JPS63271673A - 三次元表示装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、三次元物体を三次元空間中の平面の集合で
近似し、各平面をスキャンラインの集合で近似し、各ス
キャンライン毎に塗りつぶし処理を行なう三次元表示装
置に関する。

（従来の技術） 近年のコンピュータシステムでは、三次元物体をラスク
スキャン方式のカラー表示モニタに表示する図形処理技
術が大きな重要度を占めている。

この処理は基本的には次のように進められる。■三次元
物体を第５図に示すように三次元空間中の三角形の集合
で近似する。なお、三角形以外にも、台形、四角形など
の平面による面分側方が知られている。■三角形の各頂
点の座標値と輝度を決定する。■各三角形毎に表示モニ
タ、例えばＣＲＴモニタに表示（塗りつぶし表示）する
。この表示は、第６図に示すように三角形の２辺を横切
るスキャンラインとその２辺との交点Ｐ　ａｉ、　　Ｐ
　ｂｉの近似座標値（ｘａｌ、　　ｙａｉ、　　ｚａｉ
）　、　　（ｘｂｉ、　　ｙｂｉ。

ｚ　ｂｉ）と輝度１　ａｌ、　　Ｉ　ｂｌとを各頂点の
情報から線形補間によって求め、Ｐ　ａｉ、　　Ｐ　ｂ
ｉを結ぶスキャンライン上の各画素の近似座標値と輝度
とを、Ｐ　ａｉ。

Ｐｂｉの近似座標値と輝度をもとに線形補間により求め
ることにより行なわれる。この■の処理は、第７図に示
す三次元表示装置で次のように行なわれる。

第７図の三次元表示装置の制御部１１には、図示せぬホ
ストＣＰＵから、表示対象三次□光物体を近似するｎ個
の三角形の各頂点の情報（座標値、輝度）が三角形単位
で与えられる。今、第６図に示す三角形（ΔＰｉ　Ｐ２
　Ｐ３　）の頂点ＰＬ、Ｐ２゜Ｐ３の座標値（ｘｉ、ｙ
ｌ、ｚＬ）、（ｘ２゜ｙ２　、　　ｚ２　）　、　　（
ｘ３　、　　ｙ３　、　　ｚ３　）および輝度Ｉｔ、Ｉ
２，１３が制御部１１に与えられたものとする。制御部
１１は、まずＰ２．Ｐｉを結ぶ線分である辺Ｅ　ａ　ｓ
およびＰ３．ＰＩを結ぶ線分である辺Ｅｂについて、ｙ
が１（単位長）増加するときのｘ、ｚ、Ｉの増加分（単
位増加分）を求める。

ここで、辺Ｅａに関するｘ、ｚ、Ｉの単位増加分をΔｘ
Ｂ、　Δｚａ、　ΔＩａとし、辺Ｅｂに関するｘ、　ｚ
、　　Ｉの単位増加分をΔｘｂ、Δｚｂ。

ΔＩｂとすると、これらは次の計算で求められる。

Δｘａ　−（ｘ２−ｘｉ　）　／　（ｙ２−ｙｌ　）Δ
ｚａ　＝　（ｚ２−ｚｌ　）　／　（ｙ２−ｙｌ　）Δ
Ｉａ　−（Ｉ２−　Ｉｔ　）　／　（ｙ２−ｙｌ　）・
・・・・・（１） Δｘｂ　　−（ｘ３　−ｘｉ　　）　　／　　（ｙ３　
−ｙｌ、　　）Δｚｂ　　＝　　（ｚ３　−ｚＪ、　　
）　　／　　（ｙ３　−ｙｉ　　）Δ　Ｉ’ｂ　　−（
Ｉ３　−　１１　　）／　　（）’３　−　ｙｌ　）・
・・　・・（２） 制御部１１は、Δｘａ、　Δｚａ、　　ΔＩａおよびΔ
ｘｂ、　　Δｚｂ、　ΔＩ　ｂを求めると、辺Ｅａ。

Ｅｂの頂点である２１点のＸ＋Ｙ座標値ＸＪ。

ｙｌをｘ＋Ｖ座標値発生回路Ｊ２に、Ｚ座標値ｚ１を２
座標値発生回路１３に、そして輝度１１を輝度発生回路
１４に、それぞれセットし、これら回路１２〜１４を起
動すると共に、書込み信号１５を発生する。

各回路１２〜１４は、制御部１１により起動されると、
２１点を通る（ｙ座標値がｙｔである）スキャンライン
（第１スキヤンライン）から２２点を通る（ｙ座標値が
ｙ２である）スキャンライン（第ｙ２−ｙｌ　＋１スキ
ヤンライン）までの各スキャンライン上の各画素の近似
座標値と輝度とを、次に示すように発生する。

まず第１スキヤンラインについては、同ライン上の画素
は２１点の画素だけであり、ｘ、ｙ座標値発生回路１２
は２１点のｘ、ｙ座標値ｘｔ、ｙｔを発生し、２座標値
発生回路１８は２１点の２座標値ｚ１を発生し、輝度発
生回路１４は２１点の輝度１１を発生する。

