JP2008257456A - Unit and method for antialias image rendering - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンチエイリアス描画を行うアンチエイリアス描画装置及びアンチエイリアス描画方法に関する。 The present invention relates to an anti-aliasing drawing apparatus and an anti-aliasing drawing method for performing anti-aliasing drawing.
コンピュータグラフィックスで図形などを表示する場合、一般的にビットマップディスプレイシステムが採用されている。このビットマップディスプレイシステムでは、ラスタスキャン型のディスプレイ装置、及び表示図形に対応したビットパターンのデータをディスプレイ装置に供給するための表示用メモリ(フレームバッファ)が使用される。 In general, a bitmap display system is employed when displaying graphics or the like with computer graphics. In this bitmap display system, a raster scan type display device and a display memory (frame buffer) for supplying bit pattern data corresponding to a display figure to the display device are used.
このようなビットマップディスプレイシステムにおいて、斜線や曲線の描画を行った場合、画素による表示のためジャギーが生じ、エイリアシングが現れてしまう。このようなエイリアシングを無くすためには、表示画素の格子の間隔を狭くすればよいことが知られている。 In such a bitmap display system, when diagonal lines and curves are drawn, jaggy occurs due to display by pixels, and aliasing appears. In order to eliminate such aliasing, it is known that the interval between the lattices of the display pixels may be narrowed.
格子の間隔を狭くしていくことで、エイリアシングは改善されるが、ビットマップディスプレイシステムのラスタスキャンの水平走査周波数を高める必要が生じる。しかし、水平走査周波数を高めることには限界があるため、ラスタスキャン方式のディスプレイシステムでは、格子の間隔を狭くする以外の方法でエイリアシングを改善する必要があった。ここで、このようなエイリアシングを改善する処理の総称をアンチエイリアスと呼ぶ。 Although the aliasing is improved by narrowing the lattice spacing, it is necessary to increase the horizontal scanning frequency of the raster scan of the bitmap display system. However, since there is a limit to increasing the horizontal scanning frequency, in a raster scan type display system, it is necessary to improve aliasing by a method other than narrowing the grid interval. Here, a general term for such processing for improving aliasing is called anti-aliasing.
通常、アンチエイリアスは、各画素に対する描画図形の寄与面積を計算し、その面積の比に合わせた画素値による中間調を表現することで、行われる。このような処理は一般的に重く、アンチエイリアス処理を行わない場合と比べ、描画速度が1/10〜1/100程度にまで下がってしまう。したがって、このアンチエイリアス処理は、リアルタイム処理には適していない。 In general, anti-aliasing is performed by calculating a contribution area of a drawing figure for each pixel and expressing a halftone by a pixel value according to the ratio of the areas. Such processing is generally heavy, and the drawing speed is reduced to about 1/10 to 1/100 as compared with the case where anti-aliasing is not performed. Therefore, this anti-aliasing is not suitable for real-time processing.
この点を改善するために、図形のエッジ部分のみを抽出し、その部分に対してのみ寄与面積を考慮した半透明合成(アルファブレンディング)描画で表現することで、アンチエイリアスを行う技術が知られている(特許文献1参照)。 In order to improve this point, a technique for anti-aliasing is known by extracting only the edge part of a figure and expressing it with semi-transparent composite (alpha blending) drawing that considers the contribution area only for that part. (See Patent Document 1).
しかし、上記説明したアンチエイリアス描画装置では、アンチエイリアスを行わない場合と比べ、処理時間の増加は抑えられるが、エッジの抽出などの処理が手続き的に複雑になる。また、エッジ部分の描画については、描画面積に対して時間がかかっていた。これは、メモリの特性として、ランダムアクセスを行う場合、バーストアクセスに比べ、性能が極端に落ちることに起因する。特に、図形のエッジ部分は直線状になるため、メモリへのアクセスがランダムアクセスに近くなり、一般的な矩形描画を行う際のバーストアクセスに比べ、メモリの使用効率が大幅に低下する。 However, in the anti-aliasing drawing apparatus described above, an increase in processing time can be suppressed as compared with the case where anti-aliasing is not performed, but processing such as edge extraction becomes procedurally complicated. In addition, the drawing of the edge portion takes time with respect to the drawing area. This is because, as a characteristic of the memory, when random access is performed, the performance is extremely lowered as compared with burst access. In particular, since the edge portion of the figure is linear, access to the memory is close to random access, and the use efficiency of the memory is greatly reduced as compared to burst access when performing general rectangular drawing.
本発明の目的は、高速なアンチエイリアス描画を行うことができるアンチエイリアス描画装置及びアンチエイリアス描画方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an anti-aliasing drawing apparatus and an anti-aliasing drawing method capable of performing high-speed anti-aliasing drawing.
本発明は、描画する直線とピクセルの距離を、水平スキャンラインに沿って初期値から差分の加算を行うことで得る距離生成部と、前記距離生成部で得られた距離と前記描画する直線の線幅から透過率を求める透過率生成部と、前記透過率生成部で求められた透過率で前記ピクセルの描画を行う描画部とを備えたアンチエイリアス描画装置を提供する。これにより、直線を描画する際、エッジ部分を再処理することなく、水平スキャンラインに沿った処理を行うことで、高速なアンチエイリアス描画を行うことができる。 The present invention provides a distance generation unit that obtains a distance between a straight line to be drawn and a pixel by adding a difference from an initial value along a horizontal scan line, a distance obtained by the distance generation unit, and a distance between the straight line to be drawn Provided is an anti-alias drawing apparatus including a transmittance generation unit for obtaining a transmittance from a line width, and a drawing unit for drawing the pixel with the transmittance obtained by the transmittance generation unit. As a result, when drawing a straight line, high-speed antialiasing drawing can be performed by performing processing along the horizontal scan line without reprocessing the edge portion.
