JP2001051674A

JP2001051674A - 描画処理装置及び描画処理方法

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Publication number: JP2001051674A
Application number: JP11223353A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakamoto; 貴士中本; Junko Nakase; 純子中瀬; Akira Hase; 昌長谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】効率良く画像データメモリにアクセスし、描画
処理を行う描画処理装置及び描画処理方法を提供する。
描画処理装置内の必要メモリ容量を低減する。【解決手段】描画コマンドにより描画される画素を含む
ブロックを確定する描画処理ブロック確定部７と、処理
ブロック確部７より指定されたブロックとメモリ４との
読み書きを制御するメモリ制御手段４と、ブロック単位
に描画処理を行う、描画ブロック処理部８を有する。【効果】描画処理ブロック確定部７をブロック単位の描
画ブロック処理部８と独立に有する事により、ブロック
の読み出しに於けるメモリ制御と、ブロックの描画処理
が並列に実行する事ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は描画処理装置及び描
画処理方法、更に詳しくいえば、線分やポリゴン（多角
形）のなどのグラフィックス画像を、画面をブロックに
分割してブロック単位でディジタルデータ処理する描画
処理方法及び描画処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＣ（Personal Computer）や家庭用ゲ
ーム機器等、表示画面に対し、線分、多角形（以下、ポ
リゴンと呼ぶ）等のグラフィックス画像の描画処理を行
う装置に於いては、画像データをメモリ上にマッピング
し、このメモリからデータを読み書きしながら描画処理
装置が処理を行う。

【０００３】画像データはデータ量が多く（例えば１フ
レーム７２０×４８０×４byte）、また処理速度も高い
（例えば３０フレーム/秒）ので画像メモリへのアクセ
スは、ランダムアクセスではなく、まとまったデータ単
位で行うことが望ましい。すなわち、メモリアクセスの
バンド幅を下げることが可能となる。描画処理装置にお
いて、まとまったデータ単位で処理を行うとすれば、画
面をｍ画素×ｎ画素（ｍ、ｎは１以上の整数）のブロッ
ク単位で描画処理を実行する構成をとることが考えられ
る。

【０００４】例えば、図１８に示す従来の描画処理装置
３０では、ＣＰＵ２の制御により描画処理コマンドと画
像データがＣＰＵデータバス６を介して描画処理装置３
０に送られる。この際、ＣＰＵ２は描画処理装置３０の
処理する領域を画像データバッファ３２に転送する必要
がある。描画処理装置３０がＤＭＡ（ダイレクトメモリ
アクセス）処理機能を有する場合は、メモリ制御部３３
がＤＭＡ機能を用い、メモリ３とアクセスする。描画回
路３１は送られた描画コマンドを基にバッファ３２に対
し描画処理を行う。バッファ３２に格納可能なデータサ
イズよりも大きいポリゴンを扱う際は、ＣＰＵ２があら
かじめ、ポリゴンの分割を行い、ブロック領域に閉じた
ポリゴン処理命令として描画処理装置に送る必要があ
る。

【０００５】あるいは、図１９に示す従来の描画処理装
置４０では、画像データ用の専用画像メモリ４を設け、
描画処理装置４０はＣＰＵ２により指定される描画処理
命令から描画領域を判断し、ブロック単位の描画処理毎
に画像メモリに対しブロック単位にアクセスを行う。ブ
ロック単位でアクセスして得られた画像データは描画処
理装置４０のバッファ４２に格納される。描画処理回路
４１はバッファ４２上の画像データに対し描画処理を行
い、再び画像データメモリ４に上書きする。このときの
描画処理手順は図２０の描画処理フローのようになる。

【０００６】ＣＰＵ２から描画コマンドが入力される
（ｓ１）とコマンドに示される多角形の頂点のソートを
行う（ｓ２）、次にソートされた頂点データより基準座
標の原点に一番近い頂点を選択する（ｓ３）。その後こ
の頂点を含む画像データブロックを画像データメモリか
ら読み出しバッファに格納し（ｓ４）、その画像ブロッ
クの描画処理を実行する（ｓ５）。描画処理実行によ
り、そのブロックの描画処理で他の頂点部の処理を行う
事が出来たかどうかが分かるので（ｓ６）、さらに処理
を行う必要がある場合は該ブロックに連続するブロック
を読み出し（ｓ７）、上記動作を描画終了まで繰り返
す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の描画処理
装置３０では、描画コマンドを描画処理装置３０に発行
する際に、描画データメモリのアクセスを行う単位ブロ
ック領域に描画コマンドを分ける必要があり、このコマ
ンドデータの分割のためＣＰＵ２にかかる負担が非常に
大きくなる。また一つの描画コマンドが複数個に分割さ
れるためコマンドバッファも増大する問題がある。

【０００８】一方、従来の描画処理装置４０では図２０
の描画処理フローで説明したように、ブロックの読み出
し処理とそのブロックの描画処理を順次実行するため、
描画処理の並列化が困難であり、また、描画コマンドに
対する描画処理開始のブロックを任意に出来ない。従っ
て、ブロックバッファ内に描画コマンドに関係するブロ
ックが存在する場合でも、その画像データを有効かどう
か判断することが出来ないため、有効活用することが出
来ない。

【０００９】本発明は上述の問題点に対し、与えられた
描画コマンドの描画対象と、画像データ領域のブロック
位置との関係を描画処理と独立に演算し、ブロック単位
での画像データのメモリアクセス及びブロック単位の描
画処理する事を可能にし、高能率な描画処理装置及び描
画処理方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の描画処理方法は、画面をｍ画素×ｎ画素
（ｍ、ｎは１以上の整数）のブロックに分割し、グラフ
ィック画像を描画コマンドに従って上記ブロック単位で
デジタルデータによる描画処理を行う描画処理装置にお
いて、順次入力される描画コマンドに対し、その描画コ
マンドにより描画される画素（以後、描画領域と呼ぶ）
を含むＮ個の（Ｎは０以上の整数）処理ブロックを描画
コマンドで指定される描画対象の座標を基に確定し、確
定されたブロックに対し、画像メモリより上記確定され
たブロックに相当する画像データを読み出し、その読み
出されたブロックデータを描画処理手段がブロック単位
で独立に処理を実行し、上記描画処理手段により、描画
された画像データを上記画像メモリに書き戻す事により
描画処理を実行する。なお、ここで、描画コマンドと
は、線分、ポリゴン等の描画を指定するデータ列のこと
を指しており、このデータ列中には、少なくとも画面中
のどの位置に描画するかを指定する描画位置情報を含む
ものとする。

