JPS63247868A - 三次元図形表示装置 - Google Patents

三次元図形表示装置

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JPS63247868A
JPS63247868A JP62079662A JP7966287A JPS63247868A JP S63247868 A JPS63247868 A JP S63247868A JP 62079662 A JP62079662 A JP 62079662A JP 7966287 A JP7966287 A JP 7966287A JP S63247868 A JPS63247868 A JP S63247868A
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JP
Japan
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display
screen
pixel
memory
value
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JP62079662A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Kuwana
利幸 桑名
Seiichi Niino
新納 誠一
Yasushi Fukunaga
泰 福永
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は三次元図形表示装置に係り、特にクリッピング
や奥行き輝度変調のパラメータが頻繁に変更される三次
元図形の表示に好適な三次元図形表示装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、三次元図形を二次元のディスプレイ装置上に表示
し、かつ三次元の立体感を表わす手法として、隠線消去
、隠面消去、奥行き方向輝度変調。
シェーディング、透視変換、奥行き方向クリッピング等
の種々の表示方式が考案されている。
第4図〜第6図で上記方式のうちのいくつかを説明する
。まず第4図は、P1〜P4の頂点を結んでできる三次
元平面を輪郭線のみ表示した例である。本図では、頂点
P2.P4のいずれが手前にあるかがわからない。次に
第5図は、第4図の平面を画面奥行き方向のあるz値で
クリッピング表示した例であり、破線で示される線分P
4・P5、及びP4・P6は画面上には表示されない。
第6図は、奥行き方向輝度変調の例であり、手前にある
点P2からP4に向かって画面上の輝度を滑らかに変更
し、表示した例である。
上記いずれの表示処理も、第7図の構成で行なわれてお
り、その様子を以下に説明する。まず。
CPUIは、描画回路2に対し、表示データの供給1表
示力式の指定を行なう。描画回路2は、指定された表示
方式に基づき、シューディング、隠面消去、クリッピン
グ等の処理を行ない、フレームメモリ4に書き込む。D
A変換回路7は、フレームメモリ4の内容を読み出し、
ビデオ信号に変換し、ディスプレイ8に表示する。
なお、シェーディング、隠面消去等に使用される2バツ
フア・アルゴリズムに関する論文として。
アイトリプルイー シージ−アンドニー(IEEECG
&A)、1986年11月号のケロッグ ニスブース(
Kellogg S、 Booth)他による「ハード
ウェア アシスタンス フオ ゼットバッファビジプル
 サーフエース アルゴリズム」()Iardware
 As5istance for Z−Buffer 
VisibleSurface Algorithms
) 、及び、ウィリアム エムニューマン、ロバート 
エフ スプロール(William M、 Newma
n、 Robert F、 5proull)著。
マグロウヒル インターナショナル ブック カンパニ
ー(McGrav−Hill Internation
al BookCompany)発行(1979年)の
プリンシプルオブ インタラクティブ コンピュータ 
グラフィック セカンドエディジョン(Princip
les ofInteractive Compute
r Graphics 5econd Edition
)が挙げられる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来方式は、以下に示す問題点があった。
まず、シューディング、隠面消去、隠面消去処理等は、
