JPH0465404B2

JPH0465404B2 -

Info

Publication number: JPH0465404B2
Application number: JP60093527A
Authority: JP
Inventors: Sukonitsuku Yosefu
Original assignee: KYADOTOREIKU CORP
Current assignee: KYADOTOREIKU CORP
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1992-10-20
Also published as: JPS61255470A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はコンピユータ支援設計（CAD）用の
グラフイツクス・データ処理装置に関するもので
ある。この装置は、ホストコンピユータによる三
次元表現で格納されている複雑な場所の任意に選
択できる二次元図の迅速なアクセス可能性を最大
にするものである。

〔従来の技術〕

多くのCAD応用においては、ホストコンピユ
ータは設計される物品の三次元表現を形成し、そ
れを格納する。たとえば、化学プロセス・プラン
トの設計においては、そのプラントの場所表現を
構成できる。その場所表現はパイプ、弁、金具お
よび機器間の相互連結要素など、プラントを構成
する何千という部品のリストより成る。場所リス
トはそのような各部品の幾何学的な記述と、各部
品のプラント内における空間的な位置を定める三
次元座標とを含むことができる。

プラント設計業務に従事する各技術者は、ホス
トコンピユータとの間に介在して、設計されてい
るプラントの選択された映像の表示を容易にする
ワークステーシヨンすなわちグラフイツクス表示
装置を有する。そのようなワークステーシヨンに
よつて、ホストコンピユータ内の場所リストによ
り表されるプラントの任意に選択可能な部分の、
任意の視点からの、二次元図を技術者は迅速に表
示できることになる。本発明の１つの目的は、
CADワークステーシヨンにおけるそのような迅
速に選択可能な視点映像表示を容易にするグラフ
イツクスデータ処理装置を得ることである。

とくに有用なワークステーシヨンの構造が1982
年11月２日付に本願出願人により特許出願された
未決の米国特許出願第488476号「任意な場所およ
び内容のビユーポートを有するグラフイクス表示
装置（Graphics Display System With
Viewports Of Arbitrary Location And
Content）」に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

その米国特許出願に開示されているグラフイツ
クス表示装置を含むワークステーシヨンにおいて
は、任意の構成、任意の数、任意の寸法および任
意の内容の個々のビユーポートすなわちビデオ映
像をビデオ・スクリーン上に発生できる。したが
つて、たとえば設計者はプラントのどの図を表示
すべきかを任意に選択できる。たとえば、設計者
はプラントの主要部の平面図または立面図を、設
計中のプラント配管の当面の部分の拡大斜視図と
ともに同時に表示できる。設計者は、表示される
ビユーポート映像をプラントの近くの部分と離れ
ている部分を横切つて動かすパン機能を使用で
き、かつプラントの細部の拡大図を得るためにズ
ームインできる。

そのような装置が、大量の場所リストを保持す
るホストコンピユータに使用される場合に、その
ような装置の表示の柔軟性を制限するある種の制
約がある。たとえば、プラントのある部分の二次
元平面図または立面図を希望したとすると、三次
元場所リスト情報をビデオ・スクリーン上に表示
できる二次元表現に変換するために、比較的時間
がかかるアルゴリズムを使用せねばならない。こ
の処理には、希望の二次元図に現われる全てのプ
ラント部品の記述子を場所リストから呼出すこ
と、それらの部品の幾何学的な記述子およびそれ
らの部品の三次元空間場所情報（場所リストに含
まれている）を適切な二次元ベクトルすなわちラ
スタ表現に変換することが含まれる。また、得ら
れた二次元変換から「隠れていて見えない線と表
面」を除去するため（すなわち、表示されている
領域においてプラント中に存在するが、二次元表
示中に存在する他の部品によつて図からは隠され
て見えない部品の部分を最終的な表示から除去す
るために）付加処理を求められる。そのような
3D−2D変換と、隠されている線の除去を実行す
るためには長いコンピユータ処理時間、典型的に
は何時間も、を要する。プラントの異なる部分を
設計者が見ようとすると、その部分が、前に変換
された部分に比較的近いが、その部分に含まれて
いないと、時間のかかる変換作業と、隠されてい
る線の除去作業を実行せねばならない。設計者が
新しい映像を見えるようになるためには何分間あ
るいは何時間も経過することがある。

本発明の別の目的は、時間のかかる3D−2D変
換を実行することを必要とせずに、設計者が利用
できる二次元グラフイツクス・データの量を最大
にするグラフイツクス・データ処理装置を得るこ
とである。そのために、ホストコンピユータ内で
表される場所の十分な補助部分の二次元ベクトル
表現を含む背景ビユーフアイルを前もつて構成す
る装置を得ることが別の目的である。それらの背
景ビユーフアイルからビデオ映像が得られる。そ
れらのビデオ映像はワークステーシヨンに保持さ
れる。設計者は、パン操作およびズーム操作を行
つて表示するための設計情報を、それらの背景ビ
ユーフアイルから迅速にアクセスできる。設計者
が作業対象としている各プラント・サブシステム
に対して背景ビユーフアイルを予め計算すること
によつて、設計者が設計作業中に利用することに
なるプラントの一部の部分、およびその部分の周
囲の部分の全ての図を即時に利用できるようにな
る。この領域内でのパン操作には計算の遅れは生
じない。

本発明の別の目的は、背景ビユーフアイルの発
生および格納と、それらのビユーフアイルに含ま
れているデータの部分のビユーポート映像の任意
な選択および表示を、パン操作とズーム操作を行
えるようにして、容易に達成させるグラフイツク
ス・データ処理装置を得ることである。そのため
に、本発明の目的は、(a)ビデオ表示のためのグラ
フイツクス・データの任意な利用性を最大限に
し、(b)データ格納と、映像変換の複雑な計算との
必要を最少限に抑え、種々の座標系においてグラ
フイツクス・データを処理する装置を得ることで
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

