминании данных пикселей в памяти устройства запоминания данных пикселей, и изображение перезаписывается путем записи данных пикселей в каждое место устройства запоминания данных пикселей, соответствующее множеству величин сдвигов.

В распространяемом носителе информации по п.75 имеется компьютерная программа, по которой компьютер устанавливает величины многократных сдвигов для сдвига с точностью выше одного пикселя положения изображения при запоминании данных пикселей в памяти устройства запоминания данных пикселей и по которой осуществляется перезапись изображения путем записи данных пикселей в каждое место устройства запоминания данных пикселей, соответствующее множеству величин сдвигов.

Краткое описание чертежей Ниже изобретение более подробно поясняется со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано: на фиг. 1 - вид сверху примера выполнения видеоигрового устройства с предлагаемым в изобретении устройством для создания изображений по предлагаемому в изобретении способу, на фиг.2 - вид спереди видеоаппаратуры, показанной на фиг.1, на фиг.3 - вид сбоку видеоаппаратуры, показанной на фиг.1, на фиг.4 - вид сверху на оптический диск (КД-ПЗУ) 51, на фиг.5 - блок-схема, на которой показана электрическая схема основного блока видеоаппаратуры, показанной на фиг.1, на фиг. 6 - блок-схема, на которой в деталях показана структура блока графической памяти видеоаппаратуры, электрическая схема которой показана на фиг.5, на фиг.7(А)-7(Г) - диаграммы, объясняющие процесс перезаписи точки, на фиг.8 - схема, на которой показан результат перезаписи точки, на фиг.9 - диаграмма, на которой показан пиксель, состоящий из 2 х 2 субпикселей, на фиг. 10 - диаграмма, показывающая результат создания изображения точки, полученной сразу, без перезаписи, на фиг.11(А)-11(Г) - диаграммы, объясняющие процесс перезаписи точки, на фиг.12 - диаграмма, на которой показан результат перезаписи точки, на фиг.13(А)-13(Г) - диаграммы, объясняющие соотношение между положением изображаемой точки и результатом перезаписи, на фиг. 14(А)-14(Г) - диаграммы, объясняющие процесс перезаписи прямой линии, на фиг. 15 - диаграмма, на которой показан результат перезаписи прямой линии, на фиг. 16(А)-16(Г) - диаграммы, объясняющие процесс перезаписи прямой линии, на фиг. 17(А) и 17(Б) - диаграммы, на которых показан результат перезаписи прямой линии, на фиг.18 - блок-схема, объясняющая процедуру создания и обработки изображений полигонов в основном блоке видеоигрового устройства, схема которого показана на фиг.5, на фиг.19(А) и 19(Б) - графики, объясняющие причину формирования изображения в определенной последовательности, начиная с полигонов, ближайших к точке наблюдения, на фиг. 20(А) и 20(Б) - графики, относящиеся к случаю, когда процесс создания изображения начинают с полигонов, наиболее удаленных от точки наблюдения, на фиг. 21(А) и 21(Б) - графики, относящиеся к случаю, когда процесс создания изображения начинают с полигонов, ближайших к точке наблюдения, и на фиг. 22 - блок-схема, объясняющая более подробно последовательность операций, выполняемых на шаге S14, процедуры, показанной на фиг.18.

Предпочтительный вариант выполнения изобретения Ниже рассмотрены различные варианты выполнения изобретения, а с целью лучше раскрыть связь между всеми перечисленными в формуле изобретения вариантами и устройствами в описании различных вариантов изобретения указание на конкретные варианты устройств (которые следует рассматривать только в качестве примера) заключено в скобки. С учетом этого отличительные особенности изобретения можно описать следующим образом.

Устройство для создания изображений по п.1 включает устройство для запоминания данных пикселей, хранящее их с целью последующего вывода в двухмерное выходное устройство, на котором воспроизводится изображение (например, кадровый буфер 141 фиг.6), устройство для задания величин сдвигов изображений, задающее множество величин сдвигов для сдвига с точностью выше одного пикселя положения изображения при запоминании данных пикселей в памяти устройства запоминания данных пикселей (например, на шаге S6 программы обработки - фиг.18), и устройство для записи данных пикселей в устройство запоминания данных пикселей с целью перезаписи изображения путем записи данных пикселей в каждое место устройства запоминания данных пикселей, соответствующее множеству сдвигов изображения, заданному с помощью устройства для задания множества величин сдвигов изображений (например, на шаге S14 программы обработки - фиг.18).

