JPH04153786A - 四辺形塗りつぶし装置 - 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〕 本発明は、コンピュータ・デイスプレィやプリンタに図
形を描画する装置に関し、特に任意の４頂点で定義され
る四辺形内を塗りつぶす四辺形塗りつぶし装置に関する
。

〔従来の技術〕

コンピュータを使用して文書を作成する技術は、当初文
字だけを扱うワードプロセッサとして市場に広まったが
、最近ではテスクトップ・パブリッシング（ＤＴＰ）と
呼ばれるように、パソコンやワープロを使用した図形や
文字を含んだ高級な品質の文書をプリンタに出力できる
までにいたっている。このように文書出力の品質が向上
したのは、プリンタの解像度が格段に向上したからであ
る。

プリンタの解像度とは、ｄ　ｐ　ｉ　（ｄｏｔ　ｐｅｒ
　１ｎｃｈ）という単位で表され、単位長さあたり印刷
できるドツトの数を示している。例えば４００ｄｐｉは
１ｍｍあたり約１６ドツトの画素を印刷できる解像度で
ある。

さて、このように解像度が向上すると１ドツト幅の図形
、いわゆる単線は非常に細い線となり実用的でなくなっ
てきた。従来、グラフィックス処理を高速化するために
開発されたグラフィックス・コントローラＬＳＩに基本
的に備えられてきた単線描画機能は、この分野では有効
ではなくなった。つまり、ＤＴＰ処理においては２ドツ
ト幅以上の太線が基本プリミティブとなる。

太線を描画する際には従来法の様なソフトウェア手法が
採用されていた。太線は４頂点のＸＸ座標で定義される
四辺形を塗りつぶした図形である。

まず、４頂点のうち最小のＸ座標を有するものを選択す
る。この頂点を端点とする２つの線分を選びだす。２つ
の線分の終点のＸ座標を比較し大きい方のＸ座標を選択
し、始点のＸ座標との差をもとめると、これが第１の塗
りつぶしを行う部分のライン数となる。つぎに、２つの
線分の傾き（Ｙがまたけ変化したときのＸの増分）を求
め、それぞれの線分のＸ座標にその傾きを加えて新しい
Ｘ座標を求める。これを１ラインごとに行い、もとめた
２つの線分のＸ座標からそのラインの塗りつぶす領域を
決定しその領域を塗りつぶす。

こうして、第１に塗りつぶす領域の処理を終了すると、
終了した線分の端点を始点とする残りの線分をとりだし
傾きを求める。この線分の終点と、まだ処理中の線分の
終点のＸ座標を比較し、大きい方のＸ座標を選択し、こ
のＸ座標までの領域を第２の塗りつぶし領域とする。上
述した方法と同様にこの領域の内部を塗りつぶしていき
、終了したら最後に残った線分を参照して第３の塗りつ
ぶし領域に対して塗りつぶし処理を行う。

一方、アウトライン・フォントの普及に伴い、その処理
の基本プリミティブである任意多角形内塗りつぶし、い
わゆるポリゴンフィルを高速処理できるハードウェアが
開発された。太線すなわち四辺形塗りつぶしは、ポリゴ
ンフィルのひとつの形態であるので、この種のハードウ
ェアで処理することができる。ポリゴンフィルのハード
ウェア・アルゴリズムはエツジフラグ・アルゴリズムと
呼ばれている。これは、まず塗りつぶすべき領域と同じ
サイズの領域をワークエリアとして確保し、この領域に
一旦ボリゴンの外形を描画する。そして、この外形を含
んだ外接矩形領域を１ラインごとリードし、外形データ
の有無をサーチし、その結果ポリゴンの内外判定を加え
て塗りつぶすという方式である。

〔発明が解決しようとする課題〕

最近になってＤＴＰ処理はプリンタと同様にデイスプレ
ィ上でも行われるようになった。プリンタとデイスプレ
ィの処理上の相違はないが処理速度に対する要求はデイ
スプレィが格段に厳しい。

これは、デイスプレィは人間とのマンマシンインターフ
ェースであり、その応答速度は十分に高速でなければい
けない。また、プリンタの解像度も向上しており、それ
に従って処理すべきデータ量が増加している。さらに、
プリンタの印字メカニズムも改良され印字スピードも高
速化できている。