それらの目的およびその他の目的は、二次元グ
ラフイツクス・データをベクトル様式で格納する
背景ビユーフアイルから希望のビユーポート映像
が得られるグラフイツクス・データ処理装置を得
ることによつて達成される。「普遍座標系
（Universa lcoordinate system）」UCSで保持さ
れているそれらの背景ビユーフアイルは、「世界
座標系」WCSでホストコンピユータに格納され
ている三次元場所情報から前もつてとり出され
る。

適切な入力装置を用いて、オペレータが表示し
ようと望むグラフイツクス・データの領域をオペ
レータは指定できる。適切なピクセル・データ格
納処理器が、所要のデータを背景ビユーフアイル
内のUCS様式から、ピクセル・メモリ内の希望
のラスタ図に変換する。この図は「ラスタ座標
系」RCSにある。

それから、オペレータはそれらの図のうち、ビ
デオ・スクリーン上に表示したい希望の部分を指
定できる。それからビユーポート映像がラスタ図
から「環座標系」TCSで発生される。それらの
ビユーポート映像はオペレータによつて選択され
た任意の場所に「窓座標系」WiCSで表示され
る。

トラツク・ボール、カーソルまたはそれに類似
の装置を使用することにより、オペレータは、対
応するラスタ図に含まれているデータばかりでな
く、背景ビユーフアイルで表されているより大き
なグラフイツク映像領域を横切つて任意のビユー
ポート映像をパンできる。対応するラスタ図の縁
部近くをビユーポート映像がパンされると、付加
グラフイツクス・データが背景ビユーフアイルか
らラスタ・メモリへ「環状」ストリツプ書込みの
やり方で直ちに変換される。パン操作は割込みな
しにこの新しいグラフイツクス・データを横切つ
て継続できる。ラスタ図中のグラフイツクス・デ
ータが環状に変化するという事実、およびビユー
ポート映像の発生のためにそのデータが環状にア
クセスされるという事実は、円滑にパンしている
映像だけを見るオペレータには明らかではない。

オペレータは各ビユーポート映像のズーム倍率
を制御することもできる。本発明のグラフイツク
ス・データ処理装置は、背景ビユーフアイル中の
データに関して選択可能な倍率で各ラスタ図を再
生する性能と、およびビユーポート映像をとり出
すラスタ図に関してそのビユーポート映像を独立
に拡大できる性能とを有する。

上記変換を行うために要する時間が理解される
時に本発明の有用性が最も良く理解される。2500
個の配管部品（弁、Ｔ形管およびエルボ等）を有
するプロセス・プラントの場合には、三次元場所
情報から各背景ビユーフアイルを発生するために
は、典型的な中型コンピユータで通常の隠された
線除去アルゴリズムを用いて約１時間かかる。そ
のようなワークステーシヨンにより、ラスタ座標
系からの図をビデオ・スクリーンへ変換するため
には60分の１秒要する。任意の大きな数のラスタ
座標系（異なる視点および異なる倍率の）を同時
にラスタメモリに格納でき、用いられるラスタ・
メモリの容量によつてのみ制限される。滑らかな
パン操作（１秒間当り60回スクリーンが更新され
る）を１秒当り約7.62cm（３インチ）までの速さ
で行われる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を詳しく説明す
る。第１Ａ，１Ｂ図はホストコンピユータ１０
と、本発明のグラフイツクス・データ処理装置を
用いるCADワークステーシヨン１１（第２図）
とを示す。ホストコンピユータ１０の計算機能
は、汎用コンピユータと同様にワークステーシヨ
ンのCPU（第２図のブロツク４５）において良く
実行できる。それらの図は化学プロセス・プラン
トの設計を含むCAD応用を例として示すもので
あるが、本発明はそれに限定されるものではな
い。

化学プロセス・プラントが開発されるにつれ
て、ホストコンピユータ１０はプラントの全ての
構成要素の「場所リスト」を作る（第１Ａ図のブ
ロツク１２）。このリストは標準部品の索引とと
もに作られる（ブロツク１３）。その索引もコン
ピユータ１０に保持される。たとえば、この部品
リストには部品の名称（たとえば、パイプ部、エ
ルボＴ形管、ニツプル、弁）と、その部品のため
の１組の幾何学的な記述子を含む。

パイプ部の幾何学的な記述子は、そのパイプ部
の内面と外面をそれぞれ表す一対の同心円筒を有
することができる。部品の索引は、パイプ部には
三次元記述子、すなわち、内径、外径（あるいは
肉厚）および長さが組合わされることを示すこと
ができる。索引は材料の種類、製造者名およびそ
の他のデータも指定できる。

場所リストは化学プラントに含まれている全て
の部品と、場所内の各部品の座標とを順次並べた
表を構成する。ここでそれを「世界座標系」
WCSと呼ぶことにする。このWCSは三次元空間
内での各部品の場所を指定するために使用され
る。

第１Ａ図に示す挿入図は、コンピユータ１０に
格納されている場所リストによつて表すことがで
きる化学プロセス・プラントの一部の絵画的な表
現である。（そのような光学的映像がホストコン
ピユータ内に存在するわけではなく、図１４は本
発明の説明の補助のためにのみ示すものである。）
プラントの各部品に対して場所リストに対応する
エントリが存在する。たとえばパイプ部１５に対
して、リスト・エントリはリストは長さ約3.05m
（10フイート）、内径約2.54cm（１インチ）、外径
約3.81cm（1.5インチ）の「パイプ部」を指定す
る（それの幾何学的な記述子を得るために標準部
品の索引を参照する）。場所リストはWCSのＸ，
Ｙ，Ｚ座標で表されたパイプ部１５の位置を指定
する。たとえば、パイプ部１５の中心はｘ＝約
7.62m（25フイート）、ｙ＝約9.21m（30フイート３
インチ）、ｚ＝約3.71m（12フイート２インチ）の
位置に位置させることができる。場所リストは、
パイプ部１５の一端がＴ形管１７に連結されるこ
と、および他端部がエルボ１８に連結されること
も示す。

