JPH04125787A - 3次元図形表示処理法、3次元図形表示装置 - Google Patents

3次元図形表示処理法、3次元図形表示装置

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JPH04125787A
JPH04125787A JP24681890A JP24681890A JPH04125787A JP H04125787 A JPH04125787 A JP H04125787A JP 24681890 A JP24681890 A JP 24681890A JP 24681890 A JP24681890 A JP 24681890A JP H04125787 A JPH04125787 A JP H04125787A
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JP
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vertex
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brightness
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graphic
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Application number
JP24681890A
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English (en)
Inventor
Hideyuki Hara
秀幸 原
Ryoichi Takamatsu
良一 高松
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、3次元多角形を描画する3次元図形表示処理
方法および装置に関する。
〔従来の技術〕
CRTなどの表示装置の画面に物体を表示する場合、可
視面に陰影をつけることによって、立体感のある画像を
得ることができる。このような陰影づけをするには、可
視面の各部の輝度を計算により求め、これに基づいて表
示装置を駆動しなければならない。その輝度計算は、文
献「3次元コンピュータグラフィックス、昭晃堂発行、
昭和61年、149頁〜164頁」に記載されているよ
うに、可視面を微小多角形に分割し、その各微小多角形
の各頂点の全てについて行うのが基本である。
例えば、第2図に示す球体を陰影づけて表示する場合、
図示のように局面を例えば三角形等の微小多角形の集ま
りに分割し、各微小多角形をそれぞれ表示する手順にな
る。図では、見やすくするため、一部の微小多角形31
〜35のみを示し、第3図にその拡大図を示す。このよ
うな微小多角形の分割はプログラム処理により行われ、
3次元図形表示装置は分割後の微小多角形のデータab
f (31)、bcf (32)、cdf (33)。
def (34)、eaf (35)に基づいて、各微
小多角形の頂点の輝度を計算した後、各頂点輝度値を補
間処理して描画する手順になる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記従来の技術によれば、微小多角形毎に全頂
点に対して座標変換と輝度計算を行って表示しているこ
とから、隣接する微小多角形の共通の頂点に注目すると
、同じ計算を複数回実行することになり、計算処理が重
複して時間が余計に掛かり、高速描画の妨げになるとい
う問題があった。例えば、第3図例でいえば、頂点fに
対して同じ計算を5回繰り返すことになる。
このような重複計算を低減できる方法として、従来、前
記のような微小多角形単位ではなく、ファセットと称さ
れる微小平面の集合として扱うようにする方法が提案さ
れている(参照ソニー・テクトロニクス社、マニュアル
:4128型/4129型の3次元機能について)。こ
れによれば、第3図例の場合は、頂点列データa、b、
c、d。
e、fを描画手段に与えるだけで、表示を行わせること
ができ、計算処理がその全短縮される。
しかし、表示図形データベースをもともとファセットの
形で生成している場合以外、一般の表示図形データベー
スは、基本的に三角形の微小平面単位のデータ群で生成
されていることから、ファセット法を適用する場合には
微小多角形群をファセットの形に変換しなければならず
、その変換処理が大変である。本発明の目的は、ファセ
ットを用いずに重複計算を排除して、描画の高速化を図
ることができる3次元図形表示処理方法および3次元図