ｘ、ｙ座標値に対応して２座標値を格納する２メモリ１
Ｂは、ｘ、ｙ座標値発生回路１２からのＸ。

ｙ座標値によりアドレス指定され、これによりそのアド
レス位置の２値が読出される。比較器１７は、Ｚメモリ
１６から読出された２値と２座標値発生回路１３から発
生されたＺ値とを比較し、後者の方が小さい場合、即ち
回路１３からの２値（新たな面）がＺメモリ１６からの
２値（既に作成済みの面）より奥側（面が隠れる側）に
ある場合、論理“１”の書込み許可信号１８の出力を控
える（即ち書込み許可信号１８を論理“Ｏ“に設定する
）。書込み許可信号１８が論理″Ｏｎの場合、アンドゲ
ート１９は制御部１１からの論理“１”の書込み信号１
５に無関係に、２メモリ１６および（ｘ、ｙ座標値に対
応してＩ値を格納する）輝度メモリ２０への書込み信号
２】の出力を控える。この結果、ｘ、ｙ座標値発生回路
１２からのＸ＋Ｙ座標値で指定されるメモリＩＣ２０の
２値、■値は、そのまま保存される。

これに対して、２座標値発生回路１３からの２値の方が
大きい場合、即ち回路１３からの２値がＺメモリ１６か
らの２値より手前にある場合には、比較器１７は論理“
１”の書込み許可信号１８を出力する。

この結果、ｘ＋Ｖ座標値発生回路１２からのｘ、　　ｙ
座標値で指定されるメモリ１６．２０の２値１　■値は
、回路Ｊ、３．１４から発生される新たなＺ値、Ｉ値（
ここではｚｌ、Ｉｌ）に書換えられる。

第２スキヤンライン以降については、対象スキャンライ
ンを第１スキヤンラインとすると、まず第１スキヤンラ
インと辺Ｅａ、Ｅｂとの交点Ｐａｔ（第ｉスキャンライ
ンの左端）、Ｐｂ１（第ｉスキャンラインの右端）のＸ
座標ｘ　ａｔ、　　ｘ　ｂｊとｙ座標ｙ　ａｌ、　　ｙ
　ｂｊと２座標ｚ　ａｉ、　　ｚ　ｂｊと輝度１ａｉ、
Ｉｂ＋とが、次式により求められる。

ｘ　ａｉ＝　ｘ　ａ（１−１）＋Δｘａｚ　ａｌ　−ｚ
　ａ（１−１）＋ΔｚａＩ　ａｊ　−Ｉ　ａ（ｉ−１）
＋Δ　Ｉａｘ　ｂｉ−ｘ　ｂ（１−１）＋Δｘｂ ｚ　ｂｉ−ｚ　ｂ（ｉ−１）＋Δ　ｚ　ｂＩ　ｂｌ　−
１ｂ（＋−１）＋ΔＩｂ 但しｘａｌ−ｘｂｌ−ｘｉ ｚ　　ａｔ　−ｚ　　ｂｌ　−ｚ　　ＩＩａｌ−１ｂｌ
−Ｉｆ ・・・・・・（３） 第１スキヤンラインの両端点（Ｐ　ａｉ、　　Ｐ　ｂｉ
）の座標および輝度が求められると、この座標および輝
度をもとに、第ｉスキャンライン上の各画素の近似座標
値と輝度が、先頭画素から順に発生される。例えば、第
ｉスキャンラインの左端（Ｐ　ａｉ点）の画素を先頭画
素とすると、第１スキヤンライン上のｊ番目の画素のｙ
座標値ｙｆｊ、ｘ座標値ｘ　Ｉｊ。

２座標値ｚ　Ｉｊ、輝度１１ｊは次式により求められる
。

ｙ　ｉｊ＝　ｙ　ｉ ｘ　ｊｊ　−ｘ　１（ｊ−１）＋１ ｚ　Ｉｊ＝　ｚ　１（ｊ−１）＋Δｚｉ１　ｉｊ　−Ｉ
　１（ｊ−１）十ΔＩＩ但し、 ｘｌｌ−ｘａｉ、　　ｚｉｌ−ｚａｉ、　　ｌ１ｌ−Ｉ
ａ１１≦ｊ≦　（ｘ　ｂｉ　−ｘ　ａｉ＋１　）Δｚ１
−　　（ｚｂｊ−ｚａｌ）　／　（ｘｂｉ−ｘａｉ）Δ
Ｉ　Ｉ　　−（Ｉ　ｂｌ　−１ａｌ）　／　（ｘｂｊ−
ｘａｉ）・・・・・・（４） 上記（４）式で、Δｚｉ、Δ１１は、第ｉスキャンライ
ンがＸが１増加するときの、それぞれＺ値。

ｉ値が増加する割合いを示す。

さて、第ｉスキャンライン上のｊ番目の座標値ｘ　ｔｊ
、　　ｙ　ＩｊはＸ＋　　ｙ座標値発生回路１２から、
ｚｉｊはＺ座標値発生回路１３から、そしてＩｉｊは輝
度発生回路１４から、それぞれ発生される。この結果、
第ｉスキャンライン上のｊ番目の画素について、２メモ
リ１６内の２値と輝度メモリ２０内のｉ値の更新が、上
記２１点の場合と同様にして行なわれる。

次にＸが＋１され、ｊ−ｊ＋１で示される次の画素につ
いて、（３）式に従ってｘ、ｙ、ｚおよびｉ値が発生さ
れ、２メモリ１８内の２値と輝度メモリ２０内のｉ値の
更新が行なわれる。やがてＰｂ１点の画素について上記
の更新が行なわれると、第ｉスキャンラインについての
塗りつぶしくシェーディング）は終了となり、ｙｊ　−
ｙｉ　＋１で示される次のスキャンラインについて、前
回と同様の手順により塗りつぶしが行なわれる。

