JP3029878B2 - 画像を表す複数の多角形を処理する装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は、図形変形エンジンに関するも
のであり、更に詳細には、画像を表わす小入力多角形
を、ラスタ走査変換システムにより一層効率良く描写可
能な台形へと分解する装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来技術の説明】従来技術のラスタ図形システムは一
般に明確な二つの部分を備えている。光景の幾何学的描
写をユーザの観点に従って変形し、明らかにする図形変
形エンジン、および変形した光景を表示画面に画く描写
器、である。周知のように、光景の幾何学的描写は、任
意の数の辺を有する複数の多角形の組合せから成る。換
言すれば、表示すべき三次元画像は、明暗の異なる多角
形から成る表面として描写されてきた。ここに使用する
ような「多角形」とは頂点Ｖ〔１〕・・・・Ｖ〔Ｎ〕の順序
良く整列した集合体を言う。ただしＮは多角形の頂点の
数である。これら頂点は、多角形のＮ個の辺を規定する
が、これらの辺は端点がそれぞれの頂点Ｖ〔１〕・・・・Ｖ
〔Ｎ〕で作られる線分Ｅ〔１〕・・・・Ｅ〔Ｎ〕である。た
とえば、線分Ｅ〔１〕は端点Ｖ〔１〕およびＶ〔２〕を
所持することができるが、線分Ｅ〔２〕は端点Ｖ〔２〕
及びＶ〔３〕を所持することができる。このような多角
形は図形変形エンジンにより、各多角形の頂点の座標
（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のような情報の他に各頂点に対する明暗
情報および画素レベルの描写計算すべてについて図形変
形エンジンで処理される指令を含む一連の図形プリミテ
ィブとして識別される。

【０００３】光景をこのように幾何学的に表現すること
により、画素画像データを表示画面にするのに必要な図
形変形エンジンによる処理が大幅に容易になる。図形変
形エンジンは一般に、図形文脈の管理、マトリックス変
形の計算、スプライン市松模様照明モデル（spline tes
sellation andlighting model）の計算を含むこのよう
なデータに関する多数の任務を実行する。変形エンジン
はベクトルおよび多角形描写ハードウェアを制御するこ
ともできる。しかし、このような計算は一般に極めて複
雑且つ時間のかかるものであり、非常に多くの処理能力
を必要とし、その結果処理の困難さが従来のラスタ図形
システムにより画像を描写できる速さの主な制約になる
ことが屡々であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の問題点を解決す
る最も普通の提案は図形変形エンジンの処理能力を増す
ことであった。たとえば、複数の変形エンジンを並列に
設けてそれぞれの各多角形の処理を並列に行うことがで
きるようにする。しかし、このようなシステムは極めて
複雑で且つ経費がかかり、やはり多角形を効率良く処理
しない。その結果、図形プリミティブ情報に対する処理
効率はこれまで甚だ制限されてきた。したがって、図形
変形エンジンの処理効率を向上させて多数の簡単な多角
形から成る複雑な三次元画像をも対話式の速さで描写す
ることができるようにする手段を設けることが望まし
い。

【０００５】したがって、当業界では、伝統的な図形変
形エンジンの性能を、入力多角形を真に対話式の速さで
処理することができるように高めるプロセスおよび装置
の必要性が長い間感じられている。当業界ではまた三角
形および四辺形のような簡単な多角形の描写を加速して
図形パイプラインについて一層高速且つ容易な走査変換
を達成するようにすることができるシステムの必要性が
長い間感じられている。本発明はこれら必要性を満たす
ように計画されたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】当業界での上述の長い間
感じられていた必要性は、図形変形エンジンの多角形処
理作業の多くを処理効率を向上するように処理する手段
を設けることによる本発明により満たされる。特に、三
角形および四辺形のような簡単な入力多角形を走査変換
システムで高速で容易に描写することができる台形に分
解するプロセスおよび装置が提供されている。ほとんど
の多角形データベースは三角形および四辺形を主として
含んでいるので、本発明の台形化回路は通常、大部分の
多角形を図形システムで分解し、これにより全体の処理
性能を50％も増すことができる。

【０００７】本発明によれば、表示装置に表示すべき画
像を表わす、各々が画像の再生中表示装置により描写さ
れる所定数以下の辺を有する複数の多角形、を処理する
装置が提供される。本発明によるこのような装置は好適
には、表示すべき画像の各入力多角形について辺データ
を提供する手段、および所定数以下の辺を有する各入力
多角形を、各々がその中の正確に二つの辺が表示装置の
一つの座標方向に平行でない３辺または４辺を有する閉
じた四辺形である少なくとも一つの台形に分解する台形
化手段から構成されている。各入力多角形の各台形に対
する辺データは表示装置に出力されて描写を容易にす
る。好適には、辺データ提供手段は所定数を超える辺を
有するそれら入力多角形を処理してすべての入力多角形
を処理することができるようにする手段を備えている。

【０００８】本発明の好適実施例では、台形化手段は、
各入力多角形についての辺データを格納するＲＡＭ、各
入力多角形の各辺の端点を決定する手段、および端点を
各端点の座標値に従って座標方向に垂直な方向に順序良
く整列させる手段、から構成されている。このような実
施例の台形化手段は、各入力多角形の辺の順序良く整列
された端点を格納し、各端点が座標方向に垂直な方向の
どの端点を表わしているかを示すフラグを格納するスタ
ックレジスタをも備えることができる。

【０００９】本発の他の好適実施例では、処理手段は各
入力多角形のそれぞれの各辺の各端点の座標方向に垂直
な方向の座標値を決定し、各辺についてのこれらの値を
スタックレジスタに格納することができる。