また、本発明は、描画する台形の2つの斜辺とピクセルの距離を、それぞれ水平スキャンラインに沿って初期値から差分の加算を行うことで得る距離生成部と、前記距離生成部で得られた2つの距離から透過率を求める透過率生成部と、前記透過率生成部で求められた透過率で前記ピクセルの描画を行う描画部とを備えたアンチエイリアス描画装置を提供する。これにより、台形を描画する際、エッジ部分を再処理することなく、水平スキャンラインに沿った処理を行うことで、高速なアンチエイリアス描画を行うことができる。 The present invention also provides a distance generation unit that obtains the distance between two oblique sides of a trapezoid to be drawn and a pixel by adding a difference from an initial value along a horizontal scan line, and the distance generation unit. Provided is an anti-alias drawing apparatus including a transmittance generation unit that obtains transmittance from two distances, and a drawing unit that draws the pixels with the transmittance obtained by the transmittance generation unit. Thus, when drawing a trapezoid, high-speed antialiasing drawing can be performed by performing processing along the horizontal scan line without reprocessing the edge portion.
上記アンチエイリアス描画装置では、前記台形の垂直方向の差分更新時にそれぞれの斜辺に沿って最適なスキャンラインを維持するエッジ更新部を備え、前記エッジ更新部が行う処理で発生する距離の誤差を前記斜辺の傾きに応じて補正する。これにより、アンチエイリアス台形を高速に処理できる。また、無駄な領域のスキャンを抑制できる。 The anti-alias drawing apparatus includes an edge update unit that maintains an optimal scan line along each hypotenuse at the time of vertical difference update of the trapezoid, and an error of a distance generated by processing performed by the edge update unit is detected in the hypotenuse Correct according to the inclination of the. Thereby, an anti-alias trapezoid can be processed at high speed. In addition, it is possible to suppress scanning of useless areas.
上記アンチエイリアス描画装置では、左右のエッジに対する透過率を強制的に変更することで、各エッジへのアンチエイリアス効果の有無を制御する。 In the anti-aliasing drawing apparatus, the presence or absence of an anti-aliasing effect on each edge is controlled by forcibly changing the transmittance with respect to the left and right edges.
上記アンチエイリアス描画装置では、描画する多角形を水平線で台形に分割し、前記分割された台形に対して描画を行う。これにより、任意の多角形描画においても、高速なアンチエイリアス図形の描画が可能となる。 In the anti-aliasing drawing apparatus, a polygon to be drawn is divided into trapezoids along a horizontal line, and drawing is performed on the divided trapezoids. As a result, even when drawing an arbitrary polygon, high-speed antialiased graphics can be drawn.
上記アンチエイリアス描画装置では、表示図形に対応したビットパターンのデータを格納するフレームバッファを有し、描画する点がそのまま描画される場合の透過率を判定し、前記フレームバッファからのデータ読み出しを制御する。このように透過率を判定することで、フレームバッファとのアクセス制御を行うことができ、動作速度を向上させることができる。 The anti-alias drawing apparatus has a frame buffer for storing bit pattern data corresponding to a display graphic, determines a transmittance when a drawing point is drawn as it is, and controls data reading from the frame buffer. . By determining the transmittance in this way, access control with the frame buffer can be performed, and the operation speed can be improved.
上記アンチエイリアス描画装置では、描画する点の座標に既に前記フレームバッファに格納されているデータがそのまま残る場合の透過率を判定し、前記フレームバッファからのデータ読み出しと前記フレームバッファへのデータ書き込みを制御する。これにより、フレームバッファとのデータ転送時間が削減され、動作速度を向上できる。 The anti-aliasing drawing apparatus determines the transmittance when the data already stored in the frame buffer remains at the coordinates of the drawing point, and controls data reading from the frame buffer and data writing to the frame buffer. To do. Thereby, the data transfer time with the frame buffer is reduced, and the operation speed can be improved.
上記アンチエイリアス描画装置では、前記透過率の閾値を設定し、描画する点の前記透過率が前記閾値より大きいか否かを判定し、判定結果に応じて描画を行うか否かを決めることを特徴とする。また、前記透過率の閾値を2つ設定し、描画する点の前記透過率がそれぞれの前記閾値より大きいか否かを判定し、判定結果に応じて描画を行うか否かを決める。 In the anti-alias drawing apparatus, a threshold value of the transmittance is set, it is determined whether or not the transmittance of a drawing point is larger than the threshold value, and it is determined whether or not drawing is performed according to the determination result. And Further, two threshold values of the transmittance are set, it is determined whether or not the transmittance of the point to be drawn is larger than each of the threshold values, and it is determined whether or not drawing is performed according to the determination result.
また、本発明は、アンチエイリアス描画装置が描画を行うアンチエイリアス描画方法であって、描画する直線とピクセルの距離を、水平スキャンラインに沿って初期値から差分の加算を行うことで得る距離生成ステップと、前記距離生成ステップで得られた距離と前記描画する直線の線幅から透過率を求める透過率生成ステップと、前記透過率生成ステップで求められた透過率で前記ピクセルの描画を行う描画ステップとを有するアンチエイリアス描画方法を提供する。 The present invention is also an anti-aliasing drawing method in which an anti-aliasing drawing device performs drawing, and a distance generation step for obtaining a distance between a straight line to be drawn and a pixel by adding a difference from an initial value along a horizontal scan line; A transmittance generation step for obtaining a transmittance from the distance obtained in the distance generation step and a line width of the straight line to be drawn, and a drawing step for drawing the pixel at the transmittance obtained in the transmittance generation step; An antialiased drawing method is provided.