以上の動作が繰返され、２２点を通る（ｙ値がｙ２の）
スキャンラインについての塗りつぶしが終了すると、第
６図の三角形（ΔＰｉ　Ｐ２　Ｐ３　）の下側三角形（
ΔＰＩ　Ｐ２　Ｐ４　）の塗りつぶしが完了する。次に
、上側三角形（八Ｐ２　Ｐ３　Ｐ４）を下側三角形と同
様にして塗りつぶすことにより、三角形（ΔＰＩ　Ｐ２
　Ｐ３　）内の各画素のｚ、ｉ値がメモリ１６．２０に
更新される。輝度メモリ２０の内容は、表示タイミング
回路２２によってＣＲＴモニタ２３に読出され、画面表
示される。

さて、上記した三次元物体は、百方から千万点と極めて
多くの点から成るのが一般的である。したがって、第７
図に示す従来の三次元表示装置のように、１点ずつその
三次元座標値および輝度を求めていたのでは、１つの物
体を完成するのに長時間を要し、特に高速表示を必要と
するアニメーション等に適用することは困難であった。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したように、従来の三次元表示装置では、三次元物
体を構成する各点について、１点ずつその三次元座標値
および輝度を求めていたため、高速表示が行なえない問
題があった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものでその目的は
、三次元物体を三次元空間中の平面の集合で近似し、各
平面をｙ座標値毎のスキャンラインの集合で近似し、各
スキャンライン毎に塗りつぶし処理を行なう際に、塗り
つぶし対象スキャンライン上の画素の三次元座標値およ
び輝度を複数画素分同時に求めることができ、複数画素
の同時塗りつぶし処理が行なえる三次元表示装置を提供
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）この発明は、塗
りつぶし対象スキャンライン上の画素のＸ座標値の少な
くとも上位ｍ−ｎビット（ｍはＸ座標値の構成ビット数
、ｎは１以上の整数）並びにＸ座標値を開始点の画素か
ら順に２ｎ画素おきに発生する第１座標値発生回路と、
この第１座漂値発生回路から発生されるＸ座標値の上位
ｍ−ｎビット並びにＸ座標値で指定される塗りつぶし対
象スキャンライン上の連続する２ｎ個の画素の２座標値
を各画素毎に発生する２ｎ個の第２座標値発生回路と、
上記連続する２ｎ個の画素の輝度を各画素毎に発生する
２ｎ個の輝度発生回路とを設け、塗りつぶし対象スキャ
ンライン上の各画素の三次元表示装置および輝度を２ｎ
画素単位で同時に発生させる一方、２座標値格納用のＺ
メモリを２ｎ個の第１メモリバンクで構成すると共に、
輝度値格納用の輝度メモリを２ｎ個の第２メモリバンク
で構成することにより、２メモリおよび輝度メモリへの
２座標値および輝度値書込みを、上記連続する２ｎ個の
画素について同時に行なうようにしたものである。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例に係る三次元表示装置のブ
ロック構成を示す。同図において、３１は装置全体を管
理する制御部、３２は三次元空間中の平面（三次元平面
）を近似する各スキャンライン上の画素のｘ＋Ｙ座標値
（ｘ　ｊｊ、　　ｙ　ｊｊ）を先頭画素から順に２ｎ画
素（ｎは１以上の整数）おき、例えば２２画素（ｎ−２
）おきに発生するｘ、　　Ｘ座標値発生回路である。３
３−０〜３３−３はｘ、Ｘ座標値発生回路３２から発生
されるＸ座標値（ｘｉＤの下位２ビツト（ｎビット）を
除く残りビット（ｘ’ｌｊ）およびＸ座標値（ｙｉＤで
指定されるスキャンライン上の連続する２２　（−４’
）個の画素ｐＯ〜ｐ３の２座標値（ｚ　ｉｊ）を発生す
る２座漂値発生回路、３４−０〜３４−３は上記連続す
る４画素ｐＯ〜ｐ３の色強度である輝度（Ｉｊｊ）を発
生する輝度発生回路である。上記画素ｐＯ〜ｐ３は、Ｘ
座標値（ｘ　Ｉｊ）の下位２ビツトで指定可能である。

ここで、上記スキャンラインの開始点（ここでは左端点
）の画素を含む連続する４画素ｐＯ〜ｐ３を第１画素ｐ
ｏ１〜ｐａｔと呼び、次の４画素ｐＯ〜ｐ３　　（第１
画素ｐｏｔ〜ｐ３１の右に隣接する４画素ｐｏ　−ｐ３
　）を第２画素９０２〜ｐ３２と呼ぶ。

同様に、第２画素９０２〜ｐ３２を先頭とする第ｊ番目
の４画素を、第ｊ画素ｐＯｊ−ｐ３ｊ（ｊ−１，２・・
・）と呼ぶ。ｊは、該当スキャンラインの先頭画素（開
始点）のＸ座標値をｘａｌ、最終画素（終了点）のＸ座
標値をｘｂｉとすると（第６図参照）、１≦ｊ≦（ｘｂ
ｉ−ｘａｌ＋４）　／４を満足する整数である。

３５は２座漂値発生回路３３−０〜３３−３から発生さ
れる（第ｊ画索ｐｏｊ−ｐ３ｊの）２座標値を後述する
アンドゲート４２−０〜４２−３から出力される書込み
信号３６−０〜３６−３に応じて格納する２メモリ、３
６は輝度発生回路３４−０〜３４−３から発生される（
第ｊ画索ｐＯｊ〜ｐ３ｊの）輝度Ｉを上記書込み信号３
６−０〜３６−３に応じて格納する輝度メモリである。