【００１０】本発明の装置はこのようにして入力多角形
の各台形を形成する。その台形は、入力多角形の辺の開
始端点から座標方向に垂直な方向に、座標方向に垂直な
方向で入力多角形の辺の最初に出会う端点にまで展開し
ている。その場合に、開始端点のフラグは、開始端点が
辺の座標方向に垂直な方向に対して最少座標値を備えて
いることを示しており、さらに、また、最初に出会う端
点のフラグは、最初に出会う端点が座標方向に垂直な方
向で入力多角形の辺の最大座標値を備えていることを示
している。したがって出力台形の辺は座標方向に平行な
方向に、入力多角形の第１の辺から第２の辺まで延びて
おり、座標方向に平行な辺は開始端点および最初に出会
う端点を通過する。好適には、開始端点および最初に出
会う端点は順序良く整列されたスタックレジスタから座
標方向に垂直な方向に異なる座標値を有するそれぞれの
エントリとして取出される。

【００１１】本発明は、表示装置に表示すべき画像を表
わす、各々が所定数以下の辺を有する複数の多角形を関
連辺データと共に処理する方法をも備えている。本発明
によるこのような方法は好適には下記諸段階から構成さ
れている。

【００１２】表示すべき画像の各入力多角形に対する辺
データを提供する段階、所定数以下の辺を有する各入力
多角形を少なくとも一つの台形であって、その内の２つ
以下の辺が表示装置の座標方向に平行でない、３辺また
は４辺を備えた閉じた四辺形である台形に分解する段
階、各入力多角形の各台形に対する辺データを表示装置
に出力する段階。

【００１３】好適実施例によれば、多角形分解段階は、
各入力多角形に対する辺データを格納する段階、各入力
多角形の各辺の端点を決定する段階、および端点を各端
点の座標値に従って座標方向に垂直な方向に順序良く整
列させる段階、から構成される。多角形分解段階は、各
入力多角形の辺の順序良く整列された端点を格納する段
階、および各端点が座標方向に垂直な方向にどの端点を
表わしているかを示すフラグを格納する段階を備えるこ
ともできる。他に、多角形分解段階は、各入力多角形の
それぞれの各辺の各端点の座標方向に垂直な方向の座標
値を決定する段階、および各辺に対するこれらの値を格
納する段階を備えることもできる。

【００１４】本発明の好適な方法はまた、描写した多角
形が座標方向に垂直な方向に、開始端点のフラグが開始
端点が辺に対する座標方向に垂直な方向に最小座標値を
有していることを示している、入力多角形の辺の開始端
点から、最初に出会う端点のフラグが最初に出会う端点
が座標方向に垂直な方向に入力多角形の辺に対する最大
座標値を有していることを示している、座標方向に垂直
な方向に入力多角形の辺の端点が最初に出会う端点まで
拡がっており、座標方向に平行な方向に、入力多角形の
第１の辺から第２の辺まで拡がっており、座標方向に平
行なこれらの辺は開始端点および第１に出会う端点を通
過する。このうよな描写は、開始端点、座標方向に垂直
な方向の、開始端点を最初に出会う端点との間の座標値
の差を指定するデータ、および入力多角形の第１および
第２の辺を識別する辺データと共に台形描画指令を使用
して行うことができる。

【００１５】本発明の他の好適実施例によれば、表示装
置に表示すべき画像を表わす、各々が所定数以下の辺を
有する複数の多角形を関連辺データを用いて処理する方
法であって、所定数以下の辺を有する各入力多角形のそ
れぞれの頂点を読込む段階、各入力多角形の各辺の走査
方向に垂直な座標方向の最大および最小の座標値を決定
する段階、各入力多角形を、各々がその中で表示装置の
座標方向に平行でない辺が二つより多くない３辺または
四辺を有する閉じた四辺形である、少なくとも一つの台
形に分解する段階、および各入力多角形の各台形の辺デ
ータを表示装置に出力する段階、から成る方法が提供さ
れる。

【００１６】好適には、このような方法の多角形分解段
階は、頂点を区分して、走査方向に垂直な座標方向で頂
点の座標値を小さな順に整列させる段階、区分した各頂
点について、入力多角形のその関連する辺に対する走査
方向に垂直な座標方向にその頂点が最大座標値を有して
いるか最小座標値を有しているかを決定する段階、最大
座標値を有する頂点に出会うまで入力多角形の区分した
頂点のそれぞれの辺に対する辺データを読み込む段階、
入力辺に対する最小座標値を有する頂点から、その関連
する辺に対する最大座標値を有する頂点まで、走査方向
に垂直な方向に拡がっている台形を作る段階、および入
力多角形の新しい辺を読込んで、該辺を最大座標値を有
する頂点で置き換える段階、とを含んでいる。

【００１７】入力多角形の新しい辺は好適には入力多角
形のすべての点が読込まれて対応する台形が作られるま
で読み込む。

【００１８】したがって本発明によるプロセスおよび装
置は、走査変換システムに与えられる台形が従来技術の
図形表示装置の走査変換システムにより屡々受取られる
典型的な多辺多角形よりはるかに容易に描写することが
できるのでかなり処理を高めることができる。本発明の
下記詳細説明から更に他の利益が明らかになろう。

【００１９】

【実施例】ここに開示され、特許請求している主題事項
の発明者は当業間の長い間感ぜられていた上述の必要性
を、小さな入力多角形を走査変換装置により容易に描写
することができる台形に分解する台形化回路を開発する
ことにより満たした。次の説明から明らかであるよう
に、本発明の台形化回路（今後「トラッパ」と呼ぶ）
は、システム全体の性能を上げるために入力多角形を処
理する図形変形エンジンのサブシステムとして動作す
る。特に、小さな入力多角形を台形に分解することによ
り、このサブシステム（今後「多角形プロセッサ」と呼
ぶ）は図形変形エンジンを簡単な多角形を分解しなけれ
ばならないことから解放する。その上、多角形データベ
ースのほとんどは、三角形および四辺形のような主とし
て簡単な多角形を備えてるので、トラッパは一般に図形
変形エンジンで処理されたほとんどの多角形を分解し、
これによりかなりな性能の向上が少い費用で行われる。

【００２０】本発明の現在のところ好適な模範的実施例
によるこれらおよび他の有利な特徴を有するプロセスお
よび装置について今度は図１〜図６を参照して説明する
ことにする。当業者にはここに示す説明が例示目的だけ
のためのもので、どのようにしても本発明の範囲を限定
しようとするものではないことを認めるであろう。本発
明の範囲に関するあらゆる疑問は付記した特許請求の範
囲を参照することにより氷解することができる。

