JPH0812705B2 - 画像処理装置 - Google Patents
画像処理装置Info
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- JPH0812705B2 JPH0812705B2 JP61227980A JP22798086A JPH0812705B2 JP H0812705 B2 JPH0812705 B2 JP H0812705B2 JP 61227980 A JP61227980 A JP 61227980A JP 22798086 A JP22798086 A JP 22798086A JP H0812705 B2 JPH0812705 B2 JP H0812705B2
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- Japan
- Prior art keywords
- coordinate
- value
- vertex
- values
- coordinate value
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- Expired - Lifetime
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-
- 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） この発明は、複数のポリゴンで構成された三次元図形
に対して陰影付けを行なう画像処理装置に関する。
に対して陰影付けを行なう画像処理装置に関する。
（従来の技術） 三次元のグラフィク処理のうち、陰影付け（シェーデ
ィング）による三次元表示を行なうためのアルゴリズム
としてグーロー方式（Gouraud shading）が良く知られ
ている。
ィング）による三次元表示を行なうためのアルゴリズム
としてグーロー方式（Gouraud shading）が良く知られ
ている。
このグーロー方式による陰影付け三次元表示について
以下に説明する。まず、ポリゴン（微少多角形）につい
ての情報が始めに与えられる。この情報の内容はポリゴ
ンの各頂点のＸ、Ｙ、Ｚの三次元座標値とそれぞれの点
の輝度値Ｉである。例えば、ポリゴンが第４図に示すよ
うに三角形であるとすれば、各頂点Ａ、Ｂ、Ｃに対する
三次元座標値と輝度値からなる情報は、頂点Ａについて
は（X1、Y1、Z1、I1）となり、頂点Ｂについては（X2、
Y2、Z2、I2）となり、頂点Ｃについては（X3、Y3、Z3、
I3）となる。
以下に説明する。まず、ポリゴン（微少多角形）につい
ての情報が始めに与えられる。この情報の内容はポリゴ
ンの各頂点のＸ、Ｙ、Ｚの三次元座標値とそれぞれの点
の輝度値Ｉである。例えば、ポリゴンが第４図に示すよ
うに三角形であるとすれば、各頂点Ａ、Ｂ、Ｃに対する
三次元座標値と輝度値からなる情報は、頂点Ａについて
は（X1、Y1、Z1、I1）となり、頂点Ｂについては（X2、
Y2、Z2、I2）となり、頂点Ｃについては（X3、Y3、Z3、
I3）となる。
いま、第４図に示すようにＸ座標軸に平行なスキャン
ラインを考えると、陰影付け処理を行なうためにはこの
スキャンラインに沿った各点（ピクセル）に対する輝度
値Ｉ、Ｘ座標値、Ｙ座標値、奥行きを示すＺ座標値を求
める必要がある。その場合、輝度値ＩとＺ座標値につい
ては補間計算によって求めるが、その方法は輝度値の場
合、第４図に示すように、スキャンラインとポリゴンと
の二交点Ｄ（Xa、Ya、Za）、Ｅ（Xb、Yb、Zb）の輝度値
Ia、Ibを頂点ＢとＣの補間と、頂点ＡとＣの補間それぞ
れによって計算する。また、スキャンライン上の任意の
点Ｐ（Xp、Yp、Zp）における輝度値IpについてはIaとIb
の補間によって計算する。つまり、Ia、Ib、Ipはそれぞ
れ次式で与えられる。
ラインを考えると、陰影付け処理を行なうためにはこの
スキャンラインに沿った各点（ピクセル）に対する輝度
値Ｉ、Ｘ座標値、Ｙ座標値、奥行きを示すＺ座標値を求
める必要がある。その場合、輝度値ＩとＺ座標値につい
ては補間計算によって求めるが、その方法は輝度値の場
合、第４図に示すように、スキャンラインとポリゴンと
の二交点Ｄ（Xa、Ya、Za）、Ｅ（Xb、Yb、Zb）の輝度値
Ia、Ibを頂点ＢとＣの補間と、頂点ＡとＣの補間それぞ
れによって計算する。また、スキャンライン上の任意の
点Ｐ（Xp、Yp、Zp）における輝度値IpについてはIaとIb
の補間によって計算する。つまり、Ia、Ib、Ipはそれぞ
れ次式で与えられる。
Ia＝I2｛（Ya−Y3）／（Y2−Y3）｝ ＋I3｛（Y2−Ya）／（Y2−Y3）｝ …１ Ib＝I1｛（Yb−Y3）／（Y1−Y3）｝ ＋I3｛（Y1−Yb）／（Y1−Y3）｝ …２ Ip＝Ia｛（Xp−Xb）／（Xa−Xb）｝ ＋Ib｛（Xa−Xp）／（Xa−Xb）｝ …３ また、頂点ＢとＣ及びスキャンライン上の任意の点Ｐ
における奥行き座標値Ｚについても同様の補間によって
計算する。つまり、Za、Zb、Zpはそれぞれ次式で与えら
れる。
における奥行き座標値Ｚについても同様の補間によって
計算する。つまり、Za、Zb、Zpはそれぞれ次式で与えら
れる。
Za＝Z2｛（Ya−Y3）／（Y2−Y3）｝ ＋Z3｛（Y2−Ya）／（Y2−Y3）｝ …４ Zb＝Z1｛（Yb−Y3）／（Y1−Y3）｝ ＋Z3｛（Y1−Yb）／（Y1−Y3）｝ …５ Zp＝Za｛（Xp−Xb）／（Xa−Xb）｝ ＋Zb｛（Xa−Xp）／（Xa−Xb）｝ …６ 上記のようにして１つの三角形ポリゴン内の全ての点
における輝度値とＺ座標値とが計算され、さらに全ての
三角形ポリゴン内の全ての点における輝度値とＺ座標値
とが計算された後に、Ｚ座標値はＺバッファと称される
