JP2010198144A - 画像描画装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】頂点情報を格納するメモリを頂点格納用RAM1個とする。頂点格納用RAMは、クリッピング前の初期頂点を格納する領域と、クリッピングによって生じた頂点を格納する新頂点格納領域とからなる。各頂点情報に対応して、その頂点が基準の頂点か否かを示す先頭フラグと、その頂点が有効な頂点か否かを示す有効フラグと、頂点のつながりを示すチェーンポインタとを設ける。また、新頂点が発生した場合の格納領域のアドレスを示す空きポインタを設ける。
【選択図】図6
Description
図1にVCLiP処理の概要を示す。
図1において、カメラ10から3次元図形を見た画面を得る場合、3次元図形を投影面であるWindow11に投影して表示する。ViewVolume12は、投影面に図形が描かれる範囲を示す。ViewVolumeClipは、ViewVolume12からはみ出た部分を削除する処理である。今、X軸が横軸で、Y軸が縦軸で、Z軸が奥行きとなっている。したがって、ViewVolume12は、上下、左右、前後の所定の場所で削除された形になっている。Wminは、図1には、描かれていないが、カメラ10のレンズ部分から前方の、どの位置に投影面が見えるかを表すものである。通常は、Wminは、1.0の値を取る。Wminの値が大きくなると、Window11に投影される図形は小さくなり(遠くに見える)、Wminの値が小さくなると、Window11に投影される図形は大きくなる(近くに見える)。このようにして規定されたViewVolume12に含まれる図形のみをWindow11に投影して、描画する。
TriangleFanでは、多角形を三角形に分割する際、1つの頂点をすべての三角形が共有するように分割する。図2においては、頂点V0が共有される頂点である。この頂点V0から時計周りに生成された頂点を順番付ける。図2の場合、頂点の順番は、V0->V1->V2->V3->V4->V5である。そして、頂点V0と、この順番で示される連続した2頂点とで三角形を構成する。
図3では、XminとXmaxでViewVolumeClip処理を行う場合を示している。三角形V0-V1-V2をクリッピングする場合を説明する。まず、Xminでクリッピングを行う。頂点の順番は、V0から時計回りに順番が付けられる。これに従い、辺の順番も、辺V0-V1が1番目で、辺V1-V2が2番目で、辺V2-V0が三番目である。この順番に、各辺がXmin面と交差するか否かを判断する。図2(a)では、辺V0-V1が点A1でXmin面と交差し、辺V1-V2が点A2でXmin面と交差している。このクリッピングにより、三角形V0-V1-V2は、四角形V0-A1-A2-V2となる。頂点の順番は、やはりV0から時計回りに与える。今の場合、頂点の順番は、V0->A1->A2->V2である。
図4(a)の三角形をXmin面でクリッピングするとする。図4(a)の三角形の頂点の順番は、時計回りにV0->V1->V2である。図4(b)に示されるように、辺V0-V1と辺V1-V2がXmin面と交差して、新たに点A1,A2が生成されている。辺の処理の順番は、図3で説明したとおりである。したがって、頂点の順番は、V0->A1->A2->V2である。次に、この頂点の順番に従って、頂点V0を共有するように、三角形を構成する。これをTriangleFanを形成するという。すると、三角形V0-A1-A2と三角形V0-A2-V2が形成される。
図5においては、仮に、バッファは、10頂点分の頂点データを格納できるとしている。バッファは、BUF_1とBUF_2の2つを設けるダブルバッファ方式である。図5(a)の初期状態では、BUF_1にV0,V1,V2の3つの頂点情報が格納されている。図4(b)のように、クリッピング処理により、新たに頂点A1,A2が生成されたとする。図5(b)のように、まず、V0はそのままなので、BUF_1からBUF_2に頂点V0の情報を転写する。次に、頂点V1が削除されて、頂点A1と頂点A2が発生したので、頂点V1の情報を転写する代わりに、頂点A1,A2の情報をBUF_2に追加する。次に、頂点V2は、そのままなので、頂点A2の情報の次に、頂点V2の情報を転写する。このように、1面のクリッピング処理中に、他方のバッファに頂点情報の追加、転写を行う。そして、各面のクリッピング処理ごとにバッファを切り替えながら、以上のような処理を繰り返す。このような処理により、すべてのクリッピングが終わると、最終的な図形の頂点が時計回りの方向の順番に、バッファの上から配列されるようになる。
