JPS62249285A - Rotation arithmetic unit - Google Patents

Rotation arithmetic unit

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JPS62249285A
JPS62249285A JP9203486A JP9203486A JPS62249285A JP S62249285 A JPS62249285 A JP S62249285A JP 9203486 A JP9203486 A JP 9203486A JP 9203486 A JP9203486 A JP 9203486A JP S62249285 A JPS62249285 A JP S62249285A
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JP
Japan
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data
rotation
transformation matrix
rotation angle
output
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JP9203486A
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Inventor
Jun Sato
潤 佐藤
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To execute processing at a high speed by storing the data of sintheta and costheta into a data memory and providing an arithmetic means to calculate a matrix for a rotation transformation. CONSTITUTION:A rotating arithmetic unit RC to execute the calculating processing of a transformation matrix to rotate and transform a graphic is composed of a data memory DM to store the value of a controller CONT and trigonometric functions sintheta and costheta [=sin(pi/2-theta)] for a prescribed angle from 0 deg. to 45 deg. for the value of theta and an arithmetic circuit OPE operated port code flag signals phisig1 and phisig2 under the control of the controller CONT. When rotation angle data alpha, beta and gamma are supplied to the rotation arithmetic unit RC, the controller CONT successively outputs an address signal Add respectively corresponding to the rotation angle data in accordance with a prescribed timing, the prescribed trigonometric function data are read from the data memory DM and the rotation transformation matrix is calculated by the arithmetic circuit OPE.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転演算装置に係り1例えばコンピュータグラ
フィックスシステムの図形変換に適用して有効な技術に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a rotation arithmetic device, and relates to a technique that is effective when applied to, for example, graphic conversion in a computer graphics system.

〔従来技術〕[Prior art]

コンピュータを利用して図形や画像を生成する技術であ
るコンピュータグラフィックスにおいて。
In computer graphics, which is a technology that uses computers to generate figures and images.

所望の画像をCRTディスプレイ装置などの画像出力機
器に表示させるには、所定の座標系において、基準とな
る図形やシンボルに対し、拡大縮小、平行移動、及び回
転といった図形変換処理を施して所望の合成図形データ
を得る場合がある。
In order to display a desired image on an image output device such as a CRT display device, in a predetermined coordinate system, figure transformation processing such as scaling, translation, and rotation is performed on the reference figure or symbol to create the desired image. Composite figure data may be obtained.

ところで1通常、図形の構成点は多数あるので。By the way, 1.Normally, there are many constituent points of a figure.

拡大縮小、平行移動、及び回転といった図形変換処理を
複数回行う場合に斯る図形変換処理の高速化を図るため
1例えば昭和60年12月25日オーム社発行のrマイ
クロコンピュータハンドブックJ P877に記載され
ているように、全ての変換処理に必要な夫々の変換行列
を予め1つにまとめ、その後に基準図形を構成する各デ
ータを当該変換行列によって変換処理することができる
。或いは、複数のエレメントプロセッサを用いて同一の
図形変換処理を異なる画素に対して並行に施すこともで
きる。
In order to speed up graphic conversion processing such as scaling, parallel translation, and rotation multiple times, for example, 1 is described in R Microcomputer Handbook J P877, published by Ohmsha on December 25, 1985. As described above, it is possible to combine the respective transformation matrices necessary for all the transformation processes into one in advance, and then transform each data constituting the reference figure using the transformation matrix. Alternatively, the same graphic conversion process can be performed on different pixels in parallel using a plurality of element processors.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明者は斯る図形変換処理について検討したところ、
変換行列を用いて回転演算を行なう場合は、拡大縮小や
平行径と異なり、余弦や正弦などの3角関数のデータが
必要となり、しかも変換行列は座標軸毎に異なるため、
これら回転演算処理を、コンピュータソフトウェアだけ
で実行しようとすると、当該変換処理が拡大縮小や平行
径などの変換処理に比べて遅れ、全体として図形変換処
理の高速化を図ることができず、更には1画像情報のリ
アルタイム表示も制限されるということが明らかになっ
た。
The inventor studied such graphic conversion processing and found that
When performing rotation calculations using a transformation matrix, data on trigonometric functions such as cosine and sine are required, unlike scaling and parallel diameter, and since the transformation matrix differs for each coordinate axis,
If we attempt to execute these rotational calculations using computer software alone, the conversion process will be delayed compared to conversion processes such as scaling and parallel diameter, making it impossible to speed up the shape conversion process as a whole. It has become clear that real-time display of single-image information will also be restricted.

本発明の目的は、所定座標系における図形データによっ
て特定される図形を回転変換するための変換行列の演算
処理を高速に実行可能な回転演算装置を提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rotation arithmetic device that can quickly perform arithmetic processing on a transformation matrix for rotationally transforming a figure specified by figure data in a predetermined coordinate system.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう
The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記の通りである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、角度θに対して、sinθ及び5in(π/
2−θ)のデータを1つの回転角度データに基づいて出
力可能なデータ記憶手段と、このデータ記憶手段から出
力される3角関数データに基づいて回転変換行列の演算
を行う演算手段とを含むように構成するものである。
That is, for angle θ, sin θ and 5in(π/
2-θ) based on one rotation angle data, and a calculation means for calculating a rotation transformation matrix based on the trigonometric function data output from the data storage means. It is configured as follows.

