JPH06203170A - ３次元表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ３次元画像を構成する際の陰線または陰面処
理を高速に行なう。 【構成】 演算装置１０１と、この演算装置によってア
クセスされる主記憶１０２と、画面に表示される画素の
色データを記憶する描画メモリ１０４と、画面に表示さ
れる画素が表示している描画データの主記憶上でのポイ
ンタを記憶する描画補助メモリ１０３とをそれぞれシス
テムバス１０７によって接続する。 【効果】 描画データのポインタを描画補助メモリ１０
３に置くことにより、描画メモリへ書き込む色データの
抽出が高速に行なえ、また描画補助メモリ１０３を２重
に持つことにより、描画データを削除した場合の画面の
再構成を高速に行なえ、さらに描画補助メモリ１０３の
マッピングを動的に変化させることにより、描画情報の
更新削除に関する手続を高速かつ容易に行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３次元データを持ち、
陰線または陰面処理が可能な３次元表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、計算機によって描画データを作成
し、その描画データを陰線または陰面処理を施して表示
装置に表示させる装置の発展には目ざましいものがあ
る。

【０００３】以下、従来のこの種の３次元表示装置につ
いて図７を参照して説明する。図７において、７０１は
演算装置、７０２は演算装置７０１によってアクセスさ
れる主記憶、７０３は各画素の奥行成分を記憶するＺバ
ッファ、７０４は表示する画素の色データを記憶する画
素メモリ、７０５は画素メモリ７０４に従って画像信号
を発生するＣＲＴ制御装置、７０６はＣＲＴ（陰極線
管）である。また７０７は演算装置７０１、主記憶７０
２、Ｚバッファ７０３および画素メモリ７０４の間でデ
ータの受け渡しを行なうためのシステムバスである。

【０００４】以上のように構成された従来の３次元表示
装置について、以下描画データを新規に画面上に追加す
る場合の動作を図８を参照して説明する。まず主記憶７
０２には、複数の描画データが記憶されていると仮定す
る。以後描画データによって表される３次元空間上の仮
想の物体をオブジェクトと呼ぶ。描画データとは、オブ
ジェクトの３次元的な表現から２次元の透視図を導出す
る際に３次元空間上の各点が２次元平面上でどの画素上
にくるか（どの画素を用いて表示されるか）を導くため
の情報と、ある画素上に投影される点の３次元空間での
奥行成分を導出するための情報と、投影された画素の色
情報とを少なくとも含むものとする。

【０００５】演算装置７０１は、主記憶７０２から描画
データを抽出し、対象となる画素を算出するとともに、
各画素毎に奥行成分Ｚａを算出する（ステップ８０
１）。次いで現在表示されている面の奥行成分ＺｂをＺ
バッファ７０３から抽出し（ステップ８０２）、奥行成
分ＺａとＺｂとを比較する（ステップ８０３）。ここで
Ｚバッファ７０３には現在表示されている描画データの
奥行成分Ｚｂの値、すなわち最も近いオブジェクトの奥
行成分の値が記憶されているのでこのＺｂの値とＺａの
値を比較することによって新規に追加しようとしている
描画データが画面上に表示されるべきかどうかを判断す
ることができる。すなわちＺｂが近い場合は変更を必要
としないが、Ｚａが近い場合は、Ｚバッファ７０３に新
しいデータとしてＺａを格納し（ステップ８０４）、新
しい色データを描画メモリ７０４に書き込み（ステップ
８０５）、このような処理を面全体の画素について繰り
返す（ステップ８０６）。

【０００６】このように、上記従来の３次元表示装置で
も、表示しているオブジェクトの奥行成分をＺバッファ
に記憶しておくことによって、新規のデータを追加表示
させる場合に、各データの奥行成分を再計算して比較す
る手間を労することなく、高速に３次元データの表示を
行なうことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の３次元表示装置では、描画データを削除する場合
に、削除されたデータを表示していた画素に新しい色デ
ータを書き込むとき、その画素に表示されるべきデータ
を得るために全ての描画データを検索する必要がある。
またＺバッファに記憶されている情報から描画メモリに
書き込むべき色データを算出できないため、Ｚバッファ
と描画メモリを同時に更新していかなければならず、描
画スピードが遅くなるという問題があった。したがっ
て、アニメーション等のように図形の追加と削除を頻繁
に行なうような処理に対しては、画面の表示が追従でき
ないという問題を有していた。

