JPH08263693A - 三次元多角形描画方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 隠面消去処理のためのｚ値の算出における計
算誤差に起因して生じていた描画上の掠れを低減させ
る。 【構成】 ピクセル集合統合部２１は、カレント描画多
角形に包含されるピクセルをスキャンライン方向に包括
ピクセル数毎のピクセル集合として統合し、各ピクセル
集合の中の代表ピクセルを設定する。ｚ値算出部２２
は、各ピクセル集合の代表ピクセルのｚ値を求め、ピク
セル集合に属する全てのピクセルのｚ値を代表ピクセル
のｚ値と同一の値に設定する。ｚ値比較手段３は、ｚ値
格納手段５に格納されている各ピクセルのｚ値と、カレ
ント描画多角形に包含される各ピクセルのｚ値とを、ピ
クセル単位で比較する。描画制御手段４は、その比較結
果と隠面条件とを照合し、カレント描画多角形に包含さ
れる各ピクセルに関してカレント描画多角形を描画すべ
きか否かの判断を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二次元の表示領域に対
して三次元的な描画（表示）を行う三次元描画システム
において多角形を描画する三次元多角形描画方式に関
し、特に隠面消去処理を行う三次元多角形描画方式に関
する。なお、本願明細書では、三次元多角形描画方式に
おける描画対象の多角形は台形であることを前提として
説明を行う。ただし、台形以外の複雑な多角形について
も、台形分割処理や台形近似処理によって台形の集合と
して処理することができるので、本発明の三次元多角形
描画方式における描画対象の多角形が台形に限られるも
のでないことはいうまでもない。

【０００２】

【従来の技術】従来の三次元多角形描画方式において隠
面消去処理が行われる場合には、表示領域における全ピ
クセルの各々の深さ値（奥行き値。以下、「ｚ値」とい
う）を格納するｚ値格納手段（ｚバッファ）が設けら
れ、以下のような処理が行われていた（図６参照）。

【０００３】 現時点で描画対象となっている多角形
（以下、「カレント描画多角形」という）の左辺と各ス
キャンラインとの交点に位置するピクセル（以下、カレ
ント描画多角形についての当該各スキャンラインの「左
端点ピクセル」という）のｚ値（図６中のｚａ）と、カ
レント描画多角形の右辺と各スキャンラインとの交点に
位置するピクセル（以下、カレント描画多角形について
の当該各スキャンラインの「右端点ピクセル」という）
のｚ値（図６中のｚｂ）とが、カレント描画多角形が存
在する全スキャンラインについて求められる。

【０００４】 カレント描画多角形に包含される各ピ
クセルのｚ値が、で求められたｚ値（図６中のｚａお
よびｚｂ）に基づいて、以下の式によって求められる。
なお、図６に示すように、算出対象のピクセルのｘ座標
値をｘｃとし、算出されるｚ値をｚｃとする。 ｚｃ＝ｚａ＋｛（ｚｂ−ｚａ）／（ｘｂ−ｘａ）｝×
（ｘｃ−ｘａ）

【０００５】 およびによって求められた各ピク
セルのｚ値と、ｚ値格納手段内の当該各ピクセルのｚ値
（当該各ピクセルの座標位置と同じ座標位置におけるｚ
値格納手段内のｚ値）とが比較される。

【０００６】 の比較結果と隠面条件とが照合され
て、その照合結果に基づいて隠面消去処理が行われる。
すなわち、カレント描画多角形の各ピクセルのｚ値がｚ
値格納手段内の当該各ピクセルのｚ値よりも深い位置を
示している場合には、そのピクセルに関してはカレント
描画多角形の描画は行われない（両方のｚ値が等しい場
合にカレント描画多角形の描画を行うか否かは隠面条件
による）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の三次元
多角形描画方式では、隠面消去処理のためのカレント描
画多角形に関するｚ値の作成（算出）がピクセル単位で
行われているので、複数の多角形が深さ方向に関して近
接する部分での誤った隠面消去処理の態様として、「表
示領域のスキャンライン方向において隣接するピクセル
群において一のピクセルについてはカレント描画多角形
が他の多角形の上／下に位置すると判断されて描画／消
去されるが、当該一のピクセルの両隣の他のピクセルに
ついてはカレント描画多角形が下／上に位置すると判断
されて消去／描画される」という現象が生じるおそれが
あった。

