JP3028378B2

JP3028378B2 - テクスチャマップ透視図を生成する方法及び装置

Info

Publication number: JP3028378B2
Application number: JP3123119A
Authority: JP
Inventors: ジョン・エフ・ドウソン; トーマス・ディ・スノッドグラス; ジェームズ・エイ・カズンス
Original assignee: ハネウエル・インコーポレーテッド
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 2000-04-04
Anticipated expiration: 2015-04-04
Also published as: EP0454129B1; CA2038426A1; DE69130545D1; JPH0620063A; CA2038426C; EP0454129A3; US5179638A; EP0454129A2; DE69130545T2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、図形表示シス
テムに関し、特に、デジタルマップシステムにあってテ
クスチャマップ透視図を生成する方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】テクスチャマッピングは、コンピュータ
により生成した三次元地形画像の上に航空偵察写真を重
ね合わせるプロセスから成るコンピュータグラフィック
ス技術の１つである。この方法はラスター走査画像をよ
り一層リアルに見せるが、その計算に要するコストはさ
ほど高くならない。既知のコンピュータ生成合成影像を
頻繁に批判研究した結果、画像はきわめて自然なものに
なった。従来の画像生成方法はデジタル地形標高データ
（ＤＴＥＤ）の表示にテクスチャ，バンプ，露頭又は自
然の異常状態を示さない。

【０００３】通常、テクスチャマッピングは多次元画像
を多次元空間にマッピングする。テクスチャは、サンド
ペーパー，耕地，路床，湖，木目などの通常の意味で考
えられるか、あるいは紙又は写真フィルム上の画素（画
像要素）のパターンとして考えられれば良い。画素はチ
ェツカー盤のように規則的なパターンとして配列されて
も良いが、高分解能のランドサット影像の詳細な写真の
ように高い周波数を示しても良い。また、テクスチャは
大理石又は木目の面におけるように三次元の性質をもっ
ていても良い。本発明では、便宜上、テクスチャマッピ
ングをテクスチャを三次元オブジェクトスペースにある
面にマッピングすることであると定義する。図１に概略
的に示すように、テクスチャスペースのオブジェクトＴ
は透視変換によって表示スクリーンにマッピングされ
る。

【０００４】本発明の方法を実現するには、２つのプロ
セスがある。第１のプロセスは幾何学的ワーピングであ
り、第２のプロセスはフィルタリングである。図２は、
テクスチャを面に適用するための本発明の幾何学的ワー
ピングプロセスを図式的に示す。このプロセスは、ゴム
のシートを面の上に引き伸ばして広げるのと同じよう
に、テクスチャをマッピングすべきオブジェクトに適用
する。デジタルマップシステムに適用する場合、テクス
チャは、通常、航空偵察写真から成り、マッピングされ
るオブジェクトは図２に示すようなデジタル地形データ
ベースの面である。幾何学的ワーピングの完了後、第２
のプロセスであるフィルタリングを実行する。第２のプ
ロセスでは、スクリーン格子上で画像を再サンプリング
する。

【０００５】本発明は、ある種の地形や脅威を回避する
ことが同時に要求されることを特徴とする低高度の飛行
状況において航空機の乗員の能力を向上させ、その結
果、仕事量を減少させなければならないという問題に対
処するテクスチャマップ透視図アーキテクチャを提供す
る。本発明では、乗員の状況視認度を高めることに特に
重きをおく。デジタルマップシステムに既に備わってい
る平面図能力に透視図マップ表示を追加することによ
り、乗員の状況視認度はある程度まで改善されている。
たとえば、１９８８年５月１１日に名称「ＤＩＧＩＴＡ
ＬＭＡＰＳＹＳＴＥＭ」の下に出願された譲受人の
同時係属出願（出願番号０７／１９２，７９８）を参
照。尚、この出願は参考として本出願にそのまま取入れ
られている。本発明は、コンピュータにより生成した三
次元地形画像の上に航空偵察写真を重ね合わせて、デジ
タルマップ画像から現実の世界への１対１の対応を得る
結果をもたらす手段を提供することにより、デジタルマ
ップシステム能力を向上させる。このようにして、本発
明は、そのようなコンピュータ生成地形画像の情報表示
を増大させる視覚的にリアルなキューを提供する。それ
らのキューを使用して、航空機の乗員は表示と現実の世
界との相関を迅速に見てとることができる。

【０００６】テクスチャマッピングにより提示されるア
ーキテクチャは、並列パイプラインを使用して高いデー
タスループットを得るために処理負荷を分散し、その
後、並列する画素の流れをフレームバッファとして知ら
れる単一のメモリモジュールに再び組合わせようとする
ものである。その結果、フレームバッファに対するアク
セスに際して回線争奪が起こるため、追加のパイプライ
ンを実現するのにハードウェアを追加しなければならず
且つ回路板のスペースを広くとらなければならないこと
に加えて、パイプラインの有効スループットは低下して
しまうのである。本発明の方法及び装置は、単一の高速
パイプラインの回線争奪が少ないという属性を並列パイ
プラインの処理スループットの向上という利点と有効に
組合わせることにより、この問題点に対処している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
航空機の操縦室内に完全統合デジタルマップシステムを
構成することができる技術を提供することである。

【０００８】本発明の別の目的は、透視図，透明度，テ
クスチャマッピング，かげの線の除去、及び奥行キュー
やアーティファクト（すなわち、エイリアシング防止）
制御などの二次視覚効果の能力を含むデジタルマップシ
ステムを提供することである。

【０００９】本発明のさらに別の目的は、デジタルマッ
プ地形表示と他のセンサビデオ信号を組合わせるか又は
それらの間で減算を実行することを経て画像を融合する
ことにより、前方直視赤外線（ＦＬＩＲ）データ及びレ
ーダー戻り画像を平面図デジタルマップ画像及び透視図
デジタルマップ画像に重ね合わせて表示する能力を提供
することである。

【００１０】本発明のさらに別の目的は、本発明の透視
図テクスチャマッピング能力により対応される１つのデ
ータベースから別のデータベースへの任意のワーピング
能力をデジタルマップシステムに具備することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】デジタルマップシステム
にあってテクスチャマップ透視図を提供する方法及び装
置を提供する。本発明は標高データを記憶する手段と、
テクスチャデータを記憶する手段と、標高データを記憶
する手段からの投影ビューボリュームを走査する走査手
段と、投影ビューボリュームを処理する処理手段と、複
数の平坦な多角形を生成する生成手段と、画像を描出す
る描出手段とを具備して成る。処理手段は、走査手段か
らの走査済み投影ビューボリュームを受取り、走査済み
投影ビューボリュームをオブジェクトスペースをスクリ
ーンスペースに変換し、テクスチャスペースの画素の強
さを変調するように各多角形のそれぞれの頂点における
面法線を計算する手段をさらに含む。生成手段は変換後
の頂点から複数の平坦な多角形を生成し、それらを描出
手段に供給する。そこで、描出手段はそれぞれの平坦な
多角形をシェーディングする。

【００１２】本発明の別の実施例では、多角形は、描出
手段が各多角形の面全体に１つの色を割当てることによ
ってシェーディングされる。本発明のさらに別の実施例
では、描出手段は各多角形の頂点間の強さをグローシェ
ーディングの場合のように線形方式で補間する。本発明
の他の目的、特徴及び利点は図面、好ましい実施例及び
特許請求の範囲を通して当業者には明白になるであろ
う。図面中、同じ図中符号は同じ要素を指す。

