JP2012141833A - ポリゴン外廓線グリッド交差面積計算回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリゴンシルエットラインアンチエイリアスの回路構成に関し、外廓線がグリッドと交差する交差情報と、複数のポリゴン面が一つのグリッド内で交差する際のそれぞれのポリゴンの可視面積を外廓線補間処理に同期して高速で求める。
【解決手段】回路４０において外廓線がピクセルグリッド内で交差する交差情報を第一のメモリ４１で生成し、これらグリッド辺との交差座標値、交差辺、サンプリングビット、サンプリング点数と、外廓線フラグ、ポリゴン識別子、外廓線傾き、ポリゴン左右辺、視点からの距離を第二のメモリ４２に記憶する手段と、論理演算回路４３での排他的論理演算およびｚ値比較回路４４でのｚ値差分を行い、交差ポリゴン毎の可視サンプリング点を検出する手段と、外廓線交差ピクセルグリッド毎に、第二のメモリに記憶されたサンプリング点数とカラー情報から外廓線交差グリッドの色を決定する手段をもつ。
【選択図】図４

Description

この発明は、コンピュータグラフィックスにおけるアンチエイリアス描画技術に関し、ポリゴンの外廓線がピクセルグリッドに交差する際の交差情報の決定手段と、その情報からグリッド内でのポリゴン内外の面積を求める手段と、前記それぞれの手段を実装する論理回路および前記回路を搭載した装置の技術分野に属する。

ポリゴンの描画は頂点定義座標値を線形補間しポリゴン頂点間を結ぶ外郭線を求め、その後、外郭線と交わる水平軸上の両端点を水平方向に補間することで内部を塗りつぶす。画像のエイリアスは主に外廓線上のシルエットライン上で発生する。これは画像メモリの画素の記憶単位がデジタル的座標空間をもちこの空間には一つの色しか定義できないためである。一方、描画要素であるポリゴンは表示空間内に連続的に移動する場合、ピクセル空間（以下グリッドという）では外廓線によってグリッド内の領域が分割される幾何学的な位置関係が生じる。この場合、そのグリッドの輝度（色）は分割された面積比に対応してポリゴンの内側と外側の空間が持つ色を比例配分すべきものであるが、色指定はピクセルを最小単位とすることから、ピクセルの色はポリゴン側の色のみが選択される。これがシルエットライン上でジャギーが発生する結果である。分割されたグリッド領域内の面積を求める手段として、特願２００５−３３６１２や特願２００５−３５９５６８で提案されたポリゴン外郭線（シルエットライン）上のアンチエイリアス技術がある。従来の直線発生器による外廓線補間はｘｙ座標値の決定に際し、四捨五入による丸めを行っているのに対して、前記特願では、外廓線が交差するグリッドの交差情報を記憶し、影等のアンチエイリアスを行う際に、第二パスにおける描画点が外廓線によって分割された領域のどちらに属するのかを判定している。また特願２００６−３５７２９０ではグリッド内にサンプリング点を設け、求める面積をサンプリング点数により算出方法が取り上げられている。しかしいずれの前記特願もポリゴンの内挿補間処理速度に匹敵する程の交差情報を高速に求める手段、また複数のポリゴン外廓線が一つのグリッド内で交差する場合の可視対象となる面積の高速な具体的な計算手法は示されていない。

本発明はポリゴンアンチエイリアスの回路構成に関し、外廓線がグリッドと交差する交差情報の高速出力手段と、複数のポリゴン外廓線が一つのグリッド内で交差する際のそれぞれのポリゴンの可視面積を外廓線補間処理と同等な速度で処理するためのアルゴリズムの提案と、その回路構成を課題とする。