多大な計算量と応答時間を要し、三次元形状の作成途中
で対話的に使用するには不向きであった。又、クリッピ
ング、透視変換、奥行き方向輝度変調の処理はシューデ
ィング等の処理よりも計算量は少ないが、表示画面に図
形を初期表示する場合も、表示されている図形に対して
、クリッピング値等の表示制御パラメータを変更し画面
を再表示する場合も、第7図の描画回路による処理が行
われるため、画面再表示までの応答時間は描画回路2の
描画性能によって決まり、かつ、画面上に表示される図
形の量、例えば直線の本数等に比例して増大し、複雑な
図形に対しては、1秒〜数秒の画面再表示時間がかかり
、応答性が悪いという問題があった。とくに一般的な三
次元形状作成処理においては、非常に複雑な図形が頻繁
に画面上に表示され、その上複雑さが増す程、形状を認
識・確認するために、クリッピング値、奥行き輝度変調
の傾きの度合等の表示制御パラメータの変更が頻繁に発
生することから、この問題はマンマシン性を改善するた
めの大きな障壁となっている。
本発明の目的は表示制御パラメータの変更時に。
表示図形量に依存しない時間で画面更新処理が行え、か
つ、ダイヤル装置を回すと表示制御パラメータの変化に
伴ない0.1 秒間隔程度の性能で画面更新処理が可能
な、三次元図形表示装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的は、表示制御パラメータの変更時に、描画回
路による直線1文字等の論理的なデータからフレームメ
モリへの描画処理を行わず、表示制御パラメータの影響
を受ける前の色コードデータと、画面奥行き方向の値(
2値)を、表示画面の画素数分だけメモリに格納し、表
示制御パラメータが変更された場合に、上院メモリから
色コードデータと2値とを読み出し、比較判定処理又は
演算処理を表示画面の画素数分だけ繰り返して表示制御
パラメータに対応した色コードデータを生成する比較演
算手段を設けることにより、達成される。
〔作用〕
上記比較演算手段による処理時間は、表示画面の画素数
と、1画素当たりの比較判定又は演算処理時間とだけで
決るから、表示図形量には依存しない時間で表示制御パ
ラメータの変更が可能となり、かつ、1画素当たり演算
性能が0.1μs、表示画面の画素数が11000X1
000=I画素であるとすれば、0.1秒程度の応答性
は保障され、ダイヤル装置等による滑らがな表示制御パ
ラメータの変更が可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を、まずZクリッピング処理を
中心に図面に基づき説明する。第1図は本実施例の構成
図であり、描画回路2は、表示する論理的な図形データ
を管理するCPUIからの指示を受け、直線9文字等の
図形を画素展開し、フレームメモリ4、又はフレームメ
モリ5とzバッファメモリ6に画素毎の色情報と2値を
書き込む。フレームメモリ4,5及びzバッファメモリ
6は各々、表示画面の各画素につき数ビットの情報を1
表示画面の全画素に対して有するメモリであり、第2図
、第3図に示すように、フレームメモリ4,5には画素
毎の色コード情報C(I、J)が、zバッファメモリ6
には画素毎の2値(I。
J)が格納される。但し第2図、第3図では表示画面の
画素数をnXm画素とし、(I、J)は各画素の位置を
示す座標値である。又、フレームメモリ4,5で図形が
存在しない領域には画面の背景色コード(以下では背景
色を0として話を進める)が格納される。zバッファメ
モリ6はpピッ81画素とすると、2=0〜2F−1の
値が格納され1画面に向って一番奥が2=0、手前が2
=2’−1となり、図形データが存在しない領域は0と
なる。
これらのメモリのうち、フレームメモリ4の画素毎の色
コード情報が、DA変換回路7によって読み出されてア
ナログ信号に変換され、ディスプレイ装置8はビデオ信
号として送られる。ダイヤル装!!9は表示制御パラメ
ータの変更を行う。描画メモリ選択レジスタ13は、描
画回路2がフレームメモリ4,5のどちらに書き込むか
を決めるものであり、比較演算回路3は、フレームメモ
リ5及びzバッファメモリ6の内容と、制御レジスタ1
1.12の内容とを入力し、画素毎に演算を行い、その
結果をフレームメモリ4に書き込む。
制御レジスタ11は2クリツプの値Zc を格納し、制
御レジスタ12は2クリツプされた図形の色を決定する
クリップ色Cを格納する。
次に第8〜第14図を用いて本実施例の動作を説明する