【００１１】また、本発明の描画処理装置は次の手段を
設けて構成する。すなわち、描画コマンドのバッファリ
ングを行うコマンドバッファと、一つあるいは複数のブ
ロックの全画素データを格納可能な容量を有するブロッ
クバッファと、入力される描画コマンドで指定される描
画要素の描画位置情報から、描画領域を含むＭ個（Ｍは
０以上の整数）のブロック（以後、処理ブロックと呼
ぶ）を求め、上記Ｍ個の処理ブロックを指定するブロッ
クパラメータをブロック処理部及びメモリ制御部に供給
する処理ブロック確定部と、上記処理ブロック確定部か
ら指定される処理ブロックのデータを外部接続された画
像メモリから読み出して上記ブロックバッファメモリに
格納するメモリ制御部と、上記処理ブロック確定手段に
より指定された処理ブロックについて、描画コマンドに
基づき描画に必要な演算を実行し、その結果得られた画
素データを上記ブロックバッファメモリに格納する描画
処理手段と、その処理ブロックの画素データの処理終了
後に、上記ブロックバッファメモリから上記画像データ
メモリにデータを書き戻す前記メモリ制御部から構成さ
れる。

【００１２】

【発明の実施の形態】＜実施形態１＞図１は、本発明に
よる描画処理方法が実施される描画処理装置及び周辺回
路の一実施形態の構成を示す。同図において、本発明に
よる描画処理装置１は、ＣＰＵデータバス６を介してＣ
ＰＵ２と接続され、データバス５を介して画像データメ
モリ（単に画像メモリとも称呼する）４と接続されてい
る。ＣＰＵ２は、ＣＰＵメインメモリ３と接続されてい
る。

【００１３】描画処理装置１は、ＣＰＵデータバス６を
介してＣＰＵ２から送られる描画コマンドのバッファリ
ングを行うコマンドバッファ１１と、コマンドバッファ
１１から与えられる描画コマンドから処理ブロックを決
定し、処理ブロックを指定するパラメータをブロック処
理部８及びメモリ制御部１０に与える処理ブロック確定
部７と、処理ブロック確定部７により指定される処理ブ
ロックに対し、上記描画コマンドに基づき描画に必要な
演算を実行し、その結果得られた画素データをブロック
バッファメモリ９に書き込むブロック処理部８と、ブロ
ック確定部７から指定される処理ブロックの画像データ
をデータバス５を介して外部の画像メモリ４とブロック
単位でデータ転送を行うブロックバッファメモリ９と備
えて構成される。ブロックバッファメモリ９は一つある
いは複数のブロックの全画素データを格納可能な容量を
もつ。処理ブロック確定部７は描画コマンドで指定され
る描画要素の描画位置情報から、描画領域を含むＭ個
（Ｍは０以上の整数）のブロック（以後、処理ブロック
と呼ぶ）を求める。

【００１４】図２は、本発明によるによる描画処理装置
に於ける描画処理方法の一実施形態の処理フローを示
す。描画開始で、描画コマンドがＣＰＵ２から入力され
る（１２）。描画コマンドとは、少なくとも描画の図形
の種類（線分、四角形等）とその始点終点又は頂点の座
標（以下、描画位置情報と呼ぶ）を指定するデータ列で
ある。上記描画コマンドが入力されると、上記描画位置
情報に基づき、処理が必要なブロック（すなわち、描画
すべき画素データを含むブロック）を求め（１３）、処
理順を決める（１４）。ここではブロックをブロックの
並び順に順次処理するかどうかを判定し（１５）、処理
が必要なブロックであれば、そのブロックの画像データ
を画像データメモリ４から読み出し処理を実行する（１
６）。

【００１５】一方、処理の必要の無いブロックであれば
処理を行わず、次のブロックの判定に移行する。このブ
ロック確定は対象画像データの全領域実行される。ある
処理が必要なブロックについての画像メモリ４からのデ
ータ読み出し処理が終了する（１８）と、描画ブロック
処理部８がこのブロックの描画処理を実行する（２
０）。描画処理が終了した時点で、処理の終わったブロ
ックｎの画像データは画像データメモリへ書き戻しされ
る（２１）。描画ブロック処理部８の描画実行とブロッ
ク確定判定及び画像メモリ４の読み出しは独立して実行
できるため、バッファメモリ１０に複数ブロックを格納
する容量がある場合には、描画処理実行中に次のブロッ
クの判定及び画像データメモリの読み出しを先行して行
う事が可能となる。この結果、描画処理全体の処理効率
を高めることが出来る。

【００１６】以下、図１の描画処理装置の構成、動作及
び図２の描画処理方法の詳細について、図３に示すポリ
ゴンの描画を例に説明する。図３は、描画コマンドａの
描画領域（ポリゴン）と処理ブロックとの関係を示す。
描画コマンドａは、８×８のブロックから成る画平面に
三角形ＰＱＲを描画することである。１ブロックは水平
方向ｍ（＝８）画素×垂直方向ｎ（＝８）画素である。
また、図３において記号Ｂ00〜Ｂ77は、ブロックの識別
記号である。