ピクセルグリッドを基本としたポリゴン外廓線の交差面内外の判定や面積は、前記それぞれの特願で提案されたが、ＬＳＩ実装においてはより高速な処理が求められ、回路の構造は半導体の進歩にも大きく依存する。本発明ではポリゴン外廓線の直線式から高速にグリッド交差情報を求める新たな手段と、それら交差情報から複数のポリゴンがグリッド内において交差した場合の面積計算の高速計算手段とその回路構成を提案するものである。

本発明では、従来方式で示されたようにピクセルを四角形のグリッド空間として扱う。グリッドの原点は４角形の中心や頂点の一つに定義される。例えば左下を原点とする。外廓線は両端点２点間Ｐ０（ｘ０，ｙ０）とＰ１（ｘ１，ｙ１）の直線として求めるが、ｘ軸を長軸（ｘ１−ｘ０）≧（ｙ１−ｙ０）とした場合、直線式はｙ＝△ｓｘｉ＋ｙ０となる。ここで△ｓは（ｙ１−ｙ０）／（ｘ１−ｘ０）である。ｉは０からｘ１−ｘ０まで順次代入しｙを求める歩進値である。Ｙ軸が長軸となる場合の直線式はｘとｙが逆となる。両端点の座標値は物体がワールド座標において任意の幾何学的空間に定義されるため、これをスクリーン座標にマッピングしても数値上は前記グリッド空間内の任意の点に設定されることになる。またグリッド原点に両端点が定義されても直線に傾きによって直線はグリッドの４辺と交差する。長軸を基に直線式を構成するため、前記ｙ軸直線式の例では、ｉの歩進によって得られるグリッド辺との交差は、入力交差値の小数点値が１／２以下となる場合には次のｉ＋１のｘ座標上ではｉ時と同様にグリッドの左右辺の一つとなる。一方、小数点値が１／２以上の場合は、出力交差辺は隣接するグリッドの左右あるいは上辺（直線式はｙ軸上の下から上に向かって補間される場合）の２つの可能性がある。本発明ではこれらの交差情報を高速に得るために、直線発生器からの短軸の小数点値（前記例ではｙ座標値の小数点）、外廓線のそれぞれグリッド交差辺、ポリゴン左右辺および傾き△ｓを入力アドレスの構成要素として第一のメモリを用いる。

前記第一のメモリには外廓線のグリッドを出力する交差辺を示す情報（例えば左右変を０、上下辺を１）、およびその辺との交差出力座標値を予め計算して記憶する。前記直線式のｉの歩進毎に、前記入力アドレスを用いてこれら記憶情報を出力する。ｉの小数点値が１／２以上においてグリッドの上辺と交差した場合には、その交差座標値はｉ＋１の歩進時において、前記［００５］の入力アドレス構成情報の内、小数点値に置換する。この置換はグリッド交差辺フラグとともに切り替える。一方、アンチエイリアスでは外廓線により分断されたグリッド内のポリゴン内部の面積を求める必要がある。グリッドの面積計算には特願２００６−３５７２９０で示されたグリッド内にサンプリン点を設け、外廓線とグリッド辺で囲まれる領域のサンプリング数を計数してその面積とする方法がある。従来の方法ではこのサンプリング点毎に、保存したオーバーラップする可能性のあるポリゴンを順次検出し、その際、それぞれのポリゴン識別子を数え、その数を面積とする処理が行われた。本発明ではこのサンプリン数を計数する手段として前記第一のメモリに記憶した情報以外に、外廓線とグリッド辺で囲まれた領域に含まれるサンプリング点数を予め求めて記憶し、これをそれぞれの前記ｉの歩進毎にサンプリング点数を出力させる。この結果、グリッド内の一つのポリゴン内部に含まれるサンプリング点数は外廓線歩進クロックと同等の速度で求めることができる。

さらに本発明では前記第一のメモリ出力としてサンプリング点のそれぞれに対応してサンプリング点当たり１ビットの出力ラインを設け、前記入力アドレスの構成要素に対してポリゴン内部と外部となるサンプリング点を予め求め記憶しておき、その出力ライン（以下サンプリングビットという）に例えば内部に含まれるサンプリングビットを０とし、外部のサンプリングビットを１とする。

