JP4180043B2 - 3次元図形描画処理装置、画像表示装置、3次元図形描画処理方法、これをコンピュータに実行させるための制御プログラムおよび、これを記録したコンピュータ読み取り可能な可読記録媒体 - Google Patents
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Description
f (x, y) = a×x + b×y + c
で表し、この直線式f (x, y)を領域DDA(Digital Differential Analyzer;直線補間回路)を用いて計算して、ポリゴン辺から各描画点までの変位を求めている。このポリゴン辺から各描画点までの変位およびポリゴン辺の傾きの値からテーブルを引いて各描画点での色の値を決定し、これを実際の画面分の表示画像データ保存領域であるフレームバッファに書き込んでいる。
左辺の場合、
X軸方向差分値(符号付き): dx_left = ex_left - sx_left
X軸方向差分値(絶対値): d_left = dx_left [m-1:0]
X軸方向差分値(符号): dx_left [m] (1:負 0:正)
右辺の場合、
X軸方向差分値(符号付き): dx_right = ex_right - sx_right
X軸方向差分値(絶対値): d_right = dy_right [m-1:0]
X軸方向差分値(符号): dx_right [m] (1:負 0:正)
となる。
Y軸方向差分値(正の値): dy_left = ey_left - sy_left
Y軸方向差分値(正の値): dy_right = ey_right - sy_right
となる。
左辺・右辺に分けられたポリゴン辺についてポリゴン辺の終頂点のX座標の値から始頂点のX座標の値を引いた差分値を求めるステップと、
左辺・右辺に分けられたポリゴン辺についてポリゴン辺の終頂点のX座標の値から始頂点のY座標の値を引いた差分値を求めるステップと、
左辺・右辺の終頂点のY座標の値から始頂点のY座標の値を引いた差分値でX座標の差分値の絶対値を割ることでポリゴン辺上でのY軸方向に対するX軸方向の増加率を求めるステップと、
Y軸方向に対するX軸方向の増加率に始頂点から現スキャンラインまでのスキャンラインの本数を掛けて始頂点から現スキャンラインまでの間のX軸方向の距離を求めるステップと、
X座標の差分値の絶対値とY座標の差分値との大小関係、即ちポリゴン辺の傾きの大きさを求めるステップと、
このポリゴン辺の傾きの大きさに従って、始頂点から現スキャンライン上のポリゴン辺との交点までの間のX軸方向の距離に0.5を加算するかどうかを判断し、得られた値の小数点以下を切り捨てることにより整数化したX軸方向の距離を求め、また、次のスキャンラインに対しても同様の処理を行うX軸方向距離獲得ステップと、
現スキャンラインと次のスキャンラインまでの間にポリゴン辺が交差するピクセルの描画点のうちX座標が最も小さい描画点からX座標が最も大きい描画点までのX座標値を、X座標の差分値の符号に従ってX軸方向距離獲得ステップで求められたX軸方向の距離を用いて選択的に計算する交点X座標計算ステップと、
Y座標の差分値でX座標の差分値の絶対値を割ることでポリゴン辺上でのX軸方向に対するY軸方向の増加率を求めるY軸方向増加率獲得ステップと、
スキャンラインとポリゴン辺が交差するピクセルにおいて、交点X座標計算ステップによる描画点X座標値と、Y軸方向増加率獲得ステップによるY軸方向の増加率とにより、ピクセルに占めるポリゴン内部領域の面積率を求めるに際し、ポリゴン辺の傾きの大きさ及びX座標の差分値の符号に従ってピクセルの左右上下どの端から見た場合のポリゴン辺までの距離を面積率とするかを選択し計算するステップと、
当該ステップにおいて、さらにポリゴン辺の傾きの大きさが1を超える時はポリゴン辺が現スキャンラインと次のスキャンラインとの間にピクセル境界を跨ぐ場合には一定の面積率を適用し、そうでない場合には計算により面積率を求めるステップとの各ステップ(機能手段)の処理手順を順次実行する。これによって、領域DDAおよびこれに用いるフレームバッファを用いることなく、表示画像データ保存領域としてラインバッファの利用を可能にしてメモリ領域を節約でき、かつ精度をできるだけ落とさずにポリゴン辺に適合した計算で計算時間の増加を抑えて良好にアンチエイリアシングができる本発明の効果を奏する。
2 ポリゴン辺頂点座標保持メモリ
3 X軸方向差分演算器
4 Y軸方向差分演算器
5 XY除算器
6 スキャンラインカウンタ
7 スキャンライン増分値計算器
8 乗算器
9 比較器
10 四捨五入回路
11 交点X座標計算回路
12 YX除算器
13 面積率初期値計算回路
14 Xカウンタ
15 選択加算回路
Claims (16)
