JPS63289680A - 計算時間を短縮する方法 - 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】 発明の背景 この発明は計算リソースを効率よく割付ける方法、更に
具体的に云えば、実時間で物体の像を処理するのに要す
る計算リソースを減少して、節約されたリソースを使っ
て、物体の他Ｑ像の更に細かい細部の処理、並びに／又
は呈示される物体の像の数を増加すると云う様な他のタ
スクを遂行することが出来る様にする方法に関する。

実時間計算機像発生方式では、ある場面の中の物体を表
示する時の細部は、表示の更新期間内に遂行することが
出来る計算の数によって制限される。例えば、合衆国テ
レビ基準と同様な１つの普通方式では、１／６０秒毎に
フィールドが更新される。表示装置で２つのフィールド
がインターリーブになって、場面全体を記述する。この
為、場面の中の表示すべき要素を記述する全ての計算は
、１／６０秒毎に、１／６０秒以内に行なわなければな
らない。

場面の中の物体は予定数の多角形又は面によって限定さ
れるのが典型的である。細部を細かくしようとすれば、
より多くの多角形が必要である。

物体と観察者の間の関係が変化する様な実時間表示方式
では、各々の多角形に割当てられる生地及び陰影の様な
特性と共に、各々の多角形の向き及び位置を各々の更新
期間中に計算しなければならない。この結果、各々の物
体で表示すべき細部の量に対する客観的並びに／又は主
観的な判断基準と、表示すべき物体の数及び種類との兼
合いになる。

更に余分の多角形を処理する為に一層大きな計算能力を
追加することは、費用がか＼す、ハードウェアの規模を
増大させ、実現出来ないことがある。

従って、場面の中の他の場所で処理される多角形の数を
増加することが出来る様に、物体を表示する為に処理し
なければならない多角形の数を減らし、こうして、全体
としての処抑能力は同じに保ちながら、更に追加の細部
並びに／又は更に追加の物体を表示することが出来る様
にすることが望ましい。

従って、この発明の目的は、実時間で物体の像を表示す
るのに必要な計算リソースを減少することである。

別の目的は、表示装置の物体を表わすのに必要な多角形
の数を最小限にすることである。

発明の要約 この発明では、予定数の多角形によって物体が表示され
る様な像発生方式で、像を特徴づける方法が、予定の観
察判断基準の値を決定し、観察判断基準の値が予定の閾
値に達した時、１個の多角形で物体を表示することを含
む。観察判断基準は、視点からの物体の距離、物体と視
点の間の高さの差、物体の性質、並びに視点から場面ま
での予定の視線に対する物体の角変位又はその組合せを
含むことが出来る。

この発明の１実施例では、１個の多角形が、軸線、好ま
しくは多角形の平面内にある軸線の周りに回転し得る。

物体が視点に対して動く時には、何時でも多角形の平面
に対する法線が視点を通る鉛源線を指す様に、多角形を
軸線の周りに回転することが出来る。軸線は鉛源軸線で
あってよく、こうすると、地上又は高度の低い視点に多
角形を合せることが容易に出来る。

別の実施例では、１個の多角形が、好ましくは多角形の
平面内にある１対の互いに直交する軸線の周りに回転し
得る。物体が視点に対して動く時には、何時でも、多角
形の平面に対する法線が視点の方を指す様に、多角形を
軸線の周りに回転することが出来る。即ち、多角形と視
点の間の関係が保たれ、多角形は視点からの視線に対し
て常に垂直である。

多角形をその周りに自由に回転することが出来る軸線の
数に関係なく、１個の多角形によって物体を表示すると
、物体を特徴づける為に２つ以上の多角形を使う方式に
比べて、多角形の向きを決定するのに必要な計算の数が
減少する。更に、物体が１個の多角形によって表示され
る時、観察判ｔｔｆｉ基準を適当に選択することによっ
て、比較的少数の多角形によって表示される様な物体、
例えば、視点から遠く離れている物体、又は普通は余り
細部を必要としない物体を、視点に対して予定の関係に
保たれる１個の多角形に表示することが出来るから、物
体の細部が犠牲になることは一般的にない。

この発明の新規と考えられる特徴は、特許請求の範囲に
具体的に記載しであるが、この発明自体の構成、作用及
びその他の目的並びに利点は、以下図面について詳しく
説明する所から最もよく理解されよう。

