JPH0758510B2 - 三次元図形処理装置 - Google Patents
三次元図形処理装置Info
- Publication number
- JPH0758510B2 JPH0758510B2 JP1281667A JP28166789A JPH0758510B2 JP H0758510 B2 JPH0758510 B2 JP H0758510B2 JP 1281667 A JP1281667 A JP 1281667A JP 28166789 A JP28166789 A JP 28166789A JP H0758510 B2 JPH0758510 B2 JP H0758510B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dimensional
- error
- value
- place
- horizontal
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
- G06T15/50—Lighting effects
- G06T15/80—Shading
- G06T15/87—Gouraud shading
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Image Generation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、複数の基本図形（ポリゴン）で表わされた三
次元図形に対して陰影付け（シェーディング）処理を行
う三次元図形処理装置に係り、特に表示のための整数値
への丸め込みに伴って発生する量子化誤差を補正する手
段に関する。
次元図形に対して陰影付け（シェーディング）処理を行
う三次元図形処理装置に係り、特に表示のための整数値
への丸め込みに伴って発生する量子化誤差を補正する手
段に関する。
（従来の技術） 従来の三次元図形に対する処理のうち、陰影付けによる
三次元表示を行うためのアルゴリズムとしてグーロ方式
が最も一般的に知られている。このグーロ方式シェーデ
ィングは、描画すべき三次元図形をポリゴン（例えば微
小三角形）で表わし、このポリゴンの各頂点の持ってい
る三次元座標および輝度の情報からポリゴン内の全ての
点の三次元座標および輝度の値を直線補間として求め、
図形に滑らかな陰影を付けるための処理を行う。これら
のことは、「コンピュータグラフィックス」J.D.FOLE
Y,A.VANDAM著、今宮淳美訳、日本コンピュータ協会、P.
P.587−596、日経エレクトロニクス、1986.4.7号（N
o.392）P.P.171−194、本願出願人の先願に係る特願
昭61−227980号出願などに詳しく述べられているが、以
下、簡単に説明する。
三次元表示を行うためのアルゴリズムとしてグーロ方式
が最も一般的に知られている。このグーロ方式シェーデ
ィングは、描画すべき三次元図形をポリゴン（例えば微
小三角形）で表わし、このポリゴンの各頂点の持ってい
る三次元座標および輝度の情報からポリゴン内の全ての
点の三次元座標および輝度の値を直線補間として求め、
図形に滑らかな陰影を付けるための処理を行う。これら
のことは、「コンピュータグラフィックス」J.D.FOLE
Y,A.VANDAM著、今宮淳美訳、日本コンピュータ協会、P.
P.587−596、日経エレクトロニクス、1986.4.7号（N
o.392）P.P.171−194、本願出願人の先願に係る特願
昭61−227980号出願などに詳しく述べられているが、以
下、簡単に説明する。
即ち、ポリゴンを例えば第８図に示すような微小な三角
形とし、各頂点Ａ、Ｂ、Ｃの三次元座標（Ｘ軸座標、Ｙ
軸座標、Ｚ軸座標）の値および輝度Ｉの値を、Ａ（X1、
Y1、Z1、I1）、Ｂ（X2、Y2、Z2、I2）、Ｃ（X3、Y3、
Z3、I3）で表わすと、先ず、左辺AB上でのX1、Z1、I1の
値の傾きと右辺AC上でのX2の傾きを求める。
形とし、各頂点Ａ、Ｂ、Ｃの三次元座標（Ｘ軸座標、Ｙ
軸座標、Ｚ軸座標）の値および輝度Ｉの値を、Ａ（X1、
Y1、Z1、I1）、Ｂ（X2、Y2、Z2、I2）、Ｃ（X3、Y3、
Z3、I3）で表わすと、先ず、左辺AB上でのX1、Z1、I1の
値の傾きと右辺AC上でのX2の傾きを求める。
三角形であるので、水平線上（Ｙ軸に平行）でのＩの傾
きΔＩ′およびＺの傾きΔＺ′は一定値となる。即ち、 次に、左辺AB上でΔX1、ΔＺ、ΔＩの傾きを加えて水平
走査の開始点の座標値Xs、Ｚ、Ｉを求め、次に、右辺AC
上でΔX2を加えて水平走査の終了点の座標値Xeを求め
る。そして、上記XsからXeまで、水平線上の傾きΔＩ′
およびΔＺ′をＩ、Ｚに加えて各点のＩ、Ｚを求める。
このようにして、図形上を全て水平走査し、１つの図形
を塗り潰す。ここで、これらの全ての計算は、ある精度
（例えば倍精度）を持った実数で行われる。従って、左
辺上での座標値Xs、Ｚ、Ｉも、右辺上での座標値Xe、そ
の他の傾きも全て実数である。
きΔＩ′およびＺの傾きΔＺ′は一定値となる。即ち、 次に、左辺AB上でΔX1、ΔＺ、ΔＩの傾きを加えて水平
走査の開始点の座標値Xs、Ｚ、Ｉを求め、次に、右辺AC
上でΔX2を加えて水平走査の終了点の座標値Xeを求め
る。そして、上記XsからXeまで、水平線上の傾きΔＩ′
およびΔＺ′をＩ、Ｚに加えて各点のＩ、Ｚを求める。
このようにして、図形上を全て水平走査し、１つの図形
を塗り潰す。ここで、これらの全ての計算は、ある精度
（例えば倍精度）を持った実数で行われる。従って、左
辺上での座標値Xs、Ｚ、Ｉも、右辺上での座標値Xe、そ
の他の傾きも全て実数である。
しかし、内部的に計算自体は実数で行われても、最終的
に描画される三次元図形は、表示装置（通常、ラスター
ディスプレイ）の表示画面における整数の格子点（画素
点）に量子化され、整数値に丸め込まれる。従って、第
９図に示すように、実際の図形の点と描画される点とは
Δｘのずれ（丸め誤差）が生じる。この時、描画される
各点の輝度Ｉおよび奥行きＺは、本来は実数で表わされ
たエッジの点に対して、上記ずれΔｘのために、Δｘ・
ΔＩ′、Δｘ・ΔＺ′の誤差が生じていることになる。
に描画される三次元図形は、表示装置（通常、ラスター
ディスプレイ）の表示画面における整数の格子点（画素
点）に量子化され、整数値に丸め込まれる。従って、第