２メモリ３５は、第２図に示すように、４つのメモリバ
ンク３５−０〜３５−３から成る。メモリバンク３５−
０〜３５−３は、上記座標値（ｘ’　ｉｊ、　　ｙｉｊ
）で指定される第ｊ画素ｐｏｊ−ｐ３ｊの２座標値をｘ
’ｉｊおよびｙｌｊで指定されるアドレス位置に、書込
み信号３Ｇ−ｏ〜３Ｇ−３に応じて格納するのに用いら
れる。同様に輝度メモリ３７は、第３図に示すように、
４つのメモリバンク３７−０〜３５−３から成る。メモ
リバンク３７−０〜３７−３は、上記座標値（ｘ　’　
ｉｊ、　　ｙ　ｊＤで指定される第ｊ画素ｐｏｊ−ｐ３
ｊの輝度Ｉをｘ’ｉｊおよびｙｌｊで指定されるアドレ
ス位置に、書込み信号３６−〇〜３６−３に応じて格納
するのに用いられる。

再び第１図を参照すると、３８は輝度メモリ３７の内容
を画面表示するＣＲＴモニタ、３９は表示タイミング回
路である。４０−０〜４０−３は２座漂値発生回路３３
−０〜３３−３から発生される（第ｊ画素ｐｏｊ〜ｐ３
ｊの）２座標値と（ｘ、Ｘ座標値発生回路３２がらの座
標値ｘ　／　１ｊおよびｙＩｊのアドレス指定により）
２メモリ３５のメモリバンク３５−ｏ〜３５−３がら読
出されるＸ座標値との大小を比較して書込み許可信号４
１−０〜４１４３を出力する比較器、４２−０〜４２−
３は制御部３１から出力される書込み信号４３−ｏ〜４
３−３の出力を比較器４０−０〜４０−３がらの書込み
許可信号４１−０〜４１−３に応じて制御するアンドゲ
ートである。

アンドゲート４２−０〜４２−３の出力信号は、前記書
込み信号３６−０〜３６−３として、Ｚメモリ３５のメ
モリバンク３５−０〜３５−３および（１１度メモリ３
７のメモリバンク３７−０〜３７−３に供給される。

次に、この発明の一実施例の動作を説明する。

まず、ホス）ＣＰＵ　（図示せず）は、表示対象三次元
物体を第５図に示すように三次元空間中の三角形の集合
で近似し、各三角形の各頂点の情報（三次元座標値およ
び輝度）を三角形単位で順に制御部３［に与える。今、
ホストＣＰＵから制御部３１に、第６図に示す三角形の
各頂点ＰＬ、Ｐ２゜Ｐ３の三次元座標値（ｘｉ、ｙＬ、
ｚｌ）。

（ｘ２．　ｙ２．　ｚ２）、　（ｘ３．　ｙ３．　ｚ３
）および輝度ＩＩ、１２．Ｉ３が与えられたものとする
。この場合、制御部３１は、従来例で示した制御部１１
と同様にして、Ｐ２．ＰＬを結ぶ線分である辺Ｅａ、お
よびＰ３．ＰＩを結ぶ線分である辺Ｅｂについて、ｙが
１画素分（単位長）増加するときのｘ、ｙ、ｚの増加分
を求める。そして、制御部３１は、２１点を通る（ｙ座
標値がｙｌである）第１スキヤンラインから２２点を通
る（ｙ座標値がｙ２である）第（ｙ２−ｙｌ　＋１）ス
キャンラインまでの各スキャンラインについて、その両
端点（スキャンラインの左端点である開始点およ−びス
キャンラインの右端点である終了点）の近似座標値およ
び輝度を逐次求め、各スキャンライン毎の塗りつぶし処
理を行なう。この塗りつぶし処理について、第ｉスキャ
ンラインを例に、以下に説明する。

今、制御部３１が、第ｉスキャンラインの両端点Ｐ　ａ
ｌ、　　Ｐ　ｂｊの三次元座標値（ｘ　ａｌ、　　ｙ　
ａｉ、　　ｚ　ａｔ）　。

（ｘ　ｂｉ、　　ｙ　ｂｉ、　　ｚ　ｂｉ）および輝度
１ａｉ、Ｉｂｉを、従来例で示した（３）式に従って求
めたものとする。

この場合、制御部３１は、第ｉスキャンラインの左端（
開始点Ｐ　ａｔ）の近似ｘ、ｙ座標値ｘ　ａｉ、　　ｙ
　ａｌを、第１スキヤンライに上の先頭画素のＸ＋Ｙ座
標値ｘ１１．、ｙ！ｌとしてｘ、ｙ座標値発生回路３２
にセットする。

また制御部３１は、第ｉスキャンラインの先頭画素のＸ
座標値ｘｌＬの下位２ビツトをもとに、同画素が、同画
素を含む４つの連続する第１画素ｐ０１〜ｐ３１のいず
れであるかを判断する。即ち制御部３１は、ｘｉｌの下
位２ビツトが００であれば画素ｐａｌを、０１であれば
画素ａｌｌを、１０であれば画素ｐ２１を、そして１１
であれば画素ｐ３１を、それぞれ判断する。もし上記先
頭画素が第１画素ｐｋｌ（ｋは０〜３のいずれか）であ
るものとすると、制御部３１は上記先頭画素の２座標値
ｚａｌをｚｌｊとして第ｊ画素ｐｋｊの２座標値発生用
の２座標値発生回路３３−ｋにセットし、輝度Ｉａｌを
１１１として画素ｐｋｊの輝度発生用の輝度発生回路３
４−ｋに初期設定する。また制御部３１は、他の２座標
値発生回路、輝度発生回路に対しては、ｚａｌ、Ｉａｉ
を第１画素ｐｋｌの２座標値、輝度とした場合の、他の
画素の２座標値、輝度を初期設定する。