【００２１】図１はホストインタフェース104を経由し
て図形サブシステムと接続されているホスト処理システ
ム102を示す。図示のように、図形サブシステムは一般
にその出力が図形描写回路108に供給される図形変形エ
ンジン106を備えている。図形描写回路108の出力はフレ
ームバッファ110に加えられ、その出力はラスタ表示装
置112により受取られ、たとえばＣＲＴ画面に出力され
る。以下に詳細に説明するように、本発明は特に、変形
エンジン106および入力画像を表わす一定の多角形の台
形に細分して一層効率良く画像描写を行うことができる
手法を目指している。

【００２２】本発明による変形エンジン106 を図２に更
に詳細に示す。図示のように、変形エンジンは典型的に
は描写すべき画像を表わす入力多角形を入力先入れ先出
しバッファ（入力ＦＩＦＯ）202 を経由して受取る。受
取られた多角形は次に、変形プロセッサとして使用され
るようプログラムされる汎用プロセッサとすることがで
きる変形プロセッサ204 により入力ＦＩＦＯ202 から順
次読取られる。変形プロセッサ204 の出力は次に多角形
プロセッサ208 に入力される前に他のＦＩＦＯに入力さ
れるが、この多角形プロセッサ208 も当業者には明らか
なように特別にプログラムされる汎用プロセッサでもよ
い。多角形プロセッサ208 は典型的には辺勾配計算およ
びサブ画素調節におよび指令を下流ハードウェアに供給
することに責任がある。しかし、本発明によれば、多角
形プロセッサ208 により行われる処理は、所定数以下の
辺を有する簡単な入力多角形を表示画面の座標方向に平
行な一つまたは二つの辺を有する台形に分解する台形化
回路(トラッパ)210 を追加することによりかなり簡単に
なる。以下に更に詳細に説明するように、トラッパ210
は四つ以下の辺を有する簡単な多角形を台形に細分する
が、当業者は本発明の手法を処理の簡易性および速度を
それ以上失うことなく更に複雑な多角形に使用すること
ができることを認めるであろう。所定数より多い辺を有
する多角形は変形プロセッサ204 および／または多角形
プロセッサ208 でやはり処理される。得られる台形を次
に描写のために出力ＦＩＦＯ212 を経由して下流ハード
ウェアに送る。

【００２３】トラッパ210 は、多角形プロセッサ208 の
ハードウェアの費用を減らすように且つトラッパ210 と
多角形プロセッサ208 とを結合するのに余分なハードウ
ェアを必要としないように多角形プロセッサ208 のハー
ドウェアの一部であるＣＭＯＳゲートアレイとして設計
することができる。トラッパ210 はここで「台形化」と
言うプロセスを通して受取る辺データから台形を作る。
ここで使用するように、「台形化」とは入力多角形を表
示装置の座標軸に平行な１辺または２辺を有する一つ以
上の台形領域に細分するプロセスを意味する（台形の上
辺または下辺のいずれかが退化しているとき、すなわ
ち、三角形の場合のように、一点であるとき、１辺だけ
が座標軸に平行である）。その他に、ここで記す実施例
の場合、トラッパ210 は二つ、三つ、または四つの頂点
を有する入力多角形およびＹで凸になっている入力多角
形についてのみ台形化を行う。Ｙの凸性は多角形の性質
であり、これにより多角形はどんな走査線においても２
を超える辺数を有することは決してなく、互いに交差す
る非水平辺を有する台形の処理を必ずしも妨げない。こ
れら要求事項を満たしていないどんな入力多角形もトラ
ッパ210 によって処理されることはなく、代りに多角形
プロセッサ208 および／または変形プロセッサ204 によ
り完全に処理され、結果は単純にトラッパ210 を通して
真直ぐ出力に伝えられる。これら要求事項の重要性はト
ラッパ210 の以下の詳細な説明から一層明らかになるで
あろう。

【００２４】図３はトラッパ210の現在のところ好適な
実施例のブロック図を概略的に示している。図３に示す
ように、多角形プロセッサ208の出力は、台形を作って
いる最中でも、またはその出力ポートが丁度押さえられ
ているときでも辺データをトラッパに書き込むことがで
きるようにするＦＩＦＯ302に入力される。この目的で
ＦＩＦＯ302を非常に深くする必要はなく、典型的には3
2語の深さであり、これは四辺形の極端な場合をあふれ
無しに取扱うのに丁度充分である。ＦＩＦＯ302から書
込まれた辺データは次に辺ＲＡＭ304に格納される。た
だし、多角形が二つ、三つ、または四つの頂点を有しな
いかまたはＹ凸でない上述の場合には、ＦＩＦＯ302か
らの辺データを直接トラッパ210を通して出力に伝える
ことができる。

【００２５】図５および図６を参照して以下に詳細に説
明するアルゴリズムによれば、トラッパ210 は多角形プ
ロセッサ208 および制御器306 により制御されて、入力
多角形の辺の勾配の他にそれぞれの辺の端点をも決定す
ることにより、辺ＲＡＭ304に格納されている入力多角
形の辺を処理する。やはり以下に説明するように、辺の
端点のＹ座標値（走査線に垂直な方向の）はＹ区分器30
8 により区分けされるが、この区分器の実施例は、本出
願と同じ譲受人に譲渡され、ここに引用により組入れて
ある、１９９０年２月９日出願の米国特許出願第４７８
１２６号に見ることができる。得られる台形の区分され
たＹデータは更に処理するためＹスタック310 に格納さ
れる。たとえば、出力台形の特定の辺を画くＹの開始値
はＹスタック310 に格納され、これによりＹの開始値お
よびＹの終点値を用いて、台形の走査線の数を決定する
ことができる。また指令語レジスタ312 が設けられ、ト
ラッパ210 により出力されたどの語が下流ハードウェア
により指令として解釈されるかを決定する指令タグビッ
トと、タグ付き語が目的を実行するための論理ブロック
の一部として考えるべき最後のものであることを下流ハ
ードウェアに示す終了タグビットとを与える。したがっ
て、トラッパが台形を画くよう指令されると、指令タグ
ビットが設定され、一方終了タグビットはクリアされ
る。指令に続く他のすべてのデータでは両ビットがクリ
アされている。次に、タグビットの他に辺ＲＡＭ304 か
らの辺データと、Ｙスタック310 からのＹ開始値および
走査線値とが組み合わされて、マルチプレクサ314 によ
り指令／データパケットとして下流ハードウェアに出力
される。