Устройство для создания изображений по пп.3, 14, 25 и 35 включает также счетчик, который определяет, сколько раз происходит перезапись изображения (например, на шаге S5 программы обработки - фиг.18).

Устройство для создания изображений по пп.4, 15, 26 и 36 может включать также устройство оценки, которое оценивает, сколько времени необходимо для записи данных пикселей, относящихся к одному полному кадру информации, в устройство запоминания данных пикселей (например, на шаге S4 программы обработки - фиг. 18), после чего по этому времени, определенному устройством оценки, счетчик определяет количество перезаписей.

Устройство для создания изображений по пп.6, 17, 28 и 38 при его использовании для создания движущихся изображений содержит также устройство коррекции, корректирующее величины сдвигов на основе данных о движении изображения (например, на шаге S10 программы обработки - фиг.18).

Устройство для создания изображений по пп.8 и 19 при его использовании для создания трехмерных изображений содержит устройство для сортировки, которое сортируют элементы графических объектов по их глубине в направлении наблюдения (например, на шаге S7 программы обработки - фиг.18), и устройство, которое изображает эти объекты по глубине в соответствующем порядке, начиная от ближайшего к точке наблюдения.

Устройство для создания изображений по п.12 может также включать операционное устройство, используемое при заданном входе (например, операционное устройство 17 - фиг.1), устройство для выполнения арифметических операций, которое считывает данные из носителя информации, или устройства хранения, и совершает над ними заранее заданные арифметические действия на основе входного сигнала от операционного устройства (например, основной ЦП 111 - фиг.5), и устройство создания данных пикселей, например ГП, которое определяет данные пикселей на основе результатов арифметических действий, выполняемых соответствующим устройством (например ГП 115 - фиг.5).

Устройство для создания изображений по п.23 при его использовании для создания трехмерных изображений, образованных комбинацией элементов графических форм, имеет устройство преобразования, которое в зависимости от точки наблюдения преобразует (обращает) эти элементы, являющиеся трехмерными изображениями, в двухмерные, изображаемые в системе координат двумерного устройства вывода (например, основной ЦП 111 - фиг.5), устройство сортировки, которое сортируют элементы графических объектов, преобразованные устройством преобразования, по их глубине в направлении наблюдения (например, на шаге S7 программы обработки - фиг.18) и устройство для запоминания глубины элементов изображения, регистрирующее значения, которые характеризуют положение элементов графических объектов по их глубине в направлении наблюдения (например, Z-буфер 142 - фиг.6), используя которое устройство для создания изображений изображает элементы графических объектов в определенном по глубине порядке, начиная с ближайшего к точке наблюдения.

Устройство для создания изображения по п.33 при его использовании для создания трехмерных изображений, образованных комбинацией элементов графических форм, может также иметь операционное устройство для выполнения операций при заранее заданном входе (например, операционное устройство 17 - фиг.1), устройство для выполнения арифметических действий, которое считывает данные из носителя информации и совершает над ними заранее заданные арифметические действия на основе входного сигнала от операционного устройства (например, основной ЦП 111 - фиг.5), устройство преобразования, которое преобразует (обращает) элементы графических форм, полученные в результате вычислений, выполняемых устройством выполнения арифметических действий, в двухмерные, изображаемые в системе координат двумерного устройства вывода, устройство сортировки, которое сортирует элементы графических объектов, преобразованные устройством преобразования, по их глубине в направлении наблюдения (например, на шаге S7 программы обработки - фиг.18) и устройство для запоминания глубины элементов изображения, регистрирующее значения, которые характеризуют положение элементов графических объектов по их глубине в направлении наблюдения (например, Z-буфер 142 - фиг.6), используя которое устройство для создания изображений изображает элементы графических объектов в определенном по глубине порядке, начиная с ближайшего к точке наблюдения.

В настоящем описании не ставится цель ограничить каждое из используемых в изобретении устройств только упомянутыми выше.

Ниже более подробно рассмотрены конкретные варианты выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, где, в частности, на фиг.1 в виде сверху показан пример возможного выполнения видеоигрового устройства (называемого также игровой видеоприставкой), в котором используется настоящее изобретение. На фиг.2 это видеоигровое устройство показано в виде спереди (если смотреть с нижней по фиг.1 стороны), а на фиг.3 - в виде сбоку справа (если смотреть с правой стороны по фиг.1).

Видеоигровое устройство состоит из основного блока 2, устройства 17 управления (джойстика), имеющего приблизительно прямоугольную форму соединительного разъема 26, подсоединяемого к соответствующему гнезду основного блока 2, и устройства 38 записи, также подсоединяемого к основному блоку 2.