特許文献2には、無効なパケットを即座に破棄するネットワーク装置が開示されている。
図6に本発明の実施形態を示す。
先頭フラグは、TriangleFanを構成する場合に、すべての三角形に共通となる頂点を示すフラグである。この頂点は、最初に読み出される。最初に読み出す頂点には、先頭フラグに「1」を立て、その他は、「0」としておく。
図7は、図8〜図19の説明に用いる三角形を説明する図である。図形を形成する頂点の順番は、時計回りとし、辺を構成する最初の頂点をP0、後の頂点をP1とする。したがって、図7の場合、頂点の順番は、V0->V1->V2である。辺V0-V1の場合、V0がP0で、V1がP1である。辺V1-V2の場合、V1がP0で、V2がP1である。辺V2-V0の場合、V2がP0で、V0がP1である。
図8のフローにおいて、ステップS10において、2頂点(P0、P1)の枠内、枠外判定を行う。これは、上記で説明した判定基準で行う。P0、P1は、頂点を時計回りに順序付けた場合に、当該辺を示す場合の最初の点がP0であり、後の点がP1である。ステップS11において、P0とP1が共に枠内か否かを判断する。ステップS11の判断がYesの場合には、ステップS14に進む。ステップS14においては、全クリッピング処理が終わったか否かを判断する。ステップS14の判断がYesの場合には、処理を終了する。ステップS14の判断がNoの場合には、ステップS15において、クリップポイントの更新を行う。クリップポイントの更新とは、例えば、Xminでクリップ処理をしていたなら、次のXmaxでのクリップ処理を始めるために設定するという意味である。クリッピング処理を行う面の順番は、従来技術で説明した通りである。クリップポイントの更新を行ったら、ステップS10に戻る。
図9のフローは、P0が枠内、P1が枠外の場合の処理のフローである。すなわち、辺P0-P1がクリップ枠と交差し、新頂点が発生する場合である。ステップS20において、EMP(空きポインタ)に指定されたアドレスに新頂点Axを書き込み、有効フラグENを「1」に設定する。ステップS21において、空きポインタEMP指定のアドレスのチェーンポインタNEXTに、P0のチェーンポインタP0.NEXTを代入する。これにより、EMPで指定されたアドレスに格納された新頂点AxのチェーンポインタNEXTに、P0が持っていたチェーンポインタが代入されることになる。ステップS22において、P0のチェーンポインタP0.NEXTに、空きポインタEMPを代入する。これにより、P0から、新たに生成された新頂点Axへのポインタが設定される。そして、ステップS23において、空きポインタEMPの値を新頂点格納領域内の有効フラグENが「0」となっている一番小さいアドレスの値に変更して、図8のステップS14に戻る。
図21〜図31では、図20に示されるような直線を用いて処理を説明する。図20の直線においては、頂点の順番は、V0->V1であり、辺V0-V1において、V0がP0であり、V1がP1である。また、先頭フラグは、FSTとし、有効フラグは、ENとし、チェーンポインタはNEXTとし、空きポインタは、EMPとする。
次に、P0が枠内、P1が枠外の場合を説明する。この場合には、図22のフローにしたがって処理を行う。