したがって、処理速度が遅いと印字速度に追い付かない
。このように、プリンタ２デイスプレイいずれに関して
も、処理量の増大と要求処理時間の短縮ということで２
重の性能アップを強いられているのにもかかわらず、従
来のソフトウェア手法では十分な性能を得ることができ
なかった。

前述したように、直線発生、ポリゴンのそれぞれの処理
は、従来からハードウェア化されており、ソフトウェア
処理との性能差は１桁以上あった。

ソフトウェア手法で速度がでない原因のひとつは、ハー
ドウェアに比べて並列処理ができないこと、専用命令が
ないために頻繁に行われる処理に関しても、通常の命令
をプログラムする必要があるからである。また、直線の
傾きを計算するときに除算を使用するため、性能を劣化
させているという点も無視できない。除算は加減乗算に
比べて一般に１桁程度低速である。

一方、ポリゴンフィルによる方法には次の様な欠点があ
った。まず、大きな図形、すなわち長い太線を描画する
ような場合、それだけ大きなワークエリアを確保する必
要があることである。例として、ＸＸ座標が（０，Ｏ）
の点と（１０００゜１０００）の点を太さ２で描画する
場合を考える。

ポリゴンフィルのためのワークエリアは１０００×１０
００ドツトすなわち１Ｍビット必要である。

システムが高価格になる。さらに外形を描画したあとに
、１００ＯＸ１００Ｏドツトの領域を全てサーチする必
要があるために、処理速度は著しく沈動率的になる。つ
まり、単純に四辺形内だけを処理する方式に比べて、無
駄な領域を大量にアクセスしなければならない。また、
従来のノ・−ドウエアの方法によると、外形上の画素を
含んで塗りつぶすかどうかは、ハードウェアに依存して
決ってしまい、ハードウェアの定義にあった外形形状と
マツチした特定の応用では高速化できるが、定義にあわ
ない応用では使用できないという欠点もあった。

また、従来の方式では、グラフィックス・コントローラ
などのハードウェアによって単線を高速化できたとして
も、単線の軌跡とソフトウェアによる太線の外形とがく
いちがい、結局ノ・−トウエアを使用できない例も少な
くなかった。

本発明は、四辺形塗りつぶしに限定したノ・−ドウエア
向きの処理アルゴリズムを考案したものであり、ワーク
エリアを不要にし、メモリ・アクセス回数も必要最小限
で済むように工夫したものである。さらに、外形上の画
素の塗りつぶしの定義についても、複数のモードをサポ
ートできるようにし柔軟性を高めた。また、１ドツト幅
の単線との整合性を得るために、太線の外形直線を、一
般によく知られているディジタル微分解析法（ＤＤＡ）
発生によって計算するようにした。つまり、太線の外形
直線上を単線で描画すると、軌跡が完全に一致するので
ある。これは応用の柔軟性を高める意味で本発明の効果
のひとつになっている。

〔課題を解決するための手段〕

以上の説明したような従来の太線描画の欠点を除去し、
太線描画を高速化するために本発明は、ＸＸ座標で定義
されたメモリ上に、四辺形を描画する図形描画装置であ
って、同一のＸ座標に対応する２本の線分上の点のＸ座
標をそれぞれ１画素ごとに算出する直線発生手段と、前
記２本の線分上の画素の間を水平直線で塗りつぶすファ
イル手段と、前記２分の線分のうち、少なくとも１本の
線分の終了点を検出した場合には、前記終了点を始点と
する別の線分に切換えて前記直線発生を継続する線分更
新手段とを含んで構成される。

前記フィル手段は、好ましくは、線分上の画素を含んで
塗りつぶす第１の手段と、線分上の画素の一部を含んで
塗りつぶす第２の手段と、前記第１あるいは第２の手段
の（Ｃずれかを選択する手段とを含んで構成される。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に
説明する。

第１図は本発明一実施例による四辺形塗りつぶし装置の
ブロック図、第２図は塗りつぶしモードの説明図、第３
図は処理のフローチャート、第４図は境界判定条件の説
明図、第５図は動作タイミングを示す図である。