Основной блок 2 видеоигрового устройства может иметь приблизительно прямоугольную форму с расположенным в центре дисководом 3, в который устанавливается носитель игровой информации, на который записаны компьютерные программы [включая программы для визуализации (формирования изображений), которые описаны ниже] и данные для проведения игр. В данном варианте, как показано на фиг. 4, в дисковод 3 можно вставлять (и извлекать из него) КД-ПЗУ (компакт-диск, предназначенный только для чтения) 51. Следует подчеркнуть, однако, что в качестве носителя игровой информации можно использовать и не только компакт-диски.

Слева от дисковода 3 расположены переключатель 4 сброса, необходимый для возврата игры в исходное состояние, выключатель питания 5 для включения и выключения питания системы, а с правой стороны находится кнопка 6 открывания дисковода, управляющая открытием и закрытием дисковода 3 для установки, соответственно извлечения диска. На фронтальной стороне основного блока 2 видеоигрового устройства расположены соединительные разъемы, или гнезда 7(А) и 7(В), с помощью которых основной блок соединяется с устройством 17 управления и устройством 38 записи. В рассматриваемом варианте выполнения гнезда 7(А) и 7(В) позволяют подключать к основному блоку по два устройства 17 управления и по два устройства 38 записи. Однако фактически в основном блоке можно предусмотреть столько гнезд, сколько необходимо для подключения двух или любого другого количества устройств 17 управления и устройств 38 записи. Кроме того, для подсоединения к основному блоку большего количества устройств управления и устройств записи можно использовать специальный переходник, который вставляется в гнездо 7(А) или 7(В) и позволяет увеличить количество разъемов для подключения устройств 17 управления и устройств 38 записи.

Показанные на фиг.2 и 3 соединительные гнезда 7(А) и 7(В) имеют двухуровневую конструкцию и состоят из расположенного наверху гнезда 8 под разъем устройства 38 записи и расположенного внизу гнезда 12, в которое вставляется соединительный разъем 26 устройства 17 управления.

Гнездо 8 под разъем устройства 38 записи имеет форму вытянутого в горизонтальном направлении прямоугольника, радиусы скругления нижних углов которого больше, чем у верхних углов, что исключает возможность неправильной (в перевернутом на 180^o виде) установки в гнездо устройства 38 записи. Гнездо 8 под разъем устройства 38 записи закрыто створкой 9, защищающей расположенные внутри гнезда электрические контактные выводы (не показаны).

Створка 9 постоянно выталкивается наружу упругим элементом (не показан), например винтовой пружиной. При установленном в гнездо устройстве 38 записи, которое вставляется в гнездо своим передним концом, створка утапливается внутрь гнезда, а при извлечении устройства 38 записи из гнезда створка 9 под действием упругого элемента автоматически возвращается в ее первоначальное положение, закрывая гнездо и защищая таким образом внутренние контактные выводы от пыли и от повреждения в результате внешнего воздействия.

Показанное на фиг.2 и 3 гнездо 12 для подключения устройства управления также имеет форму вытянутого в горизонтальном направлении прямоугольника, нижние углы которого имеют большие радиусы кривизны, чем верхние, что исключает возможность неправильной (в перевернутом на 180^o виде) установки в гнездо соединительного разъема 26 устройства 17 управления, при этом по своей форме и размеру это гнездо отличается от гнезда под разъем устройства 38 записи, который поэтому также нельзя вставить в него в перевернутом на 180^o виде. Таким образом, устройство 38 записи и устройство 17 управления имеют соединительные разъемы, которые отличаются друг от друга по своим размерам и форме, что исключает ошибочное подсоединение устройства управления к гнезду, предназначенному для подключения устройства записи, и наоборот.

Показанное на фиг.1 устройство 17 управления имеет конструкцию, позволяющую держать его между ладонями обеих рук, свободно манипулируя при этом всеми пятью пальцами руки, и состоит из двух - первой и второй - рабочих (функциональных) частей 18 и 19, расположенных симметрично справа и слева и имеющих скругленную форму, первой и второй опорных частей 20 и 21, выступающих под некоторым углом наружу от первой и второй функциональных частей 18 и 19, кнопки 22 выбора режима игры и кнопки 23 пуска, расположенных на узкой перемычке между первой и второй функциональными частями 18 и 19, третьей и четвертой функциональных частей 24 и 25, выступающих наружу и расположенных перед первой и второй функциональными частями 18 и 19, и соединительного разъема 26 с проводом 27 для электрического подсоединения к основному блоку 2 видеоигрового устройства.