場所リストのために種々の構成を使用できる。
たとえば、各プラント部品を別々に記載する代り
にまとめて記載できる。この場合には、直接に相
互連結されている１組の部品１本の「パイプ」と
して場所リストが指定できる。たとえば、図１４
において、Ｔ形管１７およびエルボ１８にある順
序で連結されている何本かのパイプ部１５，２
０，２１，２２を有するものとして「パイプ」１
９を定義できる。「パイプ」と「部品」をそのよ
うにして順序づけることによつて、場所リストに
おけるデータの処理を簡単にすることができる。

しかし、特定の構成とは無関係に、世界座標
系、すなわち、最終的に構築される実際の（また
はそれの縮尺された）プラントにおいて各部品の
相対的な位置を定める座標系において、各プラン
ト部品の三次元位置を指定することを場所リスト
は特徴とするものである。

CAD装置の他端部にワークステーシヨン１１
の一部であるビデオ表示スクリーン２５が設けら
れる。このスクリーン上に設計者は設計中のプラ
ントの一部の二次元図である、ある種の「ビユー
ポート映像」V₁，V₂（第１Ｂ図）を表示する。場
所リストに含まれているデータのスクリーン２５
上で表示される様式への変換を、最高のアクセス
可能性および選択可能性で、最適にするためにワ
ークステーシヨン１１は本発明のグラフイツク
ス・データ処理装置を利用する。

そのために、ワークステーシヨン１１は本願出
願人が特許権を所有する米国特許第4197590号お
よび再発行特許RE31200に開示されているラスタ
走査表示技術を一般に採用する。

これに関して、ワークステーシヨン１１は、コ
ンピユータ１０内の場所リストにより表されてい
るプラントの選択された部分のラスタ図を格納す
る制御ピクセル・メモリ２６を含む。各ラスタ図
において、グラフイツク映像は画素（ピクセル）
の形で格納される。各画素はそのラスタ図のビデ
オ表示スクリーン上の１つの点（１対１の倍率
で）を表すことができる。

各ピクセルはピクセル・メモリ内の１組のビツ
トにより表される。白黒表示だけが求められるな
らば、各ピクセルは１ビツトで表すことができ
る。そのビツトは黒に対しては「１」、白に対し
ては「０」である。あるいは、各ピクセルは複数
のビツトにより表すことができる。それらのビツ
トは灰色、色、または色マツプに対するアドレス
を定めることができ、その色マツプは対応する画
素の色を定める。

完全なラスタ図を構成するピクセル・メモリ群
は、ピクセル・メモリ内の連続する場所または連
続しない場所に格納できる。たとえば、ラスタ図
の完全な水平線中のピクセルを表すビツト群を、
ピクセル・メモリの連続する場所に格納できる。
ラスタ図内の連続する線のための類似のピクセル
群を、ピクセル・メモリの連続する場所群に格納
できる。

前記米国特許第4197590号とRE31200に開示さ
れている技術に従つて、ピクセル・メモリ内のデ
ータは、ビデオ表示スクリーン２５の水平走査お
よび垂直走査に同期して実時間でアクセスされ、
CRTの色変調および輝度変調を制御するために
用いられる。このようにして、ピクセル・データ
はビデオスクリーン２６上の実際の映像に変えら
れる。

各ラスタ図は、ホストコンピユータ１０内の場
所リストにより表示されているプラントの一部の
二次元図の表現である。そのようなラスタ図２７
〜３１の５つが第１Ｂ図に示されている。第１Ｂ
図にはラスタ図が絵画的に表されているが、実際
にはそれらのラスタ図は、ピクセル・メモリ２６
に格納されて、それぞれの図を構成する個々の画
素を（前記のようにして）表す１組のデジタル・
データより成る。そのような各ラスタ図内におい
て、各ピクセルは二次元「ラスタ座標系」RCS
内の対応する位置により識別できる。たとえば、
ラスタ図２７の左下隅のピクセル２７ａのRCS
座標はｘ＝１，ｙ＝１である。RCSにおいては
ｘ軸は各水平線を横切るピクセル位置により測ら
れ、ｙ軸はラスタ図の下から上へ延びる直線によ
つて測られる。

一例として、ラスタ図２７におけるピクセル２
７ｂはRCSではｘ＝370，ｙ＝20である。このピ
クセルは実際には、対応するピクセルの輝度また
は色を定める１個またはそれ以上のビツトの群に
より表される。それらのビツトはピクセル・メモ
リ２６内のRCS位置に対応するある記憶場所に
格納される。ラスタ図における各ピクセル位置
と、ピクセル・メモリ２６内の対応する実際のメ
モリ・アドレスの間の対応性を記載する実際のマ
ツピングすなわち表が、ワークステーシヨン１１
内のグラフイツクス制御器３３の一部である制御
器３２により作製され、保持される。

オペレータによる制御の下に、ピクセル・メモ
リ２６に格納されている任意のラスタ図を、60分
の１秒以内にビデオ・スクリーン２５の任意の位
置に任意の倍率で表示できる。第１Ｂ図に示す例
では、ビユーポート図V₁としてラスタ図３１が
１対１の倍率で表示される。格納されているラス
タ図のそのような選択的読出しおよび表示は、前
記未決の米国特許出願No.438476に開示されている
技術に従つて、ワークステーシヨン１１により行
われる。ワークステーシヨン１１の表示制御部３
４はビユーポート映像要求器３５および制御表組
立器３６と協働して、ピクセル・メモリ２６から
希望の情報を読出し、その情報を表示する。

ビデオ・スクリーン２５上の各ビユーポート映
像の希望の場所と寸法が「ウインドウ座標系」
WiCSで指定される。このWiCSは実際のビデ
オ・スクリーン上のピクセル位置で定められる。
したがつて、WiCSは二次元座標系であつて、ｘ
軸はCRTスクリーンの線を横切るピクセル位置
で測られ、ｙ軸はビデオ・スクリーン上で下から
上へ延びる直線で測られる。一例として、原点
（第１Ｂ図におけるビユーポートV₁の左下隅）は
WiCSにおいては座標（400，25）にあり、右上
隅の座標は（668，325）である。

