JPH03185578A - ソリッドモデルの断面表示処理方法 - Google Patents
ソリッドモデルの断面表示処理方法Info
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- JPH03185578A JPH03185578A JP32445789A JP32445789A JPH03185578A JP H03185578 A JPH03185578 A JP H03185578A JP 32445789 A JP32445789 A JP 32445789A JP 32445789 A JP32445789 A JP 32445789A JP H03185578 A JPH03185578 A JP H03185578A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔概要〕
ソリッドモデルの断面表示を実現するためのソリッドモ
デルの断面表示処理方法に関し、セクショニングZバッ
ファを用いずにソリッドモデルの断面表示を可能とする
ことを目的とし、世界座標系上で指定された切断面をク
リッピング処理が可能となる位置まで回転する第1の処
理過程と、回転された切断面を基準にしてクリッピング
処理を実行することで、切断面より視点側に位置する図
形要素を除去する第2の処理過程と、第1の処理過程に
よる回転を元に戻しつつ、デバイス座標系への座標変換
を実行する第3の処理過程と、指定されたビューポート
を基単にしてクリッピング処理を実行することで、ビュ
ーポートの枠外の図形要素を除去する第4の処理過程と
、除去されなかった図形要素の内の最も視点側に位置す
る図形要素を特定して表示していく第5の処理過程とを
備えるよう構成する。 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ソリッドモデルの断面表示を実現するための
ソリッドモデルの断面表示処理方法に関し、特に、セク
ショニングZバッファを必要としないでソリッドモデル
の断面表示を可能とするソリッドモデルの断面表示処理
方法に関するものである。 ソリッドモデル表示処理装置においては、表示するソリ
ッドモデルの内部構造を確認できるようにするために、
任意の平面でカットしたときの断面を表示するためのセ
クショニング手INを備えることになる。このセクショ
ニング手段は、切断面を3次元で定義して、視点から見
て切断面の後ろに位置してかつ他の図形要素よりも前に
位置する図形要素のみを表示することによって、ソリッ
ドモデルの内部構造を表示していくことになる。このセ
クショニング手段の実装は、ソリッドモデル表示処理装
置のハードウェア規模が大きくならないような構成によ
り実現していくことが望まれている。 〔従来の技術〕 従来のソリッドモデル表示処理装置では、ソリッドモデ
ルの書画処理を実行するin処理部が、デバイス座標系
上で表される切断面の形状を格納するセクショニング2
バツフアと、それまでに書画した最も視点側に位置する
図形要素の座標値を格納するZバッファとを備えるよう
構成していた。 そして、このように構成されるl1ii処理部が、デバ
イス座標系に座標変換されてクリッピングされたソリッ
ドモデルの各図形要素を描画していく際に、描画しよう
とする画素の座標値が視点側から見てセクショニング2
バツフアの2座標値よりも後方でかつ2バツフアの座標
値よりも前方にあるものを特定して、その特定した画素
のみの座標値をフレームバッファに書き込んでいくこと
で、ソリッドモデルの断面表示を実現していくという方
法を採っていた。 すなわち、2次元の例で説明するならば、第611(a
)に示すように、セクショニング2バツフアの管理する
2座標値よりも後方で、かつ2バツフアの管理する2座
標値よりも前方にある図形要素を特定してその座標値を
フレームバッファに格納していくことで、ソリッドモデ
ルの断面表示を実現していくという方法を採っていたの
である。 ここで、第6図(a)にあっては、第6図(b)に示す
ように、視線方向が2軸方向となることを想定している
。
デルの断面表示処理方法に関し、セクショニングZバッ
ファを用いずにソリッドモデルの断面表示を可能とする
ことを目的とし、世界座標系上で指定された切断面をク
リッピング処理が可能となる位置まで回転する第1の処
理過程と、回転された切断面を基準にしてクリッピング
処理を実行することで、切断面より視点側に位置する図
形要素を除去する第2の処理過程と、第1の処理過程に
よる回転を元に戻しつつ、デバイス座標系への座標変換
を実行する第3の処理過程と、指定されたビューポート
を基単にしてクリッピング処理を実行することで、ビュ
ーポートの枠外の図形要素を除去する第4の処理過程と
、除去されなかった図形要素の内の最も視点側に位置す
る図形要素を特定して表示していく第5の処理過程とを
備えるよう構成する。 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ソリッドモデルの断面表示を実現するための
ソリッドモデルの断面表示処理方法に関し、特に、セク
ショニングZバッファを必要としないでソリッドモデル
の断面表示を可能とするソリッドモデルの断面表示処理
方法に関するものである。 ソリッドモデル表示処理装置においては、表示するソリ
ッドモデルの内部構造を確認できるようにするために、
任意の平面でカットしたときの断面を表示するためのセ
クショニング手INを備えることになる。このセクショ
ニング手段は、切断面を3次元で定義して、視点から見
て切断面の後ろに位置してかつ他の図形要素よりも前に
位置する図形要素のみを表示することによって、ソリッ