Устройство 17 управления можно выполнить и без соединительного разъема 26 с проводом 27 таким образом, чтобы связь с основным блоком 2 была беспроводной, например с помощью инфракрасного излучения.

В устройство 17 управления можно встроить, например, электрический двигатель, вызывающий его вибрации. Устройство 17 управления, которое приводится в вибрацию в соответствии с игровыми сценами, создает у игрока эффект непосредственного присутствия и участия в игре. При этом в устройство 17 управления можно встроить и несколько двигателей с различными скоростями вращения. Игрок в этом случае может испытывать малые или большие вибрации или вибрации с различным частотным составом, сопровождающие различные возникающие во время игры ситуации.

Соединительный разъем 26, который крепится к концу провода 27, используется для электрического подсоединения к основному блоку 2 видеоигрового устройства и, как показано на фиг.3, имеет слева и справа на обеих сторонах захваты (например, с насечкой), исключающие возможность соскальзывания пальцев руки и выполненные с этой целью рифлеными с чередующимися выступами и впадинами. Кроме того, захват соединительного разъема 26 используется для его извлечения из гнезда и имеет такие же ширину W и длину L, что и захват разъема устройства 38 записи, как описано ниже.

Устройство 38 записи имеет встроенную энергонезависимую память, например флэш-память, и расположенные на обеих сторонах захваты (фиг.3), выполненные так же, как и захваты соединительного разъема 26, и обеспечивающие простоту его подсоединения к основному блоку 2 видеоигрового устройства и отсоединения от него. Кроме того, устройство 38 записи выполнено таким образом, что, например, при временном прерывании игры ее состояние на этот момент запоминается (записывается), что дает возможность, считывая записанные в устройство записи данные, после повторного запуска видеоигрового устройства продолжить игру с того момента, на котором она была прервана.

При использовании для игры видеоигрового устройства описанного выше типа пользователь подсоединяет устройство 17 управления к основному блоку 2 видеоигрового устройства и при необходимости подключает к этому блоку 2 устройство 38 записи. С помощью кнопки 6 пользователь устанавливает в дисковод 3 КД-ПЗУ 51 в качестве носителя игровой информации и с помощью выключателя 5 питания включает питание основного блока 2 видеоигрового устройства. При этом сопровождающие игру образы и звуки воспроизводятся на основном блоке 2 видеоигрового устройства, и игра ведется с помощью устройства 17 управления.

На фиг.5 в качестве примера показана электрическая схема основного блока 2 видеоигрового устройства, показанного на фиг.1.

Этот основной блок 2 видеоигрового устройства имеет два типа шин для обмена данными между его различными блоками, а именно основную шину 101 и вспомогательную шину 102, которые соединены между собой шинным контроллером 116.

К основной шине 101 помимо шинного контроллера 116 подсоединены основной ЦП (центральный процессор) 111, представляющий собой, например, микропроцессор или иную микросхему, основная память 112, представляющая собой, например, ЗУПВ (запоминающее устройство с произвольной выборкой), основной КПДП 113 (контроллер прямого доступа к памяти), МДЕК 114 (MPEG-декодер, т.е. декодер, работающий в стандарте MPEG) и ГП (графический процессор) 115.

К вспомогательной шине 102 помимо шинного контроллера 116 подсоединены ГП 115, вспомогательный ЦП 121, выполненный так же, как и ЦП 111, вспомогательная память 122, выполненная так же, как и основная память 112, вспомогательный КПДП 123, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 124, на котором, например, хранится операционная система, ЗП 125 (звуковой процессор), блок 126 АП-связи (связи в режиме асинхронной передачи), вспомогательное запоминающее устройство 127 и интерфейс 128 устройств ввода.

Таким образом, по основной шине 101 обмен данных происходит с высокой скоростью, а по вспомогательной шине 102 - с низкой скоростью. Поэтому в основном блоке в дополнение к высокоскоростной основной шине 101 используется и вспомогательная шина 102, предназначенная для обмена данными, которые могут передаваться с низкой скоростью.