種々のラスタ図の選択と表示は容易かつ迅速に
行うことができるが、ホストコンピユータの場所
リストに含まれているデータからラスタ図を作成
することは、その作成が直接行われるのであれ
ば、非常に時間がかかる。したがつて、現在のラ
スタ図に含まれていないプラントの一部を表示す
ることを設計者が必要とした時は、そのプラント
の一部が現在のラスタ図に示されているプラント
の要素と連続しているとしても、場所リストから
新しいラスタ図を直接発生するためには非常に長
い時間を必要とする。これは明らかに望ましくな
い。

この問題を解決するために、本発明は「背景ビ
ユーフアイル」４０〜４２（第１Ａ図）の中間セ
ツトを用いる。それらの背景ビユーフアイルはワ
ークステーシヨン１１内のデイスク記憶装置４３
に格納すると有利である。

各背景ビユーフアイルは、設計中のプラントの
一部の選択された二次元図のベクトル表現を含
む。通常は、プラントの表示される部分は設計者
が現在設計している領域内のものであるから、ビ
ユーポート映像として表示するために設計者によ
り選択される領域より広い。後で詳しく説明する
ように、ラスタ図２７〜３１はそれらの背景ビユ
ーフアイル４０〜４２からとり出される。

希望の背景ビユーフアイルは、表示したいプラ
ント部分を指定する入力を設計者が行うと、それ
に応じてワークステーシヨン１１内の中央処理装
置（CPU）４５により、ホストコンピユータ１
０に対して指定される（第１Ａ図のブロツク４
４）。たとえば、設計者は設計中のプラントのあ
る特定の領域の平面図、立面図および斜視図を指
定するために、キーボードその他の入力装置４６
を用いる。

この情報からCPU４５はデータの図定義マト
リツクスすなわち集合体を形成する。そのマトリ
ツクスは、求められている背景ビユーフアイルの
種類と、その中に囲むべきプラント領域とをホス
トコンピユータに対して指定する。

一例として、WCSのある座標で定められてい
るプラント領域内で設計者が興味を持つたものを
指定できる。たとえば、設計者が、左下前方隅に
おけるWCSの原点（０，０，０）と、右上後方
隅における座標ｘ＝約7.62m（25フイート），ｙ＝
約7.62m（25フイート）、ｚ＝約7.62m（25フイー
ト）とによつて囲まれている立方体内に物理的に
位置させられている部品を見たいと望んだことを
指定できる。

また、設計者は希望の図も指定する。たとえ
ば、それらの図には、WCSにおけるある定めら
れた水平面を通る平面図（たとえば、ｘ＝約
7.62m（25フイート）の平面を通る上面図）と、
定められた垂直平面を通る立面図と、定められた
視点からの斜視図とが含まれる。そのような図の
平面および視点は世界座標系WCSで指定される。

この図決定マトリツクス情報から、ホストコン
ピユータは場所リストに含まれている情報からの
希望の背景ビユーフアイルを発生する（第１Ａ図
のブロツク４７）。そのような各ビユーフアイル
は、特定のビユーフアイルに対して定められたや
り方で見たプラントの指定部分の二次元映像を定
めるベクトルの順序づけられたリストより成る。
たとえば、第１Ａ図に示す背景ビユーフアイル４
０はプラントの指定された部分の上面図（たとえ
ば、平面ｙ＝約7.62（25フイート）における上部
から見た）を表す。図示の背景ビユーフアイル４
１，４２は図決定マトリツクスで指定されたそれ
ぞれ平面に沿い、および視点から見た立面図と斜
視図をそれぞれ表す。

背景ビユーフアイル中の選択と同様に、背景ビ
ユーフアイルの数は任意である。更に、第１Ａ図
に示す３つのビユーフアイル４０〜４２はプラン
トの同じ領域のものであるが、これは必要ではな
い。実際に、プラントの種々の領域の背景ビユー
フアイルを一層しばしば再作成して、デイスク記
憶装置４３に保持できる。

各背景ビユーフアイル４０〜４２を第１Ａ図に
絵画的に示しているが、実際にはビユーフアイル
自体は絵画的な様式ではない。それよりも、それ
らのビユーフアイルは、選択された平面図、立面
図または斜視図中の映像線を表すベクトルを表す
デジタル・データの形をとる。それらのベクトル
は二次元の「普遍座標系」UCSで定められる。
そのような各背景ビユーフアイルに対して、この
座標系の原点を、たとえば、個々の背景ビユーフ
アイルを構成するベクトルにより表される二次元
映像の左下隅に置くことができる。

たとえば、背景ビユーフアイル４０は、表され
ている上面図の左下隅に原点を有するUCSに関
して指定されたベクトルのリストを含むことがあ
る。この背景ビユーフアイル４０においては、指
定されたUCS座標（x₁，y₁），（x₂，y₁），（x₂，
y₂），（x₁，y₂）を有する点を結ぶ直線を表す４個
のベクトルによつて、パイプ部１５を定めること
ができる。背景ビユーフアイル４０をベクトルの
リストとして定義することは説明に便利である。
実際に、隠影をつけたラスタ映像を示すための充
された多角形細片のような他の形をベクトルの代
りに使用できる。重要な点は、背景ビユーフアイ
ルが、RCSでのピクセルに高速で変換できる形
を有することである。

UCSで各背景ビユーフアイルを構成するベク
トル・リストはホストコンピユータによつて発生
される。この発生には非常に長い時間を要し、そ
の時間の値は、希望の背景ビユーフアイルにより
表されるプラント領域の複雑さに応じて、何分か
ら何時間という値である。ビユーフアイル発生の
部分として、ホストコンピユータは各図から隠さ
れている線を除去すると有利である。したがつ
て、立面図背景ビユーフアイル４１および斜視図
背景ビユーフアイル４２において、パイプ分岐４
８のうち、タンク４９，５０のうしろにある部分
は図から隠される。それらのビユーフアイルにお
いては、パイプ分岐４８は、パイプ分岐４８のう
ち、対応する立面図または斜視図で見える部分の
みを定める３組のベクトルによつてそれぞれ表す
ことができる。

