JPH02162416A - 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】 〔概要］ グラフィックワークステーション等の図形処理システム
に構成される座標変換機能を持つ図形表示装置に関し、 上位装置における図形要素の作成を効率化させ図形処理
を高速化させることを目的とし、仮想座標系の座標値か
らなる図形要素を、表示面上に対応した装置座標系の座
標値に座標変換を行い表示する図形表示装置であって、
上位装置からの要請に対して前記座標変換における変換
情報を上位装置に通知する座標変換情報通知手段を構成
する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は、グラフィックワークステーション等の図形処
理システムに構成される座標変換機能を持つ図形表示装
置に関する。

近年の情報処理技術の発達により、図形表示装置は高度
な座標変換機能を持つとともに、大量の図形情報を高速
に表示する能力を持つことが要求されている。

座標変換機能とは、例えば、セグメント変換やビューポ
ート変換などであり、これらの機能を同時に用いて多段
階の座標変換を行なうことができる。すなわち使用者が
表示装置に発行した図形要素は、まずセグメント変換の
作用を受け、次にビューポート変換の作用を受けてから
表示される。

（ここで使用者と呼ぶのは図形表示装置を出力装置とし
て使用する上位装置である中央処理装置上のプログラム
を指す。） 通常、使用者プログラムが発行する図形要素を定義する
２次元の座標系を仮想座標系と呼び、装置の表示面上の
各画素の位置を示す座標系（装置座標系と呼ぶ）と区別
している（第３図参照）。

使用者プログラムは仮想座標系上に図形要素を定義する
と共に、表示すべき領域として、任意に水平な長方形（
ウィンドウと呼ぶ）を仮想座標系に指定し、これに対す
る装置の表示面上の表示領域として、装置座標系上に任
意に水平な長方形（ビューポートと呼ぶ）を指定する。

第３図に示すようにビューボート変換とは、図形表示装
置が、使用者プログラムにより発行された各種図形要素
のなかで、ウィンドウ内に存在するものを選択してビュ
ーポート内に線形写像する機能を言う。

また、セグメント変換とは、仮想座標系に定義された図
形要素を、同じ仮想座標系上に拡大、縮小２回転等の線
形変換を行なう機能を言い、次の行列により指定される
。

上記行列は、 Ｘ＝ａ　ｘ＋ｂ　ｙ＋ｃ Ｙ＝ｄｘ＋ｅｙ＋ｆ の１次式で表されるように、（ｘ、ｙ）は変換前の座標
で（Ｘ、Ｙ）は変換後の座標であり、ａ。

ｂおよびｄ、ｅはスケーリングや回転、ｃ、ｆは平行移
動量として、使用者が任意に指定できるものとなってい
る。

上記２つの座標変換はそれぞれが線形写像であるため、
これらを多段階に行なった結果の合成写像も線形写像で
あり、上記のような座標変換行列（１）で表現すること
ができる。例えば、ビューポート変換は図形の回転はし
ないため、 の変換行列で表すことができ、セグメント変換における
変換行列と合成させることができる。

［従来の技術］ 第４図は、図形処理システムの一例であり、図形表示装
置を説明するものである。同図において４１は座標変換
機能を備えた図形表示装置、４２はタブレット、４３は
上位装置であるコンピュータシステム等のホスト装置で
ある。

ホスト４３には、図形表示装置４１に対して各種図形を
表示させる機能を持つ使用者プログラムが、図形表示す
ブルーチン・ライブラリとして備えられている。この図
形表示すブルーチンは、仮想座標系の座標値を図形デー
タとして図形表示装置４１に発行し、必要によっては、
セグメント変換のための座標変換行列データ、ウィンド
ウまたはビューボートの範囲指定等を同時に発行する。

これに対して図形表示装置４１では、ホスト４３からの
図形データに対して、指定されたセグメント変換等の処
理を行い、ビューボートへの合成写像を作成するための
座標変換行列データを作成し、そのデータによりビュー
ボート変換が行なわれ図形が描画され表示される。また
、操作者によりタブレット４２から、ウィンドウ、ビュ
ーボートの範囲の変更が入力されると、その情報から座
標変換行列データが作成され、ビューボート変換が行な
われて表示が変更される。