【００１３】

【実施例】一般に、座標Ｕ，Ｖを有するテクスチャスペ
ースから座標Ｘ，Ｙを有するスクリーンスペースへの透
視変換には、テクスチャスペースから座標Ｘ₀，Ｙ₀，Ｚ
₀を有するオブジェクトスペースへの中間変換が必要で
ある。透視変換は次のような一般透視変換式を経て実行
される：

【００１４】

【数１】

【００１５】尚、三次元空間における点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
は同次座標における四次元位置ベクトル［ＸＹＺＨ］に
より表される。３×３のサブマトリクス

【００１６】

【数２】はスケーリング，シャーリング及び回転を実行する。１
×３の行マトリクス［ＬＭＮ］は並進運動を発生させ
る。３×２の列マトリクス

【００１７】

【数３】は透視変換を発生させる。１×１スケーラ［Ｓ］は全体
スケーリングを発生させる。

【００１８】面垂線について必要とされるデカルトクロ
ス乗積は平方根を要求する。図３に示すように、ここに
示す面法線は、ベクトルＡとベクトルＢにより表される
多角形の辺が形成している平面に対し垂直なベクトルＡ
×Ｂである。ここでＡ×Ｂは２つのベクトルのデカルト
クロス乗積である。ベクトルを正規化すると、完全拡散
ランベルト面における太陽角度シェーディングを計算す
ることができる。これは、面法線ベクトルと太陽位置ベ
クトルとのベクトル点乗積を求めることによって実行さ
れる。その結果得られる角度は、観察角度とは関係な
く、面の画素の強さに反比例する。この強さはテクスチ
ャ色相及び強さ値を変調するために使用される。

【００１９】

【数４】

【００２０】地形三角形ＴＴはベクトルＡ及びＢの端点
を点Ｂ_X，Ｂ_Y，Ｂ_ZからＡ_X，Ａ_Y，Ａ_Z まで結ぶことに
より形成される。

【００２１】本発明の基礎となる知識をいくらか説明し
たので、次に、本発明の方法をさらに詳細に説明する。
そこで、図４を参照すると、図４には、本発明の一実施
例の機能ブロック線図が示されている。機能の面からい
えば、本発明は、標高データを記憶する手段１０と、テ
クスチャデータを記憶する手段２４と、標高データを記
憶する手段からの投影ビューボリュームを走査する手段
１２と、この走査する手段１２からの走査済み投影ビュ
ーボリュームを受取る手段を含み、投影ビューボリュー
ムを処理する手段１４と、多角形充填アドレスを発生す
る手段１６と、テクスチャ頂点アドレスを計算する手段
１８と、テクスチャメモリアドレスを発生する手段２０
と、画素をフィルタリングし且つ補間する手段２６と、
フルフレームメモリ２２を具備して成る。投影ビューボ
リュームを処理値１４は、走査済み投影ビューボリュー
ムをオブジェクトスペースからスクリーンスペースに変
換する手段と、画素の強さを計算するように各多角形の
それぞれの頂点における面法線を計算する手段とをさら
に含む。

【００２２】標高データを記憶する手段１０は、５１２
×５１２画素の解像度をもつスクリーンの２０Hz双線形
補間を実行するために少なくとも５０nsecのアクセス時
間を有するキャッシュメモリであるのが好ましいであろ
う。キャッシュメモリは、表示リスト用として使用され
る２ＫバイトのシャドウＲＡＭを伴う２５６×２５６ビ
ットバッファセグメントを含んでいるとさらに有利であ
ろう。キャッシュメモリは、任意に、８ビットの奥行
（データフレーム）から６４ビット（すなわち、テクス
チャマップデータ（２４ビット）と、ＤＴＥＤ（１６ビ
ット）と、航空図データ（２４ビット）とを加えたも
の）に再構成されても良い。バッファセグメントはどの
キャッシュアドレスでもスタートでき、また、水平方向
又は垂直方向に書込み可能である。テクスチャデータを
記憶する手段２４は、標高データキャッシュメモリに対
してワープするための画素情報を記憶するという点を除
いて、標高データキャッシュメモリと全く同じテクスチ
ャキャッシュメモリであると有利であろう。

【００２３】次に、図５に関して説明する。図５は、テ
クスチャマップ透視図アーキテクチャの最上レベルブロ
ック線図を示す。このアーキテクチャは図４に示すよう
な機能を実現しており、以下の説明は図４の機能ブロッ
ク及び図５の対応する素子を参照してなされるものとす
る。場合によっては、素子１４のように、図４の機能ブ
ロックと図５のアーキテクチャ素子との間に１対１の対
応が成り立つている。あるいは、以下に説明するよう
に、図４に示す機能が図５に示す複数の素子により実行
される場合もある。本発明のテクスチャマップ透視図シ
ステム３００を構成する図５の素子は標高キャッシュメ
モリ１０と、形状アドレス発生器（ＳＨＡＧ）１２と、
テクスチャエンジン３０と、描出用エンジン３４と、幾
何学用エンジン３６と、記号発生器３８と、タイリング
用エンジン４０と、表示用メモリ４２である。これらの
素子は、通常、デジタルマップ装置（ＤＭＵ）１０９
と、ＤＭＵインタフェース１１１と、ＩＣ／ＤＥ１１３
と、表示流れマネジャ（ＤＳＭ）１０１と、汎用プロセ
ッサ（ＧＰＰ）１０５と、ＲＶＭＵＸ１２１と、ＰＤ
Ｑ１２３と、マスタータイマー４４と、ビデオ発生器４
６と、複数のデータベースとを含むさらに大きなデジタ
ルマップシステムの一部である。ＤＭＵなどの素子につ
いては、譲受人のDigital Map Displayに関わる出願の
中に記載がある。

【００２４】幾何学用エンジン

【００２５】幾何学用エンジン３６は、オブジェクトス
ペース（「ワールド」スペースと呼ばれることもある）
からスクリーンスペースへの４×４オイラーマトリクス
変換を実行する１つ又は複数の幾何学アレイプロセッサ
（ＧＡＰ）から構成されている。ＧＡＰはスクリーン座
標におけるＸ値及びＹ値と、距離奥行きにおけるZvv値
とを発生する。グローシェージング方式の場合、ＧＡＰ
はオブジェクトスペースで画像を表している多角形の各
頂点における面法線をデカルトクロス乗積を介してさら
に計算する。フラットシェージング及びワイヤメッシュ
の場合には、ＧＡＰは多角形全体について１つの面法線
を割当てても良い。ランベルト拡散反射面を実現するた
めに、１つ又は複数の面法線と照明源とのベクトル点乗
積を使用して強さの計算を実行する。

【００２６】次に、色相と強さの値を多角形に割当て
る。本発明の方法及び装置は、ＧＡＰが各多角形の１つ
の頂点のみを変換し且つ以下にさらに詳細に説明するタ
イリング用エンジン４０を抑止する点描出方式をさらに
実行する。この点描出フォーマットでは、その頂点を含
む平坦な多角形に基づいて色相と強さを割当てると共
に、描出用エンジンを抑止する。点多角形は複数の頂点
を含む多角形と同じ画像の中に現れても良いが、画像全
体そのものを構成しても良い。「点」は多角形描出用エ
ンジン３４を介して供給される。以下に説明するように
フォグ効果、あるいは「ダヴインチ」効果が呼出された
場合には、頂点、すなわち多角形までの距離（Zvv）を
使用する。ＧＡＰは、さらに、三次元オーバレイ記号を
ワールドスペースからスクリーンスペースに変換する。