ホストコンピユータ１０により用いられる隠さ
れている線の除去を行う3D−2D変換アルゴリズ
ムは通常のものである。そのような変換を行う作
業には通常に時間を要する。本発明において独特
のものは、それからビデオ表示が発生されるよう
なラスタ図の発生への中間段階として背景ビユー
フアイル（二次元のベクトル様式で）を用いるこ
とである。このことは本発明の大きい特徴であつ
て、ビデオ・スクリーン上に表示するための新し
い図の選択に先行技術と異つて長い時間を要さ
ず、ホストコンピユータが場所リストその他の一
次データから所要のラスタ図を直接発生するよう
に、そのようなラスタ図の発生を非常に速く（典
型的には秒台で）行うことができる。環状のパン
操作の場合には、前記米国特許出願No.438476に開
示されているようにして滑らかなパン操作を連続
して行うことができる。

ラスタ図の発生（第１Ａ図のブロツク５３）
は、背景−ラスタ変換およびピクセル・データ格
納制御器３２によつて行われる。この制御器３２
はワークステーシヨン１１のグラフイツクス制御
器３３の一部である。最初は、オペレータは、発
生してピクセル・メモリ２６に格納すべき１組の
ラスタ図を（キーボードまたは図形入力を用い
て）選択できる。一般に、各ラスタ図は対応する
１つの背景ビユーフアイルから得られ、それのラ
スタ表現すなわちピクセル表現を含む。たとえ
ば、ラスタ図３１（第１Ｂ図）は、背景ビユーフ
アイル４１によりベクトル様式で表される全立面
図のピクセル表現である。記号RCS2−１は、こ
れが第１Ａ図の立面図UCS2が発生された最初の
ラスタ図であることを示す。このラスタ図RCS2
−１は、たとえば、さしわたしで64000寸法単位
（UCSで）とすることができる背景ビユーフアイ
ルUCS2と対照的に、さしわたして約320ピクセ
ルである。このことは、ベクトル−ラスタ様式変
換が200分の１の倍率で行われたことを意味する。
背景ビユーフアイル４１に含まれている全ての絵
画的情報をラスタ図３１は含む。

第１Ｂ図のラスタ図３１は斜視図背景ビユーフ
アイル４１から得られる。このラスタ図において
は、背景ビユーフアイル４２により表された映像
の一部だけが、約125分の１（すなわち、Sfac＝
１／１２５）の倍率Sfacでピクセル様式に変換されて
いる。各ラスタ図２７〜２９は異なる倍率で背景
ビユーフアイル４０から得られている。

背景ビユーフアイルのベクトル様式からラスタ
図のピクセル様式への変換は比較的単純に行われ
る。たとえば、その変換は、線を決定する各ベク
トル・セツトを背景ビユーフアイルからアクセス
し、そのベクトル・セツトにより定められる線の
軌跡に対応する各ピクセル・メモリ位置へ「１」
で書込むことで簡単に行われる。普遍座標系
UCSとラスタ座標系RCSは二次元であるから、
変換は軸ごとに１回の加算（オフセツト）と、１
回の乗算（換算）を一般に必要とし、CPU45に
よつて非常に迅速に行うことができる。隠れてい
る線は背景ビユーフアイルにおいて既に除去され
ているから、隠れている線をラスタ図から無くす
ために複雑なアルゴリズムをCPU45により行わ
ねばならないことはない。この時間のかかる作業
は、背景ビユーフアイルが作成された時にホスト
コンピユータによつて行われた3D−2D変換に関
連して既に行われている。

前記したように、ビデオ・スクリーン２５上に
表示される実際のビユーポート映像は、ピクセ
ル・メモリ２６に格納されているラスタ図の全て
の部分、または選択した部分のラスタ読出しによ
り得られる。グラフイツクス制御器３３とともに
表示制御器３４によりこれが行われるやり方は、
前記米国特許出願No.438476に開示されている。一
般に、オペレータは希望のビユーポートV₁，V₂
の大きさと場所を窓座標系でまず定める。次に、
オペレータは、それらの各ビユーポートにどの映
像を表示すべきかを指定する。そのような映像
は、(a)再生すべき特定のラスタ図、(b)使用する倍
率またはピクセル複写ズーム率、(c)全部より少い
ラスタ図を再生するならば、表示すべき図の部分
の左下隅のラスタ図内の場所、を示すことによつ
て定めることができる。

それらの情報から、グラフイツクス制御器３３
内の制御表作成器３６は制御語のリストを作成す
る。これの詳細は前記米国特許出願No.438476に開
示されている。一般に、制御表は、ビデオ・スク
リーンCRTの走査される各行のためにビデオ変
調情報を与えるために順次アクセスすべきラスタ
図ピクセル・データを含むピクセル・メモリ２６
内の場所を指定する１組の語順序を含む。ビデ
オ・スクリーンのために適切な駆動信号を発生す
るために、表示制御器３４は制御語情報の部分と
アクセスされたピクセル・データを利用する。た
とえば、ビデオ線５５（第１Ｂ図）を走査する時
は、表示制御器３４へ窓座標系で既に与えられて
いるビユーポート情報が、ビユーポートV₂の左
端場所５５ａと右端場所５５ｂを定め、ビデオ走
査線５５の残りをビユーポートの中間の色にすべ
きことを指定する。その理由は、それが他のビユ
ーポートとは交わらないからである。表示制御器
３４は、ビユーポートの左側縁部５５ａと右側縁
部５５ｂの間の走査線領域をCRTビームが走行
している間に、ビデオ・スクリーンへのピクセ
ル・データをゲートするためにその情報を使用す
る。

第１Ｂ図において、ビユーポートV₂中の映像
はラスタ図３１の１対１の再生である。そのラス
タ図３１自体は背景ビユーフアイル４１の１対
200の表現である。オペレータが希望のビユーポ
ート映像の仕様を（たとえばキーボードその他の
周辺装置４６を介して）グラフイツクス制御器３
３へ与えると、制御器２３は所要の背景ビユーフ
アイルをデイスク記憶装置４３からアクセスして
必要なベクトル−ラスタ変換を行う。ビユーポー
トV₂に対して要求される映像の場合には、制御
器３１は背景ビユーフアイル４１をアクセスし、
200分の１の倍率でベクトル−ラスタ変換を行い、
得られたラスタ図３１をピクセル・メモリ２６の
中に置く。ラスタ図３１を表すデータを含む特定
のピクセル・メモリ場所を指定する表エントリが
行われる。

