JPH0814854B2 - 三次元図形表示装置 - Google Patents
三次元図形表示装置Info
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- JPH0814854B2 JPH0814854B2 JP61237929A JP23792986A JPH0814854B2 JP H0814854 B2 JPH0814854 B2 JP H0814854B2 JP 61237929 A JP61237929 A JP 61237929A JP 23792986 A JP23792986 A JP 23792986A JP H0814854 B2 JPH0814854 B2 JP H0814854B2
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- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
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- G06T15/506—Illumination models
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- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
- G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
- G09B9/08—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、濃淡付けを施した三次元の図形表示装置に
関し、特に光の反射モデルに基づく物体の濃淡付け表示
に好適な輝度制御装置を有する表示装置に関する。
関し、特に光の反射モデルに基づく物体の濃淡付け表示
に好適な輝度制御装置を有する表示装置に関する。
三次元図形を二次元の装置に自然な立体感を付けて表
示するため、表示される図形の各点の輝度を場所により
変化させること（シェーディング）は周知である。輝度
を計算するためのモデル式の１つが次の文献に紹介され
ている。
示するため、表示される図形の各点の輝度を場所により
変化させること（シェーディング）は周知である。輝度
を計算するためのモデル式の１つが次の文献に紹介され
ている。
“ファンダメンタルズ オブ インタラクティブ コン
ピュータ グラフィックス",アディソン ウェスリィ
パブリッシュ カンパニー（“Fundamentals of Intera
ctive Computer Graphics",Addison Wesely Publishing
Company）,1982,pp575〜578。
ピュータ グラフィックス",アディソン ウェスリィ
パブリッシュ カンパニー（“Fundamentals of Intera
ctive Computer Graphics",Addison Wesely Publishing
Company）,1982,pp575〜578。
すなわち、ある面（反射面）上のある点（反射点）か
ら視点に到着する反射光の強度（輝度）は、（１）式で
表わされる。
ら視点に到着する反射光の強度（輝度）は、（１）式で
表わされる。
ただし、 Ia：周囲光の強度 Ip：光源からの光の強度 ：反射面の単位法線ベクトル ：光源方向単位ベクトル ：鏡面反射方向単位ベクトル ：視線方向単位ベクトル r :反射点と視点との距離（奥行き値） n :鏡面反射係数 Ka：周囲光反射係数 Kd：拡散反射係数 Ks：鏡面反射係数 k :定数値 第２図は、式（１）にでてくるいろいろのベクトルを
図示したものである。ここで、上記諸変数の内、Ka，
Kd，Ks,k,n以外の変数の値は、反射面上の個々の反射点
の位置に依存して変わる。Ka，Kd，Ks,nは、反射面を形
成している物質によって異なるもので、反射面上の個々
の反射点の位置にはよらない。またKa，Kd，Ks，Ia，Ip
は、赤成分（Ｒ），緑成分（Ｇ），青成分（Ｂ）に分け
られ、式（１）は、それぞれの色成分別に成立する。こ
のことは、以下の式についても同じである。
図示したものである。ここで、上記諸変数の内、Ka，
Kd，Ks,k,n以外の変数の値は、反射面上の個々の反射点
の位置に依存して変わる。Ka，Kd，Ks,nは、反射面を形
成している物質によって異なるもので、反射面上の個々
の反射点の位置にはよらない。またKa，Kd，Ks，Ia，Ip
は、赤成分（Ｒ），緑成分（Ｇ），青成分（Ｂ）に分け
られ、式（１）は、それぞれの色成分別に成立する。こ
のことは、以下の式についても同じである。
ところで、上記（１）式の第３項の内積（・）
は、光源と視線の中間方向（との和の向き）の単位
ベクトルとの内積（・）に置き換えられ、
（１）式は次の（２）式に変換される。
は、光源と視線の中間方向（との和の向き）の単位
ベクトルとの内積（・）に置き換えられ、
（１）式は次の（２）式に変換される。
さらに（２）式は次の２つの項の和と考えることがで
きる。
きる。
式（３）においてはIaKaは周囲光による拡散反射光成分
であり、残りは光源からの光による拡散反射光成分であ
る。したがってIad′は、全体として拡散反射光成分を
表わす。一方、式（４）のIs′鏡面反射光成分を示す。
しかも、これらの２つの成分は、いずれも奥行き値（視
点と反射点の間の距離）ｒと、反射面の単位法線ベクト
ルの関数である。
であり、残りは光源からの光による拡散反射光成分であ
る。したがってIad′は、全体として拡散反射光成分を
表わす。一方、式（４）のIs′鏡面反射光成分を示す。
しかも、これらの２つの成分は、いずれも奥行き値（視
点と反射点の間の距離）ｒと、反射面の単位法線ベクト
ルの関数である。
また、上記刊行物pp543,544記載の技術では、奥行き
値ｒによってのみ各点の輝度Ｉを変化させて表示してい
る。
値ｒによってのみ各点の輝度Ｉを変化させて表示してい
る。
また、本願より先に出願され、本願の優先日後に公開
された特願昭59-223922号の図形シェーディング装置で
は、前記（２）式の奥行き値ｒを一定と見なして、次の
（５）式によって各反射点の輝度Ｉを計算して表示する
ことを提案した。
された特願昭59-223922号の図形シェーディング装置で
は、前記（２）式の奥行き値ｒを一定と見なして、次の
（５）式によって各反射点の輝度Ｉを計算して表示する
ことを提案した。
〔発明が解決しようとする問題点〕 三次元図形を二次元的に表示する表示装置では、各表
