JPH04225480A - 図形描画方法および装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、グラフィック表示方法
およびその装置に係わり、特に図形データを描画する制
御方式に関する。一般にグラフィック表示装置では、ユ
ーザが表示したい図形の形状や色などの情報を図形リス
トとして記述し、表示装置と図形リストを記述された順
番に処理して最終的に画面に絵を表示させている。近年
、このグラフィック表示装置は三次元空間上に定義され
た図形データを処理する三次元処理装置が一般的となり
、建築物や部品の設計、シミュレーションなどに用いら
れている。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な三次元グラフィック表示
装置を図９を用いて説明する。同図において、ホスト１
は、多角形頂点の座標値などの図形データや、視点、光
源、座標変換行列などの属性データが記述されている図
形リスト２の編集と、それらのデータの幾何変換処理部
３への転送をユーザの指示によって行う。幾何変換処理
部３は入力される属性データの設定や図形データに対す
る座標変換、色計算、クリッピングなどの幾何変換処理
を行う。その際、図形データのＸ座標がディスプレイや
プリンタなどの表示部７の横軸方向の位置になるように
、図形データのＹ座標が表示部７の縦軸方向の位置にな
るように、図形データのＺ座標が視点からの距離つまり
奥行情報になるように座標変換を施すのが一般的である
。

【０００３】描画部４は幾何変換処理部３によって処理
された多角形の頂点データに基づき、多角形内部の画素
に対する奥行情報や色値を計算する。Ｚバッファ５は各
画素に対する奥行情報を記憶する手段である。フレーム
バッファ６は各画素に対する色調情報を記憶する手段で
ある。描画部４は現在処理している画素の奥行情報とそ
の画素に対してＺバッファに記憶されている奥行情報と
を比較し、現在処理している図形が手前にあると判定し
た場合、Ｚバッファの奥行情報とフレームバッファの色
調情報を現在処理している画素の奥行情報と色調情報と
に更新する。表示部７はディスプレイやプリンタやプロ
ッタなどで、フレームバッファの画素データを表示する
手段であり、処理結果を画像として提供する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなグラフィッ
ク表示装置では、同一平面上に複数の多角形が定義され
た場合、例えば、室内の壁として定義された多角形上に
壁絵や文字などを多角形で定義した場合など、Ｚバッフ
ァの精度により必ずしもユーザの要求通りに表示されな
い場合がある。これを図１０を用いて説明する。図１０
（ａ）は幾何変換処理部３によって座標変換された２つ
の多角形の頂点データで、☆は多角形１の頂点の色値を
、★は多角形２の頂点の色値を示す。これらの多角形に
対して、Ｚバッファ５の精度にしたがって多角形内部の
Ｚ値を補間すると図１０（ｂ）の左図のようになり、こ
れにしたがいフレームバッファに描画した結果は（ｂ）
の右図のようになる。このように、多角形２の内部の一
部が多角形１の色値で塗り潰されてしまう結果となる。 なおこの例ではデータの処理順序を多角形１、多角形２
の順とし、Ｚ値の判定処理は処理している画素のＺ値が
Ｚバッファから読み出したＺ値より小さいか等しい場合
、Ｚバッファおよびフレームバッファの値を更新するも
のとしている。本発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、同一平面上に重なって存在する図形データをユー
ザの要求通り正しく表示するグラフィック表示方法およ
び装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明のグラフィック表示方法は、図形の奥行データ
に基づき視点に近い画像を表示して３次元空間を表示す
るグラフィック表示方法において、同じ平面に重なった
図形データを入力するときは、その平面で他の図形デー
タと重なった図形データであることおよびその重なった
図形データの表示順位を示す優先度も図形データと共に
入力し、これを表示するにあたり前記優先度の高い図形
データを表示するようにしたものである。