【０００８】これは、上述のｚ値（ｚｃ）の算出式等が
各ピクセルについて適用される場合の計算誤差に起因し
て生じるものであり、ｚ値がほぼ同一の複数の多角形の
それぞれに関する計算誤差が隣接するピクセルの各々で
異なる影響を及ぼすことによって生じるものである。

【０００９】従来の三次元多角形描画方式では、隠面消
去処理において生じる上述のような現象に起因して、複
数の多角形が深さ方向に関して近接する部分で掠れたよ
うな描画が生じるという問題点があった。

【００１０】本発明の目的は、上述の点に鑑み、隠面消
去処理のためのｚ値の算出における計算誤差に起因して
生じていた描画上の掠れを低減させることができる三次
元多角形描画方式を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の三次元多角形描
画方式は、三次元描画システムにおいて隠面消去処理を
行って多角形を描画する三次元多角形描画方式におい
て、表示領域に多角形を表示する表示手段と、カレント
描画多角形のｘ座標値，ｙ座標値および色値を含む描画
データを作成する描画データ作成手段と、表示領域の全
ピクセルの各々のｚ値として、その時点において最も上
に位置する多角形に包含されるピクセルのｚ値を格納す
るｚ値格納手段と、カレント描画多角形に包含されるピ
クセルをスキャンライン方向に包括ピクセル数毎のピク
セル集合として統合し、各ピクセル集合の中の代表ピク
セルを設定するｚ値作成手段内のピクセル集合統合部
と、前記ピクセル集合統合部により設定された各ピクセ
ル集合の代表ピクセルのｚ値を求め、ピクセル集合に属
する全てのピクセルのｚ値を代表ピクセルのｚ値と同一
の値に設定するｚ値作成手段内のｚ値算出部と、前記ｚ
値格納手段に格納されている各ピクセルのｚ値と前記ｚ
値作成手段で作成されたカレント描画多角形に包含され
る各ピクセルのｚ値とをピクセル単位で比較してその比
較結果を作成するｚ値比較手段と、前記ｚ値比較手段に
よって作成された比較結果と隠面条件とを照合してカレ
ント描画多角形に包含される各ピクセルに関してカレン
ト描画多角形を描画すべきか否かの判断を行い、描画す
べきと判断したピクセルについて前記描画データ作成手
段で作成された描画データの前記表示手段への出力，お
よび前記ｚ値作成手段で作成されたｚ値の前記ｚ値格納
手段への出力を行う描画制御手段とを有する。

【００１２】

【作用】本発明の三次元多角形描画方式では、表示手段
が表示領域に多角形を表示し、描画データ作成手段がカ
レント描画多角形のｘ座標値，ｙ座標値および色値を含
む描画データを作成し、ｚ値格納手段が表示領域の全ピ
クセルの各々のｚ値としてその時点において最も上に位
置する多角形に包含されるピクセルのｚ値を格納し、ｚ
値作成手段内のピクセル集合統合部がカレント描画多角
形に包含されるピクセルをスキャンライン方向に包括ピ
クセル数毎のピクセル集合として統合し各ピクセル集合
の中の代表ピクセルを設定し、ｚ値作成手段内のｚ値算
出部がピクセル集合統合部により設定された各ピクセル
集合の代表ピクセルのｚ値を求めピクセル集合に属する
全てのピクセルのｚ値を代表ピクセルのｚ値と同一の値
に設定し、ｚ値比較手段がｚ値格納手段に格納されてい
る各ピクセルのｚ値とｚ値作成手段で作成されたカレン
ト描画多角形に包含される各ピクセルのｚ値とをピクセ
ル単位で比較してその比較結果を作成し、描画制御手段
がｚ値比較手段によって作成された比較結果と隠面条件
とを照合してカレント描画多角形に包含される各ピクセ
ルに関してカレント描画多角形を描画すべきか否かの判
断を行い描画すべきと判断したピクセルについて描画デ
ータ作成手段で作成された描画データの表示手段への出
力，およびｚ値作成手段で作成されたｚ値のｚ値格納手
段への出力を行う。