【００１７】処理ブロック確定部７の構成、動作の詳細
に関しては更に後述するが、処理ブロック確定部７は以
下の処理を実行する。

【００１８】ポリゴンａの描画領域（三角形ＰＱＲ）を
含んでいるブロックは全て処理ブロックとなるので、図
３の例では、ブロックＢ16〜Ｂ17、Ｂ24〜Ｂ26、Ｂ33〜
Ｂ35、Ｂ41〜Ｂ44、Ｂ52〜Ｂ54、Ｂ63の１７ブロックが
処理ブロックとなる。処理ブロック確定部７は、画像領
域全体から、これら処理ブロックを特定し、処理ブロッ
クを指定するパラメータをブロック処理部８及びメモリ
制御部１０に転送する。処理ブロックを指定するパラメ
ータ（以後、ブロックパラメータと呼ぶ）としては、処
理ブロックの左下の画素位置の座標を用いる。この場
合、ブロックＢ00を指定するブロックパラメータは
（ｘ，ｙ）＝（０，０）、ブロックＢ01を指定するブロ
ックパラメータは（ｘ，ｙ）＝（ｍ，０）、ブロックＢ
10を指定するブロックパラメータは（ｘ，ｙ）＝（０，
ｎ）のようになる。

【００１９】また、ブロック単位の座標としてブロック
座標（Ｘ，Ｙ）を定義して、処理ブロックのブロック座
標をブロックパラメータとして用いてもよい。このブロ
ック座標をブロックパラメータとして用いた場合、ブロ
ックＢ00は（ｂｘ，ｂｙ）＝（０，０）、ブロックＢ01
は（ｂｘ，ｂｙ）＝（１，０）、ブロックＢ10は（ｂ
ｘ，ｂｙ）＝（０，１）で表される。ブロック座標Ｘ、
Ｙが与えられれば、ｍ、ｎからｘ＝ｍ・Ｘ、ｙ＝ｎ・
Ｙ、のように各処理ブロックの左上の画素の座標を求め
ることができる。上記処理ブロックのブロックパラメー
タは、描画コマンドにより与えられる描画領域の描画位
置情報、すなわちこの場合はポリゴンａの４頂点の座標
値から求めることができる。

【００２０】また、処理ブロック確定部７では、処理ブ
ロックのブロックパラメータを処理順のリスト（ブロッ
クリスト）にして保持し、ブロックリストを順次読み出
して、ブロック処理部８にブロックパラメータを与える
こともでき、毎回、計算により次の処理ブロックのブロ
ックパラメータを求めてブロック処理部にブロックパラ
メータを与えるようにしてもよい。

【００２１】メモリ制御部１０は処理ブロック確定部７
から受け取ったブロックパラメターに従い、画像データ
を画像データメモリ４から読み出し、ブロックバッファ
メモリ９に格納する。また、メモリ制御部１０はブロッ
ク処理部８で描画処理が終了したブロックの画像データ
を画像データメモリ４に書き戻しを行うと同時に、ブロ
ックバッファ９の情報を無効にする。ブロック処理部８
では、処理ブロック確定部７からのブロックパラメータ
と、コマンドバッファ１１からの描画コマンドに基づ
き、ブロックパラメータで指定されるブロック描画処理
を実行する。以下、描画コマンドにより線分を描画する
場合を例に、ブロック処理部８の描画処理手順を説明す
る。図４は、１２ブロックから成る画面に、ブロックＢ
20からブロックＢ13にわたる線分ＰＱを描画するときの
線分と処理ブロックとの関係を示す。処理ブロックはＢ
20、Ｂ21、Ｂ11、Ｂ12、Ｂ13の５ブロックである。この
場合、処理ブロック確定部７では、ブロックＢ20、Ｂ2
1、Ｂ11、Ｂ12、Ｂ13の順で順次ブロックパラメータを
ブロック処理部８及びメモリ制御部１０に供給する。メ
モリ制御部１０では、ブロックパラメータ入力に対し、
ブロックＢ20、Ｂ21、Ｂ11、Ｂ12、Ｂ13の順に画像デー
タメモリ４からデータを読み出しブロックバッファ９に
格納する。ブロックバッファ９にブロックデータが格納
されることによりブロック処理部８で描画処理を開始出
来る。

【００２２】一方、ブロックバッファ９がすでに一杯
で、新たなブロックデータを画像データメモリ４から読
み出しても格納出来ないときはブロックバッファ９が空
くまで待たされる。ブロック処理部８ではブロックパラ
メータ入力に対し、ブロックＢ20、Ｂ21、Ｂ11、Ｂ12、
Ｂ13の順でブロックバッファ９にデータがそろったら、
描画処理を実行する。

【００２３】線分ＰＱのうちブロックＢ20に含まれる画
素のデータがメモリ４に書き込まれ、ブロックＢ20につ
いての処理が終了すると、次にブロックＢ21、Ｂ11、Ｂ
12、Ｂ13についても同様にブロック描画処理を行い、線
分ＰＱの画素のデータがメモリ４に書き込まれる。

【００２４】ブロック処理部８では、ブロック内の画素
位置は次のように求める。ブロック処理部８には、コマ
ンドバッファ１１から描画コマンド、処理ブロック確定
部７からは、処理ブロックのブロックパラメータが与え
られている。描画コマンドにはＰ、Ｑの座標値が含まれ
ている。これらブロックパラメータと描画コマンドに基
づき、ブロック処理部８では、各処理ブロック内の描画
の始点となる座標を求め、その始点からブロックの境界
あるいは線分の終点まで描画処理を行う。図４のブロッ
クＢ20の場合には、線分の始点Ｐ自身がブロックＢ20内
に存在するので、Ｐが始点となり、ブロックＢ20の右端
のブロック境界まで処理を行う。

【００２５】ブロックＢ21の場合には、点Ｐと点Ｑの座
標値データと、ブロックパラメータから得られる処理ブ
ロックの境界のＸ座標、Ｙ座標とから、線分ＰＱとブロ
ック境界との二つの交点のうち始点Ｐに近い方の交点を
始点としてブロックＢ21の右端のブロック境界まで描画
処理を実行する。ブロックＢ11、Ｂ12、Ｂ13の場合にも
同様に線分ＰＱとブロック境界の交点を求めて始点と
し、終点Ｐまで描画処理を実行する。

