JP2000099748A - ３次元グラフィックス処理装置及びその処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、処理時間の増加をなくし、且
つ、少ない回路規模でアンチエイリアシング処理を実行
することを目的とする。 【解決手段】 この発明は、デジタル微分解析（ＤＤ
Ａ）でポリゴンの描画処理を行う３次元グラフィックス
処理装置において、スクリーン座標系に変換されたポリ
ゴンを構成する端点情報を取り込み、前記端点情報に基
づきＤＤＡに用いるパラメータを算出するパラメータ計
算部１０と、パラメータに基づきブレゼンハム法に従う
ＤＤＡでポリゴン辺を構成する辺線分情報を補間し、描
画情報として出力するＤＤＡ処理部１１と、ブレゼンハ
ム法のデータに基づいてアンチエイリアス処理に必要な
データを生成するアンチエイリアスデータ生成回路１１
ｃと、このアンチエイリアスデータ生成回路１１ｃから
のデータを用いてアンチエイリアス処理をするアルファ
ブレンド回路１２ｂと、を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多角形オブジェ
クト（以下、ポリゴンと称する）の表示処理を行う３次
元グラフィックス処理装置及びその処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な３次元グラフィックス処理装置
では、図１に示すように、ＣＰＵ２からポリゴンデータ
が幾何変換部３に与えられ、この幾何変換部３にて、モ
デリング変換、視野変換、透視変換などの幾何変換が行
われ、スクリーン座標系のポリゴンを構成する端点情報
を示すポリゴンデータが描画処理部４に与えられる。描
画処理部４は、ポリゴンデータからポリゴンを構成する
１画素単位の描画情報を求め、その描画情報がフレーム
メモリ５に格納される。そして、格納された描画情報に
基づき、表示装置であるＣＲＴ６にポリゴンが表示され
る。

【０００３】上記した３次元グラフィックス処理装置に
おいては、ポリゴンのエッジ部分等に発生するギザギザ
であるエイリアスを除去して、スムースで高品質な表示
を行うためにアンチエイリアス（アンチエイリアシン
グ）処理が行われている。

【０００４】このアンチエイリアシングには大きくスー
パーサンプリング法とフィルタリング法がある。

【０００５】スーパーサンプリング法は処理画素数を実
際の表示画素数のＮ×Ｎ（縦×横）のより細かい画素を
計算し、その結果を平均化するというような方法であ
る。しかし、この方式は処理画素数が表示画素数のＮ×
Ｎ倍になるため、処理時間は膨大なものとなる。

【０００６】また、フィルタリング法は一旦全ての処理
を終えたフレームバッファメモリのデータに対して、周
囲の画素との重み付けを持った色演算を実行するという
方法である。この方式は、表示画像全体を処理するため
全体がぼけた画像になる。それを解決するために輪郭部
分にのみこの処理を施す等の手法も考えられたが、その
輪郭抽出のための処理時間も必要になり、やはり処理時
間は増加する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、特開平７−２
８２２７４号公報（Ｉｎｔ．Ｃｌ． Ｇ０６Ｔ １１／
２０）に示すように、ポリゴンを描画した後、もう一度
その輪郭のみをアンチエイリアス直線描画により実現す
るという手法が提案されている。

【０００８】しかし、この手法でもポリゴン描画に加え
てアンチエイリアス直線描画をするため、同一ポリゴン
であるにも関わらず２度も描画される画素が多数存在
し、処理時間を増加させてしまうという問題があった。

【０００９】この発明は、上述した従来の問題点を解決
するためになされたものにして、上記した今までの手法
での処理時間の増加をなくし、且つ、少ない回路規模で
アンチエイリアシング処理を実行することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、デジタル微
分解析でポリゴンの描画処理を行う３次元グラフィック
ス処理装置において、スクリーン座標系に変換されたポ
リゴンを構成する端点情報を取り込み、前記端点情報に
基づきデジタル微分解析に用いるパラメータを算出する
パラメータ算出手段と、前記パラメータに基づきブレゼ
ンハム法に従うデジタル微分解析でポリゴン辺を構成す
る辺線分情報を補間し、描画情報として出力するデジタ
ル微分解析処理手段と、前記ブレゼンハム法のデータに
基づいてアンチエイリアス処理に必要なデータを生成す
るアンチエイリアスデータ生成手段と、このアンチエイ
リアスデータ生成手段からのデータを用いてアンチエイ
リアス処理をするアンチエイリアス手段と、を備えたこ
とを特徴とする。

【００１１】前記アンチエイリアス処理手段は、そのポ
リゴンの左辺と右辺の画素と、その画素の一方向のすで
に記憶されているフレームメモリのデータとをカラー演
算することによりアンチエイリアス処理を行うように構
成すればよい。

【００１２】また、アンチエイリアスデータ生成手段
は、ブレゼンハム法のエラー項のデジタル微分解析に基
づく小数部のデータか反転データにより生成するように
構成すればよい。

【００１３】アンチエイリアス処理のない回路では上記
したデジタル微分解析手段（ＤＤＡ処理部）にアンチエ
イリアスデータ生成する回路がないだけであり、この発
明ではこのブロックの追加のみでアンチエイリアスに必
要なデータを生成する。そして、そのカラー演算には従
来のアルファブレンド回路を用いてアンチエイリアシン
グ処理が行えるので、非常に回路規模が少なくてすむ。
また、処理時間も従来のポリゴン描画の辺画素に対して
のみアルファブレンド処理をするだけで、処理に全く無
駄がなく処理時間は他の方式より最短時間で処理でき
る。

【００１４】また、この発明は、陰面処理にＺバッファ
法を用いているとき、その左辺及び右辺のアンチエイリ
アス処理の時のみ、そのＺバッファの為に読み出したデ
ータをシフト処理するように構成すればよい