９図に示すように、実際の図形の点と描画される点とは
Δｘのずれ（丸め誤差）が生じる。この時、描画される
各点の輝度Ｉおよび奥行きＺは、本来は実数で表わされ
たエッジの点に対して、上記ずれΔｘのために、Δｘ・
ΔＩ′、Δｘ・ΔＺ′の誤差が生じていることになる。
なお、左辺上の開始点のＸ座標Xsを求める時に、四捨五
入を行うために初期値（例えばＢ点のX2）に対して0.5
を加算し、最終的に小数部を切り捨てて整数値に丸め込
むものとすると、第10図に示すように、実際の図形のエ
ッジと四捨五入を行うために内部で計算されるエッジ点
とは0.5の平行なずれが生じている。この場合、Δｘ≦
0.5であるが、若しも、ΔＩ′、ΔＺ′が非常に大きか
った場合には各点の誤差は大きなものとなり、２つの図
形の境界線で、同じ点であるにも拘らず上で各々の図形
で計算した値が異なり、描画すると境界線がギザギザの
不連続なものになってしまう。
入を行うために初期値（例えばＢ点のX2）に対して0.5
を加算し、最終的に小数部を切り捨てて整数値に丸め込
むものとすると、第10図に示すように、実際の図形のエ
ッジと四捨五入を行うために内部で計算されるエッジ点
とは0.5の平行なずれが生じている。この場合、Δｘ≦
0.5であるが、若しも、ΔＩ′、ΔＺ′が非常に大きか
った場合には各点の誤差は大きなものとなり、２つの図
形の境界線で、同じ点であるにも拘らず上で各々の図形
で計算した値が異なり、描画すると境界線がギザギザの
不連続なものになってしまう。
（発明が解決しようとする課題） 上記したように従来の三次元図形処理装置は、計算自体
は実数で行われても描画に際しては整数値に丸め込まれ
るので、実際の図形のエッジと描画される点との間には
ずれが生じ、２つの図形の境界線上で各々の図形の計算
結果に相違が生じて境界線上の描画が不連続なものにな
ってしまうという問題がある。
は実数で行われても描画に際しては整数値に丸め込まれ
るので、実際の図形のエッジと描画される点との間には
ずれが生じ、２つの図形の境界線上で各々の図形の計算
結果に相違が生じて境界線上の描画が不連続なものにな
ってしまうという問題がある。
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、そ
の目的は、実数で行われた計算の結果が描画に際して整
数値に丸め込まれるとしても、実際の図形のエッジと描
画される点との間のずれが補正され、２つの図形の境界
線上で各々の図形の計算結果がほぼ一致し、境界線上の
描画が連続する自然なものとなり、高画質の画像が得ら
れる三次元図形処理装置を提供することにある。
の目的は、実数で行われた計算の結果が描画に際して整
数値に丸め込まれるとしても、実際の図形のエッジと描
画される点との間のずれが補正され、２つの図形の境界
線上で各々の図形の計算結果がほぼ一致し、境界線上の
描画が連続する自然なものとなり、高画質の画像が得ら
れる三次元図形処理装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、実数で行われた計算の結果
が描画に際して整数値に丸め込まれることに伴って実際
の図形のエッジと描画される点との間に生じるずれを補
正するための誤差補正手段のハードウェアの簡易化を図
り得る三次元図形処理装置を提供することにある。
が描画に際して整数値に丸め込まれることに伴って実際
の図形のエッジと描画される点との間に生じるずれを補
正するための誤差補正手段のハードウェアの簡易化を図
り得る三次元図形処理装置を提供することにある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、陰影付けによる三次元表示を行うためにグー
ロ方式シェーディングを行う三次元図形処理装置におい
て、三次元図形の左辺の水平走査の開始点を計算した結
果をラスタ表示のための整数化された点の値へ丸め込む
際に生じる誤差を求め、水平方向座標の直線補間計算で
得られる輝度値および奥行き値に対して上記誤差分の補
正を行う誤差補正手段を具備することを特徴とする。
ロ方式シェーディングを行う三次元図形処理装置におい
て、三次元図形の左辺の水平走査の開始点を計算した結
果をラスタ表示のための整数化された点の値へ丸め込む
際に生じる誤差を求め、水平方向座標の直線補間計算で
得られる輝度値および奥行き値に対して上記誤差分の補
正を行う誤差補正手段を具備することを特徴とする。
（作用） 水平方向座標の直線補間計算で得られる輝度値および奥
行き値に対して誤差分の補正がかけられることにより、
描画される格子点の値が得られるようになり、２つの図
形の境界線上で各々の図形の計算結果がほぼ一致し、境
界線上での描画が連続する自然なものとなり、高画質の
画像が得られる。
行き値に対して誤差分の補正がかけられることにより、
描画される格子点の値が得られるようになり、２つの図
形の境界線上で各々の図形の計算結果がほぼ一致し、境
界線上での描画が連続する自然なものとなり、高画質の
画像が得られる。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図は、集積回路に形成された三次元図形処理装置を
示しており、第８図乃至第10図を参照して前述した従来
の誤差補正が行われない三次元図形処理装置10に対し
て、ポリゴンの左辺の水平走査の開始点Xsを計算した結
果をラスタ表示のための整数化された点の値へ丸め込む
際に生じる誤差Δｘを求め、水平方向座標の直線補間計
算で得られる輝度値および奥行き値に対して上記誤差分
の補正を行う誤差補正手段20が付加されている点が異な
り、その他は同じである。
示しており、第８図乃至第10図を参照して前述した従来
の誤差補正が行われない三次元図形処理装置10に対し
て、ポリゴンの左辺の水平走査の開始点Xsを計算した結
果をラスタ表示のための整数化された点の値へ丸め込む
際に生じる誤差Δｘを求め、水平方向座標の直線補間計
算で得られる輝度値および奥行き値に対して上記誤差分
の補正を行う誤差補正手段20が付加されている点が異な
り、その他は同じである。
本例では、ポリゴンの左辺の水平走査の開始点Xsを計算
した結果をラスタ表示のための整数化された点の値へ丸
め込む手段として、基本図形の左辺の水平走査の開始点
Xsを計算した結果に対して0.5を加算し、小数部の切り