【００２６】次に、本実施形態の構成要素である、処理
ブロック確定方法、及びその演算回路の詳細について説
明を行う。図５は、描画処理装置に於ける処理ブロック
確定方法で用いる外積演算回路のの回路図を示す。Ａ、
Ｂは描画コマンドより与えられる、頂点座標の内のある
側辺に対応した頂点座標で、（Ａｘ、Ａｙ）、（Ｂｘ、
Ｂｙ）で表す。Ｐはｍ×ｎ矩形ブロックの頂点座標で
（ｍＸ、ｎＹ）で表す。描画コマンドより与えられた頂
点座標Ａ、Ｂは行列演算器５１に転送され、行列演算器
５１は（ＡｘＢｙ―ＢｘＡｙ）の演算を行う。減算器５
２は（Ｂｘ―Ａｘ）を演算、減算器５３は（Ａｙ―Ｂ
ｙ）を演算する。演算器５４は減算器５２の結果にＰｙ
を乗ずるもので、ｍが２のべき乗の値を持つときには演
算を簡略化することが出来る。

【００２７】また、Ｐは各ブロックに対しＰｍＸとＰｍ
（Ｘ＋１）の２点を演算することから、ＰｍＸが分かれ
ばＰｍ（Ｘ＋１）はＰｍＸ＋ｍであり、演算器５４の演
算はシフト＋加算で行うことが出来る。同様に演算器５
５では減算器５３の結果にＰｘを乗ずる演算を行う。こ
れら、演算器５１、５４、５５の結果は加算器５６で加
算され値Ｆを得る。処理ブロックの判定ではこのＦの符
号情報のみを用いるので５７で符号情報だけを取り出し
判定部に結果を転送する。ここで、演算中複雑なのは５
１の（ＡｘＢｙ―ＢｘＡｙ）であるが、この値は必ずし
も、描画処理部１で行う必要はない。例えばＣＰＵ２が
描画コマンド転送時に頂点データと共に、この演算結果
を描画処理部１に転送する構成をとることでも対応可能
である。

【００２８】図６及び図７は、処理ブロック確定方法の
基本演算要素である、ベクトルの外積演算について説明
するための画平面図である。点Ａはｘ座標Ａｘ、ｙ座標
Ａｙの点で（Ａｘ、Ａｙ）で表す。同様に点Ｂは（Ｂ
ｘ、Ｂｙ）、点Ｐは（Ｐｘ、Ｐｙ）で定義できる。直線
ＡＢと点Ｐとの角ＡＰＢすなわちｗはベクトルＰＡとベ
クトルＰＢとの外積演算により関連づけられる。ベクト
ルＰＡとベクトルＰＢとの外積は角ｗのサイン関数で定
義される。このことから、角ｗが１８０度より大きい時
には外積演算は負になり、角ｗが１８０度より小さい時
のみ正の値をとる。ベクトルＰＡは（（Ａｘ-Ｐｘ），
（Ａｙ-Ｐｙ））で表すことができ、ベクトルＰＢは
（（Ｂｘ-Ｐｘ），（Ｂｙ-Ｐｙ））で表すことができ
る。従って外積演算を行うことで角ｗが１８０度以上か
どうかが検査することができる。ベクトルＰＡとベクト
ルＰＢのベクトル外積演算式は図に示すように、Ｆ（Ａ，Ｂ，Ｐ）＝（AxBy−BxAy＋（Ax（Bx）Py）＋
（By（Ay）Px））に変型出来る。

【００２９】一方、ｍ画素×ｎ画素の画像データブロッ
クＢ（Ｘ，Ｙ）は図７に示すように、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ
３、Ｂ４の４点による矩形で表現できる。ここで、Ｂ１
は点（ｍＸ，ｎＹ）、Ｂ２は点（ｍ（Ｘ＋１），ｎ
Ｙ）、Ｂ３は点（ｍＸ，ｎ（Ｙ＋１））、Ｂ４は点（ｍ
（Ｘ＋１），ｎ（Ｙ＋１））と表す。このブロックを代
表する点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４と描画するポリゴンの
頂点との間の前記外積演算により、本ブロックが描画す
るポリゴンとどのような位置関係であるかを判定するこ
とができる。以下、図８ないし図１１を用いて、ブロッ
クと描画ポリゴンの位置関係に関して説明する。

【００３０】図８は、ポリゴンＰＱＲとブロックＢ21の
一部の頂点が重なる場合を示している。従って、このブ
ロックＢ21がポリゴンＰＱＲに対して処理ブロックであ
ることを判定出来ればよい。ここで点Ｂ２に着目する。
点Ｂ２は三角形ポリゴンＰＱＲの内側に存在するが、こ
の場合、角ＰＢ２Ｑ、角ＱＢ２Ｒ、角ＲＢ２Ｐはそれぞ
れ１８０度以下になる。すなわち、ベクトルＢ２Ｐとベ
クトルＢ２Ｑの演算Ｆ（Ｐ，Ｑ，Ｂ２）は正の値を持
ち、ベクトルＢ２ＱとベクトルＢ２Ｒの演算Ｆ（Ｑ，
Ｒ，Ｂ２）も正の値を持ち、ベクトルＢ２Ｒとベクトル
Ｂ２Ｐの演算Ｆ（Ｒ，Ｐ，Ｂ２）も正の値を持つ。この
ように、三角形ポリゴンＰ，Ｑ、Ｒと点Ｂ２に対する３
つの演算Ｆの値が全て正の値を持つなら、その代表点Ｂ
２はポリゴンＰＱＲの内側であることが判定できる。従
ってブロックの４代表点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４に関し
て順次上記演算を施すことにより、ブロックの頂点のど
れかがポリゴンの内側であるかどうかを判定出来る。演
算結果ブロック代表点の内、どれか一つでもポリゴン内
部と判断されれば、そのブロックは処理対象ブロックと
する。