さらに、本発明は、アンチエイリアス描画装置が描画を行うアンチエイリアス描画方法であって、描画する台形の2つの斜辺とピクセルの距離を、それぞれ水平スキャンラインに沿って初期値から差分の加算を行うことで得る距離生成ステップと、前記距離生成ステップで得られた2つの距離から透過率を求める透過率生成ステップと、前記透過率生成ステップで求められた透過率で前記ピクセルの描画を行う描画ステップとを有するアンチエイリアス描画方法を提供する。 Furthermore, the present invention is an anti-aliasing drawing method in which an anti-aliasing drawing apparatus performs drawing by adding a difference between two hypotenuses of a trapezoid to be drawn and a pixel from an initial value along a horizontal scan line. A distance generating step, a transmittance generating step for obtaining a transmittance from the two distances obtained in the distance generating step, and a drawing step for drawing the pixel with the transmittance obtained in the transmittance generating step. An antialiasing drawing method is provided.
本発明に係るアンチエイリアス描画装置及びアンチエイリアス描画方法によれば、高速なアンチエイリアス描画を行うことができる。 According to the anti-aliasing drawing apparatus and the anti-aliasing drawing method according to the present invention, high-speed anti-aliasing drawing can be performed.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、一実施形態のアンチエイリアス描画装置を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態のアンチエイリアス描画装置は、描画プロセッサ2と、フレームバッファ4と、表示出力装置5と、ディスプレイ6とを備える。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an anti-aliasing drawing apparatus according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the anti-alias drawing device of the present embodiment includes a
フレームバッファ4は、表示図形に対応したビットパターンのデータをディスプレイ6に供給する表示用メモリであり、表示画面の幅×高さの大きさを持つ二次元配列となっている。各配列は、それぞれの画素に対応するカラーコードを格納している。描画プロセッサ2は、フレームバッファ4に対して表示図形の書き込みを行う。フレームバッファ4に書き込まれた表示図形は、表示出力装置5によって順に読み出されてディスプレイ6に送られる。
The
ドット描画は、フレームバッファ4の特定の座標位置に所望のカラーコードを格納することで実現される。本実施形態では、アルファブレンドを考慮した次の手続きが用いられる。DOT(X,Y,α)として、フレームバッファ4の座標位置(X,Y)に透過率αでデータを格納する。このとき、透過率αは0から1の範囲の値であり、カラーコードの赤緑青の各成分に対し、以下に示す式で示されるαブレンドの演算を施す。
Dot drawing is realized by storing a desired color code at a specific coordinate position in the
FR(X, Y) = α・R + (1−α)・FR(X, Y)
FG(X, Y) = α・G + (1−α)・FG(X, Y)
FB(X, Y) = α・B + (1−α)・FB(X, Y)
FR (X, Y) = α · R + (1−α) · FR (X, Y)
FG (X, Y) = α · G + (1−α) · FG (X, Y)
FB (X, Y) = α · B + (1−α) · FB (X, Y)
ここで、R、G、Bは、描画する点のカラーコードの赤、緑、青の各色強度である。また、FR(X,Y)、FG(X,Y)、FB(X,Y)は、既にフレームバッファ4の座標位置(X,Y)に格納されたカラーコードの赤、緑、青の各色強度を示している。
Here, R, G, and B are the red, green, and blue color intensities of the color code of the drawing point. FR (X, Y), FG (X, Y), and FB (X, Y) are the red, green, and blue colors of the color code already stored at the coordinate position (X, Y) of the
透過率α=1、すなわち描画する点がそのまま描画される場合、αブレンドの演算を施す必要がないため、透過率α=1になったことを判定すると、フレームバッファ4からのデータ読み出しを止めることで、データ転送時間が削減され、動作速度が向上する。
When the transmittance α = 1, that is, when the point to be drawn is drawn as it is, there is no need to perform the α blending operation, so when it is determined that the transmittance α = 1, reading of data from the
また、透過率α=0、すなわちFR(X,Y)、FG(X,Y)、FB(X,Y)がそのまま残る場合、αブレンドの演算を施す必要がないことに加え、描画を行う必要もないため、透過率α=0になったことを判定すると、フレームバッファ4からのデータ読み出しとフレームバッファ4へのデータ書き込みを止めることで、データ転送時間が削減され、動作速度が向上する。
If the transmittance α = 0, that is, FR (X, Y), FG (X, Y), and FB (X, Y) remain as they are, it is not necessary to perform α blending, and drawing is performed. Since it is not necessary, if it is determined that the transmittance α = 0, the data transfer time is reduced and the operation speed is improved by stopping the data reading from the
また、透過率αに対して閾値を設け、描画する点の透過率αが閾値より大きいか小さいかを判定して描画を行うか否かを決めるようにすることで、例えば透過率αが値0に近くて描画する点が見た目にほとんど目立たない場合、透過率αが閾値より小さい場合に描画を止めるようにすることで、動作速度が向上する。 Further, by setting a threshold value for the transmittance α and determining whether or not drawing is performed by determining whether the transmittance α of the drawing point is larger or smaller than the threshold value, for example, the transmittance α is a value. When the drawing point close to 0 is hardly noticeable, the operation speed is improved by stopping the drawing when the transmittance α is smaller than the threshold value.
さらに、透過率αに対して2つの閾値(閾値A、閾値B)を設け、例えば透過率αが値0に近くて描画する点が見た目にほとんど目立たない場合、透過率αが閾値Aより小さい場合に描画を止めるようにし、透過率αが値1に近くてFR(X,Y)、FG(X,Y)、FB(X,Y)が見た目にほとんど目立たない場合、透過率αが閾値Bより大きい場合にαブレンドを行わないようにし、フレームバッファ4からのデータ読み出しを止めるようにすることで、動作速度が向上する。
Further, two threshold values (threshold value A and threshold value B) are provided for the transmittance α, and the transmittance α is smaller than the threshold value A when the transmittance α is close to the
なお、一般的なメモリ構成では、フレームバッファの位置(X,Y)と(X+1,Y)のアドレスは、連続して配置される。本実施形態では、簡略化のため、一点ずつバラバラにメモリアクセスされるように記述されるが、実際に構成する場合、同一水平線上のデータアクセスはまとめてなされるようにするべきである。 In a general memory configuration, the addresses (X, Y) and (X + 1, Y) of the frame buffer are arranged consecutively. In this embodiment, for simplification, it is described that the memory is accessed one by one. However, in the actual configuration, data access on the same horizontal line should be performed collectively.