メモリに格納される。このとき、表示される物体に重な
りがある時は、最も手前にあるものの表示を行なうため
に同じＸ、Ｙ座標値を持つ複数の点のうち最も手前にあ
るＺ座標値がＺバッファに格納される。また、Ｚバッフ
ァに格納されたＺ座標値に対応した各点の輝度値が画像
メモリに格納されることによって陰面処理が行なわれ
る。
における輝度値とＺ座標値とが計算され、さらに全ての
三角形ポリゴン内の全ての点における輝度値とＺ座標値
とが計算された後に、Ｚ座標値はＺバッファと称される
メモリに格納される。このとき、表示される物体に重な
りがある時は、最も手前にあるものの表示を行なうため
に同じＸ、Ｙ座標値を持つ複数の点のうち最も手前にあ
るＺ座標値がＺバッファに格納される。また、Ｚバッフ
ァに格納されたＺ座標値に対応した各点の輝度値が画像
メモリに格納されることによって陰面処理が行なわれ
る。
ところで、このグーロー方式の問題点は、Ｘ座標値の
変化分ΔＸに対する輝度値Ｉの変化分ΔＩの割合ΔI/Δ
Ｘ及びＸ座標値の変化分ΔＸに対するＺ座標値の変化分
ΔＺの割合ΔZ/ΔＸそれぞれを各スキャンライン毎に求
める必要がある。ここで上記ΔI/ΔＸ及びΔZ/ΔＸは、
グロー方式において上記３式及び６式を変形することに
よって得られる下記の３′式及び６′式中の傾きに相当
している。すなわち、上記３式を変形すると次の３′式
が得られる。
変化分ΔＸに対する輝度値Ｉの変化分ΔＩの割合ΔI/Δ
Ｘ及びＸ座標値の変化分ΔＸに対するＺ座標値の変化分
ΔＺの割合ΔZ/ΔＸそれぞれを各スキャンライン毎に求
める必要がある。ここで上記ΔI/ΔＸ及びΔZ/ΔＸは、
グロー方式において上記３式及び６式を変形することに
よって得られる下記の３′式及び６′式中の傾きに相当
している。すなわち、上記３式を変形すると次の３′式
が得られる。
Ip＝Ia＋｛（Xp−Xa）×（Ib−Ia）／（Xb−Xa）｝ …
３′ ここで、上記ΔI/ΔＸは上記３′式中の（Ib−Ia）／
（Xb−Xa）に相当している。
３′ ここで、上記ΔI/ΔＸは上記３′式中の（Ib−Ia）／
（Xb−Xa）に相当している。
また、上記６式を変形すると次の６′式が得られる。
Zp＝Za＋｛（Xp−Xa）×（Zb−Za）／（Xb−Xa）｝ …
６′ ここで、上記ΔZ/ΔＸは上記６′式中の（Zb−Za）／
（Xb−Xa）に相当している。このため、除算器における
演算回数が多くなるという問題がある。一般に、除算器
の演算速度は遅いため、除算器の演算回数が多くなると
全体の処理速度が遅くなる。
６′ ここで、上記ΔZ/ΔＸは上記６′式中の（Zb−Za）／
（Xb−Xa）に相当している。このため、除算器における
演算回数が多くなるという問題がある。一般に、除算器
の演算速度は遅いため、除算器の演算回数が多くなると
全体の処理速度が遅くなる。
また、スキャンラインの各ピクセルにおけるＸ座標値
とＹ座標値は直線座標発生器（DDA＝ディジタル・ディ
ファレンシャル・アナライザー）によって算出し、ここ
で算出されたＸ座標値とＹ座標値で指定された位置の塗
りつぶしを行なうようにしている。ところが、上記した
ように除算器におけるΔI/ΔＸ及びΔZ/ΔＸの演算速度
が遅いため、除算器と直線座標発生器のパイプライン処
理動作が行なえず、処理速度の高速化が図れないという
問題もある。
とＹ座標値は直線座標発生器（DDA＝ディジタル・ディ
ファレンシャル・アナライザー）によって算出し、ここ
で算出されたＸ座標値とＹ座標値で指定された位置の塗
りつぶしを行なうようにしている。ところが、上記した
ように除算器におけるΔI/ΔＸ及びΔZ/ΔＸの演算速度
が遅いため、除算器と直線座標発生器のパイプライン処
理動作が行なえず、処理速度の高速化が図れないという
問題もある。
（発明が解決しようとする問題点） このように、従来のグーロー方式では、Ｘ座標値の変
化分に対する輝度値の変化分の割合及びＸ座標値の変化
分に対するＺ座標値の変化の割合それぞれを各スキャン
ライン毎に求めるようにしているので、これらを算出す
る除算器の演算回数が多くなって、全体の処理速度が低
下するという欠点がある。これは、従来のグーロー方式
で取り扱うポリゴンが三角形以外のものも適用範囲にし
ているからである。すなわち、ポリゴンが四角形以上の
多角形の場合にはその頂点を結んで構成される面が必ず
しも平面になるとは限らないからである。この面が平面
でない場合には、各スキャンライン毎にＸ座標値の変化
分に対する輝度値の変化分の割合及びＸ座標値の変化分
に対するＺ座標値の変化の割合それぞれを求める必要が
ある。
化分に対する輝度値の変化分の割合及びＸ座標値の変化
分に対するＺ座標値の変化の割合それぞれを各スキャン
ライン毎に求めるようにしているので、これらを算出す
る除算器の演算回数が多くなって、全体の処理速度が低
下するという欠点がある。これは、従来のグーロー方式
で取り扱うポリゴンが三角形以外のものも適用範囲にし
ているからである。すなわち、ポリゴンが四角形以上の
多角形の場合にはその頂点を結んで構成される面が必ず
しも平面になるとは限らないからである。この面が平面
でない場合には、各スキャンライン毎にＸ座標値の変化
分に対する輝度値の変化分の割合及びＸ座標値の変化分
に対するＺ座標値の変化の割合それぞれを求める必要が
ある。
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもの
であり、その目的は、グーロー方式による陰影付け三次
元表示処理を高速に行なうことができる画像処理装置を
提供することにある。
であり、その目的は、グーロー方式による陰影付け三次
元表示処理を高速に行なうことができる画像処理装置を
提供することにある。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段と作用） この発明の画像処理装置は、複数のポリゴンで構成さ