【００３１】図９は、ブロックＢ00のようにポリゴンＰ
ＱＲと重ならない非処理ブロックの場合を示している。
この場合も前例同様、各ブロックの代表点Ｂ１，Ｂ２，
Ｂ３，Ｂ４に対し、それぞれ３つのＦ演算を施す。仮
に、Ｂ４に着目すると、ベクトルＢ４ＰとベクトルＢ４
Ｐの演算Ｆ（Ｐ，Ｑ，Ｂ４）は正になるが、ベクトルＢ
４ＱとベクトルＢ４Ｑの演算Ｆ（Ｑ，Ｒ，Ｂ４）は負に
なる。これは角ＱＢ４Ｒが１８０度を越えている為であ
る。このように、ポリゴンＰＱＲの３頂点に対する演算
Ｆの演算結果のどれかが負であば、その代表点がポリゴ
ンの外側であることが分かる。

【００３２】しかしながら、前記結果ブロック代表点の
４つの演算結果、代表点全てがポリゴンの外側であって
も、そのブロックが非処理ブロックであるとは限らな
い。例えば、図１０に示すブロックＢ13のように、ポリ
ゴンＰＱＲがブロックの内部を通る場合がある。この場
合、ブロックの代表点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４はポリゴ
ンＰＱＲの外側であるが、処理ブロック対象にする必要
がある。この場合各頂点間の演算結果の推移を見ること
で、ポリゴンブロックの通過を検出することが出来る。
例えば、辺ＲＰに対するブロック代表点との演算を考え
ると、Ｂ１点でのＲＰに対する演算Ｆ（Ｒ，Ｐ，Ｂ１）
は正であるが、Ｂ２でのＲＰに対する演算Ｆ（Ｒ，Ｐ，
Ｂ２）は負になる。これは、辺ＲＰがＢ１、Ｂ２間を通
過している為で、同様のことが点Ｂ１、点Ｂ４間でも言
える。ブロックをポリゴンが通過するには少なくとも２
辺のポリゴン側辺がブロック代表点間を横切る事にな
る。従ってブロック代表点４つのポリゴンのある側辺を
構成する頂点２つに関する外積演算を施した時に、符号
反転がある側辺が２個以上ある場合はポリゴンが通過し
たブロック、すなわち処理ブロックとすることが可能で
ある。

【００３３】また、図１１の様にブロックポリゴンの頂
点を含むブロックの場合、ポリゴン頂点がブロックの内
部にあることが、ブロック代表点Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ
４と比較するだけで容易に判定可能であり、本ブロック
も処理ブロックとする。

【００３４】以上をまとめると、ポリゴンとブロック関
係は（１）ブロックの代表点のいずれか一つがポリゴン
内部にある場合（タイプ１とする。）。（２）ブロック
がポリゴンに関係しない位置にある場合（タイプ２とす
る）。（３）ブロックをポリゴンが通過する場合（タイ
プ３とする）。（４）頂点を含むブロックである場合
（タイプ４とする）に分類できる。

【００３５】ここで、あるブロックに対しタイプ１、タ
イプ３、タイプ４のブロック分類の重複があり得るが、
本分類はあるブロックが処理ブロックであるかどうかを
判定するだけのものであり分類の重複は差し支えない。
この分類でタイプ１，タイプ３、タイプ４が処理ブロッ
クとなり、タイプ２が非処理ブロックである。

【００３６】図１２は、上述の処理ブロック確定方法の
処理フローである。

【００３７】まず、（１）入力されたポリゴンの頂点デ
ータの各座標の最小、最大値を求め処理ブロック探索範
囲を決定する（１２１）。（２）ポリゴンの頂点データ
を含むブロックをタイプ４の処理ブロックに決定する
（１２２）。（３）ポリゴンの連続する２頂点に対する
ブロック代表値との外積演算の符号を演算で求める（１
２３−１２５）。この例ではポリゴンが３角形のため３
辺の演算を実行する。

【００３８】（４）ブロックの代表点中の一つが、ポリ
ゴンの全ての連続する２頂点との外積演算で正になる場
合、このブロックをタイプ１の処理ブロックに決定する
（１２６）。（５）ポリゴンの任意の連続する２頂点と
４つのブロック代表点との外積演算で、４つの演算結果
で符号が変化するのもが２辺以上ある場合には、このブ
ロックをタイプ３の処理ブロックに決定し、それ以外の
場合は、このブロックをタイプ２の非処理ブロックに決
定する（１２７）。

【００３９】図１３は、以上の処理ブロック確定演算を
図３のポリゴンＰＱＲに具体的に適応させた結果を示
す。図３で扱うポリゴンは３角形ＰＱＲで、各頂点の座
標はＰ（２７，４８）、Ｑ（１５，３６）、Ｒ（５７，
１１）とする。一方、ブロックはｘ座標、ｙ座標共に８
画素の矩形ブロックとし、描画エリアは６４画素×６４
画素のエリアを持つとする。従って、ブロックＢ００―
ブロックＢ７７までの６４ブロックが割り当てられる事
になる。

【００４０】まず本ポリゴンが与えられたら各座標の最
大最小座標を求める。この場合ｘ座標の最小値が１５で
最大値が５７、ｙ座標の最小値が１１最大値が４８であ
るから、この各軸の最小値、最大値を含むブロックＢ１
１―Ｂ１７、Ｂ２１−Ｂ２７、Ｂ３１―Ｂ３７、Ｂ４１
−Ｂ４７、Ｂ５１―Ｂ５７、Ｂ６１―Ｂ６７のブロック
を演算対象とする。次にそれぞれのブロックで各４つの
ブロック頂点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４に対しポリゴンの
ＰＱ点、ポリゴンのＱＲ点、ＲＰ点に対し外積演算を行
う。例えば、Ｂ５２ブロックの４つの頂点はＢ１（１
６，４０）、Ｂ２（２４，４０）、Ｂ３（１６，４
８）、Ｂ４（２４，４８）であり、ＰＱ点に対する演算
値Ｆ（Ｐ，Ｑ，Ｂ）はそれぞれ、-３６、６０、-１３
２、-３６となる。同様にＱＲ点に対する演算値Ｆ
（Ｑ，Ｒ，Ｂ）及びＲＰ点に対する演算値Ｆ（Ｒ，Ｐ，
Ｂ）に対しての演算を行う。