【００１３】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。

【００１４】図１は、本発明の三次元多角形描画方式の
一実施例の構成を示すブロック図である。

【００１５】本実施例の三次元多角形描画方式は、描画
データ作成手段１と、ｚ値作成手段２と、ｚ値比較手段
３と、描画制御手段４と、ｚ値格納手段５と、表示手段
６とを含んで構成されている。なお、ｚ値作成手段２
は、ピクセル集合統合部２１と、ｚ値算出部２２とを含
んで構成されている。

【００１６】図２は、本実施例の三次元多角形描画方式
の処理を示す流れ図である。この処理は、描画データ作
成ステップ２０１と、ｚ値作成ステップ２０２と、ｚ値
比較結果作成ステップ２０３と、隠面条件判断ステップ
２０４と、ｚ値および色値出力ステップ２０５とからな
る。

【００１７】図３は、ｚ値作成ステップ２０２の詳細な
処理を示す流れ図である。この処理は、全スキャンライ
ン終了判定ステップ３００と、ｚａおよびｚｂ算出ステ
ップ３０１と、ピクセル集合統合ステップ３０２と、代
表ピクセル設定ステップ３０３と、ｚｃ算出ステップ３
０４と、全ピクセルｚ値設定ステップ３０５と、ｚ値補
正ステップ３０６とからなる。

【００１８】図４は、本実施例の三次元多角形描画方式
におけるｚ値作成手段２の処理を説明するための図であ
る。

【００１９】図５（ａ）および（ｂ）は、ｚ値作成手段
２の処理のバリエーションを説明するための図である。

【００２０】次に、このように構成された本実施例の三
次元多角形描画方式の動作について説明する。

【００２１】ｚ値格納手段５は、表示手段６における表
示領域の全ピクセルの各々のｚ値を格納している。ｚ値
格納手段５内の各ピクセルのｚ値としては、その時点に
おいて最も上に位置する多角形に包含されるピクセルの
ｚ値が格納されている。なお、本実施例では、ｚ値の値
は、大きいほど上の位置（浅い位置）を示しているもの
とする。

【００２２】また、本実施例が適用される三次元描画シ
ステムでは、カレント描画多角形を構成するピクセルの
ｚ値がその時点におけるｚ値格納手段５内の当該ピクセ
ルのｚ値よりも大きい場合には、当該ピクセルに関する
描画を行い、そのｚ値を新たなｚ値格納手段５内のｚ値
とするものとする。すなわち、「以前に描画した多角形
よりｚ値が小さいか等しい場合にカレント描画多角形を
描画しない」という隠面条件が設定されているものとす
る。

【００２３】描画データ作成手段１は、カレント描画多
角形に包含される各ピクセルのｘ座標値，ｙ座標値およ
び色値を含む描画データを作成する（ステップ２０
１）。このような描画データの作成処理は、従来技術に
おける処理と同様のものである。

【００２４】ｚ値作成手段２は、以下の〜に示すよ
うにしてカレント描画多角形を構成する各ピクセルのｚ
値を作成する（図３および図４参照）。なお、以下の処
理は、カレント描画多角形が存在する各スキャンライン
について繰り返される処理である（ステップ３００参
照）。

【００２５】 ｚ値算出部２２は、カレント描画多角
形の左辺と処理対象のスキャンラインとの交点に位置す
るピクセル（左端点ピクセル）のｚ値（図４中のｚａ）
と、カレント描画多角形の右辺と当該スキャンラインと
の交点に位置するピクセル（右端点ピクセル）のｚ値
（図４中のｚｂ）とを求める（ステップ３０１）。な
お、このようなｚ値の算出処理は、従来技術における処
理と同様のものである。

