JPH01112472A - 三次元図形表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野１ 本発明は、三次元図形表示に係り、特に立体的な形状を
把握しゃすい隠面消去方法に関する。

［従来の技術］ 三次元図形の表示においては、物体を多面体で近似し、
これを構成する多角形を一つ一つ隠面消去やスムーズシ
ェーディングを施しながら表示を行なっている。この方
法の詳細については、ジェームズ・デイ・フ才−りとア
ンドリース・パン・ダム共著の“ファンダメンタルズ・
オブ・インターラクティブ・コンピュータ・グラフィッ
クス”　アディソン・ウニスリ・パブリッシング・カン
パニイ、１９８２　（Ｊａｍｅｓ　Ｄ、　Ｆｏｌｅｙ、
　ＡｎｄｒｉｅｓＶａｎ　　Ｄａｍ、“Ｆｕｎｄａｍｅ
ｎｔａｌｓ　　ｏｆ　　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　　Ｃ
ｏｍ−ｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ”　、Ａｄｄｉｓ
ｏｎ　Ｗｅｓｌｅｙ　ＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏｍｐａ
ｎｙ、　１９８２）の第１５章１節および第１６章４節
を参照されたい、また、この種の装置としては米国特許
４，４７５，１０４号等が挙げられる。

一方、三次元図形の立体的な形状をより分かりやすく表
示するために、近似多面体を構成する多角形の縁を内部
とは異なる色で塗ることが行なわれる。この表示方法は
、コンピュータグラフィックスの標準規格Ｐ　ＨＩ　Ｇ
　Ｓ　（Ｐｒｏｇｒａｍｓｅｒｓ　Ｈｉｅｒａｒ−ｃｈ
ｉｃａｌ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ
　Ｓｙｓｔｅｍ）においても、フィルエリアの縁の表示
についての規定が定められている。この詳細については
１社団法人、情報処理学会間、グラフィックスインター
フェースと標準化講習会資料　ＰＨＩＧＳ　　昭和６０
年９月１７日、第２０頁を参照されたい。

従来、前記米国特許４，４７５．１０４号に示されてい
るように、多角形を表示する際に多角形を三角形に分解
してから表示するため、縁を特別に表示するだめには、
多角形の本来の縁と三角形に分割したことにより生じる
縁を区別して表示する必要があるが、従来この点が考慮
されておらず、多角形を表示した後、縁を改めて表示し
なおしていた。

一方、二次元図形の表示においては、特願昭５７−１８
１３１１号に記載のように縁を画素情報として特別のメ
モリに記憶して、塗潰し処理時、各画素毎にこのメモリ
を参照し、この画素が縁であるかを判定し、縁の場合、
この画素の塗潰しを行なわず、別途縁を表示することに
より、縁を二重に書くことを防止することが行なわれて
いる。この従来例は、縁付の二次元図形を表示するため
のもので、後に述べる三次元図形表示における隠面消去
における問題を解決するためのものではない。

【発明が解決しようパする問題点１ 上記従来技術、すなわち多角形の塗潰しを行なりてから
縁の描画を行なった場合、下記問題が生じる。

すなわち、隠面消去のため塗潰し処理および縁描画時に
奥行座標値（すなわちＺ座標）を求めるが、塗潰し処理
時に計算される縁の部分の２座標と縁描画時に計算され
る２座標とはそれぞれの計算法が異なるため一致しない
、もし、塗潰し時に計算された２座標が縁で計算された
ものより手前にある値であった画素は後から縁を描画し
ても、隠面消去処理の関係で塗潰しを行なったままとな
り、縁が正常に表示されない。

この点について今少し、詳細に説明する。塗潰し時のＺ
座標の計算は下記の通りである。「日経エレクトロニク
スＪ　Ｎｏ、３９２　（１９８６）第１８９頁から１９
０頁において論じられているように、三角形や台形に分
割した図形を塗潰す時には、これらの縁すなわち辺の各
画素のＺ座標は辺の両端の値からＹ座標の値によって補
間して求める。すなわちＹ座標の増加に対する２座標の
増分を求め、Ｙ座標を＋１更新させる毎に増分を加える
ことにより行なう。

一方、縁の描画における２座標の計算は次のようになる
。まず縁は線分発生により描画される。

前記フ才一り他著書第１１章２＠にて論じられているよ
うに、線分発生は通常インクリメンタルアルゴリズムあ
るいはその改良方法であるプレゼンハムアルゴリズムに
て゛処理される。このらのアルゴリズムでは、線分の傾
きの絶対値が１より小さい場合、すなわち線分の両端間
のＸ方向の変化分がＹ方向の変化分より大きい場合は、
Ｘ座標を１増加させた場合のＹの増分を、Ｘ座標を１更
新する毎に加えていく、逆の場合、Ｙ方向の変化分がＸ
方向の変化分より大きい場合は、Ｙ座標を１更新する毎
にＸ増分を加えていく、この二次元の線分発生は、Ｘ増
分あるいはＹ増分を加える他にＺ増分を加える処理を追
加することにより三次元の線分発生に拡張できる。