【００４１】以上の様に描画エリア中の演算対象ブロッ
クについて演算を行うと図１３に示される結果を得る。
図１３では、演算対象ブロック中の代表的な一部のブロ
ックの演算結果を記すにとどめてある。結果を順次見て
いくと、（１）Ｂ５２ブロックは点Ｂ２に於いて、Ｐ
Ｑ、ＱＲ、ＲＰに対する演算結果がいずれも正の値をと
っている。このことにより、Ｂ５２ブロックは点Ｂ２が
ポリゴン内部にあり、描画対象とすべきブロックである
ことが分かる。（２）Ｂ４３ブロックはＢ１、Ｂ２、Ｂ
３、Ｂ４いずれの点も、ＰＱ、ＱＲ、ＲＰに対する演算
結果がいずれも正の値をとっている。このことにより、
Ｂ４３ブロックはブロック全体がポリゴン内部にあり、
描画対象とすべきブロックであることが分かる。（３）
Ｂ１６ブロックはＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４いずれの点
も、ＰＱ、ＱＲ、ＲＰに対する演算結果とも正の値をと
っている点が存在しない。従ってブロックの頂点Ｂ１、
Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４がポリゴンの外部である事がわかる。
一方、ポリゴンの各辺に対するブロック４頂点の演算結
果をみると、ＰＱに対する演算ではＢ１、Ｂ２、Ｂ３、
Ｂ４点いずれも符号が変化していないのに対し、ＱＲ及
びＲＰに対する演算では４頂点の演算間で符号が変化し
ている。このことは、ポリゴンの側辺がブロックを通過
したことを意味する。従って本ブロックＢ１６も描画対
象とすべきブロックであることが分かる。（４）Ｂ１７
はポリゴン頂点を含むブロックであり、直ちに描画対象
とすべきブロックであることが分かる。（５）Ｂ３１の
ブロックの演算結果はＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４いずれの
点も、ＰＱ、ＱＲ、ＲＰに対する演算結果とも正の値を
とっている点が存在しない。従ってブロックの頂点Ｂ
１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４がポリゴンの外部である事がわか
る。また、ポリゴンの各辺に対するブロック４頂点の演
算結果をみると、ＰＱ、ＱＲ、ＲＰに対する演算でＢ
１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４点いずれも符号が変化していない
ことが分かる。従って本ブロックは描画対象から除外す
べきブロックであることが分かる。

【００４２】以上説明したように、本発明の描画処理装
置に於ける処理ブロック確定方法は与えられたポリゴン
の座標のみから、任意のブロックが描画対象であるかど
うかを、簡単な演算の符号に着目することで行うことが
出来るため、描画実行と独立に処理ブロックの確定が行
え、処理ブロックデータのメモリからの読み出しを効率
的に行うことができる。また、描画装置の描画実行部を
複数持たせた時の並列化が容易にできる。

【００４３】以上、説明した描画処理装置、描画処理方
法、処理ブロック確定方法の説明では描画ポリゴンとし
て３角形を例に上げたが、直線や、図１４に示す４角形
の描画処理に於いても同様に拡張可能である。また、説
明の都合上、全て２次元を例に上げて説明を行ったが、
３次元グラフィック処理を行う場合でも、２次元に投影
した描画情報を描画メモリに書く時に同様の処理を行う
ことが出来る。

【００４４】第１の実施形態では、上述したように、ブ
ロック単位で画像データメモリ４をアクセスするため、
ランダムにメモリをアクセスする場合に比べてメモリア
クセスを有効に活用することが出来る。また、描画コマ
ンドにより処理すべきブロック確定及びそのブロックの
画像データの読み出しと、ブロック単位で行われる描画
処理とを独立して実行するために、ブロック単位の描画
処理がブロックデータの読み出しにより待たされ、描画
効率を落とす事がない。また、ブロック処理を並列化す
ることも容易に可能である。ブロック処理の並列化の例
は本発明の第３の実施形態で後述する。

【００４５】＜実施形態２＞図１５は本発明の描画処理
方法の他の実施形態における処理フロー図である。図に
おいて、図２と同じ処理部には図２と同じ番号を付して
いる。本実施形態の描画処理方法は、描画コマンドを実
行する時、処理すべきブロックの処理順を現在バッファ
上に格納されているブロックデータのパラメタによって
変更することにある。すなわち、描画コマンドを実行す
る際、処理ブロックを確定する時に、ブロックをブロッ
ク並びに順次検査して、処理するかどうかを決めるので
はなく、現在バッファ９にあるブロックが処理すべきブ
ロックかどうかを検査する（２２）。

【００４６】もし、現在バッファ内にあるブロックデー
タが処理すべきブロックである場合、新たな、ブロック
データの読み出しは行わず、そのまま、描画処理を実行
する。他方、もし現在バッファ内にあるブロックが、処
理ブロックで無い場合は、現在のバッファ内のデータを
画像データメモリに書き戻し（２４）、第一のフロー同
様新たにブロックデータを読み出し、ブロックの描画処
理を行う。本フローにより、連続する二つの描画コマン
ド間で第一の描画コマンドの描画処理の最終の数ブロッ
クが第２の描画コマンドの処理領域と重なる場合には、
第２の描画コマンドの処理ブロックの読み出しを削減す
ることが可能であり、連続する描画コマンドでの、画像
データメモリアクセス効率を上げることができる。

【００４７】＜実施形態３＞図１６は、本発明による描
画処理装置の他の実施形態の構成を示す。本実施形態
は、上記第一の実施形態の描画処理装置において一つで
あったブロック描画処理回路を複数個持つ描画処理部で
構成するものである。