(アンチエイリアス直線描画)
本実施形態のアンチエイリアス描画装置の動作を示す。図2は、アンチエイリアス直線描画処理手順を示すフローチャートである。図2に示す例では、アンチエイリアス直線描画として、幅WのLINE“(X1,Y1)−(X2−Y2)”を描画する場合を示す。予め引数として、直線の両端の座標(X1,Y1)、(X2,Y2)と線幅Wが与えられる。また、この処理で使用されるパラメータとして、(X,Y)は現在処理しているピクセルの座標を表す。Lは点(X,Y)と描画する直線との距離を表す。XS,XE,YS,YEは処理する図形の外接矩形の4隅のX,Y座標値を表す。Aは計算された透過率を表す。D*D*は各パラメータの更新量を表し、微分記号d*/d*に相当する。
(Anti-alias straight line drawing)
The operation of the anti-alias drawing apparatus of this embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an anti-alias straight line drawing processing procedure. The example shown in FIG. 2 shows a case where LINE “(X1, Y1) − (X2−Y2)” having a width W is drawn as antialiased straight line drawing. The coordinates (X1, Y1) and (X2, Y2) of the both ends of the straight line and the line width W are given as arguments in advance. As parameters used in this processing, (X, Y) represents the coordinates of the pixel currently being processed. L represents the distance between the point (X, Y) and the straight line to be drawn. XS, XE, YS, and YE represent the X and Y coordinate values of the four corners of the circumscribed rectangle of the figure to be processed. A represents the calculated transmittance. D * D * represents the update amount of each parameter and corresponds to the differential symbol d * / d *.
まず、初期設定部では、各種パラメータを計算する(S1)。各種パラメータは、以下に示す式で表される。 First, the initial setting unit calculates various parameters (S1). Various parameters are expressed by the following equations.
D=√((X2−X1)*(X2−X1)+(Y2−Y1)*(Y2−Y1))
DLDX=(Y2−Y1)/D
DLDY=(X1−X2)/D
W2=(W+1)/2
XS=min(X1,X2)−W2
Y=min(Y1,Y2)−W2
LS=DLDX*XS+DLDY*Y+(X2*Y1−X1*Y2)/D
XE=max(X1,X2)+W2
YE=max(Y1,Y2)+W2
D = √ ((X2-X1) * (X2-X1) + (Y2-Y1) * (Y2-Y1))
DLDX = (Y2-Y1) / D
DLDY = (X1-X2) / D
W2 = (W + 1) / 2
XS = min (X1, X2) −W2
Y = min (Y1, Y2) −W2
LS = DLDX * XS + DLDY * Y + (X2 * Y1-X1 * Y2) / D
XE = max (X1, X2) + W2
YE = max (Y1, Y2) + W2
このとき、DLDX,DLDY,W2,LSの各値は、適当な精度の小数部を持つものとする。その他のパラメータについては整数値としてよい。また、min,maxはそれぞれ引数の最小値及び最大値を返すものとする。 At this time, each value of DLDX, DLDY, W2, and LS is assumed to have a decimal part with appropriate accuracy. Other parameters may be integer values. Also, min and max shall return the minimum value and maximum value of the argument, respectively.
設定部では、X方向の繰り返しループの初期設定部分を設定する(S2)。描画部では、以下の式に従って、パラメータLの値を透過率Aに変換し、フレームバッファ4の位置(X,Y)に透過率AでDOT(X,Y,A)となるデータを格納し、実際の点描画を行う(S3)。
A=min(max(0,W2−abs(L)),1)
The setting unit sets the initial setting part of the X-direction repetition loop (S2). In the drawing unit, the value of the parameter L is converted into the transmittance A according to the following expression, and data that becomes DOT (X, Y, A) with the transmittance A is stored in the position (X, Y) of the
A = min (max (0, W2-abs (L)), 1)
ただし、absは絶対値を返すものとする。また、min(max(0,x),1)は、xの値を0〜1の値で飽和する処理を表す。 However, abs returns an absolute value. Further, min (max (0, x), 1) represents processing for saturating the value of x with a value of 0 to 1.
判定部では、X方向の繰り返し回数との比較(X≦XEであるか否か)を行う(S4)。X≦XEで繰り返す場合、更新部では、以下の式に従って、パラメータ更新を行う(S5)。
X=X+1
L=L+DLDX
The determination unit compares the number of repetitions in the X direction (whether X ≦ XE) (S4). When iterating with X ≦ XE, the updating unit performs parameter updating according to the following equation (S5).
X = X + 1
L = L + DLDX
一方、X方向の繰り返し回数を満した場合(X>XE)、さらに判定部では、Y方向の繰り返し回数との比較(Y≦YEであるか否か)を行う。Y≦YEで繰り返す場合、更新部では、以下の式に従って、パラメータ更新を行い、設定部(S2)の処理に戻る。
Y=Y+1
LS=LS+DLDY
On the other hand, when the number of repetitions in the X direction is satisfied (X> XE), the determination unit further compares the number of repetitions in the Y direction (whether Y ≦ YE). When iterating with Y ≦ YE, the updating unit performs parameter updating according to the following formula, and returns to the processing of the setting unit (S2).
Y = Y + 1
LS = LS + DLDY
一方、Y方向の繰り返し回数を満した場合(Y>YE)、本処理を終了する。 On the other hand, when the number of repetitions in the Y direction is satisfied (Y> YE), this process ends.