グリッド内の外廓線がポリゴンの頂点となる場合はポリゴン内部側に含まれるサンプリン点数は一つの外廓線からは求めることができない。サンプリング点数およびビットも同様である。しかし本発明では外廓線がグリッド内で終端した場合でも、直線を延長してグリッド辺と交差するものと見なしてその領域に含まれるサンプリング点数と出力を記憶しておく。正しいサンプリング点数およびビットは後記［００９］の論理演算処理で求める。
以上から、本発明では外廓線の補間において、直線を歩進することで得られる小数点値、直線の傾き、交差辺、外廓線左右辺をそれぞれメモリアドレスとして与え、予め第一のメモリには直線のグリッド交差辺、交差座標値、ポリゴン内部に含まれるサンプリングビットとサンプリング点数をそれぞれ記憶し、直線の歩進毎にこれらを読み出す。

実時間アンチエイリアス手法の問題点は高速化である。グリッド内で複数の３次元空間に置かれたポリゴンが交差する場合、それぞれのポリゴンは互いにオーバーラップする可能性がある。それぞれのポリゴン毎に可視される面積を求め、すべてのポリゴンが描画された後にそれぞれの外廓線交差グリッドに記憶されたポリゴンそれぞれの面積と色とで比例配分しなければならない。この面積検出の計算負荷は非常に大きい。本発明ではこの処理の高速化を得るために、下記のそれぞれの手段をもつ。
（１）外廓線の交差するグリッドに対応する交差情報を記憶する第二のメモリを設ける。
（２）第二のメモリには外廓線フラグ、ポリゴン識別子、グリッド辺との交差座標値、交差辺、外廓線傾き△ｓ、外廓線のポリゴン左右辺、サンプリングビットおよび外廓線とグリッドで囲まれたサンプリング点数、視点からの距離（ｚ座標値）およびポリゴンの色をそれぞれ記憶する。前記それぞれの情報を１セットとしてメモリは複数セット記憶出来る構造と容量とする。
（３）前記（２）項の情報の内、ポリゴンの色以外の情報は前記［００６］および［００７］のそれぞれの手段によって外廓線の直線補間に同期して求めることができ、これらを第二のメモリに記憶する。記憶する際、前記交差グリッドであることを示す外廓線フラグを立てる。
（４）前記（３）項の記憶の際、外廓線フラグをテストし、すでにフラグが立っている場合は前記ポリゴン識別子を比較する。グリッド辺との交差座標値、交差辺、外廓線傾き、ポリゴン左右辺を用い、ポリゴンの共有（隣接する辺）であるか否かをテストし、共有辺の場合はアンチエイリアス処理の対象外となるため、記憶された外廓線フラグをリセットすると共に新しい情報も記憶しない。
（５）（４）項の比較において隣接ポリゴン辺ではない場合、同一のポリゴン識別子の場合と、異なるポリゴン識別子の場合がある。前者の場合はポリゴンの２辺以上が同一グリッド内に交差した状態であり、極めて小さなポリゴンで発生する。この場合、第二のメモリに記憶されているサンプリングビットを読み出し、これと第一のメモリから出力するサンプリングビット（新しい外廓線情報）とを対応するサンプリン点毎に排他的論理和（０となる出力）あるいは論理和（サンプリングビットの有効ビットを０とした場合は０となる出力）を行い、その論理演算結果のサンプリングビットと０の数を計数し、新たなポリゴン内部の交差情報として第二のメモリに記憶更新する。
以上から第二のメモリに記憶した交差座標値、外廓線傾き、外廓線左右辺、識別子は外廓線が近接ポリゴン辺との共有辺か否かの検出に用い、一方、全てのポリゴン描画が終了した段階の第二のメモリにはポリゴン毎にサンプリング数やサンプリングビットが保存されることになる。
（６）前記（５）においてポリゴン識別子が異なる場合、複数のポリゴン外廓線がグリッド内でオーバーラップする可能性がある。この場合、第一のメモリと、第二のメモリのサンプリングビットとを（５）項と同様の論理演算を行う。この結果、一致したサンプリングビットはそれぞれがオーバーラップしたサンプリン点となる。次に第二のメモリに記憶されたｚ値と、歩進中の直線発生器からのｚ値とを比較し、ｚ値が視点に近い方のポリゴン識別子を持つサンプリング点数はそのままに、遠方にあるポリゴンのサンプリング点数はオーバーラップテストする前の点数からテスト後のオーバーラップサンプリング点数を減算した値を新たなサンプリング点数として、前記したその他の交差情報を含め、第二のメモリに記憶する。減算結果がゼロあるいは負となる側の交差情報は記憶しない。すでに第二のメモリに記憶されていた側がゼロあるいはゼロ以下となる場合は該当するポリゴン識別子をもつ外廓線フラグをリセット（削除）する。
（７）第二のメモリに記憶する色情報は、外廓線補間のタイミングとは一般に同期が異なる。ポリゴンの内挿補間データからシェーダーにおける輝度計算およびテキスチャマッピング等の処理を経て色が決定されることで大きなタイムラグをもつためである。本発明ではポリゴンの内挿補間の中でスパン補間の開始（通常左端）と終了（通常右端）補間値に端点を示す端点識別子を付けて前記処理を行い、所定のタイムラグを経て出力される色情報を端点と識別できるようにし、この判定後に前記第二のメモリに記憶する。この際、すでにオーバーラップテストが終了した結果、第二のメモリに該当する識別子が無い場合は、色情報は（６）項のｚ値判定が行われ削除されたものと見なし記憶しない。