【００２６】トラッパ210は多角形に関する必要なすべ
てのデータを多角形を台形に分解する前に受取らなけれ
ばならない。このデータにはＹ区分器308に格納されて
いる各辺についての最小および最大のＹ値の他に辺ＲＡ
Ｍ304に格納されている各辺に関する属性がある。この
データを受取ると、台形発生指令が多角形プロセッサ20
8によりトラッパ210に書込まれ、すべてのデータが存在
することおよび台形の作成を進めることができることを
トラッパに知らせる。以下に説明するように、トラッパ
210は入力多角形の各辺に対する最小のＹ値および最大
のＹ値を区分し、これらを順次比較して台形の終りが何
時見つかったかを判定する。トラッパ210はこのように
動作し、台形データを出力し、トラッパ210が台形を作
るのに忙しい間はその入力ＦＩＦＯ302に前に説明した
ように次の多角形に対するデータと共に書込むことがで
きる。トラッパが作業するのに適していない多角形は多
角形プロセッサ208および／または変形プロセッサ204に
より分解され、得られるデータは単にトラッパ210を通
してマルチプレクサ314により指令／データ出力パケッ
トに組合わされるために伝えられるだけである。

【００２７】多角形プロセッサ208により実施されて必
要な入力データを供給すると共にトラッパ210により実
施されて台形を作るアルゴリズムの詳細を今度は図４〜
図６を参照して説明することにする。

【００２８】図４は頂点Ａ（Ｘa、Ｙa、Ｚa）、Ｂ（Ｘ
b、Ｙb、Ｚb）、Ｃ（Ｘc、Ｙc、Ｚc）、およびＤ（Ｘ
d、Ｙd、Ｚd）により規定される試料入力多角形の実施
を示す。図４に示すように、トラッパ210は頂点Ａ、
Ｂ、ＣおよびＤにより規定される多角形を頂点Ａ、Ｂ、
およびＥを有する三角形、頂点Ｂ、Ｅ、Ｃ、およびＦを
有する台形、および頂点Ｃ、Ｄ、およびＦを有する他の
三角形にそれぞれ細分する。トラッパ210が図４のこの
台形化を行う手法について今度は図５および図６の流れ
図を参照して説明することにする。

【００２９】上に注記したように、特定の入力多角形を
記述する辺データは多角形プロセッサ208からＦＩＦＯ3
02に出力され、そのデータは辺ＲＡＭ304に格納され
る。図５および図６に使用するように、多角形プロセッ
サ208により受取られる頂点データは変数「頂点カウン
ト」により規定されるそれぞれの頂点（数にして三つか
四つ）のアレイから構成されていると仮定する。頂点の
アレイを図５および図６では頂点〔Ｉ〕と称している。
ただしＩはアレイのＮ番目の要素へのアクセスを頂点
〔Ｎ〕と示すようにアレイを指す指標であり、アレイの
最初の要素は指標Ｉ＝１を備えているがこれは頂点アレ
イから頂点を読出すごとに増加する。その他に、頂点ア
レイ内の各頂点はそのＸ、Ｙ、およびＺ座標により識別
され、頂点アレイ内の第２の頂点のＸ座標フィールドへ
のアクセスは頂点〔２〕．Ｘのような例により示され
る。また、図５のアルゴリズムでは、一対の変数が頂点
１および頂点２として規定される。これら各頂点変数は
頂点アレイ内の頂点セルの値を取ることができ、頂点
１．Ｘまたは頂点１．Ｙのように頂点フィールドにアク
セスするのに使用することができる。

【００３０】入力多角形の辺の端点を多角形プロセッサ
208により決定する動作を今度は図５について説明する
ことにする。説明は図４に示す多角形の台形化の場合に
向けることにするが、当業者はこのプロセスを上に示し
た判定基準を満たす他のどんな入力多角形にも容易に適
用することができることを認めるであろう。

【００３１】最初に、入力多角形の頂点のアレイをＦＩ
ＦＯ206 から多角形プロセッサ208に読込む。たとえ
ば、図４に示す多角形の場合については、頂点をシーケ
ンスＡ、Ｂ、Ｄ、およびＣに読込むことができ、これに
より隣接頂点が多角形の同じ辺の端点を規定する。多角
形プロセッサ208 は次に段階500 で始動し、段階502 で
頂点アレイ指標Ｉを１に等しく設定して頂点アレイの第
１のエントリ（頂点Ａ）にアクセスする。次にＩが段階
504 で頂点カウント(4) と比較される。Ｉが頂点カウン
トより大きければ、すべての頂点が読込まれ、多角形が
段階506 で以下に図６で記したように台形に細分され
る。こうして処理は段階508 で終る。しかし、Ｉが頂点
カウントにより大きくなければ、変数頂点１は段階510
で頂点アレイの最初の要素の値に設定されるが、これは
示した例では頂点Ａである。段階512で指標は頂点カウ
ントと等しくないから、変数頂点２は段階514 で頂点ア
レイの第２の要素、すなわち、頂点Ｂ、の値に割当てら
れる。他方、Ｉが段階512 で頂点カウントに等しけれ
ば、頂点アレイの第１の頂点（頂点Ａ）が段階516 で頂
点２に割当てられる。多角形プロセッサ208 は次に、段
階518 で変数頂点１（頂点Ａ）に割当てられた頂点のＹ
値が、変数頂点２（頂点Ｂ）に割当てられた頂点のＹ値
より大きいか否かをチェックする。頂点ＡのＹ値が頂点
ＢのＹ値より大きければ、変数頂点１および頂点２の値
が段階520 で交換される。しかし、図４の多角形に対し
ては頂点ＢのＹ値が頂点ＡのＹ値より大きいから、処理
は直接、変数ｙtop およびｙbot を計算する段階522 に
進む。