示画素ごとに、その表示画素に対応する三次元図形上の
点（反射点）の輝度Ｉを計算する必要がある。しかし、
その計算に前記（２）式を用いると、（２）式が乗除算
を含むため、この計算は、非常に時間がかかる。
示画素ごとに、その表示画素に対応する三次元図形上の
点（反射点）の輝度Ｉを計算する必要がある。しかし、
その計算に前記（２）式を用いると、（２）式が乗除算
を含むため、この計算は、非常に時間がかかる。
また、奥行き値ｒによってのみ輝度変化を与える表示
技術では、同一の奥行き値ｒを有する異なる面が同一の
輝度を有し、表示図形によっては立体感が十分ではな
い。
技術では、同一の奥行き値ｒを有する異なる面が同一の
輝度を有し、表示図形によっては立体感が十分ではな
い。
また奥行き値ｒを一定と見なした前記（５）式の表示
技術のように、反射面の方向のみの輝度変化では、表示
する複数の図形の面が同一方向に存在するときや、光源
・視点の方向と同一角度を成しているときは、それらの
図形は同一の輝度で表示されるので、それらの図形が隣
接している場合、それらの図形の境界が識別できなくな
り、立体感がそこなわれる場合がある。
技術のように、反射面の方向のみの輝度変化では、表示
する複数の図形の面が同一方向に存在するときや、光源
・視点の方向と同一角度を成しているときは、それらの
図形は同一の輝度で表示されるので、それらの図形が隣
接している場合、それらの図形の境界が識別できなくな
り、立体感がそこなわれる場合がある。
また、表示装置の用途によって奥行き値ｒの違いによ
る輝度変化を強くしたい場合と、反射面の方向の違い
による輝度変化を強くしたい場合がある。しかし、従来
の技術ではこのようなことはできなかった。
る輝度変化を強くしたい場合と、反射面の方向の違い
による輝度変化を強くしたい場合がある。しかし、従来
の技術ではこのようなことはできなかった。
本発明の目的は、各表示画素位置に表示される三次元
図形上の点（反射点）の輝度Ｉを、その反射点での反射
面の法線方向（以下単に表示画素の方向と呼ぶ）と、そ
の反射点の奥行き値（以下単に表示画素の奥行き値と呼
ぶ）の両方に依存して変化させることができ、その輝度
Ｉの決定を高速に行い得る表示装置を提供することにあ
る。
図形上の点（反射点）の輝度Ｉを、その反射点での反射
面の法線方向（以下単に表示画素の方向と呼ぶ）と、そ
の反射点の奥行き値（以下単に表示画素の奥行き値と呼
ぶ）の両方に依存して変化させることができ、その輝度
Ｉの決定を高速に行い得る表示装置を提供することにあ
る。
さらに、本発明の他の目的は、奥行き値ｒによる輝度
変化と表示画素の方向による輝度変化の割合を適宜変
更可能に装置を提供することにある。
変化と表示画素の方向による輝度変化の割合を適宜変
更可能に装置を提供することにある。
本発明では、式（２）を次のように変形する。
Ｉ＝Ir＋IN ……（６） 但し 式（７）は、式（２）のIaKa以外の部分の２つの内積
（・），（・）の値をそれぞれ定数C1，C2で近
似したものである。ここで、K1，Ka，Ksは表示すべき図
形の反射面の材質によりあらかじめ定めらる量である。
したがって、同一面内の複数の表示画素に関しては、奥
行き値ｒのみによってIrが変化する。
（・），（・）の値をそれぞれ定数C1，C2で近
似したものである。ここで、K1，Ka，Ksは表示すべき図
形の反射面の材質によりあらかじめ定めらる量である。
したがって、同一面内の複数の表示画素に関しては、奥
行き値ｒのみによってIrが変化する。
一方、式（８）は、式（２）の奥行き値ｒを一定値C4
とみなすことにより得られる。ここで、Kd，Ksは表示す
べき図形の反射面の材質によりあらかじめ定められる量
である。したがって式（８）は、図形の面の材質が定ま
れば、２つの内積（・），（・）に依存する。
とみなすことにより得られる。ここで、Kd，Ksは表示す
べき図形の反射面の材質によりあらかじめ定められる量
である。したがって式（８）は、図形の面の材質が定ま
れば、２つの内積（・），（・）に依存する。
ところで、式（７），（８）において、K1，K2は、
Ir，INの相対比率を決めるための数値である。式（７）
と式（８）の加算である式（６）により輝度Ｉを算出し
た場合、その値は、式（２）により算出した値と異な
る。しかし、実際の図形表示装置においては、輝度Ｉの
厳密な値が問題となるのではなく、むしろ輝度Ｉが、表
示画素に対する奥行き値r,画素の方向、面の材質によ
りどのように変化するかである。従って式（６）により
得られた輝度で図形を表示しても、それらの輝度の分布
は何等不自然なものではない。
Ir，INの相対比率を決めるための数値である。式（７）
と式（８）の加算である式（６）により輝度Ｉを算出し
た場合、その値は、式（２）により算出した値と異な
る。しかし、実際の図形表示装置においては、輝度Ｉの
厳密な値が問題となるのではなく、むしろ輝度Ｉが、表
示画素に対する奥行き値r,画素の方向、面の材質によ
りどのように変化するかである。従って式（６）により
得られた輝度で図形を表示しても、それらの輝度の分布
は何等不自然なものではない。
しかも、Ir，INは、ｒとの一方のみに依存している
ため、その算出が容易である。さらに、式（７），
（８）のK1，K2の比率を適宜定めることにより、奥行き
値により輝度変化と、画素の方向による輝度変化の割合
を、任意に変更することが可能になる。このことは表示
目的によっては有用である。
ため、その算出が容易である。さらに、式（７），
（８）のK1，K2の比率を適宜定めることにより、奥行き
値により輝度変化と、画素の方向による輝度変化の割合
を、任意に変更することが可能になる。このことは表示
目的によっては有用である。
本発明の装置は、表示画面を構成する各表示画素に対
応する三次元図形上の反射点の法線方向と、該反射点と
視点（三次元図形を見る位置）との距離を示す奥行き値
及び該表示画素の画面上の位置を出力する第１の手段
と、該第１の手段に接続され、奥行き値の各々の値に対
応して式（７）の輝度を出力する第２の手段と、 該第１の手段に接続され、画素の法線方向に対応して
式（８）の輝度を出力する第３の手段と、 該第2,第３の手段に接続され、該第2,第３の手段の出
力の輝度信号に対応して、各表示画素の輝度信号を表示
装置に送信する第４の手段を設けた。
応する三次元図形上の反射点の法線方向と、該反射点と
視点（三次元図形を見る位置）との距離を示す奥行き値
及び該表示画素の画面上の位置を出力する第１の手段
と、該第１の手段に接続され、奥行き値の各々の値に対
応して式（７）の輝度を出力する第２の手段と、 該第１の手段に接続され、画素の法線方向に対応して