以上の制御部３１の動作を、ｋ−２の場合を例に、具体
的に説明する。即ちに−２の場合、制御部３１は、画素
ｐ２ｊに対応する２座標値発生回路３３−２゜輝度発生
回路３４−２に対しては、第ｉスキャンラインの先頭画
素（Ｐ　ａｉ点の画素）の２座標値ｚ　ａｉ。

輝度１ａｉをｚｉｐ、ｌ１ｌ（ｊ−１）として初期設定
する。これに対し、画素ｐＯｊに対応する２座標値発生
回路３３−０．輝度発生回路３４−０に対しては、制御
部３１は、ｚａｆ、Ｉａｆから２×Δｚ＋、２ＸΔ１１
　　（Δｚｌ、　　ΔＩｉは、前記（４）式で示したよ
うに第ｉスキャンライン上でＸが１画素分増加するとき
の、それぞれＺ値、■値の増加する割合い）を減じた値
をｚｉｌ、Ｉｌｌとして初期設定する。同様に制御部３
１は、画素ｐｌｊに対応する２座標値発生回路３３−１
．輝度発生回路３４−１に対しては、ｚ　ａｉ。

ＩａｆからΔｚｉ、　　ΔＩ１を減じた値をｚｉｌ、Ｉ
ｉｌとして初期設定し、画素ｐ３ｊに対応する２座標値
発生回路３３−３．輝度発生回路３４−３に対しては、
ｚａｌ、ＩａｉにΔｚｉ、　ΔＩｆを加えた値をｚｉｌ
。

Ｉｉｌとして初期設定する。即ち制御部３１は、第１ス
キヤンラインの先頭画素の２座漂値ｚ　ａｌ、輝度１ａ
ｉを基準に、同画素を含む第１画素ｐ０１〜ｐ３１のう
ち同画素を除く残りの画素の２座標値ｚｉ１．輝度１１
１を求め、２座標値発生回路３３−〇〜３３−３および
輝度発生回路３４−０〜３４−３への初期値（ｚｌｌ、
　　ｌ１ｌ）設定を行なう。上記の初期設定動作を、第
１図に整理して示す。

制御部３１は、以上の初期設定を終了すると、Ｘ。

ｙ座標値発生回路３２．２座標値発生回路３３〜０〜３
３−３および輝度発生回路３４−０〜３４−３を起動す
る。

回路３２．３３−０〜３３−３．３４−０〜３４−３は
、制御部３１により起動されると、次式に従う動作を行
なう。

ｙｉｊ−ｙｊ ｘ　ｌｊ　−ｘ　１（ｊ−１）＋４ ｚ　ｉｊ　−ｚ　１（ｊ−１）＋　４　ＸΔｚｉＩ　ｊ
ｊ−１１（ｊ−１）＋４　ｘΔ１１但し、 ｘ　ｉｌ＝　ｘ　ａｌ ｚ　ｉｊ　−ｚ　ａｔ十α×Δｚｉ １１ｊ−１ａｉ−＋−ａｘΔＩ１ （αは一３≦α≦３を満足する整数 であり開始点からのずれで決まる） １≦ｊ≦（ｘｂｉ　−ｘａｌ＋４）　／４の全整数Δｚ
　ｉ　−（ｚ　ｂｉ　−ｚ　ａｉ）　／　（ｘ　ｂｉ　
−ｘ　ａｔ）ΔＩ　Ｉ　−（Ｉ　ｂｉ　−１ａｉ）　／
　（ｘｂｉ　−ｘａｉ）・・・・・・（５） 上記（５）式において、４×Δｚｉ、４ＸΔＩｉは、第
ｉスキャンライン上でＸが４（４画素分）増加するとき
の、それぞれＺ値、■値の増加する割合いを示す。

上記（５）式から明らかなように、ｘ、ｙ座標値発生回
路３２は、第１スキヤンライン上の画素のＸ。

ｙ座標値ｘｌｊ、ｙｉｊを、先頭画素のＸ＋Ｙ座標圃ｘ
　Ｉｔ、　　ｙ　１１から順に、２ｎ画素おきに発生す
る動作を行なう。更に具体的に述べるならば、ｘ＋３’
座標値発生回路３２は、第ｉスキャンラインの先頭画素
が第１画素ｐｋｌ（ｋはＯ〜３のいずれか）であるもの
とすると、第ｉスキャンライン上の全ての第ｊ画素ｐｋ
ｊのｘ、ｙ座標値ｘｉｊ、ｙｉｊを、ｐ　ｋｌ　（ｊ　
＝　１　）から順に発生する。

またＺ座標値発生回路３３−０〜３３−３は、第りライ
ン上の第ｊ画素ｐＯｊ−ｐ３ｊの２座標値ｚ＋ｊを、第
１画素ｐｏｌ〜ｐ３１の２座標値ｚｉｌ（但しその内容
は、第４図に示したように異なる）から順に発生する。

同様に輝度発生回路３４−０〜３４−３は、第りライン
上の第ｊ画素ｐＯｊ−ｐ３ｊの輝度１１ｊを、第１画素
ｐｏｌ−ｐ３１の輝度ＩＮ（但しその内容は、第４図に
示したように異なる）から順に発生する。