【０００８】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、３次元画像を構成する際の陰線または陰
面処理を高速に行なうことのできる３次元表示装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、演算装置と、この演算装置によってアク
セスされる主記憶と、画面に表示される画素の色データ
を記憶する描画メモリと、画面に表示される画素が表示
している描画データの主記憶上でのポインタを記憶する
描画補助メモリとがそれぞれシステムバスによって接続
された構成を有する。

【００１０】描画補助メモリは、物理的に３つの領域に
分かれ、各領域は画面上の各画素に対応した記憶セルの
集合であり、これら３つの領域の第１の領域および第２
の領域には、主記憶上の描画データを示すポインタが記
憶され、第３の領域には、表示される描画データのポイ
ンタが第１の領域と第２の領域のどちらに記憶されてい
るかという情報と第１および第２の領域に記憶されてい
るデータが有効か無効かを示す情報とが記憶され、第３
の領域に記憶されている情報に従って１つの画素に対応
する第１の領域内の記憶セルと第２の領域内の記憶セル
のどちらをアクセスするかを選択する機能を有し、また
描画補助メモリは、論理的には２つの空間に分かれ、第
１の空間には表示されている描画データの主記憶上のポ
インタが記憶され、第２の空間には第１の空間に記憶さ
れている描画データが削除された場合に表示されるべき
描画データのポインタが記憶されるようにマッピングさ
れている。

【００１１】

【作用】本発明は、上記構成により、各画素の色データ
を導出する場合には、描画補助メモリに記憶されている
ポインタに従って主記憶をアクセスすれば容易に色デー
タを抽出することができる。またデータを削除する場合
には、奥行成分が２番目に近い描画データのポインタを
参照して主記憶上の色データを抽出することにより、再
計算することなく描画メモリを更新することができる。
さらに、描画メモリとは独立に描画補助メモリを更新す
ることができるので、画面の変化が生じない時間を利用
して描画補助メモリを更新することにより、描画の準備
のための時間をユーザが意識せずに表示しておくことが
できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施例における３次元
表示装置の構成を示すものである。図１において、１０
１は３次元表示装置全体を司る演算装置、１０２は主記
憶装置、１０３は描画補助メモリ、１０４は画素メモ
リ、１０５は画素メモリ１０４に従って画像信号を出力
するＣＲＴ制御装置、１０６はＣＲＴ（陰極線管）であ
る。また１０７は演算装置１０１、主記憶１０２、描画
補助メモリ１０３、画素メモリ１０４の間でデータの受
け渡しを行なうためのシステムバスである。

【００１３】図２は描画補助メモリ１０３の構成を示す
模式図である。図２において、２０１は描画データのポ
インタを記憶する第１の領域（領域Ｍ）、２０２は描画
データのポインタを記憶する第２の領域（領域Ｎ）、２
０３は表示される描画データのポインタが第１の領域２
０１と第２の領域２０２のどちらに記憶されているかと
いう情報と、第１および第２の領域２０１、２０２に記
憶されているデータが有効か無効かを示す情報が記憶さ
れる第３の領域（選択ビット）、２０４はシステムバス
１０７のアドレス情報と選択ビット２０３の内容に従っ
て各領域２０１、２０２、２０３の入出力許可信号（チ
ップイネーブル）を出力する選択装置である。

【００１４】第１の領域２０１および第２の領域２０２
には、それぞれ表示される描画データの主記憶１０２上
でのポインタが格納されている。また選択ビット２０３
には、第１の領域２０１および第２の領域２０２に記憶
されている情報を修飾する情報が記憶されている。描画
補助メモリ１０３をアクセスする際には、画素アドレス
とチップイネーブル信号によって記憶セルが選択され
る。この選択ビット２０３は、画素当り２ビットで構成
されており、以下のように意味づけされている。 ビット１１：領域Ｍ、領域Ｎともに有効なデータが格納
されており、現在は領域Ｍのデータが表示されている。 ビット１０：領域Ｍは有効、領域Ｎは無効なデータが記
憶されている。現在は領域Ｍのデータが表示されてい
る。 ビット０１：領域Ｍは無効、領域Ｎは有効なデータが記
憶されている。現在は領域Ｎのデータが表示されてい
る。 ビット００：領域Ｍおよび領域Ｎには有効なデータが記
憶されている。現在は領域Ｎのデータが表示されてい
る。