【００２７】図９は、幾何学アレイプロセッサ（ＧＡ
Ｐ）の一実施例を示すブロック線図である。ＧＡＰはデ
ータレジスタファイルメモリ２０２と、浮動小数点乗算
器２０４と、係数レジスタファイルメモリ２０６と、浮
動小数点累算器２０８と、２００MHz発振器２１０と、
マイクロシーケンサ２１２と、制御記憶ＲＡＭ２１４
と、ラッチ２１６とを含む。

【００２８】レジスタファイルメモリは５１２×３２ビ
ットの容量を有していると有利であろう。浮動小数点
累算器２０８は独立してイネーブルされる２つの入力ポ
ート２０９Ａ及び２０９Ｂと、１つの出力ポート２１１
と、誤りコードに応答する条件コードインタフェース２
１２とを含む。浮動小数点累算器は４つの命令、すなわ
ち、乗算，ノーオペレーション，パスＡ及びパスＢの４
つの命令について動作する。マイクロシーケンサ２１２
はループ・オン・カウント，ループ・オン・コンディシ
ョン，飛越し，継続，呼出し，復帰及びカウンタロード
を含む７つの命令について動作する。マイクロシーケン
サは、読取り／書込み（Ｒ／Ｗ）内部レジスタと、Ｒ／
Ｗ制御記憶メモリと、ホルト・オン・アドレスと、シン
グルステップとを有するデバッグインタフェースを含む
と共に、信号割込みと、状態レジスタと、制御レジスタ
とを有するプロセッサインタフェースをさらに含む。Ｇ
ＡＰは、本出願と同一の日付けで「High Speed Proce
ssor for Digital Signal Processing」の名称の下
に出願された譲受人の同時係属出願の中に詳細に説明さ
れており、その出願の内容は参考として本出願にもその
まま取入れられている。

【００２９】本発明の別の実施例では、表示装置を観察
している人に環境が霧の中におおい隠されてしまったよ
うな視覚効果を与えることが可能である。オプションと
してのこのフォグ効果は、三角形の頂点の色を霧の色に
向かって補間することにより実現される。三角形が距離
に伴って小さくなるにつれて、霧の粒子は密になる。距
離と霧の密度との既知の関係を利用して、霧の濃さを
「ダイアル計量する」、すなわち、必要に応じて調整す
ることができる。頂点割当ては水平線に向かう距離の関
数として頂点の色を霧の色に向かって補間する。フォグ
方式は、ＧａＡｓ半導体チップで具現化されているよう
に、ハードウェアバージョンのＧＡＰで実現されても良
い。線形の色スペース（通常は、赤，緑，青の三原色を
反映して「ＲＧＢ」と呼ばれる）を想定すると、霧の量
は多角形の頂点の色の計算値に距離の関数として周知の
方法により加算されることになる。すなわち、色相は標
高バンディング又は単色ディフォルト値により割当てら
れるので、霧の色が付加されるのである。そこで、以下
にさらに詳細に説明する描出用エンジン３４は内部の点
を全く容易に補間する。

【００３０】本発明のさらに別の実施例においてはダヴ
インチ効果を実現する。ダヴインチ効果は地形を距離の
中にしだいに溶け込ませ、水平線と混成させる。これ
は、ＧＡＰにより多角形の頂点の距離の関数として実現
される。水平線の色はフォグ効果の場合と同じように頂
点の色に加算される。

【００３１】形状アドレス発生器（ＳＨＡＧ）ＳＨＡＧ１２は、キャッシュへ正投影したビューボリュ
ームの輪郭を、ＤＳＭ１０１から受取る。ＳＨＡＧは走
査線の個々の線の長さと、デルタｘ成分及びデルタｙ成
分とを計算する。ＳＨＡＧは、標高キャッシュメモリ１
０を受取った輪郭に従って走査して標高キャッシュメモ
リから（当該輪郭内の）標高標柱データを読み出すため
のアドレスを発生し、読み出された標高標柱データを変
換のためにＧＡＰに供給する。本発明の一実施例では、
ＳＨＡＧは５０nsec. のキャッシュ１０を支援するため
に２つの演算論理装置（ＡＬＵ）を含んでいるのが好ま
しい。ＳＨＡＧにおいては、ＧＡＰに対してデータを発
生すると共に、タイリング用エンジン４０に制御信号を
供給する。ＤＦＡＤデータはオーバレイＲＡＭ（図示せ
ず）にダウンロードされ、記号発生器３８からの三次元
記号はＧＡＰに供給されて、標高色バンディング色相割
当てはこの機能で実行される。ＳＨＡＧは平面図，透視
図，インタビジビリティ及びレーダーシミュレーション
に関わる形状を発生する。これらは図７に示されてい
る。ＳＨＡＧのさらに詳細な説明は、１９８８年６月７
日に「Generator with Variable Scan Patterns 」の名
称の下に出願された米国特許第４，８８４，２２０（出
願番号２０３，６６０）（日本特許第２９０９５１０
号）にある。この出願の内容は参照として本出願にもそ
のまま取入れられている。

【００３２】本発明の一実施例では、奥行キューを発生
するのに単純なランベルトの照明拡散モデルが適切であ
ることがわかった。太陽角度位置は方位角及び天頂角に
ついて完全にプログラム可能である。また、日時，季
節，緯度及び経度に基づいて太陽を自動的に位置決めし
ても良い。カラーではなく、グレイスケールによって強
さをプログラムすると、月角度位置アルゴリズムを実現
できる。表示流れマネジャ（ＤＳＭ）は太陽角度レジス
タをプログラムする。月角度位置の照明強さを月の満ち
欠けの周期に従って変化させても良い。

【００３３】タイリング用エンジンとテクスチャ用エン
ジン尚も図４及び図５を参照して説明すると、テクスチャ頂
点アドレスを計算する手段１８はタイリング用エンジン
４０を含んでいても良い。標高標柱は、地形の表面をモ
デル化した複数の三角形の頂点である。それらの標高標
柱は、テクスチャスペースで計算された対応するＵ，Ｖ
アドレスで「タグ付け」される。すなわち、標高標柱は
テクスチャスペースのＵ，Ｖ座標で特定される。このタ
グ付け（すなわちＵ，Ｖ座標での特定）によって、アド
レスルックアップの置換えによる補間は不要になる。図
４及び図５をさらに参照しながら、本発明で採用するよ
うなタグ付けアーキテクチャテクスチャマッピングを示
す図１０Ａ，図１０Ｂ，図１０Ｃ及び図１０Ｄについて
説明する。図１０Ａは、ワールドスペースにおけるＤＴ
ＥＤデータ標柱ＤＰの１例を示す。図１０Ｂは、データ
標柱も併せて位置させたテクスチャスペースを示す。図
１０Ｃは、スクリーンスペースにおけるデータ標柱と、
描出された多角形とを示す。図１０Ｄは、タグ付けアド
レスの描出された多角形ＲＰへの補間を概念的に示す。
テクスチャ用エンジン３０はタグ付けデータ構造の管理
及びフィルタリングのプロセスを実行する。タイリング
用エンジンにより三角形がテクスチャにより充填のため
に描出用エンジンに供給されると、標高標柱からのタグ
付けテクスチャアドレスを使用して、テクスチャメモリ
アドレスが発生される。テクスチャ値は、表示に先立っ
てフルフレームメモリ２２に書込まれる前に、フィルタ
リング・補間手段２６によりフィルタリングされる。

【００３４】タイリング用エンジンはスクリーン座標に
おける変換後の頂点から平坦な多角形を生成し、それら
を描出用エンジンに供給する。地形多角形の場合、走査
線間の連結性オフセットを使用して多角形を構成する。
オーバレイ記号の場合には、バッファメモリ（図示せ
ず）に常駐している連結性リストを利用して、多角形を
生成する。タイリング用エンジンは、さらに、それが使
用中であることをＧＡＰに通知する。一実施例では、１
Ｋのバッファに５１２の頂点が常駐している。