詳しい説明 計算機による像の発生、特に実時間の像の発生では、場
面の中の物体の数並びにそれを表示する時の細部が、方
式の計算リソースによって制限される。物体を特徴づけ
るのに必要な現実感、即ち、細部と、表示する場面を実
際に反映するのに必要な又は希望する物体の数との兼合
いを定めなければならないのか典型的である。多くの実
時間像発生方式は、タスクを遂行する様にオペレータを
訓練すること、例えば飛行機の操縦又は車輌の操作の訓
練に使われるから、実際の表示は、眼の高領域が知覚す
ると予想される区域に最も細部を用い、それ程の細部を
必要としない周辺の物体が訓練の役に立つ助けとして作
用する。更に、視点から離れた物体は、訓練過程の適切
な助けとするのに十分な現実感を与えながらも、それ程
の細部を用いないで表示することが出来る。

勿論、表示すべき物体の種類と数並びに夫々に必要な細
部に関する多くの決定は主観的であり、その為、プログ
ラマ−によって変化することがある。然し、この発明は
、像発生装置の本来の用途を犠牲にしたり、或いは余分
の処理能力を必要とせずに、表示すべき場面の特定の区
域により多くの細部並びに／又は物体を発生する為に、
余分の計算リソースが希望される様な任意の方式に用い
ることが出来る。

第１図には、典型的な実時間像発生方式のブロック図が
示されている。この方式は、入力がデータベース１６に
結合され、出力が形状プロセッサ１２に結合されたホス
ト又は制御コンピュータ１０を有する。プロセッサ１２
が表示プロセッサ１４に接続される。ホスト争コンピュ
ータ１０　、　形状プロセッサ１２及び表示プロセッサ
１４は、夫々フレーム１１フレーム■又はベクトル・プ
ロセッサ及びフレーム■を夫々表わすものであってよい
。

ホスト・コンピュータ１０がデータベースを管理する。

データベース１６が、表示すべき場面を記述する情報を
持っている。頂点の座標の様な多角形の記述がデータベ
ース内に入っており、各々の多角形に対する夫々の法線
が、基僧方向、例えば北を差す様に限定されている。基
僧方向が特定された時、多角形に対する法線の定義は、
直交する又は回転自在の多角形を暗に指す。固定された
多角形は、データベース中に明確に定義された法線を持
っている。ホスト・コンピュータ１０が、表示すべき場
面内でどの物体が出て来るべきかをも決定する。

形状プロセッサ１２が、表示プロセッサ１４による一層
の処理の用意として、遠近を修正する為に、表示すべき
物体を限定する多角形の並進及び回転を行なわせる。形
状プロセッサ１２は、使われる多角形に対する生地及び
陰影の様な適当な属性の向きをも決定する。表示プロセ
ッサ１４が形状プロセッサ１２から受取った情報に作用
して、表示装置（図面に示してない）に対するデータを
供給する。

第２図には、この発明の１実施例による物体又は特徴の
１個の多角形による表示を示す略図が示されている。

座標系２０が互いに直交する軸線ｘ、ｙ、ｚを持ち、原
点が予定の場所にある。座標系２０！；！環境、大域、
世界又はマスク座標系と呼ぶことが出来、データベース
１６（第１図）中の全ての情報が基準とする座標系であ
る。便宜上、１つの軸、例えば軸Ｙを北と呼ぶことが出
来る。２次又は観察者の座標系２５が互いに直交する３
つの軸を持ち、原点が視点４ｏにある。

座標系２０の軸Ｙと平行な法線３２ａを持つ代表的な多
角形３０ａを、データベース１６に記憶されている多角
形３０ａの記述子から、座標系２０に対して構成する場
合が示されている。この発明に従って、１つ又は更に多
くの予定の観察判断基準を充たす時、表示すべき物体が
、多角形３０ａの様な１個の多角形によって表示される
。希望する表示の形式、並びにそれを使う目的に適用さ
れる主観的並びに／又は客観的な基準によって決定し得
る様な、１個の多角形によって限定し得る物体が、デー
タベース１６中でフラグがつけられ又は同定される。

一層の処理の為に多角形３０ａを供給する為、データベ
ース１６から受取った多角形記述子が座標系２０内でホ
スト・コンピュータ１０又は形状プロセッサ２０（第１
図）の何れかによって修正され、多角形３０ａが、多角
形３０ａの平面内にあってその境界と交差する軸線３５
の周りに角度３６だけ回転して、多角形３０ｂの位置に
来た様に見える様にし、多角形３０ｂの法線３２ｂが視
点４０を通る鉛源線４４を指す又はその方を向く様にす
る。法線３２ｂの延長が点４６で鉛源線４４と交わる。

