JP3547250B2

JP3547250B2 - 描画方法

Info

Publication number: JP3547250B2
Application number: JP06691596A
Authority: JP
Inventors: 正昭岡
Original assignee: Sony Computer Entertainment Inc
Current assignee: Sony Interactive Entertainment Inc
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: KR100466901B1; JPH09259290A; US6052131A; KR970066993A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータを用いた映像機器であるコンピュータグラフィックスシステム、特殊効果装置、ビデオゲーム機等に用いられる描画方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、家庭用ＴＶゲーム機やパーソナルコンピュータあるいはコンピュータグラフィックスシステム等において、テレビジョン受像機やモニタ受像機あるいは陰極線管（ＣＲＴ：ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）ディスプレイ装置等に出力して表示する画像のデータ、すなわち表示出力画像データを生成する画像生成装置では、中央演算処理装置（ＣＰＵ：ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）とフレームバッファの間に専用の描画装置を設けることにより、高速処理を可能にしている。
【０００３】
すなわち、上記画像生成装置で３次元の画像を生成する際、ＣＰＵは、直接フレームバッファをアクセスするのではなく、座標変換やクリッピング、光源計算等のジオメトリ処理を行い、三角形や４角形等の多角形（ポリゴン）の組み合わせとして３次元の形状を定義して３次元の画像を描画するための描画命令を生成し、その描画命令を描画装置に転送する。
【０００４】
具体的に説明すると、例えば、図１１に示すような３次元の物体２００の画像を生成する場合、先ず、ＣＰＵは、物体２００をポリゴンＰ_２０１，Ｐ_２０２，Ｐ_２０３の組み合わせとして定義する。
【０００５】
そして、ＣＰＵは、物体２００に基いた３次元画像を描画するための各ポリゴンＰ_２０１，Ｐ_２０２，Ｐ_２０３に対応した描画命令を生成し、その描画命令を描画装置に転送する。
【０００６】
描画装置は、ＣＰＵから転送されてきた描画命令を解釈して、頂点の色データと奥行きを示すＺ値からポリゴンを構成する全ての画素の色とＺ値を考慮して、画素データをフレームバッファに書き込むレンダリング処理を行い、フレームバッファに図形を描画する。
【０００７】
尚、上記Ｚ値は、視点からの奥行き方向の距離を示す情報である。
【０００８】
すなわち、描画装置は、例えば、物体２００を構成するポリゴンＰ_２０１，Ｐ_２０２，Ｐ_２０３のうち図１２に示すポリゴンＰ_２０１を描画する場合、先ず、ＣＰＵからの描画命令を解釈することにより、図１３に示すように、ポリゴンＰ_２０１の４頂点（ｘ_１，ｙ_１），（ｘ_２，ｙ_２），（ｘ_３，ｙ_３），（ｘ_４，ｙ_４）のＹ座標ｙ_１，ｙ_２，ｙ_３，ｙ_４を求め、Ｙ座標の最大値Ｙ_ｍａｘ（＝ｙ_３）及び最小値Ｙ_ｍｉｎ（＝ｙ_１）を求める。
【０００９】
ここで、図１４に示すように、フレームバッファ３００における画素Ｄ_ｎは格子状に並んでいるが、ポリゴンＰ_２０１の４頂点（ｘ_１，ｙ_１），（ｘ_２，ｙ_２），（ｘ_３，ｙ_３），（ｘ_４，ｙ_４）は、格子点と必ずしも一致していない。