【００１５】上記した構成によれば、ＤＤＡに誤差が生
じるようなＤＤＡを用いた場合でもアンチエイリアシン
グ処理を正しく実行できる。

【００１６】また、この発明の３次元グラフィックス処
理方法は、スクリーン座標系に変換されたポリゴンを構
成する端点情報を取り込み、デジタル微分解析でポリゴ
ン辺を構成する辺線分情報を補間すると共に、前記ブレ
ゼンハム法のデータに基づいてアンチエイリアス処理に
必要なデータを生成し、このデータを用いてアンチエイ
リアス処理をすることを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き図面を参照して説明する。図１は、３次元グラフィッ
クス処理装置の一般的な構成を示すブロック図である。
この発明の３次元グラフィックス処理装置は、基本的に
は、ＣＰＵ２、幾何変換部３、描画処理部４、フレーム
メモリ５及びＣＲＴ６で構成される。なお、この実施の
形態では、ＣＰＵ２が３次元グラフィックス処理装置全
体を制御するように構成している。

【００１８】この発明の３次元グラフィックス処理装置
の特徴とするところは、描画処理部４の構成に係り、ア
ンチエイリアスされた描画処理を遅延させることなく迅
速に行うものである。以下、この描画処理部４を含むこ
の発明の３次元グラフィックス処理装置の主要部につい
て説明する。

【００１９】図２は、この発明の実施の形態に係る３次
元グラフィックス処理装置の主要部の概略的な構成を示
すブロック図である。

【００２０】描画処理部４において、幾何変換部３で幾
何変換されたポリゴンデータが、パラメータ計算部１０
に取り込まれる。このパラメータ計算部１０は、ポリゴ
ンデータに基づきＤＤＡ処理部１１にて行われるブレゼ
ンハム法に基づくＤＤＡ処理に用いるパラメータを算出
する。

【００２１】このパラメータ計算部１０にて算出された
パラメータは、前記ポリゴンデータとともにＤＤＡ処理
部１１に与えられる。ＤＤＡ処理部１１は、ブレゼンハ
ム法に従いポリゴンデータ及び前記パラメータに基づ
き、１水平ラインとポリゴンとが交差する左辺を構成す
る辺線分情報を補間し、その補間結果を左辺描画情報と
して算出する“Ｌｅｆｔ”のＤＤＡ処理と、１水平ライ
ンとポリゴンとが交差する右辺を構成する辺線分情報を
補間し、その補間結果を右辺描画情報として算出する
“Ｒｉｇｈｔ”のＤＤＡ処理と、左辺及び右辺を構成す
る線分情報間を補間し、その補間結果を辺線分情報間描
画情報として算出する“Ｍｉｄｄｌｅ”のＤＤＡ処理と
を行う。このＤＤＡ処理部１１は、図に示すように、ス
クリーンのＸ、Ｙ及びＺ座標、テクスチャのＵ及びＶ座
標、輝度やカラーデータ等の全てのパラメータのデジタ
ル微分解析（ＤＤＡ）を行うＤＤＡ回路１１ａとスクリ
ーンのＸ及びＹ座標のＤＤＡを制御するために必要なブ
レゼンハム回路１１ｂ、そして、この発明の特徴とする
ブレゼンハム回路１１ｂのデータからアンチエイリアス
に必要なデータを作成するアンチエイリアスデータ生成
回路１１ｃを備える。

【００２２】そして、ＤＤＡ処理部１１は処理ポリゴン
の全ての画素データをピクセルバッファ部１２に出力す
る。但し、テクスチャマップ処理や輝度計算等の処理が
あるときはＤＤＡ処理部１１とピクセルバッファ部１２
との間にテクスチャ処理部や輝度計算部等がを必要とす
るが、この発明とは、特に関連しないので、ここではブ
ロック図より省略している。

【００２３】そして、算出された左辺描画情報、右辺描
画情報、及び辺線分情報間描画情報（以下、描画情報と
総称する場合もある）は、それぞれピクセルバッファ部
１２に一時的に格納された後、フレームメモリ５に出力
される。

【００２４】そして、ピクセルバッファ部１２には画像
データに半透明処理を加えるアルファーブレンド回路１
２ｂを用いてカラー演算等を行うカラー処理部１２ａと
Ｚバッファ処理により陰面処理を行うためのＺ処理部１
２ｃを備えており、フレームメモリ５の既に貯えられて
いるデータを読み出してカラー処理及びＺバッファ処理
を行い、再びフレームメモリ５に書き込むという処理を
行っている。

【００２５】このピクセルバッファ部１２におけるこの
発明のアンチエイリアス処理は、画像データに半透明処
理を加える通常のアルファーブレンド回路１２ｂを用い
るため、アンチエイリアス処理に用いるコントロール回
路以外は必要としない。

【００２６】次に、この発明の描画処理方法について説
明する。この発明ではポリゴンを描写するときその輪郭
を求めるのにブレゼンハム法を用い、且つ、Ｙ座標の一
番小さい端点から各スキャンライン毎に描画処理を実行
するものとする。

【００２７】図３はこの発明で用いるブレゼンハム法に
出てくるＸメジャーとＹメジャーを説明する図である。
図３（ａ）のように２点間のスクリーンＸ及びＹ座標の
差分でＸ座標の方が大きいときＸメジャーという。ま
た、図３（ｂ）のようにＹ座標の方が大きいときＹメジ
ャーという。

【００２８】そして、この発明のブレゼンハム法は、数
式１のエラー項を使用し、図４に示すアルゴリズムで実
行される。

【００２９】

【数式１】エラー項＝（ＸまたはＹ座標の小さい方の差
分値）／（ＸまたはＹ座標の大きい方の差分値）

【００３０】図４に示すアルゴリズムに従いこの発明の
ブレゼンハム法につき説明する。

【００３１】まず、ブレゼンハム回路１１ｂには、エラ
ーＤＤＡがあり、このエラーＤＤＡの初期値は−０．５
である。まず、エラーＤＤＡの初期値−０．５を設定す
ると共に、スタート端点の座標（Ｘ，Ｙ）を設定する
（ステップＳ１）。そして、そのスタート端点が描画さ
れる（ステップＳ２）。

【００３２】次に、最終ドットかどうか（もう一方の端
点かどうか）をチェックし（ステップＳ３）、もし最終
ドットなら終了し、最終ドットでない場合には次のステ
ップＳ４に進む。