捨てを行う、即ち四捨五入を行うことにより整数値に丸
め込む手段を採用するものとする。これにより、第９図
に示したように、実際の図形の点と描画される点とはΔ
ｘ（＜0.5）の誤差が生じ、描画される点の輝度Ｉおよ
び奥行きＺは、本来は実数で表わされたエッジの点に対
して、Δｘ・ΔＩ′、Δｘ・ΔＺ′の補正が必要にな
る。ここで、ΔＩ′、ΔＺ′は水平線上（Ｙ軸に平行）
でのＩの傾きおよびＺの傾きである。
した結果をラスタ表示のための整数化された点の値へ丸
め込む手段として、基本図形の左辺の水平走査の開始点
Xsを計算した結果に対して0.5を加算し、小数部の切り
捨てを行う、即ち四捨五入を行うことにより整数値に丸
め込む手段を採用するものとする。これにより、第９図
に示したように、実際の図形の点と描画される点とはΔ
ｘ（＜0.5）の誤差が生じ、描画される点の輝度Ｉおよ
び奥行きＺは、本来は実数で表わされたエッジの点に対
して、Δｘ・ΔＩ′、Δｘ・ΔＺ′の補正が必要にな
る。ここで、ΔＩ′、ΔＺ′は水平線上（Ｙ軸に平行）
でのＩの傾きおよびＺの傾きである。
誤差補正手段20は、前記丸め込み手段において0.5を加
算した結果の小数第１位が１ならば小数第２位乃至第ｎ
位を水平方向座標の誤差Δｘとして求め、または、小数
第１位が０ならば小数第２位乃至第ｎ位の２の補数をと
ったものを水平方向座標の誤差Δｘとして求める第１の
手段と、上記誤差Δｘと水平方向に対する輝度の傾きΔ
Ｉ′との乗算を行って補正値Δｘ・ΔＩ′を求めると共
に上記誤差Δｘと水平方向に対する奥行きの傾きΔＺ′
との乗算を行って補正値Δｘ・ΔＺ′を求める第２の手
段と、水平方向座標の直線補間計算で得られる輝度値お
よび奥行き値に対して、前記丸め込み手段において0.5
を加算した結果の小数第１位が１ならば上記第２の手段
により求めた補正値を減算し、または、前記0.5を加算
した結果の小数第１位が０ならば上記第２の手段により
求めた補正値を加算する第３の手段とを具備する。
算した結果の小数第１位が１ならば小数第２位乃至第ｎ
位を水平方向座標の誤差Δｘとして求め、または、小数
第１位が０ならば小数第２位乃至第ｎ位の２の補数をと
ったものを水平方向座標の誤差Δｘとして求める第１の
手段と、上記誤差Δｘと水平方向に対する輝度の傾きΔ
Ｉ′との乗算を行って補正値Δｘ・ΔＩ′を求めると共
に上記誤差Δｘと水平方向に対する奥行きの傾きΔＺ′
との乗算を行って補正値Δｘ・ΔＺ′を求める第２の手
段と、水平方向座標の直線補間計算で得られる輝度値お
よび奥行き値に対して、前記丸め込み手段において0.5
を加算した結果の小数第１位が１ならば上記第２の手段
により求めた補正値を減算し、または、前記0.5を加算
した結果の小数第１位が０ならば上記第２の手段により
求めた補正値を加算する第３の手段とを具備する。
即ち、第２図（ａ）に示すように、水平走査の開始点Xs
がｎ（整数）≦Xs＜ｎ＋0.5にある場合と、第２図
（ｂ）に示すように、水平走査の開始点Xsがｎ＋0.5≦X
s＜ｎ＋１にある場合とでは、誤差Δｘの求め方および
Δｘ・ΔＩ′、Δｘ・ΔＺ′の補正の仕方が異なる。
がｎ（整数）≦Xs＜ｎ＋0.5にある場合と、第２図
（ｂ）に示すように、水平走査の開始点Xsがｎ＋0.5≦X
s＜ｎ＋１にある場合とでは、誤差Δｘの求め方および
Δｘ・ΔＩ′、Δｘ・ΔＺ′の補正の仕方が異なる。
いま、第２図（ａ）に示すように、水平走査の開始点Xs
がｎ≦Xs＜ｎ＋0.5にある場合には、内部で計算してい
る値は.11011…のように小数点第１位に１が立っている
ので、小数点以下第２桁乃至第ｎ桁まで（.01011…）を
誤差Δｘとして求める。第２の手段により求めた補正値
Δｘ・ΔＩ′、Δｘ・ΔＺ′はＸの正方向に向かっての
ものであるから、第３の手段では、水平方向座標の直線
補間計算で得られる輝度値および奥行き値に対して、前
記第２の手段により求めた補正値Δｘ・ΔＩ′、Δｘ・
ΔＺ′を減算する。
がｎ≦Xs＜ｎ＋0.5にある場合には、内部で計算してい
る値は.11011…のように小数点第１位に１が立っている
ので、小数点以下第２桁乃至第ｎ桁まで（.01011…）を
誤差Δｘとして求める。第２の手段により求めた補正値
Δｘ・ΔＩ′、Δｘ・ΔＺ′はＸの正方向に向かっての
ものであるから、第３の手段では、水平方向座標の直線
補間計算で得られる輝度値および奥行き値に対して、前
記第２の手段により求めた補正値Δｘ・ΔＩ′、Δｘ・
ΔＺ′を減算する。
これに対して、第２図（ｂ）に示すように、水平走査の
開始点Xsがｎ＋0.5≦Xs＜ｎ＋１にある場合には、内部
で計算している値は.01100…のように小数点第１位が０
になっているので、小数点以下第２桁乃至第ｎ桁までの
２の補数をとったもの（.00100…）を誤差Δｘとして求
める。第２の手段により求めた補正値Δｘ・ΔＩ′、Δ
ｘ・ΔＺ′はＸの正方向に向かってのものであるから、
第３の手段では、水平方向座標の直線補間計算で得られ
る輝度値および奥行き値に対して、前記第２の手段によ
り求めた補正値Δｘ・ΔＩ′、Δｘ・ΔＺ′を加算す
る。
開始点Xsがｎ＋0.5≦Xs＜ｎ＋１にある場合には、内部
で計算している値は.01100…のように小数点第１位が０
になっているので、小数点以下第２桁乃至第ｎ桁までの
２の補数をとったもの（.00100…）を誤差Δｘとして求
める。第２の手段により求めた補正値Δｘ・ΔＩ′、Δ
ｘ・ΔＺ′はＸの正方向に向かってのものであるから、
第３の手段では、水平方向座標の直線補間計算で得られ
る輝度値および奥行き値に対して、前記第２の手段によ
り求めた補正値Δｘ・ΔＩ′、Δｘ・ΔＺ′を加算す
る。
なお、小数点以下を何桁とるかは、精度をどれだけ必要
とするかで決まるが、実用上、５〜６桁程度とっておけ
ば、誤差も2-6〜2-7となり、問題ないと思われる。
とするかで決まるが、実用上、５〜６桁程度とっておけ
ば、誤差も2-6〜2-7となり、問題ないと思われる。
前記補正値Δｘ・ΔＩ′およびΔｘ・ΔＺ′を求めるた
めの計算を行う際、例えば乗算器を用いることにより高
精度の計算を行うことも考えられるが、倍精度で計算す
る時、Δｘが16ビット、ΔＩ′およびΔＺ′が32ビット
であると、16ビット×32ビットの乗算器が必要となる。
めの計算を行う際、例えば乗算器を用いることにより高