このように、塗潰し処理での縁すなわち辺の上の画素の
Ｚ座標の計算は必ずＹ方向に沿った補間て行なわれるの
に対して、縁の描画すなわち線分発生では、変化分の大
、きい軸に沿ワて補間が行なわれる。従って、Ｘ方向す
変化分の大きい場合、Ｘ軸に沿って補間が行なわれるた
め、縁の部分の２座標が塗潰しの場合と縁描画の場合と
で異なってしまう。その結果、縁とその内部を異なる色
で描画した場合、塗潰し処理での縁が、直線描画による
縁より前面にあると判定されると、縁のその部分だけ異
なる色となってしまう。

また、同様の問題は面上に面の色と異なる色の線または
図形を描画する際にも生じる。

本発明の目的は三次元図形表示において縁の表示を正常
に行なうことができる隠面消去方法を提供することにあ
る。

Ｉ問題点を解決するための手段ｌ 上記目的を達成するために、本発明は、各画素の奥行座
標を格納する奥行値メモリおよび各画素の表示情報を格
納するフレームメモリを有する三次元図形表示装置にお
いて、三次元図形を近似する複数の多角形の面を塗潰す
際に上記奥行値メモリを参照して、書込もうとする画素
が他の面に隠されているか否かを判定した後、他の面に
隠されていない画素について上記フレームメモリへの書
込を行なう隠面消去方法であって、一つの多角形につい
て、その面の縁または面上の任意の図形と異なる色で面
内部を塗潰す場合、当該縁または図形の画素情報を図形
情報記憶手段に記憶しておき、 上記−つの多角形の塗潰し処理時に、上記図形情報メモ
リを参照して、当該画素が上記図形情報メモリに記憶さ
れている画素に相当すると認識された場合には、当該画
素は他の面に隠されていると判定するようにしたもので
ある。

・上記「異なる色」は、明度のみが異なる場合も含む、
上記「塗潰し処理」は、シェーディング処理であっても
よい、上記「他の面」は、線および点も含む。

【作用ｌ 第１Ａ図に、本発明の詳細な説明するための概念図を示
す。表示画面に、隠面消去、シェーディング処理を施し
た三次元図形を表示する場合を考える。

まず、図形情報メモリをクリアした後、縁等の図形情報
を図形情報メモリに書込む。すなわち、Ｘ、Ｙ座標に対
応して縁等のドツトの有無情報な書込む。この際、好ま
しくは、奥行値メモリに、各画素について最も手前にあ
る面のドツトのＺ座標が書込まれ、当該ドツトの色情報
がフレームメモリに書込まれる。図形情報メモリへの縁
等の書込は必ず塗潰し処理の前に行なわなければならな
いが、フレームメモリへの縁等の描画は、塗潰し処理の
後に行なってもよい。

一つの多角形の塗潰し処理時には１図形情報メモリを参
照して、書込もうとする画素が図形情報メモリに記憶さ
れている画素に相当すると認識された場合には、当該画
素はそのＺ座標の如何に関わらず、他の面に隠されてい
ると判定する。その結果、当該画素については塗潰しの
ための画素書込は行なわれない、このようにして、縁の
描画と塗潰し処理が“重複して行なわれる画素はなくな
り、Ｚ座標の計算法の違いから、縁等が正常に描画され
なくなることは防止される。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図から第５図により説明
する。第１図に本発明が適用される装置の全体構成を示
す。１は図形データバッファであり１表示する近似多面
体を構成する多角形の頂点の三次元空間上の座標と輝度
が記憶される。２は描画プロセッサであり、マイクロプ
ロセッサで構成され、図形データバッファ上の多角形の
情報を取込んで表示処理を行なう。３はフレームメモリ
であり、画像情報を記憶し、カラーの濃淡表示が可能な
ように複数のプレーンからなる。４は奥行値メモリでデ
プスバッファ法による隠面消去を行なうために各画素の
奥行値すなわちＺ座標を記憶する。５はエツジメモリ（
図形情報メモリ）で。

多角形の縁となる画素に該当する箇所に１を書込む。エ
ツジメモリはｌプレーンからなる。６は表示装置で、フ
レームメモリ３から出力される画像を表示する。

第２図に描画プロセッサ２が縁付の多角形を表示する時
のフローチャート７を示す、第３図に表示する多角形８
を示す。多角形８は後に述べるように、二つの台形ある
いは台形の上底あるいは下底が点となった場合である三
角形に分割され、表不処理が行なわれる。すなわち、多
角形８は三角形８１、台形８２および三角形８３に分割
され処理される。