【０００６】次に本発明のグラフィック装置の原理を図
１を用いて説明する。同図において、５は図形データの
奥行情報を格納する奥行記憶部、５１は接平面記憶部で
図形データが同じ平面で他の図形データと重なっている
ときその平面で重なりがあることを表す接平面情報を格
納する。５２は優先度記憶部で同一平面で重なりがある
場合その平面における表示順位を示す優先度情報を格納
する。６は図形データの色調情報を格納する色調記憶部
、７は表示部でこの色調記憶部６の色調を表示する。４
は描画部でこれら記憶部５，５１，５２，６の内容を更
新し、表示部７に３次元表示をする。

【０００７】描画部４は、入力図形データが接平面情報
を有しない場合、または有してもその接平面情報と接平
面記憶部５１に格納されている接平面情報とが異なる平
面の情報である場合、入力図形データの奥行が奥行記憶
部５に格納された図形データの奥行より視点に近い奥行
を有する図形データ部分について各記憶部５，５１，５
２，６に記憶された内容をこの入力図形データで更新し
、入力図形データが接平面情報を有し、かつその接平面
情報と接平面記憶部５１に格納されている接平面情報と
が同一平面の情報である場合、入力図形データの優先度
情報と優先度記憶部５２に格納される優先度情報を比較
し、入力図形データの優先度情報が高い場合、その高い
部分について各記憶部５，５１，５２，６に記憶された
内容をこの入力図形データで更新する。

【０００８】また、入力図形データが視点と反対側にあ
る反視点に向いた裏面データである場合、優先度情報の
比較により優先度の低い入力図形データの部分について
各記憶部５，５１，５２，６に記憶された内容をこの入
力図形データで更新する。

【０００９】

【作用】上記構成により、同じ平面上に図形が重なって
存在しないときは、奥行情報によって画像を制御するが
、同じ平面上に図形が重なっているとき、その重なって
いる図形同志は接平面情報により確認でき、確認後は接
平面情報と一緒に入力される優先度情報により優先度の
高い図形データを表示するので、図１０で説明した様な
奥行値が離散値をとるために生ずる不都合な表示を排除
することができる。

【００１０】また、図面データが裏面データある場合は
、優先度の低い方を評価することにより裏面図形データ
も表面図形データと同様に処理できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図２は本実施例の構成を示すブロック図である。 同図において、ホスト１はワークステーションによって
実現され、図形リストメモリ２に格納されている属性デ
ータ、図形データを幾何変換プロセッサ３に転送する。 幾何変換プロセッサ３は、浮動少数点の積和演算が可能
なＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅ
ｓｓｏｒ）　で実現され、図形データに対して座標変換
、色計算、クリッピング、表裏判定の処理を実行し、処
理結果を整数化して描画プロセッサ４１１　に転送する
。描画プロセッサ４１１　はプログラムメモリ４１２　
に記述された制御手順にしたがって、制御部４１３　が
入力図形データに対する処理を制御する。制御部４１３
　は読み出し命令のアドレスを示すプログラムカウンタ
、命令を取り込むインストラクションレジスタ、命令を
解読するデコーダ、制御信号を発生するコントローラな
どによって構成される。

【００１２】表裏レジスタ４１４　は図形データの表裏
結果を格納するレジスタで１ビット幅である。レジスタ
４１５　の上位８ビットは入力図形データのラベル値を
格納するレジスタであり、その８ビットのうち上位４ビ
ットは接平面ラベルを、下位４ビットは優先度ラベルを
示す。つまり、１５種類の同一平面につき１６段階の優
先度の制御が可能である。ここで接平面ラベルとは、同
じ平面上に図形データが重なっているときこの重なって
いる各図形データにその平面で他の図形データと重なり
があることを示すラベルであり、優先度ラベルとはその
ように一つの平面上で図形データが重なっているとき、
表示する図形データの優先順位を示すラベルである。