。第8図はCPUI上で動作するプログラムのフローチ
ャートであり、画面上に三次1元図形を表示する際に起
動される。まず、ブロック81で、描画メモリ選択レジ
スタ13をフレームメモリ5とし、ブロック82でCP
UIから直線。
文字等の表示図形データと視線方向、拡大率等の表示制
御パラメータが描画回路2に渡され、フレームメモリ5
及びzバッファメモリ6に直線9文字等の画素展開処理
が行われる。CPUIから渡される図形のフォーマット
は、例えば直線であれば、始点、終点のXe’JeZ座
標、直線の色コード等で渡される。ここでは簡単のため
に、各座標方向とも1〜10の10個の座標値のいずれ
かであるとする。そして始点座標= (3,3,10)
始点座標: (S、S、O) 、直線の色コード=3が
渡されたとする。そうするとブロック82終了時のフレ
ームメモリ5の内容は、第9図に示すように、直線に対
応する画素の領域に色コード=3が格納された状態、z
バッファメモリ6の内容は、第10図で示す様に、直線
展開領域に対応する画素に画素毎の2の値が計算され格
納された状態となる。ブロック83〜85はフレームメ
モリ4に2クリツプした色情報を転送する処理であり、
まずブロック83で現在のダイヤル装置9の値を読み込
み、ブロック84で読み込んだダイヤル値から2クリツ
プ値ZCを求めてこれを制御レジスタ11にセットし、
ブロック85で比較演算回路3を起動する。比較演算回
路3は、第12図で示されるように、比較回路31、セ
レクタ32より構成され、起動されると1表示画面の全
ての画素に対して画素毎に、zバッファメモリ6の内容
2(I、J)と、制御レジスタ11の内容Zcとを比較
回路31で比較する。そしてその結果を制御信号33と
してセレクタ32を以下のように制御する。
z(L J)>zcの場合: Co(I 、J)=Ct(I 、J) z(I、J)≦Zcの場合: C,(I、J)=C 但しC1,CI、はそれぞれ、セレクタの入力、出力で
あり、2の値がクリップ値Zc以下の部分の色コード情
報C0(I、J)はクリップ色Cに変換され、この結果
がフレームメモリ4に書き込まれる。第9,10図の直
線例で、zc=5.CI0とした場合の比較演算回路3
起動後のフレームメモリ4の内容は、第11図の様にz
=5より奥側の図形はクリッピングされた状態となり、
この結果が表示画面に反映される。
又、ダイヤル装置9を回して2クリツプ値ZCをスムー
ズに変更する処理は、第8図のブロック83〜85を繰
り返し行うことにより実現できる。
そのフローチャートを第13図に示す。ここでブロック
131〜133は第8図のブロック83〜85と同じで
あり、これのブロックをブロック134でZcの変更が
終了したと判定するまでくり返される。
以上のように、本実施例では、表示すべき三次元画像の
原画情報は、CP U 1’から指示されたときに描画
回路2が作成してフレームメモリ5およ廊zバッファメ
モリ6へ格納され、以後の表示制御パラメータ指定によ
る表示方法の変更はフレームメモリ5とzバッファメモ
リ6の原画情報を比較演算回路3で修正することにより
作成されるから1表示方法変更時の処理が高速化される
以上の実施例は2グリツプの場合であったが、次に奥行
き方向輝度変調制御に関する説明を行う。
このときの装置構成は2クリツプ処理の構成図である第
1図と同じであるが、レジスタの内容や演算内容が以下
の点で異なる。
(1)第1図のダイヤル装置9の値によって、奥行、き
方向(2方向)の輝度変調の変化率を表す傾きaが求め
られ、これがレジスタ11にセットされる。
(2)比較演算回路3の処理内容が、2クリツピング処
理ではなく、制御レジスタ11にセットされた奥行き方
向輝度変調の傾きaと、各画素毎の2値から輝度変調度
を計算し、フレームメモ4J 4に出力する。
以下、第14図、15図を用いて比較演算回路3の動作
を詳しく説明する。第15図は比較演算回路3の入出力
情報を示すブメック図であり、フレームメモリ5、Zバ
ッファメモリ6からはCI(I、J)、z (I、J)
が、制御レジスタ11からは輝度変調の傾きaが入力さ
れ、フレームメモリ4にc、(I、J)が出力される。
ここで(LJ)は画素の位置を示している。この演算回
路3の入出力情報の関係が第14図に示されるもので、
横軸に2の値を取り、zmax=2’  1 (Pはz
バッファメモリ6のビット数/画素)である、縦軸は、
輝度変調率Co / Ciを取り、直線41〜45は傾
きaの値a1〜a5によって傾斜が変わる直線を示し、