式（８）の輝度を出力する第３の手段と、 該第2,第３の手段に接続され、該第2,第３の手段の出
力の輝度信号に対応して、各表示画素の輝度信号を表示
装置に送信する第４の手段を設けた。
ここで第2,第３の手段において、奥行き値ｒと、画素
の法線方向の一連の値に対する輝度をあらかじめ計算
したテーブルを保持し、テーブル検索方式によって高速
に輝度を出力できるようにした。
の法線方向の一連の値に対する輝度をあらかじめ計算
したテーブルを保持し、テーブル検索方式によって高速
に輝度を出力できるようにした。
また奥行き値ｒより変化する輝度と、画素の方向によ
り変化する輝度を合成するには、加算器により合成する
方法と、奥行き値を無視した輝度出力の最終段で、映像
増幅器のゲインを、各表示画素の奥行き値を記憶した奥
行きバッファの内容に対応して調整する方法の２つの実
現手段がある。
り変化する輝度を合成するには、加算器により合成する
方法と、奥行き値を無視した輝度出力の最終段で、映像
増幅器のゲインを、各表示画素の奥行き値を記憶した奥
行きバッファの内容に対応して調整する方法の２つの実
現手段がある。
本発明の装置は、第１の手段で、表示図形の個々の画
素の奥行き値と、画素の法線方向と、画面上の表示位置
を出力し、第２の手段は、第１の手段の出力である奥行
き値に対応する輝度を出力し、第３の手段は、第１の手
段の出力である画素の法線方向に対応する輝度を出力
し、第４の手段は、第2,第３の手段の出力である輝度信
号から、表示画面をもつ表示手段へ行るべき信号を合成
する。第2,第３の輝度出力の手段があらかじめ、設定し
たテーブルの参照によって求められること、奥行き値に
より変化する輝度と、画素の方向により変化する輝度の
合成が、第４の手段において、両者の輝度信号の加算ま
たは、奥行き値に対応して画素の方向により変化する輝
度信号のゲインを調整することにより、高速に輝度制御
が行える。
素の奥行き値と、画素の法線方向と、画面上の表示位置
を出力し、第２の手段は、第１の手段の出力である奥行
き値に対応する輝度を出力し、第３の手段は、第１の手
段の出力である画素の法線方向に対応する輝度を出力
し、第４の手段は、第2,第３の手段の出力である輝度信
号から、表示画面をもつ表示手段へ行るべき信号を合成
する。第2,第３の輝度出力の手段があらかじめ、設定し
たテーブルの参照によって求められること、奥行き値に
より変化する輝度と、画素の方向により変化する輝度の
合成が、第４の手段において、両者の輝度信号の加算ま
たは、奥行き値に対応して画素の方向により変化する輝
度信号のゲインを調整することにより、高速に輝度制御
が行える。
第１図は、本発明の第１の実施例の全体装置構成であ
る。
る。
座標変換プロセッサ20は、ホストプロセッサ10から同
時に表示すべき複数の図形の各々に関する表示データと
視点の位置データを受け取って、表示を行うための視覚
的変換や拡大・縮小のための変換等の座標変換を行う。
ここで表示データは、各図形の各頂点における座標値と
単位法線ベクトルをもつ三次元のポリライン（線分列）
データもしくは三次元のポリゴン（面図形）データと各
図形の材質番号からなる。ここで座標値は、座標変換プ
ロセッサ20における視覚的変換により、ＸとＹ座標値は
画面に投影された値であり、Ｚ座標値は、視点から三次
元図形の投影面である画面に垂直な方向に測った図形ま
での距離である。一般に図形と投影面（画面）の距離に
比べ、図形と視点の距離が十分長ければ、Ｚ座標と前記
モデル式の奥行き値ｒは同じ値と近似できる。
時に表示すべき複数の図形の各々に関する表示データと
視点の位置データを受け取って、表示を行うための視覚
的変換や拡大・縮小のための変換等の座標変換を行う。
ここで表示データは、各図形の各頂点における座標値と
単位法線ベクトルをもつ三次元のポリライン（線分列）
データもしくは三次元のポリゴン（面図形）データと各
図形の材質番号からなる。ここで座標値は、座標変換プ
ロセッサ20における視覚的変換により、ＸとＹ座標値は
画面に投影された値であり、Ｚ座標値は、視点から三次
元図形の投影面である画面に垂直な方向に測った図形ま
での距離である。一般に図形と投影面（画面）の距離に
比べ、図形と視点の距離が十分長ければ、Ｚ座標と前記
モデル式の奥行き値ｒは同じ値と近似できる。
画素発生プロセッサ30は、各図形ごとに順次以下の処
理を行う。すなわち、レジスタ43に処理中の図形の材質
番号Ｍをセットする。次に前記座標変換後の表示データ
からその図形を表示するに必要な複数の表示画素の位置
を決定する。各表示画素の位置（X,Y,Z）は、各図形の
各頂点の値から補間法により求める。前記の通り、Ｚ座
標は奥行き値ｒとして利用される。
理を行う。すなわち、レジスタ43に処理中の図形の材質
番号Ｍをセットする。次に前記座標変換後の表示データ
からその図形を表示するに必要な複数の表示画素の位置
を決定する。各表示画素の位置（X,Y,Z）は、各図形の
各頂点の値から補間法により求める。前記の通り、Ｚ座
標は奥行き値ｒとして利用される。
奥行きバッファ74は、表示画面上の表示画素ごとに、
そこに表示されるある図形上の点の奥行き値を記憶する
領域を有する。
そこに表示されるある図形上の点の奥行き値を記憶する
領域を有する。
同様に、フレームバッファ71〜73は、表示画面上の表
示画素ごとに、そこに表示されるある図形上の点の輝度
Ｉの赤成分IR，緑成分IG，青成分IBをそれぞ記憶する領
域を有する。
示画素ごとに、そこに表示されるある図形上の点の輝度
Ｉの赤成分IR，緑成分IG，青成分IBをそれぞ記憶する領
域を有する。
上記画素発生プロセッサ30は、上記決定された一つの
表示画素について、上記奥行き値バッファ74、フレーム
バッファ71〜73内の対応する記憶領域のアドレスとして
表示画素のX,Y座標をこれらのバッファに出力する。こ
こでバッファ71〜74の各記憶領域は、表示画面上の画素
に対応して設けられている。表示画面上の座標（X,Y）
と、記憶領域のアドレス（X,Y）は１対１に対応してい
る。
表示画素について、上記奥行き値バッファ74、フレーム
バッファ71〜73内の対応する記憶領域のアドレスとして
表示画素のX,Y座標をこれらのバッファに出力する。こ
こでバッファ71〜74の各記憶領域は、表示画面上の画素
に対応して設けられている。表示画面上の座標（X,Y）
と、記憶領域のアドレス（X,Y）は１対１に対応してい
る。
奥行きバッファ74には、現行処理中の表示画素に対し
て発生した奥行き値ｒ（Ｚ座標）を送出し、内積計算回
路41には、反射面の単位法線ベクトル、光源方向単位