一般的に、図形表示装置における描画機能は直線のみで
あり、このため、上位装置では円等の曲線を描こうとす
る場合に、折れ線により近似する必要があり、その要素
として次のような仮想座標系上の座標値列が作成されて
いる。

（ｘｉ、ｙｌ）−（ｘ２．ｙ２）−・・・・・・−（ｘ
　ｎ、　　ｙ　ｎ） 次に、上記図形表示すブルーチン・ライブラリの中の一
例として、円周表示すブルーチンにより従来の図形表示
装置に対する上位装置における図形要素の作成処理を説
明する。

円周表示すブルーチンの引数の形式は、仮想座標系上の
中心点と半径からなり、 ＣＩＲＣＬＥ（中心点座標、半径） のように記述することによって呼び出される。この円周
表示すプル−チンでは、円周を折れ線に近似して折れ線
要素を作成する処理を行い、図形表示装置に発行する。

この折れ線要素の作成において、従来では図形表示装置
におけるビューポート変換等の座標変換を考慮して、座
標変換倍率が大きいときにも表示面上で一定の精度が得
られるように、すなわち、円周が多角形に見えないよう
にするために、折れ線要素を構成する座標の数を多く作
成する必要があった。ここで座標変換倍率とは、仮想座
標系上の１線分の長さと、それを装置座標系に写像した
ときの長さの比率を示す実数値であり、座標変換行列と
ともに変化するものである。

例えば、図形表示装置における座標変換倍率の最大値を
仮に１．０とし、上位装置における円周表示すブルーチ
ンに実引数として、中心点座標（７００，４００）、半
径１００が設定されたとすると、円周表示すブルーチン
では、 １００ｘ１．０ｘ６＝６００　（円周率の近似値を３と
する） の演算を行い、座標変換倍率が最大の時の装置座標系上
での円周（楕円周になる場合もある）の長さを、約６０
０と評価する。

ここで仮に装置座標系上で必要とされている精度を約３
画素とすれば、求める折れ線の装置座標系における線分
の長さが３画素となるように線分の数が計算される。上
記の場合は６００÷３−２００本の線分を持つ折れ線と
して、円周を近似するようになされる。そして、折れ線
要素の各座標は円周を等分割する必要があるため、次に
示す演算が２００回（ｎ＝１．２．　　・・・、２００
）行われ長い時間を消費して各要素が作成されていた。

［発明が解決しようとする課題〕 このように従来では、図形表示装置において、操作者が
任意にウィンドウあるいはビューポートを変化させるこ
とができることから、上位装置では図形表示装置におけ
る座標変換倍率を知り得なかった。このため、Ｅ位装置
における近似のための折れ線要素の作成処理等では、図
形表示装置における座標変換倍率が最大となっていたと
きに、表示される図形が精度の悪いものとならないよう
に、座標変換倍率を最大に想定し、分割数を最大にして
近似をしていた。このため、作成時間を多く要するもの
となっていた。

本発明は、このような課題に鑑みて創案されたもので、
上位装置における図形要素の作成を効率化させ、図形処
理を高速化させ得る図形表示装置を提供することを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明における上記目的を達成するための手段は、仮想
座標系の座標値からなる図形要素を、表示面上に対応し
た装置座標系の座標値に座標変換を行い表示する図形表
示装置であって、上位装置からの要請に対して前記座標
変換における変換情報を上位装置に通知する座標変換情
報通知手段を有する図形表示装置によるものとする。

［作用］ 一般に、上位装置における使用者プログラムは図形表示
装置において装置座標系上に座標変換された図形、すな
わち表示された図形に対して一定の精度を要求する。従
って、仮想座標系上で必要とされる精度は座標変換行列
に依存する。座標変換倍率が大きいほど、発行する図形
要素は高い精度を必要とし、座標変換倍率が小さいとき
には本１１度の低い図形要素を発行してもよい。

また、図形要素が高精度であればあるほど、それを作成
２表示するために多くの処理時間を要する。例えば、曲
線を折れ線要素として近似して表示する場合、高精度に
するには折れ線を構成する線分数を多くする必要がある
。また、座標変換の結果縮小されるために、低精度でよ
い場合などでは線分数を少なくしてもよく、この場合に
は処理時間が少なくてすむ。また、高精度のときは図形
要素として作成２表示する必要があるものでも、低精度
のときには表示する必要のないものとなるものもある。