例えばz=z1、かつ、a=a、の場合(直線43の場
合)は、C0/C1=bとなる。又、a=a4.a、の
場合の、z=z1に対応する値は、c、/ct=oとな
る0以上の演算処理を表示画面の全画素について行なう
ことにより、2クリツプ値変更の場合と同じ様に1表示
図形量に依存しない奥行き方向輝度変調の傾き変更に伴
なう表示更新処理を実現することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、2クリツプの2値、奥行き輝度変調の
傾き等の表示制御パラメータを変更した場合の、表示画
面作成時間は、−画素当たりの演算時間と1表示画面の
画素数にのみ依存するため。
表示図形量の多さに依存しない高速な表示変更が可能に
なる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図、
第3図は各々フレームメモリ、zバッファメモリの内容
説明図、第4図〜第6図は三次元図形の表示画面例を示
す図、第7図は従来の三次元図形表示装置の構成を示す
ブロック図、第8図は2クリップ表示時の表示処理のフ
ローチャート、第9図〜第11図は第8図の処理過程に
おけるフレームメモリ、zバッファメモリの内容説明図
、第12図は比較演算回路の構成図、第13図はダイヤ
ルによる2クリツプ値変更プログラムのフローチャート
、第14図〜第15図は奥行き輝度変更表示方式の説明
図を示す。 1・・・CPU、2・・・描画回路、3・・・比較演算
回路、4.5・・・フレームメモリ、6・・・zバッフ
ァメモリ。 7・・・DA変換回路、8・・・ディスプレイ装置1,
9・・・ダイヤル装置、11.12・・・表示パラメー
タ制御レジスタ、13・・・描画メモリ選択レジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、ディスプレイ装置の表示画面の各画素毎の表示デー
    タを記憶するための第1及び第2のフレームメモリと、
    表示画面の各画素毎の画面奥行き方向のz値を記憶する
    ためのzバッファメモリと、表示すべき図形の形、位置
    、色等を示すコマンドが与えられるとこれを表示画面の
    各画素毎の表示データ及びz値に変換して上記第1のフ
    レームメモリか上記第2のフレームメモリ及びzバッフ
    ァメモリかのいずれかへ書き込むための描画手段と、上
    記第1のフレームメモリから画素毎の表示データを読み
    出して信号に変換し、表示画面上への表示処理を行なう
    表示回路とを有する三次元図形表示装置において、三次
    元図形の表示方法を指示する表示制御パラメータが与え
    られたときに、該パラメータと、上記第2のフレームメ
    モリ上の表示データと、上記zバッファメモリ上のz値
    とを読み込み、上記指示された表示方法を実現するため
    の表示画面の画素単位の演算又は比較判定処理を行い、
    その結果を上記第1のフレームメモリに格納する比較演
    算手段を設けたことを特徴とする三次元図形表示装置。
JP62079662A 1987-04-02 1987-04-02 三次元図形表示装置 Pending JPS63247868A (ja)

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JPS63247868A true JPS63247868A (ja) 1988-10-14

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03156686A (ja) * 1989-11-15 1991-07-04 Mitsubishi Precision Co Ltd 対数変換器付きzバッファ回路
EP0744730A3 (en) * 1995-05-22 1998-03-11 Sharp Kabushiki Kaisha Display device with character masking function

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03156686A (ja) * 1989-11-15 1991-07-04 Mitsubishi Precision Co Ltd 対数変換器付きzバッファ回路
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