ドモデルの内部構造を表示していくことになる。このセ
クショニング手段の実装は、ソリッドモデル表示処理装
置のハードウェア規模が大きくならないような構成によ
り実現していくことが望まれている。 〔従来の技術〕 従来のソリッドモデル表示処理装置では、ソリッドモデ
ルの書画処理を実行するin処理部が、デバイス座標系
上で表される切断面の形状を格納するセクショニング2
バツフアと、それまでに書画した最も視点側に位置する
図形要素の座標値を格納するZバッファとを備えるよう
構成していた。 そして、このように構成されるl1ii処理部が、デバ
イス座標系に座標変換されてクリッピングされたソリッ
ドモデルの各図形要素を描画していく際に、描画しよう
とする画素の座標値が視点側から見てセクショニング2
バツフアの2座標値よりも後方でかつ2バツフアの座標
値よりも前方にあるものを特定して、その特定した画素
のみの座標値をフレームバッファに書き込んでいくこと
で、ソリッドモデルの断面表示を実現していくという方
法を採っていた。 すなわち、2次元の例で説明するならば、第611(a
)に示すように、セクショニング2バツフアの管理する
2座標値よりも後方で、かつ2バツフアの管理する2座
標値よりも前方にある図形要素を特定してその座標値を
フレームバッファに格納していくことで、ソリッドモデ
ルの断面表示を実現していくという方法を採っていたの
である。 ここで、第6図(a)にあっては、第6図(b)に示す
ように、視線方向が2軸方向となることを想定している
。
確かに、この従来技術によれば、複数の断面によるソリ
ッドモデルの切断表示が可能にあるという利点はあるも
のの、切断面の画素の座標位置情報と奥行情報とを管理
する大きなメモリ容量のセクショニング2バツフアが必
要となることから、ソリッドモデル表示処理装置のハー
ドウェア規模が大きくなってしまうという問題点がある
とともに、セクショニング2バツフアの複雑な制御処理
を実行するための手段を具備していく必要があるという
問題点があった。 本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、セ
クショニングZバッファを用いずにソリッドモデルの断
面表示を可能とする新たなソリッドモデルの断面表示処
理方法を提供することで、従来技術が有していたこのよ
うな問題点の解決を図ることを目的とするものである。 〔課題を解決するための手段〕 第1図は本発明の原理構成図である。 図中、PIは第1の処理過程、P2は第2の処理過程、
P3は第3の処理過程、P4は第4の処理過程、P5は
第5の処理過程を表している。 第1の処理過程P1では、世界座標系上で指定される切
断面がクリッピング処理の基準面となるXY平面、Xz
平面、YZ平面の内のいずれか1つの平面に平行となる
べく座標系の回転処理を実行する。 第2の処理過程P2では、第1の処理過程PIに従って
回転された切断面を基準にしてクリッピング処理を実行
することで、切断面より視点側に位置する図形要素を除
去する処理を実行する。 第3の処理過程P3では、第1の処理過程P1による回
転を元に戻すとともに、視点側の図形要素の除去された
ソリッドモデルを視線方向の座標系をなすデバイス座標
系へと座標変換する処理を実行する。 第4の処理過程P4では、デバイス座標系上で指定され
るビニ−ポートを基準にしてビューポートの枠外の図形
要素を除去する処理を実行する。 第5の処理過程P5では、第2及び第4の処理過程P2
.P4で除去されなかった図形要素の内の最も視点側に
位置する図形要素を特定して表示していく処理を実行す
る。 〔作用〕 本発明では、第1図(イ)に示すように、ソリッドモデ
ルに対して世界座標系に従う切断面が指定されることに
なると、第1の処理過程P1で、世界座標系の原点から
その切断面に対して垂直に引かれたベクトルが例えばZ
軸と一敗するように世界座標系を回転していくことで、
切断面がクリッピング処理の基準面として可能となるX
Y平面と平行となるように処理する。この第1の処理過
程P1の処理により、第1図(ロ)に示すように、切断
面がXY平面と平行となる位置にセットされることにな
る。 次に、第2の処理過程P2で、回転された切断面を基準
にしてクリッピング処理を実行することで、切断面より
視点側に位置する図形要素を除去するよう処理する。こ
の第2の処理過程P2の処理により、第1図(ロ)中の
■で示す図形要素が第1図(ハ)に示すように除去され
ることになる。 続いて、第3の処理過程P3で、第1の処理過程PIに
よる回転角度を逆に回転していくことでソリッドモデル
を元の角度状態に戻すとともに、その視点側の図形要素
の除去されたソリッドモデルを世界座標系から視線方向
の座標系をなすデバイス座標系へと座標変換するよう処
理する。この第3の処理過程P3の処理により、第1図
(ニ)に示すように、視点側の図形要素の除去されたソ
リッドモデルがデバイス座標系へと変換されることにな
る。 続いて、第4の処理過程P4で、デバイス座標系上で指
定されるビューポートを基準にしてビューボートの枠外
の図形要素を除去するよう処理する。この第4の処理過
程P4の処理により、第1図(ホ)に示すように、ビュ
ーポートの枠外の図形要素が除去されることになる。 続いて、第5の処理過程P5で、今までの処理により除
去されなかった図形要素の内の最も視点側に位置する図
形要素を特定して表示していくよう処理する。この第5
の処理過程P5の処理により、第1図(ホ)中の■で示
す図形要素が第1図(へ)に示すように除去されて、切
断面から見たソリッドモデルの断面形状の表示が実現さ
れることになる。 このように、本発明によれば、クリッピング処理を2段
槽底にして、最初のクリッピング処理に従って視点側の