【００１３】レジスタ４１５　の下位２４ビットは色値
８ビットとＺ値１６ビットにフィールド分割されており
、ＤＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ
　Ａｎａｌｙｚｅｒ　）部４１７　によって計算された
多角形内部の各画素の色値とＺ値が格納される。またレ
ジスタ４１５　の値は３２ビットデータとして内部デー
タバス４２１　と結合され、かつ、演算器４１８　の入
力にもなっている。アドレス発生器４１９　はＤＤＡ部
４１７　によって展開された各画素のＸＹ座標により、
バッファメモリ５をアクセスするアドレスを発生する。 データレジスタ４１６　はバッファメモリ５やデータメ
モリ４２２　から読み出したデータを格納するレジスタ
であり、演算器４１８　の入力になる。演算器４１８　
は制御部４１３　の制御にしたがい、各ラベル値の比較
やＺ値の比較などを行う。演算結果レジスタ４２０　は
演算器４１８　の結果を格納するレジスタである。デー
タメモリ４２２　は演算のワーク領域として使用される
。

【００１４】バッファメモリ５は、各画素に対して３２
ビットのデータ幅を持ち、図３に示すように上位４ビッ
トに接平面ラベル値、次の４ビットに優先度ラベル値、
次の８ビットに色値、下位１６ビットにＺ値が記憶され
る。 Ｄ／Ａ変換器７１はバッファメモリ５の色値をアナログ
信号に変換しモニタ７２に出力し、モニタ７２は処理画
像を表示する。なお、バッファメモリ５はＺ値を格納す
るＺバッファ、接平面ラベルを格納する接平面バッファ
、優先度ラベルを格納する優先度バッファ、色調を格納
するフレームバッファよりなる。

【００１５】次に具体例を用いて本実施例の作用を説明
する。幾何変換処理を施された３つの多角形の頂点デー
タを図４に示す。多角形１，２は互いに平行な多角形で
、多角形３は多角形２の上に張りつけられているものと
する。ただし、Ｚバッファの精度により、多角形２と多
角形３のＺ値は必ずしも一致していないものとする。 多角形２，３には接平面ラベル値１を割り当て、多角形
２には優先度ラベル値１を、多角形３には優先度ラベル
値２を割り当てる。ここで優先度ラベル値が高い方が表
示優先度が高いことを示す。また、多角形１は他の多角
形と重ならないので接平面ラベル値０を割り当てる。初
期状態でフレームバッファ、接平面バッファ、優先度バ
ッファは０にクリアしておき、Ｚバッファは視点に対し
て最も奥の情報、ここではＺバッファの精度を３ビット
としＺ値＝７を格納しておく。

【００１６】図５は多角形１を処理した後の各バッファ
の内容である。多角形１の接平面ラベルは０であり他の
図形と重ならないのでＺ値判定による描画が行われる。 図６は多角形２を処理した後の各バッファの内容である
。多角形２の接平面ラベルは１なので描画プロセッサ４
１１　によって展開された各画素に対して、接平面バッ
ファから対応する画素の接平面ラベル値が読み出される
。 この場合、各画素の接平面ラベル値は０なのでＺ値判定
による制御が行われ、多角形１と重ならない領域のバッ
ファが更新される。

【００１７】図７は多角形３を処理した後の各バッファ
の内容である。多角形３の接平面ラベル値は１なので描
画プロセッサ４１１　によって展開された各画素に対し
て、接平面バッファから対応する画素の接平面ラベル値
が読み出され、多角形２と重なる部分は、優先度バッフ
ァに記憶されている優先度ラベル値１との比較により、
各バッファの内容が更新され、多角形１と重なる部分は
Ｚ判定により、各バッファの内容は更新されない。