【００２６】 ピクセル集合統合部２１は、カレント
描画多角形が存在する領域に関し、当該スキャンライン
について、ｘ座標値が０のピクセルから包括ピクセル数
（あらかじめ与えられている任意のピクセル数）毎にピ
クセル集合を抽出して統合する（ステップ３０２）。す
なわち、カレント描画多角形のスキャンライン方向の各
ピクセル集合を、表示領域の原点を基準として、包括ピ
クセル数毎に区切ることによって求める。ここで、左端
点ピクセルを含むピクセル集合を「左端ピクセル集合」
といい、右端点ピクセルを含むピクセル集合を「右端ピ
クセル集合」といい、左端ピクセル集合と右端ピクセル
集合との間に存在するピクセル集合を「中間ピクセル集
合」という。

【００２７】 また、ピクセル集合統合部２１は、各
ピクセル集合の代表ピクセルを当該各ピクセル集合の左
端のピクセルに設定する（ステップ３０３）。

【００２８】 ｚ値算出部２２は、各中間ピクセル集
合の代表ピクセルのｚ値を以下に示す式（「中間ピクセ
ルｚ値算出式」という）に基づいて算出する（ステップ
３０４）。なお、算出対象の中間ピクセル集合の代表ピ
クセルのｘ座標値をｘｃとし、算出されるｚ値をｚｃと
し、左端ピクセル集合の代表ピクセルのｘ座標値をｘ
ａ′とし、右端ピクセル集合の代表ピクセルのｘ座標値
をｘｂ′とする。 ｚｃ＝ｚａ＋｛（ｚｂ−ｚａ）／（ｘｂ′−ｘａ′）｝
×（ｘｃ−ｘａ′）

【００２９】 また、ｚ値算出部２２は、各ピクセル
集合に属する全てのピクセルのｚ値を当該各ピクセル集
合の代表ピクセルのｚ値と同一の値に設定する（ステッ
プ３０５）。ここで、左端ピクセル集合の代表ピクセル
のｚ値を左端点ピクセルのｚ値であるｚａとみなし、右
端ピクセル集合の代表ピクセルのｚ値を右端点ピクセル
のｚ値であるｚａとみなすものとする。これにより、左
端ピクセル集合に属する全てのピクセルのｚ値が左端点
ピクセルのｚ値と同一の値に設定され、右端ピクセル集
合に属する全てのピクセルのｚ値が右端点ピクセルのｚ
値と同一の値に設定され、中間ピクセル集合に属する全
てのピクセルのｚ値がステップ３０４で求められた当該
中間ピクセル集合の代表ピクセルのｚ値と同一の値に設
定される。

【００３０】 さらに、ｚ値算出部２２は、左端ピク
セル集合において左端点ピクセルよりも左側に存在する
ピクセルおよび右端ピクセル集合において右端点ピクセ
ルよりも右側に存在するピクセルのｚ値を「多角形が存
在しないことを示す情報」（ここでは、０）に補正する
（ステップ３０６）。

【００３１】なお、包括ピクセル数の値は経験則的に、
例えば、図４に示すように、「５」という数値が考えら
れる。

【００３２】ｚ値比較手段３は、ｚ値作成手段２によっ
て上述のようにして作成されたカレント描画多角形に包
含される各ピクセルのｚ値（ｚｓとする）とｚ値格納手
段５に格納されている当該各ピクセルのｚ値（ｚｄとす
る）とを比較し、その比較結果（「ｚｓ＞ｚｄ」，「ｚ
ｓ＝ｚｄ」または「ｚｓ＜ｚｄ」）を作成する（ステッ
プ２０３）。

【００３３】描画制御手段４は、ｚ値比較手段３によっ
て作成された各ピクセルについての比較結果と隠面条件
とを照合し、当該各ピクセルに関してカレント描画多角
形を描画すべきか否かを判断する（ステップ２０４）。

【００３４】描画制御手段４は、ステップ２０４で「隠
面条件に照らしてカレント描画多角形を描画すべきであ
る」と判断したピクセル（比較結果が「ｚｓ＞ｚｄ」で
あるピクセル）についてのみ、ステップ２０２で作成さ
れたｚ値をｚ値格納手段５に出力し、ステップ２０１で
作成された描画データ（色値）を表示手段６に出力する
（ステップ２０５）。