精度の計算を行うことも考えられるが、倍精度で計算す
る時、Δｘが16ビット、ΔＩ′およびΔＺ′が32ビット
であると、16ビット×32ビットの乗算器が必要となる。
ところで、本来、直線補間を行う場合、変化の増分を前
の値に加算するだけの処理でよく、ハードウェア的に
は、加算器とレジスタのような簡単なものでよかった。
の値に加算するだけの処理でよく、ハードウェア的に
は、加算器とレジスタのような簡単なものでよかった。
従って、上記したような誤差Δｘを補正するために、乗
算器を用いることなく、コストパーフォーマンスの良い
ハードウェアを用いることが望ましく、例えば加減算器
とローテータ（ビットローテート回路）とレジスタとを
用いてシフトおよび加算を繰り返す場合について、第３
図を参照して説明する。
算器を用いることなく、コストパーフォーマンスの良い
ハードウェアを用いることが望ましく、例えば加減算器
とローテータ（ビットローテート回路）とレジスタとを
用いてシフトおよび加算を繰り返す場合について、第３
図を参照して説明する。
第３図に示す三次元図形処理装置は、ポリゴンの左辺AB
のエッジ上の輝度Ｉおよび奥行きＺおよび開始点のＸ座
標Xsおよび終了点のＸ座標Xeを計算する第１の計算部31
と、開始点Xsから終了点Xeまで水平に輝度および奥行き
の補間計算を行い、計算結果を例えば集積回路外部のメ
モリ（ＩメモリおよびＺメモリ）に対して書込み入力と
して出力する第２の計算部32と、誤差補正部33とから構
成されている。
のエッジ上の輝度Ｉおよび奥行きＺおよび開始点のＸ座
標Xsおよび終了点のＸ座標Xeを計算する第１の計算部31
と、開始点Xsから終了点Xeまで水平に輝度および奥行き
の補間計算を行い、計算結果を例えば集積回路外部のメ
モリ（ＩメモリおよびＺメモリ）に対して書込み入力と
して出力する第２の計算部32と、誤差補正部33とから構
成されている。
第１の計算部31は、エッジ上の各種の傾きを保存するレ
ジスタ群41と、このレジスタ群41の内容を一方の入力と
して補間計算を行う加減算器42と、実際の図形のエッジ
の開始点に0.5を加算した値（初期値）又は加減算器42
から出力するエッジ上の各値を保存するレジスタ群43と
を有する。さらに、誤差補正のために、第２の計算部32
からの輝度の傾きΔＩ′あるいは奥行きの傾きΔＺ′を
選択する第１のセレクタ44と、この第１のセレクタ44に
より選択された傾きを保存するレジスタ45と、このレジ
スタ45の内容あるいは前記エッジ上の各種の傾きを保存
するレジスタ群41の内容を選択して加減算器42の他方の
入力とする第２のセレクタ46とを有し、これらの動作は
第１の制御部34によりプログラム制御される。
ジスタ群41と、このレジスタ群41の内容を一方の入力と
して補間計算を行う加減算器42と、実際の図形のエッジ
の開始点に0.5を加算した値（初期値）又は加減算器42
から出力するエッジ上の各値を保存するレジスタ群43と
を有する。さらに、誤差補正のために、第２の計算部32
からの輝度の傾きΔＩ′あるいは奥行きの傾きΔＺ′を
選択する第１のセレクタ44と、この第１のセレクタ44に
より選択された傾きを保存するレジスタ45と、このレジ
スタ45の内容あるいは前記エッジ上の各種の傾きを保存
するレジスタ群41の内容を選択して加減算器42の他方の
入力とする第２のセレクタ46とを有し、これらの動作は
第１の制御部34によりプログラム制御される。
また、第２の計算部32は、輝度の傾きΔＩ′を保存する
レジスタ51と、このレジスタ51の内容を一方の入力とし
て輝度の水平方向の補間計算を行う加算器52と、加減算
器42の輝度出力あるいは加算器52の出力を選択するセレ
クタ53と、このセレクタ53により選択された各点の輝度
を保存するレジスタ54と、奥行きの傾きΔＺ′を保存す
るレジスタ55と、奥行きの水平方向の補間計算を行う加
算器56と、加減算器42の奥行き出力あるいは加算器56の
出力を選択するセレクタ57と、このセレクタ57により選
択された各点の奥行きを保存するレジスタ58とを有し、
その動作は第２の制御部35によりプログラム制御され
る。
レジスタ51と、このレジスタ51の内容を一方の入力とし
て輝度の水平方向の補間計算を行う加算器52と、加減算
器42の輝度出力あるいは加算器52の出力を選択するセレ
クタ53と、このセレクタ53により選択された各点の輝度
を保存するレジスタ54と、奥行きの傾きΔＺ′を保存す
るレジスタ55と、奥行きの水平方向の補間計算を行う加
算器56と、加減算器42の奥行き出力あるいは加算器56の
出力を選択するセレクタ57と、このセレクタ57により選
択された各点の奥行きを保存するレジスタ58とを有し、
その動作は第２の制御部35によりプログラム制御され
る。
なお、第２の制御部35は第１の制御部34から起動がかけ
られ、その動作中は第１の制御部34に対してビジーフラ
グを立てるようになっている。また、第２の計算部32
は、計算結果の整数部のみをＩメモリ又はＺメモリに出
力するため、実際の図形のエッジ上の各点は、四捨五入
されることになる。
られ、その動作中は第１の制御部34に対してビジーフラ
グを立てるようになっている。また、第２の計算部32
は、計算結果の整数部のみをＩメモリ又はＺメモリに出
力するため、実際の図形のエッジ上の各点は、四捨五入
されることになる。
また、誤差補正部33は、ローテータ61と、２の補数回路
62とを有し、さらに、加減算器42、レジスタ群43の一
部、レジスタ45、第１のセレクタ44および第２のセレク
タ46を使用するものであり、その動作は第１の制御部34
によりプログラム制御される。
62とを有し、さらに、加減算器42、レジスタ群43の一
部、レジスタ45、第１のセレクタ44および第２のセレク
タ46を使用するものであり、その動作は第１の制御部34
によりプログラム制御される。
次に、上記三次元図形処理装置の基本的な動作につい
て、第４図乃至第７図に示すフローチャートを参照しな
がら説明する。
て、第４図乃至第７図に示すフローチャートを参照しな
がら説明する。
第４図のフローチャートは、第１の計算部31によってポ
リゴンの左辺に沿った補間計算を行う動作を示してい
る。即ち、先ず、ある１つのポリゴンについての初期
値、即ち実際の図形のエッジの開始点に0.5を加算した
値を各レジスタ群41、43に設定し、第２の制御部35がビ