【００３３】ステップＳ４においては、エラーＤＤＡに
上記数式１のエラー項を加算し、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、その結果（エラーＤＤＡ）が正また
は負であるかをチェックする。もし負であれば、Ｘメジ
ャーの時は現在のＸ座標にのみ１加算または減算し（ベ
クトルの向きにより異なる）、Ｙメジャーの時は現在の
Ｙ座標にのみ１加算する（ステップＳ６）。また、正で
あれば現在のＸ座標に１加算または減算し、Ｙ座標は１
加算される。また、エラーＤＤＡはその値から１．０減
算される（ステップＳ７）。そして、その座標で描画し
（ステップＳ２）、この動作を繰り返すことにより２端
点間の辺画素データが求められる。

【００３４】そして、上記した図４に示すアルゴリズム
に従い処理していくとポリゴンの左辺と右辺の間には図
５に示すようにタイプ１からタイプ８の８通りの辺画素
データとなる。ここで、黒丸は辺画素であり、白色丸は
ポリゴンの内部画素である。タイプ１からタイプ４は左
辺の辺画素データ、タイプ５からタイプ８は右辺の辺画
素データを示す。

【００３５】この発明でのアンチエイリアス処理は、図
６に示すように、ポリゴンの辺画素に対し、上下左右の
４方向の内のある方向のフレームメモリ５に既に書き込
まれている画素と後述する数式２に従いカラー演算し、
その結果を辺画素カラーとしてフレームメモリ５に書き
込むことにより実現される。

【００３６】

【数式２】ＡＣ＝ＥＣ＋（１−α）×ＦＣ ここで、 ＡＣ：アンチエイリアスカラーデータ ＥＣ：辺画素カラーデータ ＦＣ：フレームメモリカラーデータ α：アンチエイリアス割合データ である。

【００３７】例えば、図６のように黒丸の辺画素カラー
データと三角のフレームメモリカラーデータを黒丸の大
きさで大きいほど１．０に近いアンチエイリアス割合デ
ータを割り当て、小さいほど０．０に近いアンチエイリ
アス割合データを割り当てて考えると、数式２による結
果のアンチエイリアスカラーデータは階段状のポリゴン
辺描画がよりスムーズに変化しているように見えること
がわかる。

【００３８】次に、この発明でブレゼンハム法のデータ
をアンチエイリアス処理にどのように使用するかを説明
する。

【００３９】図７（ａ）は図５のタイプ７の場合を示
し、エラーＤＤＡは最上位に符号ビットそして、以下５
ビットが小数部のデータとし、エラー項データが“０１
０００”（０．２５）の時の例である。１段目のエラー
ＤＤＡのデータは“１１００００”（−０．５）で２段
目にはエラー項データが加算され“１１１０００”（−
０．２５）でエラーＤＤＡは負であるのでＹ座標のみに
１加算される。３段目ではエラーＤＤＡが“０００００
０”になり正になったため、Ｘ座標から１減算されＹ座
標には１加算され、エラーＤＤＡは−１．０され“１０
００００”になる。これを繰り返し、８段目まで実行し
たときのエラーＤＤＡ結果を図７に示す。

【００４０】そこで、３段目から６段目のエラーＤＤＡ
の小数部５ビットの反転データに着目すると順にＡ点
（１ｆｈ）、Ｂ点（１７ｈ）、Ｃ点（０ｆｈ）、Ｄ点
（０７ｈ）となり辺画素のアンチエイリアス割合データ
となる。

【００４１】また、図７（ｂ）は図５のタイプ８の場合
を示し、同様にエラーＤＤＡの小数部５ビットに着目す
ると順にＥ点（００ｈ）、Ｆ点（０８ｈ）、Ｇ点（１０
ｈ）、Ｈ点（１８ｈ）となり辺画素のアンチエイリアス
割合データとなる。

【００４２】このようにエラーＤＤＡの小数部のデータ
か反転データがアンチエイリアス割合データとなること
がわかる。

【００４３】そこで、表１に図５全てのタイプに対し、
エラーＤＤＡの小数部のデータか反転データを用いる
か、また既に書き込みされたフレームメモリ５のどの方
向のデータとカラー演算しなければならないかをまとめ
る。

【００４４】

【表１】

【００４５】ＤＤＡ処理部１１のコントロール部（図示
せず）は、ブレゼンハム法を実行するため、既に表１の
メジャー及びＸ座標の向きデータを格納している。それ
らのデータを使用し、アンチエイリアスデータ生成回路
１１ｃがエラーＤＤＡの小数部を表１の正転／反転に基
づきアンチエイリアス割合データを作成し、各処理画素
毎に図８に示すデータを付加する。

【００４６】図８の“Ｅ”は１ビットのデータでこのド
ットが辺画素かまたは辺画素でないかを示す。図８の
“ＤＩＲ”は２ビットの方向データであり、表１の向き
データに対応する。図８の“ＲＡＴＩＯ”は５ビットの
アンチエイリアス割合データであり、エラーＤＤＡの小
数部から作成される。

【００４７】上記したように、図２のＤＤＡ処理部１１
のアンチエイリアスデータ生成回路１２で各画素毎に生
成された図８の付加データがピクセルバッファ部１２に
送られる。

【００４８】ピクセルバッファ部１２は、図８の“Ｅ”
データを参照し、その処理画素が辺画素であれば図８の
“ＤＩＲ”データを参照し、フレームメモリ５からその
方向の既に書き込まれているカラーデータを読み出し、
その辺画素カラーデータとフレームメモリ５のカラーデ
ータとを図８の“ＲＡＴＩＯ”データをαブレンド値と
して、アルファブレンド回路１２ｂで上記数式２に基づ
きカラー演算を実行する。

【００４９】以上により、辺画素以外は通常の描画処理
をし、辺画素に対してはアンチエイリアス処理された画
像処理がなされる。

【００５０】図９は、この発明に使用したブレゼンハム
法を用いたＤＤＡ処理装置の構成を示すブロック図であ
る。この図９に示す装置は、特願平１０−２１７２８０
号にてこの発明者は提案している。尚、この図９に示す
回路は、この発明のＤＤＡ処理の用いて好適な回路であ
るが、この発明におけるＤＤＡ処理はこの回路に限られ
るものではない。