【００１５】演算装置１０１は、この選択装置２０４に
より各領域を個別にアクセスすることができる。さらに
選択ビット２０３の一部をこの選択装置２０４に入力す
ることにより、現在表示中の描画データを自動的にアク
セスすることができる。図２の中の３つの式により選択
装置の動作を定義する。式中で“＆”は条件の論理積、
“＃”は条件の論理和を表わす。

【００１６】図３は描画補助メモリ１０３の論理的な構
造を示している。３０１は描画補助メモリ１０３をアク
セスして得られる記憶セルの構造である。この記憶セル
の中で選択ビット２０３に関しては、論理構成３０２の
中の第１および第２の空間に対して同一の領域がアクセ
スされる。論理構成３０２はアドレスマップ上での論理
構成を示しており、現在表示されている描画データのポ
イントが記憶されている第１の空間と、現在表示されて
いるデータの次に近いデータのポインタが記憶されてい
る第２の空間の２つの空間を備えている。

【００１７】以上のように構成された本発明の一実施例
について、以下その動作を図４を参照して説明する。ま
ず本実施例における描画動作について説明する。初めに
描画されるべき画面の領域を定義し、対象となる画素を
算出する（ステップ４０１）。以後この領域に含まれる
各画素に対して、以下の操作を繰り返す。まず描画補助
メモリ１０３に対して第１の空間をアクセスし、表示ア
ドレスを与え、その出力データを読み込む（ステップ４
０２）。読み込んだデータ（ポインタ）にしたがって主
記憶１０２上の描画データをアクセスする（ステップ４
０３）。次に描画データの中の色データを抽出し、その
値を描画メモリ１０４へ書き込む（ステップ４０４）。
以上の操作を全画素に対して行なうことにより（ステッ
プ４０５）、描画メモリ１０４に色データを書き込むこ
とができ、画像を表示することができる。

【００１８】次に、図５を参照してオブジェクトを新規
に追加する操作について説明する。初めに描画されるべ
き画面の領域を定義し、対象となる画素を算出する（ス
テップ５０１）。以後この領域に含まれる各画素に対し
て、以下の操作を繰り返す。まず追加しようとしている
オブジェクトＡの奥行成分を抽出する（ステップ５０
２）。次に第１の空間から対応する画素の描画データの
ポインタを読み込む（ステップ５０３）。次にポインタ
に従って主記憶１０２上の描画データをアクセスし、現
在表示されているオブジェクトＢの奥行成分を抽出する
（ステップ５０４）。次いで追加するオブジェクトＡの
奥行成分と既に表示されていたオブジェクトＢの奥行成
分とを比較する（ステップ５０５）。追加するオブジェ
クトＡの方が近い場合には描画補助メモリ１０３に追加
する描画データのポインタを書き込む（ステップ５０
６）。また既に表示されているオブジェクトＢの方が近
い場合は、次のステップ５０７に進み、定義された全て
の画素に対して以上の操作が終了した後、図４で説明し
た描画操作を行なう（ステップ５０８）。

【００１９】次に、第２の空間の各画素に対して以下の
操作を行なう。初めに追加しようとしているオブジェク
トＡの奥行成分を抽出して第２の空間から対応する画素
の表示データのポインタを読み込む（ステップ５０
９）。次にポインタに従って主記憶１０２上の描画デー
タをアクセスし、第２の空間に記憶されているオブジェ
クトＣの奥行成分を抽出する（ステップ５１０）。次い
で追加するオブジェクトＡの奥行成分と第２の空間に記
憶されているオブジェクトＣの奥行成分とを比較する
（ステップ５１１）。追加するオブジェクトの方が近い
場合には描画補助メモリ１０３に追加する描画データの
ポインタを書き込む（ステップ５１２）。また第２の空
間に記憶されているオブジェクトＣの方が近い場合は、
次のステップ５１３に進み、定義された全ての画素に対
して以上の操作が終了すると、追加更新の操作が完結す
る。