ジー状態でなければ、レジスタ群43に設定されているエ
ッジ上の値Iedge′およびZedge′を第２の計算部32のレ
ジスタ54および58にそれぞれ転送する。
リゴンの左辺に沿った補間計算を行う動作を示してい
る。即ち、先ず、ある１つのポリゴンについての初期
値、即ち実際の図形のエッジの開始点に0.5を加算した
値を各レジスタ群41、43に設定し、第２の制御部35がビ
ジー状態でなければ、レジスタ群43に設定されているエ
ッジ上の値Iedge′およびZedge′を第２の計算部32のレ
ジスタ54および58にそれぞれ転送する。
次に、レジスタ群43に設定されているエッジ上の値Iedg
eにレジスタ群41に設定されている輝度の傾きΔＩを加
減算器42で加算してレジスタ群43に保存し、この加算結
果に対して後述するようなＩ補正処理を行う。引き続
き、レジスタ群43に設定されているエッジ上の値Zedge
にレジスタ群41に設定されている奥行きの傾きΔＺを加
減算器42で加算してレジスタ群43に保存し、この加算結
果に対して後述するようなＺ補正処理を行う。
eにレジスタ群41に設定されている輝度の傾きΔＩを加
減算器42で加算してレジスタ群43に保存し、この加算結
果に対して後述するようなＩ補正処理を行う。引き続
き、レジスタ群43に設定されているエッジ上の値Zedge
にレジスタ群41に設定されている奥行きの傾きΔＺを加
減算器42で加算してレジスタ群43に保存し、この加算結
果に対して後述するようなＺ補正処理を行う。
次に、レジスタ群43に設定されている開始点のＸ座標Xs
にレジスタ群41に設定されている傾きΔX1を加減算器42
で加算してレジスタ群43に保存し、レジスタ群43に設定
されている終了点のＸ座標Xeにレジスタ群41に設定され
ている傾きΔX2を加減算器42で加算してレジスタ群43に
保存する。以上の処理を１つのポリゴンについて終了す
るまで繰り返す。
にレジスタ群41に設定されている傾きΔX1を加減算器42
で加算してレジスタ群43に保存し、レジスタ群43に設定
されている終了点のＸ座標Xeにレジスタ群41に設定され
ている傾きΔX2を加減算器42で加算してレジスタ群43に
保存する。以上の処理を１つのポリゴンについて終了す
るまで繰り返す。
第５図のフローチャートは、第２の計算部32によって水
平方向での輝度Ｉおよび奥行きＺの補間計算を行う動作
を示している。即ち、第２の制御部35は第１の制御部34
から起動がかけられると、第１の制御部34に対してビジ
ーフラグを立てる。そして、レジスタ54の内容にレジス
タ51に設定されている水平線上でのＩの傾きΔＩ′を加
算器52で加算して外部のＩメモリに転送し、レジスタ58
の内容にレジスタ55に設定されている水平線上でのＺの
傾きΔＺ′を加算器56で加算して外部のＺメモリに転送
し、水平方向のカウンタＸ（図示せず）の内容を１つイ
ンクリメントし、このカウンタＸの内容が終了点のＸ座
標Xeより大きくなるまで以上の処理を繰り返し、この後
にビジーフラグを解除する。これにより、開始点のＸ座
標Xsから終了点のＸ座標Xeまで、水平線上の傾きΔＩ′
およびΔＺ′をＩ、Ｚに加えて各点のＩ、Ｚを求める。
平方向での輝度Ｉおよび奥行きＺの補間計算を行う動作
を示している。即ち、第２の制御部35は第１の制御部34
から起動がかけられると、第１の制御部34に対してビジ
ーフラグを立てる。そして、レジスタ54の内容にレジス
タ51に設定されている水平線上でのＩの傾きΔＩ′を加
算器52で加算して外部のＩメモリに転送し、レジスタ58
の内容にレジスタ55に設定されている水平線上でのＺの
傾きΔＺ′を加算器56で加算して外部のＺメモリに転送
し、水平方向のカウンタＸ（図示せず）の内容を１つイ
ンクリメントし、このカウンタＸの内容が終了点のＸ座
標Xeより大きくなるまで以上の処理を繰り返し、この後
にビジーフラグを解除する。これにより、開始点のＸ座
標Xsから終了点のＸ座標Xeまで、水平線上の傾きΔＩ′
およびΔＺ′をＩ、Ｚに加えて各点のＩ、Ｚを求める。
第６図のフローチャートは、第４図のフローチャート中
のＩ補正処理ルーチンに対応する誤差補正部33の動作を
示しており、第７図のフローチャートは、第４図のフロ
ーチャート中のＺ補正処理ルーチンに対応する誤差補正
部33の動作を示している。
のＩ補正処理ルーチンに対応する誤差補正部33の動作を
示しており、第７図のフローチャートは、第４図のフロ
ーチャート中のＺ補正処理ルーチンに対応する誤差補正
部33の動作を示している。
即ち、基本的には、レジスタ51（または55）に設定され
ている水平方向の傾きΔＩ′（またはΔＺ′）を右に２
ビットシフト（つまり、÷４）したものをレジスタ45に
設定し、レジスタ群43に設定されている開始点のＸ座標
Xsの小数第１位をみてΔｘをローテータ61に設定し、ロ
ーテータ61の最上位ビットが１ならばレジスタ45の内容
をレジスタ群43に保存されているエッジ上の値Iedge′
（またはZedge′）に対して加減算器42で加減算（小数
第１位が１の場合は減算、小数第１位が０の場合は加
算）を行ってレジスタ群43に保存する。そして、レジス
タ45の内容を右に１ビット算術シフトし、ローテータ61
をローテートし、このシフトおよび加算の操作を、小数
第２位から第ｎ位まで（ｎ−２）回行う。ローテータ61
は、（ｎ−１）回のローテートにより元に戻るので、Ｚ
補正処理ルーチンではΔｘをローテータ61に設定しなく
てよい。
ている水平方向の傾きΔＩ′（またはΔＺ′）を右に２
ビットシフト（つまり、÷４）したものをレジスタ45に
設定し、レジスタ群43に設定されている開始点のＸ座標
Xsの小数第１位をみてΔｘをローテータ61に設定し、ロ
ーテータ61の最上位ビットが１ならばレジスタ45の内容
をレジスタ群43に保存されているエッジ上の値Iedge′
（またはZedge′）に対して加減算器42で加減算（小数
第１位が１の場合は減算、小数第１位が０の場合は加
算）を行ってレジスタ群43に保存する。そして、レジス
タ45の内容を右に１ビット算術シフトし、ローテータ61
をローテートし、このシフトおよび加算の操作を、小数
第２位から第ｎ位まで（ｎ−２）回行う。ローテータ61
は、（ｎ−１）回のローテートにより元に戻るので、Ｚ
補正処理ルーチンではΔｘをローテータ61に設定しなく