【００５１】以下、図９に示す回路を用いた動作につき
説明する。図９は、パラメータ計算部１０及びＤＤＡ処
理部１１の内部構成を示すブロック図である。

【００５２】パラメータ計算部１０は、ポリゴンデータ
を格納するデータ格納部１５と、前記ポリゴンデータに
基づきパラメータを算出する演算部１６と、算出された
パラメータを格納するパラメータ格納部１７と、を備え
る。前記ポリゴンデータは、ポリゴンを構成する端点情
報であり、前記幾何変換部３にてスクリーン座標系に変
換されたｘ座標、ｙ座標と、前記ポリゴンの視点からの
距離の代表値を示すｚ値と、輝度情報の１つであるカラ
ーデータ（色）とで構成される。

【００５３】パラメータ計算部１０は、前記ポリゴンデ
ータを取り込み、データ格納部１５の各レジスタに格納
する。即ち、データ格納部１５には、図１０に示す三角
形ＡＢＣの頂点Ａに関するポリゴンデータ（ＳＸ０，Ｓ
Ｙ０，ＳＺ０，ＣＬ０）、頂点Ｂに関するポリゴンデー
タ（ＳＸ１，ＳＹ１，ＳＺ１，ＣＬ１）、及び頂点Ｃに
関するポリゴンデータ（ＳＸ２，ＳＹ２，ＳＺ２，ＣＬ
２）とがそれぞれレジスタに格納される。

【００５４】前記演算部１６は、前記データ格納部１５
に格納されたポリゴンデータを用いてｘ座標が１増加し
た場合のｚ値の変化率を示す差分値ΔＳＺＸ、ｙ座標が
１増加した場合のｚ値の変化率を示す差分値ΔＳＺＹ、
ｘ座標が１増加した場合のカラーデータの変化率を示す
差分値ΔＣＬＸ、及びｙ座標が１増加した場合の変化率
を示す差分値ΔＣＬＹを数式３に基づいて算出する。そ
して、算出部１６は、算出結果を算出結果格納部１７の
各レジスタにそれぞれ格納する。

【００５５】

【数式３】ΔSZX=｛(SZ2-SZ0) ×(SY1-SY2)-(SZ1-SZ2)
×(SY2-SY0) ｝/ ｛(SX2-SX0) ×(SY1-SY2)-(SX1-SX2)
×(SY2-SY0) ｝ ΔSZY=｛(SZ1-SZ2) ×(SX2-SX0)-(SZ2-SZ0) ×(SX1-SX
2) ｝/ ｛(SX2-SX0) ×(SY1-SY2)-(SX1-SX2) ×(SY2-SY
0) ｝ ΔCLX=｛(CL2-CL0) ×(SY1-SY2)-(CL1-CL2) ×(SY2-SY
0) ｝/ ｛(SX2-SX0) ×(SY1-SY2)-(SX1-SX2) ×(SY2-SY
0) ｝ ΔCLY=｛(CL1-CL2) ×(SX2-SX0)-(CL2-CL0) ×(SX1-SX
2) ｝/ ｛(SX2-SX0) ×(SY1-SY2)-(SX1-SX2) ×(SY2-SY
0) ｝

【００５６】また、演算部１６は、図１０に示す３角形
ＡＢＣを示すポリゴンの３つのポリゴン辺ＡＢ，ＢＣ，
ＡＣを求めるブレゼンハム法に用いられるエラー項パラ
メータＥＲＲ０，ＥＲＲ１，ＥＲＲ２を各ポリゴン辺Ａ
Ｂ，ＢＣ，ＡＣに対して算出する。前記各ポリゴン辺Ａ
Ｂ，ＢＣ，ＡＣに対するエラー項パラメータＥＲＲ０，
ＥＲＲ１，ＥＲＲ２は、数式４によってそれぞれ算出さ
れ、算出結果格納部１７の各レジスタにそれぞれ格納さ
れる。なお、abs() は、()内の絶対値を示す。

【００５７】

【数式４】 if(abs(SX0-SX1)>abs(SY0-SY1)) ERR0=abs(SY0-SY1)/abs(SX0-SX1) else ERR0=abs(SX0-SX1)/abs(SY0-SY1) if(abs(SX1-SX2)>abs(SY1-SY2)) ERR0=abs(SY1-SY2)/abs(SX1-SX2) else ERR0=abs(SX1-SX2)/abs(SY1-SY2) if(abs(SX0-SX2)>abs(SY0-SY2)) ERR0=abs(SY0-SY2)/abs(SX0-SX2) else ERR0=abs(SX0-SX2)/abs(SY0-SY2)

【００５８】さらに、演算部１６は、各ポリゴン辺Ａ
Ｂ，ＢＣ，ＡＣの傾きパラメータも算出する。各ポリゴ
ン辺ＡＢ，ＢＣ，ＡＣの傾きパラメータは、図３（ａ）
に示すように、ｘ方向の変化量Δｘの大きさの方がｙ方
向の変化量Δｙの大きさよりも大きい場合、Ｘ−ＭＡＪ
ＥＲ（メジャー）と設定される。これに対して、図３
（ｂ）に示すように、ｙ方向の変化量Δｙの大きさの方
がｘ方向の変化量Δｘの大きさよりも大きい場合、傾き
パラメータはＹ−ＭＡＪＥＲ（メジャー）と設定され
る。この傾きパラメータは、ＤＤＡ処理制御部１３が制
御を行う場合に用いる図示しないワークバッファ部に格
納される。

【００５９】また、演算部１６は、ポリゴン辺の傾きも
算出する。即ち、演算部１６は、各ポリゴン辺ＡＢ，Ｂ
Ｃ，ＡＣの傾きが右下がり（正）または左下がり（負）
のどちらであるかを算出する。この算出された各ポリゴ
ン辺の傾きは、ＤＤＡ処理制御部１３が制御を行う場合
に用いる図示しないワークバッファ部に格納される。