〔作 用〕[For production]

上記手段によれば、回転角度データに応じた正弦及び余
弦データが同時に出力されて必要な回転変換行列の演算
がそれ専用の演算手段によって行なわれることなどによ
り、記憶手段の小型化及び■転演算処理の高速化を達成
するものである。
According to the above means, the sine and cosine data corresponding to the rotation angle data are simultaneously output and the calculation of the necessary rotation transformation matrix is performed by a dedicated calculation means, thereby reducing the size of the storage means and This is to achieve faster processing.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の回転演算装置の1実施例を示す機能ブ
ロック図、第2図は回転演算装置が含まれる図形変換処
理装置の機能ブロック図、第3図は図形変換処理装置が
含まれるコンピュータグラフィックス(以下単にグラフ
ィックスとも記す)のシステム構成図である。
FIG. 1 is a functional block diagram showing one embodiment of the rotation calculation device of the present invention, FIG. 2 is a functional block diagram of a graphic conversion processing device including the rotation calculation device, and FIG. 3 is a functional block diagram showing a graphic conversion processing device including the rotation calculation device. It is a system configuration diagram of computer graphics (hereinafter also simply referred to as graphics).

第3図に示されるシステムは、コンピュータを利用して
図形や画像を生成して所望の画像をCRTディスプレイ
装置などの画像出力機器に表示させるシステムであり、
特に制限されないが、3次元グラフィックスのシステム
である。当該システムにおいて、システムバスSBに結
合されるメインメモリMMは、中央処理袋[CPUのプ
ログラムに従った命令の実行に必要な種々のデータが格
納されるが、特に、画像表示のための図形変換の基礎と
なる基本図形が所定の座標系(以下単にマスク座標系と
も記す)に定義されて成る種々の基本図形データが格納
される。斯る基本図形データは、特に制限されないが、
平面、双曲面、錐面、球体、立方体、円柱体、及び楕円
体などの図形の稜線に応するような位置を示すデータで
ある。当該システムに採用される画像出力機器は、特に
制限されないが、ラスクスキャン形式の2次元表示用C
RTディスプレイ装置Disであり、その画像の表示制
御系は、システムバスSBに結合されてフレーム毎に画
像表示データが格納されると共にその格納データをシリ
アルにCRTディスプレイ装rliDisに供給可能な
デュアルポートを持つフレームバッファメモリFBM、
及びこのフレームバッファメモリFBMのアドレス制御
を行なうと共にCRTディスプレイ装置Disのための
水平同期信号H8YNCのような各種同期信号を形成す
るCRTコントローラCRTCから構成される。
The system shown in FIG. 3 is a system that uses a computer to generate figures and images and displays the desired images on an image output device such as a CRT display device.
Although not particularly limited, it is a three-dimensional graphics system. In this system, the main memory MM coupled to the system bus SB is a central processing bag [stores various data necessary for executing instructions according to a CPU program, but especially graphic conversion for displaying images]. A variety of basic figure data are stored in which basic figures, which are the basis of the image, are defined in a predetermined coordinate system (hereinafter also simply referred to as a mask coordinate system). Such basic figure data is not particularly limited, but
This is data indicating positions corresponding to the edges of figures such as planes, hyperboloids, conical surfaces, spheres, cubes, cylinders, and ellipsoids. The image output device employed in the system is not particularly limited, but is
The image display control system of the RT display device Dis has a dual port that is connected to the system bus SB and can store image display data for each frame and serially supply the stored data to the CRT display device rliDis. frame buffer memory FBM,
and a CRT controller CRTC which performs address control of this frame buffer memory FBM and forms various synchronization signals such as a horizontal synchronization signal H8YNC for the CRT display device Dis.

第3図においてFCは、図示しない入力機器から与えら
れる画像表示のための指示及びそれによって上記メイン
メモリMMから読み出された基本図形データに基づいて
、その基本図形データ対して、所定の図形変換処理を行
なって画像表示データを生成する図形変換処理装置であ
る。
In FIG. 3, the FC performs a predetermined graphic transformation on the basic graphic data based on an instruction for displaying an image given from an input device (not shown) and the basic graphic data read out from the main memory MM. This is a graphic conversion processing device that performs processing to generate image display data.

ここで、特に制限されないが、本実施例において1図形
とは、専ら位置データによって特定されるような線や面
から成る比較的簡単な要素から構成される3次元パター
ンを指し、また1画像とは、輝度や色彩をも持つデータ
形態によって特定される2次元パターンを指す。
Here, although not particularly limited, one figure in this example refers to a three-dimensional pattern consisting of relatively simple elements consisting of lines and planes that are exclusively specified by position data, and also refers to one image. refers to a two-dimensional pattern specified by a data format that also has brightness and color.