【００１０】
そこで、描画装置は、Ｙ座標の最小値Ｙ_ｍｉｎと最大値Ｙ_ｍａｘに対して、値の切捨処理及び切上処理を行い、ポリゴンＰ_２０１と交差する水平画素ラインＬ_Ｈ２〜Ｌ_Ｈ１７を求める。そして、描画装置は、ポリゴンＰ_２０１と水平画素ラインＬ_Ｈ２〜Ｌ_Ｈ１７の交点を求める。
【００１１】
次に、描画装置は、交点のＸ座標の値に対して、値の切捨処理を行い、ポリゴンＰ_２０１に含まれる画素のＸ座標の最大値Ｘ_ｍａｘ及び最小値Ｘ_ｍｉｎを求める。
【００１２】
そして、描画装置は、水平画素ラインＬ_Ｈ２〜Ｌ_Ｈ１７において、Ｘ座標の最小値Ｘ_ｍｉｎ〜最大値Ｘ_ｍａｘの範囲内に含まれる画素を各水平画素ライン毎にフレームバッファに書き込む。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の描画装置により、上述のようにしてポリゴンＰ_２０１がフレームバッファに描画された結果、図１５に示すように、ポリゴンＰ_２０１の境界（エッジ）Ｅは、ギザギザの状態（以下、ギザリと言う。）であった。
【００１４】
そこで、上記描画装置では、ギザリを除去する方法として、例えば、サブピクセル法や背景混合法等が採用されていた。
【００１５】
サブピクセル法とは、実際の表示解像度より高い解像度でポリゴンをフレームバッファに描画し、最後にローバスフィルタをかけて実際の表示解像度に落とすことにより、ギザリを除去する方法である。
【００１６】
具体的に説明すると、まず、図１６（ａ）は、上記図１２に示したポリゴンＰ_２０１を、水平（Ｈ）方向及び垂直（Ｖ）方向各々表示解像度に対して２倍の解像度でフレームバッファに描画した状態を示した図である。すなわちフレームバッファの１画素（ピクセル）Ｄ_ｎは、２×２画素のサブピクセルＳＤ_ｎ１〜ＳＤ_ｎ４に対応している。したがって、サブピクセルＳＤ_ｎ１〜ＳＤ_ｎ４の中には、複数の色が含まれている。そこで、各ピクセル毎に、サブピクセルＳＤ_ｎ１〜ＳＤ_ｎ４の中に含まれる複数の色の平均値を求め、その平均値を表示画素の色とする。
【００１７】
例えば、上記図１６（ａ）に示すように、背景Ｂ及びポリゴンＰ_２０１の各色が各々１色である場合、サブピクセルＳＤ_ｎ１〜ＳＤ_ｎ４の中に含まれる複数の色の平均値は、サブピクセルＳＤ_ｎ１〜ＳＤ_ｎ４全てが背景Ｂの色、サブピクセルＳＤ_ｎ１〜ＳＤ_ｎ４のうち１サブピクセルのみがポリゴンＰ_２０１の色、サブピクセルＳＤ_ｎ１〜ＳＤ_ｎ４のうち２サブピクセルのみがポリゴンＰ_２０１の色、サブピクセルＳＤ_ｎ１〜ＳＤ_ｎ４のうち３サブピクセルのみがポリゴンＰ_２０１の色、及びサブピクセルＳＤ_ｎ１〜ＳＤ_ｎ４全てがポリゴンＰ_２０１の色から得られる５段階の色のうちの何れかをとる。
【００１８】
したがって、上記図１６（ｂ）に示すように、ポリゴンＰ_２０１は、５段階の色を有する表示画素によりフレームバッファに描画されることとなる。
【００１９】
しかし、上述のようなサブピクセル法を採用した従来の描画装置では、実際の表示解像度より高い解像度で描画を行う必要があるため、実際の表示解像度より高い解像度のフレームバッファを設ける必要があった。これにより、上記描画装置のハードウェア規模が大きくなってしまっていた。
【００２０】
一方、背景混合法とは、ポリゴンの真のエッジが画素と交差するとき、ポリゴンの内部がその画素の中に占める割合を求め、その割合でポリゴンの色と背景の色の混合を行うことにより、ギザリを除去する方法である。
【００２１】
具体的に説明すると、まず、図１７は、背景混合法によりギザリを除去して上記図１２に示したポリゴンＰ_２０１をフレームバッファに描画した状態を示した図である。
【００２２】
