JPH04225482A - グラフィック表示装置 - Google Patents

グラフィック表示装置

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Publication number
JPH04225482A
JPH04225482A JP40759590A JP40759590A JPH04225482A JP H04225482 A JPH04225482 A JP H04225482A JP 40759590 A JP40759590 A JP 40759590A JP 40759590 A JP40759590 A JP 40759590A JP H04225482 A JPH04225482 A JP H04225482A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shading
shading method
coordinate system
dot
distance
Prior art date
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Pending
Application number
JP40759590A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriko Kudo
工藤 法子
Hiromichi Iwase
岩瀬 洋道
Hiroshi Nakayama
寛 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP40759590A priority Critical patent/JPH04225482A/ja
Publication of JPH04225482A publication Critical patent/JPH04225482A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シェーディングを行う
グラフィック表示装置に関する。
【0002】近年、コンピュータによるグラフィック表
示が広く利用されており、利用者はより写実感のある画
像を求め、3次元画像表示が広く普及しており、さらに
リアルタイム処理の要求も強く出されている。3次元画
像生成においては、図形の輝度計算の処理が大きなウエ
ィトを占め、この輝度計算の効率が悪いとリアルタイム
性が得られない。
【0003】従来のグラフィック表示装置による表示方
法について図面を参照して説明する。図4は従来装置の
構成を示すブロック図である。図5はこの装置による処
理内容を説明する図である。モデリング変換部20は図
5(a)に示すように各モデリング座標系(MC)で表
された図形を組み合わせて、共通の座標系としての世界
座標系(WC)に変換する。輝度計算部21は図5(b
)に示すようにこの世界座標系で表された図形の輝度を
計算する。視野変換部22はこの輝度計算された図形を
別の視点からみた図形に変換する。この際座標系は世界
座標系から正規化投影座標系(NPC)に変換する。N
PCは正規化した座標系である。図5(c)にこの状況
を示す。クリップ部23は視野変換部22で変換した画
像の所望の部分を切り出すもので、この状況を図5(d
)に示す。このようにクリッピングした後、ワークステ
ーション変換部24で装置座標系(DC)に変換する。 DCは表示装置に適合した座標系である。この図形デー
タをドット展開部25でドット展開し、Zバッファ26
には図形データ奥行値を格納し、この奥行値を用いて図
形が重なっている部分は奥行値が手前である方の図形デ
ータを表示することにより3次元画像表示を実現する。 このようにドット展開され、奥行制御がされた図形デー
タはフレームバッファに格納され表示部28に表示され
る。
【0004】次に輝度計算について詳細に説明する。輝
度計算はモデリング変換部20で入力されたポリゴン(
 物体の形状を3次元の多角形平面で近似するときこの
多角形をいう)の頂点座標値・法線ベクトルをモデリン
グ座標系から世界座標系に変換した形で行われる。ここ
でモデリング座標系とはユーザが図形を定義する際に用
いるそれぞれの図形を表す座標系をいう。この図形を複
数組み合わせて物体を構築する座標系を世界座標系とい
う。 この輝度計算の際、属性としてシェーディング方法( 
陰影づけ方法) を設定しておく。このシェーディング
方法は一度設定されると、その後入力される全てのポリ
ゴンに対して有効であり、次にシェーディング方法を設
定するまでは固定となる。
【0005】次によく用いられるシェーディング方法に
ついて説明する。 ■コンスタントシェーディング1個のポリゴンに対して
1回だけ輝度計算を行い、ポリゴン全体にその色を割り
当てる。 ■グーローシェーディングポリゴンの各頂点に対し輝度
計算を行い、ポリゴン内で線形補間する。 ■フォングシェーディングポリゴンの各頂点の輝度値の
代わりに法線を補間し、各ドットごとに輝度計算を行う
。この方法はドット単位で輝度計算が行われるためリア
ルな画像が得られるが計算量が極めて大きくなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】3次元画像をリアルに
表現しようとすれば、フォングシェーディング方法がよ
いが、計算時間が多くかかりリアルタイム性が損なわれ
る。しかし、3次元画像をリアルに表現するために全画
像をリアルにする必要はなく、視点に近い画像をリアル
に表現し、視点より離れ、背景となる部分はリアル性は
劣っても早く計算のできるコンスタントシェーディング
方法やグーローシェーディング方法を用いれば全体とし
てリアル性とリアルタイム性を満足することができる。 しかし上述のように従来はシェーディング方法を一度設
定すると再設定を行うまではその方法でシェーディング
が行われていた。
【0007】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、シェーディング方法を画像の奥行に応じて
変更することにより画像表示のリアル性およびその画像