Шинный контроллер 116 служит для соединения и разъединения основной и вспомогательной шин 101 и 102. Если основная 101 и вспомогательная 102 шины разъединены, то обмен данными по основной шине 101 может осуществляться только между устройствами, непосредственно соединенными с ней, а по вспомогательной шине 102 обмен данными может осуществляться только между устройствами, непосредственно соединенными с ней, но если основная и вспомогательная шины 101 и 102 соединены друг с другом, то обмениваться данными между собой могут все подключенные к ним устройства. В начальный момент времени, например сразу же после включения питания, шинный контроллер 116 находится в открытом состоянии (т.е. в состоянии, при котором основная и вспомогательная шины 101 и 102 соединены друг с другом).

Основной ЦП 111 выполняет различные операции в соответствии с программами, хранящимися в основной памяти 112. Иными словами, основной ЦП 111 при включении видеоигрового устройства считывает через шинный контроллер 116 из ПЗУ 124, соединенного со вспомогательной шиной 102, программу загрузки и запускает ее выполнение. Аналогичным образом основной ЦП 111 загружает прикладные программы (в данном случае игровые программы и описанные ниже программы для создания изображений) и необходимые данные из вспомогательного запоминающего устройства 127 в основную память 112 и вспомогательную память 122. Затем основной ЦП 111 выполняет загруженные таким путем в основную память 112 программы.

Основной ЦП 111 имеет встроенный в него ГмП 117 (геометрический процессор). Этот ГмП 117, в котором, например, предусмотрен параллельный механизм выполнения операций, параллельно выполняет множество операций и в соответствии с запросами от основного ЦП 111 производит с высокой скоростью арифметические вычисления для таких геометрических операций, как преобразование координат, вычисление освещенности и матричные и векторные операции. Таким образом, выполняя (геометрическую) обработку в соответствии с запросами от основного ЦП 111, ГмП 117 генерирует и передает основному ЦП 111 данные (здесь и далее для краткости называемые "полигональными данными") для различных полигонов (в контексте настоящего описания к таким полигонам помимо полигонов с тремя или более вершинами относятся также прямые линии (отрезки линий) и точки), из которых состоит воспроизводимое на экране трехмерное изображение. Когда основной ЦП 111 получает полигональные данные от ГмП 117, он преобразует их в данные двухмерного плоского изображения с помощью перспективных и проективных преобразований и передает их в ГП 115 через основную шину 101.

Основной ЦП 111 имеет также встроенную в него сверхоперативную память (кэш-память) 119, обращение к которой вместо основной памяти 112 позволяет ускорить процесс обработки.

Как уже было отмечено выше, основная память 112 помимо хранения программ и другой информации также служит для хранения данных, необходимых для обработки основным ЦП 111. Основной КПДП 113 управляет процессом передачи данных в режиме прямого доступа к памяти (ПДП) к устройствам, подключенным к основной шине 101. Однако, когда контроллер 116 находится в открытом состоянии, основной КПДП 113 также управляет устройствами, подключенными к вспомогательной шине 102. МДЕК 114, являющееся устройством ввода-вывода, которое может работать параллельно с основным ЦП 111, функционирует как устройство расширения или растяжения изображений. При этом МДЕК 114 декодирует видеоданные, сжатые при кодировании по стандарту MPEG.

ГП 115 работает как процессор визуализации. Иными словами, ГП 115 принимает полигональные данные, переданные от основного ЦП 111, вычисляет данные пикселей, определяющие параметры полигона, на основании, например, цветовых координат вершин полигона и Z-координат, показывающих глубину их расположения (от точки наблюдения), и выполняет процесс визуализации, записывая полученные результаты (создавая графическое изображение) в память 118 графических данных, или графическую память. Кроме того, ГП 115 считывает те данные пикселей, которые были записаны в графическую память 118, и выводит их в виде видеосигнала. Кроме того, ГП 115, если это необходимо, принимает полигональные данные от основного КПДП 113 или устройства, подключенного к вспомогательной шине 102, и выполняет процесс визуализации в соответствии с этими полигональными данными.

Показанная на фиг.6 графическая память 118 реализована, например, в виде ДЗУПВ (динамическое запоминающее устройство с произвольной выборкой) и имеет кадровую память 141, Z-буфер 142 и память 143 текстур. В кадровой памяти 141 хранится, например, один кадр изображения в течение времени, необходимого для воспроизведения данных пикселей на экране. В Z-буфере 142 хранятся Z-координаты полигона, ближайшего к наблюдателю в изображении, воспроизводимом на экране, и этот буфер имеет, например, достаточный объем для хранения Z-координат для одного полного кадра изображения. В памяти 143 текстур хранятся данные о текстурах, добавляемых к соответствующим полигонам при их прорисовке.