形表示装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するため、表示物体の可視面
を複数の微小多角形に分割し、該微小多角形についてそ
れぞれ各頂点の座標データと法線方向データとを生成し
、該各頂点の座標データと法線方向データに基づいて各
頂点にかかる輝度を計算し、該計算結果に基づいて表示
手段を即動する表示データを生成する3次元図形表示処
理方法において、各頂点の輝度計算をするに際し当該頂
点と同一の頂点にかかる輝度計算が既に実行されている
場合は、該輝度計算の結果を当該頂点の輝度とし、同一
の頂点にかかる輝度計算が未だ実行されていない場合は
、当該頂点にかかる輝度を計算することを特徴とする。
また、本発明は、表示物体の可視面を分割してなる複数
の微小多角形のそれぞれの頂点の座標データ法線方向デ
ータを含む図形データが格納される図形データ記憶手段
と、該図形データ記憶手段から前記微小多角形の各頂点
の座標データと法線方向データとを順次取込んで各頂点
にかかる輝度を計算する表示処理手段と、該計算結果に
基づいて前記微小多角形の表示データを表示手段に出力
する表示制御手段とを含んでなる3次元図形表示装置に
おいて、前記表示処理手段は、前記輝度計算の結果を各
頂点に対応させて記憶するテーブルを有し、次の頂点の
輝度計算をするに際し前記テーブルを検索し、当該頂点
と同一の頂点にかかる輝度計算結果がある場合は、該輝
度計算結果を当該頂点の輝度とし、同一の頂点にかかる
輝度計算結果がない場合は、当該頂点にかかる輝度を計
算して結果を前記テーブルに格納することを特徴とする
〔作用〕
このように構成されることから、本発明によれば、次の
作用により上記目的が達成される。
すなわち、隣接する微小多角形の相互に共通する同一の
頂点について、既に輝度計算結果が得られている場合に
は、その頂点についてはその後の輝度計算が省略される
ので、その分だけ計算処理の時間が短縮される。この結
果、3次元図形表示の表示処理が高速化され、高速描画
が達成される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第1図に、本発明が適用されてなる一実施例の3次元図
形表示装置の全体構成図を示す。図示のように、本実施
例装置は、中央処理手段1と、主記憶手段2と、図形デ
ータ記憶手段3と、3次元図形表示処理手段4と、表示
手段であるCRT5と、システムバス6とを含んで構成
されている。
主記憶手段2には表示物体の図形データを含む各種のデ
ータが格納される。中央処理手段1は、指定される表示
物体の表示姿勢に基づいて、その表示物体の可視面を判
断し、その可視面にかかる図形データを前記主記憶手段
2から読み出し、その可視面を複数の微小多角形(例え
ば、微小三角形)に分割し、その分割された各微小多角
形の各頂点の座標データと法線方向データとを求めるよ
うになっている。この求められたデータは、システムバ
ス6を介して図形データ記憶手段3に順次転送して格納
される。表示処理手段4は、輝度計算手段7と表示制御
手段8とを含んでなる。輝度計算手段7は、前記図形デ
ータ記憶手段3から前記微小多角形の各頂点の座標デー
タと法線方向データとを順次取込み、予めプログラムさ
れた手順に従って、各頂点にかかる輝度を計算する。表
示制御手段8は、その計算結果に基づいて微小多角形の
表示データをCRT5に出力して、微小多角形の集合と
して陰影づけた表示物体をCRT5の画面に描画するよ
うになっている。
ここで、本発明の特徴にかかる輝度計算手段7の具体的
に構成について、第4図に示したフローチャートを参照
しながら、動作と共に説明する。
なお、図形データ記憶手段3に第3図に示した5つの3
次元多角形が格納されている場合を例にして説明する。
第3図は、3次元の曲面21を、5つの3次元微小多角
形31〜35に分割したもので、3次元図形表示処理手
段4の輝度計算手段7は、その5つの微小多角形につい
て順次座標変換および輝度計算等を実行する。また、各
微小多角形の各頂点の座標は、それぞれ図示のようにな
っているものとする。
まず、第4図に示したように、ステップ11にて頂点a
の座標(10,20,30)を取込み、次にステップ1
2で、第5図に示す頂点データテーブルを検索して、同
一の頂点aの座標が既に格納されているか否かを判断す
る。今の場合は、頂点aが最初のデータであることから
、この判定はNoとなり、ステップ13に進んで、頂点
aの入力座標をCRT5の表示座標系に変換して、第5
図に示すように頂点の入力座標と表示座標を格納する。
次にステップ14に進んで、頂点aの輝度を計算し、そ
の結果を頂点データテーブルに格納する。この輝度計算