ベクトルを送出し、内積計算回路42には、反射面の単
位法線ベクトル、光源・視線中間方向単位ベクトル
を送出し、奥行きバッファ74、フレームバッファ71〜73
に、上記処理中の表示画素に対するアドレスおよび書き
込み許可信号WEを選出する。奥行きバッファ74には発生
された奥行き値ｒが書き込まれ、フレームバッファ71〜
73には、以下のようにして算出される輝度ＩのR,G,B成
分IR，IG，IBが書かれる。
て発生した奥行き値ｒ（Ｚ座標）を送出し、内積計算回
路41には、反射面の単位法線ベクトル、光源方向単位
ベクトルを送出し、内積計算回路42には、反射面の単
位法線ベクトル、光源・視線中間方向単位ベクトル
を送出し、奥行きバッファ74、フレームバッファ71〜73
に、上記処理中の表示画素に対するアドレスおよび書き
込み許可信号WEを選出する。奥行きバッファ74には発生
された奥行き値ｒが書き込まれ、フレームバッファ71〜
73には、以下のようにして算出される輝度ＩのR,G,B成
分IR，IG，IBが書かれる。
内積計算回路41,42は、それぞれ画素発生プロセッサ3
0から出力された、表示画素の法線ベクトルと光源方
向単位ベクトル、およびと光源・視線中間方向単位
ベクトルを入力として、それぞれ内積（・），
（・）を計算する。プロセッサ41と42の出力は、レ
ジスタ43内の材質番号Ｍと合成され、輝度テーブル51〜
56に対する読出しアドレスとして使用される。
0から出力された、表示画素の法線ベクトルと光源方
向単位ベクトル、およびと光源・視線中間方向単位
ベクトルを入力として、それぞれ内積（・），
（・）を計算する。プロセッサ41と42の出力は、レ
ジスタ43内の材質番号Ｍと合成され、輝度テーブル51〜
56に対する読出しアドレスとして使用される。
輝度テーブル57〜59には、奥行き値ｒと図形の面の材
質に依存して定まる輝度成分を、R,G,B成分別にそれぞ
れあらかじめ記憶してある。すなわち、式（７）により
定まる輝度IrのR,G,B成分IrR，IrG，IrBをあらかじめあ
る材質について奥行き値ｒをかえて算出する。この計算
を材質をかえて行う。こうして得られたデータを、R,G,
B成分別にそれぞれテーブル57〜59内の、材質番号と奥
行き値ｒに依存して定まる記憶位置に順次記憶する。し
たがって、レジスタ43内の材質番号Ｍおよび画素発生プ
ロセッサ30から出力される奥行き値ｒが組み合わさっ
て、読み出しアドレスとしてこれらの輝度テーブル57〜
59がアクセスされると、それぞれから輝度成分IrR，
IrG，IrNがそれぞれ加算器64〜66に出力される。
質に依存して定まる輝度成分を、R,G,B成分別にそれぞ
れあらかじめ記憶してある。すなわち、式（７）により
定まる輝度IrのR,G,B成分IrR，IrG，IrBをあらかじめあ
る材質について奥行き値ｒをかえて算出する。この計算
を材質をかえて行う。こうして得られたデータを、R,G,
B成分別にそれぞれテーブル57〜59内の、材質番号と奥
行き値ｒに依存して定まる記憶位置に順次記憶する。し
たがって、レジスタ43内の材質番号Ｍおよび画素発生プ
ロセッサ30から出力される奥行き値ｒが組み合わさっ
て、読み出しアドレスとしてこれらの輝度テーブル57〜
59がアクセスされると、それぞれから輝度成分IrR，
IrG，IrNがそれぞれ加算器64〜66に出力される。
一方、輝度テーブル51〜56には、表示画素の方向と
反射面の材質に依存して定まる輝度成分をあらかじめ記
憶してある。すななわち、式（８）は更に２つの量の和
と考えることができる。
反射面の材質に依存して定まる輝度成分をあらかじめ記
憶してある。すななわち、式（８）は更に２つの量の和
と考えることができる。
IN＝Iad＋Is ……（９） 式（10）の輝度Iadは、周囲光による反射光成分と拡
散反射光成分とからる。式（11）の輝度Isは、鏡面反射
光成分のみからなる。あらかじめ、式（10）で定まる輝
度IadのR,G,B成分IadR，IadG，IadBを図形の面のある材
質について、内積値（・）の値をかえて算出し、さ
らに同じ計算を材質をかえて行う。こうして得た結果を
それぞれ輝度テーブル51〜53の、材質番号と内積値（
・）に依存して定まる記憶位置に記憶しておく。
散反射光成分とからる。式（11）の輝度Isは、鏡面反射
光成分のみからなる。あらかじめ、式（10）で定まる輝
度IadのR,G,B成分IadR，IadG，IadBを図形の面のある材
質について、内積値（・）の値をかえて算出し、さ
らに同じ計算を材質をかえて行う。こうして得た結果を
それぞれ輝度テーブル51〜53の、材質番号と内積値（
・）に依存して定まる記憶位置に記憶しておく。
一方、式（11）にて定まる輝度IsのR,G,B成分につい
ても同様に材質および内積値（・）をかえてあらか
じめ計算したものを記憶しておく。
ても同様に材質および内積値（・）をかえてあらか
じめ計算したものを記憶しておく。
したがって、内積計算回路41からの出力（・）と
レジスタ43内の材質番号Ｍとが組み合わさって、テーブ
ル51〜52に供給されると、これらのテーブルから、対応
する輝度IadR，IadG，IadBがそれぞれ加算器64〜66に出
力される。
レジスタ43内の材質番号Ｍとが組み合わさって、テーブ
ル51〜52に供給されると、これらのテーブルから、対応
する輝度IadR，IadG，IadBがそれぞれ加算器64〜66に出
力される。
同様に、内積計算回路42の出力（・）とレジスタ
43内の材質番号Ｍとが組合わさってアドレスとしてテー
ブル54〜56に供給されると、これらのテーブルから、対
応する輝度IsR，IsG，IsBがそれぞれ加算器64〜66に出
力される。
43内の材質番号Ｍとが組合わさってアドレスとしてテー
ブル54〜56に供給されると、これらのテーブルから、対
応する輝度IsR，IsG，IsBがそれぞれ加算器64〜66に出
力される。
こうして、加算器64〜66では、式（７），（10），
（11）で加出された輝度Ir，Iad，IsのR,G,B成分につい
て加算を行い、最終的な輝度ＩのR,G,B成分IR，IG，IB
をフレームバッファ71〜73にそれぞれ送出する。これら
のバッファは、画素発生プロセッサ30から出力されたア
ドレス（X,Y）と書き込み許可信号WEに応答して、加算
器64〜66の出力IR，IG，IBをそれぞれ記憶する。
（11）で加出された輝度Ir，Iad，IsのR,G,B成分につい
て加算を行い、最終的な輝度ＩのR,G,B成分IR，IG，IB
をフレームバッファ71〜73にそれぞれ送出する。これら
のバッファは、画素発生プロセッサ30から出力されたア
ドレス（X,Y）と書き込み許可信号WEに応答して、加算