【００３５】ｚ値格納手段５は、ステップ２０５で受け
取ったｚ値を新たなｚ値として格納する。また、表示手
段６は、ステップ２０５で受け取った描画データに基づ
いて、表示領域へのカレント描画多角形の描画（表示）
を行う。

【００３６】なお、上述の動作説明においては、表示領
域の全ピクセルを単位として、ｚ値の作成（図２中のス
テップ２０２および図３参照）やｚ値・色値の出力（図
２中のステップ２０５参照）等が行われるものとした。
しかし、本実施例、ひいては本発明の動作の態様がこの
ような態様に限られるものではなく、各ピクセルを単位
として（ピクセル毎に）、ｚ値の作成やｚ値・色値の出
力（出力しないという認識も含む）等が行われるように
することも可能なことはいうまでもない。

【００３７】以上のように、各ピクセルのｚ値をピクセ
ル集合単位で作成（算出）すると、ピクセル単位でｚ値
を作成する場合に比べて、ｚ値の算出精度は落ちる可能
性があるが、誤った隠面消去処理の態様として「表示領
域のスキャンライン方向において隣接するピクセル群に
おいて一のピクセルについはカレント描画多角形が他の
多角形の上／下に位置すると判断されて描画／消去され
るが、当該一のピクセルの両隣の他のピクセルについて
はカレント描画多角形が下／上に位置すると判断されて
消去／描画される」という現象が生じにくくなる。した
がって、複数の多角形が深さ方向に関して近接する部分
で掠れたような描画が生じるおそれが少なくなる。

【００３８】なお、包括ピクセル数を、システム（本実
施例の三次元多角形描画方式が適用される三次元描画シ
ステム）の固有値としてあらかじめ設定しておくのでは
なく、ユーザ等によって外部からｚ値作成手段２に指定
できるようにすることも可能である。これにより、描画
対象に応じて適切な包括ピクセル数を設定することがで
き、例えばｚ値の算出精度の高さと掠れの低減との双方
を考量して適切な包括ピクセル数を設定することが可能
となる。

【００３９】ところで、ｚ値作成手段２の処理（ピクセ
ル集合の統合や代表ピクセルの設定の取扱い等）に関し
ては、以下のおよびに示すようなバリエーションが
考えられる（図５（ａ）および（ｂ）参照）。

【００４０】 図５（ａ）に示すように、各ピクセル
集合において、左端以外のピクセル（右端のピクセルや
中央のピクセル）を代表ピクセルとする。

【００４１】 図５（ｂ）に示すように、ピクセル集
合を左端点ピクセルから包括ピクセル数毎に区切って求
める。すなわち、左端点ピクセルを基準として各スキャ
ンラインにおける包括ピクセル数毎のピクセル集合の統
合を行う。なお、この場合には、各ピクセル集合の代表
ピクセルを当該各ピクセル集合における左端のピクセル
に設定する。また、左端ピクセル集合に関しては、図３
中のステップ３０６における補正が不要になる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、三次元描
画システムで多角形の描画を行う場合に、隠面消去処理
で使用されるｚ値の作成（算出）を任意のピクセル数
（包括ピクセル数）単位で行うことにより、ｚ値の算出
における計算誤差に起因する描画上の掠れを低減させる
ことができるという効果を有する。

【００４３】なお、包括ピクセル数をユーザ等が外部か
ら指定できるようにすることにより、描画対象に応じて
上記効果を適切に達成できるようにすることが可能とな
る。例えば、ｚ値の算出精度の高さと掠れの低減との双
方を考量して、適切な包括ピクセル数を設定することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の三次元多角形描画方式の一実施例の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す三次元多角形描画方式の処理を示す
流れ図である。