図形要素を除去してしまうようにしたことから、描画処
理の段階でセクシッニング2バッファを用いて視点側の
図形要素を除去していく処理が不要となることになり、
これから、セクショニングZバッファを具備する必要が
なくなるのである。 〔実施例〕 以下、実施例に従って本発明の詳細な説明する。 第2図に、本発明を具備するソリッドモデル表示処理装
置の一実施例を図示する0図中、1は表示データメモリ
、2は表示データ管理部、3は座標変換部4とクリッピ
ング処理部5とから構成される幾何処理部、6は構面管
理部、7は共有メモリ部、8はFIFOバッファ、9は
面塗部10とDDAIIと描画制御部12とから構成さ
れる描画処理部、13はZバッファ、14はフレームバ
ッファ、15は表示部である。 表示データメモリ1には、ソリッドモデルを構成する情
報(モデルを構成する面の頂点の座標値・各面の色情報
等)、視線方向により規定されるデバイス座標系への座
標変換を指定する座標変換行列T、デバイス座標系で指
定されるクリッピング境界情報(ビューポート情報)及
び世界座標系で指定される切断面情報等が図形表示プロ
グラムとして管理されることになる。この図形表示プロ
グラムは、以下に詳述するように、最初に、座標変換行
列Tとビューボートと切断面とを設定し、続いて、図形
要素の描画を指示するよう処理することになる。具体的
には、四角錐の図形を表示する場合には、第3図に示す
ように、三角形状面■。 の色指標の指定、面■゛の描画、三角形状面■°の色指
標の指定、面■゛の描画というように処理していくこと
でソリッドモデルの表示を実行することになる。 表示データ管理部2は、第1の処理ステップとして、先
ず最初に、この表示データメモリlから切断面情報(世
界座標系の原点からその切断面に垂直に引かれるベクト
ル(a、b、c)により表現されている)を読み出し、
次に、下式に従って、第1の座標変換を実行するための
座標変換行列T1を算出するとともに、この算出した座
標変換行列T1をFIFOバッファ8軽由で座標変換部
4のレジスタR1に設定する処理を実行する。 但し、 S 2− a /(a ”+ c ”)””C2= C
/ (a ”+(t)tztCI−(a”+c重)””
/(a”+b”+c”)””S l =b/(a”+b
”+c”)””この座標変換行列TIは、第4−図に示
すように、X軸及びY軸を中心にして回転させることで
、切断面に引かれる法線ベクトル(a + b + c
)を2軸に一致するように座標変換することを意味し
ている。このように、座標変換することで、切断面が世
界座標系のxY平面と平行にセットされることになって
、この切断面をクリッピング処理の基準面として用いる
ことができるようになる。 座標変換行列T1を算出すると、表示データ管理部2は
、続いて、算出した座標変換行列TIと切断面の法線ベ
クトル(a、b、c)の同次座標表現である(a+kl
+c+1)’ (但し、tは縦行列を表す)とのマトリ
クスを演算することで、切断面のZ軸上の座標位置を算
出する。そして、この算出したZI!標値を第1の座標
変換に連動して実行されることになる第1のクリッピン
グ処理のZ座標の上限値として決定するとともに、十〇
をZ座標の下限値として決定し、かつ、±のをその第1
のクリッピング処理のXY座標の上下限値として決定し
て、FIFOバッファ8経出でこれらの上下限値をクリ
ッピング処理部5のレジスタr、に設定する処理を実行
して第1の処理ステップを終了する。 次に、表示データ管理部2は、第2の処理ステップとし
て、先ず最初に、表示データメモリ1から座標変換行列
Tを読み出し、次に、下式に従って、第2の座標変換を
実行するための座標変換行列T2を算出するとともに、
この算出した座標変換行列T2をFIFOバシファ8経
出で座標変換部4のレジスタR8に設定する処理を実行
する。 T2−TX’[’l−1 この座標変換行列T2は、座標変換行列TIにより回転
されることになる座標系を元の角度状態に戻すとともに
、座標変換行列Tの座標変換により規定されるデバイス
座標系への座標変換を実行することを意味している。 座標変換行列T2を算出すると、表示データ管還部2は
、続いて、表示データメモリlからビューポート情報を
読み出して、そのビューポート情報が指定するところの
クリッピング処理の上下限値を第2の座標変換に連動し
て実行されることになる第2のクリッピング処理の上下
限値として決定して、FIFOバッファ8経出でクリッ
ピング処理部5のレジスタrtに設定する処理を実行し
て第2の処理ステップを終了する。 このようにして、第1及び第2の処理ステップが終了す
ると、続いて、表示データ管理部2は、第3の処理ステ
ップとして、表示データメモリlからソリッドモデルの
図形要素データを順次読み出し、第1の座標変換及び第
1のクリッピング処理(以下、第1の処理という)を行
うことを指示する処理フラグを付して、その読み出して
いく図形要素データをFIFOバッファ8経出で幾何処
理部3に転送するよう処理する。 表示データ管理部2からこの第1の処理の処理フラグの
付された図形要素データが送られてくると、幾何処理部
3の座標変換部4は、レジスタR1に格納されている座
標変換行列TIに従って第1の座標変換処理を実行する
とともに、それに続いて、クリッピング処理部5は、レ
ジスタr、に格納されているクリッピング枠に従って第
1のクリッピング処理を実行する。上述したように、こ
の第1の座標変換処理により、ソリッドモデルの切断面
が2軸と垂直になるよう座標変換される。続いて実行さ
れる第1のクリッピング処理では、座標変換後の図形要
素とこの切断面により規定されるクリッピング枠とを比
較して、Z座標値が切断面と2座標下限値との間の値を