器64〜66の出力IR，IG，IBをそれぞれ記憶する。
こうして、一つの画素について輝度データの生成およ
びフレームバッファ71〜73への書込みが終了する。
びフレームバッファ71〜73への書込みが終了する。
以下、同じ処理が、他の表示画素について行われる。
フレームバッファ71〜73の内容は、ラスタスキャンさ
れ、それぞれ84,85,86のDA変換器によってアナログの映
像信号に変換されてCRTディスプレイ90の輝度を制御す
る。
れ、それぞれ84,85,86のDA変換器によってアナログの映
像信号に変換されてCRTディスプレイ90の輝度を制御す
る。
なお、以上の奥行きバッファ74、フレームバッファ71
〜73内のデータの書き込みは、いわゆる隠面に対するデ
ータのときは行われない。すなわち、画素発生プロセッ
サ30は、奥行きバッファ74への奥行き値ｒの書き込み前
に、その書き込み位置にすでに記憶された奥行き値r0を
読み出す。この値r0は、他の図形上のある点に対する奥
行き値である。画素プロセッサ30は、その奥行き値r
0と、今、画素発生プロセッサ30で発生した奥行き値ｒ
を比較し、前者が後者より小さいとき、画素発生プロセ
ッサ30は、書き込み許可信号WEをバッファ70〜74には送
出しない。つまり、奥行きバッファ74、フレームバッフ
ァ71〜73について前述した書き換えをしない。このよう
に、奥行きバッファ74から読み出されたデータr0が、画
素発生プロセッサ30で発生した奥行き値ｒより小さいと
きは、画素発生プロセッサ30が表示しようとしている図
形より手前に別の図形が存在している場合であり、この
場合、後者を表示しない（いわゆる隠面消去する）ため
に、今処理中の表示画素については、上記バッファ74,7
1〜73の変更は行なわない。
〜73内のデータの書き込みは、いわゆる隠面に対するデ
ータのときは行われない。すなわち、画素発生プロセッ
サ30は、奥行きバッファ74への奥行き値ｒの書き込み前
に、その書き込み位置にすでに記憶された奥行き値r0を
読み出す。この値r0は、他の図形上のある点に対する奥
行き値である。画素プロセッサ30は、その奥行き値r
0と、今、画素発生プロセッサ30で発生した奥行き値ｒ
を比較し、前者が後者より小さいとき、画素発生プロセ
ッサ30は、書き込み許可信号WEをバッファ70〜74には送
出しない。つまり、奥行きバッファ74、フレームバッフ
ァ71〜73について前述した書き換えをしない。このよう
に、奥行きバッファ74から読み出されたデータr0が、画
素発生プロセッサ30で発生した奥行き値ｒより小さいと
きは、画素発生プロセッサ30が表示しようとしている図
形より手前に別の図形が存在している場合であり、この
場合、後者を表示しない（いわゆる隠面消去する）ため
に、今処理中の表示画素については、上記バッファ74,7
1〜73の変更は行なわない。
以下から明らかな通り、本実施例では、輝度テーブル
51〜59に輝度Ｉの算出に必要なデータを記憶してあるの
で、輝度の算出を高速に行いうる。さらに各輝度テーブ
ル内のデータは、奥行き値ｒ、内積（・），（・
）のいずれか一つと面の材質にのみ依存するので、式
（２）のように奥行き値ｒと内積値（・），（・
）のすべてに依存して求める場合に比べて必要とする
データ量が少ない。さらに、これらのテーブルに記憶す
るデータは、式（７），（８）に示される係数K1，K2を
変更することにより、奥行き値ｒに依存する輝度Ir，あ
るいは内積（・），（・）に依存する輝度INの
相対比率を容易に変更できる。
51〜59に輝度Ｉの算出に必要なデータを記憶してあるの
で、輝度の算出を高速に行いうる。さらに各輝度テーブ
ル内のデータは、奥行き値ｒ、内積（・），（・
）のいずれか一つと面の材質にのみ依存するので、式
（２）のように奥行き値ｒと内積値（・），（・
）のすべてに依存して求める場合に比べて必要とする
データ量が少ない。さらに、これらのテーブルに記憶す
るデータは、式（７），（８）に示される係数K1，K2を
変更することにより、奥行き値ｒに依存する輝度Ir，あ
るいは内積（・），（・）に依存する輝度INの
相対比率を容易に変更できる。
第３図は、本発明の第２の実施例を示す。
ホストプロセッサ10、座標変換プロセッサ20、画素発
生プロセッサ30、内積計算回路41と42、レジスタ43、奥
行きバッファ74、DA変換器84〜86、CRTディスプレイ90
は、前記第１図の実施例と同じである。第３図では、新
たに材質番号Ｍ、内積値（・），（・）をそれ
ぞれ記憶するための、CRTディスプレイ90の表示画素の
各々に対応した記憶領域を有するフレームバッファ75〜
77が新たに設けられている。内積計算回路41,42により
第１図と同じように、図形を表示するための画素ごと
に、内積値（・），（・）が計算される。これ
らの回路の出力およびレジスタ43内の材質番号Ｍは、画
素発生プロセッサ30から出力されるアドレス（X,Y）と
書き込み許可信号にしたがい、フレームバッファ75〜77
に書き込まれる。これらのフレームバッファ75〜77およ
び奥行きバッファ74は、CRTディスプレイ90からのアド
レス200に同期して読み出される。
生プロセッサ30、内積計算回路41と42、レジスタ43、奥
行きバッファ74、DA変換器84〜86、CRTディスプレイ90
は、前記第１図の実施例と同じである。第３図では、新
たに材質番号Ｍ、内積値（・），（・）をそれ
ぞれ記憶するための、CRTディスプレイ90の表示画素の
各々に対応した記憶領域を有するフレームバッファ75〜
77が新たに設けられている。内積計算回路41,42により
第１図と同じように、図形を表示するための画素ごと
に、内積値（・），（・）が計算される。これ
らの回路の出力およびレジスタ43内の材質番号Ｍは、画
素発生プロセッサ30から出力されるアドレス（X,Y）と
書き込み許可信号にしたがい、フレームバッファ75〜77
に書き込まれる。これらのフレームバッファ75〜77およ
び奥行きバッファ74は、CRTディスプレイ90からのアド
レス200に同期して読み出される。
カラールックアップテーブル83は、第１図の輝度テー
ブル57,58,59に保持された輝度データIrR，IrG，IrBま
とめて、奥行き値ｒと材質番号Ｍの組合せに対応した記
憶位置にあらかじめ記憶している。
ブル57,58,59に保持された輝度データIrR，IrG，IrBま
とめて、奥行き値ｒと材質番号Ｍの組合せに対応した記
憶位置にあらかじめ記憶している。
カラールックアップテーブル81は、第１図の輝度テー
ブル51,52,53に保持された輝度データIadR，IadG，IadB