図23において、ステップS65では、空きポインタEMP指定のアドレスに新頂点Axを書き込み、有効フラグENを「1」に設定する。ステップS66において、空きポインタEMP指定のアドレス、すなわち、新頂点Axのアドレスの先頭フラグFSTとチェーンポインタNEXTに、P0の先頭フラグFSTとP0のチェーンポインタNEXTを代入する。これは、P0が削除されてしまうので、新頂点AxにP0の代わりをさせることを意味する。ステップS67において、空きポインタEMP指定以外のアドレスの先頭フラグFSTをすべて「0」とする。今の場合、P0が先頭の頂点であるので、他の頂点データの先頭フラグを「0」にする意味である。ステップS68において、P0の有効フラグENを「0」とする。ステップS69において、空きポインタEMPの値を新頂点格納領域の有効フラグENが「0」となっているアドレスのうち、一番小さいアドレス値に変更して、図21のステップS55に戻る。
図29に示されるように、(1)では、空きポインタEMPの示すアドレスに、新頂点A1を格納し、対応する有効フラグENを「1」にする。次に、(2)では、空きポインタEMPが指定するアドレス、すなわち、新頂点A1が格納されているアドレスの先頭フラグFSTとチェーンポインタNEXTに、V0の先頭ポインタFSTとチェーンポインタNEXTを代入する。次に、(3)では、空きポインタEMP指定のアドレス、すなわち、新頂点A1のアドレスに対応する先頭フラグFST以外の先頭フラグFSTを全部「0」に設定する。次に、(4)に示されるように、V0の有効フラグENを「0」に設定し、(5)において、空きポインタEMPの値を、新頂点格納領域の、有効フラグENが「0」となっているアドレスのうち、もっとも小さいアドレスに書き換える。
画像描画装置45は、頂点処理部46、図形処理部47、及び、描画処理部48からなる。頂点処理部46は、更に、頂点入力処理部49、ViewVolumeClip処理部50、及び、透視変換部51からなる。図形処理部47は、Triangle Setup部と、Line Setup部からなる。画像描画装置45に頂点情報が入力されると、頂点入力処理部49が、頂点を順序づけて、ViewVolumeClip処理部50に渡す。ViewVolumeClip処理部50は、頂点情報にクリッピング処理を施す。クリッピング処理が施された後、頂点情報は、透視変換部51に送られる。透視変換部51では、3次元図形の重なり具合を調べ、後ろ側にある図形は、前の図形に隠されて見えなくなるように、図形データを処理する。図形処理部47では、Triangle Setup部において、三角形の辺の傾きなどの情報の取得など、三角形を図形的に解析する。Line Setup部では、直線の傾きなどの情報の取得など、直線を図形的に解析する。図形処理部47の出力は、描画処理部48に渡され、図形の描画が行われ、描画データは、外部メモリに送られる。
(付記1)
3次元図形を描画するに当たりクリッピング処理を行う画像描画装置において、
該3次元図形の頂点、及び、該クリッピング処理によって発生あるいは消滅する頂点の情報を格納する第1の格納手段と、
該第1の格納手段の格納領域のそれぞれに対応して、頂点の有効・無効を示す有効フラグと、頂点のつながりであるチェーンを構成する頂点のうち、次に読み出す頂点情報の該第1の格納手段の格納アドレスを示すチェーンポインタと、該チェーンを構成する最初の頂点であるか否かを示す先頭フラグと、該クリッピング処理により新たに発生する新頂点を書き込む該第1の格納手段の格納アドレスを示す空きポインタとを格納する第2の格納手段と、
該クリッピング処理により頂点が発生した場合に、該空きポインタの示す格納アドレスに該発生した頂点の情報を書き込み、対応する該有効フラグを有効と設定すると共に、該先頭フラグ、該チェーンポインタ、該空きポインタを更新し、該クリッピング処理により頂点が消滅した場合には、該消滅した頂点に対応する該有効フラグを無効に設定すると共に、該先頭フラグ、該チェーンポインタを更新する管理手段と、
を備えることを特徴とする画像描画装置。
(付記2)
前記空きポインタの示す格納アドレスは、前記第1の格納手段の格納領域において、頂点情報が格納されておらず、かつ、対応する有効フラグが無効となっている一番小さいアドレス値とすることを特徴とする付記1に記載の画像描画装置。
(付記3)