- 3次元ポリゴンを構成する各ポリゴン辺であって左辺・右辺に分けられたポリゴン辺を、さらに2次元XY座標上での該ポリゴン辺の傾きの大きさにより分類するポリゴン辺分類手段と、
該ポリゴン辺分類手段で分類された該ポリゴン辺の隣接スキャンラインとの各交点に対応した各描画点において、少なくともX座標が最も小さい描画点とX座標が最も大きい描画点の各座標値を求める座標計算手段と、
該座標計算手段で求めた描画点の各座標値から、該各交点に対応する所定単位領域のピクセル内にポリゴン内部領域が占める面積率を求める面積率計算手段とを備え、
該座標計算手段は、
該ポリゴン辺分類手段で得られたポリゴン辺の傾き情報に基づいて、該始頂点からスキャンラインとの交点までのX軸方向の距離に0.5を加算して、小数点以下を切捨てることにより四捨五入を行うかまたは、該始頂点から該スキャンラインとの交点までのX軸方向の距離は小数点以下を切り捨てて切り下げとするかを判定して、該始頂点から現スキャンラインまたは次のスキャンラインとの交点までの整数化されたX軸方向の距離を求めるX軸方向距離獲得手段を有する3次元図形描画処理装置。 - 前記ポリゴン辺分類手段は、
前記ポリゴン辺の終頂点および始頂点の一方のX座標の値から他方のX座標の値を引いたX座標の差分値を求めるX軸方向差分演算手段と、
該ポリゴン辺の終頂点および始頂点の一方のY座標の値から他方のY座標の値を引いたY座標の差分値を求めるY軸方向差分演算手段と、
該X座標の差分値と該Y座標の差分値との大小関係を比較して、該ポリゴン辺の傾きの大きさを判定することにより該ポリゴン辺を分類する比較判定手段とを有する請求項1に記載の3次元図形描画処理装置。 - 前記比較判定手段は、前記ポリゴン辺の傾きの大きさが1を超える場合に、該ポリゴン辺が左辺であれば「左」、該ポリゴン辺が右辺であれば「右」のように該ポリゴン辺を分類する請求項2に記載の3次元図形描画処理装置。
- 前記比較判定手段は、前記ポリゴン辺の傾きの大きさが1以下の場合に、前記X座標の差分値が負の値になる左辺であれば「上」、該X座標の差分値が負の値になる右辺であれば「下」、該X座標の差分値が正の値になる左辺であれば「下」、該X座標の差分値が正の値になる右辺であれば「上」のように該ポリゴン辺を分類する請求項2または3に記載の3次元図形描画処理装置。
- 前記X軸方向距離獲得手段は、
前記ポリゴン辺の終頂点および始頂点の一方のX座標の値から他方のX座標の値を引いたX座標の差分値を求めるX軸方向差分演算手段と、
該ポリゴン辺の終頂点および始頂点の一方のY座標の値から他方のY座標の値を引いたY座標の差分値を求めるY軸方向差分演算手段と、
該Y座標の差分値で該X座標の差分値を割ることにより該ポリゴン辺上でのY軸方向に対するX軸方向の増加率を求めるXY除算手段と、
該始頂点から現スキャンラインの間にスキャンしたスキャンラインの本数を計算するスキャンライン増分値計算手段と、
該XY除算手段で得たY軸方向に対するX軸方向の増加率に、該スキャンライン増分値計算手段で得た始頂点から現スキャンラインまでのスキャンラインの本数を乗算することにより、始頂点から現スキャンラインまでの間のX軸方向の距離を求める乗算手段と、
該ポリゴン辺の傾き情報に基づいて、該乗算手段で求めたX軸方向の距離に0.5を加算するかどうかを判断し、得られた値の小数点以下を切り捨てることにより整数化したX軸方向の距離を求める四捨五入手段とを有する請求項1に記載の3次元図形描画処理装置。 - 前記座標計算手段は、
前記ポリゴン辺分類手段によって得られたポリゴン辺の傾き情報および、前記X軸方向距離獲得手段により求めたX軸方向の距離、前記始頂点のX座標の値により、該ポリゴン辺の隣接スキャンラインとの交点間にある各描画点においてX座標が最も小さい描画点からX座標が最も大きい描画点までのX座標値を求める交点X座標計算手段を有する請求項1に記載の3次元図形描画処理装置。 - 前記面積率計算手段は、前記ピクセルにポリゴン内部領域が占める面積率を求める際に、前記ポリゴン辺分類手段で得られたポリゴン辺の情報と、前記座標計算手段で得られたX座標が最も小さい描画点およびX座標が最も大きい描画点のX座標情報とに基づいて、該ピクセルの左右上下端いずれの側から占める面積率を使うかを判別して面積率の計算を行う請求項1に記載の3次元図形描画処理装置。
- 前記面積率計算手段は、前記ポリゴン辺が前記ポリゴン辺分類手段により、該ポリゴン辺の傾きの大きさが1を超える場合に、「左」または「右」と分類されたポリゴン辺であって、かつ現スキャンラインと交差してから次のスキャンラインと交差するまでの間に二つの前記ピクセル間に跨るかどうかによって、一定の面積率とするか詳細な計算を行うかを決定する計算方法決定手段を有する請求項7に記載の3次元図形描画処理装置。
- 3次元ポリゴンを構成する各ポリゴン辺であって左辺・右辺に分けられたポリゴン辺を、さらに2次元XY座標上での該ポリゴン辺の傾きの大きさにより分類するポリゴン辺分類ステップと、