本発明では、図形表示装置に設けられた座標変換情報通
知手段が、セグメント変換やビューボート変換などの座
標変換の各段階のそれぞれにおける座標変換行列データ
を合成して、最終的に仮想座標系上の図形が装置座標系
上のビューボートに写像されるときの変換情報となる座
標変換行列データを作成し、上位装置に通知するため、
上位装置では必要とする精度を正しく知ることができ、
これにより使用者プログラムで作成する図形要素を省略
したり、近似方法を調整することによって作成処理を高
速に行なうことができ、かつ、図形要素が省略されたり
調整された図形要素となるため図形表示装置における表
示処理も高速に行なうことができるようになる。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例である図形表示システムの
概略構成図である。同図に示すように、図形表示装置１
には操作者が入力を行なうタブレット２、各種の使用者
プログラムを備え図形データの作成および図形表示を指
令する上位装置であるＣＰＵ　（中央処理装置）３が接
続されている。

図形表示装置１は、ＣＰＵ３からのデータ、指令等の入
力およびタブレット２からの入力を管理し図形表示の制
御を行な−うマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１１と、Ｍ
ＰＵＩＩが実行するプログラムが格納されているプログ
ラムメモリ１２と、ＣＰＵ３から送られて（る図形要素
を記憶する図形要素メモリ１３と、各種演算を行なう演
算器１４と、表示データが展開されるフレームメモリ（
ＦＭ）１５と、フレームメモリ１５上のデータを表示す
るＣＲＴ１６とにより構成され、プログラムメモリ１２
には本発明の特徴とする座標変換情報通知手段が備えら
れている。

上記図形表示装置１において、ＭＰＵＩＩは、ＣＰＵ３
から送られてくる仮想座標系の座標値からなる図形要素
を図形要素メモリ１３に格納し、セグメント変換指令と
ともに送られてくる座標変換行列データａ、ｂ、ｃ、ｄ
、ｅ、ｆを、前出の座標変換行列（１）に代入して演算
器１４によりその演算を実行し、セグメント変換をした
図形要素を作成して同じく図形要素メモリ１３に格納す
る。

さらに、仮想座標系に設定されたウィンドウと装置座標
系に設定されたビューボートそれぞれの設定値から、前
出の座標変換行列（２）におけるａ。

ｃ、ｅ、ｆの座標変換行列データを算出し、座標変換行
列を作成するとともに、図形要素メモリ１３内の各図形
要素を前記ウィンドウ枠でクリッピングし、クリッピン
グされた図形要素に座標変換行列を作用させてビューボ
ート変換し、得られた装置座標系の座標値による図形を
、フレームメモリ１５上のビューボートに対応する領域
に展開して、ＣＲＴ１６に表示させる。また、ウィンド
ウおよびビューボートは、ＣＰＵ３またはタブレット２
からの操作者の入力により設定されるが、設定が変更さ
れるごとに上記座標変換行列データを作成し、ビューボ
ート変換を行なう。

次に、本発明の特徴である座標変換情報通知手段による
ＭＰＵＩＩの動作を説明する。

ＣＰＵ３から座標変換情報間合わせ指令がくると、ＭＰ
ＵＩＩは次の動作を行なう。

１）　セグメント変換およびビューボート変換のそれぞ
れの座標変換行列データを合成する。この合成は公知の
線形化数学における行列の積の演算により行い、合成し
た座標変換行列データを次のような形式で得る。

座標変換行列式を次のように求める。

座標変換行列式＝ａＸｅ−ｂＸｄ 座標変換倍率を次のように求める。

座標変換倍率＝座標変換行列式の絶対 値の平方根 ４）　求めた座標変換行列データ・座標変換行列式・座
標変換倍率の座標変換情報を、ＣＰＵ３に送信する。

上記のように求めた座標変換行列式は、仮想座標系上の
閉会■域と、それを装置座標系」二に写像した閉領域と
の面積比を評価する実数値として用いることができる。

実際に、座標変換行列式は平行四辺形に対して正確な面
積比となることが知られている。また、座標変換倍率は
座標変換が相似変換（写像前と写像後の図形が相似形と
なる）であるときには、正確な長さの比率となることが
知られている。