は、予め定められた周知の手順に従って、その微小多角
形の法線方向、光源の位置、目の位置等のデータに基づ
いて実行される。
第5図例では、変換後の表示座標が(100,50,2
0)で、輝度の各成分が、R(レッド)成分=3、G(
グリーン)成分=2、B(ブルー)成分=20になった
例を示している。そして、ステップ15に進み、ここで
1つの微小多角形(今の例では、微小多角形31)を構
成する全ての頂点について終了したか否かを判断する。
この判断結果が未終了のときは、ステップ11に戻って
頂点すまたはfについて上記と同様の処理を繰り返し実
行する。このようにして、ステップ15の判断結果が終
了のときは、ステップ16に進み、その微小多角形(今
の例では、微小多角形31)の各頂点の座標データと輝
度データを表示制御手段8に出力し、これに基づいてC
RT5にその微小多角形を描画させる。
次に、ステップ18にて、全ての微小多角形について終
了したか否かを判断する。終了していないときは、ステ
ップ11に戻って次の微小多角形、例えば、微小多角形
32について、上記と同様の処理を繰り返し実行する。
この処理において頂点すとfは、微小多角形31の処理
のときに表示座標と輝度が既に求められ、第6図に示す
ように、頂点データテーブルに格納されていることから
、ステップ12の判断はYESとなり、ステップ17に
移行して、頂点すとfに対応する表示座標データと輝度
データをそのまま採用して、ステップ15に進む。以下
同様にして、頂点Cについて処理を行い、この頂点Cは
最初の処理であるから。
ステップ13と14のルートを経て、表示座標と輝度が
求められ、第6図の頂点データテーブルに格納される。
このようにして、全ての微小多角形についての処理が終
了するまで、上記の処理が繰り返し実行され、CRT5
に第2図に示したような陰影づけられた球体の画像が描
画される。
上述したように、本実施例によれば、隣接する微小多角
形の相互に共通の頂点について、座標変換処理と輝度計
算処理を1度実行すれば、他の微小多角形の処理時には
その頂点についての処理を省略できるので、図形表示処
理に要する時間が短縮される。その結果、所定の表示物
体を描画するのに要する時間も短縮され、高速描画を達
成することができる。例えば、第3図の場合、頂点fに
ついては従来座標変換と輝度計算を5回重複して実行し
ていたが、本実施例によれば1回でよい。
同様に他の頂点at bt cl dl eについても
、図示していない隣接された微小多角形があるので、そ
の隣接された微小多角形の数に応じて、演算処理の回数
が低減される。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば次に示す効果があ
る。
すなわち、隣接する微小多角形の相互に共通する同一の
頂点について、既に輝度計算結果が得られている場合に
は、その頂点についてはその後の輝度計算が省略される
ので、その分だけ計算処理の時間が短縮される。この結
果、ファセットを用いずに重複計算を排除して、3次元
図形表示の表示処理が高速化され、高速描画が達成され
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例装置の全体構成図、第2図と
第3図は本発明の表示物体の一例を示す図、第4図は本
発明の特徴部にかかる処理手順を示すフローチャート、
第5図と第6図はそれぞれ頂点データテーブルの内容を
示す図である。 1・・・中央処理装置、2・・・主記憶手段、3・・・
図形データ記憶手段、4・・・3次元図形表示処理手段
、5・・・CRT、7・・・輝度計算手段、8・・・表
示制御手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、表示物体の可視面を複数の微小多角形に分割し、該
    微小多角形についてそれぞれ各頂点の座標データと法線
    方向データとを生成し、該各頂点の座標データと法線方
    向データに基づいて各頂点にかかる輝度を計算し、該計
    算結果に基づいて表示手段を駆動する表示データを生成
    する3次元図形表示処理方法において、 各頂点の輝度計算をするに際し当該頂点と同一の頂点に
    かかる輝度計算が既に実行されている場合は、該輝度計
    算の結果を当該頂点の輝度とし、同一の頂点にかかる輝
    度計算が未だ実行されていない場合は、当該頂点にかか
    る輝度を計算することを特徴とする3次元図形表示処理
    方法。 2、表示物体の可視面を分割してなる複数の微小多角形
    のそれぞれの頂点の座標データと法線方向データを含む
    図形データが格納される図形データ記憶手段と、 該図形データ記憶手段から前記微小多角形の各頂点の座