が表示されるまでのリアルタイム性を共に満たすグラフ
ィック表示装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理図で
ある。幾何変換部1は座標変換とクリップを行う。モデ
リング座標系(MC)で表現されたポリゴンの頂点座標
と法線ベクトルを正規化投影座標系(NPC)へ変換す
る。その後クリップを行い、装置座標系(DC)へと座
標変換する。シェーディング方法選択部2は、視点から
ポリゴンまでの距離に応じてシェーディング方法を選択
する。利用者は、視点からポリゴンまでの距離の閾値、
及びシェーディング方法の種類を設定する。入力された
ポリゴンのデータと視点位置から距離を算出し、閾値よ
り大きいか小さいかで利用者の設定したシェーディング
方法の中から、そのポリゴンに対するシェーディング方
法を選択することができる。
【0009】輝度計算部3における処理はシェーディン
グ方法選択部2で選択されたシェーディング方法により
異なる。設定されたシェーディング方法がコンスタント
やグーローシェーディングの場合、輝度計算はポリゴン
の頂点単位で行われる。輝度計算は世界座標系(WC)
で行われるので、輝度計算部3は座標値・法線ベクトル
をDCからWCへ逆変換する。輝度計算終了後、ポリゴ
ンの頂点の座標値・色をWCよりDCに変換してドット
展開部4に転送する。ドット展開部4では座標値・色を
頂点間で線形補間してドット展開する。
【0010】設定されたシェーディング方法がフォング
シェーディングの場合、頂点間の法線ベクトルを線形補
間したものを用いて、輝度計算をドット単位で行う。そ
のため、DCの頂点座標・法線ベクトルを幾何変換部1
よりドット展開部4へ伝送し、ドット展開部4において
ドット展開(線形補間)を行い、各ドットの座標値・法
線ベクトルを輝度計算部3に転送し、輝度計算部3でD
CからWCへ逆変換して輝度計算を行う。終了後、WC
からDCに変換して、ドット展開部4へ伝送する。
【0011】また、シェーディング方法は、例えば、図
形データそれぞれについて視点からの距離に応じて利用
者が変更可能とする。
【0012】
【作用】上記構成により、ポリゴンと視点との距離によ
ってシェーディング方法を選択して輝度計算を行うので
必要なところはドット単位にリアルに、それ程でないと
ころはポリゴンの頂点単位で迅速に輝度計算が行われる
。つまり視点に近いポリゴンはドット単位の輝度計算を
行い遠く背景となるポリゴンは頂点単位に輝度計算を行
いリアル性とリアルタイム性が満たされる。
【0013】またシェーディング方法はコンスタントシ
ェーディングとフォングシェーディングにするか、グー
ローシェーディングとフォングシェーディングにするか
などの組み合わせをユーザが設定できるので目的に合わ
せ組み合わせを設定することによりその目的に対しリア
ル性とリアルタイム性を最適にすることができる。
【0014】
【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は本発明の実施例の構成を示すブロック図で
ある。同図において座標変換部10はポリゴンの頂点デ
ータ(座標値,色,法線ベクトル)をモデリング座標系
(MC)で入力し、正規化投影座標系(NPC)に変換
する。クリップ部11はクリップ境界値内(ディスプレ
イに表示する範囲内)の所望の部分を取り出すクリッピ
ング処理を行う。
【0015】座標変換部12ではポリゴンの頂点データ
の座標系を正規化投影座標系から装置座標系(DC)に
変換する。シェーディング方法選択部13は、視点から
ポリゴンまでの距離に基づきシェーディング方法を決定
する。図3はシェーディング方法選択部13の詳細図を
示す。図3において、利用者は、まず距離閾値132 
およびシェーディング方法I,IIを設定する。視点距
離算出部131 で計算された視点と対象とするポリゴ
ンとの距離と距離閾値との差分からシェーディング方法
を選択する。距離が閾値より小さければシェーディング
方法I を選択し、閾値より大きければシェーディング
方法IIを選択する。シェーディング方法I に計算量
の少ない方法(例えば、グーローあるいはコンスタント
シェーディング方法)を、シェーディング方法IIに計
算量の多い方法(例えば、フォングシェーディング方法
)を設定する。
【0016】輝度計算部14は頂点色と光源情報から輝
度計算を行う。コンスタントやグーローシェーディング
であれば頂点単位で輝度計算を行い、フォングシェーデ
ィングであればドット単位で輝度計算を行う。なお、輝
度計算には世界座標系の座標値・法線ベクトルを用いる
ので逆変換(装置座標系より世界座標系)を行う。また
出力するときは世界座標系より装置座標系への変換をす
る。
【0017】ドット展開部15では、ポリゴンの頂点デ
ータをドットに展開する。この時、Zバッファ17を参
照して、ドットのZ値を比較して、今、入ってきたZ値
が手前ならばZバッファ17にドットのZ値を新たに更
新し、フレームバッファ18に色(RGB)を書き込む
。データ格納領域部16は、輝度計算部14及びドット
展開部15に共有のメモリである。なお、シェーディン
グ方法としてフォングシェーディング方法を選択したと
きはドット単位の処理が必要となるので、座標変換部1
2より処理データをドット展開部15に送りドット展開
した後、輝度計算部14にデータ格納部16を介して入
力する。表示部19は、フレームバッファ18のドット
の色を読み込んでディスプレイに画像を表示する。
【0018】次に図3におけるシェーディング方法I 
にコンスタントシェーディング方法、シェーディング方
法IIにグーローシェーディング方法を設定した場合の
動作を説明する。 (視点距離)>(閾値)の場合、シェーディング方法I
 つまり、コンスタントシェーディングを選択する。コ
ンスタントシェーディングの場合、1頂点の座標値・法
線ベクトルを座標変換(装置座標系より世界座標系へ)
して輝度計算を行い、ポリゴン頂点全てに同じ色を割り
当てる。
【0019】(視点距離)<(閾値)の場合、シェーデ
ィング方法IIつまり、グーローシェーディングを選択