てよい。
なお、本発明の三次元図形処理装置のハードウェアは、
従来の誤差補正が行われない三次元図形処理装置を母体
として誤差補正手段を付加しており、上記実施例では、
誤差補正手段を動作させることにより精度を上げて高画
質を求めた場合を示したが、精度を余り気にせずに高速
性を求める場合には、上記誤差補正手段を動作させない
ように選択し得るようにしてもよい。
従来の誤差補正が行われない三次元図形処理装置を母体
として誤差補正手段を付加しており、上記実施例では、
誤差補正手段を動作させることにより精度を上げて高画
質を求めた場合を示したが、精度を余り気にせずに高速
性を求める場合には、上記誤差補正手段を動作させない
ように選択し得るようにしてもよい。
即ち、例えばユーザによる集積回路外部からの切換え制
御入力に応じて誤差補正手段の動作をオン／オフ制御可
能に構成してもよく、第３図の三次元図形処理装置の場
合には、第１の制御部34に対して切換え制御入力を与
え、誤差補正手段を動作させない場合には第４図のフロ
ーチャートにおけるＩ補正処理ルーチンおよびＺ補正処
理ルーチンへのジャンプを禁止させるように制御プログ
ラムを変更するようにすればよい。
御入力に応じて誤差補正手段の動作をオン／オフ制御可
能に構成してもよく、第３図の三次元図形処理装置の場
合には、第１の制御部34に対して切換え制御入力を与
え、誤差補正手段を動作させない場合には第４図のフロ
ーチャートにおけるＩ補正処理ルーチンおよびＺ補正処
理ルーチンへのジャンプを禁止させるように制御プログ
ラムを変更するようにすればよい。
［発明の効果］ 上述したように本発明の三次元図形処理装置によれば、
実数で行われた計算の結果が描画に際して整数値に丸め
込まれるとしても、実際の図形のエッジと描画される点
との間のずれが補正され、図形の境界線上で２つの図形
の計算結果がほぼ一致し、境界線上で描画が連続する自
然なものとなり、高画質の画像が得られるようになる。
実数で行われた計算の結果が描画に際して整数値に丸め
込まれるとしても、実際の図形のエッジと描画される点
との間のずれが補正され、図形の境界線上で２つの図形
の計算結果がほぼ一致し、境界線上で描画が連続する自
然なものとなり、高画質の画像が得られるようになる。
また、本発明の三次元図形処理装置によれば、従来の三
次元図形処理装置に誤差補正手段を付加するために要す
るハードウェアは、加減算器（既存のものを利用でき
る）、ローテータ、２の補数回路、レジスタ程度であ
り、簡易な構成で実現できる。
次元図形処理装置に誤差補正手段を付加するために要す
るハードウェアは、加減算器（既存のものを利用でき
る）、ローテータ、２の補数回路、レジスタ程度であ
り、簡易な構成で実現できる。
しかも、本発明の三次元図形処理装置によれば、誤差補
正手段の動作をオン／オフ制御することができるので、
精度を上げて高画質を求める場合と精度を余り気にせず
に高速性を求める場合とに対応して機能を選択すること
ができる。
正手段の動作をオン／オフ制御することができるので、
精度を上げて高画質を求める場合と精度を余り気にせず
に高速性を求める場合とに対応して機能を選択すること
ができる。
第１図は本発明の三次元図形処理装置の基本構成を示す
ブロック図、第２図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ第１
図の三次元図形処理装置において基本図形の左辺の水平
走査の開始点を計算した結果に対して四捨五入を行うた
めに0.5を加算したことにより水平走査の開始点Xsがｎ
≦Xs＜ｎ＋0.5にある場合とｎ＋0.5≦Xs＜ｎ＋１にある
場合とを説明するために示す図、第３図は本発明の三次
元図形処理装置の一実施例を示すブロック図、第４図お
よび第５図はそれぞれ第３図の三次元図形処理装置にお
ける第１の計算部によってポリゴンの左辺に沿った補間
計算を行う動作および第２の計算部によって水平方向で
の輝度および奥行きの補間計算を行う動作を示すフロー
チャート、第６図および第７図はそれぞれ第３図の三次
元図形処理装置における誤差補正部による第４図のフロ
ーチャート中のＩ補正処理ルーチンおよびＺ補正処理ル
ーチンに対応する動作を示すフローチャート、第８図は
グーロ方式シェーディングを行う三次元図形処理装置に
おけるポリゴンの一例およびそのパラメータを示す図、
第９図および第10図はそれぞれ従来の三次元図形処理装
置における計算結果が描画のために量子化されることに
伴って実際の図形の点と描画される点とにΔｘのずれ
（丸め誤差）が生じる様子および上記計算結果に対して
四捨五入を行うために0.5を加算した場合に実際の図形
のエッジと内部で計算されるエッジ点とに0.5の平行な
ずれが生じる様子を示す図である。 10…三次元図形処理装置、20…誤差補正手段、31…第１
の計算部、32…第２の計算部、33…誤差補正部、34,35
…制御部、41,43…レジスタ群、42…加減算器、44,46,5
3,57…セレクタ、45,51,54,55,58…レジスタ、52,56…
加算器、61…ローテータ、62…２の補数回路。
ブロック図、第２図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ第１
図の三次元図形処理装置において基本図形の左辺の水平
走査の開始点を計算した結果に対して四捨五入を行うた
めに0.5を加算したことにより水平走査の開始点Xsがｎ
≦Xs＜ｎ＋0.5にある場合とｎ＋0.5≦Xs＜ｎ＋１にある
場合とを説明するために示す図、第３図は本発明の三次
元図形処理装置の一実施例を示すブロック図、第４図お
よび第５図はそれぞれ第３図の三次元図形処理装置にお
ける第１の計算部によってポリゴンの左辺に沿った補間
計算を行う動作および第２の計算部によって水平方向で
の輝度および奥行きの補間計算を行う動作を示すフロー
チャート、第６図および第７図はそれぞれ第３図の三次
元図形処理装置における誤差補正部による第４図のフロ
ーチャート中のＩ補正処理ルーチンおよびＺ補正処理ル
ーチンに対応する動作を示すフローチャート、第８図は
グーロ方式シェーディングを行う三次元図形処理装置に
おけるポリゴンの一例およびそのパラメータを示す図、
第９図および第10図はそれぞれ従来の三次元図形処理装
置における計算結果が描画のために量子化されることに