なお、上記パラメータは、直線ax+by+c=0と点(X,Y)の距離L=|aX+bY+c|/√(a*a+b*b)の公式から導かれており、それぞれの画素と描画する直線との距離を、各画素における面積寄与率の近似値として使用していることになる。 The above parameters are derived from the formula of the straight line ax + by + c = 0 and the distance L = | aX + bY + c | / √ (a * a + b * b) between the point (X, Y). The distance is used as an approximate value of the area contribution ratio in each pixel.
(アンチエイリアス台形描画)
図3は、アンチエイリアス台形描画処理手順を示すフローチャートである。図3に示す例では、アンチエイリアス台形描画として、左辺LINE“(XL1,Y1)−(XL2,Y2)”と右辺LINE“(XR1,Y1)−(XR2,Y2)”の間を塗りつぶす場合を示す。この処理で使用される、前述したパラメータ以外のパラメータとして、LR,LLは点(X,Y)と描画する左右エッジとの距離を表す。AL,ARは計算された透過率を表す。
(Anti-alias trapezoid drawing)
FIG. 3 is a flowchart showing an anti-alias trapezoid drawing process procedure. In the example shown in FIG. 3, as anti-aliased trapezoidal drawing, the area between the left side LINE “(XL1, Y1)-(XL2, Y2)” and the right side LINE “(XR1, Y1)-(XR2, Y2)” is shown. . As parameters other than the parameters described above used in this process, LR and LL represent the distance between the point (X, Y) and the left and right edges to be drawn. AL and AR represent the calculated transmittance.
予め引数として、左辺座標(XL1,Y1),(XL2,Y2)及び右辺座標(XR1,Y1),(XR2,Y2)が与えられる。このとき、Y1≦Y2とし、左辺と右辺はY1<Y<Y2の範囲で交差しないものとする。なお、アンチエイリアス台形描画処理自体は、前述したアンチエイリアス直線描画処理と非常に似ているが、更新パラメータが左辺と右辺の2つに増えている点で異なっている。 As arguments, left side coordinates (XL1, Y1), (XL2, Y2) and right side coordinates (XR1, Y1), (XR2, Y2) are given in advance. At this time, Y1 ≦ Y2, and the left side and the right side do not intersect within the range of Y1 <Y <Y2. The anti-alias trapezoid drawing process itself is very similar to the anti-alias straight line drawing process described above, but differs in that the update parameters are increased to two on the left side and the right side.
まず、初期設定部では、各種パラメータを計算する(S10)。各種パラメータは、以下に示す式で表される。 First, the initial setting unit calculates various parameters (S10). Various parameters are expressed by the following equations.
DL=√((XL2−XL1)*(XL2−XL1)+(Y2−Y1)*(Y2−Y1))
DR=√((XR2−XR1)*(XR2−XR1)+(Y2−Y1)*(Y2−Y1))
DLDXL=(Y2−Y1)/DL
DLDXR=(Y1−Y2)/DR
DLDYL=(XL1−XL2)/DL
DLDYR=(XR2−XR1)/DR
XS=min(XL1,XL2)
Y=Y1
LSL=(XS−XL1)*DLDXL+0.5
LSR=(XS−XR1)*DLDXR+0.5
XE=max(XR1,XR2)
DL = √ ((XL2-XL1) * (XL2-XL1) + (Y2-Y1) * (Y2-Y1))
DR = √ ((XR2-XR1) * (XR2-XR1) + (Y2-Y1) * (Y2-Y1))
DLDXL = (Y2-Y1) / DL
DLDXR = (Y1-Y2) / DR
DLDYL = (XL1-XL2) / DL
DLDYR = (XR2-XR1) / DR
XS = min (XL1, XL2)
Y = Y1
LSL = (XS−XL1) * DLDXL + 0.5
LSR = (XS−XR1) * DLDXR + 0.5
XE = max (XR1, XR2)
設定部では、X方向の繰り返しループの初期設定部分を設定する(S11)。描画部では、以下の式に従って、パラメータLL,LRの値をそれぞれ透過率AL,ARに変換し、フレームバッファ4の位置(X,Y)に透過率AL,ARでDOT(X,Y,AL*AR)となるデータを格納し、実際の点描画を行う(S12)。
AL=min(max(0,LL),1)
AR=min(max(0,LR),1)
The setting unit sets an initial setting part of the X-direction repetition loop (S11). In the drawing unit, the values of the parameters LL and LR are converted into transmittances AL and AR, respectively, according to the following formulas, and DOT (X, Y, AL) with the transmittances AL and AR at the position (X, Y) of the
AL = min (max (0, LL), 1)
AR = min (max (0, LR), 1)
判定部では、X方向の繰り返し回数との比較(X≦XEであるか否か)を行う(S13)。X≦XEで繰り返す場合、更新部では、以下の式に従って、パラメータ更新を行う(S14)。
X=X+1
LL=LL+DLDXL
LR=LR+DLDXR
The determination unit compares the number of repetitions in the X direction (whether X ≦ XE) (S13). When iterating with X ≦ XE, the updating unit performs parameter updating according to the following equation (S14).
X = X + 1
LL = LL + DLDXL
LR = LR + DLDXR
一方、X方向の繰り返し回数を満した場合(X>XE)、さらに判定部では、Y方向の繰り返し回数との比較(Y≦Y2であるか否か)を行う(S15)。Y≦Y2で繰り返す場合、更新部では、以下の式に従って、パラメータ更新を行い(S16)、設定部(S2)の処理に戻る。
Y=Y+1
LSL=LSL+DLDYL
LSR=LSR+DLDYR
On the other hand, when the number of repetitions in the X direction is satisfied (X> XE), the determination unit compares the number of repetitions in the Y direction (whether Y ≦ Y2 or not) (S15). When iterating with Y ≦ Y2, the updating unit performs parameter updating according to the following formula (S16), and returns to the processing of the setting unit (S2).