ГП 115 осуществляет процесс визуализации, используя для этого кадровую память 141, Z-буфер 142 и память 143 текстур. При этом ГП 115 запоминает Z-координату полигона, образующего трехмерное изображение и ближайшего к наблюдателю, и, основываясь на значениях, хранимых в Z-буфере 142, решает, следует ли передавать данные пикселей в кадровую память 141. Если данные пикселей следует передать в кадровую память, то из памяти 143 текстур считываются те данные о текстуре полигона, которые используются для определения подлежащих передаче в кадровую память данных пикселей, и осуществляется запись в кадровую память 141.

Кроме того, ГП 115 производит сортировку полигонов по Z-координате, упорядочивая полигоны по глубине их расположения от наблюдателя, и в этом случае визуализация осуществляется, начиная с полигона, ближайшего к наблюдателю.

Как показано далее на фиг.5, вспомогательный ЦП 121 выполняет различные операции, считывая и выполняя программы, хранящиеся во вспомогательной памяти 122. Как и в основной памяти 112, во вспомогательной памяти 122 помимо программ хранятся и необходимые данные. Вспомогательный КПДП 123 управляет процессом ПДП-передачи данных в устройства, соединенные со вспомогательной шиной 102. Кроме того, вспомогательный КПДП 123 может получать доступ к вспомогательной шине только тогда, когда шинный контроллер 116 находится в закрытом состоянии (т.е. когда основная шина 101 и вспомогательная шина 102 разъединены). Как уже было отмечено выше, в ПЗУ 124 хранятся программа загрузки, операционная система и другая соответствующая информация. Кроме того, в ПЗУ 124 хранятся программы для работы основного ЦП 111 и вспомогательного ЦП 121. ПЗУ 124 в данном случае является памятью с медленной выборкой и поэтому подключено к вспомогательной шине 102.

ЗП 125 принимает пакеты данных, передаваемые от вспомогательного ЦП 121 или вспомогательного КПДП 123, и считывает аудиоданные из звуковой памяти 129 в соответствии с командами звукового сопровождения, содержащимися в этих пакетах. Затем ЗП 125 выводит эти считанные аудиоданные на динамик (не показан). Блок 126 АП-связи управляет связью (связью в режиме асинхронной передачи), осуществляемой, например, по общедоступным линиям связи (не показаны). Таким образом пользователь видеоигрового устройства может играть с другими пользователями, обмениваясь с ним игровыми данными либо непосредственно, либо через сеть Интернет, либо через так называемый центр связи персональных компьютеров.

Вспомогательное запоминающее устройство 127 считывает информацию (программы, данные), записанные на КД-ПЗУ 51 (фиг.1 и 4), с помощью, например, имеющегося у основного блока дисковода. Вспомогательное запоминающее устройство 127 также записывает информацию в устройство 38 записи (фиг.1) и считывает с него информацию. Интерфейс 128 устройств ввода является интерфейсом, предназначенным для приема сигналов, относящихся к работе устройства 17 управления (фиг.1), таких как входные сигналы от пульта управления или от внешних устройств, например видео- и аудиосигналы, генерируемые другими устройствами, и для вывода на вспомогательную шину 102 сигналов в ответ на внешние входные сигналы. При этом все аудиоданные хранятся в звуковой памяти 129.

При включении основного блока 2 видеоигрового устройства, структура которого описана выше, из ПЗУ 124 считывается программа загрузки, которая выполняется в основном ЦП 111, и тем самым запускается процесс считывания программ и данных из КД-ПЗУ 51 (фиг.4), установленного во вспомогательном запоминающем устройстве 127, и их передача в основную память 112 и во вспомогательную память 122. После этого в основном ЦП 111 или во вспомогательном ЦП 121 соответственно происходит выполнение программ, введенных в основную память 112 или во вспомогательную память 122, и самым обеспечивается воспроизведение в процессе игры (предполагается движущихся) изображений и звука.

Таким образом, в соответствии с данными, хранящимися в основной памяти 112, в основном ЦП 111 формируются, например, полигональные данные для прорисовки полигонов, определяющих заранее выбранное трехмерное изображение. Эти полигональные данные, например, объединяются в пакеты, которые передаются в ГП 115 по основной шине 101.

После получения пакета данных от ЦП 111 ГП 115 производит их сортировку по Z-координате и использует Z-буфер 142 для передачи полигональных данных в кадровую память 141 в полученном при сортировке порядке, начиная с полигона, ближайшего к наблюдателю. Данные, полученные в результате передачи в кадров