【００６０】３入力ＤＤＡ処理部１１は、データ・パラ
メータ格納部２０、ＤＤＡ処理群２１、及び処理結果格
納部２２を備える。

【００６１】データ・パラメータ格納部２０は、前記パ
ラメータ計算部１０から与えられるポリゴンデータ（Ｓ
Ｘ０，ＳＹ０，ＳＺ０，ＣＬ０），（ＳＸ１，ＳＹ１，
ＳＺ１，ＣＬ１），（ＳＸ２，ＳＹ２，ＳＺ２，ＣＬ
２）、差分値ΔＳＺＸ，ΔＳＺＹ，ΔＣＬＸ，ΔＣＬＹ
及びエラー項パラメータＥＲＲ０，ＥＲＲ１，ＥＲＲ２
を各レジスタに格納する。

【００６２】ＤＤＡ処理群２１は、６つのＤＤＡ演算器
２５〜３０で構成される。各ＤＤＡ演算器２５〜３０
は、ＤＤＡ処理制御部１３に制御されてＤＤＡ処理を行
う。

【００６３】ＤＤＡ処理群２１のＤＤＡ演算器２５は、
２入力加算器ＡＹ、マルチプレクサＭＹ、及びレジスタ
ＤＳＹで構成され、ｙ座標に関するＤＤＡ処理を行う。
マルチプレクサＭＹには、ポリゴンデータのｙ座標の最
も小さい座標（ＳＹ＃）と、２入力加算器ＡＹからの演
算結果とが与えられ、選択した値をレジスタＤＳＹに格
納する。また、２入力加算器には、レジスタＤＳＹに格
納された値と“＋１”とが与えられ、加算した値が前記
マルチプレクサＭＹに与えられる。レジスタＤＳＹに格
納された値は、求められたｙ座標を示し、処理結果格納
部２２のレジスタＳＹにも格納される。なお、この実施
の形態では、図１０に示すように三角形のポリゴンを取
り込むので、図面に示す“＃”には０〜２のいずれかが
該当し、ポリゴンデータの値が与えられることを示す。

【００６４】ＤＤＡ演算器２６は、３つのマルチプレク
サＭＸ１，ＭＸ２，ＭＸ３、２つの２入力加算器ＡＸ
１，ＡＸ２、及び、レジスタＤＳＸ，ＳＸＬ，ＳＸＲ，
ＳＸＭ，ＳＸＥで構成され、ｘ座標に関するＤＤＡ処理
を行う。

【００６５】マルチプレクサＭＸ１には、前記データ・
パラメータ格納部２０からｘ座標（ＳＸ＃）と２入力加
算器ＡＸ１からの演算結果とが与えられ、選択した値を
レジスタＤＳＸに格納する。このレジスタＤＳＸに格納
された値は、レジスタＳＸＬ，ＳＸＲ，ＳＸＭにも格納
される。レジスタＳＸＬには、“Ｌｅｆｔ”のＤＤＡ処
理が終了した時点のレジスタＤＳＸに格納された値が格
納され、レジスタＳＸＲには、“Ｒｉｇｈｔ”のＤＤＡ
処理が終了した時点のレジスタＤＳＸに格納された値が
格納され、レジスタＳＸＭには、“Ｌｅｆｔ”のＤＤＡ
処理におけるｘ座標の最大値を示すレジスタＤＳＸに格
納された値が格納される。なお、レジスタＤＳＸに格納
された値は、求められたｘ座標を示し、ＤＤＡ演算結果
格納部２２のレジスタＳＸにも格納される。

【００６６】マルチプレクサＭＸ２には、各レジスタＳ
ＸＬ，ＳＸＲ，ＳＸＭと、レジスタＤＳＸに格納された
値が与えられており、“Ｌｅｆｔ”のＤＤＡ処理、“Ｒ
ｉｇｈｔ”のＤＤＡ処理、または“Ｍｉｄｄｌｅ”のＤ
ＤＡ処理に切り換えられた直後に、切り換えられたＤＤ
Ａ処理に対応したレジスタに格納された値を選択し、そ
れ以外のときには、レジスタＤＳＸに格納された値を選
択する。例えば、“Ｌｅｆｔ”のＤＤＡ処理の最初の段
階では、レジスタＳＸＬに格納された値を選択する。な
お、マルチプレクサＭＸ２は、各レジスタに値が格納さ
れていないときには、レジスタＤＳＸに格納された値を
選択する。

【００６７】マルチプレクサＭＸ３には、“＋１”，
“−１”，または“０”が与えられている。このマルチ
プレクサＭＸ３は、“Ｌｅｆｔ”のＤＤＡ処理及び“Ｒ
ｉｇｈｔ”のＤＤＡ処理の場合において、前記傾きパラ
メータがＸ−ＭＡＪＥＲである場合、ポリゴン辺の傾き
が正のときは“１”を選択し、ポリゴン辺の傾きが負の
ときは“−１”を選択する。前記傾きパラメータがＹ−
ＭＡＪＥＲである場合、ブレゼンハム法に用いられる後
述する符号データ及びポリゴン辺の傾きに基づき
“１”，“０”，または“−１”のいずれか１つを選択
する。また、“Ｍｉｄｄｌｅ”のＤＤＡ処理の場合には
“１”を選択する。

【００６８】２入力加算器ＡＸ１には、前記マルチプレ
クサＭＸ２にて選択された値と、マルチプレクサＭＸ３
にて選択された値とが与えられ、それらの値を加算して
その加算結果を前記マルチプレクサＭＸ１に与える。

【００６９】また、２入力加算器ＡＸ２には、“Ｒｉｇ
ｈｔ”のＤＤＡ処理時のｘ座標が１水平ラインにおいて
最も小さいときを示す場合に前記レジスタＤＳＸに格納
された値と、“−１”とが与えられ、加算結果をレジス
タＳＸＥに格納する。従って、このレジスタＳＸＥに
は、ポリゴンの右辺の“Ｒｉｇｈｔ”のＤＤＡ処理にお
いて最も小さなｘ座標の値に１減算した値が格納され
る。このレジスタＳＸＥに格納された値は、後述する
“Ｍｉｄｄｌｅ”のＤＤＡ処理から“Ｌｅｆｔ”のＤＤ
Ａ処理への切り換え、及びＤＤＡ処理の終了を判断する
ために用いられる。