とる頂点、すなわち切断面より視点側に位置する頂点を
除去するとともに、それ以外の頂点、すなわち切断面よ
り視点の反対側に位置する頂点についてはそのまま残す
よう処理し、更に、除去される頂点と残される頂点との
間を結ぶ辺が切断面と交差するときにはその交点を算出
して新たな頂点を発生させていくことで、切断面で切断
される図形要素の形状を求めるよう処理する。このよう
にして、第1の処理を終了すると、幾何処理部3は、第
1の処理の処理フラグを付したまま処理した図形要素デ
ータを次段の描画管理部6に転送するよう処理する。 幾何処理部3から第1の処理の処理フラグの付されてい
る図形要素データが送られてくると、描画管理部6は、
その送られてくる図形要素データを共有メモリ部7に書
き込むとともに、表示データ管理部2に対して、第2の
座標変換及び第2のクリッピング処理(以下、第2の処
理という)の実行依頼を通知するよう処理する。 このrim管理部6−からの第2の処理の実行依頼通知
を受は取ると、表示データ管理部2は、第3の処理ステ
ップとして実行している表示データメモリ1から幾何処
理部3への図形要素データの転送処理の完了を確認して
から、第4の処理ステップとして、共有メモリ部7から
第1の処理の施された図形要素データを順次読み出し、
第2の処理を行うことを指示する処理フラグを付して、
その読み出していく図形要素データをFIFOバッファ
8軽由で幾何処理部3に転送するよう処理する。 表示データ管理部2からこの第2の処理の処理フラグの
付された図形要素データが送られてくると、幾何処理部
3の座標変換部4は、今度はレジスタR8に格納されて
いる座標変換行列T2に従って第2の座標変換処理を実
行するとともに、それに続いて、クリッピング処理部5
は、今度はレジスタr、に格納されているクリッピング
枠(ビューポートを指定している)に従って第2のクリ
ッピング処理を実行する。上述したように、この第2の
座標変換処理により、第1の座標変換処理により回転さ
れることになる座標系を元の状態に戻しつつ、視線方向
の座標系であるデバイス座標系への座標変換が実行され
る。 続いて実行される第2のクリッピング処理では、座標変
換後の図形要素とピユーポートとを比較して、ビューポ
ートの左右、上下、前後の6面の夫々に対して上述の第
1のクリッピング処理と同様のクリッピング処理を実行
していくことで、図形要素の形状をビニ−ポートの枠内
に収まるように変換する。すなわち、第5図(a)に示
すように、ソリッドモデルMがビューポートVよりはみ
出ているときには、先ず最初に、第5図(b)に示すよ
うに、ビニ−ポートVの左右、上下、前後の6面に対し
てソリッドモデルMの頂点P、、P□・・・の内外判定
を行い、次に、第5図(c)に示すように、ビューポー
トとの交点を算出し、続いて、第5図(d)に示すよう
に、新頂点を発生することで、ビニ−ポートvに収まる
べくソリッドモデルMを刈り込んでいくのである。 このようにして、第2の処理を終了すると、幾何処理部
3は、第2の処理の処理フラグを付したまま処理した図
形要素データを次段の描画管理部6に転送するよう処理
する。 幾何処理部3から第2の処理の処理フラグの付されてい
る図形要素データが送られてくると、描画管理部6は、
今度は共有メモリ部7には書き込まないで、その送られ
てくる図形要素データをそのまま描画処理部9に転送し
ていくよう処理する。 このようにして、第1及び第2の処理によりクリッピン
グされたソリッドモデルの図形要素データが描画処理部
9に転送されていくことになる。 描画管理部6からクリッピングされた図形要素データを
受は取ると、描画処理部9の面塗部lOは、転送されて
くる図形要素の頂点データから図形を内実するベクトル
列を発生し、続いて、DDA(ディジタル・ディファレ
ンシャル・アナライザ)11は、面塗部10により発生
されたベクトル列の両端情報から3次元の画素単位の画
像データを生成してti百制御部12に渡すよう処理す
る。 この描画制御部12には、例えば1024 X 102
4 X8ビツトのメモリ容量をもつZバッファ13とフ
レームバッファ14とが接続されるよう構成されている
。このZバッファ13は、それまでにtii*制御部1
2がフレームバッファ14に書き込んだ最も視点側に位
置する画像データの座標情報を管理し、一方、フレーム
バッファ14は、表示部15に表示する画像データを管
理するよう構成されている。 描画制御部12は、DDAIIから3次元の画像データ
の座標情報(X + 7 r Z )を受は取ると、Z
バッファ13からこの(x、y)アドレスの指定するZ
座標値を読み出し、この読み出した2座標値が受は取っ
た画像データの2座標値である2値よりも小さい・か否
かを判断して、小さいときはフレームバッファ14の(
x、y)アト・レスにその2値を奥行情報として書き込
むとともに、Zバッファ13の(x、y)アドレスのZ
座標値をその大きな値をもつ2値に更新するよう処理す
る。 一方、Zバッファ13から読み出したZ座標値が受は取
った画像データの2値よりも大きいときには、フレーム
バッファ14への書込処理及び2パフフア13への更新
処理は実行しないよう処理する。この描画制御部12の
処理に従って、2バツフア13には、それまでにフレー
ムバッファ14に書き込まれた最も手前(z値の大きい
もの)の図形の奥行情報、すなわち最も視点側に位置す
る画像データの奥行情報が格納されていくことになり、
視点側から見えない面のフレームバッフy14への書込
処理が抑制されることになる。これにより、表示部15
には、見える筈の面だけのソリッドモデルの断面表示を
実現することになる。 このように、本発明を用いることで、従来技術が必要と