本実施例は、四辺形内を塗りつぶす際に、４辺の真の直
線で完全に囲まれた画素だけを塗りつぶす装置である。

第２図は、塗りつぶしのモードを説明したものである。

格子が交わる交点がいわゆる画素の格子点であり、各格
子点がビットマツプ・メモリの各ビットに相当する。こ
のように画素はＸＸ座標平面上に離散的に配置されてい
る。第２図（Ａ）は、四辺形の外形を直線発生させた場
合の軌跡であり、黒丸がＤＤＡによって発生させた直線
上の点である。なお、第２図（Ａ）は概念を説明するも
ので、実際に外形だけを描画することはない。塗りつぶ
しには２種類あり、第２図（Ｂ）および（Ｃ）の白丸に
相当する画素を塗りつぶす。第２図（Ｂ）の塗りつぶし
モード１が、本実施例の塗りつぶし規則を示したもので
、真の外形直線で囲まれた内側部分だけを塗りつぶす。

ＤＤＡで発生した線分は、真の直線に最も近い格子点を
選んで描画するために、真の直線の左右に分散する。

従って、内側部分だけを抽出するのは従来の方法ではで
きないことがわかる。内側部分の抽出方法については後
述する。ちなみに、第２図（Ｃ）の塗りつぶしモード２
は、ＤＤＡで発生させた外形直線上の全ての点を含んで
塗りつぶすもので、後述する第２の実施例で詳細に説明
する。

まず、第３図を用いて処理の流れについて説明する。本
実施例の四辺形塗りつぶし装置の入力は、四辺形を定義
する４点のＸＸ座標である。この４点のＸ座標を比較し
最小のものをピックアップする。次に、このＸ座標を有
する２本の線分について、ＤＤＡパラメータを生成する
。ここで、左右２本の線分についてＸ座標を１ずつイン
クリメン）ＬＤＤＡ処理により各線分のＸ座標を求める
。

求めたＸ座標にしたがって左ラインの実アドレス、左右
ライン間の距離（画素数）、さらに左端のビット位置か
ら左ワード・マスク、右端のビット位置から右ワード・
マスクを生成する。ここまでが座標演算処理である。

塗りつぶし処理は、ＤＤＡ処理において発生された真の
外形四辺形内に含まれる画素の座標に基づいて行われる
。ただし、四辺形内であるか否かの判定は、外形線分が
左辺であるか右辺であるかによって判定方法が異なる。

これを示したのが第４図である。外形直線の方向によっ
て、境界点の座標を求める方法が異なっている。このよ
うな判定は、ＤＤＡパラメータの一部を０．５ずらして
おくことによって容易に求めることができる。

このように座標演算処理結果にもとづき、塗りつぶし処
理を開始し、しかもそれらの処理が並列の行えるように
なっているのが本実施例の特徴である。

処理の流れについて、第２図を用いてもう少し具体的に
説明する。第１ラインについては、頂点だけで塗りつぶ
しの対象となる。第２ラインについては、第２図（Ｂ）
の左辺直線はすぐに計算できる。なぜなら、Ｙ軸に対し
て４５度以下の角度を有しているので、通常のＤＤＡ処
理もＸ座標を１ずつインクリメントすれば対応するＸ座
標も直ちに求められるからである。また、塗りつぶし規
則はＸの小数点以下切上げなので、１ライン目の頂点の
直下に境界点が得られる。これに対して右辺はＸ軸に対
して４５度以下の角度なので、Ｘ座標を１ずつインクリ
メントしながら対応するＸ座標を求め、Ｙが変化するま
でＤＤＡ処理を続ける。

第２図（Ａ）では、第２ラインの右端の黒丸点までをＤ
ＤＡで発生し求めることになる。ここで注意すべきこと
は、単に右端を求めるのではなく、途中の点がこの四辺
形内に含まれるか否かをチエツクする処理を行う点であ
る。このチエツクを行うために、わざわざ一画素ごとに
座標計算をしているのである。右辺の境界点は前述した
第４図にしたがって、Ｘ座標の小数ａ以下を切り上げて
得られるＸ座標が変化した点の直前のＸ座標である。

このようにして、第２図（Ａ）の第１ラインの右の２点
の画素は塗りつぶしの対象からはずすことができる。

以上のようにして、第２図（Ｂ）のような塗りつぶし図
形が得られる。ここで、本実施例のノ・−ドウエアの動
作について、第１図を使用して説明する。

第１図において、１は座標レジスタ・ファイル、２は座
標シーケンサ、３は左辺ＤＤＡ発生部、４は右辺ＤＤＡ
発生部、５は塗りつぶしシーケンサ、６はアドレス計算
部、７はワード数計数部、８は線分計数部、９はマスク
生成部、１０はラスタ演算Ｌ２０はフレーム・メモリ、
２１はフレーム・メモリ・バス、２２はアドレス・バス
、３０は入力バス、３１〜４２は内部バス、５０〜５４
は制御信号である。これらのブロックは大きくふたつに
分けることができる。座標演算を行うための座標シーケ
ンサ２を中心とするグループ、１ライン上の塗りつぶし
を行うための塗りつぶしシーケンサ５を中心とするグル
ープである。

処理の流れは、まず４頂点の座標データを入力バス３０
を介して座標レジスタ・ファイル１に入力する。座標シ
ーケンサ２は、座標レジスタ・ファイル１に格納された
座標データからの最小のＸ座標を検出し、その点を端点
とする２本の線分を抽出し、ＤＤＡパラメータを生成し
て左辺ＤＤＡ発生部３と右辺ＤＤＡ発生部４にそれぞれ
転送する。さらに、座標シーケンサは短い方の線分の描
画ドツト数を計数させるために、線分計数部８に対して
線分長をデータとしてセットする。また、塗りつぶしシ
ーケンサ５に対しては、Ｘ座標が最小の頂点座標に対応
する物理アドレスを計算した結果をセットする。以上の
処理が終了すると、座標シーケンサ２は、塗りつぶしシ
ーケンサ５を起動すると同時に、つぎのラインの塗りつ
ぶしの準備を開始する。つまり、左右のＤＤＡ発生発生
色３に対して、つぎのラインのＸ座標を求めさせる。

もし、線分計数部８が制御信号５０をアクティブにする
と、ひとつの線分が処理を完了したことになり、座標シ
ーケンサ２はつぎの頂点情報を座標レジスタ・ファイル
１からピックアップし、上述したような処理を繰り返す
。最終的に４本の線分を処理完了した時点で全ての処理
を終了する。

さて、塗りつぶしシーケンサ５は、左右辺のＤＤＡの結
果から得られた座標変位をもとに、アドレス計算部６．
ワード数計数部７．マスク計数部９に対して１ライン上
の塗りつぶし情報をセットする。具体的には、アドレス
計算部６に対してラインの先頭アドレス、ワード数計数
部７に対しては塗りつぶしワード数、マスク計数部９に
対しては、左端および右端のＸ座標をそれぞれ内部バス
３８〜４０を介してセットする。そうしてから斉に処理
を開始させる。つまり、与えられた先頭アドレスに格納
されたデータをフレーム・、メモリ２０からリードして
ラスタ演算部１０に格納し、さらにマスク計算部９で生
成されたマスク情報を内部バス４２を介して入力し、ラ
スタ演算部１０でラスタ演算を行う。ラスタ演算とは、
フレーム・メモリ上にもともと格納されていたデータに
対し、マスク情報がＯＮのビット位置だけを所定の塗り
つぶしデータで置き換える演算をいう。マスク計算部で
は、■ライン上の１ワード目は始点のＸ座標から生成し
、途中のワードのマスクはすべてＯＮとし、最終ワード
は終点のＸ座標から生成する。１ワード目かどうかは最
初に起動されたタイミングで判断し、最終ワードかどう
かはワード数計数部が制御信号５２をアクティブにする
ので、これによって知ることができる。

以上説明した処理のタイミングを第５図に示した。ＤＤ
Ａ計算、マスク計算など、ラスタ演算の３つのフェース
が３段のパイプライン構成で動作するようになっている
。したがって、水平線に近い直線を外形にもつ四辺形の
場合にも、ラスタ演算と平行して次のラインの座標演算
が行うことができるので処理の高速化を図れる。

次に、本発明の第２の実施例について図面を参照して説
明する。第６図は本実施例の四辺形塗りつぶし装置のブ
四ツク図、第２図は塗りつぶしモードの説明図、第４図
ば境界判定条件の説明図である。

本実施例は、第２図（Ｃ）に示したような境界上を塗り
つぶすモードをも選択できるようにした四辺形塗りつぶ
し装置である。ノ・−ドウエア構成は第１の実施例と基
本的には共通であり、第６図に示したようにモード・レ
ジスタ１１が追加されたところが異なる。また動作フロ
ーチャート、動作タイミングについても概念は第１の実
施例と共通である。大きく異なるのは、境界判定条件で
ある。

本実施例における境界判定条件を第４図の右欄「モード
２」に示した。第１の実施例とことなるのは、左辺／右
辺の直線発生に関して、すべてのケースでＸあるいはＸ
座標の小数点以下を四捨五入すること、Ｘ軸との角度が
４５度以下の直線では、Ｙが変化した直後のＸ座標にな
ることがある、という点である。これは、第２図（Ａ）
の黒丸で示した全ての画素を含んで塗りつぶすための変
更点である。つまり、第４図の規則にしたがえば、第２
図（Ａ）の各ラインの最左点と最左点が左右のＤＤＡ発
生部で算出されるのである。

さて、塗りつぶしモード２に設定するには上述したモー
ド・レジスタ１１をセットすればよい。

このモードを制御信号４３として入力することにより座
標シーケンサ２は上述したような座標発生をおこなう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればＤＴＰ処理などの
今後のグラフィックスにとって不可欠な太線を高速に描
画することができた。ハードウェアの並列動作性、専用
ハードウェアの搭載により、従来のソフトウェア手法に
比べて数倍から数十倍の性能アップを実現できた。しか
も、種々の太線描画アルゴリズムに合わせられるように
、外形線分上を含んで塗りつぶすか、真の外形四辺形内
だけを塗りつぶすかどうかも選択できるようになってい
る。このことは、システムを構築する上での融通性を増
し、より広い応用分野に対応することができる。

なお、本発明は四辺形を対象としたが、三角形について
も本発明の部分的な構成で塗りつぶしを実現できること
は容易に類推することができる。

また、本発明の塗りつぶしパターンについテハ、同一の
ワード・−データで図形内を塗りつぶす、いわゆるソリ
ッド・パターンとしたが、任意の大きさの矩形領域に格
納されたパターンを繰り返し参照して塗りつぶしパター
ンを生成する、いわゆるタイリング・パターンをサポー
トする場合にも、この種のハードウェアを組合せること
により、より多彩な塗りつぶし装置を実現することがで
きる。

また、外形直線上を発生するＤＤＡ手段につり・て、座
標計算の四捨五入による桁上がりに関して、ちょうど０
．５のときを桁上がりとするか否かを選択できるモード
を備えることにより、同じ２点の直線をいずれの方向か
ら描画しても同じ軌跡を得られるという方向性に依存し
ない直線描画が可能となる。この機能は本願に若干の回
路を追加することによって容易に実現可能である。なお
、本実施例ではＸＹ座標軸方向をＹ軸が右、Ｙ軸を下に
とったが、本願の主旨によればいずれの方向に対しても
適用できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】 第１図は第１の実施例における四辺形塗りつぶし装置の
ブロック図、第２図は塗りつぶしモードの説明図、第３
図は処理のフローチャート、第４図は境界判定条件の説
明図、第５図は動作タイミングを示す図、第６図は第２
の実施例における四辺形塗りつぶし装置のブロック図で
ある。 ｌ・・・・・・座標レジスタ・ファイル、２・・・・・
・座標シーケンサ、３・・・・・・左辺ＤＤＡ発生部、
４・・・・・・右辺ＤＤＡ発生部、５・・・・・・塗り
つぶしシーケンサ、６・・・・・アドレス計算部、７・
・・・・ワード′数計敷部、８・・・・・・線分計数部
、９・・・・・・マスク生成部、１０・・・・・ラスタ
演算部、２０・・団・フレーム・メモリ、２１・・・・
・フレーム・メモリ・バス、２２・・山・アドレス・バ
ス、３０・・・・・・入力バス、３１〜４２・・・・・
内部バス、５０〜５４・・・・・・制御信号。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 第 図 卒 図 箒 閉 第 閏 箒 圏 堡リフさし ヒ色村山５回 牟 す 閏

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＸＹ座標で定義されたメモリ上に、四辺形を描画す
   る図形描画装置であって、同一のＹ座標に対応する２本
   の線分上の点のＸ座標をそれぞれ１画素ごとに算出する
   直線発生手段と、前記２本の線分上の画素の間を水平直
   線で塗りつぶすファイル手段と、前記２本の線分のうち
   、少なくとも１本の線分の終了点を検出した場合には、
   前記終了点を始点とする別の線分に切換えて前記直線発
   生を継続する線分更新手段とを含んで構成される四辺形
   塗りつぶし装置。 ２、前記ファイル手段は、線分上の画素を含んで塗りつ
   ぶす第１の手段と、線分上の画素の一部を含んで塗りつ
   ぶす第２の手段と、前記第１あるいは第２の手段のいず
   れかを選択する手段とを含んで構成されることを特徴と
   する請求項１記載の四辺形塗りつぶし装置。