伴って実際の図形の点と描画される点とにΔｘのずれ
（丸め誤差）が生じる様子および上記計算結果に対して
四捨五入を行うために0.5を加算した場合に実際の図形
のエッジと内部で計算されるエッジ点とに0.5の平行な
ずれが生じる様子を示す図である。 10…三次元図形処理装置、20…誤差補正手段、31…第１
の計算部、32…第２の計算部、33…誤差補正部、34,35
…制御部、41,43…レジスタ群、42…加減算器、44,46,5
3,57…セレクタ、45,51,54,55,58…レジスタ、52,56…
加算器、61…ローテータ、62…２の補数回路。
Claims (4)
- 【請求項１】陰影付けによる三次元表示を行うためにグ
ーロ方式シェーディングを行う三次元図形処理装置にお
いて、 三次元図形の左辺の水平走査の開始点を計算した結果を
ラスタ表示のための整数化された点の値へ丸め込む際に
生じる誤差を求め、水平方向座標の直線補間計算で得ら
れる輝度値および奥行き値に対して前記誤差分の補正を
行う誤差補正手段を具備することを特徴とする三次元図
形処理装置。 - 【請求項２】三次元図形の左辺の水平走査の開始点を計
算した結果に対して、0.5を加算し、小数部を切り捨て
ることにより整数値に丸め込む手段と、 前記0.5を加算した結果の小数第１位が１ならば、小数
第２位乃至第ｎ位を水平方向座標の誤差として求め、ま
たは、小数第１位が０ならば、小数第２位乃至第ｎ位の
２の補数をとったものを水平方向座標の誤差として求め
る第１の手段と、 前記水平方向座標の誤差と水平方向に対する輝度の傾き
との乗算および前記水平方向座標の誤差と水平方向に対
する奥行きの傾きとの乗算を行って補正値を求める第２
の手段と、 水平方向座標の直線補間計算で得られる輝度値および奥
行き値に対して、前記0.5を加算した結果の小数第１位
が１ならば、上記第２の手段により求めた補正値を減算
し、または、前記0.5を加算した結果の小数第１位が０
ならば、前記第２の手段により求めた補正値を加算する
第３の手段と を具備することを特徴とする請求項１記載の三次元図形
処理装置。 - 【請求項３】前記第２の手段は、前記水平走査の開始点
を計算するための加減算器とローテータおよびレジスタ
を用いてシフトおよび加算を繰り返すことによって補正
値を求めることを特徴とする請求項２記載の三次元図形
処理装置。 - 【請求項４】請求項１記載の三次元図形処理装置におけ
る誤差補正手段の動作、または、請求項２記載の三次元
図形処理装置における第１の手段乃至第３の手段の動作
をオン／オフ制御可能に構成されてなることを特徴とす
る三次元図形処理装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1281667A JPH0758510B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 三次元図形処理装置 |
| US07/604,131 US5303339A (en) | 1989-10-31 | 1990-10-26 | Three-dimensional graphic processing apparatus |
| KR1019900017527A KR970004120B1 (ko) | 1989-10-30 | 1990-10-31 | 3차원도형처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1281667A JPH0758510B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 三次元図形処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03144782A JPH03144782A (ja) | 1991-06-20 |
| JPH0758510B2 true JPH0758510B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=17642298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1281667A Expired - Lifetime JPH0758510B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-31 | 三次元図形処理装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5303339A (ja) |
| JP (1) | JPH0758510B2 (ja) |
| KR (1) | KR970004120B1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5519822A (en) * | 1994-12-09 | 1996-05-21 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for simultaneously selecting a plurality of pixels to lie upon a line segment defined by two end points |
| US5611029A (en) * | 1995-01-31 | 1997-03-11 | Compaq Computer Corporation | Run slice line draw engine with non-linear shading capabilities |
| US6115050A (en) * | 1998-04-08 | 2000-09-05 | Webtv Networks, Inc. | Object-based anti-aliasing |
| US6347344B1 (en) * | 1998-10-14 | 2002-02-12 | Hitachi, Ltd. | Integrated multimedia system with local processor, data transfer switch, processing modules, fixed functional unit, data streamer, interface unit and multiplexer, all integrated on multimedia processor |
