JPH04287177A - 模擬視界発生装置 - 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】この発明はシミュレータ装置に用
いて効果的な模擬視界発生装置であり、仮定された三次
元の情景を指定された視点から見た二次元画像として表
示を行なうための模擬視界発生装置に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の模擬視界発生装置の構成
を示すブロック図である。この装置では視覚対象物を多
角形、多角面及び光点の組合わせとして数値モデル化し
て模擬する。図１１において、模擬視界用ホストコンピ
ュータ１は、たとえば飛行機シミュレータの場合、飛行
機の方向、高さ、パイロットの視点位置等の視点情報及
び指令信号を送信する。

【０００３】視界計算装置２は外部記憶装置に複数のシ
ーンデータを格納しておき、模擬視界用ホストコンピュ
ータ１からの指示信号受信、視点情報の入出力、訓練地
域、気象等の選択によるモデルデータの選択を行なう。 また、時々刻々と模擬視界用ホストコンピュータ１から
送られてくる視点情報（自航空機の位置及び姿勢）にし
たがって、データベース座標から座標変換マトリクスの
計算を行なう。

【０００４】幾何計算装置３は、視界計算装置２から送
られてくる座標変換マトリクスにより透視変換（視点方
向から見たモデルの射影幾何を求める）の計算を行なう
。このとき、幾何計算装置３は視野内の表示対象物の選
択、隠面処理のための表示対象物の優先順位の計算、非
可視面の消去ならびに表示装置５のスクリーン外を除去
するクリッピングおよび隠面処理等も行ない、図示しな
いメモリに各モデルが構成する面を頂点及び色、輝度の
傾きのデータとして記憶する。

【０００５】画像データ発生装置４は幾何計算装置３の
メモリからスキャンラインと可視面との交点の各画素の
色及び輝度を計算する。

【０００６】表示装置５は画像データ発生装置４の出力
により仮定された三次元情報を指定された視点から見た
二次元画像としてカラー表示する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】表示装置５の表示例を
図１２に示す。画像出力は、スキャンラインＳＣＬと可
視面との交点（黒丸で表示）で、１画素単位で画素の色
及び輝度の計算を行なっている。そのため、図１２（ａ
）の部分Ｐを拡大すると、図１２（ｂ）のように斜め線
などは、階段状でしか表示することができず、また小さ
な物体に関してはそれがスキャンラインＳＣＬと交差し
ない場合は表示されないので、同じ物体であっても視点
位置によって表示されたり表示されなかったりすること
があった。

【０００８】この発明が解決しようとする課題は、１画
素単位で画素の色及び輝度の計算を行なっていることか
ら生じる斜め線の階段状表示や小さな物体のちらつきを
緩和することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る模擬視界発
生装置は、仮定された三次元の情景を指定された視点か
ら見た二次元画像として表示を行なうために、指定され
た視点から見える範囲の視覚対象物の選択およびスクリ
ーン上への変換を行なう幾何計算装置と、幾何計算装置
からの画像データに基づいて画像信号を発生する画像デ
ータ発生装置とを有する模擬視界発生装置において、前
記視点の近傍に複数の副視点を生成する視点コントロー
ラと、各副視点に対応した画像信号を一時記憶するメモ
リとを備え、前記メモリに記憶した各副視点による画素
を各画素単位ごとに混合して表示することを特徴とする
ものである。

【００１０】

【作用】複数の副視点に対応した複数の透視変換出力を
得て、これに基づいて副視点から見た各可視面の色及び
輝度データを計算してそれぞれをメモリに記憶する。表
示装置はメモリ記憶した複数の副視点に対応したデータ
を各画素単位ごとに混合したものを表示する。

【００１１】

【実施例】図１は本発明に係る模擬視界発生装置の一実
施例の機能ブロック図である。図１は、従来の技術とし
て説明した図１１に対して視界計算装置２と幾何計算装
置３との間に視点コントローラ６を設け、画像データ発
生装置４と表示装置５との間にフレームメモリコントロ
ーラ７を設け、視点コントローラ６からの副視点番号を
フレームメモリコントローラ７へ接続するようにしたも
のとなっている。