例えば、上記図１７に示すように、背景Ｂの色が「緑」であり、ポリゴンＰ_２０１の色が「青」であった場合、ポリゴンＰ_２０１のエッジＥ_１の画素の色は、「緑青」となる。
【００２３】
また、図１８に示すように、「赤」色のポリゴンＰ_２０２をポリゴンＰ_２０１に隣接して描画した場合、ポリゴンＰ_２０２のエッジＥ_２の画素の色は、「緑赤」となり、ポリゴンＰ_２０１とポリゴンＰ_２０２が共有するエッジＥ_１２の画素の色は、エッジＥ_１の画素の色「緑青」に「赤」を加えた「緑青赤」となる。
【００２４】
ここで、ポリゴンＰ_２０１とポリゴンＰ_２０２が共有するエッジＥ_１２では、背景Ｂは見えないはずであるため、エッジＥ_１２の画素の色は「青赤」となるべきであるが、上述したように、エッジＥ_１２の画素の色は「緑青赤」となり、背景Ｂの色が現れてしまっていた。
【００２５】
すなわち、上述のような背景混合法を採用した従来の描画装置では、見えるはずのない背景の色までエッジの色と混合されることにより、背景の色のにじみが生じてしまっていた。
【００２６】
そこで、本発明は、上述の如き従来の実情に鑑みてなされたものであり、次のような目的を有するものである。
【００２７】
即ち、本発明の目的は、小規模のハードウェアで高精度の描画を行うことができる描画方法を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明に係る描画方法は、コンピュータグラフィックスにより生成された多角形からなる形状データをフレームメモリ上に描画する描画方法であって、上記フレームメモリに描画された多角形の輪郭部分に対して、上記多角形の輪郭部分に対応する頂点を結ぶ線分を上書きすることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明に係る描画方法は、上記輪郭部分に隣接した画素値を用いて、上記線分を上記輪郭部分に上書きすることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明に係る描画方法は、隣接する多角形により重複した輪郭部分に対しては、上記輪郭部分の画素値に背景の画素値を混合させた画素値を上書きすることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明に係る描画方法は、上記線分上の各画素値に重み付けし、その重みに応じて、上記線分上の画素値と内挿する画素値を選択することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
本発明に係る描画方法は、図１に示すような描画装置１００により実施される。
【００３４】
この描画装置１００は、ピクセルエンジン１０１と、ピクセルエンジン１０１の出力が供給されるＦＩＦＯ（ＦｉｒｓｔｉｎＦｉｒｓｔｏｕｔ）バッファ１０２と、ＦＩＦＯバッファ１０２の出力が供給される演算回路１０４及びキャッシュメモリ制御回路１０３と、演算回路１０４及びキャッシュメモリ制御回路１０３の各出力が供給されるキャッシュメモリ１０５と、キャッシュメモリ１０５と接続されたフレームメモリ１０６とを備えている。
【００３５】
まず、描画装置１００の一連の動作について説明する。
【００３６】
ピクセルエンジン１０１には、例えば、図示していないＣＰＵからの描画命令が供給される。この描画命令は、３角形や４角形などの基本的な単位図形（ポリゴン）や線分の組み合わせとして３次元モデルを定義して３次元画像を描画するための各ポリゴンに対応する命令である。
【００３７】
そこで、ピクセルエンジン１０１は、上記ＣＰＵからの描画命令を解釈して、描画する画素データをＦＩＦＯバッファ１０２に一旦格納する。この画素データは、例えば、画素を書き込む位置、Ｚ値、及びカラー値からなるデータである。
【００３８】