その後で、制御表作成器３６が、ビユーポート
V₂における希望の映像を発生するために必要と
されるピクセル・データを、ラスタ図３１を含ん
でいるピクセル・メモリ２６のある場所から読出
すべきことを指定する適切な制御語列セツトを作
成する。制御表作成器３６により作成された制御
語列によつて参照されるピクセル・メモリ２６内
の特定の記憶場所は、「環状座標系」TCSにより
表されるものと考えることができる。TCSにつ
いては後で詳しく説明する。

それからビユーポート映像がとり出される背景
ビユーフアイル、またはある背景ビユーフアイル
内で利用できる情報の一部のみを表す背景ビユー
フアイルに関して拡大すべきビユーポート映像を
オペレータが指定すると、ピクセル・データ格納
制御器３２は、求められている情報の一部のみに
ついて、希望により拡大して、ベクトル−ラスタ
変換を行う。

これがビユーポートV₁内の映像により示され
ている。オペレータは、ビユーポートV₁内で希
望する特定の領域、特定の倍率および特定の種類
のみを最初に指定できる。たとえば、オペレータ
は、ある表示される尺度（たとえば、WCSで、
実際のプラントにおける約5.08cm（２インチ）を
表すビデオ・スクリーン２５上の約2.54cm（１イ
ンチ））で、それが斜視図（斜視背景ビユーフア
イル４２が発生された視点からの）であるべきこ
とを指定できることがある。オペレータは、表示
される映像の左下隅をプラント内のある場所
（WCSで指定された）でスタートすべきことも指
定する。

この情報を用いて、グラフイツクス制御器３３
は、適切なラスタ図を斜視背景ビユーフアイル４
２から発生すべきことを認める。このラスタ図は
表示のためにオペレータにより求められているプ
ラントの領域を少くとも含まなければならない。
そうすると制御器３２は、ビユーポートV₁に直
接表示するために求められるものに対応するピク
セル情報のみを含んでいるラスタ図を発生するこ
とを指令する。しかし、ワークステーシヨン１１
はパン操作を行うための手段を含むから、その場
合には、オペレータがすぐ見たい映像情報と、プ
ラントの周囲の領域の映像情報を含むラスタ図を
ピクセル・データ格納制御器３２が作成すること
が一層望ましい。したがつて、ピクセル・データ
格納制御器３２は、表示のために求められる領域
３０ａばかりでなく、周囲のプラント情報も含む
ラスタ図３０（第１Ｂ図）を作成すると有利であ
る。

表示のために求められるプラント領域の空間的
な拡がり（たとえばWCSで）から、ピクセル・
データ格納制御器３２は全て、または一部のみを
対応するラスタ図に変換する必要があるか否かを
決定できる。この説明した例においては、プラン
トの非常に小さい部分が表示のために求められて
いる。したがつて、ラスタ図３０は、それからそ
のラスタ図がとり出される斜視背景ビユーフアイ
ル４２よりも狭い拡がりのものである。変換され
た図の領域が適切に定められたものであるように
し、かつ変換されたラスタ図がピクセルメモリ２
６の十分な部分を満すようにするために、変換に
おいて換算率1/125が用いられる。

この背景ビユーフアイル−ラスタ図変換の換算
率は、ラスタ図のうち、最終的に表示することを
希望される結果部分がビデオ・スクリーン２５上
のビユーポートに関して「十分な寸法」であるよ
うに、十分に大きくする必要はない。オペレータ
は、ピクセル・メモリ２６のうちラスタ図３０の
領域３３０ａに対応する部分に含まれているピク
セル・データからビユーポートV₁内の映像を形
成するのに表示制御器３４により用いられる整数
の表示倍率Rfacを更に指定できる。このズーム
率Rfacは、ピクセル・メモリ２６内で表されて
いる１つのピクセルに一致させられるCRT25上
のスクリーン・ピクセルの数を指定するピクセル
写し値（pixel replication value）である。たと
えば、ピクセル写し値２が指定されたとすると、
ピクセル・メモリ２６内の各ピクセルは各列で２
個のスクリーン・ピクセルにより表され、各列に
おける情報は次の列では２倍にされる。

環状のパン操作がどのようにして行われるかの
理解を容易にするために、第４図はピクセル・メ
モリ２６内のラスタ図３０のためのピクセル・デ
ータの構成の一例を示す。ここではラスタ図は各
水平列に640個のピクセル場所を有し、かつその
ような水平列を240列有するから、全部で153600
個のピクセル場所を有する。ｘ軸が水平列中のピ
クセル位置に対応し、ｙ軸が列の数に対応するよ
うな前記ラスタ座標系を用いると、左下隅は（簡
単にするために）ここではRCSでは（１，１）
であり、左上隅はRCSで（640，240）である。

更に簡単にするために、ラスタ図中の各ピクセ
ル位置にピクセル・メモリ２６のRCSの原点
（１，１）に対応するアドレスＡ＋１から始まつ
て、RCSの左上隅（640，240）に対応するメモ
リ位置Ａ＋153，600まで延びるメモリ・アドレス
場所のうちの対応する１つのメモリ・アドレス場
所に組合わされる。この構成においては、ラスタ
図の１番下に対するピクセル・データがメモリ場
所Ａ＋１〜Ａ＋640に含まれ、そのようなアドレ
スの各アドレスにおけるデータはラスタ図３０の
１番下の行位置１〜640におけるそれぞれのピク
セルに対応する。