【００７０】ＤＤＡ演算器２７は、２つのマルチプレク
サＭ１，Ｍ２、３入力加算器ＡＺＣ、レジスタＳＬ，Ｓ
Ｒ，ＳＭ、レジスタＤＳＺ、ＡＮＤ回路Ａ１〜Ａ３、及
びＸＮＯＲ回路ＸＮで構成され、ｚ値に関するＤＤＡ処
理を行う。

【００７１】前記マルチプレクサＭ１には、前記データ
・パラメータ格納部２０からｚ値ＳＺ＃と３入力加算器
ＡＺＣからの値とが与えられ、選択した値をレジスタＤ
ＳＺに格納する。このレジスタＤＳＺに格納された値
は、レジスタＳＬ，ＳＲ，ＳＭにも格納される。レジス
タＳＬには、“Ｌｅｆｔ”のＤＤＡ処理が終了した時点
のレジスタＤＳＺに格納された値が格納され、レジスタ
ＳＲには、“Ｒｉｇｈｔ”のＤＤＡ処理が終了した時点
のレジスタＤＳＺに格納された値が格納され、レジスタ
ＳＸＭには、“Ｌｅｆｔ”のＤＤＡ処理におけるｘ座標
が最大値を示す時点でのレジスタＤＳＺに格納された値
が格納される。また、レジスタＤＳＺに格納された値
は、求められたｚ値を示す。

【００７２】マルチプレクサＭ２には、各レジスタＳ
Ｌ，ＳＲ，ＳＭとレジスタＤＳＺとに格納された値がそ
れぞれ与えられており、“Ｌｅｆｔ”のＤＤＡ処理、
“Ｒｉｇｈｔ”のＤＤＡ処理、または“Ｍｉｄｄｌｅ”
のＤＤＡ処理に切り換えられた直後に、切り換えられた
ＤＤＡ処理に対応したレジスタに格納された値を選択
し、それ以外のときには、レジスタＤＳＺに格納された
値を選択する。なお、マルチプレクサＭ２は、レジスタ
に値が格納されていないときには、レジスタＤＳＺに格
納された値を選択する。

【００７３】３入力加算器ＡＺＣには、前記マルチプレ
クサＭ２に選択された値と、ＹＥＮ信号と差分値ΔＳＺ
Ｙとが与えられる論理積回路Ａ１からの出力と、ＸＮＤ
信号と差分値ΔＳＺＸとが与えられるＸＮＯＲ回路ＸＮ
１からの出力とＸＥＮ信号とが与えられる論理積回路Ａ
２からの出力とが与えられる。さらに、３入力加算器Ａ
ＺＣには、ＸＮＤ信号とＸＥＮ信号とが与えられる論理
積回路Ａ３の出力がキャリー入力として与えられる。そ
して、３入力加算器ＡＺＣは、与えられる３つの値を加
算し、その加算結果をマルチプレクサＭ１に与える。

【００７４】前記ＹＥＮ信号は、ｙ座標に対するｚ値の
差分値またはカラーデータの差分値を加減算するときに
ハイレベルとなる信号であり、前記ＸＥＮ信号は、ｘ座
標に対するｚ値の差分値またはカラーデータの差分値を
加減算するときにハイレベルとなる信号である。前記Ｘ
ＮＤ信号は、ｘ座標に対するｚ値の差分値またはカラー
データの差分値を減算するときにハイレベルとなる信号
である。これらのＹＥＮ信号、ＸＥＮ信号、及びＸＮＤ
信号は、ＤＤＡ処理制御部１３にてポリゴン辺の傾き及
び傾きパラメータに基づき決定される。

【００７５】ＤＤＡ演算器２８は、２つのマルチプレク
サＭ１，Ｍ２、３入力加算器ＡＺＣ、レジスタＤＣＬ，
ＣＬ，ＣＲ，ＣＭ、ＡＮＤ回路Ａ１〜Ａ３、及びＸＮＯ
Ｒ回路ＺＮで構成され、カラーデータに関するＤＤＡ処
理を行う。即ち、このＤＤＡ演算器２８は、前述のＤＤ
Ａ演算器２７において取り込まれるｚ値に関する値の代
わりにカラーデータに関する値（カラーデータＣＬ０〜
ＣＬ２、差分値ΔＣＬＸ，ΔＣＬＹ等）を取り込み、ｚ
値に関する情報を格納するレジスタＤＳＺ，ＳＬ，Ｓ
Ｒ，ＳＭからカラーデータに関する情報を格納するレジ
スタＤＣＬ，ＣＬ，ＣＲ，ＣＭに置き換えただけであ
る。従って、ＤＤＡ演算器２８は、同一の処理動作を行
うため、同一の構成には同一の参照符号を付して説明を
省略する。なお、レジスタＤＣＬに格納された値が求め
られたカラーデータを示す。

【００７６】ＤＤＡ演算器２９は、２つのマルチプレク
サＭＥ１，ＭＥ２、２入力加算器ＡＥ１、及びレジスタ
ＤＥＲＬで構成され、“Ｌｅｆｔ”のＤＤＡ処理の場合
にポリゴンの左辺を構成する辺線分情報を補間するため
に用いられるブレゼンハム法の符号判定に用いられる符
号データを求めるＤＤＡ処理を行う。

【００７７】マルチプレクサＭＥ１には、前記データ・
パラメータ格納部２０からポリゴンの左辺及び右辺に対
応するエラー項パラメータＥＲＲ＃と、“−１”とが与
えられ、選択した値を２入力加算器ＡＥ１に出力する。
２入力加算器ＡＥ１には、マルチプレクサＭＥ１に選択
された値とマルチプレクサＭＥ２に選択された値とが与
えられ、それらの値を加算し、その加算結果をレジスタ
ＤＥＲＬに格納する。マルチプレクサＭＥ２には、前記
レジスタＤＥＲＬに格納された値と“−０．５”とが与
えられ、選択した値を前記２入力加算器ＡＥ１に出力す
る。なお、レジスタＤＥＲＬに格納された値が、ポリゴ
ンの左辺を構成する辺線分情報を補間するために用いら
れるブレゼンハム法の符号データを示す。