なお、上記座標変換行列式および座標変換倍率は座標変
換行列データにより作成できるため、ＣＰＵ３に送信す
る座標変換情報は１）における座標変換行列データのみ
でもよい。

第２図は、ＣＰｔＪ３における使用者プログラムの一例
を示すものである。ＣＰＵ３では、使用者プログラムか
らデータストリームを送信することにより図形表示装置
１に各種の図形を表示させることができるが、−例とし
て、従来例と同様に円周表示すブルーチン“’ＣＩＲＣ
ＬＥ（中心点座標。

半径）°°により、ＣＰＵ３における処理を説明する。

第２図に示すように、ＣＩＲＣＬＥ”の最初に、例えば
ｒＧＥＴ倍率」というようなコマンドを配し、ＣＰＵ３
から図形表示装置１に座標変換情報の問合わせを実行し
て、その時の図形表示装置１の座標変換倍率を得る。

仮に、実引数として、従来例と同様に中心点座標（７０
０，４００）、半径１００が設定されているとして、得
られた座標変換倍率が０．１であったとすると、次のよ
うに計算が行なわれ折れ線要素が作成される。

１００Ｘ０．ｌＸ６＝６０　（円周率の近似値を３とし
た） これにより装置座標系上での円周（楕円周になる場合も
ある）の長さを、約６０と評価し、仮に装置座標系上で
必要とされている精度を約３画素とすれば、装置座標系
で線分の長さが３画素になるように、円周を６０÷３＝
２０本の線分を持つ折れ線に近似すればよいと計算し、
そして、前出の座標を求める弐（３）の演算処理を２０
回行い、折れ線要素を作成して図形表示装置１に発行す
る。

本実施例における上記条件による円周表示すブルーチン
の処理では、図形表示装置１における座標変換倍率が得
られているため、前述した従来例に比べ、折れ線要素の
作成に要する時間は約１０％となり、同様に図形表示装
置１での表示に要する時間も約１０％となっている。

また、円周表示すブルーチンが実引数として、中心点座
標（７００，４００）、半径１０とする円の表示を実行
しようとする場合、得られた座標変換倍率が同様に０．
１であると、装置座標系上での直径は、２Ｘ１０Ｘ０．
１＝２　　と評価し、装置座標系上の制度が３画素とす
ると、このような円は表示する必要がないと判断して、
折れ線要素を作成する処理は行なわない。従って、この
ような場合には、従来に比べさらに多くの時間が節約で
きるものとなっている。

なお、円周表示すブルーチンのみの例を示したが、他の
曲線等の表示における処理も同様になされる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、図形表示装置で
の座標変換における座標変換倍率等の座標変換情報が得
られるため、その図形表示装置に発行する図形要素の作
成処理を行なう上位装置では、どの程度の精度を持たせ
る必要があるかを判断し、その精度に合わせた近似等の
作成処理ができ、必要以上の作成処理をする必要がない
ため、従来に比べ高速化される。また、縮小などにより
表示する意味のないものなども判定することができ、無
駄な処理が省略され、作成処理に要する時間は高速化さ
れる。なおかつ、この結果、図形表示装置における表示
処理も高速化されるため、二重の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、 第２図は使用者プログラム処理の一例、第３図は座標変
換の説明図、 第４図は図形処理システムの説明図である。 １．４１；図形表示装置、 ２．４２；タブレット、 ３；ＣＰＵ（上位装置）、 １１；マイクロプロセッサ、 １２；プログラムメモリ、 １３吋図形要素メモリ、 １５；フレームメモリ、 １６；ＣＲＴ。 ／図形処理システム 本発明の一実施例の構成＝ 第】図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 仮想座標系の座標値からなる図形要素を、表示面上に対
   応した装置座標系の座標値に座標変換を行い表示する図
   形表示装置であって、 上位装置からの要請に対して前記座標変換における変換
   情報を上位装置に通知する、座標変換情報通知手段を有
   することを特徴とする図形表示装置。