Y = Y + 1
LSL = LSL + DLDYL
LSR = LSR + DLDYR
一方、Y方向の繰り返し回数を満した場合(Y>Y2)、本処理を終了する。 On the other hand, when the number of repetitions in the Y direction is satisfied (Y> Y2), this process ends.
このように、描画部(S12)における透過率の計算部分が2つのパラメータの更新結果に反映されるように変化している。特定の辺に対して、アンチエイリアス効果をかけたくない場合、その辺に対応する描画部(S12)のAL及びARパラメータが0〜1の場合に1(又は0)となるように変更すればよい。 As described above, the transmittance calculation portion in the drawing unit (S12) changes so as to be reflected in the update result of the two parameters. When it is not desired to apply the anti-aliasing effect to a specific side, it may be changed to 1 (or 0) when the AL and AR parameters of the drawing unit (S12) corresponding to the side are 0 to 1. .
なお、本実施形態のアンチエイリアス台形描画処理では、台形の描画のみしか行えない。しかし、複雑な形状の多角形についても、図4に示すように、水平線によって複雑な形状を有する多角形の分割を行うことで、本アンチエイリアス台形描画処理で描画可能となる。 In the antialiased trapezoidal drawing process of this embodiment, only trapezoidal drawing can be performed. However, even a polygon having a complicated shape can be drawn by the antialias trapezoid drawing process by dividing the polygon having a complicated shape by a horizontal line as shown in FIG.
(改良されたアンチエイリアス台形描画)
前述したアンチエイリアス直線描画及びアンチエイリアス台形描画では、図形を囲む外接矩形全体についてスキャンをかけるような仕組みになっているため、実際には描画されない無駄なパラメータ更新が多く発生していた。
(Improved anti-aliased trapezoidal drawing)
In the anti-alias straight line drawing and anti-alias trapezoid drawing described above, since the entire circumscribed rectangle surrounding the figure is scanned, many unnecessary parameter updates that are not actually drawn occur.
これを改良するためには、台形描画について、右辺と左辺のエッジをDDA(Digital Differential Analyzer:ディジタル微分解析)アルゴリズムによって発生させ、両辺の間のみを塗りつぶすようにすれば良い。このとき、特許第3068007号で示されている(u,v)値の補正と同様な誤差補正アルゴリズムを適用する必要がある。 In order to improve this, for the trapezoid drawing, the right and left edges are generated by a DDA (Digital Differential Analyzer) algorithm, and only the space between both sides is filled. At this time, it is necessary to apply an error correction algorithm similar to the correction of the (u, v) value shown in Japanese Patent No. 3068007.
図5は、両エッジに対してDDAを行う場合のアンチエイリアス台形描画処理手順を示すフローチャートである。図5に示す例では、アンチエイリアス台形描画として、左辺LINE“(XL1,Y1)−(XL2,Y2)”と右辺LINE“(XR1,Y1)−(XR2,Y2)”の間を塗りつぶす場合を示す。この処理で使用される、前述したパラメータ以外のパラメータとして、XSL,XSRは処理する台形の左右エッジのX座標値を表す。EはDDA誤差補正パラメータを表す。floorは引数を超えない最大の整数を返すものとする。この場合、Lに関する一部パラメータには都合よく、値0となるものが現れるため、そのパラメータに関する演算は省略することができる。 FIG. 5 is a flowchart showing an anti-aliased trapezoid drawing process procedure when DDA is performed on both edges. In the example illustrated in FIG. 5, as anti-aliased trapezoidal drawing, the area between the left side LINE “(XL1, Y1)-(XL2, Y2)” and the right side LINE “(XR1, Y1)-(XR2, Y2)” is illustrated. . As parameters other than the parameters described above used in this process, XSL and XSR represent the X coordinate values of the left and right edges of the trapezoid to be processed. E represents a DDA error correction parameter. floor shall return the largest integer that does not exceed the argument. In this case, since some parameters relating to L have a value of 0, an operation relating to that parameter can be omitted.
予め引数として、左辺座標(XL1,Y1),(XL2,Y2)及び右辺座標(XR1,Y1),(XR2,Y2)が与えられる。まず、初期設定部では、各種パラメータを計算する(S20)。各種パラメータは、以下に示す式で表される。 As arguments, left side coordinates (XL1, Y1), (XL2, Y2) and right side coordinates (XR1, Y1), (XR2, Y2) are given in advance. First, the initial setting unit calculates various parameters (S20). Various parameters are expressed by the following equations.