演算回路１０４は、ＦＩＦＯバッファ１０２から画素データを読み出し、ポリゴンを構成する全ての画素の色とＺ値を考慮して、ＦＩＦＯバッファ１０２から読み出した画素データをキャッシュメモリ１０５を介してフレームメモリ１０６に書き込む。また、演算回路１０４は、キャッシュメモリ１０５を介してフレームメモリ１０６に画素データを書き込む際に、Ｚバッファ処理、半透明処理、アンチアリシング処理、及びフィルタリング処理等を行う。
【００３９】
また、演算回路１０４は、キャッシュメモリ１０５を介してフレームメモリ１０６から画素データを読み出し、読み出した画素データに対してギザリ除去処理を行う。
【００４０】
尚、演算回路１０４が行うギザリ除去処理についての詳細な説明は後述する。
【００４１】
このとき、キャッシュメモリ１０５を制御するキャッシュメモリ制御回路１０３は、ＦＩＦＯメモリ１０２に一旦格納された画素データを予め読み出すことにより、キャッシュメモリ１０５で必要とされるデータ領域を予め認識する。そして、キャッシュメモリ制御回路１０３は、フレームメモリ１０６のワード境界及びページ境界にまたがらずに上記データ領域に対応する画素データをまとめてフレームメモリ１０６から読み出すように、また、上記データ領域に対応する画素データをまとめてフレームメモリ１０６に書き込むようにキャッシュメモリ１０５を制御する。これにより、キャッシュメモリ１０５は、アクセス時間を短縮してフレームメモリ１０６をアクセスすると共に、フレームメモリ１０６に対するアクセスを少ない回数で行うようになされている。
【００４２】
フレームメモリ１０６は、図示していないが、Ｚバッファ及びフレームバッファからなる。上記Ｚバッファは、画素データに含まれるＺ値を格納するバッファであり、上記フレームバッファは、画素データに含まれるカラー値を格納するバッファである。
【００４３】
そこで、フレームメモリ１０６は、キャッシュメモリ制御回路１０３の制御に基いてキャッシュメモリ１０５からアクセスされることにより、演算回路１０４からキャッシュメモリ１０５を介して画素データが書き込まれると共に、書き込まれた画素データをキャッシュメモリ１０５を介して演算回路１０４に対して出力する。
【００４４】
また、フレームメモリ１０６は、書き込まれた画素データ、すなわち描画された画素データをビデオ信号として、図示していないテレビジョン受像機やモニタ受像機等に供給する。
【００４５】
これにより、上記テレビジョン受像機やモニタ受像機等は、フレームメモリ１０６からの画素データに基いた画像を表示出力する。
【００４６】
つぎに、演算回路１０４が行うギザリ除去処理について具体的に説明する。
【００４７】
例えば、図２に示すような４つのポリゴンＰ_１〜Ｐ_４から構成される３次元モデルをフレームメモリ１０６に描画する場合、先ず、演算回路１０４は、ギザリ除去処理を行わずにポリゴンＰ_１〜Ｐ_４をキャッシュメモリ１０５を介してフレームメモリ１０６に描画する。
【００４８】
ここで、フレームメモリ１０６に描画されたポリゴンＰ_１〜Ｐ_４は、例えば、ポリゴンＰ_３とポリゴンＰ_４が共有するエッジＥ_３４では、ポリゴンＰ_３のエッジの画素とポリゴンＰ_４のエッジの画素が重複し、ポリゴンＰ_２とポリゴンＰ_３が共有するエッジＥ_２３では、ポリゴンＰ_２のエッジの画素とポリゴンＰ_３のエッジの画素が重複せずに隣接した状態である。すなわち、各ポリゴンの頂点を共有しているエッジでは、ポリゴンがすきまなく並んでいる状態である。
【００４９】
したがって、ポリゴンＰ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４の順に各ポリゴンをフレームメモリ１０６に描画した場合、図３に示すように、各ポリゴンの頂点を共有しているエッジには、後に描画されたポリゴンの画素が書き込まれる。
【００５０】
次に、演算回路１０４は、ギザリ除去処理を行わずにフレームメモリ１０６に描画したポリゴンＰ_１〜Ｐ_４に対して、ポリゴンＰ_１〜Ｐ_４の各エッジを構成する頂点を結ぶ。
【００５１】
すなわち、演算回路１０４は、例えば、ポリゴンＰ_１とポリゴンＰ_４が隣接した部分のエッジを構成する頂点Ｑ_１とＱ_２を結ぶ。これらの頂点Ｑ_１とＱ_２を結んで得られた線分Ｌ_１２は、１画素分の幅を有するスムーズな線分である。
【００５２】
そして、演算回路１０４は、線分Ｌ_１２を、線分Ｌ_１２に最も近い２つの画素と線分Ｌ_１２の距離により内挿されたスムーズな線分としてキャッシュメモリ１０５を介してフレームメモリ１０６に描画する。
【００５３】
また、演算回路１０４は、他のエッジを構成する頂点を結んで得られた線分についても、図４に示すように頂点Ｑ_１とＱ_２を結んで得られた線分Ｌ_１２と同様にして、キャッシュメモリ１０５を介してフレームメモリ１０６に描画する。
【００５４】
上述のように、演算回路１０４は、ギザリ除去処理を行わずにフレームメモリ１０６にポリゴンを描画した後、上記ポリゴンのエッジを構成する頂点を結んで得られるスムーズな線分を上書きすることにより、上記ポリゴンのギザリを除去するようになされている。
【００５５】
図５は、演算回路１０４のギザリ除去処理を具体的に示したフローチャートである。以下、上記図５を用いて、演算回路１０４のギザリ除去処理について具体的に説明する。
【００５６】
例えば、ポリゴンのエッジを構成する頂点を結んで得られたスムーズな線分が、図６に示すような垂直に近い線分Ｌ_ｎであり、線分Ｌ_ｎを上から下に描画する場合、先ず、上記図６に示すように、線分Ｌ_ｎの始点を（Ｘ１，Ｙ１）とし、終点を（Ｘ２，Ｙ２）とする。そして、始点（Ｘ１，Ｙ１）と終点（Ｘ２，Ｙ２）のＸ座標における差分ｄｘ及びＹ座標における差分ｄｙを、
ｄｘ＝Ｘ２−Ｘ１
ｄｙ＝Ｙ２−Ｙ１
なる演算式により求める（ステップＳ１）。
【００５７】
次に、ステップＳ１で得られた差分ｄｘ，ｄｙを用いて、線分Ｌ_ｎの傾きＳを、Ｓ＝ｄｘ／ｄｙ
なる演算式により求める（ステップＳ２）。
【００５８】
次に、理想点（Ｆｘ，Ｆｙ）の初期値を、
Ｆｘ＝Ｘ１
Ｆｙ＝Ｙ１
に設定する（ステップＳ３）。
【００５９】
次に、理想点（Ｆｘ，Ｆｙ）を整数化した（Ｎｘ，Ｎｙ）を、
Ｎｘ＝［Ｆｘ］
Ｎｙ＝［Ｆｙ］
なる演算式により求める（ステップＳ４）。
【００６０】
尚、ステップＳ４の演算式において、“［］”は、ガウス記号を示す。
【００６１】
次に、ステップＳ４で得られた（Ｎｘ，Ｎｙ）に書き込む画素の値を求めて、求めた画素値を（Ｎｘ，Ｎｙ）に書き込む（ステップＳ５）。
【００６２】
例えば、（Ｎｘ，Ｎｙ）の隣の（Ｎｘ−１，Ｎｙ）の画素値をＣｏｌ１とし、線分Ｌ_ｎ上の理想点（Ｆｘ，Ｆｙ）の画素値をＣｏｌ０とした場合、（Ｎｘ，Ｎｙ）に書き込む画素値Ｃｏｌ＿Ｌは、
Ｃｏｌ＿Ｌ＝（Ｆｘ−Ｎｘ）＊Ｃｏｌ１＋（１−Ｆｘ＋Ｎｘ）＊Ｃｏｌ０なる演算式により求められる。
【００６３】
次に、（Ｎｘ，Ｎｙ）の隣の（Ｎｘ＋１，Ｎｙ）に書き込む画素の値を求めて、求めた画素値を（Ｎｘ＋１，Ｎｙ）に書き込む（ステップＳ６）。
【００６４】
例えば、（Ｎｘ＋１，Ｎｙ）の隣の（Ｎｘ＋２，Ｎｙ）の画素値をＣｏｌ２とし、線分Ｌ_ｎ上の理想点（Ｆｘ，Ｆｙ）の画素値をＣｏｌ０とした場合、（Ｎｘ＋１，Ｎｙ）に書き込む画素値Ｃｏｌ＿Ｒは、
Ｃｏｌ＿Ｒ＝（Ｆｘ−Ｎｘ）＊Ｃｏｌ０＋（１−Ｆｘ＋Ｎｘ）＊Ｃｏｌ２なる演算式により求められる。
【００６５】
次に、次の理想点（Ｆｘ，Ｆｙ）を、
Ｆｘ＝Ｆｘ＋（ｄｘ／ｄｙ）
Ｆｙ＝Ｆｙ＋１
なる演算式により求める（ステップＳ７）。
【００６６】
そして、ステップＳ７で得られた“Ｆｙ”の値が線分Ｌ_ｎの終点（Ｘ２，Ｙ２）のＹ座標（＝Ｙ２）の値以下であるか否か判断する。すなわち、線分Ｌ_ｎの終点（Ｘ２，Ｙ２）までの各理想点（Ｆｘ，Ｆｙ）に対する画素の書込処理を終了したか否かを判断する（ステップＳ８）。
【００６７】
ステップＳ８にて、線分Ｌ_ｎの終点（Ｘ２，Ｙ２）までの各理想点（Ｆｘ，Ｆｙ）に対する画素の書込処理が終了していないと判断した場合には、ステップＳ４の処理に戻り、ステップＳ４〜ステップＳ８の各処理を行う。
【００６８】
一方、ステップＳ８にて、線分Ｌ_ｎの終点（Ｘ２，Ｙ２）までの各理想点（Ｆｘ，Ｆｙ）に対する画素の書込処理が終了した判断した場合には、本フローチャートの処理を終了する。
【００６９】
上述のように、演算回路１０４では、線分Ｌ_ｎの方向に垂直で理想点（Ｆｘ，Ｆｙ）に最も近い２画素（＝（Ｎｘ，Ｎｙ），（Ｎｘ＋_１，Ｎｙ））を、線分Ｌ_ｎ上の理想点（Ｆｘ，Ｆｙ）に描画するようになされている。
【００７０】
また、演算回路１０４では、理想点（Ｆｘ，Ｆｙ）に描画する２画素（＝（Ｎｘ，Ｎｙ），（Ｎｘ＋_１，Ｎｙ））としてどの２画素を用いるかは、線分Ｌ_ｎの方向が水平に近いか、又は垂直に近いかにより決定するようになされている。
【００７１】
したがって、演算回路１０４でギザリ除去処理が行われた結果、上記図３に示したポリゴンＰ_１〜Ｐ_４は、図７に示すように、全てのポリゴンＰ_１〜Ｐ_４の各エッジがスムーズな線分で上書きされた状態となる。
【００７２】
すなわち、演算回路１０４により、スムーズな線分で描画される各画素の位置には、上記線分の方向に垂直な２画素を用いて描画されるため、例えば、ポリゴンＰ_４において、スムーズな線分Ｌ_４ｎで描画される任意の画素Ｄ_４ｎの位置には、線分Ｌ_４ｎの方向に垂直な２画素ｄ_１，ｄ_２を用いて描画される。
【００７３】
上述のように、描画装置１００では、全てのポリゴンの各エッジをスムーズな線分で上書きするようになされてるため、描画装置１００は、ポリゴンで構成される物体全体のギザリを容易に除去することができる。
【００７４】
また、描画装置１００では、ギザリ除去なしの描画処理を行った後に、上記図５のフローチャートで示したギザリ除去処理を行うため、描画装置１００は、背景の色等本来見えるべきでない色の現れを防ぐことができる。
【００７５】
したがって、描画装置１００は、ハードウェア規模を大きくすることなく、高精度の描画を行うことができる。
【００７６】
尚、上記図５のフローチャートで示したギザリ除去処理において、上書きするスムーズな線分上の各画素の色は、線分全体で共通の色としてもよいが、各画素毎に異なる色としてもよい。これにより、上記ギザリ除去処理を、テクスチャマッピングが行われた線分に対して適用することができると共に、テクスチャマッピングが行われたポリゴンにも適用することができる。
【００７７】
また、上記図５のフローチャートで示したギザリ除去処理において、ポリゴンのエッジにスムーズな線分を上書きする際、上記ポリゴンの外側の画素と内挿されるような線分の画素が他のポリゴンにより上書きされる場合には、各ポリゴン毎に対してスムーズな線分の上書きを行うようにしてもよい。
【００７８】
具体的に説明すると、例えば、図８に示すように、２つのポリゴンＰ_５，Ｐ_６を描画する場合、ポリゴンＰ_５のエッジＥ_５とポリゴンＰ_６のエッジＥ_６が一致するため、ポリゴンＰ_６に対するスムーズな線分Ｌ_６のポリゴンＰ_５のエッジＥ_５と一致した部分Ｌ_５６は、ポリゴンＰ_５に対するスムーズな線分Ｌ_５により上書きされてしまう。
【００７９】
このような場合、上記ギザリ除去処理では、各ポリゴンＰ_５，Ｐ_６毎にスムーズな線分Ｌ_５，Ｌ_６の上書きを行うようにする。これにより、描画装置１００は、背景のにじみを防ぐことができる。
【００８０】
また、この場合、スムーズな線分の画素の色を背景の画素の色と内挿してもよい。これにより、描画装置１００は、任意のポリゴンに対して上書きするスムーズな線分の画素が他のポリゴンで上書きされる場合に、背景のにじみを防ぐことができる。
【００８１】
また、上記図５のフローチャートで示したギザリ除去処理において、隣接するポリゴンで完全に上書きされる画素に対しては、上記画素の色と背景の画素の色を混合して得られた画素の色を書き込み、隣接するポリゴンで完全に上書きされる画素以外の画素に対しては、スムーズな線分の上書きを行うようにしてもよい。
【００８２】
具体的に説明すると、例えば、図９に示すように、２つのポリゴンＰ_７，Ｐ_８を描画する場合、ポリゴンＰ_７のエッジＥ_７とポリゴンＰ_８のエッジＥ_８が重複するため、ポリゴンＰ_８に対するスムーズな線分Ｌ_８のポリゴンＰ_７のエッジＥ_７と重複した部分Ｌ_７８は、ポリゴンＰ_７により完全に上書きされてしまう。
【００８３】
このような場合、上記ギザリ除去処理では、部分Ｌ_７８に対しては、部分Ｌ_７８の画素の色と背景の画素の色を混合して得られた画素の色を書き込み、部分Ｌ_７８以外の画素に対しては、スムーズな線分Ｌ_８の上書きを行うようにする。すなわち、上記ギザリ除去処理では、水平なエッジに対してのみスムーズな線分の上書きを行うようにする。
【００８４】
また、上記図５のフローチャートで示したギザリ除去処理において、スムーズな線分を上書きする際、線分の色と内挿する画素の色を以下のようにして選出するようにしてもよい。
【００８５】
例えば、図１０に示すように、スムーズな線分Ｌ_ｎ上の各画素Ｄ（ｘ，ｙ）に対して、各々、線分Ｌ_ｎの交差面積により重み付けし、画素Ｄ（ｘ，ｙ）の交差面積が「０．５」以上の場合には、画素Ｄ（ｘ，ｙ）の隣の画素Ｄ（ｘ−１，ｙ）と内挿する。
【００８６】
このようにして、線分の色の重みに応じて内挿する画素を選出することにより、同じ画素を隣接するポリゴンが共有する場合でも、必ず異なる値をとることとなるため、背景のにじみを防ぐことができる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明に係る描画方法では、フレームメモリに描画された多角形の輪郭部分に対して、上記多角形の輪郭部分に対応する頂点を結ぶ線分を上書きする。これにより、上記描画方法は、多角形で構成される物体全体のギザリを容易に除去することができ、背景の色等本来見えるべきでない色の現れを防ぐことができる。したがって、上記描画方法は、小規模のハードウェアで高精度の描画を行うことができる。
【００８８】
また、本発明に係る描画方法では、上記輪郭部分に隣接した画素値を用いて、上記線分を上記輪郭部分に上書きする。これにより、上記描画方法は、背景のにじみを防ぐことができる。したがって、上記描画方法は、さらに高精度の描画を行うことができる。
【００８９】
また、本発明に係る描画方法では、隣接する多角形により重複した輪郭部分に対しては、上記輪郭部分の画素値に背景の画素値を混合させた画素値を上書きする。これにより、上記描画方法は、隣接する多角形により完全に上書きされる画素が発生する場合でも、多角形で構成される物体全体のギザリを除去することができ。したがって、上記描画方法は、さらに高精度の描画を行うことができる。
【００９０】
また、本発明に係る描画方法では、上記線分上の各画素値に重み付けし、その重みに応じて、上記線分上の画素値と内挿する画素値を選択する。これにより、上記描画方法では、同じ画素を隣接する多角形が共有する場合でも、必ず異なる値をとる。したがって、上記描画方法は、背景のにじみを防ぐことができるため、さらに高精度の描画を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る描画方法を適用した描画装置の構成を示すブロック図である。
【図２】描画しようとするポリゴンにおいて、エッジ重複が存在した状態を説明するための図である。
【図３】ギザリ除去処理を行わずに描画されたポリゴンを説明するための図である。
【図４】上記ギザリ除去処理において、エッジを構成する頂点を結んだ状態を説明するための図である。
【図５】上記ギザリ除去処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】上記ギザリ除去処理により、垂直に近い線分を描画する場合を説明するための図である。
【図７】上記ギザリ除去処理により、ポリゴンが描画された状態を説明するための図である。
【図８】ポリゴンの外側のスムーズな線分が他のポリゴンにより上書きされる場合のギザリ除去処理を説明するための図である。
【図９】ポリゴンの内側のスムーズな線分が他のポリゴンにより上書きされる場合のギザリ除去処理を説明するための図である。
【図１０】交差面積により内挿する画素を変える場合を説明するための図である。
【図１１】ポリゴンから構成される３次元の形状を説明するための図である。
【図１２】上記ポリゴンを説明するための図である。
【図１３】上記ポリゴンの各頂点のＹ座標の最大値及び最小値を求める処理を説明するための図である。
【図１４】上記ポリゴンと水平画素ラインの交点を求める処理を説明するための図である。
【図１５】上記ポリゴンを描画した結果、ギザリが存在する状態を説明するための図である。
【図１６】上記ギザリを除去するためのサブピクセル法を説明するための図である。
【図１７】上記ギザリを除去するための背景混合法を説明するための図である。
【図１８】隣接する２つのポリゴンに対して上記背景混合法によりギザリの除去を行った場合を説明するための図である。
【符号の説明】
１００描画装置、１０１ピクセルエンジン、１０２ＦＩＦＯバッファ、１０３キャッシュメモリ制御回路、１０４演算回路、１０５キャッシュメモリ、１０６フレームメモリ

Claims

ＣＰＵからの描画命令に基づいて、多角形であるポリゴンを含む画像をフレームメモリ上に描画する描画装置が実行する描画方法であって、
前記描画装置が、
前記ＣＰＵからの描画命令に基づいて、フレームメモリ上にポリゴンを描画する過程と、
描画された前記ポリゴンの輪郭部分に対して、前記ポリゴンの頂点同士を結ぶ所定の幅の線分を上書きする過程と、
を実行する、描画方法であって、
前記描画装置は、
所定の幅の線分を上書きする前記過程を実行する際に、前記ポリゴンの輪郭部分の画素のうち、隣接するポリゴンにより上書きされるものの画素値を、当該画素の画素値に、それと隣接する背景部分の画素の画素値を加味して決定する、
描画方法。
前記描画装置は、上記線分上の各画素の画素値に重み付けし、その重みに応じて、上記線分上の画素値と内挿する画素を選択する、
請求項１記載の描画方法。
前記描画装置は、前記ポリゴンに対してテクスチャマッピングを行った後に、前記線分を上書きする前記過程を実行する、
請求項１記載の描画方法。
ＣＰＵからの描画命令に基づいて、多角形であるポリゴンを含む画像をフレームメモリ上に描画する描画装置であって、
前記ＣＰＵからの描画命令に基づいて、フレームメモリ上にポリゴンを描画する手段と、描画された前記ポリゴンの輪郭部分に対して、前記ポリゴンの頂点同士を結ぶ所定の幅の線分を上書きする手段と、を備えてなり、
所定の幅の線分を上書きする前記手段は、所定の幅の線分を上書きする際に、前記ポリゴンの輪郭部分の画素のうち、隣接するポリゴンにより上書きされるものの画素値を、当該画素の画素値に、それと隣接する背景部分の画素の画素値を加味して決定するようになっている、
描画装置。