したセクショニング2バツフアを用いずに、ソリッドモ
デルの断面表示が可能となるのである。 図示実施例について説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではない0例えば、切断面の回転処理は、その
法線ベクトルが世界座標系の2袖に一致するもので説明
したが、これに限られるものではなくて、世界座標系の
X輪やY柚に一致するように処理することも可能である
。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、大きなメモリ容
量を必要とするセクショニング2バフフアを用いずに、
ソリッドモデルの断面表示が可能となる。これから、ソ
リッドモデル表示処理装置のハードウェアが従来よりも
小規模なものにできるようになるとともに、セクショニ
ング2バツフアを備えることで必要とされていた複雑な
制御処理も行わなくて済むことになる。
ッドモデルの切断表示が可能にあるという利点はあるも
のの、切断面の画素の座標位置情報と奥行情報とを管理
する大きなメモリ容量のセクショニング2バツフアが必
要となることから、ソリッドモデル表示処理装置のハー
ドウェア規模が大きくなってしまうという問題点がある
とともに、セクショニング2バツフアの複雑な制御処理
を実行するための手段を具備していく必要があるという
問題点があった。 本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、セ
クショニングZバッファを用いずにソリッドモデルの断
面表示を可能とする新たなソリッドモデルの断面表示処
理方法を提供することで、従来技術が有していたこのよ
うな問題点の解決を図ることを目的とするものである。 〔課題を解決するための手段〕 第1図は本発明の原理構成図である。 図中、PIは第1の処理過程、P2は第2の処理過程、
P3は第3の処理過程、P4は第4の処理過程、P5は
第5の処理過程を表している。 第1の処理過程P1では、世界座標系上で指定される切
断面がクリッピング処理の基準面となるXY平面、Xz
平面、YZ平面の内のいずれか1つの平面に平行となる
べく座標系の回転処理を実行する。 第2の処理過程P2では、第1の処理過程PIに従って
回転された切断面を基準にしてクリッピング処理を実行
することで、切断面より視点側に位置する図形要素を除
去する処理を実行する。 第3の処理過程P3では、第1の処理過程P1による回
転を元に戻すとともに、視点側の図形要素の除去された
ソリッドモデルを視線方向の座標系をなすデバイス座標
系へと座標変換する処理を実行する。 第4の処理過程P4では、デバイス座標系上で指定され
るビニ−ポートを基準にしてビューポートの枠外の図形
要素を除去する処理を実行する。 第5の処理過程P5では、第2及び第4の処理過程P2
.P4で除去されなかった図形要素の内の最も視点側に
位置する図形要素を特定して表示していく処理を実行す
る。 〔作用〕 本発明では、第1図(イ)に示すように、ソリッドモデ
ルに対して世界座標系に従う切断面が指定されることに
なると、第1の処理過程P1で、世界座標系の原点から
その切断面に対して垂直に引かれたベクトルが例えばZ
軸と一敗するように世界座標系を回転していくことで、
切断面がクリッピング処理の基準面として可能となるX
Y平面と平行となるように処理する。この第1の処理過
程P1の処理により、第1図(ロ)に示すように、切断
面がXY平面と平行となる位置にセットされることにな
る。 次に、第2の処理過程P2で、回転された切断面を基準
にしてクリッピング処理を実行することで、切断面より
視点側に位置する図形要素を除去するよう処理する。こ
の第2の処理過程P2の処理により、第1図(ロ)中の
■で示す図形要素が第1図(ハ)に示すように除去され
ることになる。 続いて、第3の処理過程P3で、第1の処理過程PIに
よる回転角度を逆に回転していくことでソリッドモデル
を元の角度状態に戻すとともに、その視点側の図形要素
の除去されたソリッドモデルを世界座標系から視線方向
の座標系をなすデバイス座標系へと座標変換するよう処
理する。この第3の処理過程P3の処理により、第1図
(ニ)に示すように、視点側の図形要素の除去されたソ
リッドモデルがデバイス座標系へと変換されることにな
る。 続いて、第4の処理過程P4で、デバイス座標系上で指
定されるビューポートを基準にしてビューボートの枠外
の図形要素を除去するよう処理する。この第4の処理過
程P4の処理により、第1図(ホ)に示すように、ビュ
ーポートの枠外の図形要素が除去されることになる。 続いて、第5の処理過程P5で、今までの処理により除
去されなかった図形要素の内の最も視点側に位置する図
形要素を特定して表示していくよう処理する。この第5
の処理過程P5の処理により、第1図(ホ)中の■で示
す図形要素が第1図(へ)に示すように除去されて、切
断面から見たソリッドモデルの断面形状の表示が実現さ
れることになる。 このように、本発明によれば、クリッピング処理を2段
槽底にして、最初のクリッピング処理に従って視点側の
図形要素を除去してしまうようにしたことから、描画処
理の段階でセクシッニング2バッファを用いて視点側の
図形要素を除去していく処理が不要となることになり、
これから、セクショニングZバッファを具備する必要が
なくなるのである。 〔実施例〕 以下、実施例に従って本発明の詳細な説明する。 第2図に、本発明を具備するソリッドモデル表示処理装
置の一実施例を図示する0図中、1は表示データメモリ
、2は表示データ管理部、3は座標変換部4とクリッピ
ング処理部5とから構成される幾何処理部、6は構面管
理部、7は共有メモリ部、8はFIFOバッファ、9は