DL=√((XL2−XL1)*(XL2−XL1)+(Y2−Y1)*(Y2−Y1))
DR=√((XR2−XR1)*(XR2−XR1)+(Y2−Y1)*(Y2−Y1))
DLDXL=(Y2−Y1)/DL
DLDXR=(Y1−Y2)/DR
DLDYL=0
DLDYR=(XR2−XR1)−(XL2−XL1)/DR
XSL=XL1+0.5
XSR=XR1+0.5
Y=Y1
DXDYL=(XL2−XL1)/(Y2−Y1)
DXDYR=(XR2−XR1)/(Y2−Y1)
LSL=0.5
LSR=(XL1−XR1)*DLDXR+0.5
E=XSL−floor(XSL)
DEDY=DXDYL−floor(DXDYL)
DLDXR=DLDXR−DEDY*DLDYR
DL = √ ((XL2-XL1) * (XL2-XL1) + (Y2-Y1) * (Y2-Y1))
DR = √ ((XR2-XR1) * (XR2-XR1) + (Y2-Y1) * (Y2-Y1))
DLDXL = (Y2-Y1) / DL
DLDXR = (Y1-Y2) / DR
DLDYL = 0
DLDYR = (XR2-XR1)-(XL2-XL1) / DR
XSL = XL1 + 0.5
XSR = XR1 + 0.5
Y = Y1
DXDYL = (XL2-XL1) / (Y2-Y1)
DXDYR = (XR2-XR1) / (Y2-Y1)
LSL = 0.5
LSR = (XL1-XR1) * DLDXR + 0.5
E = XSL-floor (XSL)
DEDY = DXDYL-floor (DXDYL)
DLDXR = DLDXR-DEDY * DLDYR
設定部では、X方向の繰り返しループの初期設定部分を設定する(S21)。描画部では、以下の式に従って、パラメータLL,LRの値をそれぞれ透過率AL,ARに変換し、フレームバッファ4の位置(X,Y)に透過率AL,ARでDOT(X,Y,AL*AR)となるデータを格納し、実際の点描画を行う(S22)。
AL=min(max(0,LL),1)
AR=min(max(0,LR),1)
The setting unit sets an initial setting part of the X-direction repetition loop (S21). In the drawing unit, the values of the parameters LL and LR are converted into transmittances AL and AR, respectively, according to the following formulas, and DOT (X, Y, AL) with the transmittances AL and AR at the position (X, Y) of the
AL = min (max (0, LL), 1)
AR = min (max (0, LR), 1)
判定部では、X方向の繰り返し回数との比較(X≦XSRであるか否か)を行う(S23)。X≦XSRで繰り返す場合、更新部では、以下の式に従って、パラメータ更新を行う(S24)。
X=X+1
LL=LL+DLDXL
LR=LR+DLDXR
The determination unit compares the number of repetitions in the X direction (whether X ≦ XSR) (S23). When iterating with X ≦ XSR, the updating unit performs parameter updating according to the following equation (S24).
X = X + 1
LL = LL + DLDXL
LR = LR + DLDXR
一方、X方向の繰り返し回数を満した場合(X>XSR)、さらに判定部では、Y方向の繰り返し回数との比較(Y≦Y2であるか否か)を行う(S25)。Y≦Y2で繰り返す場合、更新部では、以下の式に従って、パラメータ更新を行う(S26)。
XSL=XSL+DXDYL
XSR=XSR+DXDYR
Y=Y+1
E=E+DEDY
LSR=LSR+DLDYR
On the other hand, when the number of repetitions in the X direction is satisfied (X> XSR), the determination unit compares the number of repetitions in the Y direction (whether Y ≦ Y2 or not) (S25). When iterating with Y ≦ Y2, the updating unit performs parameter updating according to the following equation (S26).
XSL = XSL + DXDYL
XSR = XSR + DXDYR
Y = Y + 1
E = E + DEDY
LSR = LSR + DLDYR
そして、DDA誤差補正パラメータEの比較(E≧1であるか否か)を行い(S27)、E<1である場合、設定部(S21)の処理に戻る。一方、E≧1である場合、以下の式に従って、パラメータ更新を行い(S28)、設定部(S21)の処理に戻る。
E=E−1
LSL=LSL+DLDXL
LSR=LSR+DLDXR
Then, the DDA error correction parameter E is compared (whether E ≧ 1) (S27), and if E <1, the process returns to the setting unit (S21). On the other hand, if E ≧ 1, the parameter is updated according to the following equation (S28), and the process returns to the setting unit (S21).
E = E-1
LSL = LSL + DLDXL
LSR = LSR + DLDXR
一方、S25でY方向の繰り返し回数を満した場合(Y>Y2)、本処理を終了する。 On the other hand, if the number of repetitions in the Y direction is satisfied in S25 (Y> Y2), this process ends.
なお、上記と同様の拡張処理はアンチエイリアス直線描画についても行うことができる。 Note that the same expansion process as described above can be performed for anti-aliased line drawing.
以上説明したように、本実施形態のアンチエイリアス描画装置によれば、エッジ部分を再処理することなく、水平スキャンラインに沿った処理を行うことで、高速なアンチエイリアス描画を行うことができる。また、直線、台形、任意の多角形などの高速なアンチエイリアス図形の描画が可能となる。また、図形の任意の辺に対してアンチエイリアス効果の有無を制御することも可能である。また、透過率を判定することで、フレームバッファとのアクセス制御を行うことができ、描画した図形の見た目に影響しない範囲で動作速度を向上させることができる。また、無駄な領域のスキャンを抑制できる。また、フレームバッファとのデータ転送時間が削減され、動作速度を向上できる。 As described above, according to the anti-aliasing drawing apparatus of the present embodiment, high-speed anti-aliasing drawing can be performed by performing processing along the horizontal scan line without reprocessing the edge portion. Also, high-speed antialiased graphics such as straight lines, trapezoids, and arbitrary polygons can be drawn. It is also possible to control the presence or absence of the anti-aliasing effect for any side of the figure. Further, by determining the transmittance, access control with the frame buffer can be performed, and the operation speed can be improved within a range that does not affect the appearance of the drawn figure. In addition, it is possible to suppress scanning of useless areas. In addition, the data transfer time with the frame buffer is reduced, and the operation speed can be improved.
本発明に係るアンチエイリアス描画装置は、安価に高画質のグラフィックを実現する描画装置等として有用である。 The anti-aliasing drawing apparatus according to the present invention is useful as a drawing apparatus that realizes high-quality graphics at low cost.