【００４８】描画処理を４つの別のブロックに対し、そ
れぞれ別のブロック描画処理回路８１、８２、８３、８
４が描画処理を行うものである。描画処理装置８はコマ
ンドバッファ１１に蓄えられた描画命令に対し、処理ブ
ロック確定部７、処理を必要とするブロックを複数個す
なわちブロック描画処理回路の個数（＝４）分直ちに確
定し、ブロック描画処理部８中の複数のブロック描画処
理回路８１、８２、８３、８４にそれぞれ描画ブロック
を指定し、描画を実行させる。描画実行に先立ち、処理
ブロック確定部は確定したブロックのデータを描画デー
タメモリから読み出し、ブロックバッファメモリ９０に
格納するよう、メモリ制御部１０に指示を出す。各ブロ
ック描画８１、８２、８３、８４が担当の描画ブロック
の描画処理をブロックバッファメモリ９０に対し行う。

【００４９】図１７は、図１６の実施形態の装置におけ
る複数個のブロック描画処理回路の並列動作を表したタ
イミングチャートである。図示の例では、前述した図２
に於ける三角形ポリゴンＰＱＲの描画の際の例を示して
いる。

【００５０】描画コマンドを受け取った処理ブロック確
定部７は処理すべきブロックを決定し、処理ブロックの
読み出しを指示する。メモリ読み出しブロックＢ６３、
Ｂ５２、Ｂ５３、Ｂ５４が処理ブロック確定部７からの
指示を受けて読み出されるブロックである。ブロックの
画像データが画像データメモリから読み出されバッファ
に格納された時点で処理回路が描画処理を開始する。従
って図１７に示すように、処理回路８１がブロックＢ６
３の描画を行い、処理回路８２がブロックＢ５２の描画
を行い、処理回路８３がブロックＢ５３の描画を行い、
処理回路８４がブロックＢ５４の描画を行う。

【００５１】処理回路８により描画が終了したブロック
は再び画像データメモリに書き戻される。メモリ制御部
９０では、これら、処理ブロック確定部７からくる、ブ
ロック読み出し指示とブロックバッファメモリ９０の容
量及び描画処理部８からの処理終了による書き戻し指示
に従って、画像データメモリへのアクセスを行う。

【００５２】このように、描画処理回路が複数個ある場
合でも、各描画処理回路が空き時間を少なくブロック描
画処理が可能なように、ブロック画像データを供給する
ことができ、描画エリアをブロック化して処理する描画
処理装置に於いて、効率よく描画実行が可能な描画処理
装置を提供することが可能である。なお、上記の説明で
はブロック処理回路を４個用いた四並列の場合について
示したが、この構成はブロック処理回路をＬ個（Ｌは２
以上の整数）設けてＬ並列処理を実行する構成に容易に
拡張可能である。

【００５３】以上、本発明の実施形態についての説明を
行ったが、本発明が上記実施形態に限定されるものでは
ない。上述の説明では、描画処理装置の描画コマンドは
ＣＰＵから与えられるとしたが、描画コマンドを与える
手段は必ずしもＣＰＵである必要はなく、たとえば、ポ
リゴンの頂点座標計算（ジオメトリ演算）を行う専用回
路であってもよい。

【００５４】

【発明の効果】本発明の描画処理装置及び描画処理方法
によれば、ＣＰＵ等により与えられる描画コマンドか
ら、描画を行うべきブロックを描画処理回路と独立に確
定し、メモリ制御を行い画像データメモリとのアクセス
を行い、また描画処理回路は前記処理ブロック確定部か
らの指示により任意ブロックの描画処理を行う為、
（１）画像データメモリに対しブロックでアクセスする
ため、ランダムアクセスに比較してメモリアクセス効率
を上げることが出来る。（２）画像データメモリアクセ
スと描画処理とを並列に実行出来るため、描画処理効率
を上げることが出来る。（３）描画処理回路を複数持つ
ことで、処理の並列化が容易に可能である。（４）直前
の描画処理で使用したブロックバッファメモリの内容を
そのまま次のブロックで使用する事を可能とし、画像デ
ータメモリのアクセスを削減可能とする。

【００５５】また、処理ブロックの確定方法は描画コマ
ンドによって与えられる頂点座標から直接計算できるた
め、（１）任意のブロックに対する有効、無効判定が周
囲のブロック判定の順序に関係なく行う事が出来る。
（２）演算式は一種類のもので、複雑な条件処理等必要
としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による描画処理装置の第一の実施形態の
構成を示すブロック図である。