上記図形変換処理装置l!FCは、第2図に示されるよ
うに、図示しない入力機器から与えられる画像表示のた
めの指示に基づいて上記メインメモリMMから読み出さ
れた必要な基本図形データ、及びその基本図形データに
基づいて所望の図形を得るために必要な図形変換処理の
ための命令を受ける汎用ロジック回路LOGが含まれる
。この汎用ロジック回路LOGは、特に制限されないが
、先ず、斯る汎用ロジック回路LOGに供給される基本
図形データ及び図形変換処理のための命令(以下単にプ
リミティブデータとも記す)に基づいて基本図形をマス
ク座標系において拡大縮小するための変換行列と、基本
図形をマスク座標系において平行移動するための変換行
列との演算を夫々を行ない、更に、基本図形をマスク座
標系において回転させるための後述する回転変換行列を
含めて各変換行列を1つにまとめ、それに基づいて所定
の基本図形をマスク座標系において所望の大きさで所望
の位置に変換し、その変換処理を図形の階層関係に従っ
て繰り返すことで図形の合成を行なう0次いで、上記変
換且つ合成された図形の座標系をマスク座標系から所望
のワールド座標系へ変換処理する。
The above figure conversion processing device l! As shown in FIG. 2, the FC reads necessary basic graphic data from the main memory MM based on an instruction for displaying an image given from an input device (not shown), and displays data based on the basic graphic data. A general-purpose logic circuit LOG is included that receives instructions for graphic conversion processing necessary to obtain a desired graphic. This general-purpose logic circuit LOG first masks a basic figure based on basic figure data and instructions for figure conversion processing (hereinafter also simply referred to as primitive data) supplied to the general-purpose logic circuit LOG, although there are no particular restrictions. Performs operations on a transformation matrix for scaling in the coordinate system and a transformation matrix for translating the basic figure in the mask coordinate system, and further performs rotation as described below to rotate the basic figure in the mask coordinate system. By combining each transformation matrix, including the transformation matrix, based on it, converting a given basic figure to the desired size and position in the mask coordinate system, and repeating the transformation process according to the hierarchical relationship of the figures. Figures are synthesized Next, the coordinate system of the transformed and synthesized figures is converted from the mask coordinate system to the desired world coordinate system.

第2図においてRCは、基本図形をマスク座標系におい
て回転させる変換行列の演算を行なう回転演算装置であ
り、基本図形の回転が必要とされる場合に、上記汎用ロ
ジック回路LOGから回転角度データを受け、それに基
づいて演算された変換行列を汎用ロジック回路LOGに
供給する1回転演算装置RCにおける演算処理は、汎用
ロジック回路LOGにおいて拡大縮小や平行移動の変換
行列の演算が行なわれる場合、それと並行して行なわれ
るようになっている。
In FIG. 2, RC is a rotation calculation device that calculates a transformation matrix for rotating the basic figure in the mask coordinate system, and when rotation of the basic figure is required, rotation angle data is obtained from the general-purpose logic circuit LOG. The arithmetic processing in the one-rotation arithmetic unit RC that supplies the transformation matrix computed based on the transformation matrix to the general-purpose logic circuit LOG is carried out in parallel with the transformation matrices for scaling and parallel movement being computed in the general-purpose logic circuit LOG. This is how it is done.

第2図においてVCは、汎用ロジック回路LOGによっ
てワールド座標系に座標変換された3次元の図形データ
から2次元の透視図を得る透視変換回路であり、それに
よって、3次元の図形データが2次元表示可能な形態に
される。斯る透視変換回路VCから出力される2次元図
形データは。
In FIG. 2, VC is a perspective conversion circuit that obtains a two-dimensional perspective view from three-dimensional graphic data whose coordinates have been transformed into the world coordinate system by the general-purpose logic circuit LOG, and thereby converts the three-dimensional graphic data into two-dimensional into a displayable form. The two-dimensional graphic data output from such perspective conversion circuit VC is as follows.

画像データ生成ユニットPCによって輝度及び色彩など
を持つ画像データの形態に変換され、その画像データは
、CRTコントローラCRTCのアドレス制御に従って
フレームバッファメモリFBMの所定メモリエリアに格
納される。
The image data generation unit PC converts the image data into image data having brightness, color, etc., and the image data is stored in a predetermined memory area of the frame buffer memory FBM under address control of the CRT controller CRTC.

ここで、上記汎用ロジック回路LOG及び回転演算装置
RCによって演算される変換行列の一例を説明する。
Here, an example of a transformation matrix calculated by the general-purpose logic circuit LOG and rotation calculation device RC will be explained.

例えば、i次元の座標(xl、・・・、xi)をi+1
次元のベクトル[WXl ・・・ wxi  w]で表
す同次座標によって図形データを表現すると。
For example, the i-dimensional coordinates (xl,...,xi) are i+1
Graphical data is expressed by homogeneous coordinates represented by a dimensional vector [WXl...wxi w].

3次元空間内の図形変換は、(1)式によって演算する
ことができる。
Graphical transformation in three-dimensional space can be calculated using equation (1).

