WO2005113276A1 - Procede de gestion de lignes graphiques - Google Patents

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David Arneau
Eric Filliatre
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Thales SA
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Thales SA
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/00—Two-dimensional [2D] image generation
    • G06T11/20—Drawing from basic elements
    • G06T11/23—Drawing from basic elements using straight lines or curves

Definitions

  • the field of the invention is that of graphic libraries providing graphic functions used for drawing symbological images.
  • One of the preferred fields of application is the generation of symbological images for piloting aircraft. These images are used in particular for navigation, piloting and management of critical systems, such as engine controls.
  • Graphic images are generated on matrix screens, such as, for example, liquid crystal displays.
  • the generation of the graphic image is done as follows: a buffer memory called in English terminology "frame-buffer" is filled with the different symbologies necessary for the image, these symbologies being assigned an order of priority ; when all the symbologies have been created in the buffer memory, its content is then sent to the display.
  • These graphic images are generated in real time.
  • the screen includes prohibited areas called in English terminology “clipbox” inside which no graphic object must be drawn. This function is useful, for example, to display one or more video images that you do not want to overload with symbology.
  • the commonly adopted solution consists in assigning the highest order of priority to the prohibited areas so that the areas of lower priority symbology located in the prohibited areas are erased from the "frame-buffer". Under these conditions, it is possible that unnecessarily create symbology in the "frame-buffer” and then replace it with the desired content of the "clipbox". Useless calculations are thus carried out.
  • the images being generated in real time and containing a very large number of pixels, it is necessary to optimize the computation and addressing times.
  • the object of the invention is to avoid filling the buffer memory several times in succession in the prohibited areas by eliminating by calculation the symbologies found in the prohibited areas. Any complex curve or line can be broken down into a number of elementary straight lines. The invention applies to these elementary straight lines.
  • the subject of the invention is a method of graphically generating at least one straight line on a matrix display comprising at least one prohibited zone and one authorized zone complementary to the prohibited zone, characterized in that said method comprises a first step of calculating the segments of the line located strictly in the authorized area and a second step of drawing said segments in the authorized area.
  • the method comprises the following sub-steps: • Calculation of the points of intersection between the line and the first prohibited zone; • Calculation of the first segments of the line located outside the first prohibited area; • Calculation of the points of intersection between each of the first segments and the second prohibited zone when there is at least a first segment outside the first prohibited zone; • Calculation of the second segments of the line located outside the first prohibited area and outside the second prohibited area; • Tracing of said second segments in the authorized zone, when there is at least a second segment outside the first prohibited zone and outside the second prohibited zone.
  • the ends of each segment are either one end of the line, or a point of intersection of the line with one of the prohibited zones.
  • the prohibited zones or the authorized zones are rectangular surfaces and the algorithm making it possible to calculate the points of intersection is of the Cohen-Sutherland or Cyrus-Beck type.
  • the invention will be better understood and other advantages will appear on reading the description which follows given without limitation and thanks to the appended figures among which: • Figure 1 shows a matrix display comprising a prohibited area and a line located outside the prohibited area; • Figure 2 shows a matrix display comprising a prohibited area and a line located in the prohibited area; • Figure 3 shows a matrix display comprising a prohibited area and a line located partly in the prohibited area; • Figure 4 shows a matrix display comprising a prohibited area and a line crossing the prohibited area; • Figures 5a and 5b show a matrix display comprising two prohibited areas and a line crossing the two prohibited areas; “Figure 6 shows the principle of the algorithm for calculating the points of intersection between a line and a rectangular prohibited area.
  • the subject of the invention is a method of graphical generation comprising a first step of calculating the segments of the line situated strictly in the authorized area and a second step of plotting said segments in the authorized area.