【００３５】ＬＯＳから９０度を越える面法線を有する
多角形は全て描出から排除される。これは当該技術分野
ではバックフェース除去として知られている。そのよう
な多角形は表示スクリーンでは見えないので、変換の必
要はない。多角形が平坦でない場合、変換プロセスは暗
黙の辺を生成するので、追加の連結性情報を発生しなけ
ればならない。このためには、連結性情報を動的に発生
させることが必要である。そこで、５１３個未満の頂点
を有する平坦な多角形のみが実現される。タイリング用
エンジンは平坦でない多角形と、動的連結性アルゴリズ
ムを実現しない。タイリング用エンジンについてのさら
に詳細な説明は、本出願と同じ日に「Polygon Tiling E
ngine 」及び「Polygon Sort Engine 」の名称の下に出
願された譲受人の同時係属出願（書類番号８９２７７及
び８９２７８）にある。それらの出願は共に参考として
本出願に取入れられている。

【００３６】描出用エンジン再び図５を参照すると、本発明の描出用エンジン３４は
多角形を複数のモードを描出する手段を構成する。描出
用エンジンの機能は、座標及び色，かげの面の除去，輪
郭線，航空機相対色バンド，平坦シェーディング，グロ
ーシェーディング，フォンシェーディング，メッシュフ
ォーマット又はスクリーンドア効果，稜線表示，横方向
スライス，バックフェース除去及びＲＥＣＥ（航空偵
察）写真モードを処理するための補間アルゴリズムを含
んでいても良い。公知の画像解析方法の大半について
は、オブジェクトの面を多角形に分割し、多角形の各頂
点における色及び強さを計算し、その結果をフレームバ
ッファに描出する一方で多角形に沿って色を補間するこ
とにより、画像を生成する。頂点における色情報は光源
データ，面法線，標高及び／又は人工地物から計算され
る。

【００３７】各多角形に沿った座標と色（又は強さ）の
補間は迅速且つ正確に実行されなければならない。これ
は、多角形の辺の上の各量子化点、すなわち各画素にお
ける座標と色を補間し、続いて、辺から辺へ補間して、
充填線を生成することにより実行される。Ｚバッファに
より周知の方式で実行されるような隠れ面の除去の場
合、画素ごとの奥行、すなわちＺ値をさらに計算する。
さらに、１つの面又は１組の面に沿って色成分は個別に
変動することがありうるので、赤，緑，青の強さを個々
に補間する。グローシェーディング及び補間Ｚ値によっ
て多角形を描出するときには、少なくとも６つの異なる
パラメータ（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ）を個々に計算す
る。

【００３８】描出用エンジンの付加的な機能は、輪郭線
及び航空機相対色バンドを提供する手段を含む。それら
の機能の場合、各画素で標高も補間する。透明度機能
は、アルファチャネルを維持し且つ同様に補間すべきで
あることを指示する。この条件が示唆する追加の補間軸
は２つであるので、軸は合わせて８つになる。描出用エ
ンジンは１つの頂点の多角形をドットモードで処理し、
２つの頂点の多角形を線モードで処理し、３つから５１
２個の共平面頂点を多角形モードで処理することができ
る。

【００３９】平坦シェーディングモードでは、描出用エ
ンジンは多角形にその面全体に沿って１つの色を割当て
る。多角形全体について色相と強さを割当てるために、
任意の１つの頂点を選択するが、これは、全ての頂点に
同一のＲＧＢ値を割当てることにより実行される。補間
は通常通りに実行されるが、その結果は一定値である。
この方法は描出プロセスをスピードアップしないが、ハ
ードウェアに衝撃を与えずにアルゴリズムを実行する。

【００４０】描出用エンジンに含まれるグローシェーデ
ィングアルゴリズムは、描出される各多角形の頂点の間
で強さを線形方式で補間する。これはディフォルトモー
ドである。フォンシェーディングアルゴリズムは、強さ
計算を適用する間に、多角形の頂点間で面法線を補間す
る。そこで、描出用エンジンは補間後に画素ごとに照明
計算を実行しなければならないであろう。この方法はハ
ードウェアの設計に著しい衝撃を与えると考えられる。
しかしながら、狭い強さ帯域の周囲で計量関数（通常は
cos（θ）の関数）を使用して、このアルゴリズムをシ
ミュレートしても良い。この結果、非線形補間方式が成
立し、鏡面反射率をシミュレートすることになる。別の
実施例では、ＧＡＰを使用して、多角形の頂点にルック
アップテーブルを介してこの非線形計算を割当てても良
く、描出用エンジンはグローシェーディングの場合によ
うに補間するであろう。

【００４１】透明度は従来のようにアルファチャネルを
使用して実現されるが、スクリーンドア効果によってシ
ミュレートされても良い。スクリーンドア効果は単純に
透明な多角形を通常通りに描出するが、画素を２つおき
又は３つおきに出力するだけである。メッシュフォーマ
ットはワイヤフレームオーバレイとして現れ、隠れ線を
除去して、あるいは除去せずに描出するオプションを伴
う。脅威ドーム記号の場合、全ての多角形の辺と、背景
地形とを表示しなければならない。そのような場合に
は、描出用エンジンの充填アルゴリズムを禁止し、多角
形の辺のみを描出する。辺について強さ補間が実行され
るが、ストロービングを排除するために、辺は２画素分
の幅を有していなければならないであろう。一実施例で
は、地形メッシュに関するオプションは、メッシュが規
則的な直交格子として現れるように描出するために辺に
タグ付けする能力を含む。

【００４２】航空機で使用するヘッドアップディスプレ
イ（ＨＵＤ）フォーマットの典型的なものは稜線表示
と、横方向フォーマットである。稜線フォーマットで
は、視点に対して符号を変化させる傾きをもつ多角形の
辺から線図を発生させる。全ての多角形を変換し、タイ
リングした後に、面法線を計算し、視点と比較する。タ
イリング用エンジンは稜線に寄与しない辺の頂点を剥ぎ
取り、稜線多角形のみを描出用エンジンに供給する。横
方向スライスモードでは、航空機に対する一定距離ビン
を規定する。次に、描出のために、視野ＬＯＳに対し直
交する平面を通る。そこで、稜線は航空機が飛行してゆ
くにつれて地形の上で起伏するように見える。それらの
アルゴリズムはバックフェース除去と同様である。それ
らは、タイリング用エンジンに供給されている多角形の
面法線によって決まる。

【００４３】本発明の現時点での実現形態の１つは、描
出される多角形を平坦なものに限定することにより、多
角形の辺が交差しないように保証する。多角形は頂点を
５１２個まで有していて良い。また、多角形は１つ又は
２つの頂点から構成されていても良い。多角形「終了」
ビットは最後の頂点でセットされ、描出用エンジンによ
り処理される。多角形は、メッシュ，透明又はグローシ
ェーディングを選択するために、２ビットの描出コード
によってタグ付けされる。描出用エンジンは多角形につ
いてスクリーンに対するファインクリップを実行すると
共に、線については平滑化機能を実現する。