[xm   ym   zm   wm]=[xn  
 yn   zn   wnコ×T・・・・・・・・・
・・・(1) (1)式において[xn  yn  zn  wnlは
、図形変換前の基本図形データをマスタ座標系のX。
[xm ym zm wm] = [xn
yn zn wnko×T・・・・・・・・・
...(1) In equation (1), [xn yn zn wnl is the basic figure data before figure conversion, which is X in the master coordinate system.

y、z座標軸の原点を中心として示す位置ベクトルであ
る。
This is a position vector centered on the origin of the y and z coordinate axes.

(1)式において[xm  ym  zrm  wml
は、図形変換後の基本図形データをマスク座標系のX。
In equation (1), [xm ym zrm wml
is the coordinate system X that masks the basic figure data after figure conversion.

’/lZ座標軸の原点を中心として示す位置ベクトルで
ある。
'/l This is a position vector centered on the origin of the Z coordinate axis.

(1)式においてTは4行4列の変換行列で、平行移動
変換行列Td、拡大縮小変換行列Ts、及び回転変換行
列Trなど図形変換の内容に応じて変更設定される。
In equation (1), T is a transformation matrix with 4 rows and 4 columns, which is changed and set according to the contents of the graphic transformation, such as a translation transformation matrix Td, a scaling transformation matrix Ts, and a rotation transformation matrix Tr.

平行移動変換行列Tdは、マスク座標系におけるXwV
eZ座標軸の各方向に夫々Dx、Dy、D2だけ移動す
るとき、(2)式のような一般式で表される。
The translation transformation matrix Td is XwV in the mask coordinate system
When moving by Dx, Dy, and D2 in each direction of the eZ coordinate axis, it is expressed by a general equation such as equation (2).

(下位余白) 拡大縮小変換行列Tsは、マスタ座標系の原点を中心と
して+ x、y、z各軸方向の倍率をSx。
(Lower margin) The scaling conversion matrix Ts is based on the origin of the master coordinate system and the magnification in the +x, y, and z axis directions is Sx.

S y、S zとすると、(3)式のような一般式で表
される。
Letting S y and S z be expressed by a general formula such as equation (3).

回転変換行列Trは、右手座標系のようなマスク座標系
において、原点から遠ざかるように右ねじが進出すると
きの回転方向に夫々α、β、γ回転するとき、夫々の回
転角毎に(4)乃至(6)式のような一般式で表される
In a mask coordinate system such as a right-handed coordinate system, the rotation transformation matrix Tr is expressed as (4 ) to (6).

(以下余白) 次に上記回転演算装置RCの詳細を第3図を中心に説明
する。
(The following is a blank space.) Next, details of the rotation calculation device RC will be explained with reference to FIG. 3.

上記回転演算装置RCは、汎用ロジック回路LOGから
供給される回転角度データα、β、γに基づいて余弦及
び正弦データを出力0能なデータ記憶手段として、角度
θに対して、sinθのデータ及びQOIIθのデータ
であるsin (π/2−θ)のデータを1つの回転角
度データに基づいて出力可能なROM (リード・オン
リ・メモリ)のようなデータメモリDMを有する。特に
、データメモリDMは、第3図に概念的に示されるよう
に、そのメモリエリアの各行にsinθ及び8in(π
/2−θ)のデータが対を成すように0度から45度の
範囲で所定角度毎に格納されている。
The rotation calculation device RC serves as a data storage means capable of outputting cosine and sine data based on the rotation angle data α, β, and γ supplied from the general-purpose logic circuit LOG. It has a data memory DM such as a ROM (read-only memory) that can output data of sin (π/2-θ), which is data of QOIIθ, based on one rotation angle data. In particular, the data memory DM has sin θ and 8 in (π
/2-θ) are stored in pairs for each predetermined angle in the range from 0 degrees to 45 degrees.

データメモリDMに対するアドレシングは、汎用ロジッ
ク回路LOGから供給される回転角度データα、β、γ
などを受けるコントローラC0NTから出力されるアド
レス信号Addに基づいて行なわれる。データメモリD
Mは、そのアドレシングにしたがって、同一行に格納さ
れているsinθ及びsin (π/2−θ)のデータ
をパラレルに出力可能なデュアルポートを持つ。
Addressing to the data memory DM is based on rotation angle data α, β, γ supplied from the general-purpose logic circuit LOG.
This is performed based on the address signal Add output from the controller C0NT which receives the address signal Add. Data memory D
M has dual ports that can output sin θ and sin (π/2−θ) data stored in the same row in parallel according to the addressing.

ここで、上記コントローラC0NTは、それに供給され
る回転角度データα、β、γに夫々対応するアドレス信
号Addを所定のタイミングに従って順次出力する。即
ち、回転角度データが0度から45度の範囲にある場合
は、概念的にその回転角度データに等しいθのデータを
選択するようにデータメモリDMをアドレシングする。
Here, the controller C0NT sequentially outputs address signals Add corresponding to the rotation angle data α, β, and γ supplied thereto, according to predetermined timing. That is, when the rotation angle data is in the range of 0 degrees to 45 degrees, the data memory DM is addressed so as to select the data of θ which is conceptually equal to the rotation angle data.