同様に、多角形３０ａの法線３２ａが角度３８だけ回転
して、多角形３０ｂの法線３２ｂと一致する。この為、
鉛源線４４と視線４２とによって限定された平面が、平
面３０ｂに対して垂直又は直交である。視線４２が軸線
３５に沿って平面３０ｂと交わる。視点４０と平面３０
ｂの間のどんな相対運動をも補償する様に、各々の処理
サイクル又はフレーム・サイクルの間、平面３０ａに対
するデータ記述子を処理して平面３０ｂに対する記述子
を形成することにより、平面３０ｂと視点４０の間のこ
の関係が実時間で保たれる。

軸線３５は視点４０に対しくＴ：意の向きを取り得る。

然し、多くの用途では、軸線３５が垂直又は鉛直である
か又は大体そうであることが有利である。更に、計算を
容易にする為、軸線３５が多角形３０ａの平面内にある
ことが望ましいが、これは必要なことではない。然し、
何れにせよ、軸線３５が多角形３０ａの平面と平行であ
ることが好ましい。地表の特徴と路上車輌の運転者の間
の関係の様に、視点と特徴が相対的に同じ高さにある表
示では、軸線３５に垂直の向きを使うことが出来る。

１個の多角形によって限定するのが適切である様な地表
の特徴は、樹木、低木林、サイロ、地質的な形成部、例
えば玉石、丘、山、並びに表示を発生する目的を達成す
るのに、その細部を大量に呈示することが不要と思われ
る様なその他の物体である。震と路上車輌の運転者、又
は飛行機の操縦士と球状の給水塔の様に、視点と特徴が
相対的に同じ高さにない様なこの他の特徴に対しては、
軸線３５は全般的に水平の向きであることが好ましいこ
とがある。各々の特徴又は多角形３０ａに対する軸線３
５の向きを独立に選んで、ある特徴に対して軸線３５の
向きを決定したことにより、必ずしも別の特徴に対する
向きが拘束されないことを承知されたい。軸線３５が垂
直の向きである時、多角形３０ｂに対する視点４０の横
方向の動きにより、データベース１６（第１図）からの
データ記述子は、法線３２ｂ及び鉛源線４４が所望の関
係を保つ様に修正される。

第３図には、この発明に従って物体を１個の多角形で表
示する別の実施例が略図で示されている。

多角形６４ａを縁から見た状態が示されている。

多角形６４ａは互いに直交する軸線６５．７０の周りに
自由に回転することが出来るが、これらの軸線は多角形
６４ａの平面内にあって、多角形６４ａの境界と交差す
る。但し、軸線３５（第２図）と同じく、軸線６５．７
０の一方又は両方は多角形６４ａの平面内にある必要は
ないが、それと平行であることが好ましい。多くの用途
にとっては、軸線６５が垂直平面ｅ刊こ来る様に、軸線
７０が水平であることが有利である。航空機６０ａの視
点６６からの視線６２ａが、軸線６５に沿って多角形６
４ａと交わる。データベース１６（第１図）からの多角
形６４ａのデータ記述子を多角形３０ａ（第２図）の場
合と同様に修正して、多角形６４の法線６８ａが航空機
６０ａの視点６６の方を向く様に、多角形６４ａが軸線
６５及び軸線７０の両方の周りに回転出来る様にする。

この為、視線６２ａが多角形６４ａに対して垂直である
。

航空機６０ａが位置６０ｂに移動すると、多角形６４ａ
に対するデータベース１６（第１図）からデータ記述子
は、多角形６４ａか軸線７０の周りに回転して多角形６
４ｂの位置に来る様に修正され、この為、多角形６４ｂ
の法線６８ｂが直接的に航空機６０ｂの視点６６を指す
様にする。航空機６０ａが多角形６４ａに対して横方向
に、即ち図の平面に対して垂直の方向に移動する場合、
多角形６４ａに対するデータ記述子は、視線６２ａと多
角形６４ａの間の直交関係を保つ様に、多角形６４ａを
軸線６５の周りに適当に回転する様に修正される。勿論
、多角形６４ａに対する航空機６０ａのある運動に対し
ては、多角形６４ａと視点６６からの視線６２との間の
直交関係を保つ為に、両方の軸線６５．７０の周りの回
転が必要になることがある。更に、視点６６は、オペレ
ータが場面が見られる様に、陸上試験設備又はシミュレ
ーション設備のオペレータ区域内にあることがある。