【００１２】視点コントローラ６は、視界計算装置２か
ら送られてくる視点について複数の近傍の副視点を計算
し幾何計算装置３に送るとともに、フレームメモリコン
トローラ７に画像データの混合を各画素単位ごとに行な
うように前記副視点に付加された副視点番号情報を送る
ものである。

【００１３】フレームメモリコントローラ７はフレーム
メモリを有して、視点コントローラ６から送られてくる
指示に従い各副視点毎の画像データの上記フレームメモ
リへの書き込み、全副視点の画像データの加算、Ｄ／Ａ
変換を行ない表示装置５へビデオ信号を送るものである
。

【００１４】図２は視点コントローラ６の一実施例を示
すブロック図、図３は出力タイミング図である。これら
により、近傍に位置する４つの副視点を発生する例を説
明する。カウンタ２０１がクロックＣを計数し、例えば
１〜４まで変化する。コントローラ２０２はその計数値
を入力し、計数値に応じてマルチプレクサ２０３の切り
換え制御を行なう。例えば、計数値が１のとき視界計算
装置２からの入力Ｌ１すなわち模擬視界用ホストコンピ
ュータ１から指定された視点（主視点）Ａを入力し、計
数値が２〜４のときラッチ回路２０４がラッチしている
主視点を入力するように切り換える。一方、カウンタ２
０１の計数値はＲＯＭ２０５の読み出しアドレスに用い
られる。ＲＯＭ２０５はあらかじめ、表示画面に対して
例えば１画素以内分だけ平行移動して主視点に対して上
下左右の位置に副視点があるように、変化量が与えられ
ている。加算器２０６ではラッチ回路２０４からの視点
ＡとＲＯＭ２０５からの変化量とを加算して、副視点Ａ
１〜Ａ４を求める。この副視点はラッチ回路２０７でラ
ッチされ出力タイミングを合わされて、Ｌ２として幾何
計算装置３へ出力される。また、カウンタ２０１の計数
値は副視点番号としてディレイ回路２０８に出力される
。ディレイ回路２０８は出力タイミングを合わせるため
、すなわち、画像データ発生装置４（図１）から出力し
てくる画像データに同期して、フレームメモリコントロ
ーラ７へ副視点番号が送られるようにディレイをかける
。

【００１５】図４、図５および図６は主視点および副視
点を説明する図である。Ａは主視点であり、模擬視界用
ホストコンピュータ１で時々刻々指定されるその時刻で
の視点である。これは図２で示した視点コントローラ６
のラッチ回路２０４でラッチされる。Ａ１，Ａ２，Ａ３
，Ａ４は副視点であり、主視点Ａを中心にして例えば上
下左右４つの隣接し、例えば１画素以内分ずれるように
求める。例えば、２個の副視点Ａ１およびＡ４からは情
景を図５のように平行移動して見ることとなる。主視点
Ａおよび各副視点Ａ１〜Ａ４に基づく情景の一部（図５
のＰで示す部分）を図６（ａ）および（ｂ），（ｃ），
（ｄ），（ｅ）に示す。斜めの線の階段状態の表示が異
なるのは、見る視点が異なるためである。

【００１６】また、副視点のずれが１画素以内の場合、
小さな物体についてはそれと交差しないスキャンライン
ＳＣＬのほかに交差するスキャンラインＳＣＬ’がある
からそれに関する視点において表示される（図７参照）
。