それによって、第1ポートP ortlからそのθに応
じた正弦データが出力され、第2ボートP ort、か
らそのθに応じた余弦データが出力される。この場合、
両ポートP ort、及びp ort、からの出力が余
弦データであるか正弦データであるかを意味付けするた
めに、出力ポートフラグが、コントローラC0NTに含
まれる図示しないレジスタに立てられる。即ち、正弦デ
ータが第1ポートP ortiから出力されると共に余
弦データが第2ボートPort、から出力される場合に
、ハイレベルのようなフラグが立てられ、その出力ポー
トフラグの状態に応じたレベルの出力ポートフラグ信号
φPfが出力される。更に1両ポートP art、及び
P ort、から出力されるデータの符号を設定するた
めの、第1ポート符号フラグ及び第2ポート符号フラグ
が、コントローラC0NTに含まれる図示しないレジス
タに立てられる。即ち1回転角度データに応じた正弦及
び余弦が夫々正である場合に、その正弦及び余弦データ
が出力されるべきボートに対応してハイレベルのような
第1ボート符号フラグ及び第2ボート符号フラグが立て
られ、そのフラグの状態に応じたレベルの第1及び第2
ボート符号フラグ信号φsig工、φsig、が出力さ
れる0例えば、回転角度データが0度から45度の範囲
にある場合のようにそれが第1象限に含まれるとき1間
ポート符号フラグ信号φ51g1及びφsig、はとも
にハイレベルにされる。
As a result, sine data corresponding to θ is output from the first port Portl, and cosine data corresponding to θ is output from the second port Portl. in this case,
In order to indicate whether the output from both ports PORT and PORT is cosine data or sine data, an output port flag is set in a register (not shown) included in the controller C0NT. That is, when sine data is output from the first port Porti and cosine data is output from the second port Port, a flag such as a high level is set, and the level is set according to the state of the output port flag. An output port flag signal φPf is output. Furthermore, a first port code flag and a second port code flag for setting the code of data output from both ports Part and Port are set in a register (not shown) included in the controller C0NT. That is, when the sine and cosine corresponding to one rotation angle data are respectively positive, the first boat code flag and the second boat code flag are set to high level corresponding to the boat to which the sine and cosine data are to be output. is set, and the first and second levels of the flag are set according to the state of the flag.
The port code flag signal φsig, φsig, is output from 0 to 1 when it is included in the first quadrant, for example, when the rotation angle data is in the range of 0 degrees to 45 degrees. Both φsig and φsig are set to high level.

回転角度データが45度から90度の範囲にある場合は
、概念的に(90度−回転角度データ〕に等しいOのデ
ータを選択するようにデータメモリDMがアドレシング
される。それによって、そのOに応じた第1ボートP 
ort、から余弦データが出力され、第2ボートからP
 ort、から正弦データが出力される。この場合、上
記とは逆に出力ポートフラグは立てられず、また、出力
ボート符号フラグは立てられることになる。
If the rotation angle data is in the range 45 degrees to 90 degrees, the data memory DM is addressed to select the data of O which is conceptually equal to (90 degrees - rotation angle data). 1st boat P according to
Cosine data is output from ort, and P is output from the second port.
Sine data is output from ort. In this case, contrary to the above, the output port flag will not be set, and the output port code flag will be set.

回転角度データが90度から135度の範囲にある場合
は、概念的に〔回転角度データー90度〕に等しいθの
データを選択するようにデータメモリDMがアドレシン
グされる。それによって、そのθに応じた第1ボートP
 ortlから正弦データが出力されると共に、第2ポ
ートからP art、から余弦データが出力され、出力
ポートフラグが立てられる。この場合の回転角度データ
は第2象限にあるから、第1ボート符号フラグが立てら
れ、第2ボート符号フラグは立てられない。
When the rotation angle data is in the range of 90 degrees to 135 degrees, the data memory DM is addressed to select data of θ which is conceptually equal to [rotation angle data of 90 degrees]. Thereby, the first boat P according to that θ
Sine data is output from ortl, cosine data is output from the second port, and an output port flag is set. Since the rotation angle data in this case is in the second quadrant, the first boat code flag is set and the second boat code flag is not set.

回転角度データが135度から180度の範囲にある場
合は、概念的に〔100一回転角度データ〕に等しいθ
のデータを選択するようにデータメモリDMがアドレシ
ングされると共に、出力ポートフラグ及び第1ボートフ
ラグが立てられず、且つ、第2ポートフラグが立てられ
る。
If the rotation angle data is in the range of 135 degrees to 180 degrees, θ is conceptually equal to [100 one rotation angle data]
The data memory DM is addressed to select the data of , the output port flag and the first port flag are not set, and the second port flag is set.

回転角度データが第3及び第4象限にある場合も、上記
とほぼ同様にデータメモリDMのアドレシングが行なわ
れると共に、それに応じて出力ポートフラグが設定され
、且つ、その角度範囲における正弦及び余弦の符号に応
じたボート符号フラグが設定される。
When the rotation angle data is in the third and fourth quadrants, the data memory DM is addressed in almost the same way as above, the output port flag is set accordingly, and the sine and cosine data in that angle range are A boat code flag is set according to the code.