なお、第ｉスキャンラインの先頭画素がｐｏｌでない場
合、言替えれば先頭画素のＸ座標値ｘｉｌ（＝ｘａＤの
下位２ビツトが００でない場合には、第１画索ｐ０１〜
ｐ０３のうち第１スキヤンラインから外れる画素が存在
する。例えば先頭画素がｐ２１であれば、ｐｏｌ、　　
ｐｔｔの２画素は第ｉスキャンラインから外れる。

制御部３１は、回路３２．３３−０〜３３−３．３４−
０〜３４−３を起動すると、ｊ−１のサイクルでは、ｘ
＋Ｖ座標値発生回路３２から発生されるＸ座標値ｘ１ｊ
の下位２ビツトをもとに、第１スキヤンラインの先頭画
素が第１画素ｐｏｔ〜ｐ３１のいずれであるかを再度判
断し、その判断結果に応じて書込み信号４３−〇〜４３
−４を発生する。即ち、制御部３１はｊ−１のサイクル
でｘｒＶ座標値発生回路３２から発生されるＸ座標値ｘ
ｉｌ（−ｘａｌ）の下位２ビツトの示す値がｋ（ｋは０
≦に≦３の整数）の場合、言替えれば第１スキヤンライ
ンの先頭画素（開始点の画素）が第１画素ｐｋｌである
場合、このｐｋｌより左に位置する第１画素に関する２
メモリ３５内のメモリバンク、輝度メモリ３７内のメモ
リバンクへの書込みを禁止するために、該当する書込み
信号の発生を控える。例えば、上記Ｘ座標値ｘｌｊの下
位２ビツトが１０で、従って先頭画素がｐ２１の場合に
は、制御部３１はｊ−１・のサイクルにおいては、書込
み信号４３−０．４３−１の出力を控え、書込み信号４
３−２゜４３−３た゛けを出力する。

今、ｘ＋Ｙ座標値発生回路３２から第１スキヤンライン
上の第ｊ画素ｐｋｊのｘ、ｙ座標値ｘｌｊ。

ｙｉｊが、Ｘ座標値発生回路３３−０〜３３−３から（
このＸ座標値ｘ１ｊの下位２ビツトを除く残りビットｘ
’ｌｊで指定される）第ｉスキャンライン上の第ｊ画素
ｐｏｊ−ｐ３ｊの２座標値ｚｌｊが、そして輝度発生回
路３４−０〜３４−３から第ｉスキャンライン上の第ｊ
画素ｐＯｊ−ｐ３ｊの輝度１１ｊが、前記（５）式に従
って発生されたものとする。２メモリ３５のメモリバン
ク３５−０〜３５−３は、上記座標値Ｘ’　Ｉｊ、　　
ｙｌｊによりアドレス指定される。これにより２メモリ
３５のメモリバンク３５−０〜３５−３から、該当アド
レスに書込まれていた（第ｊ画素ｐ　ＯＪ−１）　３ｊ
’）　）　ｚ　ａｔｆＡ値がそれぞれ読出され、比較器
４１−０〜４１−３の一方の入力（Ｂ入力）に供給され
る。比較器４１−ｏ〜４１−３の他方の入力（へ入力）
には、２座標値発生回路３３−０〜３３−３から発生さ
れる（第ｊ画素ｐＯｊ〜ｐ３ｊの）２座標値ｚｉｊが供
給される。比較器４１−０〜４１−３は、Ａ、Ｂ両入力
内容を比較し、Ａ＞Ｂの場合、即ち回路３３−０〜３３
−３からの２座標値（新たに発生した図形）がメモリバ
ンク３５−０〜３５−３からの２座標値（以前に作成さ
れていた図形）の奥側（面が隠れる側）にある場合には
、書込み許可信号４１−０〜４１−３を論理“０“に設
定する。これに対してＡ≦Ｂの場合、即ち回路３３−０
〜３３−３からの２座標値がメモリバンク３５−０〜３
５−３からの２座標値の手前側（面が見える側）にある
場合には、書込み許可信号４１−０〜４１−３を論理“
１”に設定する。

比較器４０−０〜４０−３の比較結果である書込み許可
信号４１−０〜４Ｆ−３はアンドゲート’４２−０〜４
２−３の一方の入力に供給される。アンドゲート４２−
０〜４２−３の他方の入力には制御部３１からの書込み
信号４３−０〜４３−３が供給される。アンドゲート４
２−ｏ〜４２−３は、書込み許可信号４１−０〜４１−
３が論理“１″の場合２に、制御部３１からの書込み信
号４３−〇〜４３−３を、書込み信号３６−０〜３６−
３として出力する。この書込み信号３Ｂ−〇〜３６−３
は、２メモリ３５のメモリバンク３５−０〜３５−３お
よび輝度メモリ３７のメモリバンク３７−０〜３７−３
に供給される。今、２メモリ３５のメモリバンク３５−
Ｃおよび輝度メモリ３７のメモリバンク３７−ｒ（ｆは
０〜３のいずれか）に、論理″１＃の書込み信号３６−
ｒが供給されたものとすると、メモリバンク３５−４．
３７−ｆは書込み可状態となる。これにより、ｘ、ｙ座
標値発生回路３２からのｘ’　＋ｊ、　　ｙｊｊで指定
されていたメモリバンク３５−（’、　３７−４のアド
レス位置の既書込み２座標値、輝度が、２座標値発生回
路３３−ｒからの２座標値ｚｘ３＋輝度発生回路３４−
ｆからの輝度１１ｊに、それぞれ更新される。これに対
して書込み可状態にない２メモリ３５および輝度メモリ
３７のメモリバンクの（ｘ’　　ｉｊ、　　ｙｊｊで指
定されるアドレス位置の）内容は、そのまま保存される
。