前記クリッピング処理によって発生・消滅する頂点及び該クリッピング処理によって変化しない頂点によって構成される図形は、前記有効フラグが有効となっている頂点のチェーン構成により表現されることを特徴とする付記1に記載の画像描画装置。
(付記4)
前記チェーンを構成する最初の頂点が、前記クリッピング処理によって消滅し、新頂点が発生した場合には、前記先頭フラグに、該新頂点が該チェーンを構成する最初の頂点である旨の設定を行うことを特徴とする付記1に記載の画像描画装置。
(付記5)
前記チェーンを構成する頂点のうち、最後の頂点に対応するチェーンポインタの示すアドレス値は、該チェーンポインタが表現可能な最大値であることを特徴とする付記1に記載の画像描画装置。
(付記6)
前記クリッピング処理により、前記チェーンの後ろの頂点が消滅し、新頂点が発生した場合には、該チェーンの前の頂点に対応するチェーンポインタの示す格納アドレスを、該新頂点の格納アドレスに書き換えることを特徴とする付記1に記載の画像描画装置。
(付記7)
前記クリッピング処理により、前記チェーンの前の頂点が消滅し、新頂点が発生した場合には、該新頂点に対応するチェーンポインタの示す格納アドレスを、該消滅した頂点のチェーンポインタの格納アドレスとすることを特徴とする付記1に記載の画像描画装置。
(付記8)
3次元図形を描画するに当たりクリッピング処理を行う、該3次元図形の頂点、及び、該クリッピング処理によって発生あるいは消滅する頂点の情報を格納する第1の格納手段と、 該第1の格納手段の格納領域のそれぞれに対応して、頂点の有効・無効を示す有効フラグと、頂点のつながりであるチェーンを構成する頂点のうち、次に読み出す頂点情報の該第1の格納手段の格納アドレスを示すチェーンポインタと、該チェーンを構成する最初の頂点であるか否かを示す先頭フラグと、該クリッピング処理により新たに発生する新頂点を書き込む該第1の格納手段の格納アドレスを示す空きポインタとを格納する第2の格納手段とを備える画像描画装置における頂点管理方法であって、
該クリッピング処理により頂点が発生した場合に、該空きポインタの示す格納アドレスに該発生した頂点の情報を書き込み、対応する該有効フラグを有効と設定すると共に、該先頭フラグ、該チェーンポインタ、該空きポインタを更新し、該クリッピング処理により頂点が消滅した場合には、該消滅した頂点に対応する該有効フラグを無効に設定すると共に、該先頭フラグ、該チェーンポインタを更新する
ことを特徴とする頂点管理方法。
(付記9)
コンピュータに、
3次元図形を描画するに当たりクリッピング処理を行う画像描画装置において、
該3次元図形の頂点、及び、該クリッピング処理によって発生あるいは消滅する頂点の情報を格納する第1の格納手段と、
該第1の格納手段の格納領域のそれぞれに対応して、頂点の有効・無効を示す有効フラグと、頂点のつながりであるチェーンを構成する頂点のうち、次に読み出す頂点情報の該第1の格納手段の格納アドレスを示すチェーンポインタと、該チェーンを構成する最初の頂点であるか否かを示す先頭フラグと、該クリッピング処理により新たに発生する新頂点を書き込む該第1の格納手段の格納アドレスを示す空きポインタとを格納する第2の格納手段と、
該クリッピング処理により頂点が発生した場合に、該空きポインタの示す格納アドレスに該発生した頂点の情報を書き込み、対応する該有効フラグを有効と設定すると共に、該先頭フラグ、該チェーンポインタ、該空きポインタを更新し、該クリッピング処理により頂点が消滅した場合には、該消滅した頂点に対応する該有効フラグを無効に設定すると共に、該先頭フラグ、該チェーンポインタを更新する管理手段と、
からなる構成を実現させるプログラム。
11 Window
12 ViewVolume
20 頂点格納用RAM
21 先頭フラグ
22 有効フラグ
23 チェーンポインタ
30 初期頂点格納領域
31 新頂点格納領域
45 画像描画装置
46 頂点処理部
47 図形処理部
48 描画処理部
49 頂点入力処理部
50 ViewVolumeClip処理部
51 透視変換部
52 新頂点算出部
53 頂点転送部
54 管理用レジスタ
55 新頂点管理部
56 頂点格納メモリ