する。グーローシェーディングの場合、頂点全てについ
て座標値・法線ベクトルの座標変換を行い、輝度計算を
行う。両者ともに、頂点の座標値と計算された色がドッ
ト展開部15に送られ、ドット展開される。
【0020】次に図3におけるシェーディング方法I 
にグーローシェーディング方法、シェーディング方法I
Iにフォングシェーディング方法を設定した場合の動作
を説明する。 (視点距離)>(閾値)の場合、シェーディング方法I
 つまり、グーローシェーディング方法を選択する。グ
ーローシェーディングの場合、頂点全てについて、座標
値・法線ベクトルの座標変換(装置座標系より世界座標
系へ)を行い、輝度計算を行う。頂点の座標値と計算さ
れた色が世界座標系より装置座標系へ座標変換されドッ
ト展開部15に送られ、ドット展開される。
【0021】(視点距離)<(閾値)の場合、シェーデ
ィング方法IIつまり、フォングシェーディングを選択
する。フォングシェーディングの場合、輝度計算はドッ
ト単位で行う。この場合、座標変換部12よりデータは
直接ドット展開部15へ送られ、データ格納部16をワ
ークエリアとしてドット展開され輝度計算部14に入力
される。輝度計算部14では、まず、データの座標系を
装置座標系から世界座標系に変換し、各ドットの輝度計
算した後、世界座標系から装置座標系に変換してドット
展開部15に出力する。
【0022】このように本実施例によれば、視点から遠
い物体、つまりディスプレイ上では小さく見え詳細に表
す必要のないものは簡易なシェーディングを行い、視点
から近いものには詳かな点までわかるような複雑なシェ
ーディングを行うのでリアルな画面をより高速にディス
プレイに表示することができる。また、設定するシェー
ディング方法およびシェーディング方法を切り換えるた
めの距離の閾値を利用者が設定できるので目的に応じて
最適のシェーディングを行うことができる。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、対象物の視点からの距離に応じて適したシェーディ
ング方法を採用し輝度計算を行うので、画像のリアル性
と処理速度のリアルタイム性を満足することができる。 またシェーディング方法の組み合わせを使用者が設定す
ることができるので、目的に応じた最適のシェーディン
グ方法を実施することができる。
【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】シェーディング方法選択部の詳細図である。
【図4】従来のグラフィック装置の構成を示すブロック
図である。
【図5】座標系を説明する図である。
【符号の説明】
10  座標変換部 11  クリップ部 12  座標変換部 13  シェーディング方法選択部 14  輝度計算部 15  ドット展開部 16  データ格納部 17  Zバッファ 18  フレームバッファ 19  表示部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  対象物の図形データを入力して座標変
    換する幾何変換部(1)と、この変換された座標値によ
    り前記対象物と視点との距離を求め予め定めたシェーデ
    ィング方法の中からこの距離に対応したシェーディング
    方法を選択するシェーディング方法選択部(2)と、こ
    の選択されたシェーディング方法により前記対象物の図
    形データの輝度計算を行う輝度計算部(3)と、この輝
    度計算された前記対象物の図形データをドット展開する
    ドット展開部(4)とを備えたことを特徴とするグラフ
    ィック表示装置。
  2. 【請求項2】  前記予め定めたシェーディング方法を
    変更可能としたことを特徴とする請求項1記載のグラフ
    ィック表示装置。
JP40759590A 1990-12-27 1990-12-27 グラフィック表示装置 Pending JPH04225482A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP40759590A JPH04225482A (ja) 1990-12-27 1990-12-27 グラフィック表示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP40759590A JPH04225482A (ja) 1990-12-27 1990-12-27 グラフィック表示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04225482A true JPH04225482A (ja) 1992-08-14

Family

ID=18517164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP40759590A Pending JPH04225482A (ja) 1990-12-27 1990-12-27 グラフィック表示装置

Country Status (1)

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JP (1) JPH04225482A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5499324A (en) * 1993-03-18 1996-03-12 Fujitsu Limited Graphic display apparatus with improved shading capabilities
WO1997018667A1 (fr) * 1995-11-14 1997-05-22 Sony Corporation Dispositif pour effets speciaux, procede de traitement d'images et procede de generation d'ombres

Cited By (3)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980922