【００４４】オプションの航空偵察（ＲＥＣＥ）写真モ
ードは、ＧＡＰに航空偵察写真をＤＴＥＤデータベース
にテクスチャマッピングさせる。このモードでは、ワー
ピングの各画素にＲＥＣＥ写真からの１つの色が割当て
られるので、描出用エンジンの色相補間は禁止される。
その色の強さ成分は良く知られているように面法線と、
Ｚ奥行との関数としてデイザリングされる。次に、脅威
などの他のオーバレイにも対応できるように、それらの
画素はＺバッファ修正のために描出用エンジンにより処
理される。このモードで使用するＲＥＣＥ写真は格子模
様ジオイドデータベースにワーピングされているので、
画素ごとにＤＴＥＤデータに対応する。１９８８年１２
月１４日に［A Method of Storage and Retrieval of D
igital Map Data Based Upon A Tessellated Geoid Sy
stem 」の名称の下に出願された譲受人の同時係属出願
（出願番号０７／２６１，１０９）を参照。尚、この出
願は参照として本出願にそのまま取入れられている。写
真は地形データより密であっても良い。これは、ＲＥＣ
Ｅ写真を保持するためのキャッシュメモリの奥行がさら
に深くなることを示唆している。航空図ワーピングモー
ドは、第２のキャッシュで航空図が使用されるという点
を除いて、ＲＥＣＥ写真の場合と同じである。ＤＴＥＤ
ワーピングモードは標高色バンド航空図に対してＤＴＥ
Ｄデータを利用する。

【００４５】多角形描出用エンジンは、本出願にも参考
としてそのまま取入れられている譲受人の名称「Generi
c Interpolation Pipeline Processor」（出願番号０７
／３０７，３５４）に開示される種類の総称補間パイプ
ラインプロセッサ（ＧＩＰＰ）において実現されるのが
好ましいであろう。本発明の一実施例では、ＧＩＰＰは
軸が６つ（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ）の双線形補間方式
を利用して変換後の多角形を充填する。基本的には１６
ビットの対の値と、８ビットの対の値とを同時に補間す
るので、多角形の一辺について３つのチップが必要であ
る。本発明のシステムの一実施例は、フレーム時間ごと
に百万個の画素を処理するように大きさを規定されてい
る。これは１Ｋ×１Ｋの高分解能の図又は５１２×５１
２のＤＴＥＤフレームを発生するのに十分である。尚、
このとき、隠れ面の除去中に画素ごとに平均して４回の
重ね書きが起こり、ＧＩＰＰは６０nsecの速度でデータ
を出力し、図６に示すような各ＦＩＦＯＦ１〜Ｆ４は
平均して２４０nsecごとにデータを受信する。下位の２
Ｘアドレスビットについての復号により均一な分散を想
定することができる。このように、メモリは１画素幅の
列に分割されるのであるが、図６については以下にさら
に詳細に説明する。

【００４６】再び図４及び図５に戻ると、「ドット」は
それ以上処理されないままＧＩＰＰを通過する。そこ
で、各多角形の終わりビットがセットされる。隠れドッ
トの除去の目的で、所定の画素で１つのドットの色を変
化させるためにＺＢバッファが必要である。視点からの
距離が増すのに伴ってドットが互いに近接するにつれ
て、透視奥行キューイングが得られる。

【００４７】双線形補間モードはＤＬＭＳ又は航空図の
いずれかについて平面図で動作する。５１２×５１２の
表示装置においては、２０Hzの補間が実行される。ＧＩ
ＰＰは補間機能を実行する。

【００４８】データベース本発明の１実施例に含まれるレベル I ＤＴＥＤデータ
ベースは、３アークセコンド間隔でサンプリングされる
と有利である。バッファセグメントは最高のスケール
（１０４．２４nm）と、最高のデータ密度（１３．０３
nm）で記憶されるのが好ましい。そのような方式を使用
すると、他の全てのスケールを作成できる。レベル II
ＤＴＥＤデータベースも含まれており、これは１アーク
セコンド間隔でサンプリングされる。バッファセグメン
トは最高のデータ密度（５．２１nm）でのみ記憶される
のが好ましい。

【００４９】ＤＦＡＤ人工地物データベースはバッファ
セグメントごとに２Ｋ語の表示リストに記憶されてい
る。データ構造はアイコン字体呼出しと、キャッシュ内
における場所と、スケーリング，回転及び位置（並進運
動）から成るモデルスペースからワールドスペースへの
変換係数とから構成される。第２のデータ構造はワール
ド座標における多角形の頂点と、色又はテクスチャとの
リストから成る。ＤＦＡＤデータをラスター化し、航空
偵察写真と同様に地形に重ね合わせても良い。

【００５０】様々なスケールの航空図を格子模様ジオイ
ドにワーピングするのであるが、このデータの奥行は２
４ビットである。ランドサット，ＦＬＩＲ，データフレ
ーム及びソースデータで走査された他のデータなどの画
素データは、２の累算ごとに１ビットから２４ビット
（１，２，４，８，１６，２４）の範囲にあれば良い。

【００５１】フレームバッファの構成再び図６を参照すると、本発明の一実施例によるフレー
ムバッファの構成が概略的に示されている。本発明の一
実施例で実現されるフレームバッファの構成は、フルフ
レームメモリ４２にデータを供給する多角形描出用エン
ジンチップ３４から成る。フルフレームメモリ４２は先
入れ先出しバッファメ（ＦＩＦＯ）Ｆ₁，Ｆ_2, Ｆ₃ 及び
Ｆ₄ を含んでいると有利である。描出用エンジンの説
明に関連して先に指示した通り、メモリは図６に示すよ
うな１画素幅の列に分割されている。しかしながら、そ
のように分割すると、図５に示すマスタータイマー４４
がメモリを読取るとき、画素ごとにチップ選択を変更し
なければならない。ところが、ＳＨＡＧ走査線をマスタ
ータイマーの走査線に対して９０度の向きにすることに
より、チップ選択は線ごとに変化するようになる。ＳＨ
ＡＧは表示の左下角から走査を開始して、表示の左上角
に向かって進む。

【００５２】このようにして画像を分割すると、ＧＩＰ
Ｐが同一のＦＩＦＯに１行につき２回，３回，また、４
回以上書込む確率を計算して、ＦＩＦＯの奥行がどの程
度なければならないかを確定することができる。下位の
アドレスビットについて復号するとは、描出用エンジン
が同一のＦＩＦＯに書込む唯一の機会は、新たな走査線
を開始するときであることを意味している。フルフレー
ムバッファの図表１００に示すような４つの奥行の場
合、ＦＩＦＯが充填される機会はほぼ６．４Ｋに１回で
ある。百万個の画素を含む画像では、この充填は大半の
適用用途において許容しうるほどの少ない回数しか起こ
らない。航空電子装置の関係上、電力及び回路板の面積
に制約があるという条件の下での１万個の多角形の透視
図変換は重大である。所定の複雑さをもつシーンに対す
るデータスループットは、アーキテクチャにさらに多く
のパイプラインを並列に追加することにより達成でき
る。パイプラインの終端における画像再構成がＺ緩衝表
示用メモリの任意順序決定ボトルネックの影響を受けな
いように、パイプラインの数はできる限り少ないことが
望ましく、パイプラインは１つであるのが好ましい。

【００５３】本発明の一実施例では、要求される処理ス
ループットを並列パイプラインについてＧａＡｓＶＳ
ＬＩ技術を利用することにより達成しており、並列フレ
ームバッファ構成は回線争奪ボトルネックをなくした。
モジューラアーキテクチャにより、付加的な機能を追加
して、一連の航空電子装置へのデジタルマップの統合を
促進することができる。本発明のシステムアーキテクチ
ャはすぐれた融通性を備えていると共に、速度とデータ
スループットを維持する。多角形データベース構造方式
は任意のシーンの複雑さと多種多様なデータベースの型
に対応する。