第４図はこの発明に役立つ手順のフローチャートである
。物体又は特徴に予定のフラグを付けるか或いは同定し
て、それを１個の多角形で表示することが出来ることを
表わすと共に、この１個の多角形がその周りに自由に回
転し得る軸線の数及び方向を示す。手順は工程５０から
始まり、工程５２を実行することにより、物体又は特徴
が、特徴又は物体を１個の多角形によって表示すること
が出来る様な予定の判断基準又は１群の判断基準を充た
すかどうかを判定する。

一般的に、物体を表わすのに使われる多角形が多ければ
多い程、細部を一層よく表示することが出来るが、多角
形並びにそれに関連した属性を処理するのに必要な計算
リソースが一層大きくなる。

物体を１個の多角形によって表示することが出来るかど
うかを判定する為に使われる判断ｐＱは、細部の異なる
レベルの間の移行を判定する為に使われる判断基準と同
じ又は同様であってよい。その１つ又は更に多くを使っ
て、特徴を表示するのに１個の多角形を使うことが出来
るかどうかを判定する為の判断基弗は、視点からの特徴
の距離、視点と特徴の間の高度差、視点から場面への予
定の視線に対する物体の角変位、特徴の性質、例えば、
現実感を目立って損わずに、１個の多角形によって表示
される可能性が一層大きい様な、例えば樹木を限定する
為に適切となり得る球又は円筒の様な対称的な特徴、及
び特徴に対して更に細部を付加える必要に関する主観的
並びに／又は客観的な判定が含まれる。１例として、観
察判断基準が予定の閾値に達した時、１個の多角形に関
する判断基僧を充たすことが出来る。典型的には、視点
からの距離、並びに／又は視点と特徴の間の高度差、並
びに／又は視線に対する物体の角変位が予定の限界より
大きい時、こういうことが云える。

１個の多角形に関する判断基準が充たされない場合、手
順はＮＯの経路を辿り、工程５２の実行に戻る。各々の
更新サイクルの間、好ましくは形状プロセッサ１２のサ
イクルの初期部分の間、又はホスト・コンピュータ１０
のサイクルの間、工程５２を実施する。

１個の多角形に関する判断基準が充たされた時、手順は
ＹＥＳの経路を辿って工程５４に進む。工程５４を実施
することにより、多角形に対する法線によって表わされ
る様な多角形の基準方向と、視点から多角形までのベク
トル又は視線の間の差を決定する。

工程５６を実施して、データベース１６（第１図）から
供給された多角形のデータ記述子の内、座標系２０（第
１図）内で向きを変えた、即ち、回転した多角形を限定
する頂点を発生する。向きを変えた多角形は、前に述べ
た様に、法線が視点を通る鉛源ベクトル（１個の回転軸
線の場合）又は視点（２つ以上の回転軸線を持つ場合）
を指す。

工程５８を実施して、多角形の生地及び陰影の様な属性
（それがある場合）を修正する。向きを変えた多角形に
対するデータ記述子、例えば、頂点及び属性が形状プロ
セッサ１２（第１図）から表示プロセッサ１４（第１図
）へ送られる。多角形の向きの変更並びに多角形の属性
の修正が、表示プロセッサ１４（第１図）が受取る前に
行なわれたことは、表示プロセッサ１４によっては認識
されない。このプロセッサでは、向きを変えた多角形が
、この系の他の全ての多角形と同じ様に取扱われ、処理
される。工程５８を実施した後、手１１１Ｑが工程５２
に戻り、次の更新サイクルの間の工程５２の実行を待つ
。

この発明に従って物体を１個の多角形で表示することに
より、物体を限定して呈示するのに必要な計算処理時間
が短、縮され、こうしてハードウェアを追加することを
必要とせずに、計算リソースが、より多くの細部又は追
加の物体を使う様な表示の他の部分の処理の為に解放さ
れる。