面塗部10とDDAIIと描画制御部12とから構成さ
れる描画処理部、13はZバッファ、14はフレームバ
ッファ、15は表示部である。 表示データメモリ1には、ソリッドモデルを構成する情
報(モデルを構成する面の頂点の座標値・各面の色情報
等)、視線方向により規定されるデバイス座標系への座
標変換を指定する座標変換行列T、デバイス座標系で指
定されるクリッピング境界情報(ビューポート情報)及
び世界座標系で指定される切断面情報等が図形表示プロ
グラムとして管理されることになる。この図形表示プロ
グラムは、以下に詳述するように、最初に、座標変換行
列Tとビューボートと切断面とを設定し、続いて、図形
要素の描画を指示するよう処理することになる。具体的
には、四角錐の図形を表示する場合には、第3図に示す
ように、三角形状面■。 の色指標の指定、面■゛の描画、三角形状面■°の色指
標の指定、面■゛の描画というように処理していくこと
でソリッドモデルの表示を実行することになる。 表示データ管理部2は、第1の処理ステップとして、先
ず最初に、この表示データメモリlから切断面情報(世
界座標系の原点からその切断面に垂直に引かれるベクト
ル(a、b、c)により表現されている)を読み出し、
次に、下式に従って、第1の座標変換を実行するための
座標変換行列T1を算出するとともに、この算出した座
標変換行列T1をFIFOバッファ8軽由で座標変換部
4のレジスタR1に設定する処理を実行する。 但し、 S 2− a /(a ”+ c ”)””C2= C
/ (a ”+(t)tztCI−(a”+c重)””
/(a”+b”+c”)””S l =b/(a”+b
”+c”)””この座標変換行列TIは、第4−図に示
すように、X軸及びY軸を中心にして回転させることで
、切断面に引かれる法線ベクトル(a + b + c
)を2軸に一致するように座標変換することを意味し
ている。このように、座標変換することで、切断面が世
界座標系のxY平面と平行にセットされることになって
、この切断面をクリッピング処理の基準面として用いる
ことができるようになる。 座標変換行列T1を算出すると、表示データ管理部2は
、続いて、算出した座標変換行列TIと切断面の法線ベ
クトル(a、b、c)の同次座標表現である(a+kl
+c+1)’ (但し、tは縦行列を表す)とのマトリ
クスを演算することで、切断面のZ軸上の座標位置を算
出する。そして、この算出したZI!標値を第1の座標
変換に連動して実行されることになる第1のクリッピン
グ処理のZ座標の上限値として決定するとともに、十〇
をZ座標の下限値として決定し、かつ、±のをその第1
のクリッピング処理のXY座標の上下限値として決定し
て、FIFOバッファ8経出でこれらの上下限値をクリ
ッピング処理部5のレジスタr、に設定する処理を実行
して第1の処理ステップを終了する。 次に、表示データ管理部2は、第2の処理ステップとし
て、先ず最初に、表示データメモリ1から座標変換行列
Tを読み出し、次に、下式に従って、第2の座標変換を
実行するための座標変換行列T2を算出するとともに、
この算出した座標変換行列T2をFIFOバシファ8経
出で座標変換部4のレジスタR8に設定する処理を実行
する。 T2−TX’[’l−1 この座標変換行列T2は、座標変換行列TIにより回転
されることになる座標系を元の角度状態に戻すとともに
、座標変換行列Tの座標変換により規定されるデバイス
座標系への座標変換を実行することを意味している。 座標変換行列T2を算出すると、表示データ管還部2は
、続いて、表示データメモリlからビューポート情報を
読み出して、そのビューポート情報が指定するところの
クリッピング処理の上下限値を第2の座標変換に連動し
て実行されることになる第2のクリッピング処理の上下
限値として決定して、FIFOバッファ8経出でクリッ
ピング処理部5のレジスタrtに設定する処理を実行し
て第2の処理ステップを終了する。 このようにして、第1及び第2の処理ステップが終了す
ると、続いて、表示データ管理部2は、第3の処理ステ
ップとして、表示データメモリlからソリッドモデルの
図形要素データを順次読み出し、第1の座標変換及び第
1のクリッピング処理(以下、第1の処理という)を行
うことを指示する処理フラグを付して、その読み出して
いく図形要素データをFIFOバッファ8経出で幾何処
理部3に転送するよう処理する。 表示データ管理部2からこの第1の処理の処理フラグの
付された図形要素データが送られてくると、幾何処理部
3の座標変換部4は、レジスタR1に格納されている座
標変換行列TIに従って第1の座標変換処理を実行する
とともに、それに続いて、クリッピング処理部5は、レ
ジスタr、に格納されているクリッピング枠に従って第
1のクリッピング処理を実行する。上述したように、こ
の第1の座標変換処理により、ソリッドモデルの切断面
が2軸と垂直になるよう座標変換される。続いて実行さ
れる第1のクリッピング処理では、座標変換後の図形要
素とこの切断面により規定されるクリッピング枠とを比
較して、Z座標値が切断面と2座標下限値との間の値を
とる頂点、すなわち切断面より視点側に位置する頂点を
除去するとともに、それ以外の頂点、すなわち切断面よ
り視点の反対側に位置する頂点についてはそのまま残す
よう処理し、更に、除去される頂点と残される頂点との
間を結ぶ辺が切断面と交差するときにはその交点を算出
して新たな頂点を発生させていくことで、切断面で切断
される図形要素の形状を求めるよう処理する。このよう
にして、第1の処理を終了すると、幾何処理部3は、第
1の処理の処理フラグを付したまま処理した図形要素デ
ータを次段の描画管理部6に転送するよう処理する。 幾何処理部3から第1の処理の処理フラグの付されてい