をまとめて、材質番号Ｍと内積値（・）の組合せに
対応した記憶位置にあらかじめ記憶している。
ブル51,52,53に保持された輝度データIadR，IadG，IadB
をまとめて、材質番号Ｍと内積値（・）の組合せに
対応した記憶位置にあらかじめ記憶している。
カラールックアップテーブル82は、第１図の輝度テー
ブル54,55,56にそれぞれ保持された輝度データIsR，
IsG，IsBをまとめて、材質番号Ｍと内積値（・）の
組合せに対応した記憶位置にあらかじめ記憶している。
前述のように、奥行きバッファ77、フレームバッファ75
〜77がCRTディスプレイ90の走査に同期してアクセスさ
れると、CRTディスプレイの走査位置にある画素に対す
る奥行き値ｒ、材質番号Ｍ、内積値（・），（・
）が前記のバッファより読み出され、カラールックア
ップテーブル83には、読み出された奥行き値ｒと材質番
号Ｍとがアドレスとして供給され、対応する輝度データ
IrR，IrG，IrBがそれぞれ加算器101,102,103へ読み出さ
れる。同様に、読み出された材質番号Ｍと内積値（・
）がカラールックアップテーブル81にアドレスとして
供給され、そこから輝度データIadG，IadR，IadBが読み
出され、それぞれ加算器101,102,103へ送られる。同様
に、カラールックアップテーブル82には、読み出された
材質番号Ｍおよび内積値（・）がアドレスとして入
力され、輝度データIsR，IsG，IsBが読み出され、それ
ぞれ加算器101,102,103へ読み出される。加算器101,10
2,103はそれぞれに入力された輝度データを加算して、
R,G,Bに関する最終的な輝度データIR，IG，IBを生成し
てCRTディスプレイに送出する。
ブル54,55,56にそれぞれ保持された輝度データIsR，
IsG，IsBをまとめて、材質番号Ｍと内積値（・）の
組合せに対応した記憶位置にあらかじめ記憶している。
前述のように、奥行きバッファ77、フレームバッファ75
〜77がCRTディスプレイ90の走査に同期してアクセスさ
れると、CRTディスプレイの走査位置にある画素に対す
る奥行き値ｒ、材質番号Ｍ、内積値（・），（・
）が前記のバッファより読み出され、カラールックア
ップテーブル83には、読み出された奥行き値ｒと材質番
号Ｍとがアドレスとして供給され、対応する輝度データ
IrR，IrG，IrBがそれぞれ加算器101,102,103へ読み出さ
れる。同様に、読み出された材質番号Ｍと内積値（・
）がカラールックアップテーブル81にアドレスとして
供給され、そこから輝度データIadG，IadR，IadBが読み
出され、それぞれ加算器101,102,103へ送られる。同様
に、カラールックアップテーブル82には、読み出された
材質番号Ｍおよび内積値（・）がアドレスとして入
力され、輝度データIsR，IsG，IsBが読み出され、それ
ぞれ加算器101,102,103へ読み出される。加算器101,10
2,103はそれぞれに入力された輝度データを加算して、
R,G,Bに関する最終的な輝度データIR，IG，IBを生成し
てCRTディスプレイに送出する。
このように第３図は第１図の回路と実質的に同一結果
を得ることができる。
を得ることができる。
第４図は、本発明の他の実施例である。第４図におい
て、10,20,30,41,74,75,84〜86,90は第３図のものと同
一である。第４図では、第３図のフレームバッファ76,7
7,カラールックアップテーブル82、加算器101〜103が省
略されている。フレームバッファ77の省略に伴い、カラ
ールックアップテーブル81,83にはそれぞれ、内積値
（・）および奥行き値ｒのみがそれぞれアドレスと
して与えられる。本実施例では、同時に表示すべき図形
が複数あっても、それらの材質が同一と想定している。
第４図で、第３図のフレームバックファ77が省略されて
いるのはこの理由による。第４図で重要なことは、内積
値（・）を保持するフレームバッファ76（第３図）
を省略するかわりに、カラールックアップテーブル81の
記憶内容を、第２図の場合と変えてあることである。式
（11）で示される鏡面反射光成分は、内積（・）が
１に近い、即ち単位法線ベクトルと光源・視線中間方
向単位ベクトルのなす角α（第２図）が０ないし０に
近い範囲内でのみ有意な値となる。ここで、光源方向ベ
クトルとのなす角をβ、とのなす角をδとする
と、α＝δ−βとして表わされる。またcosα＝（・
）,cosβ（・）である。従って、光源および視点
の位置を固定すれば、δが一定となるので、βがδに近
いある範囲の（・）に対してのみ、（・）に比
例する鏡面反射成分が有意な値となる。
て、10,20,30,41,74,75,84〜86,90は第３図のものと同
一である。第４図では、第３図のフレームバッファ76,7
7,カラールックアップテーブル82、加算器101〜103が省
略されている。フレームバッファ77の省略に伴い、カラ
ールックアップテーブル81,83にはそれぞれ、内積値
（・）および奥行き値ｒのみがそれぞれアドレスと
して与えられる。本実施例では、同時に表示すべき図形
が複数あっても、それらの材質が同一と想定している。
第４図で、第３図のフレームバックファ77が省略されて
いるのはこの理由による。第４図で重要なことは、内積
値（・）を保持するフレームバッファ76（第３図）
を省略するかわりに、カラールックアップテーブル81の
記憶内容を、第２図の場合と変えてあることである。式
（11）で示される鏡面反射光成分は、内積（・）が
１に近い、即ち単位法線ベクトルと光源・視線中間方
向単位ベクトルのなす角α（第２図）が０ないし０に
近い範囲内でのみ有意な値となる。ここで、光源方向ベ
クトルとのなす角をβ、とのなす角をδとする
と、α＝δ−βとして表わされる。またcosα＝（・
）,cosβ（・）である。従って、光源および視点
の位置を固定すれば、δが一定となるので、βがδに近
いある範囲の（・）に対してのみ、（・）に比
例する鏡面反射成分が有意な値となる。
以上の理由により第４図のカラールックアップテーブ
ル81には、あらかじめ、ある範囲内にある内積値（・
）に対して、式（11）の値を式（10）に加算した値I
adsを記憶しておく。これにより、第３図の76,82が存在
したときと感様な鏡面反射光成分を反映した輝度データ
が得られる。
ル81には、あらかじめ、ある範囲内にある内積値（・
）に対して、式（11）の値を式（10）に加算した値I
adsを記憶しておく。これにより、第３図の76,82が存在
したときと感様な鏡面反射光成分を反映した輝度データ
が得られる。