前記第二のメモリにはグリッドに交差する情報をポリゴン毎に一つのセット情報として、複数セット記憶できる構造とする。実装ではメモリコスト上、一定のセット数に制限し、選択なければならない。サンプリング点数は外廓線とグリッドとの交差面積を意味する。輝度が低ければ可視的な効果は必ずしも面積が優先されるとは限らない。本発明ではサンプリング点数および輝度値を基に優先順位をつけ選択する。この手段として第二のメモリに記憶された色であるＲＧＢを明度に変換し、この値をスケール値としてサンプリング点数と乗算する。最も低い値をもつセット情報は、新たに交差した外廓線交差面が発生した場合、より高い値のセットに置き換わる対象となる。ＲＧＢから明度への返還式は既知（明度＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ）であり、スケールはＲＧＢそれぞれの成分に乗算器と加算器で求められる。色情報のタイムラグを考慮し一時的なバッファとして第二のメモリは外廓線当たり所定のセット数＋１の容量とし、色情報が得られてから前記乗算値が最小値となるセットを選択して外廓線補間と並行して処理するｚ比較の判定終了後に置き換える。

スクリーンの映像は全てのポリゴンを描画した後、画像メモリに記憶された色情報が読みだされビデオ信号に変換されて表示される。本発明では画像メモリの読み出し時点でビデオ走査信号に同期して、第二のメモリのそれぞれのサンプリング点数と色情報を読み出し、外廓線フラグのあるグリッド毎にそれぞれのセットに含まれるサンプリング点数と色情報を乗算、合成してピクセルの色を決定し、前記ビデオ信号で読み出される画像メモリからのピクセル列の中で外廓線交差グリッド位置に該当するピクセルを、前記決定した色に置き換える。一方、外廓線交差グリッド内におけるポリゴン内部の色は前記それぞれの手段によって求めることができるが、グリッド内のポリゴン外部の色は、背景色あるいは背景にあるポリゴンの完全内部（全てのグリッド空間がそのポリゴンで占める）の部分が占めることがあり、この色情報の取得についてはこれまでの手段に明記していない。これはビデオ信号で読みだされる画像メモリのピクセル情報から該当するグリッドに隣接する画素を読み出しその色を外部の色とする方法がある。また交差グリッドに含まれる一部あるいは全ての情報よりも、より視点に近いポリゴンによって完全にオーバーラップされる場合もある。これらに対応する手段はポリゴンの内挿補間におけるスパン補間の段階でｚ値との比較を行い、当該グリッドのポリゴンの一部あるいは全ての外廓線フラグをリセットする処理を行う。これらの処理技術は多様であり、本発明の範囲には含めない。

前記のビデオ走査段階での合成処理はビデオ信号のピクセル当たりの読み出し時間に比べれば、ＬＳＩの動作周波数が遥かに高速であり、アルファーブレンディング等のピクセル間演算等が存在してもこれらに要する時間は実時間描画に対して問題は生じない。以上からアンチエイリアスの処理による描画速度を低下することなく、本発明のそれぞれの手段とその回路化によって高品質な画像を得ることができる。

本発明により、シルエットライン上のエイリアスがアンチエイリアス処理の有無に影響されない高速処理で低減され、高品質な画像を得る。

本発明の技術はＬＳＩあるいはＩＰ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ）の形態で実施され、コンピュータグラフィックスプロセッサに応用される。

図１には本発明に係わるポリゴン外廓線グリッド交差面積計算回路の交差情報生成回路を示す。ポリゴン外廓線補間回路１０ではポリゴン頂点に定義されたｘｙｚ座標値や属性値をまず外廓線に沿って線形に補間する。回路１０からはそれら補間座標値の小数点部、外廓線の傾き△ｓ、グリッド交差辺、外廓線がポリゴンの左右いずれかの辺かを示す外廓線左右辺をそれぞれ出力する。これらの情報はアドレスとして第一のメモリ１１に与えられる。メモリ１１では回路１０からの前記情報を基にその入力条件での外廓線とグリッド辺との出力交差辺、出力交差座標値、グリッド辺と外廓線に囲まれたポリゴン内部となるサンプリング点総数およびグリッド内の全てのサンプリング点に対応するそれぞれのサンプリングビットを出力する。例えば四角形グリッド空間を４×４のサンプリング点数とすると、回路１０からのそれぞれの信号は小数点部、外廓線の傾き△ｓはそれぞれ２ビットと３ビット（傾きは符号付き）の精度となり、他は１ビットのフラグのためアドレスの全ビット数は７ビットとなる。サンプリング点が８×８の場合は９ビットとなる。一方、メモリ１１の出力は、グリッドを抜け出す際の外廓線の交差辺がグリッドの左右辺か上辺かを示す１ビット、サンプリング点総数は１６個として４ビット、サンプリングビット数は１６ビットとなる。外廓線が入力し交差する辺がグリッドの左右辺（すなわち垂直辺との交差）の場合は回路１０からの小数点値と交差辺をメモリ１１のアドレスとするが、交差辺が上辺（すなわち水平辺との交差）の場合は、次の歩進においては、メモリ１１の小数点値と交差辺にマルチプレクサ１２で切り替えてメモリ１１に与える。

図２は本発明に係わるグリッド内２０ａのサンプリング点と、グリッド辺と交差するポリゴン外廓線の関係をそれぞれ示す。図２（ａ）はポリゴン外廓線（左辺）２０ｂが交差しておりポリゴン内部は黒丸で示した領域となる。図１のサンプリング点総数とは黒丸の数（図２（ａ）では１５）を意味し、これが面積値となる。図２の例のサンプリングビットは全部で３６個あり、サンプリング点それぞれを１ビットの信号として出力し、それぞれのビットはポリゴン内部（黒丸）を例えば０、外側（白丸）を１としてポリゴンの内部と外部を明示する。図２（ｂ）は同一ポリゴン辺２１ａおよび２１ｂの２辺がグリッドと交差しており、黒丸がポリゴン内部となる。外廓線２１ａのみの場合ではポリゴン内部のサンプリング点数とサンプリングビットは外廓線２１ａから下部がすべて内部と見なされる。一方、外廓線２１ｂが回路１０で補間され、メモリ１１に所定の情報が与えられると、外廓線２１ｂの上部がポリゴン内部と見なされる。次にこれら２つのサンプリングビットをビット毎に排他的論理和あるいは論理和を取ることによって、図２（ｂ）の黒丸のサンプリング点のみが０となり、正しいポリゴン内部のサンプリング点数が求まる。この演算結果が、当該ポリゴンの内部のサンプリング点数とサンプリングビットとなる。図２（ｃ）はそれぞれ２つの異なるポリゴン外廓線２２と２３が交差しており、外廓線２２のポリゴン内部はその外廓線の下部、一方外廓線２３の内部はその外廓線の上部となる。この場合、前記同様にサンプリングビット毎に論理演算することで外廓線２２の下部と、外廓線２３の破線とグリッド辺で囲まれたサンプリング点（図２（ｃ）では１２個のサンプリング点）が共有する。ここでポリゴン２２側と２３側のｚ値を比較する。ポリゴン２２側のｚ値が視点により近い場合は共有するサンプリング点はポリゴン２２側の点とする。よってポリゴン２３側のサンプリン点数は灰色で示した１０点となる。図２（ｂ）と図２（ｃ）との違いは論理演算結果として得た共有サンプリングビットと点数が、前者（同一ポリゴン）は共有点が新たなそのポリゴンのサンプリングビットと点数となったが、後者（異なるポリゴン）は、視点からの距離がテストされ、視点からより遠い方のポリゴンのサンプリング点は共有点数分引かれるということである。図２（ｄ）は同一ポリゴンの外廓線２４ａと２４ｂがグリッド内で頂点を形成している場合を示す。前記同一ポリゴン同士の場合同様の論理演算と処理によってサンプリング点数は黒丸の数となる。

図３は本発明の第二のメモリに記憶する外廓線交差情報の１セット分のビットフィールド３０を示す。それぞれのフィールドにおいて、Ｆ１は外廓線フラグ、Ｆ２はポリゴン識別子、Ｆ３はグリッド辺との交差座標値、Ｆ４は交差辺、Ｆ５は外廓線傾き、Ｆ６はポリゴン左右辺、Ｆ７は対象ポリゴン内部に含まれるサンプリング点数およびＦ８はサンプリング出力ビット、Ｆ９は視点からの距離（ｚ座標値）およびＦ１０はポリゴンの色をそれぞれ示す。ビットフィールド３０においてフィールド枠の下に記載された英数字は固定ビットと、設定するアンチエイリアスの精度に応じて可変するビット数（ｎ、ｍ、ｐ、ｑ）となる。図２（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の交差状態の場合、前記論理演算処理で、フィールド内で数値あるいは状態が変化するのはＦ１（全てのサンプリング点が他のポリゴンの裏となった場合はリセット）、Ｆ７およびＦ８となる。

図４は本発明のポリゴン外廓線グリッド交差面積計算回路全体図を示す。ポリゴン外廓線補間回路４０（図１の回路１０に相当）、第一のメモリ４１、第二のメモリ４２、論理演算回路４３、ｚ値比較回路４４、マルチプレクサ４５および４７、減算器４６のそれぞれで構成する。図４において回路４０は外廓線補間の歩進毎に前記図１の各信号を第一のメモリ４１に出力する。メモリ４１からはグリッド辺との交差座標値、交差辺、サンプリングビット、サンプリング点数がマルチプレクサ４７を通して第二のメモリ４２に記憶される。メモリ４２にはさらに外廓線フラグ、ポリゴン識別子、外廓線傾き、ポリゴン左右辺、視点からの距離（ｚ座標値）のそれぞれが回路４０から、またポリゴンの色は図４には示されていないがシェーダーから入力し、図３に示すビットフィールド配列でそれぞれを記憶する。一つのグリッドに交差する外廓線が１つのみの場合は、メモリ４１からの情報は外廓線補間歩進速度で次々とメモリ４２に記憶されて行くが、同一グリッド内に複数の外廓線が交差する場合がある。すでに交差外廓線があるか否かは前記外廓線フラグをテストして判断する。この場合、メモリ４１からのサンプリングビットと第二のメモリ４２に記憶されているサンプリングビットを論理演算回路４３に加える。また同時に実行中のポリゴンの識別子と、メモリ４２に記憶された識別子も回路４３で比較する。回路４３ではそれぞれのサンプリング点に対応するサンプリングビットを、例えば排他的論理回路で比較し一致する場合はそのサンプリングビットと一致したサンプリング総数を計数する。識別子が同じポリゴンの場合であれば、図２（ｂ）あるいは（ｄ）の状態が想定され、一致したサンプリングビットとサンプリング数を、新たにメモリ４２にバスＧとマルチプレクサ４７を通して記憶する。識別子が一致しない場合は図２（ｃ）が想定され、回路４３において一致したサンプリングビットとサンプリング点総数を計数すると共に、回路４０から得られるｚ値とメモリ４２からのｚ値をｚ値比較回路４４にて視点との関係を求め、例えば図２（ｃ）の関係となった場合は外廓線２２のポリゴンが視点に近いことになり、このポリゴンはサンプリングビットもサンプリング点数も変化しないままメモリ４２に記憶し、一方視点からより遠い外廓線２３のポリゴンは、比較前のサンプリング点総数（バスＡおよびＢ、マルチプレクサ４５を通して得る）とサンプリングビットが一致した数（バスｃを通して得る）を減算器４６にて減算する。またサンプリングビットは図２（ｃ）の灰色点の部分だけ０としてバスＧを通してメモリ４２に記憶する。図２（ｃ）の例では外廓線２３のポリゴンはｚ値比較前はサンプリング点数２２個であったが、比較後は共有点が１２個あり、その差分結果の１０個が可視サンプリング点となる。減算器４６からの差分値はバスＤ、マルチプレクサ４７を経て、メモリ４２に記憶する。どちらのポリゴンがサンプリング点数の減算の対象となるかはｚ値比較回路の判定出力バスＥから得る信号でバスＡおよびＢを受けるマルチプレクサ４５を選択して行う。変更されたか否かのサンプリングビットは４３で決定されるが、バスＨあるいはＧのいずれかをマルチプレクサ４７で選択し、これをメモリ４２に記憶することで行う。以上の処理の結果、全てのポリゴンが描画された後には、メモリ４２に求めるポリゴン外廓線と交差するピクセルグリッドそれぞれのポリゴン毎の交差面積（サンプリング点数）と色が保存されていることになる。

本発明の回路をＩＰ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ）として、あるいはグラフィックスプロセッサＬＳＩチップに実装することによって高品質な実時間描画を可能とする。

「本発明の交差情報生成回路を示す。」 「本発明に係わるグリッド内サンプリング点とポリゴン外郭線の関係を示す。」 「本発明の交差情報セットのビットフィールドを示す。」 「本発明のポリゴン外廓線グリッド交差面積計算回路全体図を示す。」

図１
１０ ポリゴン外廓線補間回路
１１ 第一のメモリ１１
１２ マルチプレクサ
図２
２０ａ グリッド枠
２０ｂ ポリゴン外廓線左辺
２１ａ ポリゴン外廓線右辺
２１ｂ ポリゴン外廓線左辺
２２ ポリゴン外廓線左辺
２３ ポリゴン外廓線左辺（異なるポリゴン交差）
２４ａ ポリゴン外廓線右辺（頂点端）
２４ｂ ポリゴン外廓線左辺（頂点端）
図３
３０ 外廓線交差情報ビットフィールド
図４
４０ ポリゴン外廓線補間回路
４１ 第一のメモリ
４２ 第二のメモリ
４３ 論理演算回路
４４ ｚ値比較回路
４５ マルチプレクサ
４６ 減算器
４７ マルチプレクサ

Claims (4)

1. ポリゴン外廓線がピクセルグリッドと交差し、グリッド空間を分割した面積を求める手段として、グリッド内空間にサンプリング点を設け、外廓線の傾き、グリッド交差入力点座標値、外廓線交差辺をアドレスとする第一のメモリと、前記メモリにはグリッド辺交差座標値、交差辺、グリッド内のポリゴン内部に含まれるサンプリング点数およびポリゴン内部と外部をそれぞれ０と１のフラグを立てたそれぞれのサンプリング点に対応したサンプリングビットのそれぞれの情報を記憶し、前記アドレスにより前記情報を出力する手段と、外廓線が交差する全てのグリッド情報を記憶するために第二のメモリを設け、前記第二のメモリには外廓線フラグ、ポリゴン識別子、グリッド辺との交差出力座標値、交差出力辺、外廓線傾き、ポリゴン左右辺、対象ポリゴン内部に含まれるサンプリング点数および前記第一のメモリと同様のサンプリング点に対応したサンプリングビット、視点からの距離（ｚ座標値）およびポリゴンの色をそれぞれ記憶する手段と、前記第一および第二のメモリには、前記それぞれの情報を外廓線補間の歩進に同期して記憶する手段と、全てのポリゴンを描画した後に保存された前記第二のメモリのサンプリング点数およびポリゴンの色から外廓線交差グリッドの色を決定する手段をもつポリゴン外廓線グリッド交差面積計算回路。
2. 請求項１のポリゴン外廓線グリッド交差面積計算回路において、複数の外廓線がグリッド内で交差する場合、前記第一のメモリから出力する前記サンプリングビットと、記憶されている第二のメモリのサンプリングビットとをそれぞれ論理演算してオーバーラップしたサンプリング点数とサンプリングビットを求める手段と、比較するポリゴンが同一識別子をもつ場合は、前記オーバーラップ点数を新たなポリゴン内部のサンプリング点数およびオーバーラップサンプリングビットを新たなポリゴン内部点とした後、すでに記憶された前記第二のメモリの当該情報に置換する手段と、異なる識別子の場合は、外廓線補間からのｚ座標値と、第二のメモリに記憶されたｚ値とを比較して、視点に近い側はサンプリング点数、サンプリングビット共にそのままに第二のメモリに記憶する手段と、視点よりも遠方にあるポリゴン側は、比較前のサンプリング点数からオーバーラップサンプリング点数を減算した値をサンプリング点数として、またオーバーラップ点のサンプリングビットのそれぞれのフラグをリセットして、第二のメモリに記憶する手段と、前記減算した結果、サンプリング点数がゼロとなる場合は、当該外廓線グリッド情報を削除あるいは記憶しない手段のそれぞれから構成するポリゴン外廓線グリッド交差面積計算回路。
3. 請求項１のポリゴン外廓線グリッド交差面積計算回路において全てのポリゴンが描画された後、第二のメモリを、ビデオ走査タイミングで読み出し、記憶された外廓線交差グリッド内のポリゴン内部および外部のサンプリング点数とカラーとの乗算値を、また複数のポリゴンがグリッド内にある場合はそれぞれのポリゴンのサンプリング点数とカラーの乗算値を合成して、グリッドの色を決定する手段をもつポリゴン外廓線グリッド交差面積計算回路。
4. 請求項１から３までに記載のポリゴン外廓線グリッド交差面積計算回路を用いたコンピュータグラフィックス画像装置。

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