【００３２】ｙtopは入力多角形の辺について画くべき
最初の画素の整数Ｙ値であるが、ｙbotは辺について画
くべき最後の画素の整数Ｙ値より１大きい整数Ｙ値に対
応するもので、これにより辺を画くとき「off by one」
誤差が除去される。図４の例の場合には、頂点１は頂点
Ａを表わし、頂点２は頂点Ｂを表わしているから、ｙto
pは実質上Ｙaに対応し、ｙbotは実質上Ｙbに対応する。
図４に示すように、これらは辺ＡＢの端点である。同様
に、変数ｘtopは辺について画くべき最初の画素のＸ値
に対応し、一方変数ｚtopは辺について画くべき最初の
画素のＺ値に対応する。したがって、画くべき最初の画
素は座標（ｘtop、ｙtop、ｚtop)を有しており、ここで
ｙtopは整数であり、他の値は必らずしも整数ではな
い。

【００３３】段階522でｙbotおよびｙtopを求めてか
ら、多角形プロセッサ208は段階524でｙbotがｙtop以下
であるかチェックし、もしそうであれば、処理は段階52
6に進み、Ｉを増してループを繰返す。しかし、ｙbotの
Ｙ値がｙtopのＹ値より大きければ、多角形プロセッサ2
08は段階528に進み、ｘtopおよびｘslopeの値を辺ＲＡ
Ｍ304に格納されているデータを使用して次のように計
算する。

【００３４】

【数１】

【００３５】同様に、段階530でｚtopおよびｚslopeを
辺ＲＡＭ304にあるデータを使用して次のように計算す
る。

【００３６】

【数２】

【００３７】次に、段階532でこれら変数の値を辺ＲＡ
Ｍ304に書込む。段階534でｙtopの値をＹスタック310に
書込み、ＭＩＮフラグを設定してこの値がｙtopである
ことを示し、同様に、段階536でｙbotの値をＹスタック
310に書込み、ＭＡＸフラグを設定してこの値がｙbotで
あることを示す。換言すれば、ｙtopの値は辺ＡＢの上
端として識別されるが、ｙbotの値は辺ＡＢの下端とし
て識別される。処理は次に段階526に進み、Ｉ値を増し
てループを繰返す。

【００３８】処理はこの仕方ですべての頂点が頂点アレ
イから読込まれてしまうまで進行する。処理は次に段階
504ですべての頂点が読込まれてしまったことを判断
し、多角形プロセッサ208が図６に関して後に説明する
ように入力多角形を台形に分解するよう指令する。この
ようにして、それぞれＡ、Ｂ、Ｄ、およびＣの入力頂点
アレイを有する図４の多角形の場合、Ｙスタック310に
は処理が段階506に進んだとき下記のものが入っている
ことになる。

【００３９】Ｙ値 フラグ 辺 Ｙa ＭＩＮ ＡＢ Ｙb ＭＡＸ ＡＢ Ｙb ＭＩＮ ＢＤ Ｙd ＭＡＸ ＢＤ Ｙc ＭＩＮ ＣＤ Ｙd ＭＡＸ ＣＤ Ｙa ＭＩＮ ＡＣ Ｙc ＭＡＸ ＡＣ Ｙスタック310が今述べた図５のアルゴリズムに従って
作られてしまうと、入力多角形は、今度説明するよう
に、図６に示すアルゴリズムに従って台形に細分され
る。

【００４０】上に注記したとおり、Ｙスタック310 には
入力多角形の各辺に対する最大および最小のＹ値につい
ての情報を持つ語のアレイが入っている。この目的で、
Ｙスタック310 の各語は好適に、整数Ｙ値を識別するフ
ィールド、格納されている値が辺に対するＭＩＮ Ｙ値
であるかＭＡＸ Ｙ値であるかを指定するＭＩＮまたは
ＭＡＸフラグ、およびＹスタック310 のそのエントリに
関連する辺を表わす辺フィールド、を備えている。この
仕方で、各値がその対応する辺と共に識別される。Ｙス
タック310 の中にある各語にはここではｙstack ポイン
タを介してアクセスすることができる。ｙstack ポイン
タは、Ｙ整数値、ＭＩＮまたはＭＡＸフラグ、または辺
フィールドを表わすＹスタック310 の各語のフィールド
を指す。

【００４１】図６に示すように、トラッパ210 は段階60
0 で上述のＹスタック値を用いて始動し、辺ポインタレ
ジスタ辺Ａおよび辺Ｂを段階602 で「空」に設定し、辺
ポインタがどの辺をも指していないこと示す。当業者に
は明らかであるように、これら辺ポインタは代りに、格
納されている、レジスタがポインタを備えていないこと
を示す値を、内部に格納して有することもできる。辺ポ
インタは、現在の台形を規定する辺の辺ＲＡＭ304 を常
に把握しておくのに使用され、以下に説明するように、
辺ポインタには、Ｙスタック310 を横断する際に入力多
角形の辺の一つを表わす値がロードおよびアンロードさ
れる。また、新辺Ａおよび新辺Ｂと呼ばれる二つの「新
しい辺」フラグを使用して真および偽の値をとり、辺ポ
インタレジスタに入っている辺が、新しい辺であるか現
存する辺であるかを示すことができる。これらフラグを
用いると、幾つかの辺は共有されており、したがって、
台形を出力するときそれらの辺を二度読取る必要がない
という事実が活かされる。このことは以下の説明から明
らかになろう。

【００４２】辺Ａおよび辺Ｂの値が段階602で空に設定
されてから、図５に関して説明した処理の期間中Ｙスタ
ック310に格納されている値は段階604で区分される。上
に述べたように、このプロセスは、Ｙ区分器308により
行われるが、この区分器は前記関連出願に記述されてい
る形式の高速区分装置を備えることができる。特に、Ｙ
スタック310はＹの最小値からＹの最大値までスタック3
10にある語の数値フィールドの上昇順に区分される。二
つ以上のエントリが同じ数値フィールドを備えていれ
ば、ＭＡＸに等しいフラグを有するエントリがＭＩＮに
設定されたフラグを有するエントリの前に到来する。そ
れはデータは次の辺の始めの前に一つの辺の終りを示す
ことが必要だからである。