このようなコントローラC0NTによるアドレス制御及
びフラグ制御を介することにより、メモリエリアの各行
にsinθ及びsin (π/2−θ)のデータが対を
成すようにθが0度から45度の範囲で所定角度毎に格
納されて成るような記憶容量の小さなデータメモリDM
によって、第1乃至第4象限における任意の余弦及び正
弦データを同時に得ることができる。
Through such address control and flag control by the controller C0NT, θ is set at a predetermined value in the range of 0 degrees to 45 degrees so that data of sin θ and sin (π/2−θ) form a pair in each row of the memory area. A data memory DM with a small storage capacity that stores data for each angle.
Accordingly, arbitrary cosine and sine data in the first to fourth quadrants can be obtained simultaneously.

データメモリDMから出力される余弦及び正弦データと
、コントローラC0NTから出力される出力ボートフラ
グ信号φPf及びポート符号フラグ信号φsig工、φ
sig、は、演算回路OPEに供給される。演算回路O
PEは、斯る余弦及び正弦データと、各種フラグ信号φ
Pft φli1gx * φsig。
Cosine and sine data output from data memory DM, output boat flag signal φPf and port sign flag signal φsig output from controller C0NT, φ
sig is supplied to the arithmetic circuit OPE. Arithmetic circuit O
PE contains such cosine and sine data and various flag signals φ
Pft φli1gx * φsig.

に基づいて上記(4)乃至(6)式で示される回転変換
行列の演算を順挾回転角度データα、β。
The rotation transformation matrix shown in equations (4) to (6) above is calculated based on the rotation angle data α, β.

γの供給順にしたがって行ない、最終的にそれら回転変
換行列を1つにまとめる演算を行なって上記汎用ロジッ
ク回路LOGに供給する。
The calculations are performed in the order in which γ is supplied, and finally the rotation transformation matrices are combined into one, and the result is supplied to the general-purpose logic circuit LOG.

次に、上記汎用ロジック回路LOG及び回転演算装置!
RCによる図形変換動作の1例を第4図をも参照しなが
ら説明する0例えば、基本図形としての円柱体1を、平
行移動変換、拡大変換、回転変換し、基本図形としての
立方体2に合成して合成図形3を得る場合、先ず、汎用
ロジック回路LOGによって(2)式に従った平行移動
変換行列及び(3)式に従った拡大変換行列を求める演
算がプリミティブデータに基づいて行なわれる。それに
並行して1回転演算装置RCにより、(4)乃至(6)
式に従った回転変換行列を求める演算がプリミティブデ
ータに基づいて行なわれる0次いで、それら各変換行列
が汎用ロジック回路LOGによって1つにまとめられる
と共に、円柱体1に対する図形変換が行なわれ、更に、
当該変換後の円柱体4と基本図形としての立方体2との
合成演算によって合成図形3が得られる1図形の回転変
換が必要ない場合は、回転演算装置RCは動作されず、
汎用ロジック回路LOGだけで必要な図形変換が行なわ
れる。なお、第4図は陸線及び蔭面が消去された図にな
っているが、実際の基本図形の変換処理では陸線消去や
1面消去の処理は行なわれず、それら消去処理は、上記
透視変換回路VCにおける透視変換の際に行なうことが
できる。
Next, the general-purpose logic circuit LOG and rotation calculation device!
An example of figure conversion operation by RC will be explained with reference to Fig. 4.0 For example, a cylinder 1 as a basic figure is translated, enlarged, and rotated, and synthesized into a cube 2 as a basic figure. To obtain the composite figure 3, first, the general-purpose logic circuit LOG performs calculations based on primitive data to obtain a translation transformation matrix according to equation (2) and an enlargement transformation matrix according to equation (3). In parallel, the one-rotation arithmetic unit RC performs (4) to (6).
An operation for obtaining a rotational transformation matrix according to the formula is performed based on the primitive data.Next, each of these transformation matrices is combined into one by a general-purpose logic circuit LOG, and a graphical transformation is performed on the cylindrical body 1, and further,
If there is no need to perform rotational transformation of a figure in which a composite figure 3 is obtained by a composite operation of the cylindrical body 4 after the conversion and the cube 2 as the basic figure, the rotation arithmetic unit RC is not operated;
Necessary graphical conversion is performed only by the general-purpose logic circuit LOG. Although Fig. 4 is a diagram in which land lines and shadow surfaces have been deleted, land line deletion and one-plane deletion are not performed in the actual basic figure conversion process, and these deletion processes are performed using the above-mentioned perspective. This can be performed during perspective conversion in the conversion circuit VC.

上記実施例によれば下記の効果を得るものである。According to the above embodiment, the following effects can be obtained.

(1)基本図形の回転変換動作専用のハードウェアであ
る回転演算装置RCが設けられ、その回転演算装置RC
は汎用ロジック回路LOGを介して動作されるから、そ
れによる演算処理が中央処理装置1ICPUのコンピュ
ータソフトウェアに負う割合が低減され、回転変換行列
の演算を高速に行なうことができる。
(1) A rotation calculation device RC, which is hardware dedicated to rotation conversion operations of basic figures, is provided, and the rotation calculation device RC
is operated via the general-purpose logic circuit LOG, the proportion of the arithmetic processing carried out by the computer software of the central processing unit 1 ICPU is reduced, and the calculation of the rotation transformation matrix can be performed at high speed.