以上、実時間で物体の像を表示するのに必要な計算リソ
ースを減少すると共に、表示の物体を表わすのに必要な
多角形の数を最小限に抑える方法を図面に示して説明し
た。

例として、この発明のある好ましい特徴だけを説明した
が、当業者には種々の変更が考えられよう。特許請求の
範囲は、この発明の範囲内に属するこの様な全ての変更
を包括するものであることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は典型的な実時間プロセッサのブロック図、 第２図はこの発明の１実施例で物体を１個の多角形で表
示する様子を示す図、 第３図はこの発明の別の実施例で物体を１個の多角形で
表示する場合を示す図、 第４図はこの発明に役立つ手順のフローチャートである
。 主な符号の説明 １０：ホスト・コンピュータ １２：形状プロセッサ １４：表示プロセッサ １６：データベース

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、予定数の多角形によって物体が表わされる様な実時
   間像発生方式で、表示すべき像の物体を発生する計算時
   間を短縮する方法に於て、 物体に対する予定の観察判断基準の値を決定し、観察判
   断基準の値が予定の閾値に達した時、第１の軸線の周り
   に回転し得る１個の多角形によって前記物体を表示し、 視点と物体の間の相対運動に合せて、前記１個の多角形
   を前記第１の軸線の周りに回転することにより、物体と
   視点の間の予定の関係を保ち、物体を限定する為の計算
   時間が、複数個の多角形によって物体を表わす場合に比
   べて、１個の多角形によって物体を表わすことによって
   短縮する様にした方法。 ２、前記観察判断基準が、視点からの物体の距離、物体
   と視点の間の高さの差、物体の性質、並びに物体に対す
   る視点からの予定の視線に対する物体の角変位又はその
   組合せで構成された群から選ばれた要素を含んでいる請
   求項１記載の方法。 ３、前記第１の軸線が垂直である請求項２記載の方法。 ４、前記第１の軸線が水平である請求項２記載の方法。 ５、前記第１の軸線が垂直であって１個の多角形の下面
   内にある請求項２記載の方法。 ６、第１の軸線が水平であって１個の多角形の平面内に
   ある請求項２記載の方法。 ７、予定の関係を保つ工程が、１個の多角形の平面に対
   する法線を視点を通る鉛錘ベクトルに向う向きに保つこ
   とを含む請求項３記載の方法。 ８、予定の関係を保つ工程が、１個の多角形の平面に対
   する法線を視点を通る鉛錘ベクトルに向う方向に保つこ
   とを含む請求項５記載の方法。 ９、予定の関係を保つ工程が、 １個の多角形を、前記第１の軸線に対して直交する第２
   の軸線の周りに回転し得る様に限定し、１個の多角形の
   平面に対する法線を視点の方に向けた状態に保つことを
   含む請求項１記載の方法。 １０、前記第１及び第２の軸線が１個の多角形の平面内
   にあり、第１及び第２の軸線の一方が水平である請求項
   ９記載の方法。 １１、予定数の多角形によって物体が表示される様な像
   発生方式で、物体を特徴づける方法に於て、 予定の観察判断基準の値を決定し、 該観察判断基準の値が予定の閾値に達した時に、軸線の
   周りに回転し得る１個の多角形によって物体を表示し、 視点と物体の間の相対運動に合せて、前記１個の多角形
   を軸線の周りに回転することにより、物体及び視点の間
   の予定の関係を保つ工程を含む方法。 １２、前記観察判断基準が、視点からの物体の距離、物
   体と視点の間の高さの差、物体の性質、及び視点から像
   までの予定の視線に対する物体の角変位又はその組合せ
   からなる群から選ばれた要素を含む請求項１１記載の方
   法。 １３、前記軸線が垂直であり、予定の関係を保つ工程が
   、１個の多角形の平面に対する法線を視点を通る鉛鍾ベ
   クトルの方を向く状態に保つことを含む請求項１１記載
   の方法。 １４、前記予定の関係が、前記軸線と交差する、１個の
   多角形の平面に対する法線を視点の方を向く様にするこ
   とを含み、予定の関係を保つ工程が、前記軸線に対して
   直交する第２の軸線の周りに前記１個の多角形を回転し
   得る様に限定して、最初に記載した軸線及び第２の軸線
   の周りに１個の多角形を回転させることにより、前記関
   係を保つことが出来る様にすることを含む請求項１２記
   載の方法。 １５、最初に記載した軸線及び第２の軸線が１個の多角
   形の平面内にあって、１個の多角形の境界と交差し、第
   ２の軸線が水平である請求項１４記載の方法。 １６、第２の軸線が水平である請求項１４記載の方法。