【００４３】たとえば、図４に示す多角形の隣接する二
つの辺ＡＢおよびＢＤについて、Ｙd＞Ｙb＞Ｙaであ
る。各辺はＹスタック内で二つのエントリを所持してお
り、一つはＭＩＮフラグを一つはＭＡＸフラグを有して
いる。その他、辺ＡＢの ＭＡＸエントリは辺ＢＤに対
するＭＩＮエントリの数値フィールドに等しい数値フィ
ールドを備えていなければならない。その上、ＭＩＮエ
ントリがその数値フィールドにＭＡＸエントリに対する
数値フィールド内の値以上の値を備えているように一つ
の辺に対して１対のエントリが決して存在してはならな
い。したがって、図４に示す入力多角形のＹスタック31
0が段階604でＹ区分器308により区分されると、Ｙスタ
ック310は下記のものをこの順序に備えている。

【００４４】Ｙ値 フラグ 辺 Ｙa ＭＩＮ ＡＢ Ｙa ＭＩＮ ＡＣ Ｙb ＭＡＸ ＡＢ Ｙb ＭＩＮ ＢＤ Ｙc ＭＡＸ ＡＣ Ｙc ＭＩＮ ＣＤ Ｙd ＭＡＸ ＢＤ Ｙd ＭＡＸ ＣＤ Ｙスタック310が段階604で区分されると、Ｙスタックポ
インタが段階606で最初のＹスタックエントリに割当て
られ、Ｙスタックポインタの数値フィールド内のエント
リが段階608で最初の出力台形に対するＹ開始値として
割当てられる。トラッパ210は次に段階610でＭＩＮフラ
グがＹスタックポインタにより指されている語に対して
設定されているかチェックし、これが上に示した区分さ
れたＹスタック310の最初のエントリに対する場合であ
るから、処理は段階612に進み、辺レジスタ辺Ａが空で
あるか否か判定する。これは図６の流れ図を通過する最
初の場合であるから、段階618でＹスタックの最初のエ
ントリの辺フィールドにある辺ＡＢが辺レジスタ辺Ａに
読込まれ、新辺Ａが真に設定され、処理が段階632に進
む、しかし、辺レジスタ辺Ａが、ループの次の繰返しの
期間中のように、区分された辺数値を既に所持していれ
ば、処理は段階612から段階614に進み、辺レジスタ辺Ｂ
が空であるか否か判定される。どの辺レジスタも空でな
ければ、段階616でエラー信号が発生する。辺レジスタ
辺Ｂが空であれば、段階620で入力辺の値が辺レジスタ
辺Ｂで区分され、新辺Ｂが真に設定され、処理が段階63
2に進む。

【００４５】トラッパは段階632 でＹスタックポインタ
がスタック310 内の最後のエントリにあるか否かチェッ
クし、もし最後のエントリにあれば、処理は段階634 で
終了する。最後のエントリにない場合には、Ｙスタック
ポインタが段階636 で次のＹスタックエントリまで進
む。トラッパは次の段階638 で、段階608 で設定された
Ｙ開始の値が、Ｙスタックポインタ増分値により指され
ている数値フィールド内の値に等しいか否かチェックす
る。提示例の場合、二つ共Ｙa に等しいから、処理は段
階608 に戻り、辺ＡＣを段階620 で辺レジスタ辺Ｂに読
込む。

【００４６】しかし、段階638 で、Ｙ開始値が現在のＹ
スタックポインタ増分値に相当しないと判定されれば、
トラッパ210 は他の辺を読込む必要はなく、処理は段階
640に進み、ここでトラッパ210 は辺レジスタ辺Ａと辺
レジスタ辺Ｂのいずれが空であるかチェックする。辺レ
ジスタの一方または両方が空であれば、段階642 でエラ
ー信号が指示される。二つの辺がそれぞれの辺レジスタ
に存在すると、段階644 で図４に示す領域ＡＢＥに対し
てＹ開始値Yaを使用して台形描写指令が発生する。新辺
Ａ及び新辺Ｂのフラグが段階646 で偽に設定されてか
ら、処理は段階608 に戻って次の台形に対する次のＹ開
始値を読込む。

【００４７】ループの次の繰返しの期間中、最後のｙst
ack ポインタフラグがＭＡＸフラグであったから、段階
610 で処理は段階622 に進み、そこで、Ｙスタックポイ
ンタの辺フィールドが、辺レジスタ辺Ａに格納されてい
るものと同じ辺を含むか否かが判定される。辺レジスタ
辺Ａ及びＹスタック310 の第３のエントリには共に辺Ａ
Ｂが入っているから、辺レジスタ辺Ａは段階628 で空に
設定される。換言すれば、図４の多角形の場合、頂点Ｂ
には頂点Ｃより先に到達しているから、辺レジスタ辺Ａ
は空に設定され、次の辺を辺レジスタ辺Ａに読込むこと
ができるようになる。同様に、段階624 で次の辺が辺レ
ジスタ辺Ｂの中にあるものと同じであると判定されれ
ば、辺レジスタ辺Ｂが段階630 で空に設定される。しか
し、次の辺がいずれの辺レジスタに入っている辺にも相
当しなけば、段階626 でエラー信号が発生する。

【００４８】読込むべき次の辺は辺ＢＤであり、辺ＢＤ
はＹbに最小Ｙ値が、Ｙdに最大Ｙ値がある。辺ＢＤは空
の辺レジスタ（辺Ａ）に格納されている。処理はこの仕
方でトラッパ210が段階632でＹスタック310のすべての
エントリが処理されてしまい、処理を段階634で終了す
ることができると判定するまで進行する。

【００４９】上に注記したように、台形描画指令が段階
644で発生し、辺レジスタ辺Ａおよび辺Ｂにある辺数
値、Ｙ開始値、および台形の端までの走査線の数と共に
出力される。特に、台形描画指令は台形が従う指令、お
よびこの指令に続いて開始台形Ｙ値、開始台形Ｙ値から
出発する台形の走査線の数、開始Ｘ値、Ｙの各段階に対
するＸの変化の割合、開始Ｚ値、およびＹの各段階に対
するＺの変化の割合を含むデータを出力することにより
形成することができる。このデータは次に適切な値を辺
ＲＡＭ304またはＹスタック310のいずれか該当するもの
から読出すことにより台形の他の辺に対して出力され
る。次に台形描画指令は下流の描写回路に送られ、入力
画像の各多角形を適切に描写できるようにする。

【００５０】トラッパ210 により発生される台形描画指
令は、適切な台形頂点に対応するデータを備えているあ
らかじめ指定した頂点の数を示す幾つかのフィールドを
備えることができる。したがって、頂点フィールドは、
二つ以上が同じ頂点に対応するに違いないので、四つの
異なる頂点を指す必要はない。この一例は台形の上辺の
長さが０、すなわち、図４に示す三角形ＡＢＥの場合の
ように、三角形を描写すべきときに発生する。他に、入
力多角形の二つの連続して描写される台形が屡々一辺を
共有しているから、台形を表示するとき共通辺に対する
勾配情報を再び送る必要はない。代りに、送られたデー
タ内のビットは、台形が一つ以上の先の台形と一辺を共
有することを示すべきである。たとえば、フラグ新辺Ａ
および新辺Ｂをこの目的に使用することができる。

【００５１】

【発明の効果】ここに説明するような本発明の台形化ユ
ニットは、入力多角形をはるかに効率良く処理すること
ができるという点で従来の変形エンジンにより性能がか
なり向上している。システム全体の性能は本発明の分解
技法により50％も向上することができる。それは走査変
換システムを、完全な多角形について動作しなければな
らないものよりはるかに高速に且つ簡単にすることがで
きるからである。その他に、この性能の向上は比効的低
い費用で達成される。その上、多角形データベースのほ
とんどは主として三角形および四辺形を備えているの
で、本発明は通常、システムによりほとんどの多角形を
分解する。

【００５２】本発明の一つの模範的実施例について上に
詳細に説明してきたが、当業者は、本発明の新規な教示
および長所から実質的に逸脱することなく模範的実施例
に多数の他の修正を加えることが可能であることを容易
に認めるであろう。たとえば、入力多角形の頂点を読込
む順序を変えることができ、ソフトウェアを対応して変
更することができる。その他、当業者は、図５のアルゴ
リズムでＹ値を使用するのではなく、台形を同じアルゴ
リズムを使用してＸ軸の代りにＹ軸と平行になるように
構成することができる。これにはすべての「Ｘ」値を
「Ｙ」値にし、「Ｙ」値を「Ｘ」値にするだけでよい。
このような場合には、トラッパは「Ｘ」スタックを備え
ることになり、「ｘtop」および「ｘbot」の整数値など
を見出すことが必要になる。その上、透視図データＷの
ような、各頂点に関連する他のデータを、辺ＲＡＭ304
にＷデータに対応する余分なビットの読込むよう適格に
指令することにより、現在のシステムに取入れることが
できる。更に、多角形プロセッサ208およびトラッパ210
について説明した別々の制御回路を一つの処理ユニット
に組合せてトラッパを多角形プロセッサと関連して動作
させるようにすることができる。したがって、このよう
な修正をすべて次の特許請求の範囲に規定するように本
発明の範囲を包含させるつもりである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を組み込んだ変形エンジンを含む図形処
理サブシステムとホストシステムの概念的ブロック図で
ある。

【図２】本発明に基づく台形化回路を含む変形エンジン
の概略図である。

【図３】本発明に基づく台形化回路の一実施例の概略図
である。

【図４】本発明に基づき台形に分割された入力台形を示
している。

【図５】本発明に基づく入力多角形の各セグメントの端
点を決定するためのアルゴリズムである。

【図６】本発明に基づいて入力多角形を台形に分割する
ためのアルゴリズムである。

【符号の説明】 ２０２…入力ＦＩＦＯ ２０４…図形変形プロセッサ、 ２０６…ＦＩＦＯ ２０８…多角形プロセッサ ２１０…台形化回路 ２１２…出力ＦＩＦＯ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ランドル・ディ・ブリッグス アメリカ合衆国コロラド州80526フォー ト・コリンズ，ウェイクロビン・コー ト・1444 (56)参考文献 特開 昭60−74086（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−280388（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 11/00 - 11/80