れた三次元図形に対して陰影付けを行なう画像処理にお
いて、陰影付け処理を行なうポリゴンを三角形のみで構
成し、予め与えられた三角形ポリゴンを構成する三頂点
のＸ、Ｙ、Ｚ各座標値及び各頂点における輝度値Ｉか
ら、奥行き座標値ＺのＸ座標方向の変化分ΔZ/ΔＸ並び
に輝度値ＩのＸ座標方向の変化分ΔI/ΔＸを求め、Ｘ座
標方向に上記三角形ポリゴンをスキャンして陰影付け処
理のための各点の奥行き座標値Ｚ及び輝度値Ｉを求める
際に、予め求めた上記ΔZ/ΔＸの値及びΔI/ΔＸの値を
全ての点で共通に使用するようにしている。
れた三次元図形に対して陰影付けを行なう画像処理にお
いて、陰影付け処理を行なうポリゴンを三角形のみで構
成し、予め与えられた三角形ポリゴンを構成する三頂点
のＸ、Ｙ、Ｚ各座標値及び各頂点における輝度値Ｉか
ら、奥行き座標値ＺのＸ座標方向の変化分ΔZ/ΔＸ並び
に輝度値ＩのＸ座標方向の変化分ΔI/ΔＸを求め、Ｘ座
標方向に上記三角形ポリゴンをスキャンして陰影付け処
理のための各点の奥行き座標値Ｚ及び輝度値Ｉを求める
際に、予め求めた上記ΔZ/ΔＸの値及びΔI/ΔＸの値を
全ての点で共通に使用するようにしている。
すなわち、グーロー方式で取り扱うポリゴンが三角形
の場合にはその頂点を結んで構成される面は必ず平面に
なる。従って、三角形ポリゴンの場合には全てのスキャ
ンラインでＸ座標値の変化分に対する輝度値の変化分の
割合及びＸ座標値の変化分に対するＺ座標値の変化の割
合は一定である。このため、これらの値は一つのポリゴ
ンに対して一回のみ演算し、この算出された値を全ての
点で共通に使用することにより、除算器の演算回数を大
幅に削減することができる。
の場合にはその頂点を結んで構成される面は必ず平面に
なる。従って、三角形ポリゴンの場合には全てのスキャ
ンラインでＸ座標値の変化分に対する輝度値の変化分の
割合及びＸ座標値の変化分に対するＺ座標値の変化の割
合は一定である。このため、これらの値は一つのポリゴ
ンに対して一回のみ演算し、この算出された値を全ての
点で共通に使用することにより、除算器の演算回数を大
幅に削減することができる。
（実施例） 以下、図面を参照してこの発明による陰影付け三次元
表示について以下に説明する。まず、ポリゴン（微少多
角形）についての情報が始めに与えられる。この発明で
は陰影付け処理が行なわれるポリゴンは必ず三角形ポリ
ゴンである。従って、この情報の内容は三角形ポリゴン
の各頂点のＸ、Ｙ、Ｚの三次元座標値とそれぞれの点の
輝度値Ｉである。すなわち、いま第１図に示すような三
角形ポリゴンについて陰影付け処理を行なう場合に、各
頂点Ａ、Ｂ、Ｃに対する三次元座標値と輝度値からなる
情報は、頂点Ａについては（X1、Y1、Z1、I1）、頂点Ｂ
については（X2、Y2、Z2、I2）、頂点Ｃについては（X
3、Y3、Z3、I3）とする。
表示について以下に説明する。まず、ポリゴン（微少多
角形）についての情報が始めに与えられる。この発明で
は陰影付け処理が行なわれるポリゴンは必ず三角形ポリ
ゴンである。従って、この情報の内容は三角形ポリゴン
の各頂点のＸ、Ｙ、Ｚの三次元座標値とそれぞれの点の
輝度値Ｉである。すなわち、いま第１図に示すような三
角形ポリゴンについて陰影付け処理を行なう場合に、各
頂点Ａ、Ｂ、Ｃに対する三次元座標値と輝度値からなる
情報は、頂点Ａについては（X1、Y1、Z1、I1）、頂点Ｂ
については（X2、Y2、Z2、I2）、頂点Ｃについては（X
3、Y3、Z3、I3）とする。
次にこの三頂点Ａ、Ｂ、ＣのうちＹ座標が中間の値を
とる頂点がＹ座標の比較によって検出される。この場合
にはY2がＹ座標の中間になるために頂点Ｂが検出され
る。
とる頂点がＹ座標の比較によって検出される。この場合
にはY2がＹ座標の中間になるために頂点Ｂが検出され
る。
次に上記中間の頂点Ｂから、頂点Ａ、Ｃを結ぶ辺ACに
対しＸ軸に平行に引いた線の辺ACに交わる交点をＱとす
る。そして、次にこの交点Ｑに対するＸ座標値、Ｚ座標
値及び輝度値Ｉが求められる。これらは、頂点ＡとＣの
各座標値と輝度値からなる情報から、例えば中点分割方
式によって求めることができ、求められたこのＱ点の情
報を図示するように（Xq、Yq、Zq、Iq）とする。
対しＸ軸に平行に引いた線の辺ACに交わる交点をＱとす
る。そして、次にこの交点Ｑに対するＸ座標値、Ｚ座標
値及び輝度値Ｉが求められる。これらは、頂点ＡとＣの
各座標値と輝度値からなる情報から、例えば中点分割方
式によって求めることができ、求められたこのＱ点の情
報を図示するように（Xq、Yq、Zq、Iq）とする。
次にＸ座標軸に平行なスキャンラインに沿った上記線
分ACにおける、Ｘ座標値の差に対する輝度値の差の割合
（Iq−I2）／（Xq−X2）及びＸ座標値の差に対するＺ座
標値の差の割合（Zq−Z2）／（Xq−X2）を除算により算
出する。なお、上記したように、ポリゴンが三角形ポリ
ゴンであるためにここで算出された（Zq−Z2）／（Xq−
X2）及び（Iq−I2）／（Xq−X2）の値は全てのスャンラ
インについて同一値である。
分ACにおける、Ｘ座標値の差に対する輝度値の差の割合
（Iq−I2）／（Xq−X2）及びＸ座標値の差に対するＺ座
標値の差の割合（Zq−Z2）／（Xq−X2）を除算により算
出する。なお、上記したように、ポリゴンが三角形ポリ
ゴンであるためにここで算出された（Zq−Z2）／（Xq−
X2）及び（Iq−I2）／（Xq−X2）の値は全てのスャンラ
インについて同一値である。
次に、頂点Ａ、Ｂを結ぶ辺AB、頂点Ｂ、Ｃを結ぶ辺B
C、頂点Ｃ、Ａを結ぶ辺CAそれぞれのＹ座標に対するＸ
座標値の増加分の割合いを除算により、それぞれ（X1−
X2）／（Y1−Y2）、（X2−X3）／（Y2−Y3）、（X3−X
1）／（Y3−Y1）として算出する。