る図形要素データが送られてくると、描画管理部6は、
その送られてくる図形要素データを共有メモリ部7に書
き込むとともに、表示データ管理部2に対して、第2の
座標変換及び第2のクリッピング処理(以下、第2の処
理という)の実行依頼を通知するよう処理する。 このrim管理部6−からの第2の処理の実行依頼通知
を受は取ると、表示データ管理部2は、第3の処理ステ
ップとして実行している表示データメモリ1から幾何処
理部3への図形要素データの転送処理の完了を確認して
から、第4の処理ステップとして、共有メモリ部7から
第1の処理の施された図形要素データを順次読み出し、
第2の処理を行うことを指示する処理フラグを付して、
その読み出していく図形要素データをFIFOバッファ
8軽由で幾何処理部3に転送するよう処理する。 表示データ管理部2からこの第2の処理の処理フラグの
付された図形要素データが送られてくると、幾何処理部
3の座標変換部4は、今度はレジスタR8に格納されて
いる座標変換行列T2に従って第2の座標変換処理を実
行するとともに、それに続いて、クリッピング処理部5
は、今度はレジスタr、に格納されているクリッピング
枠(ビューポートを指定している)に従って第2のクリ
ッピング処理を実行する。上述したように、この第2の
座標変換処理により、第1の座標変換処理により回転さ
れることになる座標系を元の状態に戻しつつ、視線方向
の座標系であるデバイス座標系への座標変換が実行され
る。 続いて実行される第2のクリッピング処理では、座標変
換後の図形要素とピユーポートとを比較して、ビューポ
ートの左右、上下、前後の6面の夫々に対して上述の第
1のクリッピング処理と同様のクリッピング処理を実行
していくことで、図形要素の形状をビニ−ポートの枠内
に収まるように変換する。すなわち、第5図(a)に示
すように、ソリッドモデルMがビューポートVよりはみ
出ているときには、先ず最初に、第5図(b)に示すよ
うに、ビニ−ポートVの左右、上下、前後の6面に対し
てソリッドモデルMの頂点P、、P□・・・の内外判定
を行い、次に、第5図(c)に示すように、ビューポー
トとの交点を算出し、続いて、第5図(d)に示すよう
に、新頂点を発生することで、ビニ−ポートvに収まる
べくソリッドモデルMを刈り込んでいくのである。 このようにして、第2の処理を終了すると、幾何処理部
3は、第2の処理の処理フラグを付したまま処理した図
形要素データを次段の描画管理部6に転送するよう処理
する。 幾何処理部3から第2の処理の処理フラグの付されてい
る図形要素データが送られてくると、描画管理部6は、
今度は共有メモリ部7には書き込まないで、その送られ
てくる図形要素データをそのまま描画処理部9に転送し
ていくよう処理する。 このようにして、第1及び第2の処理によりクリッピン
グされたソリッドモデルの図形要素データが描画処理部
9に転送されていくことになる。 描画管理部6からクリッピングされた図形要素データを
受は取ると、描画処理部9の面塗部lOは、転送されて
くる図形要素の頂点データから図形を内実するベクトル
列を発生し、続いて、DDA(ディジタル・ディファレ
ンシャル・アナライザ)11は、面塗部10により発生
されたベクトル列の両端情報から3次元の画素単位の画
像データを生成してti百制御部12に渡すよう処理す
る。 この描画制御部12には、例えば1024 X 102
4 X8ビツトのメモリ容量をもつZバッファ13とフ
レームバッファ14とが接続されるよう構成されている
。このZバッファ13は、それまでにtii*制御部1
2がフレームバッファ14に書き込んだ最も視点側に位
置する画像データの座標情報を管理し、一方、フレーム
バッファ14は、表示部15に表示する画像データを管
理するよう構成されている。 描画制御部12は、DDAIIから3次元の画像データ
の座標情報(X + 7 r Z )を受は取ると、Z
バッファ13からこの(x、y)アドレスの指定するZ
座標値を読み出し、この読み出した2座標値が受は取っ
た画像データの2座標値である2値よりも小さい・か否
かを判断して、小さいときはフレームバッファ14の(
x、y)アト・レスにその2値を奥行情報として書き込
むとともに、Zバッファ13の(x、y)アドレスのZ
座標値をその大きな値をもつ2値に更新するよう処理す
る。 一方、Zバッファ13から読み出したZ座標値が受は取
った画像データの2値よりも大きいときには、フレーム
バッファ14への書込処理及び2パフフア13への更新
処理は実行しないよう処理する。この描画制御部12の
処理に従って、2バツフア13には、それまでにフレー
ムバッファ14に書き込まれた最も手前(z値の大きい
もの)の図形の奥行情報、すなわち最も視点側に位置す
る画像データの奥行情報が格納されていくことになり、
視点側から見えない面のフレームバッフy14への書込
処理が抑制されることになる。これにより、表示部15
には、見える筈の面だけのソリッドモデルの断面表示を
実現することになる。 このように、本発明を用いることで、従来技術が必要と
したセクショニング2バツフアを用いずに、ソリッドモ
デルの断面表示が可能となるのである。 図示実施例について説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではない0例えば、切断面の回転処理は、その
法線ベクトルが世界座標系の2袖に一致するもので説明
したが、これに限られるものではなくて、世界座標系の
X輪やY柚に一致するように処理することも可能である
。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、大きなメモリ容
量を必要とするセクショニング2バフフアを用いずに、