【００２０】次に、図６を参照して描画データを削除す
る操作について説明する。まず削除の対象となる領域を
定義し、その対象となる画素を算出する（ステップ６０
１）。次に、この算出された各画素に対して以下の操作
を繰り返す。まず各画素に対応する描画補助メモリ１０
３をアクセスし、選択ビットを読み込み、次いで選択ビ
ットにより第２の空間にあるデータが無効でない場合に
は、選択ビット２０３を書き換えて第２の空間にあるデ
ータを第１の空間へ移す（ステップ６０２）。第２の空
間のデータが無効である場合には、この画素に表示され
るべき描画データを算出し、そのポインタを記憶する。
以上の操作を定義した全ての画素に対して行ない（ステ
ップ６０３）、終了後、前記した描画操作を行なうこと
により（ステップ６０４）、表示されていたオブジェク
トを削除することができる。この削除操作の中で第２の
空間のデータが無効であった場合には、このデータの抽
出に時間を要することになるが、ステップ６０５で前記
した更新操作に従って追加更新を行なっている限り、こ
のような状態は生じない。

【００２１】以上のように、本実施例によれば、描画デ
ータのポインタを描画補助メモリ１０３に置くことによ
り、描画メモリ１０４へ書き込む色データの抽出を高速
に行なうことができる。また、描画補助メモリ１０３を
２重に持つことにより、描画データを削除した場合の再
構成を高速に行なうことができる。さらに、描画補助メ
モリのマッピングを動的に変化させることにより、描画
情報の更新削除に関する手続きを高速かつ容易に行なう
ことができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、上記実施例から明らかなよう
に、描画データのポインタを描画補助メモリに置くこと
により、描画メモリへ書き込む色データの抽出を高速に
行なうことができ、また描画補助メモリを２重に持つこ
とにより、描画データを削除した場合の画面の再構成を
高速に行なうことができ、さらに描画補助メモリのマッ
ピングを動的に変化させることにより、描画情報の更新
削除に関する手続きを高速かつ容易に行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における３次元表示装置の構
成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例における描画補助メモリの物
理構成を示す模式図。

【図３】本発明の一実施例における描画補助メモリの論
理構成を示す模式図。

【図４】本発明の一実施例における描画操作を示す流れ
図。

【図５】本発明の一実施例におけるオブジェクトの追加
操作を示す流れ図。

【図６】本発明の一実施例における描画データ削除操作
を示す流れ図。

【図７】従来例における３次元表示装置の構成を示すブ
ロック図。

【図８】従来例における描画操作を示す流れ図。

【符号の説明】

１０１ 演算装置 １０２ 主記憶 １０３ 描画補助メモリ １０４ 描画メモリ １０５ ＣＲＴ制御装置 １０６ ＣＲＴ １０７ システムバス ２０１ 第１の領域 ２０２ 第２の領域 ２０３ 選択ビット ２０４ 選択装置 ３０１ 記憶セル ３０２ 論理構成

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 演算装置と、前記演算装置によってアク
   セスされる主記憶と、画面に表示される画素の色データ
   を記憶する描画メモリと、前記画面に表示される画素が
   表示している描画データの前記主記憶上でのポインタを
   記憶する描画補助メモリとをそれぞれシステムバスによ
   って接続し、前記描画補助メモリは、物理的に３つの領
   域に分かれ、各領域は画面上の各画素に対応した記憶セ
   ルの集合であり、前記３つの領域の第１の領域および第
   ２の領域には主記憶上の描画データを示すポインタが記
   憶され、第３の領域には表示される描画データのポイン
   タが前記第１の領域と第２の領域のどちらに記憶されて
   いるかという情報と第１および第２の領域に記憶されて
   いるデータが有効か無効かを示す情報とが記憶され、前
   記第３の領域に記憶されている情報に従って１つの画素
   に対応する第１の領域内の記憶セルと第２の領域内の記
   憶セルのどちらをアクセスするかを選択する機能を有
   し、また前記描画補助メモリは、論理的には２つの空間
   に分かれ、第１の空間には表示されている描画データの
   前記主記憶上のポインタが記憶され、第２の空間には第
   １の空間に記憶されている描画データが削除された場合
   に表示されるべき描画データのポインタが記憶されるよ
   うにマッピングされていることを特徴とする３次元表示
   装置。