【図２】本発明による描画処理方法の第一の実施形態の
構成を示す処理フロー図である。

【図３】描画図例を示す図である。

【図４】本発明の実施形態説明のための描画ブロック説
明図である。

【図５】本発明による描画処理装置に使用する外積演算
回路の回路図である。

【図６】外積演算の説明図である。

【図７】処理ブロック説明図である。

【図８】描画ブロック説明図である。

【図９】描画ブロック説明図である。

【図１０】描画ブロック説明図である。

【図１１】描画ブロック説明図である。

【図１２】本発明の描画処理方法の一実施形態における
処理ブロック確定部の処理フロー図である。

【図１３】本発明の一実施形態における処理ブロック確
定部の演算結果を示す図である。

【図１４】描画ブロック説明図である。

【図１５】本発明による描画処理方法の他の実施形態の
処理フロー図である。

【図１６】本発明による描画処理装置の第二の実施形態
の構成を示すブロック図である。

【図１７】本発明による描画処理装置の第二の実施形態
におけるタイミング図である。

【図１８】従来の描画処理装置の構成図である。

【図１９】従来の描画処理装置の構成図である。

【図２０】従来の描画処理方法の処理フロー図である。

【符号の説明】

１、３０、４０…描画処理装置、２…ＣＰＵ、３…ＣＰ
Ｕメインメモリ、４…画像データメモリ、５…画像デー
タバス、６…ＣＰＵデータバス、７…処理ブロック確定
部、８、３１、４１、８１、８２、８３、８４…ブロッ
ク描画処理部、９、３２、４２、９０…ブロックバッフ
ァメモリ、１０、…メモリ制御部、１１…描画コマンド
バッファ、５１…行列演算回路、５４、５５…シフト加
算器、５６…加算器、５７…符号抽出回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長谷昌東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所システムＬＳＩ開発センタ内Ｆターム(参考） 5B047 EA02 EA07 5B062 AA03 CC02 DD02 5C082 AA01 BA12 BB15 CB01 DA22 DA54 DA87 MM02 MM04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画面をｍ画素×ｎ画素（ｍ、ｎは１以上の
整数）ブロックに分割し、グラフィック画像を描画コマ
ンドに従って上記ブロック単位でディジタルデータ処理
を行う描画装置であって、少なくとも上記ブロック１個分のデータ容量を有するブ
ロックバッファメモリと、上記描画コマンドにより描画
される領域を含むＮ個の（Ｎは０以上の整数）処理ブロ
ックを確定する処理ブロック確定部と、上記処理ブロッ
クについて、ブロック単位で描画処理を行うブロック処
理部と、画像メモリ内に配置された１画面分のデータか
ら上記処理ブロックのデータを読み出して上記ブロック
バッファメモリに格納し、上記ブロック処理部で上記描
画コマンドに基づき描画に必要な演算を実行して得られ
た画素データを上記ブロックバッファメモリ手段を介し
て上記画像メモリに書き戻す制御を行うメモリ制御部と
をもつことを特徴とする描画処理装置。
【請求項２】上記処理ブロック確定部が上記ブロックの
頂点の座標値と、上記描画コマンドで指定される連続す
る２頂点座標とのベクトルをそれぞれ求め、上記２頂点
に対する２つのベクトルの外積演算の符号により、上記
描画コマンドの描画オブジェクトが上記ブロックに対し
処理が必要かどうかを判断する手段とで構成された請求
項１記載の描画処理装置。
【請求項３】画面をｍ画素×ｎ画素（ｍ、ｎは１以上の
整数）ブロックに分割し、グラフィック画像を描画コマ
ンドに従って上記ブロック単位でディジタルデータ処理
を行う描画装置であって、ブロック複数分のデータ容量を有するブロックバッファ
メモリと、上記描画コマンドにより描画される領域を含
むＮ個の（Ｎは０以上の整数）処理ブロックを確定する
処理ブロック確定部と、上記処理ブロック確定部で指定
された確定された複数の処理ブロックに対しブロック単
位で同時に描画処理を行う複数の描画処理回路と、画像
データを画像メモリ上から読み出して上記ブロックバッ
ファメモリに格納し、上記複数の描画処理回路が実行し
て得られた複数ブロックの画素データを上記ブロックバ
ッファメモリに格納し、上記ブロックバッファメモリか
ら上記画像メモリに書き戻す制御を行うアドレス制御部
とをもつことを特徴とする描画処理装置。
【請求項４】上記処理ブロック確定部が上記ブロックの
頂点の座標値と、上記描画コマンドで指定される連続す
る２頂点座標とのベクトルをそれぞれ求め、上記２頂点
に対する２つのベクトルの外積演算の符号により、上記
描画コマンドの描画オブジェクトが上記ブロックに対し
処理が必要かどうかを判断する手段で構成された請求項
３記載のの描画処理装置。
【請求項５】画面をｍ画素×ｎ画素（ｍ、ｎは１以上の
整数）ブロックに分割し、グラフィック画像を描画コマ
ンドに従って上記ブロック単位でディジタルデータによ
る処理を行う描画処理方法であって、上記描画コマンド
により描画される領域を含むＮ個の（Ｎは０以上の整
数）ブロックを描画コマンドで指定される描画対象の座
標を基に確定し、確定された確定ブロックに対し、画像
メモリから上記確定ブロックに相当する画像データをバ
ッファを介して読み出し、上記確定ブロックに相当する
画像データを描画処理手段でブロック単位で独立に描画
処理を実行し、上記描画処理手段により描画された画像
データを上記メモリに書き戻す事により描画処理を実行
する描画処理方法において、上記描画コマンドにより描画される領域を含むＮ個のブ
ロックを描画コマンドで指定される描画対象の座標を基
に確定する際に、上記ブロックの頂点の座標値と、描画
コマンドで指定される連続する２頂点座標とのベクトル
をそれぞれ求め、上記２頂点に対する２つのベクトルの
外積演算の符号により、上記描画コマンドの描画オブジ
ェクトが上記ブロックに対し処理が必要かどうかを判断
することを特徴とする描画処理方法。
【請求項６】上記バッファに格納されている画像データ
ブロックが、描画コマンドに対し、その描画コマンドに
より描画される領域に入る場合には、当該ブロックのメ
モリからの読み出しを行わず、バッファに格納されてい
る画像データブロックが、描画コマンドに対し、その描
画コマンドにより描画される領域に入らない場合には、
該ブロックのメモリからの読み出しを行う請求項５の描
画処理方法。
【請求項７】上記描画コマンドに対し、描画される領域
を含むＮ個の（Ｎは０以上の整数）ブロックを描画コマ
ンドで指定される描画対象の座標を基に確定する際に、
上記ブロックの頂点の座標値と、描画コマンドで指定さ
れる連続する２頂点座標とのベクトルをそれぞれ求め、
上記２頂点に対する２つのベクトルの外積演算の符号に
より、上記描画コマンドの描画オブジェクトが上記ブロ
ックに対し処理が必要かどうかを判断することを特徴と
する請求項５記載の描画処理方法。
【請求項８】画面をｍ画素×ｎ画素（ｍ、ｎは１以上の
整数）ブロックに分割し、グラフィック画像を描画コマ
ンドに従って上記ブロック単位でディジタルデータによ
る処理を行う描画処理方法であって、描画コマンドに対し、描画される領域を含むＮ個の（Ｎ
は０以上の整数）ブロックを描画コマンドで指定される
描画対象の座標を基に確定する手段において、前記ブロ
ックの頂点の座標値と、描画コマンドで指定される連続
する２頂点座標とのベクトルをそれぞれ求め、上記２頂
点に対する２つのベクトルの外積演算の符号により、上
記描画コマンドの描画オブジェクトが前記ブロックに対
し処理が必要かどうかを判断することを特徴とする描画
処理方法。