最初の表示のためにオペレータが領域３０ａ
（第１Ｂ図）を指定すると、制御表作成器３６は、
それからラスタ・データをアクセスすべきピクセ
ル・メモリ２６内の特定の場所を識別してビユー
ポートV₁内に映像を発生する。この領域３０ａ
の左下隅がRCS座標（170，65）を有し、右下隅
が座標（456，65）を有するものとすると、ビユ
ーポートV₁の表示される映像の１番下の列に対
するピクセル・データはピクセル・メモリ２６の
場所Ａ＋41，131〜Ａ＋14，416に配置される。制
御表作成器３６は、ビユーポートV₁における映
像の１番下の列を形成するために、ピクセル・デ
ータのアクセスのためのそれらのアドレスを指定
する。

パン操作は、トラツクボールその他の入力周辺
装置４６を用いてオペレータにより制御できる。
ビユーポートV₁における映像の、たとえば第１
Ｂ図に示す領域３０ａから第３図に示す領域３０
ｂまで、パン操作が求められると、オペレータは
トラツクボールを左下へ回すことができる。トラ
ツクボールのそのような動きはビユーポート映像
要求器３５によつて検出される。それからビユー
ポート映像要求器は図位置３０ｂに対する左下隅
の原点位置を定める（RCSで定めると有利であ
る）。滑らかなパン操作は前記米国特許第4197590
号および再発行特許RE31200に開示されている技
術を用いて行うと有利である。グラフイツクス制
御器３３とCPU45は一連の中間映像位置を定め
る。各中間映像位置は左下隅の座標値により指定
される。制御表を作成するためにそれらの座標値
は制御表作成器３６により用いられる。その制御
表から、ラスタ図の最初の領域３０ａと最後の領
域３０ｂの間の中間領域のビユーポートV₁内に
対応する引き続く値が発生される。

そのような各映像位置いおいて、ビユーポート
V₁内で中間に位置させられている対応する映像
を発生するためにラスタ・データをアクセスすべ
きピクセル・メモリ２６内の対応する記憶場所を
制御表作成器３６は指定する。パン操作が領域３
０ｂ（第３図）（その領域においては左下隅は
RCS座標（40，10）で、右下隅はRCS座標
（326，10）である）に達すると、ビユーポート
V₁内の映像の１番下の列に対するピクセル・デ
ータは記憶場所Ａ＋5800〜Ａ＋6085から得られ
る。

更に左または下へ向つてパン操作を続けること
をオペレータが（トラツクボールを動かし続ける
ことにより）指定すると環状のパン操作が行われ
る。そのようにパン操作を継続することにより、
ラスタ図３０内に含まれている絵画的なデータの
境界をこえて表示される映像をとる。これを補償
するための手段が、前記米国特許出願No.274355号
に開示されている技術を用いて用意される。その
手段には、ラスタ図３０内のパン移動の向きから
離れる領域におけるある特定のデータ・ストリツ
プを削除すること、それの代りに元のラスタ図３
０にパン移動の向きに隣接する（ただしそれには
含まれない）図の次の部分を表す新しい絵画的デ
ータを用いることが含まれる。その結果として第
３図に示す新しいラスタ図３０−１が得られる。
そのようなストリツプ置き換えの考えが前記米国
特許出願に開示されているが、この付加ストリツ
プのためのデータをこのグラフイツクス・データ
装置において得る方法は新規であり、本発明の一
部を構成するものである。

とくに、表示される領域３０ｂがラスタ図３０
のある比較的短い距離以内にくると、その状態が
グラフイツクス制御器３３により検出される。そ
うするとグラフイツクス制御器は新しいラスタ図
３０−１の作成を開始する。データの置き換えは
ストリツプで行われる。第３図に示す例では、ラ
スタ図３０の右側部分が削除され、背景ビユーフ
アイル４２からの変換により得られたグラフイツ
クス・データで置き換えられている。その新しい
データ（ストリツプ３０−１ａ内の）は、元のラ
スタ図３０に変換された領域のすぐ左側の斜視背
景ビユーフアイル４２の領域４２−１ａに一致す
る。

有利なことに、各ラスタ図に再び書込まれるス
トリツプは一様な幅を有する。たとえば、640個
の水平ピクセル場所が240行あるラスタ図の場合
には、幅がたとえば80ピクセルの垂直ストリツ
プ、または高さがたとえば40行の水平ストリツプ
を１度に置き換えることができる。そのような構
成により、56と640の間のｘ軸座標（RCSで）を
有する垂直ストリツプ内のピクセル・データを置
き換えることにより、ラスタ図３０はラスタ図３
０−１へ変換される。

ピクセル・データ格納制御器３２は、背景ビユ
ーフアイル４２の希望の領域４２−１ａ内のグラ
フイツクス・データのベクトル−ピクセル変換に
よつて、その置き換えられたストリツプ３０−１
ａのための新しいデータを得る。この新しいスト
リツプ３０−１ａのための変換されたデータは、
ピクセル・メモリ２６内の、対応するRCSスト
リツプ座標に対する変更されていないラスタ図３
０を先に含んでいた場所と同じ場所に置かれる。
いいかえると、ラスタ図３０−１の１番下の列に
対する新しい情報はピクセル・メモリ場所Ａ＋
561〜Ａ＋640に格納され、ストリツプ３０−１ａ
の１番下から２列目のピクセル・データはメモリ
場所Ａ＋1201〜Ａ＋1280の中に置かれる。

パン操作が左（領域３０ｂから得られたビユー
ポート映像V₁bに関して）へ続けられると、ビユ
ーポート映像要求器３５と制御表作成器３６は協
働して、新しく希望された映像がラスタ図３０の
左側縁部を「こえて進んだ」ことを認める。しか
し、ラスタ情報の新しいストリツプ３０−１ａは
既にピクセル・メモリ２６に入れられている。し
たがつて、制御表作成器３６は、ラスタ図３０−
１内の領域３０ｃを表す新に希望された映像V₁c
の一部がラスタ図３０−１の右側に存在すること
を認める（RCSで考えた時）。したがつて、新し
い映像V₁cを作るためのあるピクセル・データを
ピクセル・メモリの隣接していない領域から得な
ければならないことを指定する適切な制御語セツ
トを制御表作成器３６が定める。