【００５４】実現される方式のいずれかによりどのよう
な多角形でも単一フレームで描出できるように、本発明
のデータ構造はタグ付けされている。このように、ある
特定の画像はグローシェーディングを施した地形，透明
脅威ドーム，平坦シェーディングを施した人工地物，線
及びドットを有していて良い。さらに、各多角形はタグ
付けされるので、シェーディングの異なる複数の多角形
から単一のアイコンを構成することができる。本発明は
２４ビットカラーシステムを具現化するが、プロダクシ
ョンマップは１２ビットにスケーリングされるであろ
う。１２ビットのシステムは４Ｋの色を提供するもの
で、３２Ｋ×８ＲＧＢＲＡＭのルックアップテーブル
（ＬＵＴ）を必要とするであろう。

【００５５】雑機能本発明の一実施例における表示フォーマットは紙図と、
ＤＬＭＳ平面図と、透視図との間で６００ミリ秒未満の
間で切換え可能である。テクスチャマッピングには大型
のキャッシュ（１メガビットのＤ−ＲＡＭ）が必要であ
る。他のフォーマットの表示は図データをＤＴＥＤにか
ぶせてワーピングするか、又はＤＴＥＤを使用してマッ
プを擬似着色する。たとえば、透明度についてカラーパ
リットＬＵＴを変更する。ＧＡＰは、図データの真の正
投影を発生させるために使用される。

【００５６】三次元の編集モードは本発明の装置により
支援される。「空中の通路」などの三次元オブジェクト
を編集するためにタグ付けしても良い。これは、まず、
所定のＡＧＬで二次元で移動させ、次にそのＡＧＬを三
次元図で更新し、最後にデータベースを更新することに
より実行される。

【００５７】ＤＭＳからのオーバレイメモリは透視図表
示用メモリと混合されたビデオであっても良い。フレー
ム凍結能力は本発明により支援される。このモードで
は、カーソルを使用して航空機の位置を更新する。航空
機がスクリーン外へ飛行する場合、表示は適切な場所で
すばやく戻る。この能力は平面図でのみ実現される。キ
ャッシュメモリのローミングを可能にするために、デー
タフレームソフトウェアが含まれている。この機能は２
軸ロームジョイスティック又はそれに類する制御装置が
必要である。Ｚバッファの分解能は１６ビットである。
これにより６４Ｋメートルの下方距離が可能になる。

【００５８】コンピュータ生成映像は２０Hzの更新速度
である。主サイクルはプログラム可能であり且つ可変で
あり、フレーム拡張は呼出されない。システムはできる
限り速くランするが、各機能装置が表示用メモリに対し
て「パイプライン空」メッセージを発行するまで、ピン
ポン表示用メモリを切換えない。主サイクルを１６．６
ミリ秒の複数倍ごとに固定フレームにロックしても良
い。可変フレームモードでは、プロセッサクロックはロ
ーム時又はズーム時の円滑なフレーム補間のために使用
される。透視図モードでは、ＤＭＣのフレーム拡張は排
除される。平面図は透視図と同じパイプラインにおいて
実現される。ＧＰＰ１０５は更新速度を制御するために
マスタータイマーのカウントダウンレジスタをロードす
る。

【００５９】最も遅い更新速度は８．５７Hzである。こ
のモードでは画像を生成しなければならないか、又はメ
モリが切換わる。これは、パイプラインの速度が毎秒四
千万画素であることを示唆している。５１２×５１２画
像の場合、四百万個の画素は隠れ面の除去が著しく多い
最悪の状況で描出されるであろうと推定される。多くの
場合、百万個の画素を描出するだけで良い。図８は、画
素の重ね書きの解析を示す。最良の画像が得られるよう
に面法線分解能に課される最低限の条件は１６ビットで
ある。これと結びつくのが、法線を計算する方法であ
る。スケール変更又はズームのときには、周囲のタイル
から平均化すると、よりなめらかな画像が得られる。１
つのタイルを使用すると複雑さは軽減するが、画質は落
ちる。面法線はオンザフライ方式で公知の方法に従って
計算される。

【００６０】表示用メモリこのメモリはシーン及びオーバレイとＺバッファとの組
合わせである。メモリは書込み中はローディングを最適
にするために分散、すなわち区分され、読出しの間にフ
レームバッファとして構成される。要求されるマスター
タイマー速度は約５０MHz である。表示用メモリの分解
能は５１２×５１２×１２又は１０２４×１０２４×１
２のいずれかとして構成できる。Ｚバッファの奥行は１
６ビットであり、分解能は１Ｋ×１Ｋである。主サイク
ルが始まるたびに、Ｚ値はプラス無限大（FF Hex）にセ
ットされる。無限（Zmax）はプログラム可能である。バ
ッククリッピング平面はＤＳＭにより制御バスを介して
セットされる。

【００６１】主サイクルが始まるたびに、表示用メモリ
は背景色にセットされる。メッシュ又はドットなどのあ
る種のモードでは、この色は変化する。メモリを充填す
るために使用される背景色レジスタは、ＤＳＭにより構
成バスを介してロードされる。

【００６２】ビデオ発生器／マスタータイマービデオ発生器４６は表示用メモリの画像データのデジタ
ル／アナログ変換を実行し、それを表示ヘッドへ送信す
る。ビデオ発生器はＤＭＣのオーバレイメモリからのデ
ータの流れを表示用メモリからの透視図と組合わせる。
構成バスはカラーマップをロードする。本発明を採用す
るシステムでは、３０Hzのインタレース再生速度を実現
すれば良い。カラーパレットはＧＰＰによりロード可能
である。本発明はＲＧＢについて線形のカラースペース
を想定する。強さがゼロである色は全て黒になる。

【００６３】三次元記号発生器三次元記号発生器３８は次のようなタスクを実行する：１．モデル／ワールド変換係数をＧＡＰに導入する。２．幾何学用エンジンと共働して、ワールド／スクリ
ーン変換マトリクスとモデル／ワールド変換マトリクス
とを乗算し、モデル／スクリーン変換マトリクスを形成
する。このマトリクスはモデル／ワールド変換マトリク
スにかぶせて記憶される。３．モデル／スクリーン変換マトリクスと協働して、
頂点リストから記号の各点へと動作して一般的アイコン
を特殊な記号に変換する。４．タイリング用エンジンにある連結性リストを処理
し、スクリーン多角形を形成して、それらを描出用エン
ジンに供給する。

【００６４】記号発生器のデータベースは頂点リストラ
イブラリと、６４ＫバイトのオーバレイＲＡＭと、連結
性リストとから構成される。人工地物の処理の場合、オ
ーバレイＲＡＭには１８ＫバイトまでのＤＦＡＤ（すな
わち、キャッシュシャドウＲＡＭからの２Ｋバイトの表
示リスト×９つのバッファセグメント）がロードされ
る。メモリの残る部分は脅威／知能ファイルと、全ゲー
ミング領域についての使命計画ファイルとを保持する。
オーバレイＲＡＭはＤＳＭプロセッサから制御バスを介
して脅威ファイル及び使命計画ファイルをロードされ
る。ＳＨＡＧはＤＦＡＤファイルをロードする。記号ラ
イブラリは構成バスを介して更新される。

【００６５】頂点リストは、ライブラリに一般化したア
イコンの頂点相互の相対位置を含む。さらに、頂点リス
トは１６ビットの面法線と、１ビットの多角形終わりフ
ラグと、１ビットの記号終わりフラグとを含む。テーブ
ルは３２Ｋ×１６ビットである。所定の１つのアイコン
に対して５１２個までの頂点を関連させて良い。連結性
リストは、記号の頂点について、それらの頂点がどのよ
うに連結されているかを示す連結性情報を含む。６４Ｋ
×１２ビットのテーブルがこの情報を保持している。

【００６６】このシステムで空中通路フォーマットを実
現しても良い。これは、飛行経路を目的とするワイヤフ
レームトンネル又は隆起路床のいずれかから構成され
る。ワイヤフレームトンネルはタイリング用エンジンに
より生成される一連の互いに連結する透明な矩形であ
り、三角形の辺しか見えない（ワイヤメッシュ）。ある
いは、多角形をワールド座標で計算し、使命計画ファイ
ルに記憶しても良い。路床も、同様に、指定の通路に沿
ってタイラにより生成される複数の多角形である。いず
れの場合にも、幾何学用エンジンはそれらの多角形をオ
ブジェクトスペース（ワールド座標系）からスクリーン
スペースに変換しなければならない。次に、変換後の頂
点は描出用エンジンに供給される。トンネル及び路床を
形成する多角形のパラメータ（高さ，幅，頻度）はプロ
グラム可能である。

【００６７】システムで使用する別の記号は中間地点フ
ラグである。中間地点フラグは、透視図で描出された垂
直標尺上の透明又は不透明の１つの三角形から構成され
るマーカーである。中間地点フラグアイコンは記号発生
器により使命計画ファイルからのマクロとして生成され
る。あるいは、フラグを多角形としてあらかじめ計算
し、記憶しても良い。幾何学用エンジンは記号発生器か
ら頂点を受取り、それらについて透視変換を実行する。
幾何学用エンジンは描出用エンジンにフラグ標尺の多角
形と、英数字記号のスケーリング済字体呼出しとを供給
する。平面図フォーマットは中に数字の入った丸印から
成り、幾何学用エンジンを通過しない。

【００６８】ＤＦＡＤデータの処理は、所定のバッファ
セグメントについて３２Ｋ個の点を２５６個以下の多角
形にマッピングする汎用多角形描出器から成る。その
後、それらの多角形は描出用エンジンに供給される。こ
の方法は同じ画素について地形及びＤＦＡＤを冗長性を
もって描出するであろうが、個々の特徴のデクラッタに
容易に対応する。別の方法はＤＦＡＤをラスター化し、
テクスチャワープ機能を使用して、地形を着色するもの
である。これは個々の特徴をデクラッタできないと考え
られ、単に（色ごとに）分類するだけである。散在する
オーバレイ領域における地形色透き通しは透明色コード
（スクリーンドア効果）により処理されるであろう。垂
直性は得られない。

【００６９】空中特徴，線特徴及び点特徴には２９８の
種類がある。インタレースストロービングを阻止するた
めに、線特徴を二重線に拡張しなければならない。点特
徴は長さ、幅及び高さを含み、記号発生器は拡張のため
にそれらを使用することができる。湖の典型的なものは
９００個の頂点を含み、所定の走査線において描出のた
めに１０〜２０の活動辺を発生する。頂点の数は５１２
に限定されている。１：２５０Ｋのバッファセグメント
の場合、表示リストは６４Ｋバイトである。任意の１つ
の特徴は３２Ｋの頂点を有することができる。

【００７０】ＤＦＡＤに関しては、バッファセグメント
ＤＴＥＤごとに２Ｋバイトまでの表示リストが収容され
る。ＤＳＭは、ＳＨＡＧのオーバレイＲＡＭにおいてビ
ットをトグルすることにより、クラッタ／デクラッタの
ためにクラス、すなわち個々の特徴にタグ付けする。記
号発生器はマクロ及び図形プリミテイブを処理し、それ
らは描出用エンジンに供給される。それらのプリミテイ
ブには線，円弧，英数字及び二次元記号類がある。描出
用エンジンはそれらのプリミテイブを描出し、エイリア
シング防止された画素を出力する。ＧＡＰはそれらの多
角形を変換し、それらを描出用エンジンに供給する。完
全な４×４オイラー変換が実行される。典型的なマクロ
はコンパスローズと、距離目盛り記号とを含む。マクロ
指令が与えられると、記号発生器は描出用エンジンに対
してプリミテイブ図形呼出しを発生する。このモードは
平面図でのみ動作し、二次元記号を実現する。本発明が
特定の字体に限定されないことは当業者には理解される
であろう。

【００７１】三次元記号類はビューボリューム(図ボリ
ューム)へのクリッピングという問題を生じさせる。グ
ロスクリップはスキャンアウト時にキャッシュメモリで
ＤＳＭにより処理される。たとえば、脅威ドームの底部
はビューボリュームのキャッシュへの正投影の外側に位
置するが、そのドームの一部はスクリーン上で見えるよ
うに終わっていても良い。従来の実現形態では、タイリ
ング，変換，ビューボリュームへのクリッピング（新た
な多角形を発生する）、続いて描出という各機能を実行
する。記号全体が含まれるように保証するために、グロ
スクリップ境界はキャッシュにおいてビューボリューム
投影の周囲で実現される。回避すべき動きを伴う例外
は、記号類をフレーム境界においてフレームの内外へ時
折出現させたり、消滅させたりするものである。スクリ
ーンへの精密クリップは下流の描出用エンジンにより実
行される。描出されるスクリーンの周囲には４Ｋの境界
がある。この境界の外側では、記号は描出されない。こ
のため、クリッピングにより排除される余分の描出が起
こる。

【００７２】一実施例によれば、脅威ドームは逆さ円錐
ボリュームにより図式的に表される。脅威／知能ファイ
ルは、特定の脅威に変換すべき総称モデルに関する位置
とスケーリング係数を含む。タイリング用エンジンは頂
点間の連結性情報を有し、平坦な多角形を生成する。脅
威多角形はメッシュ，不透明，ドット，透明などの様々
な観察パラメータと共に描出用エンジンに供給される。

【００７３】格子は緯度及び経度の線，ＵＴＭクリック
などを表し、それらの線は透視図のマップ上にワーピン
グされる。記号発生器はそれらの線を発生する。

【００７４】凍結フレームは平面図でのみ実現される。
カーソルはスクリーン上を動き回り、記号発生器により
生成される。本発明では、プログラム可能ブリンク能力
にも対応する。ＤＳＭは表示のためにオーバレイＲＡＭ
トグルを更新する。ブリンク速度を制御するために、可
変フレーム更新速度の間にプロセッサクロックを使用す
る。

【００７５】総称脅威記号はモデル化され、三次元記号
生成ライブラリに記憶される。位置，脅威距離及び角度
脅威図などのパラメータはマクロ呼出し（コンパスロー
ズと同様）として記号発生器に供給される。記号発生器
はそれらのパラメータを使用することにより脅威実例ご
とに多角形リストを作成して、総称モデルを修正し、そ
れを地形データベースのワールド座標系に導入する。多
角形は透視図パイプラインにより変換され、スクリーン
スペース内に描出される。それらの多角形は脅威円錐の
外側エンベロープのみを形成する。

【００７６】以上、特許法に準拠すると共に、この新規
な原理を適用し且つそのような特殊化された構成要素を
必要に応じて構成し、使用するために必要とされる情報
を当業者に提供するこを目的として、本発明をかなり詳
細に説明した。しかしながら、本質的に異なる機器や装
置により本発明を実施できること、及び機器の詳細と動
作手順の双方について、本発明自体の範囲から逸脱せず
に様々な変形を達成できることを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】透視変換によるテクスチャ化オブジェクトの表
示スクリーンへのマッピングを示す図。

【図２】テクスチャを１つの面に適用する本発明の幾何
学的ワーピングプロセスを図式的に示す図。

【図３】本発明により採用される面法線の計算を示す
図。

【図４】本発明の一実施例の機能ブロック線図。

【図５】本発明のテクスチャマップ透視図アーキテクチ
ャの一実施例のトップレベルブロック線図。

【図６】本発明の一実施例により採用されるフレームバ
ッファ構成を概略的に示す図。

【図７Ａ，図７Ｂ及び図７Ｃ】表示フォーマット形状の
３つの例を示す図。

【図８】最大画素カウントについての密度関数を示すグ
ラフ。

【図９】本発明により採用される幾何学アレイプロセッ
サの一実施例のブロック線図。

【図１０Ａ，図１０Ｂ，図１０Ｃ及び図１０Ｄ】本発明
により実行されるタグ付きアーキテクチャテクスチャマ
ッピングを示す図。

【符号の説明】

１０標高データ用キャッシュメモリ１２形状アドレス発生器１４投影ビューボリュームを処理する手段２２フルフレームメモリ２４テクスチャ用キャッシュメモリ３０テクスチャ用エンジン３４描出用エンジン３６幾何学用エンジン３８記号発生器４０タイリング用エンジン４２表示用メモリ

フロントページの続き (72)発明者ジェームズ・エイ・カズンスアメリカ合衆国 87111 ニューメキシコ州・アルバカーキ・パーシモンコート・6009 (56)参考文献特開昭62−106577（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−98275（ＪＰ，Ａ) 米国特許4876651（ＵＳ，Ａ) 米国特許4884220（ＵＳ，Ａ) 米国特許4899293（ＵＳ，Ａ) 大西ほか”航空機塔載用デジタルマップの開発”，情報処理学会第35回全国大会講演論文集（▲ＩＩＩ▼），情報処理学会，昭和62年９月28日，Ｖｏｌ．35, ｐ．2317−2318 梶原景範”フライトシミュレータにおけるコンピュータグラフィックス”，情報処理（1988年10月号）情報処理学会, 昭和63年10月10日，Ｖｏｌ．20，Ｎｏ. 10，ｐ．1202−1207 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 15/00 - 15/70 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】デジタルマップシステムにあって、ＵＶ
座標を持つテクスチャスペースからオブジェクトをＸＹ
座標を持つスクリーンスペースへと変換してテクスチャ
マップ透視図を提供する装置であって：a) 標高標柱を含む標高データを記憶するキャッシュメ
モリ手段にして、出力およびアドレスバスを含んでいる
キャッシュメモリ手段(10)を備え；b) 前記キャッシュメモリ手段のアドレスバスにアドレ
ス信号を発生して前記キャッシュメモリ手段(10)を走査
して、前記キャッシュメモリ手段から標高標柱を順次読
み出すアドレス発生手段(12)を備え；c) 前記キャッシュメモリ手段の出力に結合されて前記
アドレス発生手段による走査によって前記キャッシュメ
モリ手段から読み出された標高標柱を受ける幾何学エン
ジン(36)を備え、この幾何学エンジンには、(i) 走査で
読み出された標高標柱をオブジェクトスペースからスク
リーンスペースへと変換して、各標高標柱についてスク
リーン座標に変換された頂点を発生して、(ii)前記変換
された頂点の三次元座標を発生する手段が含まれてお
り；d) 前記幾何学エンジン(36)に結合されて、前記幾何学
エンジンから発生された三次元座標から平坦な多角形を
発生するタイリングエンジン(40)を備え；e) 前記タイリングエンジンにおいて表示用アイコンを
構成する平坦な多角形を発生するために、前記幾何学エ
ンジン(36)に結合されて前記幾何学エンジンへと頂点リ
ストを送る記号発生手段(38)を備え、前記幾何学エンジ
ンによって当該頂点リストは処理されてスクリーンスペ
ースＸＹ座標へと変換され、変換されたスクリーンスペ
ースＸＹ座標は前記タイリングエンジンへと送られて表
示用アイコンを構成する平坦な多角形が発生され、前記
記号発生手段は、前記タイリングエンジンからの情報を
処理して記号とすることもでき；f) 前記アドレス発生手段(12)からのアドレス信号を受
けるよう結合されていて、テクスチャメモリを含むテク
スチャエンジン(30)を備え、このテクスチャエンジン(3
0)は、標高標柱アドレスに対応する、テクスチャスペー
スでのテクスチャ頂点アドレスを発生する手段を有し、
前記テクスチャメモリの走査を行うためにテクスチャメ
モリアドレスを発生する手段を有し、そして前記テクス
チャメモリが、テクスチャメモリアドレスで走査を受け
ることに応じて、前記テクスチャメモリのデータバスに
テクスチャデータを与え；g) 前記タイリングエンジンおよび前記テクスチャメモ
リのデータバスから入力を受け、前記タイリングエンジ
ンおよび前記記号発生手段で発生された平坦な多角形か
ら画像データを発生する描出エンジン(34)を備え；h) 前記描出エンジン(34)からの画像データを受ける、
少なくとも４つの先入れ先出しバッファを含む表示用メ
モリを備えることを特徴とするテクスチャマップ透視図
を提供する装置。
【請求項２】キャッシュメモリ(10)と、このキャッシ
ュメモリに結合された幾何学エンジン(36)と、前記キャ
ッシュメモリに結合されたアドレス発生手段(12)と、前
記幾何学エンジンに結合されたタイリングエンジン(40)
と、前記幾何学エンジンおよび前記タイリングエンジン
に結合された記号発生手段(38)と、前記キャッシュメモ
リに結合されたテクスチャエンジン(30)と、前記タイリ
ングエンジンおよび前記テクスチャエンジンに結合され
た描出エンジン(34)と、前記描出エンジン(42)に結合さ
れた表示用メモリ(42)とを備えるデジタルマップシステ
ムにあって、ＵＶ座標を持つテクスチャスペースからオ
ブジェクトをＸＹ座標を持つスクリーンスペースへと変
換してテクスチャマップ透視図を提供する方法であっ
て：a) 標高標柱を含む地形データを前記キャッシュメモリ
に記憶させる過程と；b) 前記アドレス発生手段によって、キャッシュメモリ
を走査して標高標柱を読み出す過程と；c) 前記幾何学エンジンによって、オブジェクトスペー
スにおける標高標柱からの地形データを変換して、スク
リーンスペースにおける変換された頂点とし、それら頂
点の三次元座標を発生する、変換過程と；d) 前記タイリングエンジンによって、発生された三次
元座標から平坦な多角形を発生する過程と；e) 前記記号発生手段によって、頂点リストを前記幾何
学エンジンへと送り、前記幾何学エンジンの動作でその
頂点リストをスクリーンスペースのＸＹ座標に変換し、
そのＸＹ座標を前記タイリングエンジンへと送って表示
用アイコンを形成する平坦な多角形を発生する過程と；f) 前記テクスチャエンジンによって、過程(b)で読み
出した標高標柱を、テクスチャスペースの対応するアド
レスでもって特定する過程と；g) 前記描出エンジンにおいて、前記過程(d)および(e)
からの平坦な多角形およびテクスチャスペースのアドレ
スで特定される標高標柱から画像データを発生する過程
と；h) 発生された画像データを表示用メモリに記憶させる
過程とを備え、前記表示用メモリには少なくとも４つの
先入れ先出しバッファがあり、発生された画像データは
少なくとも４つの先入れ先出しバッファに記憶される、
ことを特徴とするテクスチャマップ透視図を提供する方
法。