C、頂点Ｃ、Ａを結ぶ辺CAそれぞれのＹ座標に対するＸ
座標値の増加分の割合いを除算により、それぞれ（X1−
X2）／（Y1−Y2）、（X2−X3）／（Y2−Y3）、（X3−X
1）／（Y3−Y1）として算出する。
さらに、辺ACにおけるＹ座標に対するＺ座標値及び輝
度値Ｉの増加分の割合いを除算により、それぞれ（Z1−
Z3）／（Y1−Y3）、（I1−I3）／（Y1−Y3）として算出
する。なお、上記の除算によって算出された７種類の値
はレジスタ等により保持しておく。
度値Ｉの増加分の割合いを除算により、それぞれ（Z1−
Z3）／（Y1−Y3）、（I1−I3）／（Y1−Y3）として算出
する。なお、上記の除算によって算出された７種類の値
はレジスタ等により保持しておく。
次に、予め保持されている７種類の各値を用いて、辺
ACからＸ座標軸に沿ってスキャンしながら各ピクセルの
Ｘ座標に対するＺ座標値と輝度値Ｉとを算出する。この
とき、直線座標発生器（DDA）により表示を行なう際の
表示用Ｘ座標値とＹ座標値とを発生する。また、このと
き、XqとX2の大小比較によりスキャンの方向を右か左か
判定する。つまり、ピクセルの移動に伴い、Ｚ座標値と
輝度値Ｉの増分を前のピクセルのものに対して加算する
か、もしくは減算するかをXqとX2の大小比較により決定
する。例えばいま、頂点Ｃから頂点Ａまでスキャンを行
なうときに、Ｙ座標値を１単位座標値だけ増加させて頂
点Ｃよりも１列上のラインをスキャンする場合、第２図
に示すように辺BC上の交点Ｆと辺CA上の交点ＧのＸ座標
値を、予め保持している値を用いて加算により算出す
る。すなわち、交点ＦとＧのＸ座標値Xf、Xgは次式で与
えられる。
ACからＸ座標軸に沿ってスキャンしながら各ピクセルの
Ｘ座標に対するＺ座標値と輝度値Ｉとを算出する。この
とき、直線座標発生器（DDA）により表示を行なう際の
表示用Ｘ座標値とＹ座標値とを発生する。また、このと
き、XqとX2の大小比較によりスキャンの方向を右か左か
判定する。つまり、ピクセルの移動に伴い、Ｚ座標値と
輝度値Ｉの増分を前のピクセルのものに対して加算する
か、もしくは減算するかをXqとX2の大小比較により決定
する。例えばいま、頂点Ｃから頂点Ａまでスキャンを行
なうときに、Ｙ座標値を１単位座標値だけ増加させて頂
点Ｃよりも１列上のラインをスキャンする場合、第２図
に示すように辺BC上の交点Ｆと辺CA上の交点ＧのＸ座標
値を、予め保持している値を用いて加算により算出す
る。すなわち、交点ＦとＧのＸ座標値Xf、Xgは次式で与
えられる。
Xf＝X3＋（X2−X3）／（Y2−Y3） …７ Xg＝X3＋（X1−X3）／（Y1−Y3） …８ 次に、上記スキャンラインの始点である交点Ｇにおけ
るＺ座標値Zgと輝度値Igを、予め保持している値を用い
て加算により算出する。すなわち、ZgとIgは次式で与え
られる。
るＺ座標値Zgと輝度値Igを、予め保持している値を用い
て加算により算出する。すなわち、ZgとIgは次式で与え
られる。
Zg＝Z3＋（Z1−Z3）／（Y1−Y3） …９ Ig＝I3＋（I1−I3）／（Y1−Y3） …10 次に、交点ＧにおけるＸ座標値Xgと交点ＦにおけるＸ
座標値Xfとから、Ｘ座標軸に平行な線分FGからなるスキ
ャンライン上のピクセルの数を求め、交点Ｇから交点Ｆ
の方向にスキャンして各ピクセルにおけるＺ座標値と輝
度値Ｉとを順次算出する。このとき、Ｚ座標値と輝度値
Ｉの算出は、予めレジスタ等に保持されているＸ座標値
の差に対する輝度値の差の割合（Zq−Z2）／（Xq−X2）
及びＸ座標値の差に対するＺ座標値の差の割合（Iq−I
2）／（Xq−X2）を、スキャンの始点のＺ座標値Zg及び
輝度値Igそれぞれに順次加算していくことにより行われ
る。
座標値Xfとから、Ｘ座標軸に平行な線分FGからなるスキ
ャンライン上のピクセルの数を求め、交点Ｇから交点Ｆ
の方向にスキャンして各ピクセルにおけるＺ座標値と輝
度値Ｉとを順次算出する。このとき、Ｚ座標値と輝度値
Ｉの算出は、予めレジスタ等に保持されているＸ座標値
の差に対する輝度値の差の割合（Zq−Z2）／（Xq−X2）
及びＸ座標値の差に対するＺ座標値の差の割合（Iq−I
2）／（Xq−X2）を、スキャンの始点のＺ座標値Zg及び
輝度値Igそれぞれに順次加算していくことにより行われ
る。
以下、同様にＹ座標値を１単位座標値だけ順次増加さ
せて各ラインのスキャンを行ない、辺BQ上のスキャンが
終了した後は、Ｙ座標に対するＸ座標値の増分として予
め保持されている（X1−X2）／（Y1−Y2）の値を用いて
辺AB上のＸ座標値を求め、上記と同様にして各スキャン
ラインのピクセルにおけるＺ座標値及び輝度値Ｉを順次
求める。そしてこの場合にも、前記（Zq−Z2）／（Xq−
X2）の値及び（Iq−I2）／（Xq−X2）の値を、各スキャ
ンラインの始点のＺ座標値及び輝度値Ｉそれぞれに順次
加算していくことにより行われる。例えば、第２図中、
線分PQよりも１ライン上の交点Ｊ、Ｋを結ぶ線分JK上に
沿ってスキャンする場合には、始めに交点Ｊと交点Ｋの
Ｘ座標値を、予め保持している値を用いて加算により算
出する。すなわち、交点ＪとＫのＸ座標値Xj、Xkは次式
で与えられる。
せて各ラインのスキャンを行ない、辺BQ上のスキャンが
終了した後は、Ｙ座標に対するＸ座標値の増分として予
め保持されている（X1−X2）／（Y1−Y2）の値を用いて
辺AB上のＸ座標値を求め、上記と同様にして各スキャン
ラインのピクセルにおけるＺ座標値及び輝度値Ｉを順次
求める。そしてこの場合にも、前記（Zq−Z2）／（Xq−
X2）の値及び（Iq−I2）／（Xq−X2）の値を、各スキャ
ンラインの始点のＺ座標値及び輝度値Ｉそれぞれに順次
加算していくことにより行われる。例えば、第２図中、
線分PQよりも１ライン上の交点Ｊ、Ｋを結ぶ線分JK上に
沿ってスキャンする場合には、始めに交点Ｊと交点Ｋの