(2)上記効果より1図形変換用のコンピュータソフト
ウェアの開発工数を低減させることができる。
(2) From the above effect, the number of steps required to develop computer software for converting one figure can be reduced.

(3)上記効果(1)より、汎用ロジック回路における
平行移動変換行列及び拡大縮小変換行列の演算に並行し
て、回転演算装置により回転変換行列が高速に演算され
るから、そのような並行処理によって、図形変換を高速
に行なうことができる。
(3) From the above effect (1), the rotation transformation matrix is calculated at high speed by the rotation calculation device in parallel with the calculation of the translation transformation matrix and the scaling transformation matrix in the general-purpose logic circuit, so such parallel processing This allows graphic conversion to be performed at high speed.

(4)メモリエリアの各行にsinθ及び5in(π/
2−θ)のデータが対を成すように0度から45度の範
囲で所定角度毎に格納され、且つ、1つの回転角度デー
タに基づいて正弦及び余弦データを出力可能なデュアル
ポートを持つデータメモリDMを備え、当該データメモ
リDMをアドレシングするコントローラC0NTによっ
て、出力ボートフラグ制御及びボート符号フラグ制御が
行なわれるから、極めて小型のデータメモリDMによっ
て、第1乃至第4象限の任意の回転角度データに基づい
て余弦及び正弦データを同時に得ることができる。 以
上本発明者によってなされた発明を実施例に基づいて具
体的に説明したが1本発明は上記実施例に限定去れるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能である。
(4) Each row of the memory area has sinθ and 5in(π/
2-θ) data is stored in pairs for each predetermined angle in the range from 0 degrees to 45 degrees, and has a dual port that can output sine and cosine data based on one rotation angle data. Since output boat flag control and boat code flag control are performed by a controller C0NT that is equipped with a memory DM and addresses the data memory DM, arbitrary rotation angle data in the first to fourth quadrants can be controlled by an extremely small data memory DM. Cosine and sine data can be obtained simultaneously based on . Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on examples, the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof.

例えば、上記実施例では基本図形をスタティクな状態で
変換する場合について説明したが、コントローラによる
アドレス制御を回転角度データの変化率をも考慮して行
なえば、ダイナミックな状態で図形変換を行なうことが
でき、更には、基本図形の移動軌跡を連続した面や線で
表す、ような応用にも簡単に適用することができる。
For example, in the above embodiment, the basic figure is converted in a static state, but if the address control by the controller is performed by taking into consideration the rate of change of rotation angle data, it is possible to convert the figure in a dynamic state. Furthermore, it can be easily applied to applications such as expressing the movement locus of a basic figure by continuous surfaces or lines.

また、上記実施例では、データメモリDM及び演算回路
OPEを1組設け、それによって回転角、  度データ
α、β、γに基づく回転変換行列を順次演算する構成と
したが1回転角度データα、β。
In addition, in the above embodiment, one set of data memory DM and arithmetic circuit OPE is provided to sequentially calculate rotation transformation matrices based on rotation angle and degree data α, β, and γ, but one rotation angle data α, β.

γ毎にデータメモリDM及び演算回路OPEを3組設け
てその回転変換行列の全体の演算時間の短縮を一層図る
こともできる。この場合、回転演算装置は上記実施例に
比べて大型化することはやむを得ない。
It is also possible to provide three sets of data memories DM and arithmetic circuits OPE for each γ to further reduce the total calculation time of the rotation transformation matrix. In this case, it is unavoidable that the rotation calculation device be larger than that of the above embodiment.

データメモリの構成は、上記実施例のような小型化を図
るための構成に限定されず、第1乃至第4象限の範囲で
余弦及び正弦データを対にして格別に持つように構成す
ることもでき、その場合には、そのデータの格納規模に
応じて出力ボートフラグ制御やボート符号フラグ制御を
不要にすることができる。
The configuration of the data memory is not limited to the configuration for miniaturization as in the above embodiment, but may also be configured to specifically hold cosine and sine data in pairs within the range of the first to fourth quadrants. In that case, output boat flag control and boat code flag control can be made unnecessary depending on the storage scale of the data.

上記実施例では1図形変換の基本となる基本図形データ
がメインメモリMMから供給される場合について説明し
たが、それに限定されるものではなく、ライトペン、ト
ラッカボール、ジョイスティックなど種々の図形入力機
器から供給可能にシステム構成してもよい、また、上記
実施例の画像出力機器はラスクスキャン型CRTディス
プレイ装置であるが、ランダムスキャン型ディスプレイ
装置、x−Yプロッタ、ドツトプリンタなど種々の画像
及び図形の出力機器に変更可能である。
In the above embodiment, a case has been described in which basic figure data, which is the basis of one figure conversion, is supplied from the main memory MM, but it is not limited to this, and it can be supplied from various figure input devices such as a light pen, tracker ball, joystick, etc. The image output device in the above embodiment is a rask scan type CRT display device, but it can also be configured to output various images and figures such as a random scan type display device, an x-y plotter, and a dot printer. It is possible to change the equipment.