第４図のカラールックアップテーブル83には、第３図
のカラールックアップテーブル83のデータのうち、１つ
の材質番号に対する輝度が、奥行き値ｒに対応する位置
に記憶されている。
のカラールックアップテーブル83のデータのうち、１つ
の材質番号に対する輝度が、奥行き値ｒに対応する位置
に記憶されている。
第４図の装置で、もし異なる材質の図形を表示しよう
とするときは、カラールックアップテーブル81と83の内
容を、それぞれ対応する材質の輝度に変更することによ
って実現することが可能である。
とするときは、カラールックアップテーブル81と83の内
容を、それぞれ対応する材質の輝度に変更することによ
って実現することが可能である。
第４図においてカラールックアップテーブル81の出力
IadsR，IadsG，IadsBおよび83の出力IrR，IrG，IrBは、
このようにして得られた輝度データR,G,B成分を示す。
IadsR，IadsG，IadsBおよび83の出力IrR，IrG，IrBは、
このようにして得られた輝度データR,G,B成分を示す。
第４図において重要な他の１つは、カラールックアッ
プテーブル81,83の出力を加算する加算器が用いられ
ず、かわりにカラールックアップテーブル81の出力I
adsR，IadsG，IadsBをそれぞれ84,85,86のDA変換器によ
ってアナログの映像信号に変換し、さらにそれらの映像
信号を増幅する映像増幅器91〜93の利得をカラールック
アップテーブル83の出力IrR，IrG，IrBの値に応じて増
大せしめることである。
プテーブル81,83の出力を加算する加算器が用いられ
ず、かわりにカラールックアップテーブル81の出力I
adsR，IadsG，IadsBをそれぞれ84,85,86のDA変換器によ
ってアナログの映像信号に変換し、さらにそれらの映像
信号を増幅する映像増幅器91〜93の利得をカラールック
アップテーブル83の出力IrR，IrG，IrBの値に応じて増
大せしめることである。
この結果、CRTディスプレイ90に出力される映像信号
のきどは、カラールックアップテーブル81,83の出力の
両方に依存する。従って、奥行き値ｒ、内積値（・
）および（・）に依存することになる。
のきどは、カラールックアップテーブル81,83の出力の
両方に依存する。従って、奥行き値ｒ、内積値（・
）および（・）に依存することになる。
なお、この場合、映像信号の輝度は、第１図、第３図
の場合のように、奥行き値ｒに依存する輝度Ir（式
（７））と、ベクトルに依存する輝度IN（式（８））
の積に依存することになるが、第４図の場合も、第１図
または第３図の場合に限られる表示画面に近い画面が得
られる。
の場合のように、奥行き値ｒに依存する輝度Ir（式
（７））と、ベクトルに依存する輝度IN（式（８））
の積に依存することになるが、第４図の場合も、第１図
または第３図の場合に限られる表示画面に近い画面が得
られる。
第４図の場合、第３図におけるフレームバッファ76お
よび加算器101〜103が省略でき、それだけ回路が簡単で
ある。とくに、第３図の加算器101〜013は、そこにおけ
る信号遅延時間を十分小さくしなければならないが、第
４図では、このような回路が不要であることは、実用上
のメリットが大きい。
よび加算器101〜103が省略でき、それだけ回路が簡単で
ある。とくに、第３図の加算器101〜013は、そこにおけ
る信号遅延時間を十分小さくしなければならないが、第
４図では、このような回路が不要であることは、実用上
のメリットが大きい。
〔発明の効果〕 本考案によれば、三次元図形の表示装置において、各
表示画素の方向と奥行き値による輝度の変化を任意の割
合で制御できるので、表示的に応じた図形の立体的な表
示が可能である。
表示画素の方向と奥行き値による輝度の変化を任意の割
合で制御できるので、表示的に応じた図形の立体的な表
示が可能である。
また表示画素の一連の方向や奥行き値に対して、あら
かじめ輝度を計算した結果を輝度テーブルに設定し、参
照・加算する方式であるので，光の反射モデルを表示画
素ごとに逐一演算する場合に比べ、表示処理が大幅に高
速化し、更に表示画素の方向と奥行き値の双方に関して
変化する輝度の表示制御を高速に行える。
かじめ輝度を計算した結果を輝度テーブルに設定し、参
照・加算する方式であるので，光の反射モデルを表示画
素ごとに逐一演算する場合に比べ、表示処理が大幅に高
速化し、更に表示画素の方向と奥行き値の双方に関して
変化する輝度の表示制御を高速に行える。
また奥行き値による輝度制御を映像増幅器のゲイン調
整が可能とする手段によれば、ハードウェアの追加が少
なくて済み、かつ表示速度を下げることがない利点があ
る。
整が可能とする手段によれば、ハードウェアの追加が少
なくて済み、かつ表示速度を下げることがない利点があ
る。
第１図は、本発明による表示システムの第１の実施例の
ブロック図。 第２図は、三次元図形（物体）の反射強度を算出するの
に用いる種々のベクトルを示す図。 第３図は、本発明による表示システムの第２の実施例の
ブロック図。 第４図は、本発明による表示システムの第３の実施例の
ブロック図である。 30……画素発生プロセッサ、41,42……内積計算回路、5
1,59……輝度テーブル、71〜73,75〜79……フレームバ
ッファ、74……奥行きバッファ、81〜83……カラールッ
クアップテーブル、64〜66,101〜103……加算器。
ブロック図。 第２図は、三次元図形（物体）の反射強度を算出するの
に用いる種々のベクトルを示す図。 第３図は、本発明による表示システムの第２の実施例の
ブロック図。 第４図は、本発明による表示システムの第３の実施例の
ブロック図である。 30……画素発生プロセッサ、41,42……内積計算回路、5
1,59……輝度テーブル、71〜73,75〜79……フレームバ
ッファ、74……奥行きバッファ、81〜83……カラールッ
クアップテーブル、64〜66,101〜103……加算器。
Claims (8)
- 【請求項１】表示手段と、 該表示手段の表示画面を構成する複数の画素の内、表示
すべき三次元図形を二次元平面に投影して得られる二次
元図形に含まれる表示画素の各々について、各表示画素
の画面上の位置、該三次元図形を見る位置を示すあらか
じめ定めた仮想的視点位置と各表示画素位置に対応する
該三次元図形上の点との間の距離を示す奥行き値ならび
に該三次元図形上の対応点における、該三次元図形の一
つの法線方向を示す法線方向信号を出力する第１の手段
と、 該第１の手段に接続され、該第１の手段により出力され
た奥行き値の各々に応答して、該三次元図形を仮想的光