Ｘ座標値を、予め保持している値を用いて加算により算
出する。すなわち、交点ＪとＫのＸ座標値Xj、Xkは次式
で与えられる。
Xj＝X2＋（X1−X2）／（Y1−Y2） …11 Xk＝Xq＋（X1−X3）／（Y1−Y3） …12 この後は上記と同様の加算を連続して行なうことによ
り、各ピクセルにおけるＺ座標値及び輝度値Ｉを求める
ことができる。このようにして頂点ＡまでＹ座標を増加
させながらスキャンを行なうことによって、一つの三角
形ポリゴンについての陰影付け処理が終了する。なお、
上記のようにして計算された各ピクセルのＺ座標値は三
角形ポリゴンの陰影付け処理では用いられないが、前記
のようにこのＺ座標値は、表示される物体に重なりがあ
る時に最も手前にあるものの表示を行なうための陰面処
理で使用される。すなわち、全ての三角形ポリゴン内の
全ての点における輝度値とＺ座標値とが計算された後
に、表示される物体に重なりがある時は、最も手前にあ
るものの表示を行なうために同じＸ、Ｙ座標値を持つ複
数の点のうち最も手前にあるＺ座標値がＺバッファに格
納され、このＺバッファに格納されたＺ座標値に対応し
た各点の輝度値が画像メモリに格納されることによって
陰面処理が行なわれる。
り、各ピクセルにおけるＺ座標値及び輝度値Ｉを求める
ことができる。このようにして頂点ＡまでＹ座標を増加
させながらスキャンを行なうことによって、一つの三角
形ポリゴンについての陰影付け処理が終了する。なお、
上記のようにして計算された各ピクセルのＺ座標値は三
角形ポリゴンの陰影付け処理では用いられないが、前記
のようにこのＺ座標値は、表示される物体に重なりがあ
る時に最も手前にあるものの表示を行なうための陰面処
理で使用される。すなわち、全ての三角形ポリゴン内の
全ての点における輝度値とＺ座標値とが計算された後
に、表示される物体に重なりがある時は、最も手前にあ
るものの表示を行なうために同じＸ、Ｙ座標値を持つ複
数の点のうち最も手前にあるＺ座標値がＺバッファに格
納され、このＺバッファに格納されたＺ座標値に対応し
た各点の輝度値が画像メモリに格納されることによって
陰面処理が行なわれる。
第３図は上記のような陰影付け三次元表示を実現する
装置の構成を示すブロック図である。図において、10は
三角形ポリゴンの情報が供給され、この情報から前記Ｙ
座標の中間の頂点を検出するＹ座標検出部11、前記交点
Ｑを算出する交点算出部12、前記各種除算を行なう除算
部13、この除算部13で得られた前記７種類の値を保持す
るレジスタ14などで構成された前処理部であり、20は上
記前処理部10内のレジスタ14に保持された情報が与えら
れるレジスタ21を有し、このレジスタ21の保持情報から
各ピクセルの前記Ｚ座標値、輝度値Ｉ及び直線補間され
た各ピクセルのＸ座標値及びＸ座標値からなる表示アド
レスを発生するDDA処理部である。
装置の構成を示すブロック図である。図において、10は
三角形ポリゴンの情報が供給され、この情報から前記Ｙ
座標の中間の頂点を検出するＹ座標検出部11、前記交点
Ｑを算出する交点算出部12、前記各種除算を行なう除算
部13、この除算部13で得られた前記７種類の値を保持す
るレジスタ14などで構成された前処理部であり、20は上
記前処理部10内のレジスタ14に保持された情報が与えら
れるレジスタ21を有し、このレジスタ21の保持情報から
各ピクセルの前記Ｚ座標値、輝度値Ｉ及び直線補間され
た各ピクセルのＸ座標値及びＸ座標値からなる表示アド
レスを発生するDDA処理部である。
上記のような構成の装置において、Ｙ座標検出部11、
交点算出部12及び除算部13における処理動作と、DDA処
理部20における処理動作とを完全に分離させることがで
き、これにより並列パイプライン処理が可能である。す
なわち、一つ前の三角形ポリゴンについての処理をDDA
処理部20で行なっているときに、前処理部10では次の三
角形ポリゴンにおける前記７種類の値の計算を行なうこ
とが可能となり、これにより高速処理が実現される。特
に、除算部13について注目すると、従来方式では三角形
ポリゴンの場合でもＹ座標に対するＸ座標の増分の演算
に３回、Ｚ座標の増分の演算に３回、輝度Ｉの増分の演
算に３回の合計９回の除算が必要である。すなわち、第
４図における三角形において、まず辺ABについてＹ座標
の変化分に対するＸ座標、Ｚ座標及び輝度値Ｉの変化分
の割合であるΔX/ΔＹ、ΔZ/ΔＹ及びΔI/ΔＹを計算す
る必要がある。辺BC及び辺ACについても同様にそれぞれ
ΔX/ΔＹ、ΔZ/ΔＹ及びΔI/ΔＹの３回の計算を行う必
要がある。Ｘ座標に対するＺ座標の増分及び輝度Ｉの増
分それぞれの演算に各Ｙ座標毎に、例えばスキャンライ
ンを合計でｎ本とするとｎ回の除算が必要となる。従っ
て、従来では2n回の除算が必要となる。これに対し、本
発明の方式では、各三角形ポリゴンについて除算を７回
行なうのみである。一般に、除算は長い演算時間が必要
であるため、除算の演算回数が少ないことによる効果は
絶大である。
交点算出部12及び除算部13における処理動作と、DDA処
理部20における処理動作とを完全に分離させることがで
き、これにより並列パイプライン処理が可能である。す
なわち、一つ前の三角形ポリゴンについての処理をDDA
処理部20で行なっているときに、前処理部10では次の三
角形ポリゴンにおける前記７種類の値の計算を行なうこ
とが可能となり、これにより高速処理が実現される。特
に、除算部13について注目すると、従来方式では三角形
ポリゴンの場合でもＹ座標に対するＸ座標の増分の演算
に３回、Ｚ座標の増分の演算に３回、輝度Ｉの増分の演
算に３回の合計９回の除算が必要である。すなわち、第
４図における三角形において、まず辺ABについてＹ座標
の変化分に対するＸ座標、Ｚ座標及び輝度値Ｉの変化分