| US6434649B1 (en) | 1998-10-14 | 2002-08-13 | Hitachi, Ltd. | Data streamer |
| US6608625B1 (en) | 1998-10-14 | 2003-08-19 | Hitachi, Ltd. | Three dimensional graphic processor |
| US6560674B1 (en) | 1998-10-14 | 2003-05-06 | Hitachi, Ltd. | Data cache system |
| KR100385233B1 (ko) * | 2000-03-14 | 2003-05-23 | 삼성전자주식회사 | 데이터 프로세싱 시스템의 익스포넌트 유닛 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2210540A (en) * | 1987-09-30 | 1989-06-07 | Philips Electronic Associated | Method of and arrangement for modifying stored data,and method of and arrangement for generating two-dimensional images |
| JP2618951B2 (ja) * | 1988-02-16 | 1997-06-11 | 株式会社東芝 | 三次元図形処理装置 |
-
1989
- 1989-10-31 JP JP1281667A patent/JPH0758510B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-10-26 US US07/604,131 patent/US5303339A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-31 KR KR1019900017527A patent/KR970004120B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03144782A (ja) | 1991-06-20 |
| KR970004120B1 (ko) | 1997-03-25 |
| KR910008604A (ko) | 1991-05-31 |
| US5303339A (en) | 1994-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2910979B2 (ja) | コンピュータグラフィックシステムのサブピクセルマスク発生方法および装置 | |
| EP0249705B1 (en) | Method and apparatus for producing a curved image on a graphics display device | |
| US20060250397A1 (en) | Graphics processing unit and graphics processing system | |
| JPH0758510B2 (ja) | 三次元図形処理装置 | |
| US5179647A (en) | Method and apparatus for implementing adaptive forward differencing using integer arithmetic | |
| US7015930B2 (en) | Method and apparatus for interpolating pixel parameters based on a plurality of vertex values | |
| JP3985321B2 (ja) | 演算装置および画像処理装置 | |
| JP3066596B2 (ja) | アドレス変換装置 | |
| JPH064679A (ja) | イメージ処理装置 | |
| JPH11242585A (ja) | 除算回路およびグラフィック演算装置 | |
| JP4244444B2 (ja) | データ処理装置、除算回路および画像処理装置 | |
| JP4387611B2 (ja) | 描画装置及び描画方法 | |
| JP3517982B2 (ja) | 図形描画装置 | |
| JP2000338959A (ja) | 画像処理装置 | |
| JP2762768B2 (ja) | アウトラインデータ描画装置 | |
| JP2814631B2 (ja) | シェーディングにおける演算回路 | |
| JPH07160906A (ja) | 座標変換装置及び座標変換方法 | |
| JP2641790B2 (ja) | ベクトルのラスタ変換装置 | |
| JP2770514B2 (ja) | シェーディング装置 | |
| JPH05205070A (ja) | 図形描画方法 | |
| JPH0340184A (ja) | 図形描画装置 | |
| JP3502901B2 (ja) | ３次元グラフィックス画像表示装置及び方法 | |
| JP3358891B2 (ja) | Ｚ値の透視変換処理方法及び画像処理装置 | |
| GB2318958A (en) | An apparatus for generating a subpixel mask for a computer graphics system | |
| JPH04184688A (ja) | 平面ポリゴンの境界点発生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090621 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090621 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100621 Year of fee payment: 15 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100621 Year of fee payment: 15 |