  • Figures 1, 2, 3 and 4 illustrate this process in the case where there is a single forbidden zone 2 symbolized by a rectangle on the display 1 and in the different possible configurations of lines 4.
  • line 4 is completely outside the forbidden zone 2. It has no point of intersection with the forbidden zone 2.
  • the line is fully preserved, symbolized by a line full. All points on the line are plotted.
  • line 4 is entirely in the prohibited zone 2. It has no point of intersection with the prohibited zone 2.
  • the line is completely eliminated, symbolized by a dotted line . No point on the line is drawn.
  • one of the ends 6 of the line is in the prohibited zone and the other end 5 is in the authorized zone 3.
  • the line has a point of intersection 51 with the prohibited zone.
  • the segment 41 which is in the prohibited zone 2 and whose ends are points 6 and 51 is eliminated, symbolized by a dotted line.
  • the segment 42 which is in the authorized zone 3 and whose ends are the points 5 and 51 is preserved, symbolized by a solid line. All points in this segment are plotted.
  • the two ends of the line are in the authorized zone but the line intersects the prohibited zone at points 51 and 52.
  • the segment 42 which is in prohibited zone 2 and whose ends are points 51 and 52 is eliminated, symbolized by a dotted line.
  • the segments 41 and 43 which are in the authorized zone 3 and whose ends are respectively the points 5 and 51 and 52 and 6 are preserved, symbolized by solid lines. All the points of these segments are plotted.
  • the process comprises the following sub-steps: • Calculation of the points of intersection between the line and the first prohibited zone; • Calculation of the first segments of the line located outside the first prohibited area; • Calculation of the points of intersection between each of the first segments and the second prohibited zone when there is at least a first segment outside the first prohibited zone; • Calculation of the second segments of the line located outside the first prohibited area and outside the second prohibited area; • Tracing of said second segments in the authorized zone, when there is at least a second segment outside the first prohibited zone and outside the second prohibited zone.
  • FIGS. 5a and 5b illustrate the main steps of the method in the case of two separate prohibited zones 21 and 22 arranged on a display 1.
  • a line 4 crosses the two prohibited zones 21 and 22.
  • FIG. 5a represents the first two substeps of the method.
  • the second zone 22 is shown in dotted lines for the record.
  • the two ends 5 and 6 of the line are in the authorized zone but the line intersects the prohibited zone in points 51 and 52.
  • FIG. 5 represents the last two substeps of the method .
  • the first segment 41 which is outside the forbidden zone 22 is fully preserved.
  • the two ends 52 and 6 of the segment 43 are in the authorized zone but this segment intersects the prohibited zone 22 at points 53 and 54.
  • the segment 45 which is in the prohibited zone 22 and the ends of which are points 53 and 54 is eliminated, symbolized by a dotted line.
  • Step 1 Grid the surface of the display into 8 authorized areas surrounding the rectangular prohibited area 2 as shown in Figure 6. These areas are delimited by 4 lines located in the extension of the sides of the rectangle delimiting the forbidden zone 2.
  • Step 2 Determination of the membership of the ends 5 and 6 of a line in a given zone by comparing the coordinates of the ends of the line with those of the zones;
  • Step 3 Depending on this membership, 3 cases arise: o The line belongs to the prohibited area, it is eliminated; o The line is completely outside the line, it is fully preserved; o The line partly crosses the prohibited area, we go to the next step;
  • Step 4 Calculation of a first point of intersection between the line and one side of the rectangle crossed by the line;
  • Step 5 For each segment delimited by one end of the line and the point of intersection, return to step 3 by assimilating said segment to a line until all the segments obtained belong either to the prohibited area, either to the authorized zone.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Le domaine de l'invention est celui des bibliothèques graphiques fournissant des fonctions graphiques utilisées pour le tracé d'images symbologiques. Pour certaines applications, l'écran comprend des zones interdites appelées en terminologie anglo-saxonne « clipbox » à l'intérieur desquelles aucun objet graphique ne doit être tracé. Le procédé selon l'invention permet de générer des lignes droites élémentaires sur un afficheur matriciel (1) comportant des zones interdites (21, 22) sans remplir la mémoire-tampon par des segments de la ligne droite appartenant auxdites zones interdites. Le procédé comporte une première étape de calcul des segments de la ligne situés strictement dans la zone autorisée et une seconde étape de tracé desdits segments dans la zone autorisée.