源が照明した状態で、各表示画素に対応する該三次元図
形上の点を該仮想的視点から見たときの、その点の全輝
度の内、該奥行き値に依存して定まる輝度を示す第１の
輝度信号を出力する第２の手段と、 該第１の手段に接続され、該複数の画素の各々について
該第１の手段により出力された法線方向信号に応答し
て、各表示画素に対応する該三次元図形上の点の全輝度
の内、その点における法線方向に依存して定まる輝度を
示す第２の輝度信号を出力する第３の手段と、 該表示手段、第2,第３の手段に接続され、各表示画素に
対して該第2,第３の手段により出力された該第１および
第２の輝度信号に応答して、該複数の表示画素の各々に
対する該表示装置へ送るべき信号を制御する第４の手段
を備えたことを特徴とする三次元図形表示装置。 - 【請求項２】該第２の手段は、該第１の手段により発生
された奥行き値をアドレスとしてアクセスされ、あらか
じめ定める複数の奥行き値の各々に対して出力すべき第
１の輝度信号をそれぞれの奥行き値に対応するアドレス
位置に記憶した第１の記憶手段を備え、 該第３の手段は、複数の第２の輝度信号をあらかじめ記
憶する第２の記憶手段と、該第１の手段から出力される
法線方向信号に応答して該第２の記憶手段をアクセスす
るアドレスを発生するアクセス手段とを備えたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項の三次元図形表示装置。 - 【請求項３】該第４の手段は、該第2,第３の手段に接続
され、それらにより出力された第1,第２の輝度信号を加
算する手段と、 該加算手段および該表示手段に接続され、該表示手段の
各画素における表示輝度を示す信号を保持し、該表示手
段の走査に同期して保持された信号を順次該表示手段に
供給するフレームバッファ手段を備え、 該第１の手段は、該加算手段の出力を書き込む位置を示
す信号を該フレームバッファ手段に供給する手段を備え
たことを特徴とする特許請求の範囲第２項の三次元図形
装置。 - 【請求項４】該第１の手段は、各表示画素に対する法線
方向信号として法線方向の単位ベクトルを示す第１の単
位ベクトル信号を出力する手段を備え、該アクセス手段
は、該第１の手段から各表示画素に対して出力された第
１の単位ベクトル信号に応答して、各表示画素に対応す
る三次元図形上の点と該仮想的光源とを結ぶ方向を有す
る第２の単位ベクトルと該第１の単位ベクトル信号が示
す単位ベクトルとの内積値を算出して、算出結果を該第
２の記憶手段に対する読出しアドレスとして出力する手
段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第２項の三
次元図形表示装置。 - 【請求項５】該第１の手段は、各表示画素の各々に対す
る法線方向信号として、法線方向の単位ベクトルを示す
第１の単位ベクトル信号を出力する手段を備え、該第２
の記憶手段は、該複数の第２の輝度信号の各々の内、拡
散反射による輝度を表わす信号と鏡面反射による輝度を
表わす信号をそれぞれ分けて保持する第3,第４の記憶手
段を備え、 該アクセス手段は、 該第１の手段から各表示画素に対して出力された第１の
単位ベクトル信号に応答して、各表示画素に対応する三
次元図形上の点と、該仮想的光源とを結ぶ第１の方向を
有する第２の単位ベクトルと該第１の単位ベクトル信号
が示すベクトルとの内積値を算出して、算出結果を該第
３の記憶手段へ読み出しアドレスとして供給する第１の
アクセス手段と、 該第１の手段から各画素に対して出力された第１の単位
ベクトル信号に応答して、各表示画素に対応する三次元
図形上の点と該仮想的視点とを結ぶ第２の方向と該第１
の方向との中間の方向とを有する第３の単位ベクトル
と、該第１の単位ベクトル信号が示すベクトルとの内積
値を算出して、算出結果を該第４の記憶手段の読みだし
アドレスとして供給する第２のアクセス手段とを備え、 該加算手段は、該第1,第3,第４の記憶手段から読み出さ
れた第１の輝度信号、拡散反射による輝度を表わす信号
および鏡面反射による輝度を表わす信号を加算して該フ
レームバッファ手段に供給する手段を備えたことを特徴
とする特許請求の範囲第３項の三次元図形表示装置。 - 【請求項６】該第２の手段は、 該表示手段の表示画面の各表示画素に対応する記憶域を
備え、各画素に対応する三次元図形上の点の奥行き値を
保持し、該表示手段の走査に同期して該保持された奥行
き値を出力する第１のフレームバッファ手段と、 該第１のフレームバッファ手段に接続され、あらかじめ
複数の奥行き値に対して出力すべき第１の輝度信号を保
持し、該出力された奥行き値に応答して対応する第１の
輝度信号を出力する第１のカラールックアップテーブル
手段とを備え、 該第３の手段は、 該表示手段の表示画面の各表示画素に対応する記憶域を
備え、各画素に対応する三次元図形上の対応する点の法
線方向の単位ベクトルと該対応する点と該仮想的光源と
を結ぶ方向のベクトルの内積値を保持し、該表示手段の
走査に同期して、該保持された内積値を出力する第２の
フレームバッファ手段と、 該第１の手段に接続され、該第１の手段から出力された
法線方向信号に応答して、該法線方向信号が示すベクト
ルと該光源方向ベクトルとの内積値を計算し、該第２の
フレームバッファ手段に出力する手段と、 該第２のフレームバッファ手段に接続され、あらかあじ
め複数の内積値の各々に対して出力すべき第２の輝度信
号を保持し、該出力された内積値に応答して対応する第
２の輝度信号を出力する第２のカラールックアップテー
ブル手段とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項の三次元図形表示装置。 - 【請求項７】該第４の手段は、該第1,第２のカラールッ
クアップテーブル手段に接続され、それぞれの出力を加
算し、加算結果を輝度信号として該表示手段に出力する
加算手段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第６
項の三次元図形表示装置。 - 【請求項８】該第４の手段は、該第1,第２のカラールッ
クアップテーブル手段に接続され、該第２のカラールッ
クアップテーブル手段の出力を映像信号に変換し、該映
像信号を該第１のカラールックアップテーブル手段の出
力に依存した利得でもって増幅する手段を備えたことを
特徴とする特許請求の範囲第６項の三次元図形表示装
置。
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1986
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