【図３】図２中のｚ値作成ステップの詳細な処理を示す
流れ図である。

【図４】図１中のｚ値作成手段の処理を説明するための
図である。

【図５】図１中のｚ値作成手段の処理のバリエーション
を説明するための図である。

【図６】従来の三次元多角形描画方式におけるｚ値作成
処理を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 描画データ作成手段 ２ ｚ値作成手段 ３ ｚ値比較手段 ４ 描画制御手段 ５ ｚ値格納手段 ６ 表示手段 ２１ ピクセル集合統合部 ２２ ｚ値算出部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三次元描画システムにおいて隠面消去処
   理を行って多角形を描画する三次元多角形描画方式にお
   いて、 表示領域に多角形を表示する表示手段と、 カレント描画多角形のｘ座標値，ｙ座標値および色値を
   含む描画データを作成する描画データ作成手段と、 表示領域の全ピクセルの各々のｚ値として、その時点に
   おいて最も上に位置する多角形に包含されるピクセルの
   ｚ値を格納するｚ値格納手段と、 カレント描画多角形に包含されるピクセルをスキャンラ
   イン方向に包括ピクセル数毎のピクセル集合として統合
   し、各ピクセル集合の中の代表ピクセルを設定するｚ値
   作成手段内のピクセル集合統合部と、 前記ピクセル集合統合部により設定された各ピクセル集
   合の代表ピクセルのｚ値を求め、ピクセル集合に属する
   全てのピクセルのｚ値を代表ピクセルのｚ値と同一の値
   に設定するｚ値作成手段内のｚ値算出部と、 前記ｚ値格納手段に格納されている各ピクセルのｚ値と
   前記ｚ値作成手段で作成されたカレント描画多角形に包
   含される各ピクセルのｚ値とをピクセル単位で比較して
   その比較結果を作成するｚ値比較手段と、 前記ｚ値比較手段によって作成された比較結果と隠面条
   件とを照合してカレント描画多角形に包含される各ピク
   セルに関してカレント描画多角形を描画すべきか否かの
   判断を行い、描画すべきと判断したピクセルについて前
   記描画データ作成手段で作成された描画データの前記表
   示手段への出力，および前記ｚ値作成手段で作成された
   ｚ値の前記ｚ値格納手段への出力を行う描画制御手段と
   を有することを特徴とする三次元多角形描画方式。
2. 【請求項２】 表示領域の原点を基準として各スキャン
   ラインにおける包括ピクセル数毎のピクセル集合の統合
   を行い、代表ピクセルをピクセル集合の左端のピクセル
   に設定するピクセル集合統合部と、 各中間ピクセル集合の代表ピクセルのｚ値を中間ピクセ
   ル集合ｚ値算出式に基づいて算出し、左端ピクセル集合
   において左端点ピクセルよりも左側に存在するピクセル
   のｚ値および右端ピクセル集合において右端点ピクセル
   よりも右側に存在するピクセルのｚ値を多角形が存在し
   ないことを示す情報に補正するｚ値算出部とを備えるｚ
   値作成手段を有することを特徴とする請求項１記載の三
   次元多角形描画方式。
3. 【請求項３】 代表ピクセルをピクセル集合の左端のピ
   クセルの代わりに右端のピクセルおよび中央のピクセル
   のいずれかに設定するピクセル集合統合部を有すること
   を特徴とする請求項２記載の三次元多角形描画方式。
4. 【請求項４】 左端点ピクセルを基準として各スキャン
   ラインにおける包括ピクセル数毎のピクセル集合の統合
   を行い、代表ピクセルをピクセル集合の左端のピクセル
   に設定するピクセル集合統合部と、 各中間ピクセル集合の代表ピクセルのｚ値を中間ピクセ
   ル集合ｚ値算出式に基づいて算出し、右端ピクセル集合
   において右端点ピクセルよりも右側に存在するピクセル
   のｚ値を多角形が存在しないことを示す情報に補正する
   ｚ値算出部とを備えるｚ値作成手段を有することを特徴
   とする請求項１記載の三次元多角形描画方式。
5. 【請求項５】 包括ピクセル数が５であることを特徴と
   する請求項１，請求項２，請求項３または請求項４記載
   の三次元多角形描画方式。
6. 【請求項６】 包括ピクセル数を外部から指定できるこ
   とを特徴とする請求項１，請求項２，請求項３または請
   求項４記載の三次元多角形描画方式。