の割合であるΔX/ΔＹ、ΔZ/ΔＹ及びΔI/ΔＹを計算す
る必要がある。辺BC及び辺ACについても同様にそれぞれ
ΔX/ΔＹ、ΔZ/ΔＹ及びΔI/ΔＹの３回の計算を行う必
要がある。Ｘ座標に対するＺ座標の増分及び輝度Ｉの増
分それぞれの演算に各Ｙ座標毎に、例えばスキャンライ
ンを合計でｎ本とするとｎ回の除算が必要となる。従っ
て、従来では2n回の除算が必要となる。これに対し、本
発明の方式では、各三角形ポリゴンについて除算を７回
行なうのみである。一般に、除算は長い演算時間が必要
であるため、除算の演算回数が少ないことによる効果は
絶大である。
また、第３図に示す実際の装置では、DDA処理部20に
おける処理動作が律速になるために、前記７種類の値を
求めるための除算部13では一つの割算器を各計算に兼用
することができ、これにより回路規模を小さくすること
ができる。
おける処理動作が律速になるために、前記７種類の値を
求めるための除算部13では一つの割算器を各計算に兼用
することができ、これにより回路規模を小さくすること
ができる。
なお、この発明は上記の実施例に限定されるものでは
なく、種々の変形が可能であることはいうまでもない。
例えば、上記の説明では交点算出部12における交点の算
出方法として中点分割方式を用いる場合について説明し
たが、これはその代わりに、（X1−X3）／（Y1−Y3）、
（Z1−Z3）／（Y1−Y3）、（I1−I3）／（Y1−Y3）れぞ
れの値と、DDA処理方式を用いて辺AC上でY2座標を持つ
点ＱのＸ座標値、Ｚ座標値及び輝度値Ｉを求めることも
可能である。
なく、種々の変形が可能であることはいうまでもない。
例えば、上記の説明では交点算出部12における交点の算
出方法として中点分割方式を用いる場合について説明し
たが、これはその代わりに、（X1−X3）／（Y1−Y3）、
（Z1−Z3）／（Y1−Y3）、（I1−I3）／（Y1−Y3）れぞ
れの値と、DDA処理方式を用いて辺AC上でY2座標を持つ
点ＱのＸ座標値、Ｚ座標値及び輝度値Ｉを求めることも
可能である。
［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、グーロー方式
による陰影付け三次元表示処理を高速に行なうことがで
きる画像処理装置を提供することができる。
による陰影付け三次元表示処理を高速に行なうことがで
きる画像処理装置を提供することができる。
第１図及び第２図はそれぞれこの発明の方式を説明する
ための図、第３図はこの発明の方式を実現する装置の構
成を示すブロック図、第４図は従来の方式を説明するた
めの図である。 A,B,C……三角形ポリゴンの頂点、Q,F,G,J,K……交点、
10……前処理部、11……Ｙ座標比較部、12……交点算出
部、13……除算部、14……レジスタ、20……DDA処理
部、21……レジスタ。
ための図、第３図はこの発明の方式を実現する装置の構
成を示すブロック図、第４図は従来の方式を説明するた
めの図である。 A,B,C……三角形ポリゴンの頂点、Q,F,G,J,K……交点、
10……前処理部、11……Ｙ座標比較部、12……交点算出
部、13……除算部、14……レジスタ、20……DDA処理
部、21……レジスタ。
Claims (3)
- 【請求項１】複数のポリゴンで構成された三次元図形に
対して陰面処理及び陰影付け処理を行なうための画像処
理装置において、 ポリゴンを三角形ポリゴンのみで構成し、予め与えられ
た三角形ポリゴンを構成する三頂点の座標値をＸ、Ｙ、
Ｚ及び各頂点における輝度値をＩとしたときに、 上記三角形ポリゴンの三頂点のＹ座標のうち中間の値を
とるＹ座標を有する第１の頂点を検出するＹ座標比較部
と、上記第１の頂点を通るスキャンラインがこの第１の
頂点以外の二頂点を結ぶ辺と交わる第１の頂点と同一の
Ｙ座標の交点を求める交点算出部と、上記第１の頂点と
上記交点それぞれのＺ座標値及び輝度値Ｉの差を、上記
第１の頂点と上記交点との間のＸ座標値の差で除算する
ことにより上記変化分ΔZ/ΔＸの値及びΔI/ΔＸの値を
求める除算部とを有する前処理部と、 Ｘ座標方向に上記三角形ポリゴンをスキャンして陰面処
理及び陰影付け処理のための各点の奥行き座標値Ｚ及び
輝度値Ｉを求める際に、上記前処理部で予め求めた上記
変化分ΔZ/ΔＸの値及びΔI/ΔＸの値をスキャンライン
上の始点における奥行き座標値Ｚ及び輝度値Ｉに対して
順次加算していくことにより各点の奥行き座標値Ｚ及び
輝度値Ｉを求め、かつ上記変化分ΔZ/ΔＸの値及びΔI/
ΔＸの値を全てのスキャンライン上の全ての点の奥行き
座標値Ｚ及び輝度値Ｉを求める際に共通に使用する直線
座標発生処理部とを具備したことを特徴とする画像処理
装置。 - 【請求項２】前記陰影付け処理の際の各点の奥行き座標
値Ｚ及び輝度値Ｉを求める際に、前記直線座標発生処理
部により始めに前記第１の頂点を通るスキャンライン上
の各点のＺ座標値及び輝度値Ｉを求めるようにした特許
請求の範囲第１項に記載の画像処理装置。 - 【請求項３】前記Ｙ座標比較部、交点算出部及び除算部
からなる前処理部と、前記直線座標発生処理部との間で
並列パイプライン処理を行なうようにした特許請求の範
囲第１項に記載の画像処理装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227980A JPH0812705B2 (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 画像処理装置 |
| EP87114063A EP0262619B1 (en) | 1986-09-29 | 1987-09-25 | Shading circuit for shading a plurality of polygons which constitute a solid model, and method of shading the same |