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示装置上に表示すべき画像を表す複数の
   多角形であって、各多角形が関連する辺データを備えた
   所定数以下の辺を有するような複数の多角形を処理する
   ための装置において、 表示すべき前記画像の各入力多角形に関する前記辺デー
   タを供給する手段と、 前記所定数以下の辺を有する各入力多角形を少なくとも
   １つの台形へと分割するための台形化手段であって、各
   台形は、２つ以下の辺が前記表示装置の１つの座標方向
   と平行でない３又は４つの辺をそれぞれ有する閉じた三
   角形又は四辺形であり、該台形化手段は、 各入力多角形に関する前記辺データを格納するための１
   つのＲＡＭと、 各入力多角形の各辺の端点を決定するための処理手段
   と、 前記表示装置の前記座標方向と垂直な方向に、前記端点
   の各々の座標値に従って、前記端点を順に整列させる手
   段と、 各入力多角形の前記辺の前記順に整列させた端点を格納
   し、また、各端点が前記座標方向と垂直な方向で各辺の
   どちらの端を表すかを示すフラグを格納するためのスタ
   ックレジスタとを具備した台形化手段と、 各入力多角形の各台形に関する辺データを前記表示装置
   に出力する手段と、からなることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】前記供給手段は、変形プロセッサからなる
   ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】前記供給手段は、前記所定数より多い辺を
   有するような入力多角形を処理することを特徴とする、
   請求項１に記載の装置。
4. 【請求項４】前記供給手段は、一連の頂点において隣接
   した頂点が各入力多角形の対応する辺を規定するような
   頂点の順番で、各入力多角形の各頂点を前記処理手段に
   供給することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 【請求項５】前記処理手段は、各入力多角形の対応する
   各辺の各端点の前記座標方向と垂直な方向で座標値を決
   定することを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】１つの入力多角形の各台形は、前記座標方
   向と垂直な方向で、該入力多角形の１つの辺の開始端点
   から、前記座標方向と垂直な方向で該入力多角形の１つ
   の辺の最初に出会う端点までで規定され、前記開始端点
   のフラグは、開始端点が前記辺に対して前記座標方向と
   垂直な方向で最小座標値を有することを示し、前記最初
   に出会う端点のフラグは、前記座標方向と垂直な方向
   で、入力多角形の辺に対して最小座標値を有することを
   示し、また前記入力多角形の各台形は、前記座標方向と
   平行な方向で、前記入力多角形の第１の辺から第２の辺
   までで規定され、それによって、前記座標方向と平行で
   ある各台形の辺は、それぞれ、開始端点と最初に出会う
   端点を通ることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 【請求項７】前記開始端点及び最初に出会う端点は、座
   標方向と垂直な方向で異なる座標値を有するそれぞれの
   エントリとして、前記順に整列されたスタックレジスタ
   から取り出されることを特徴とする、請求項６に記載の
   装置。
8. 【請求項８】表示装置上に表示すべき画像を表す複数の
   多角形であって、各多角形が関連する辺データを備えた
   所定数以下の辺を有するような複数の多角形を処理する
   方法において、 表示すべき前記画像の各入力多角形に関する前記辺デー
   タを供給する段階と、 前記所定数以下の辺を有する各入力多角形を少なくとも
   １つの台形へと分割する段階であって、各台形は、２つ
   以下の辺が前記表示装置の１つの座標方向と平行でない
   ３又は４つの辺をそれぞれ有する閉じた三角形又は四辺
   形であり、該多角形分割段階は、 各入力多角形に関する前記辺データを格納する段階と、 各入力多角形の各辺の端点を決定する段階と、 前記表示装置の前記座標方向と垂直な方向に、前記端点
   の各々の座標値に従って、前記端点を順に整列させる段
   階と、 各入力多角形の前記辺の前記順に整列させた端点を格納
   する段階と、 各端点が前記座標方向と垂直な方向で各辺のどちらの端
   を表すかを示すフラグを格納する段階とを含む多角形分
   割段階と、 各入力多角形の各台形に関する辺データを前記表示装置
   に出力する段階と、を含むことを特徴とする方法。
9. 【請求項９】一連の頂点において隣接した頂点が各入力
   多角形の対応する辺を規定するような頂点の順番で、各
   入力多角形の各頂点が、前記供給段階時に前記処理手段
   に供給されることを特徴とする、請求項８に記載の方
   法。
10. 【請求項１０】前記多角形分解段階は、各入力多角形の
    対応する各辺の各端点の座標方向と垂直な方向で座標値
    を決定する段階と、これらの値を各辺に対して格納する
    段階とを含むことを特徴とする、請求項９に記載の方
    法。
11. 【請求項１１】前記方法は更に、各多角形を描写する段
    階を含み、その段階において、描写される多角形の各台
    形が、前記座標方向と垂直な方向で、該入力多角形の１
    つの辺の開始端点から、前記座標方向と垂直な方向で該
    入力多角形の１つの辺の最初に出会う端点までで規定さ
    れ、前記開始端点のフラグは、開始端点が前記辺に対し
    て前記座標方向と垂直な方向で最小座標値を有すること
    を示し、前記最初に出会う端点のフラグは、前記座標方
    向と垂直な方向で、入力多角形の辺に対して最小座標値
    を有することを示し、また前記入力多角形の各台形は、
    前記座標方向と平行な方向で、前記入力多角形の第１の
    辺から第２の辺までで規定され、それによって、前記座
    標方向と平行である各台形の辺は、それぞれ、開始端点
    と最初に出会う端点を通ることを特徴とする、請求項１
    ０に記載の方法。
12. 【請求項１２】前記方法は更に、台形描画指令を出力す
    る段階と、データ出力のどれが該台形描画指令に対応す
    るかを示す段階を含むことを特徴とする、請求項１１に
    記載の方法。
13. 【請求項１３】前記方法は更に、前記描写段階で使用す
    るために、前記台形描画指令と、前記開始端点と、前記
    開始端点の座標値と前記最初に出会う端点の座標値との
    間の、前記座標方向と垂直な前記方向における差分と、
    前記座標軸と平行ではない前記入力多角形の辺を識別す
    る辺データとを出力する段階を含むことを特徴とする、
    請求項１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】表示装置上に表示すべき画像を表す複数
    の多角形であって、各多角形が関連する辺データを備え
    た所定数以下の辺を有するような複数の多角形を処理す
    るための装置において、 表示すべき前記画像の各入力多角形に関する前記辺デー
    タを供給する手段と、 前記所定数以下の辺を有する各入力多角形を少なくとも
    １つの台形へと分割するための台形化手段であって、各
    台形は、２つ以下の辺が前記表示装置の１つの座標方向
    と平行でない３又は４つの辺をそれぞれ有する閉じた三
    角形又は四辺形であり、該台形化手段は、 各入力多角形に関する前記辺データを格納するための１
    つのＲＡＭと、 各入力多角形の各辺の端点を決定するための処理手段
    と、 前記表示装置の前記座標方向と垂直な方向に、前記端点
    の各々の座標値に従って、前記端点を順に整列させる手
    段と、 各入力多角形の前記辺の前記順に整列させた端点を格納
    し、また、各端点が前記座標方向と垂直な方向で各辺の
    どちらの端を表すかを示すフラグを格納するためのスタ
    ックレジスタとを具備した 台形化手段と、 各入力多角形の各台形に関する辺データ及び台形描画指
    令を前記表示装置に出力する手段であって、該出力手段
    により出力されるデータのどれが、該台形描画指令に対
    応するかを示すための指令語レジスタを備える出力手段
    と、からなることを特徴とする装置。