【００１８】次に、図形データの表裏の制御について説
明する。図８は、多角形の表裏の制御を説明する図であ
る。（ａ）のベクトルは多角形１，２の向きを示してい
る。これらの多角形に対して座標変換を施した結果、（
ｂ）のように多角形が視点に対して裏を向いている場合
、多角形１の上に定義された多角形２は描画してはなら
ない。したがって、裏を向いている多角形に対しては、
優先度ラベルの比較判定を行う際、判定時の処理を表の
場合と逆にしなければならない。つまり、優先度の低い
ものを表示するように制御する。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、同じ平面上に図形データが重なっている場合、接平
面情報と優先度情報を用いることによりユーザの意図し
た図形を表示するようにしたので、奥行を離散値で扱う
ことにより同一平面で重なったデータを表示する場合の
不都合を排除することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の実施例の構成を示すブロック図である
。

【図３】バッファデータのビットフィールド構成図であ
る。

【図４】実施例の作用を説明する多角形の頂点データを
示す図である。

【図５】多角形１処理後の各バッファの内容を示す図で
ある。

【図６】多角形２処理後の各バッファの内容を示す図で
ある。

【図７】多角形３処理後の各バッファの内容を示す図で
ある。

【図８】多角形の表裏制御を説明する図である。

【図９】従来のグラフィック表示装置の構成を示す図で
ある。

【図１０】従来技術の問題点を説明する図である。

【符号の説明】

１　　ホスト ２　　図形リスト ３　　幾何変換処理部 ４　　描画部 ５　　奥行記憶部 ５１　　接平面記憶部 ５２　　優先度記憶部 ６　　色調記憶部 ７　　表示部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　図形の奥行データに基づき視点に近い
   画像を表示して３次元空間を表示するグラフィック表示
   方法において、同じ平面に重なった図形データを入力す
   るときは、その平面で他の図形データと重なった図形デ
   ータであることおよびその重なった図形データの表示順
   位を示す優先度も図形データと共に入力し、これを表示
   するにあたり前記優先度の高い図形データを表示するよ
   うにしたことを特徴とするグラフィック表示方法。
2. 【請求項２】　　図形データの奥行情報を格納する奥行
   記憶部（５）と、図形データが同じ平面で他の図形デー
   タと重なっているときその平面で重なりがあることを表
   す接平面情報を格納する接平面記憶部（５１）と、同一
   平面で重なりがある場合その平面における表示順位を示
   す優先度情報を格納する優先度記憶部（５２）　と、図
   形データの色調情報を格納する色調記憶部（６）と、描
   画部（４）と、この色調記憶部（６）の内容を表示する
   表示部（７）とを備え、前記描画部（４）は、入力図形
   データが前記接平面情報を有しない場合、または有して
   もその接平面情報と前記接平面記憶部（５１）に格納さ
   れている接平面情報とが異なる平面の情報である場合は
   、入力図形データの奥行が前記奥行記憶部（５）に格納
   された図形データの奥行より視点に近い奥行を有する図
   形データ部分について前記奥行記憶部（５）、前記接平
   面記憶部（５１）、前記優先度記憶部（５２）および前
   記色調記憶部（６）に記憶された内容をこの入力図形デ
   ータで更新し、入力図形データが前記接平面情報を有し
   、かつその接平面情報と前記接平面記憶部（５１）　に
   格納されている接平面情報とが同一平面の情報である場
   合、入力図形データの前記優先度情報と前記優先度記憶
   部（５２）　に格納されている優先度情報を比較し、入
   力図形データの優先度情報が高い場合、その高い部分に
   ついて前記奥行記憶部（５）、前記接平面記憶部（５１
   ）　、前記優先度記憶部（５２）および前記色調記憶部
   （６）に記憶された内容をこの入力図形データで更新す
   ることを特徴とするグラフィック表示装置。
3. 【請求項３】　　入力図形データが視点と反対側にある
   反視点に向いた裏面データである場合、前記優先度情報
   の比較により優先度の低い入力図形データの部分につい
   て前記奥行記憶部（５）、前記接平面記憶部（５１）、
   前記優先度記憶部（５２）および前記色調記憶部（４）
   に記憶された内容をこの入力図形データで更新すること
   を特徴とする請求項２記載のグラフィック表示装置。