| DE3750803T DE3750803T2 (de) | 1986-09-29 | 1987-09-25 | Schattierungsschaltung zur Schattierung mehrerer Polygone, die ein Festkörpermodel einsetzen, und Schattierungsverfahren dafür. |
| US07/101,980 US4862391A (en) | 1986-09-29 | 1987-09-28 | Shading circuit for shading a plurality of polygons which constitute a solid model, and method of shading the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227980A JPH0812705B2 (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 画像処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6383884A JPS6383884A (ja) | 1988-04-14 |
| JPH0812705B2 true JPH0812705B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=16869274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61227980A Expired - Lifetime JPH0812705B2 (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 画像処理装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4862391A (ja) |
| EP (1) | EP0262619B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0812705B2 (ja) |
| DE (1) | DE3750803T2 (ja) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5046108A (en) * | 1987-10-31 | 1991-09-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Imaging processing method and apparatus suitably used for obtaining shading image |
| JP2618951B2 (ja) * | 1988-02-16 | 1997-06-11 | 株式会社東芝 | 三次元図形処理装置 |
| US5128872A (en) * | 1988-12-20 | 1992-07-07 | Sun Microsystems, Inc. | Method and apparatus for determining line positions for display and manipulation by a computer system |
| JPH0769733B2 (ja) * | 1989-01-26 | 1995-07-31 | オ−クマ株式会社 | 数値制御装置における塗潰し形状表示方式及びその装置 |
| GB2228849B (en) * | 1989-03-03 | 1993-08-18 | Sun Microsystems Inc | Method and apparatus for optimized depth cueing using short vectors |
| US5067098A (en) * | 1989-03-31 | 1991-11-19 | The Ohio State University Research Foundation | Slope-aspect color shading for parametric surfaces |
| US5060172A (en) * | 1989-07-06 | 1991-10-22 | Digital Equipment Corporation | Method and apparatus for displaying smooth-shaded objects |
| JPH0357087A (ja) * | 1989-07-25 | 1991-03-12 | Seiko Instr Inc | 多角形ぬりつぶし装置 |
| CA2026527A1 (en) * | 1989-10-11 | 1991-04-12 | Douglas A. Fischer | Parallel polygon/pixel rendering engine |
| KR100232931B1 (ko) * | 1989-12-21 | 1999-12-01 | 이데이 노부유끼 | 컴퓨터 그래픽용 쉐이딩 방법 및 시스템 |
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| JP2725915B2 (ja) * | 1990-11-15 | 1998-03-11 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | 三角形描画装置及び方法 |