【００７８】ＤＤＡ演算器３０は、２つのマルチプレク
サＭＥ１，ＭＥ２、２入力加算器ＡＥ１、及びレジスタ
ＤＥＲＲで構成され、“Ｒｉｇｈｔ”のＤＤＡ処理の場
合にポリゴンの右辺を構成する辺線分情報を補間するた
めに用いられるブレゼンハム法の符号判定に用いられる
符号データを求めるＤＤＡ処理を行う。即ち、このＤＤ
Ａ演算器３０は、前述のＤＤＡ演算器２９において取り
込まれるエラー項パラメータの代わりにポリゴンの右辺
に関するエラー項パラメータを取り込み、レジスタＤＥ
ＲＬをレジスタＤＥＲＲに置き換えた構成であり、同一
の構成には同一の参照符号を付して説明を省略する。そ
して、ＤＤＡ演算器３０においてＤＤＡ処理がなされて
レジスタＤＥＲＲに格納された値が、ポリゴンの右辺を
構成する辺線分情報を補間するために用いられるブレゼ
ンハム法の符号データを示す。

【００７９】上述の構成における３入力ＤＤＡ処理部１
１は、図１０に示すように、１水平ラインにおいて、
“Ｌｅｆｔ”のＤＤＡ処理→“Ｒｉｇｈｔ”のＤＤＡ処
理→“Ｍｉｄｄｌｅ”のＤＤＡ処理を順番に行い、１水
平ラインにおける左辺描画情報、右辺描画情報、及び辺
線分情報間描画情報を算出する。例えば、図１０に示す
ように、１水平ラインＬに関する描画情報を求める場合
には、“Ｌｅｆｔ”のＤＤＡ処理によって、白丸９〜１
２のｘ座標、ｙ座標、ｚ値及びカラーデータを左辺描画
情報として求め、“Ｒｉｇｈｔ”のＤＤＡ処理によっ
て、白丸１３のｘ座標、ｙ座標、ｚ値及びカラーデータ
を右辺描画情報として求め、“Ｍｉｄｄｌｅ”のＤＤＡ
処理によって黒丸１４〜１９のｘ座標、ｙ座標、ｚ値及
びカラーデータを辺線分情報間描画情報として求める。
ＤＤＡ処理制御部１３は、パラメータ計算部１０で求め
られたパラメータ。及び３入力ＤＤＡ処理部１１で求め
られた描画情報とブレゼンハム法の符号データとに基づ
き、３入力ＤＤＡ処理部１１で行われる上述の３つのＤ
ＤＡ処理を切り換える。

【００８０】このＤＤＡはＹ座標の一番小さい端点から
各スキャンライン毎に描画処理を実行するが、その時各
スキャンラインでは、左辺→右辺→中間という処理手順
でＤＤＡが実行される。つまり図１０のラインＬでは、
左辺画素である(10)(11)(12)が、次に右辺の(13)が、
そして中間の(14)(15)(16)(17)(18)(19)がその順に処理
される。

【００８１】また、図１０の３入力ＤＤＡ内のＬｅｆｔ
Ｅｄｇｅ及びＲｉｇｈｔ Ｅｄｇｅブロック内のＤＥ
ＲＬ及びＤＥＲＲがこの発明で使用する左辺及び右辺の
エラーＤＤＡ値である。そして、図１０には図示してい
ないが、アンチエイリアスデータ生成回路１１ｃが、左
辺と右辺の処理の時に表１に基づき図８に示すフォーマ
ットデータを作成し、図１０には図示していないバッフ
ァメモリに蓄える。そして、そのデータは次のピクセル
バッファ部１２に送られ、カラー処理部１２ａのアルフ
ァブレンド回路１２ｂにてアンチエイリアス処理され
る。

【００８２】次に、隣接するポリゴン描画についてだ
が、図１１のように３つのポリゴンを、、の順に
アンチエイリアス処理を実施して描画する場合につき説
明する。

【００８３】Ｚソート法を用いるときはポリゴンの辺
ａ、ｂ、ｃは背景のカラーとカラー演算され、アンチエ
イリアス処理がなされる。次に、ポリゴンを描画する
ときは辺ｄ、ｅはポリゴンと同様で背景のカラーとカ
ラー演算されるが、辺ｃはポリゴンの辺ｃよりＹ座標
が１小さいポリゴン内部のカラーとカラー演算され
る。同様にポリゴンの辺ｅはポリゴン内部のカラー
とカラー演算される。

【００８４】このようにＺソート法の時には問題はない
が、Ｚバッファ法を用いた時に問題が発生するときがあ
る。それは、上記したように、Ｚ座標のためのＤＤＡに
平面方程式を用いてＤＤＡを構成した場合、そのＤＤＡ
に用いるパラメータに各ポリゴン間で誤差が生じる。そ
のため、図１１のポリゴンの辺ｃのＺ座標のＤＤＡ結
果とポリゴンの辺ｃのＺ座標のＤＤＡ結果に差異が生
じる。その結果、ポリゴン→→の順で処理した場
合、ポリゴンの処理時、ポリゴンの辺ｃのＺ座標値
が、ポリゴンの辺ｃのＺ座標値より奥になる場合があ
り、ポリゴンの辺ｃのアンチエイリアス処理した辺画
素を描画しない場合がある。そうすると、辺ｃにはポリ
ゴンの辺画素カラーと背景のカラーとカラー演算した
データが残ってしまうため、正常にアンチエイリアス処
理された画像とならない。

【００８５】この問題を解決するため、この発明では、
図２に示すＺ処理部１２に図１２に示すような読み出し
たＺ座標をある値だけシフトできるようにした回路を付
加することにより解決している。図１２に示すように、
フレームメモリ５から読み出され既に書き込みされたＺ
座標データ（ＲＺ）がレジスタ１２０に格納される。こ
のレジスタ１２０に格納されたＺ座標データＲＺがある
値だけシフトするＺＴｒａｎｓ回路１２２に与えられ、
所定の値だけシフトされ、比較器１２３の一方に与えら
れる。また、現在処理しているＤＤＡ処理部１１から与
えられるＺ座標値データ（ＣＺ）はレジスタ１２２に格
納され、レジスタ１２１から比較器１２３の他方に与え
られる。比較器１２３において、ＣＺ値が手前であれば
今処理中の画素データをフレームメモリ５に書き込みす
る。