該ポリゴン辺分類ステップで分類された該ポリゴン辺の隣接スキャンラインとの各交点に対応した各描画点において、少なくともX座標が最も小さい描画点とX座標が最も大きい描画点の各座標値を求める座標計算ステップと、
該座標計算ステップで求めた描画点の各座標値から、該各交点に対応する所定単位領域のピクセル内にポリゴン内部領域が占める面積率を求める面積率計算ステップとを有し、
該座標計算ステップは、
該ポリゴン辺分類ステップで得られたポリゴン辺の傾き情報に基づいて、該始頂点からスキャンラインとの交点までのX軸方向の距離に0.5を加算して、小数点以下を切捨てることにより四捨五入を行うかまたは、該始頂点から該スキャンラインとの交点までのX軸方向の距離は小数点以下を切り捨てて切り下げとするかを判定して、該始頂点から現スキャンラインまたは次のスキャンラインとの交点までの整数化されたX軸方向の距離を求めるX軸方向距離獲得ステップと、
該ポリゴン辺の傾き情報および、該X軸方向距離獲得ステップにより求めたX軸方向の距離、前記始頂点のX座標の値により、該ポリゴン辺のスキャンラインとの交点である描画点においてX座標が最も小さい描画点とX座標が最も大きい描画点の各座標値を求める交点X座標計算ステップとを有する3次元図形描画処理方法。 - 前記ポリゴン辺分類ステップは、
前記ポリゴン辺の終頂点および始頂点の一方のX座標の値から他方のX座標の値を引いた差分値を求めるステップと、
該ポリゴン辺の終頂点および始頂点の一方のX座標の値から他方のY座標の値を引いた差分値を求めるステップと、
該X座標の差分値と該Y座標の差分値の大小関係を比較して、該ポリゴン辺の傾きの大きさを判定することにより該ポリゴン辺を分類する比較判定ステップとを有する請求項9に記載の3次元図形描画処理方法。 - 前記X軸方向距離獲得ステップは、
前記ポリゴン辺の終頂点および始頂点の一方のX座標の値から他方のX座標の値を引いた差分値を求めるステップと、
該ポリゴン辺の終頂点および始頂点の一方のY座標の値から他方のY座標の値を引いた差分値を求めるステップと、
前記Y座標の差分値で前記X座標の差分値を割ることにより該ポリゴン辺上でのY軸方向に対するX軸方向の増加率を求めるXY除算ステップと、
該始頂点から現スキャンラインの間にスキャンしてきたスキャンラインの本数を計算するスキャンライン増分値計算ステップと、
該XY除算ステップで得たY軸方向に対するX軸方向の増加率に、該スキャンライン増分値計算ステップで得た始頂点から現スキャンラインまでのスキャンラインの本数を乗算することにより、該始頂点から現スキャンラインまでの間のX軸方向の距離を求める乗算ステップと、
前記ポリゴン辺の傾き情報に基づいて、該乗算ステップで求めたX軸方向の距離に0.5を加算するかどうかを判断し、得られた値の小数点以下を切り捨てることにより整数化したX軸方向の距離を求める四捨五入ステップとを有する請求項9に記載の3次元図形描画処理方法。 - 前記面積率計算ステップは、
前記ポリゴン辺の終頂点および始頂点の一方のX座標の値から他方のX座標の値を引いた差分値を求めるステップと、
該ポリゴン辺の終頂点および始頂点の一方のY座標の値から他方のY座標の値を引いた差分値を求めるステップと、
該Y座標の差分値で該X座標の差分値を割ることにより該ポリゴン辺上でのX軸方向に対するY軸方向の増加率を求めるYX除算ステップと、
スキャンラインとポリゴン辺が交差するピクセルにおいて、前記座標計算ステップにより求めた各座標値と、前記YX除算ステップにより求めたY軸方向の増加率とにより、該ピクセルに占めるポリゴン内部領域の面積率を求めるに際し、該ポリゴン辺の傾きの大きさおよび該X座標の差分値の符号に応じて、該ピクセルの左右上下どの端から見た場合の該ポリゴン辺までの距離を面積率とするかを選択して計算する面積率選択計算ステップとを有する請求項9に記載の3次元図形描画処理方法。 - 前記面積率選択計算ステップは、前記ポリゴン辺の傾きの大きさが1を超え、該ポリゴン辺が現スキャンラインと次のスキャンラインとの間にピクセル境界を跨ぐ場合に一定の面積率を適用し、そうでない場合は計算により面積率を求める請求項12に記載の3次元図形描画処理方法。
- 請求項9〜13のいずれかに記載の3次元図形描画処理方法の各処理ステップをコンピュータに実行させるための制御プログラム。
- 請求項14に記載の制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な可読記録媒体。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の3次元図形描画処理装置を用いて表示画面を表示可能とする画像表示装置。
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