上記のようにして、第ｉスキャンライン上の第」画素ｐ
Ｏｊ−ｐ３ｊについて、２メモリ３５内の２値と輝度メ
モリ３７内の１値の更新／保存処理が行なわれると、ｘ
、ｙ座標値発生回路３２によってＸ値が＋４されると共
に、ｊ＝３＋１で示される次の４画素について、前記（
５）式に従って２値、■値が発生される。そして、先行
する４画素の場合と同様にして、２メモリ３５内の２値
と輝度メモリ３７内のＩ値の更新／保存処理が行なわれ
る。

さて、制御部３１は、ｘ、ｙ座標値発生回路３２から発
生されるＸ座標値ｘｉｊの下位２ビツトを除く残りビッ
トであるｘ′ｉｊを監視している。制御部３１は、この
ｘ’ｉｊが、内部保持しておいた第ｉスキャンラインの
右端点（終了点）Ｐｂｉの画素のＸ座標値ｘｂｉの下位
２ビツトを除く残りビットの内容と一致した場合、第ｉ
スキャンラインに関する塗りつぶし処理の最終サイクル
を判断する。このとき制御部３１は、ｘｂｉの下位２ビ
ツトをもとに、ｘｂｉの示す最終画素がＸｉｊの示す画
素を含む４画素（第ｊ画素ｐ　Ｏｊ　−ｐ　３ｊ）のい
ずれであるかを判断する。もしｘｂｉの下位２ビツトが
００であり、従って最終画素がｐＯｊであれば、画素ｐ
ｌｊ−ｐ３ｊは第１スキヤンライン外となることから、
制御部３１は画素ｐｌｊ−ｐ３ｊに関する２メモリ３５
および輝度メモリ３７の更新を禁止するために、書込み
信号４３−１〜４３−３の出力を控える。同様に制御部
３１は、ｘｂｌの下位２ビツトが０１の場合には、第ｉ
スキャンライン外となる画素ｐ　２ｊ、　　ｐ　３ｊに
対応する書込み信号４３−２．４８−３の出力を控え、
ｘｂｉの下位２ビツトが１０の場合には、第ｉスキャン
ライン外となる画素ｐ３ｊに対応する書込み信号４３−
３の出力を控える。また制御部３１は、ｘｂｉの下位２
ビツトが１１の場合には、ｐＯｊ−ｐ３ｊのうち第ｉス
キャンライン外となる画素は存在しないことから、書込
み信号４３−０〜４３を全て出力する。この結果、Ｐｂ
１点の画素を最終画素とする第ｉスキャンラインの最終
の塗りつぶし処理サイクルが行なわれる。

第１スキヤンラインについての塗りつぶしくンエーディ
ング）が終了すると、今度はＶＩ　＝ｙｉ＋　１　（ｙ
　ｊｊ−ｙ　ｉｊ＋　１　）で示される次のスキャンラ
インについて、前回同様の手順により塗りつぶしが行な
われる。そして、以上の動作が繰返され、２２点を通る
スキャンラインについての塗りつぶしが終了すると、第
６図の三角形（ΔＰｉ　Ｐ２Ｐ３）の下側三角形（ΔＰ
Ｉ　Ｐ２　Ｐ４　）の塗りつぶしが完了する。次に、上
側三角形（ΔＰ２　ＰｇＰ４）を下側三角形と同様にし
て塗りつぶすことにより、三角形（ΔＰＩ　Ｐ２　Ｐ３
　）内の各画素のｚ、Ｉ値がメモリ３５．３７に更新さ
れる。この動作は、表示対象三次元物体を近似する全三
角形について行なわれ、表示タイミング回路３９が輝度
メモリ３７の内容をＣＲＴモニタ３８に読出すことによ
り、三次元物体が画面表示される。

なお、前記実施例では、ｘ、ｙ座標値発生回路３２は第
ｉスキャンライン上の画素の座標値ｘ　ｉｊ。

ｙｌｊを発生するものとして説明したが、Ｘ座標値につ
いてはｘｌｊの下位２ビツトを除く残りビットを発生す
るだけでもよい。但し、この場合には、制御部３１は、
開始点の画素（先頭画素）のＸ座標値ｘｉｌ（−ｘａｌ
）の下位２ビツトを保持しておく必要がある。