    標データと法線方向データとを順次取込んで各頂点にか
    かる輝度を計算する表示処理手段と、 該計算結果に基づいて前記微小多角形の表示データを表
    示手段に出力する表示制御手段とを含んでなる3次元図
    形表示装置において、 前記表示処理手段は、前記輝度計算の結果を各頂点に対
    応させて記憶するテーブルを有し、次の頂点の輝度計算
    をするに際し前記テーブルを検索し、当該頂点と同一の
    頂点にかかる輝度計算結果がある場合は、該輝度計算結
    果を当該頂点の輝度とし、同一の頂点にかかる輝度計算
    結果がない場合は、当該頂点にかかる輝度を計算して結
    果を前記テーブルに格納することを特徴とする3次元図
    形表示装置。 3、表示物体の図形データが格納される主記憶手段と、 前記表示物体の表示姿勢に基づいて当該表示物体の可視
    面を判断し、該可視面にかかる図形データを前記主記憶
    手段から読み出し、当該可視面を複数の微小多角形に分
    割し、該分割された各微小多角形の頂点に座標データと
    法線方向データとを求める中央処理手段と、 該中央処理手段により求められた前記複数の微小多角形
    のぞれぞれの頂点の座標データと法線方向データを含む
    図形データが格納される図形データ記憶手段と、 該図形データ記憶手段から前記微小多角形の各頂点の座
    標データと法線方向データとを順次取込んで各頂点にか
    かる輝度を計算する表示処理手段と、 該計算結果に基づいて前記微小多角形の表示データを表
    示手段に出力する表示制御手段とを含んでなる3次元図
    形表示装置において、 前記表示処理手段は、前記輝度計算の結果を各頂点に対
    応させて記憶するテーブルを有し、次の頂点の輝度計算
    をするに際し前記テーブルを検索し、当該頂点と同一の
    頂点にかかる輝度計算結果がある場合は、該輝度計算結
    果を当該頂点の輝度とし、同一の頂点にかかる輝度計算
    結果がない場合は、当該頂点にかかる輝度を計算して結
    果を前記テーブルに格納することを特徴とする3次元図
    形表示装置。 4、表示物体の可視面を分割してなる複数の微小多角形
    のそれぞれの頂点の座標データと法線方向データを含む
    図形データが格納される図形データ記憶手段と、 該図形データ記憶手段から前記微小多角形の各頂点の座
    標データと法線方向データとを順次取込んで各頂点にか
    かる表示座標に変換するとともに輝度データを計算する
    表示処理手段と、該計算結果に基づいて前記微小多角形
    の表示データを表示手段に出力する表示制御手段とを含
    んでなる3次元図形表示装置において、 前記表示処理手段は、前記表示座標変換と輝度計算の結
    果を各頂点に対応させて記憶するテーブルを有し、次の
    頂点の座標変換と輝度計算をするに際し前記テーブルを
    検索し、当該頂点と同一の頂点にかかる座標変換と輝度
    計算の結果がある場合は、該座標変換と輝度計算の結果
    を当該頂点の表示座標と輝度とし、同一の頂点にかかる
    結果がない場合は、当該頂点にかかる表示座標変換処理
    と輝度の計算を実行して結果を前記テーブルに格納する
    ことを特徴とする3次元図形表示装置。
JP24681890A 1990-09-17 1990-09-17 3次元図形表示処理法、3次元図形表示装置 Pending JPH04125787A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05151363A (ja) * 1991-11-30 1993-06-18 Fujitsu Ltd 描画装置
JPH09251546A (ja) * 1996-03-15 1997-09-22 Nec Corp 連続三角形の高速描画方式

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5757715A (en) * 1980-09-24 1982-04-07 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Production of aromatic polyester-carbonate resin
JPS62204386A (ja) * 1986-03-05 1987-09-09 Hitachi Ltd 図形シェーディング装置

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