また1図形変換の演算方式は、上記実施例で説明した同
次座標を用いるものに限定されず、適宜の座標形式を採
用することができるが、特に同次座標を用いれば、透視
変換の表現に便利である。
In addition, the calculation method for one-figure transformation is not limited to the one using homogeneous coordinates as explained in the above embodiment, and any appropriate coordinate format can be adopted. In particular, if homogeneous coordinates are used, It is convenient for

以上の説明では主として本発明廿によってなされた発明
をその背景となった技術分野である3次元グラフィクス
に適用した場合について説明したが、それに限定される
ものではなく、2次元グラフィクス、CAD/CAMシ
ステム、アニメーションシステム、リモートセンシング
システム、コンピユーテッド・トモグラフィなど各種グ
ラフィックス及び画像処理技術に適用することができる
In the above explanation, the invention made by the present invention was mainly applied to three-dimensional graphics, which is the background technical field, but the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited to two-dimensional graphics, CAD/CAM systems, etc. It can be applied to various graphics and image processing technologies such as , animation systems, remote sensing systems, and computed tomography.

本発明は、少なくとも図形を回転変換させる条件のもの
には適用することができる。
The present invention can be applied at least to conditions where a figure is rotated.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち1回転角度データに応じた正弦及び余弦データ
がデータ記憶手段から同時に出力されて必要な回転変換
行列の演算がそれ専用の演算手段によって行なわれるこ
とにより、データ記憶手段の小型化及び回転演算処理の
高速化を達成することができる。
In other words, sine and cosine data corresponding to one rotation angle data are simultaneously output from the data storage means, and the necessary rotation transformation matrix calculation is performed by a dedicated calculation means, thereby reducing the size of the data storage means and rotation calculation processing. It is possible to achieve faster speeds.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の回転演算装置の1実施例を示す機能ブ
ロック図、 第2図は回転演算装置が含まれる図形変換処理装置の機
能ブロック図。 第3図は図形変換処理装置が含まれるコンピュータグラ
フィックスのシステム構成図、第4図は図形変換の動作
説明図である。 CPU・・・中央処理装置、MM・・・メインメモリ、
FC・・・図形変換処理装置、LOG・・・汎用ロジッ
ク回路、RC・・・回転演算装置、VC・・・透視変換
回路。 PC・・・画像データ生成ユニット、C0NT・・・コ
ントローラ、DM・・・データメモリ、OPE・・・演
算回路。 第  3  図 す旬 第  4  図
FIG. 1 is a functional block diagram showing one embodiment of the rotation calculation device of the present invention, and FIG. 2 is a functional block diagram of a graphic conversion processing device including the rotation calculation device. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a computer graphics system including the graphic conversion processing device, and FIG. 4 is an explanatory diagram of the graphic conversion operation. CPU...Central processing unit, MM...Main memory,
FC...Graphic conversion processing device, LOG...General purpose logic circuit, RC...Rotation calculation device, VC...Perspective conversion circuit. PC...image data generation unit, C0NT...controller, DM...data memory, OPE...arithmetic circuit. Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、所定座標系における図形データによって特定される
図形を回転変換するための変換行列の演算を行う回転演
算装置であって、回転角度データに基づいて3角関数デ
ータを出力可能なデータ記憶手段と、このデータ記憶手
段から出力される3角関数データに基づいて回転変換行
列の演算を行う演算手段とを含むことを特徴とする回転
演算装置。 2、上記記憶手段は、回転角度データに基づいてそれに
応じた正弦データ及び余弦データを出力可能に構成され
るものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の回転演算装置。 3、上記記憶手段は、角度θに対して、sinθ及びs
in(π/2−θ)のデータを1つの回転角度データに
基づいて出力可能なデュアルポートを持つものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の回転演算装
置。
[Claims] 1. A rotation calculation device that calculates a transformation matrix for rotationally transforming a figure specified by figure data in a predetermined coordinate system, which outputs trigonometric function data based on rotation angle data. 1. A rotation arithmetic device comprising: a data storage means capable of performing rotational transformation, and an arithmetic means for calculating a rotation transformation matrix based on trigonometric function data output from the data storage means. 2. The rotation calculation device according to claim 1, wherein the storage means is configured to be able to output sine data and cosine data based on rotation angle data. 3. The storage means stores sin θ and s for the angle θ.
3. The rotation calculation device according to claim 2, having a dual port capable of outputting in(π/2−θ) data based on one rotation angle data.
JP9203486A 1986-04-23 1986-04-23 Rotation arithmetic unit Pending JPS62249285A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106645944A (en) * 2016-09-28 2017-05-10 南京埃斯顿自动控制技术有限公司 Extraction method for instantaneous value of each component of three-phase power grid based on rotation transformation

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CN106645944A (en) * 2016-09-28 2017-05-10 南京埃斯顿自动控制技术有限公司 Extraction method for instantaneous value of each component of three-phase power grid based on rotation transformation

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