ソリッドモデルの断面表示が可能となる。これから、ソ
リッドモデル表示処理装置のハードウェアが従来よりも
小規模なものにできるようになるとともに、セクショニ
ング2バツフアを備えることで必要とされていた複雑な
制御処理も行わなくて済むことになる。
第1図は本発明の原理構成図、
第2図は本発明の一実施例、
第3図は表示データメモリ部に管理される図形表示プロ
グラムの説明図、 第4図は座標変換行列TIの実行する座標変換内容の説
明図、 第5図は第2のクリッピング処理の説明図、第6図は従
来技術の説明図である。 図中、lは表示データメモリ、2は表示データ管理部、
3は幾何処理部、4は座標変換部、5はクリッピング処
理部、6は描画管理部、7は共有メモリ部、8はFIF
Oバッファ、9は描画処理部、lOは面塗部、11はD
DA、12は描画制御部、13はZバッファ、14はフ
レームバッファ、15は表示部である。
グラムの説明図、 第4図は座標変換行列TIの実行する座標変換内容の説
明図、 第5図は第2のクリッピング処理の説明図、第6図は従
来技術の説明図である。 図中、lは表示データメモリ、2は表示データ管理部、
3は幾何処理部、4は座標変換部、5はクリッピング処
理部、6は描画管理部、7は共有メモリ部、8はFIF
Oバッファ、9は描画処理部、lOは面塗部、11はD
DA、12は描画制御部、13はZバッファ、14はフ
レームバッファ、15は表示部である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ソリッドモデルを世界座標系から視線方向のデバイス座
標系に座標変換してビューポートによるクリッピング処
理を施し、このクリッピングされたソリッドモデルに対
して、視点側からみて切断面の後ろに位置してかつ他の
図形要素よりも前に位置する図形要素を特定して表示し
ていくことで、ソリッドモデルの断面表示を実行するソ
リッドモデルの断面表示処理方法において、 世界座標系上で指定された切断面をクリッピング処理が
可能となる位置まで回転する第1の処理過程(P1)と
、 回転された切断面を基準にしてクリッピング処理を実行
することで、切断面より視点側に位置する図形要素を除
去する第2の処理過程(P2)と、第1の処理過程(P
1)による回転を元に戻すとともに、デバイス座標系へ
の座標変換を実行する第3の処理過程(P3)と、 指定されたビューポートを基準にしてクリッピング処理
を実行することで、ビューポートの枠外の図形要素を除
去する第4の処理過程(P4)と、除去されなかった図
形要素の内の最も視点側に位置する図形要素を特定して
表示していく第5の処理過程(P5)とを備えることを
、 特徴とするソリッドモデルの断面表示処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32445789A JPH03185578A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | ソリッドモデルの断面表示処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32445789A JPH03185578A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | ソリッドモデルの断面表示処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03185578A true JPH03185578A (ja) | 1991-08-13 |
Family
ID=18166026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32445789A Pending JPH03185578A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | ソリッドモデルの断面表示処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03185578A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5623583A (en) * | 1994-03-16 | 1997-04-22 | Fujitsu Limited | Three-dimensional model cross-section instruction system |
JP2007080015A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Fuji Xerox Co Ltd | 情報提示装置及び情報提示方法、並びにコンピュータ・プログラム |
-
1989
- 1989-12-14 JP JP32445789A patent/JPH03185578A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5623583A (en) * | 1994-03-16 | 1997-04-22 | Fujitsu Limited | Three-dimensional model cross-section instruction system |
JP2007080015A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Fuji Xerox Co Ltd | 情報提示装置及び情報提示方法、並びにコンピュータ・プログラム |
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