たとえば、ビユーポート映像V₁cの１番下の線を
作るために、新しいストリツプ３０−１ａに関す
る情報を含んでいる記憶場所Ａ＋1210〜Ａ＋1280
からピクセル・データがまずアクセスされる。こ
の後で記憶場所Ａ＋641〜Ａ＋855がアクセスされ
る。これはRCSの座標（１，２）と（215，２）
の間の領域に対応する。その結果得られるビユー
ポートV₁c内の映像は、それを形成するために用
いられたデータを隣接する記憶場所に含まれてい
たかのようにして現われる。実際に、ラスタ図が
左側の縁部から右側の縁部へ「重ね合わされた」
ことにオペレータは気づかない。

表示される映像がラスタ図３０の１番下の境界
または１番上の境界まで下方または上方へパンさ
れる時に、適切なラスタ図への水平ストリツプの
書き換えが同様にして起る。ピクセル・メモリか
らのデータの同様な重ね合わせアクセスがビユー
ポート映像の発生に用いられる。左−右の重ね合
わせと上−下の重ね合わせの組合わせによつて環
状の形が構成される。これと、引き続くストリツ
プ変換との組合わせおよび前記したような書き換
えによつて、１つのラスタ図によつて囲まれるも
のよりかなり大きいグラフイツクス表現を横切つ
てオペレータが走査させることを効果的に行える
ようにする環状パン操作ができるようになる。前
記環状映像発生技術のために、ここで行うピクセ
ル・メモリのアドレツシングが「環状座標系」に
おいて行われるものといわれる。

本発明に従つて、１つのラスタ図に十分な細部
でもつて含むことができるものよりかなり広い
（ホストコンピユータ内の場所リストにより表さ
れる）プラントの領域をカバーする適切な背景ビ
ユーフアイルを前もつて作るとができる。その背
景ビユーフアイルの発生にはかなりの時間がかか
るが、設計者がワークステーシヨン１１を使用す
る前に予め行うことができる。その後で、背景ビ
ユーフアイル内に囲まれているプラント領域をパ
ンするために設計者が彼のトラツクボールを使用
する時に、ピクセル・データ格納制御器３２は必
要なベクトル−ラスタ変換と、対応する新しい垂
直ストリツプおよび水平ストリツプの利用される
ラスタ図への書き替えとを実時間で非常に迅速に
行うことができる。このようにして、時間のかか
る直接場所リスト−ラスタ変換を行うために必要
な遅延なしに、プラントの実効的に非常に大きな
尺度の図の上をオペレータは自由に動き回ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ，１Ｂ図はホストコンピユータと本発明
のグラフイツクス・データ処理装置を用いている
CADワークステーシヨン内の種々のグラフイツ
クス・データ様式を示す図、第２図は本発明のグ
ラフイツクス・データ処理装置を用いている
CADワークステーシヨンのブロツク図、第３図
は第２図に示されているCADワークステーシヨ
ンにより行われるラスタ図へのデータの環状入力
と、ビユーポート映像を発生するためにそのラス
タ図からのデータの環状読出しとを示す、第４図
は第２図に示されているCADワークステーシヨ
ンのピクセル・メモリ内のラスタ図データのメモ
リ割当てを示す図である。１０……ホストコンピユータ、１１……ワーク
ステーシヨン、２５……ビデオ表示スクリーン、
２６……制御ピクセル・メモリ、３２……ピクセ
ル・データ格納制御器、３３……グラフイツクス
制御器、３４……表示制御器、３５……ビユーポ
ート映像要求器、３６……制御表作成器。

Claims

【特許請求の範囲】１３次元構造の背景を２次元様式で記憶する記
憶手段と、前記記憶手段に記憶された背景のうち選択され
たエリアを示すデータを前記記憶手段からアクセ
スするアクセス手段と、前記アクセスされたエリアのデータを２次元の
ビツト・マツプ・ラスタ図に変換するデータ変換
手段と、前記データ変換手段によつてラスタ図に変換さ
れたデータを記憶するラスタ図記憶手段と、前記ラスタ図記憶手段に記憶されたラスタ図内
の一部を指定し、この指定された一部を前記ラス
タ図記憶手段の記憶範囲内においてパン移動さ
せ、各移動位置ごとに前記指定されたラスタ図の
一部を画面に表示する表示手段と、前記ラスタ図内におけるパン移動位置を検出す
る検出手段と、前記検出手段によつて前記表示手段による表示
がラスタ図の端部に到達したことが検出された場
合に、現在のパン移動継続に伴ない前記端部を超
える部分について前記アクセス手段によるアクセ
スおよび前記データ変換手段による変換を行い、
該変換された部分のデータを、現在のパン移動方
向とは反対方向のラスタ図の端部におけるデータ
と置き換え、前記ラスタ図記憶手段に記憶し、こ
の置き換え記憶されたデータに基づきラスタ図の
端部とパン移動に伴い該端部を超える部分とを連
続して表示する更新手段と具えたビデオ・グラフイツクス表示装置。２前記記憶手段は、前記３次元構造を３次元座
標系で記述した場所リストからデータをアクセス
して、さらにこのアクセスしたデータを２次元様
式に変換して記憶したものである特許請求の範囲
第１項記載のビデオ・グラフイツクス表示装置。３前記２次元様式への変換は、前記場所リスト
におけるデータのうち２次元表示をする際隠れて
見えなくなる部分のデータを除去する処理を含む
特許請求の範囲第２項記載のビデオ・グラフイク
ス表示装置。４前記記憶手段は、前記３次元構造を種々の視
点からみた種々の背景を記憶するものであり、前
記ラスタ図記憶手段は、前記種々の背景のうち１
種類の背景の一部のエリアを記憶するものであ
り、前記更新手段は、前記１種類の背景に関する
データを前記アクセス手段からアクセスし、前記
データ変換手段により変換するものである特許請
求の範囲第１項記載のビデオ・グラフイツクス表
示装置。５前記データ変換手段は、前記アクセスされた
エリアを種々の倍率のラスタ図に変換し、前記表
示手段は、これら種々の倍率のラスタ図に基づき
ズーム表示を行う特許請求の範囲第１項記載のビ
デオ・グラフイツクス表示装置。