【００１７】次にフレームメモリコントローラ７の一実
施例を図８のブロック図により説明する。視点コントロ
ーラ６から送られてくる副視点番号はデコーダ７０１に
入力する。デコーダ７０１は副視点番号に応じて、ゲー
ト７０２１〜７０２４を開くとともに副視点の数に応じ
て備えたフレームメモリ７０３１〜７０３４に書き込み
信号ｗｒｉｔｅを送出する。画像データ発生装置４は上
記視点コントローラ６から送られてくる副視点Ａ１〜Ａ
４によりそれに応じた画像データをフレームメモリコン
トローラ７に出力する。上記したようにフレームメモリ
コントローラ７ではゲート７０２１〜７０２４のいずれ
かが開いて、副視点番号により画像データを順次フレー
ムメモリ７０３１〜７０３４に振り分けて記憶する。４
個全てに画像データ入力が終了したら、デコーダ７０１
から読み出し信号ｒｅａｄを送る。読み出された画像デ
ータは加算器７０４で１画素づつ加算されることにより
、画像データの混合が行なわれる。これをＤ／Ａ変換器
７０５でアナログのビデオ信号として表示装置５に出力
される。

【００１８】画像データの混合状態を図９に示す。図９
（ａ）は図６の各副視点による画像データを混合したも
のである。表示される色は図９（ｂ）のように変化し、
図５の情景のものであれば山の稜線と空との間に中間色
があり、スムーズに変化して表示される。

【００１９】上記の例では、フレームメモリコントロー
ラ７にはフレームメモリ７０３１〜７０３４の４個が必
要となる。メモリの削減を目的として、累積で画像デー
タを加算できるようにした例を図１０に示す。一度フレ
ームメモリ７０３５に書き込んだ画像データを取り出し
、画像データ発生装置４からくる画像データと同期させ
て加算器７０６で画像データの混合を行ない、その結果
をさらに次の副視点についてフレームメモリ７０３５へ
書き込むようにコントローラ７０７の制御で行なうもの
である。ゲート７０８１，７０８２はコントローラ７０
７の制御で開閉する。ただし、フレームメモリ７０３５
の読み出し回数が多いため処理時間が長くなる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
複数視点で画像データを作成しているから、斜め線の境
界表示をゆるやかに変化させることができ、また小さな
物体のちらつきを緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る模擬視界発生装置の一実施例の機
能ブロック図である。

【図２】視点コントローラの一実施例を示すブロック図
である。

【図３】図２における出力タイミング図である。

【図４】主視点および副視点を説明する図である。

【図５】主視点および副視点を説明する図である。

【図６】主視点および副視点を説明する図であり、図６
（ａ）は主視点Ａに関する拡大画像データ、図６（ｂ）
は副視点Ａ１に関する拡大画像データ、図６（ｃ）は副
視点Ａ２に関する拡大画像データ、図６（ｄ）は副視点
Ａ３に関する拡大画像データ、図６（ｅ）は副視点Ａ４
に関する拡大画像データである。

【図７】小さな物体がスキャンラインと交差することを
説明する図である。

【図８】フレームメモリコントローラの一実施例のブロ
ック図である。

【図９】画像データの混合状態を示す図であり、図９（
ａ）は一部を拡大した状態を示す図、図９（ｂ）は変化
の状態を示す図である。

【図１０】フレームメモリコントローラの他の実施例の
ブロック図である。

【図１１】従来の模擬視界発生装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１２】表示装置の表示例を示し、図１２（ａ）は全
体図、図１２（ｂ）は部分拡大図である。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】仮定された三次元の情景を指定された視点
   から見た二次元画像として表示を行なうために、指定さ
   れた視点から見える範囲の視覚対象物の選択およびスク
   リーン上への変換を行なう幾何計算装置と、幾何計算装
   置からの画像データに基づいて画像信号を発生する画像
   データ発生装置とを有する模擬視界発生装置において、
   前記視点の近傍に複数の副視点を生成する視点コントロ
   ーラと、各副視点に対応した画像信号を一時記憶するメ
   モリとを備え、前記メモリに記憶した各副視点による画
   素を各画素単位ごとに混合して表示することを特徴とす
   る模擬視界発生装置。