［発明の効果コ 以上詳述したようにこの発明によれば、塗りつぶし対象
スキャンライン上の画素の三次元座標値および輝度を複
数画素分間時に求めることができ、複数画素の同時塗り
つぶし処理が行なえるので、高速三次元表示が可能とな
り、アニメーション描画等に実用レベルで適用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る三次元表示装置のブ
ロック構成図、第２図は第１図に示す２メモリのメモリ
バンク構成を示す図、第３図は第１図に示す輝度メモリ
のメモリバンク構成を示す図、第４図は第１図の制御部
による初期設定動作内容を整理して示す図、第５図は三
次元物体の表示のために同物体を三次元空間中の平面の
集合で近似した状態を示す図、第６図は三次元物体を近
似する多数の平面の１つを塗りつぶす手順を説明するた
めの図、第７図は従来の三次元表示装置のブロック構成
図である。 ３１・・・制御部、３２・・・ｘ＋Ｖ座標値発生回路、
３３−０〜３３−３・・・２座標値発生回路、３４−０
〜３４−３・・・輝度発生回路、３５・・・２メモリ、
３５−０〜３５−３．３６−０〜３６−３・・・メモリ
バンク、３７・・・輝度メモリ、３８・・・ＣＲＴモニ
タ、４０−０〜４０−３・・・比較器、４２−０〜４２
−３・・・アンドゲート。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 １３図 第４図 第５図 Ｐ３（Ｘ３．Ｙ３　、　Ｚ３　・１３　）第７図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）三次元物体を三次元空間中の平面の集合で近似し
   、各平面をｙ座標値毎のスキャンラインの集合で近似し
   、各スキャンライン毎にそのスキャンライン上の各画素
   の三次元座標値ｘ、ｙ、ｚおよび輝度を求めて塗りつぶ
   し処理を行なう三次元表示装置において、 塗りつぶし対象スキャンライン上の画素のｘ座標値の少
   なくとも上位ｍ−ｎビット（ｍはｘ座標値の構成ビット
   数、ｎは１以上の整数）並びにｙ座標値を開始点の画素
   から順に２＾ｎ画素おきに発生する第１座標値発生回路
   と、 この第１座標値発生回路から発生されるｘ座標値の上位
   ｍ−ｎビット並びにｙ座標値で指定される上記塗りつぶ
   し対象スキャンライン上の連続する２＾ｎ個の画素のｚ
   座標値を各画素毎に発生する２＾ｎ個の第２座標値発生
   回路と、 この２＾ｎ個の第２座標値発生回路に１対１対応で設け
   られる２＾ｎ個の第１メモリバンクであって、上記第１
   座標値発生回路から発生されるｘ座標値の上位ｍ−ｎビ
   ット並びにｙ座標値によりアドレス指定され、対応する
   上記第２座標値発生回路から発生されるｚ座標値を格納
   する２＾ｎ個の第１メモリバンク、を有するｚメモリと
   、 上記連続する２＾ｎ個の画素の輝度を各画素毎に発生す
   る２＾ｎ個の輝度発生回路と、 この２＾ｎ個の輝度発生回路に１対１対応で設けられる
   ２＾ｎ個の第２メモリバンクであって、上記第１座標値
   発生回路から発生されるｘ座標値の上位ｍ−ｎビット並
   びにｙ座標値によりアドレス指定され、対応する上記輝
   度発生回路から発生される輝度を格納する２＾ｎ個の第
   ２メモリバンク、を有する輝度メモリと、 この輝度メモリの内容を画面表示する表示器と、 上記第１座標値発生回路、上記２＾ｎ個の第２座標値発
   生回路および上記２＾ｎ個の輝度発生回路への初期値設
   定を上記各スキャンライン毎に行なうと共に、上記２＾
   ｎ個の第１および第２メモリバンクの書込み指定を行な
   う制御手段と、 上記２＾ｎ個の第２座標値発生回路に１対１対応で設け
   られる２＾ｎ個の比較器であって、上記第１座標値発生
   回路によって指定される上記ｚメモリの上記２＾ｎ個の
   第１メモリバンクから読出されるｚ座標値と上記対応す
   る第２座標値発生回路から発生されるｚ座標値との大小
   を比較する２＾ｎ個の比較器と、 この２＾ｎ個の比較器の比較結果に応じ、上記制御手段
   からの書込み指定を上記２＾ｎ個の第１および第２メモ
   リバンクに伝達するゲート回路と、を具備することを特
   徴とする三次元表示装置。
2. （２）上記２＾ｎ個の第２座標値発生回路は、上記塗り
   つぶし対象スキャンライン上でｘ座標値が１画素分変化
   する際のｚ値の変化量をΔｚとすると、上記第１座標値
   発生回路のｘ、ｙ座標値発生に同期してｚ座標値を２＾
   ｎ・Δｚずつ変化させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の三次元表示装置。
3. （３）上記２＾ｎ個の輝度発生回路は、上記塗りつぶし
   対象スキャンライン上でｘ座標値が１画素分変化する際
   の輝度値の変化量をΔＩとすると、上記第１座標値発生
   回路のｘ、ｙ座標値発生に同期して輝度を２＾ｎ・ΔＩ
   ずつ変化させることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の三次元表示装置。
4. （４）上記２＾ｎ個の第２座標値発生回路の初期値は、
   それぞれ上記Δｚずつずれており、上記２＾ｎ個の輝度
   発生回路の初期値は、それぞれ上記ΔＩずつずれている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の三次元表
   示装置。
5. （５）上記制御手段は、上記塗りつぶし対象スキャンラ
   インの塗りつぶし開始時には、同スキャンラインの開始
   点の画素を含む上記連続する２＾ｎ個の画素のうち、同
   スキャンラインから外れる画素のｚ座標値および輝度の
   格納に供される上記第１および第２メモリバンクへの書
   込み指定を控えることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の三次元表示装置。
6. （６）上記制御手段は、上記第１座標値発生回路から発
   生されるｘ座標値の上位ｍ−ｎビットの示す値が上記塗
   りつぶし対象スキャンラインの終了点の画素のｘ座標値
   の上位ｍ−ｎビットの示す値に一致した場合、上記塗り
   つぶし対象スキャンラインの最終塗りつぶしを判断し、
   同スキャンラインの終了点の画素を含む上記連続する２
   ＾ｎ個の画素のうち、同スキャンラインから外れる画素
   のｚ座標値および輝度の格納に供される上記第１および
   第２メモリバンクへの書込み指定を控えることを特徴と
   する特許請求の範囲第５項記載の三次元表示装置。