57 VCLiP判定部
Claims (5)
- 3次元図形をクリッピング処理を行う画像描画装置において、
該3次元図形の頂点、及び、該クリッピング処理によって発生あるいは消滅する頂点の情報を格納する第1の格納手段と、
該第1の格納手段の格納領域のそれぞれに対応して、頂点の有効・無効を示す有効フラグと、頂点のつながりであるチェーンを構成する頂点のうち、次に読み出す頂点情報の該第1の格納手段の格納アドレスを示すチェーンポインタと、該チェーンを構成する最初の頂点であるか否かを示す先頭フラグと、該クリッピング処理により新たに発生する新頂点を書き込む該第1の格納手段の格納アドレスを示す空きポインタとを格納する第2の格納手段と、
該クリッピング処理により頂点が発生した場合に、該空きポインタの示す格納アドレスに該発生した頂点の情報を書き込み、対応する該有効フラグを有効と設定すると共に、該先頭フラグ、該チェーンポインタ、該空きポインタを更新し、該クリッピング処理により頂点が消滅した場合には、該消滅した頂点に対応する該有効フラグを無効に設定すると共に、該先頭フラグ、該チェーンポインタを更新する管理手段と、
を備えることを特徴とする画像描画装置。 - 前記空きポインタの示す格納アドレスは、前記第1の格納手段の格納領域において、頂点情報が格納されておらず、かつ、対応する有効フラグが無効となっている一番小さいアドレス値とすることを特徴とする請求項1に記載の画像描画装置。
- 前記クリッピング処理によって発生・消滅する頂点及び該クリッピング処理によって変化しない頂点によって構成される図形は、前記有効フラグが有効となっている頂点のチェーン構成により表現されることを特徴とする請求項1に記載の画像描画装置。
- 3次元図形を描画するに当たりクリッピング処理を行う、該3次元図形の頂点、及び、該クリッピング処理によって発生あるいは消滅する頂点の情報を格納する第1の格納手段と、 該第1の格納手段の格納領域のそれぞれに対応して、頂点の有効・無効を示す有効フラグと、頂点のつながりであるチェーンを構成する頂点のうち、次に読み出す頂点情報の該第1の格納手段の格納アドレスを示すチェーンポインタと、該チェーンを構成する最初の頂点であるか否かを示す先頭フラグと、該クリッピング処理により新たに発生する新頂点を書き込む該第1の格納手段の格納アドレスを示す空きポインタとを格納する第2の格納手段とを備える画像描画装置における頂点管理方法であって、
該クリッピング処理により頂点が発生した場合に、該空きポインタの示す格納アドレスに該発生した頂点の情報を書き込み、対応する該有効フラグを有効と設定すると共に、該先頭フラグ、該チェーンポインタ、該空きポインタを更新し、該クリッピング処理により頂点が消滅した場合には、該消滅した頂点に対応する該有効フラグを無効に設定すると共に、該先頭フラグ、該チェーンポインタを更新する
ことを特徴とする頂点管理方法。 - コンピュータに、
3次元図形の頂点、及び、クリッピング処理によって発生あるいは消滅する頂点の情報を格納する第1の格納手段と、
該第1の格納手段の格納領域のそれぞれに対応して、頂点の有効・無効を示す有効フラグと、頂点のつながりであるチェーンを構成する頂点のうち、次に読み出す頂点情報の該第1の格納手段の格納アドレスを示すチェーンポインタと、該チェーンを構成する最初の頂点であるか否かを示す先頭フラグと、該クリッピング処理により新たに発生する新頂点を書き込む該第1の格納手段の格納アドレスを示す空きポインタとを格納する第2の格納手段と、
該クリッピング処理により頂点が発生した場合に、該空きポインタの示す格納アドレスに該発生した頂点の情報を書き込み、対応する該有効フラグを有効と設定すると共に、該先頭フラグ、該チェーンポインタ、該空きポインタを更新し、該クリッピング処理により頂点が消滅した場合には、該消滅した頂点に対応する該有効フラグを無効に設定すると共に、該先頭フラグ、該チェーンポインタを更新する管理手段と、
からなる構成を実現させるプログラム。
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