2 描画プロセッサ
4 フレームバッファ
5 表示出力装置
6 ディスプレイ
2 Drawing
Claims (11)
前記距離生成部で得られた距離と前記描画する直線の線幅から透過率を求める透過率生成部と、
前記透過率生成部で求められた透過率で前記ピクセルの描画を行う描画部と、
を備えたことを特徴とするアンチエイリアス描画装置。 A distance generator that obtains the distance between a straight line to be drawn and a pixel by adding a difference from an initial value along a horizontal scan line;
A transmittance generation unit for obtaining a transmittance from the distance obtained by the distance generation unit and the line width of the straight line to be drawn;
A drawing unit for drawing the pixel with the transmittance determined by the transmittance generation unit;
An anti-aliasing drawing apparatus comprising:
前記距離生成部で得られた2つの距離から透過率を求める透過率生成部と、
前記透過率生成部で求められた透過率で前記ピクセルの描画を行う描画部と、
を備えたことを特徴とするアンチエイリアス描画装置。 A distance generator that obtains the distance between the two hypotenuses of the trapezoid to be drawn and the pixel by adding a difference from the initial value along each horizontal scan line;
A transmittance generation unit for determining the transmittance from the two distances obtained by the distance generation unit;
A drawing unit for drawing the pixel with the transmittance determined by the transmittance generation unit;
An anti-aliasing drawing apparatus comprising:
前記台形の垂直方向の差分更新時にそれぞれの斜辺に沿って最適なスキャンラインを維持するエッジ更新部を備え、
前記エッジ更新部が行う処理で発生する距離の誤差を前記斜辺の傾きに応じて補正することを特徴とするアンチエイリアス描画装置。 The anti-aliasing drawing apparatus according to claim 2,
An edge update unit that maintains an optimal scan line along each hypotenuse during the vertical difference update of the trapezoid,
An anti-aliasing drawing apparatus, wherein an error of a distance generated in processing performed by the edge update unit is corrected according to a slope of the hypotenuse.
左右のエッジに対する透過率を強制的に変更することで、各エッジへのアンチエイリアス効果の有無を制御することを特徴とするアンチエイリアス描画装置。 The anti-aliasing drawing apparatus according to claim 2,
An anti-aliasing drawing apparatus that controls the presence or absence of an anti-aliasing effect on each edge by forcibly changing the transmittance with respect to the left and right edges.
描画する多角形を水平線で台形に分割し、前記分割された台形に対して描画を行うことを特徴とするアンチエイリアス描画装置。 The anti-aliasing drawing apparatus according to claim 2,
An anti-aliasing drawing apparatus, wherein a polygon to be drawn is divided into trapezoids along horizontal lines, and drawing is performed on the divided trapezoids.
表示図形に対応したビットパターンのデータを格納するフレームバッファを有し、
描画する点がそのまま描画される場合の透過率を判定し、前記フレームバッファからのデータ読み出しを制御することを特徴とするアンチエイリアス描画装置。 The anti-aliasing drawing device according to claim 1 or 2,
It has a frame buffer that stores bit pattern data corresponding to the display figure,
An anti-aliasing drawing apparatus characterized by determining a transmittance when a drawing point is drawn as it is, and controlling reading of data from the frame buffer.
描画する点の座標に既に前記フレームバッファに格納されているデータがそのまま残る場合の透過率を判定し、前記フレームバッファからのデータ読み出しと前記フレームバッファへのデータ書き込みを制御することを特徴とするアンチエイリアス描画装置。 The anti-aliasing drawing apparatus according to claim 6,
The transmittance is determined when the data already stored in the frame buffer remains at the coordinates of the point to be drawn, and the data reading from the frame buffer and the data writing to the frame buffer are controlled. Anti-alias drawing device.
前記透過率の閾値を設定し、描画する点の前記透過率が前記閾値より大きいか否かを判定し、判定結果に応じて描画を行うか否かを決めることを特徴とするアンチエイリアス描画装置。 The anti-aliasing drawing device according to claim 1 or 2,
An anti-alias drawing apparatus that sets a threshold value of the transmittance, determines whether or not the transmittance of a drawing point is larger than the threshold value, and determines whether or not to perform drawing according to the determination result.
前記透過率の閾値を2つ設定し、描画したい点の前記透過率がそれぞれの前記閾値より大きいか否かを判定し、判定結果に応じて描画を行うか否かを決めることを特徴とするアンチエイリアス描画装置。 The anti-aliasing drawing apparatus according to claim 8,
Two threshold values of the transmittance are set, it is determined whether or not the transmittance of a point to be drawn is larger than each of the threshold values, and it is determined whether or not drawing is performed according to the determination result. Anti-alias drawing device.
描画する直線とピクセルの距離を、水平スキャンラインに沿って初期値から差分の加算を行うことで得る距離生成ステップと、
前記距離生成ステップで得られた距離と前記描画する直線の線幅から透過率を求める透過率生成ステップと、
前記透過率生成ステップで求められた透過率で前記ピクセルの描画を行う描画ステップと、
を有することを特徴とするアンチエイリアス描画方法。 An anti-aliasing drawing method in which an anti-aliasing drawing device performs drawing,
A distance generation step for obtaining a distance between a straight line to be drawn and a pixel by adding a difference from an initial value along a horizontal scan line;
A transmittance generation step for obtaining a transmittance from the distance obtained in the distance generation step and the line width of the straight line to be drawn;
A drawing step of drawing the pixel with the transmittance determined in the transmittance generation step;
An antialiased drawing method characterized by comprising:
描画する台形の2つの斜辺とピクセルの距離を、それぞれ水平スキャンラインに沿って初期値から差分の加算を行うことで得る距離生成ステップと、
前記距離生成ステップで得られた2つの距離から透過率を求める透過率生成ステップと、
前記透過率生成ステップで求められた透過率で前記ピクセルの描画を行う描画ステップと、
を有することを特徴とするアンチエイリアス描画方法。 An anti-aliasing drawing method in which an anti-aliasing drawing device performs drawing,
A distance generation step for obtaining the distance between the two hypotenuses of the trapezoid to be drawn and the pixel by adding a difference from an initial value along each horizontal scan line;
A transmittance generation step of obtaining a transmittance from the two distances obtained in the distance generation step;
A drawing step of drawing the pixel with the transmittance determined in the transmittance generation step;
An antialiased drawing method characterized by comprising:
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