【００８６】本来、Ｚバッファ法は、フレームメモリ５
から読み出された既に書き込みされたＺ座標データＲＺ
と今処理している画素のＺ座標データＣＺを比較器１２
３で比較して、ＣＺ値が手前であれば今処理中の画素デ
ータをフレームメモリ５に書き込みする。しかし、この
発明では、図１１中の辺ｃのポリゴンとポリゴンの
Ｚ座標値の差異は非常に小さいということから、辺画素
のＺバッファを行うときのみ、読み出してきたＲＺ値を
少しだけ奥のデータになるように、Ｚ Ｔｒａｎｓ回路
１２２でデータをシフトしている。このようにすれば、
図１１中のポリゴンを描写するときの辺ｃは必ず描画
されるようになり、前記問題を解決できる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、ＤＤ
Ａ処理部にアンチエイリアスデータ生成ブロックを追加
するだけで、このブロックのみでアンチエイリアスに必
要なデータを生成し、更に、そのカラー演算には通常の
アルファブレンド回路を用いてアンチエイリアシング処
理を行うことができ、非常に回路規模が少なくて、アン
チエイリアス処理が行える。また、処理時間も従来のポ
リゴン描画の辺画素に対してのみアルファブレンド処理
をするだけで、処理に全く無駄がなく処理時間は他の従
来の方式より最短時間で処理できる。

【００８８】また、Ｚ値にＤＤＡ処理に誤差が生じるよ
うなＤＤＡを用いた場合でも、アンチエイリアス処理の
時にＺ値に加工を施すことで、アンチエイリアシング処
理を正しく実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】３次元グラフィックス処理装置の一般的な構成
を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施の形態にかかる３次元グラフィ
ックス処理装置の主要部の概略的な構成を示すブロック
図である。

【図３】ポリゴン辺の傾きパラメータを説明するための
模式図であり、（ａ）は傾きパラメータがＸ−ＭＡＪＥ
Ｒとなる場合を示し、（ｂ）は傾きパラメータがＹ−Ｍ
ＡＪＥＲとなる場合を示す。

【図４】この発明に用いられるブレゼンハム法のアルゴ
リズムに基づくフローチャートである。

【図５】ブレゼンハム法により算出した辺画素データを
示す模式図である。

【図６】この発明によるアンチエイリアス処理の状態を
示す模式図である。

【図７】この発明によるアンチエイリアスデータの生成
方法を説明するための模式図である。

【図８】この発明に用いられるアンチエイリアスデータ
のフォーマットを示す図である。

【図９】この発明に使用したブレゼンハム法を用いたＤ
ＤＡ処理装置の構成を示すブロック図である。

【図１０】ポリゴンの描画の具体例を示す模式図であ
る。

【図１１】ポリゴンの例を示す模式図である。

【図１２】この発明の描画処理部におけるＺ処理部の一
例を示すブロック図である。

【符号の説明】

４ 描画処理部 ５ フレームメモリ １０ パラメータ計算部 １１ ＤＤＡ処理部 １１ａ ＤＤＡ回路 １１ｂ ブレゼンハム回路 １１ｃ アンチエイリアスデータ生成回路 １２ ピクセルバッファ部 １２ａ カラー処理部 １２ｂ アルファブレンド回路 １２ｃ Ｚ処理部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタル微分解析でポリゴンの描画処理
   を行う３次元グラフィックス処理装置において、スクリ
   ーン座標系に変換されたポリゴンを構成する端点情報を
   取り込み、前記端点情報に基づきデジタル微分解析に用
   いるパラメータを算出するパラメータ算出手段と、前記
   パラメータに基づきブレゼンハム法に従うデジタル微分
   解析でポリゴン辺を構成する辺線分情報を補間し、描画
   情報として出力するデジタル微分解析処理手段と、前記
   ブレゼンハム法のデータに基づいてアンチエイリアス処
   理に必要なデータを生成するアンチエイリアスデータ生
   成手段と、このアンチエイリアスデータ生成手段からの
   データを用いてアンチエイリアス処理をするアンチエイ
   リアス手段と、を備えたことを特徴とする３次元グラフ
   ィックス処理装置。
2. 【請求項２】 前記アンチエイリアス処理手段は、その
   ポリゴンの左辺と右辺の画素と、その画素の一方向のす
   でに記憶されているフレームメモリのデータとをカラー
   演算することによりアンチエイリアス処理を行うことを
   特徴とする請求項１に記載の３次元グラフィックス処理
   装置。
3. 【請求項３】 アンチエイリアスデータ生成手段は、ブ
   レゼンハム法のエラー項のデジタル微分解析に基づく小
   数部のデータか反転データにより生成することを特徴と
   する請求項１または２に記載の３次元グラフィックス処
   理装置。
4. 【請求項４】 陰面処理にＺバッファ法を用いていると
   き、その左辺及び右辺のアンチエイリアス処理の時の
   み、そのＺバッファの為に読み出したデータをシフト処
   理することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
   記載の３次元グラフィックス処理装置。
5. 【請求項５】 スクリーン座標系に変換されたポリゴン
   を構成する端点情報を取り込み、デジタル微分解析でポ
   リゴン辺を構成する辺線分情報を補間すると共に、前記
   ブレゼンハム法のデータに基づいてアンチエイリアス処
   理に必要なデータを生成し、このデータを用いてアンチ
   エイリアス処理をすることを特徴とする３次元グラフィ
   ックス処理方法。
6. 【請求項６】 アンチエイリアスデータの生成は、ブレ
   ゼンハム法のエラー項のデジタル微分解析に基づく小数
   部のデータか反転データにより生成することを特徴とす
   る請求項５に記載の３次元グラフィックス処理方法。