Description

PROCEDE DE GESTION DE LIGNES GRAPHIQUES
Le domaine de l'invention est celui des bibliothèques graphiques fournissant des fonctions graphiques utilisées pour le tracé d'images symbologiques. Un des domaines d'application privilégiée est la génération d'images symbologiques pour le pilotage des aéronefs. Ces images sont notamment utilisées pour la navigation, le pilotage et la gestion des systèmes critiques, comme les contrôles moteurs.
Les images graphiques sont générées sur des écrans matriciels, comme, par exemple, des afficheurs à cristaux liquides. La génération de l'image graphique se fait de la façon suivante : on remplit une mémoire- tampon appelée en terminologie anglo-saxonne « frame-buffer » avec les différentes symbologies nécessaires à l'image, ces symbologies étant affectées d'un ordre de priorité ; quand toutes les symbologies ont été créées dans la mémoire-tampon, son contenu est alors envoyé à l'afficheur. Ces images graphiques sont générées en temps réel.
Pour certaines applications, l'écran comprend des zones interdites appelées en terminologie anglo-saxonne « clipbox » à l'intérieur desquelles aucun objet graphique ne doit être tracé. Cette fonction est utile, par exemple, pour afficher une ou plusieurs images vidéo que l'on ne souhaite pas surcharger par de la symbologie.
Pour réaliser cette fonction, la solution couramment adoptée consiste à affecter l'ordre de priorité le plus élevé aux zones interdites de façon que les zones de symbologie de priorité moins élevées se trouvant dans les zones interdites soient effacées du « frame-buffer ». Dans ces conditions, il est possible que l'on crée inutilement de la symbologie dans le « frame-buffer » pour ensuite la remplacer par le contenu souhaité du « clipbox ». On réalise ainsi des calculs inutiles. Or, les images étant générées en temps réel et contenant un très grand nombre de pixels, il est nécessaire d'optimiser les temps de calcul et d'adressage. L'objet de l'invention est d'éviter de remplir plusieurs fois de suite la mémoire-tampon dans les zones interdites en éliminant par calcul les symbologies se trouvant dans les zones interdites. Toute courbe ou toute ligne complexe peut être décomposée en un certain nombre de lignes droites élémentaires. L'invention s'applique à ces lignes droites élémentaires.
Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de génération graphique d'au moins une ligne droite sur un afficheur matriciel comprenant au moins une zone interdite et une zone autorisée complémentaire de la zone interdite, caractérisé en ce que ledit procédé comporte une première étape de calcul des segments de la ligne situés strictement dans la zone autorisée et une seconde étape de tracé desdits segments dans la zone autorisée. Avantageusement, lorsque l'afficheur comporte deux zones interdites distinctes, le procédé comporte les sous-étapes suivantes : • Calcul des points d'intersection entre la ligne et la première zone interdite ; • Calcul des premiers segments de la ligne situés hors de la première zone interdite ; • Calcul des points d'intersection entre chacun des premiers segments et la seconde zone interdite lorsqu'il existe au moins un premier segment hors de la première zone interdite ; • Calcul des seconds segments de la ligne situés hors de la première zone interdite et hors de la seconde zone interdite ; • Tracé desdits seconds segments dans la zone autorisée, lorsqu'il existe au moins un second segment hors de la première zone interdite et hors de la seconde zone interdite. Avantageusement, les extrémités de chaque segment sont soit une extrémité de la ligne, soit un point d'intersection de la ligne avec une des zones interdites. Avantageusement, les zones interdites ou les zones autorisées sont des surfaces rectangulaires et l'algorithme permettant de calculer les points d'intersection est du type Cohen-Sutherland ou Cyrus-Beck. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : • la figure 1 représente un afficheur matriciel comportant une zone interdite et une ligne située hors de la zone interdite ; • la figure 2 représente un afficheur matriciel comportant une zone interdite et une ligne située dans la zone interdite ; • la figure 3 représente un afficheur matriciel comportant une zone interdite et une ligne située en partie dans la zone interdite ; • la figure 4 représente un afficheur matriciel comportant une zone interdite et une ligne traversant la zone interdite ; • les figures 5a et 5b représentent un afficheur matriciel comportant deux zones interdites et une ligne traversant les deux zones interdites ; « la figure 6 représente le principe de l'algorithme permettant de calculer les points d'intersection entre une ligne et une zone interdite rectangulaire.
L'invention a pour objet un procédé de génération graphique comportant une première étape de calcul des segments de la ligne situés strictement dans la zone autorisée et une seconde étape de tracé desdits segments dans la zone autorisée.
Les figures 1 , 2, 3 et 4 illustrent ce procédé dans le cas où il existe une seule zone interdite 2 symbolisée par un rectangle sur l'afficheur 1 et dans les différentes configurations de lignes 4 possibles. Sur la figure 1 , la ligne 4 est complètement en dehors de la zone interdite 2. Elle n'a aucun point d'intersection avec la zone interdite 2. Après la première étape de calcul, la ligne est intégralement conservée, symbolisé par un trait plein. Tous les points de la ligne sont tracés. Sur la figure 2, la ligne 4 est intégralement dans la zone interdite 2. Elle n'a aucun point d'intersection avec la zone interdite 2. Après la première étape de calcul, la ligne est intégralement éliminée, symbolisée par un trait en pointillés. Aucun point de la ligne n'est tracé. