JP2569952B2 - Ａーバッファ法における隠面処理方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明はＡ−バッファ法における隠面処理方法およ
びその装置に関し、さらに詳細にいえば、スキャンライ
ン・アルゴリズム等のポリゴン・モデルのエイリアス除
去に用いられるＡ−バッファ法に好適な隠面処理方法お
よびその装置に関する。

＜従来の技術、および発明が解決しようとする課題＞ 近年、高解像度フルカラー・グラフィックス・ディス
プレイの普及により、高品質のコンピュータ・グラフィ
ックス画像が生成できるようになりつつある。また、コ
ンピュータ・グラフィックスの応用分野も多岐にわた
り、あらゆる分野にコンピュータ・グラフィックスの需
要が増加しつつある。したがって、用途によっては、よ
り高品質の画像が要求されるようになってきている。
尚、現状においては、ディスプレイ装置としては殆どが
ラスタースキャン型ディスプレイ装置が用いられてい
る。

画像の高品質化を達成する上において、ラスタースキ
ャン型ディスプレイ装置特有の問題であるエイリアスを
除去することが最も有効であることが知られており、エ
イリアスを除去するための方法（以下、アンチ・エイリ
アシング法と称する）も種々提案されている。このアン
チ・エイリアシング法は、ポリゴンのエッジに対するア
ンチ・エイリアシング法とマッピングに対するアンチ・
エイリアシング法とに大別される。そして、Ａ−バッフ
ァ法は前者のアンチ・エイリアシング法に属し、スキャ
ンライン・アルゴリズム等のポリゴン・モデルのエイリ
アシング除去に好適な方法であるが、隠面処理を施す必
要がある場合には、隠面処理のための計算負荷が全体に
占める割合が大きいため、余り高速処理を達成できず、
一層の改善が強く要望されている。

Ａ−バッファ法は、あらゆる幾何形状のプリミティブ
（ポリゴン、パッチ、２次曲面等）に適用可能であり、
透明、面の交差等にも対処できるものであり、マスク生
成処理、マージ処理、およびパッキング処理の３つの処
理に大別される（例えば、NIKKEI COMPUTER GRAPHICS 1
988年１月号 昭和63年１月１日 日径マグロウヒル社
発行「高品位な画像生成のためのエイリアシング除去
法」参照）。

上記マスク生成処理は、各画素を領域とみなし、画素
領域がｎ×ｍのサブ画素で構成されていると仮定する。
そして、この仮定の下でポリゴン・エッジ毎のマスク
（以下、エッジ・マスクと称する）を生成し、これらの
ブーリアン演算を行なってサブ画素単位のフラクション
・マスクを生成する。

上記マージ処理は、上記マスク生成処理により生成さ
れたエッジ・マスクのうち、唯一で、同一のオブジェク
ト・タグを持ち、かつ奥行き値がオーバーラップしてい
るものをマージして１つのエッジ・マスクに合成する。

上記パッキング処理は、マージ処理後も処理中の画素
領域内に複数のエッジ・マスクが存在している場合に、
これらのマスクをパッキングする。この処理は、完全な
画素を示すｎ×ｍビット・マスク（以下、従来のサーチ
・マスクと称する）から始め、順に各マスクと従来のサ
ーチ・マスクとの論理積をとっていく。そして、論理積
演算結果に基づいて処理中のエッジ・マスクと従来のサ
ーチ・マスクとがオーバーラップしているか否かを判定
する。また、各エッジ・マスクのビット数をカウントし
て寄与率を得る。

ところで、アンチ・エイリアシング法においては、画
素をCRTディスプレイ上の無限小の１点ではなく、１辺
の長さが所定長さの矩形領域として考え、ポリゴンはこ
の画素領域において各画素領域境界線でクリッピングさ
れ、その画素領域内に見えるポリゴン・フラクションに
なることを前提としている。

したがって、処理中の画素領域内にポリゴンが１つし
か存在しない場合には、単純にマスクを生成してビット
数をカウントするだけで足りるが、２つ以上のポリゴン
・フラクションが奥行き方向（視線方向）で重なってい
て、一のポリゴン・フラクションが他のポリゴン・フラ
クションの一部または全体を覆ってしまう場合には、ポ
リゴン・フラクション同士の前後関係を判別するために
各ポリゴン・フラクションにおける奥行き値に基づいて
ソートしておくことが必要である。換言すれば、ポリゴ
ン・フラクション間における隠面処理を行なうためにポ
リゴン・フラクションにおける奥行き値の最大値または
最小値を算出しなければならない。

ここで、隠面処理を行なうための奥行き値として、１
画素の奥行き値を１点で代表させれば奥行き値の算出は
非常に容易になり計算負荷も少なくてよいのであるが、
正確な隠面処理を行なうことができないのであるから、
画像の高品質化を目的とするアンチ・エイリアシング法
に適した方法とはいえない。

これに対して、ポリゴン・フラクション上の数点同士
で奥行き値を比較し、奥行き値の最大値または最小値を
決定すれば、正確な隠面処理を達成でき、画像の高品質
化を達成できるのであるが、ポリゴン・フラクションの
うち、最大値または最小値になり得る可能性を有してい
る全てのサブ画素について奥行き値を算出し、比較しな
ければならないことになり、計算負荷が著しく増大して
処理速度の低下を招いてしまうという不都合がある。

＜発明の目的＞ この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであ
り、Ａ−バッファ法において高精度の隠面処理を達成で
き、しかも計算負荷を低減できる新規な隠面処理方法お
よびその装置を提供することを目的としている。

＜課題を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するための、第１の発明の隠面処理
方法は、フラクション・マスクを生成した後、ポリゴン
の傾き情報に基づいて最大、または最小の奥行き値のサ
ーチ開始隅を選択して、選択された隅に隣合う隅を結ぶ
線と平行なサーチ・マスクとフラクション・マスクとの
論理積演算を行ない、論理積演算結果に基づいて奥行き
値が最大または最小となるサブ画素を得、得られたサブ
画素の奥行き値に基づいて隠面処理を施す方法である。

第２の発明の隠面処理装置は、フラクション・マスク
を生成した後、ポリゴンの傾き情報に基づいて最大、ま
たは最小の奥行き値のサーチ開始隅を選択するサーチ開
始隅選択手段と、選択された隅に隣合う隅を結ぶ線と平
行なサーチ・マスクを生成するサーチ・マスク生成手段
と、サーチ・マスクとフラクション・マスクとの論理積
演算を行なう論理積演算手段と、論理積演算結果に基づ
いて奥行き値が最大または最小となるサブ画素を検出す
るサブ画素検出手段と、得られたサブ画素の奥行き値に
基づいて隠面処理を施す隠面処理手段とを含んでいる。

＜作用＞ 第１の発明の隠面処理方法であれば、Ａ−バッファ法
を用いてエイリアシング除去を行なう場合において、フ
ラクション・マスクを生成した後、ポリゴンの傾き情報
に基づいて画素領域の隅の中から最大、または最小の奥
行き値のサーチ開始隅を選択する。そして、選択された
隅に隣合う隅を結ぶ線と平行なサーチ・マスクとフラク
ション・マスクとの論理積演算を行ない、論理積演算結
果に基づいて奥行き値が最大または最小となるサブ画素
（最初に検出された画素）を得、得られたサブ画素の奥
行き値に基づいて隠面処理を施す。

したがって、サーチ・マスクとの論理積演算により最
初に得られたサブ画素の奥行き値のみに基づいて正確な
隠面処理を達成でき、しかも演算負荷を大幅に低減でき
る。

第２の発明の隠面処理装置であれば、Ａ−バッファ法
を用いてエイリアシング除去を行なう場合において、フ
ラクション・マスクを生成した後、サーチ開始選択手段
により、ポリゴンの傾き情報に基づいて画素領域の隅の
中から最大、または最小の奥行き値のサーチ開始隅を選
択する。そして、サーチ・マスク生成手段により、選択
された隅に合う隅を結ぶ線と平行なサーチマスクを生成
し、論理積演算手段により、サーチ・マスクとフランク
ション・マスクとの論理積演算を行ない、論理積演算結
果に基づいてサブ画素検出手段により奥行き値が最大ま
たは最小となるサブ画素（最初に検出された画素）を
得、得られたサブ画素の奥行き値に基づいて隠面処理手
段により隠面処理を施す。

したがって、サーチ・マスクとの論理積演算により最
初に得られたサブ画素の奥行き値のみに基づいて正確な
隠面処理を達成でき、しかも演算負荷を大幅に低減でき
る。

＜実施例＞ 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明す
る。

第１図はこの発明の隠面処理方法の一実施例を示すフ
ローチャートであり、ステップにおいて、サブ画素単
位の奥行き値を算出することなく、第２図（Ｂ）に示す
ようにフラクション・マスクを生成し、ステップにお
いてポリゴンの傾き情報（第３図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
（Ｄ）の何れか）に基づいて該当する画素領域の隅のう
ち、奥行き値が最大または最小のサブ画素のサーチを開
始する隅（以下、開始隅と称する）を選択し、ステップ
において、開始隅と隣合う隅を結ぶ線と平行で、幅が
サブ画素の対角線の長さと等しいサーチ・マスク（第４
図中（Ｓ）参照）を生成する。但し、このサーチ・マス
クについては、予め複数種類のサーチ・マスクを生成し
て図示しないテーブルに格納しておき、該当するサーチ
・マスクをテーブルから読み出すようにしてもよい。
尚、第４図はポリゴンの傾きが第３図（Ｂ）である場合
に対応している。

その後、ステップにおいてサーチ・マスク（Ｓ）を
画素領域の開始隅に対応させ（第４図（Ａ）参照）、ス
テップにおいて処理対象となるフラクション・マスク
とサーチ・マスクとの論理積演算を行ない、ステップ
において“0"以外の論理積演算結果が得られたか否かを
判別し、得られた論理積演算結果が“0"である場合に
は、ステップにおいてサーチ・マスク（Ｓ）を１サブ
画素分だけ開始隅から離れる方向に移動させ（第４図
（Ｂ）参照）、再びステップの処理を行なう。逆に、
ステップにおいて“0"以外の論理積演算結果が得られ
たと判別された場合（第４図（Ｃ）参照）には、ステッ
プにおいて論理積演算結果（第４図（Ｃ）の場合には
00080400H）に基づいてオフセット換算テーブルを参照
することにより画素領域の中心（x,y）からのオフセッ
ト量dx,dyを得、ステップにおいて奥行き値が最大ま
たは最小となるサブ画素の位置（ｘ＋dx,y＋dy）を得
る。次いで、ステップにおいて、得られたサブ画素に
おける奥行き値を算出し、ステップにおいて全てのフ
ラクション・マスクに対する処理が終了したか否かを判
別し、処理が終了していないフラクション・マスクが存
在している場合には、再びステップの処理を行なう。
逆に、全てのフラクション・マスクに対する処理が終了
したと判別された場合には、ステップにおいて最大ま
たは最小の奥行き値が得られたフラクション・マスクを
選択し、サブ画素の重み付けを施し、そのままＡ−バッ
ファ法の処理に戻るので、重み付け係数を用いて高精度
のアンチ・エイリアシング処理を達成できる。

以上の説明から明らかなように、各フラクション・マ
スク毎に奥行き値が最大または最小になるサブ画素を簡
単に選択でき、しかも選択されたサブ画素の奥行き値を
算出して大小比較を行なうだけでよいから、隠面処理を
高精度に達成できるだけでなく計算負荷を大幅に低減で
き、高精度、かつ高速のアンチ・エイリアシング処理を
達成できる。但し、以上の方法により選択されるサブ画
素が複数存在することが考えられるが、凸包のポリゴン
の場合には多くても２つのサブ画素が選択されるだけで
あるから、計算負荷は余り増加しない。

尚、ポリゴンの傾きが第３図（Ｂ）に示すとおりであ
り、画素領域が４×４のサブ画素からなる場合における
オフセット量dx,dy算出テーブルは第１表および第２表
に示すとおりである。

したがって、第５図（Ａ）に示す位置に最初に検出さ
れるサブ画素が存在する場合には、0100Hの論理積演算
結果が得られ、第１表に示すテーブルに基づいてオフセ
ット量dx＝0.375、dy＝0.125が得られる。そして、ｘ＋
0.375、ｙ＋0.125の演算を行なうことにより該当するサ
ブ画素の平面座標を得ることができる。また、第５図
（Ｂ）に示す位置に最初に検出されるサブ画素が存在す
る場合には、0842Hの論理積演算結果が得られ、第２表
に示すテーブルに基づいてオフセット量dx1＝−1.375、
dy1＝0.125、dx2＝0.125、dy2＝−0.375が得られる。そ
して、ｘ−0.375、ｙ＋0.125の演算を行なうとともに、
ｘ＋0.125、ｙ−0.375の演算を行なうことにより両端の
サブ画素の平面座標を得ることができる。

尚、ポリゴンの傾きが異なる場合、サブ画素の数が異
なる場合に対応するテーブルについても同様に得ること
ができる。

また、以上にはポリゴン・フラクション同士が交差し
ていない場合についてのみ説明したが、ポリゴン・フラ
クション同士の交差を許容している場合には、奥行き値
が最大になるサブ画素および奥行き値が最小になるサブ
画素を検出すればよく、検出されたサブ画素の奥行き値
同士の大小判別を行なうことにより同様に対処できる。
但し、この場合には、交差する量ポリゴン・フラクショ
ンに基づくエイリアシング除去を行なうことになる。

＜実施例２＞ 第６図はこの発明の隠面処理装置の一実施例を示すブ
ロック図であり、各画素領域に対応して奥行き値を算出
することなくフラクション・マスクを生成するフラクシ
ョン・マスク生成部（１）と、ポリゴンの傾き情報に基
づいて、該当する画素領域のうち、奥行き値が最大また
は最小のサブ画素をサーチするためのサーチ開始隅を選
択する開始隅選択部（２）と、選択されたサーチ開始隅
に基づいて、サーチ開始隅に隣合う隅同士を結ぶ線と平
行で、かつ幅がサブ画素の対角線の長さと等しいサーチ
・マスクを生成するサーチ・マスク生成部（３）と、サ
ーチ・マスクとフラクション・マスクとの論理積演算を
行なう論理積演算部（４）と、論理積演算結果が０であ
るか否かを判別する演算結果判別部（５）と、論理積演
算結果が０であることを示す判別結果に基づいてサー
チ、マスクをサーチ開始隅から離れる方向にサブ画素１
つ分だけ移動させるサーチ・マスク移動部（６）と、論
理積演算結果が０でないことを示す判別結果に基づい
て、論理積演算結果を読み出し信号としてテーブル
（８）から対応するオフセット量を読み出すオフセット
量読み出し部（７）と、読み出したオフセット量に基づ
いて奥行き値が最大または最小のサブ画素のアドレスを
算出するサブ画素アドレス算出部（９）と、算出したサ
ブ画素のアドレスおよびポリゴンの平面方程式に基づい
て奥行き値を算出する奥行き値算出部（10）と、算出さ
れた奥行き値に基づいて隠面処理を施す隠面処理部（1
1）とを有している。

したがって、各画素領域に対応して奥行き値を算出す
ることなくフラクション・マスクを生成しておいて、ポ
リゴンの傾き情報に基づいて定まる隅からサーチ・マス
クによるサーチを開始し、最初に論理積演算結果が０で
なくなった場合に、論理積演算結果に基づいて画素領域
の中心からのオフセット量を得て該当するサブ画素の座
標を算出できる。そして、算出されたサブ画素の座標に
基づいて奥行き値を算出して高精度の隠面処理を達成で
きる。また、奥行き値を算出する必要があるサブ画素が
著しく限定できるのであるから演算負荷を大幅に低減で
きる。

但し、この実施例におけるサーチ・マスク生成部
（３）に代えて、予め生成した複数のサーチ・マスクを
テーブルに格納しておき、選択された開始端に基づいて
該当するサーチ・マスクを読み出す構成を採用すること
が可能である。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えば、画素領域を構成するサブ画素数（矩形領域
サイズ）を設定できるようにすることが可能であり、こ
の場合において矩形領域サイズに対応して予めサーチ・
マスクを生成してテーブルに格納しておき、矩形領域サ
イズの設定が行なわれた場合に、テーブルから該当する
矩形領域サイズに対応するサーチ・マスクを読み出すよ
うにすることが可能であり、その他、この発明の要旨を
変更しない範囲内において種々の設計変更を施すことが
可能である。

＜発明の効果＞ 以上のように第１の発明は、サーチ・マスクとの論理
積演算により最初に得られたサブ画素の奥行き値のみに
基づいて正確な隠面処理を達成でき、しかも演算負荷を
大幅に低減できるという特有の効果を奏する。

第２の発明も、サーチ・マスクとの論理積演算により
最初に得られたサブ画素の奥行き値のみに基づいて正確
な隠面処理を達成でき、しかも演算負荷を大幅に低減で
きるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の隠面処理方法の一実施例を示すフロ
ーチャート、 第２図はフラクション・マスク生成動作を説明する図、 第３図はポリゴンの傾き情報を説明する図、 第４図はサーチ・マスクによるサブ画素サーチ動作を説
明する図、 第５図は具体例を示す図、 第６図はこの発明の隠面処理装置の一実施例を示すブロ
ック図。 （２）……開始隅選択部、（３）……サーチ・マスク生
成部、 （４）……論理積演算部、（５）……演算結果判別部、 （７）……オフセット量読み出し部、（８）……テーブ
ル、 （９）……サブ画素アドレス算出部、 （10）……奥行き値算出部、（11）……隠面処理部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各画素領域を構成する複数のサブ画素を単
   位とするポリゴン・エッジ毎のフラクション・マスクを
   生成し、生成したマスクのうち唯一で、同一のオブジェ
   クト・タグを持ち、かつ奥行き値がオーバーラップして
   いるフラクション・マスクをマージして１つのマスクに
   合成し、マージ処理後に処理中に画素領域内に複数のマ
   スクが存在していることを条件としてマスクをパッキン
   グし、各マスクの寄与率を得てエイリアス除去を行なう
   Ａ−バッファ法において、フラクション・マスクを生成
   した後、ポリゴンの傾き情報に基づいて最大、または最
   小の奥行き値のサーチ開始隅を選択して、選択された隅
   に隣合う隅を結ぶ線と平行なサーチ・マスクとフラクシ
   ョン・マスクとの論理積演算を行ない、論理積演算結果
   に基づいて奥行き値が最大または最小となるサブ画素を
   得、得られたサブ画素の奥行き値に基づいて隠面処理を
   施すことを特徴とするＡ−バッファ法における隠面処理
   方法。
2. 【請求項２】各画素領域を構成する複数のサブ画素を単
   位とするポリゴン・エッジ毎のフラクション・マスクを
   生成し、生成したマスクのうち唯一で、同一のオブジェ
   クト・タグを持ち、かつ奥行き値がオーバーラップして
   いるフラクション・マスクをマージして１つのマスクに
   合成し、マージ処理後に処理中の画素領域内に複数のマ
   スクが存在していることを条件としてマスクをパッキン
   グし、各マスクの寄与率を得てエイリアス除去を行なう
   Ａ−バッファ法において、フラクション・マスクを生成
   した後、ポリゴンの傾き情報に基づいて最大、または最
   小の奥行き値のサーチ開始隅を選択するサーチ開始隅選
   択手段（２）と、選択された隅に隣合う隅を結ぶ線と平
   行なサーチ・マスクを生成するサーチ・マスク生成手段
   （３）と、サーチ・マスクとフラクション・マスクとの
   論理積演算を行なう論理積演算手段（４）と、論理積演
   算結果に基づいて奥行き値が最大または最小となるサブ
   画素を検出するサブ画素検出手段（５）（７）（８）
   （９）と、得られたサブ画素の奥行き値に基づいて隠面
   処理を施す隠面処理手段（10）（11）とを含むことを特
   徴とするＡ−バッファ法における隠面処理装置。