フローチャート７のブロック７１でエツジメモリ５をゼ
ロクリアする。ブロック７２では縁の線分をフレームメ
モリ３に指定された縁の色で書込むと同時にエツジメモ
リ５には“ｌ”を書込む。この結果第４図に示したよう
に、エツジメモリ５には丸印で示した部分に１が書込ま
れる。線分発生の詳細は前掲フォーリ他の著書の第１１
章２節を参照されたい、ブロック７３にて与えられた角
形を台形分割する０台形分割の手順については本発明と
直接関連しないので説明を省略する。ブロック７４で台
形の塗潰しを行なう０判定７５では全ての台形の塗潰し
が終了したかを判定し、終了しない場合は次の台形の塗
潰し処理を行なう。

台形の−潰し処理は、日経エレクロトニクスＮｏ、３９
２　（１９８６）第１８９頁から第１９０頁において論
じられているように第３図に示したスキャンライン８１
１に沿って塗潰しを行なう０台形の最下の、スキャンラ
インから最上のスキャンラインまで処理することにより
台形全体の塗潰しを行なう、スキャンラインの描画処理
のフローチャート９を第５図に示す、ブロック９１では
スキャンライン、ここではスキャンライン８１１の端点
８１１１と端点８１１２のＸ座標、２座標および輝度Ｉ
を多角形の頂点ｖ１、ｖ２、ｖ３およびＶ、の値から求
める。すなわち。

端点８１１１の値は頂点Ｖ、と頂点ｖｌから、端点８１
１２の値は頂点ｖ２と頂点Ｖ、の値から補間で求められ
る。

ブロック９２ではスキャンラインに沿ってＸ座標が増加
した時の２座標の増分および輝度Ｉの増分をスキャンラ
インの両端の値から求める。ブロック９３では現在の画
素のＸ座標、Ｚ座標および輝度Ｉの値を左端８１１１の
値とする。判定９４では現在の画素すなわち左端８１１
１の位置のエツジメモリを読んで“ｌ”が書込まれてい
るか判定し、１が立っていれば判定９７ヘジヤンプする
。そうでなければ、判定９５に進み、ここでは奥行値メ
モリ４の現在の画素の位置の値を読んで、他面に隠れて
いるかを判定する。もし隠れている場合は判定９７ヘジ
ヤンプする。隠れていなければ、次のブロック９６でフ
　４レームメモリ３の現在の画素の位置に現在の画素の
輝度Ｉを書込む、また奥行値メモリ４にも現在の画素の
２座標を書込む０判定９７では該スキャンライン上の全
画素の処理を終了したかを判定し。

終了していない場合は現在の画素のＸ座標、２座標およ
び輝度■の値を右隣りの画素の値に更新する。すなわち
Ｘ座標はｌを加え、２座標および輝度Ｉについてはブロ
ック９２で求めたそれぞれの増分値を加え、判定９４ヘ
ジヤンプし、上記処理を繰返す。

以上の実施例では、多角形の縁についてのみ説明したが
、多角形の塗潰しの際に、縁以外にも面上の線、面等の
任意の図形についても本発明は適用できる。

【発明の効果１ 本発明によれば、縁等の描画と塗潰しとを同一画素に重
複して行なうことが防止されるため、三次元図形の隠面
処理に伴なって縁等の表示に画素抜は等が生じることを
阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明の概念図、第１Ｂ図は本発明の方法が
適用される°装置の全体構成のブロック図、第２図は縁
付三次元塗潰し処理手順を示すフローチャート、第３図
は縁付三次元塗潰しを行なう多角形を示す説明図、第４
図は図形情報メモリ（エツジメモリ）への縁の記憶法を
示す説明図、第５図は１本のスキャンラインを塗潰す処
理手順を示すフローチャートである。 ｌ・・・図形データバッファ ２・・・描画プロセッサ ３・・・フレームメモリ ４・・・奥行値メモリ ５・・・図形情報メモリ（エツジメモリ）６・・・表示
装置 出願人　株式会社　日　立製作所 代理人　弁理士　富　１）和　子 第１Ａ図 第１Ｂ図 第２図 ン 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、各画素の奥行座標を格納する奥行値メモリおよび各
   画素の表示情報を格納するフレームメモリを有する三次
   元図形表示装置において、三次元図形を近似する複数の
   多角形の面を塗潰す際に上記奥行値メモリを参照して、
   書込もうとする画素が他の面に隠されているか否かを判
   定した後、他の面に隠されていない画素について上記フ
   レームメモリへの書込を行なう隠面消去方法であって、 一つの多角形について、その面の縁または面上の任意の
   図形と異なる色で面内部を塗潰す場合、当該縁または図
   形の画素情報を図形情報メモリに記憶しておき、 上記一つの多角形の塗潰し処理時に、上記図形情報メモ
   リを参照して、当該画素が上記図形情報メモリに記憶さ
   れている画素に相当すると認識された場合には、当該画
   素は他の面に隠されていると判定することを特徴とする
   隠面消去方法。 ２、上記異なる色は、明度のみが異なる場合も含む特許
   請求の範囲第１項記載の隠面消去方法。 ３、上記塗潰し処理は、シェーディング処理である特許
   請求の範囲第１項記載の隠面消去方法。