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| JP2682559B2 (ja) * | 1992-09-30 | 1997-11-26 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | 物体の画像をディスプレイ装置上に表示する装置及び方法並びにコンピュータ・グラフィックス表示システム |
| JPH06274653A (ja) * | 1993-03-18 | 1994-09-30 | Fujitsu Ltd | グラフィック表示装置 |
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| US5974189A (en) * | 1993-05-24 | 1999-10-26 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for modifying electronic image data |
| US5479606A (en) * | 1993-07-21 | 1995-12-26 | Pgm Systems, Inc. | Data display apparatus for displaying patterns using samples of signal data |
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| JP3507057B2 (ja) | 2002-06-03 | 2004-03-15 | 三菱電機株式会社 | 三角形ポリゴン描画装置および三角形ポリゴン描画方法 |
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| US7824346B2 (en) * | 2004-03-11 | 2010-11-02 | Geodigm Corporation | Determining condyle displacement utilizing electronic models of dental impressions having a common coordinate system |
| US9354455B2 (en) | 2009-01-23 | 2016-05-31 | Rodenstock Gmbh | Controlling designs using a polygonal design |
Family Cites Families (9)
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|---|---|---|---|---|
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| US4163257A (en) * | 1977-12-27 | 1979-07-31 | Rockwell International Corporation | Spatial toner for image reconstitution |
| GB2051525A (en) * | 1979-06-15 | 1981-01-14 | Redifon Simulation Ltd | C.G.I.-Surface textures |
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| US4396903A (en) * | 1981-05-29 | 1983-08-02 | Westinghouse Electric Corp. | Electro-optical system for correlating and integrating image data from frame-to-frame |
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| JPS60246481A (ja) * | 1984-05-21 | 1985-12-06 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 図形表示装置 |
| US4727364A (en) * | 1984-09-19 | 1988-02-23 | Mcdonnell Douglas Corporation | Method and apparatus for intensity shading in a visual display |
-
1986
- 1986-09-29 JP JP61227980A patent/JPH0812705B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-09-25 DE DE3750803T patent/DE3750803T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-25 EP EP87114063A patent/EP0262619B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-28 US US07/101,980 patent/US4862391A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP0262619B1 (en) | 1994-11-30 |
| DE3750803D1 (de) | 1995-01-12 |
| US4862391A (en) | 1989-08-29 |
| JPS6383884A (ja) | 1988-04-14 |
| DE3750803T2 (de) | 1995-05-11 |
| EP0262619A3 (en) | 1990-11-28 |
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |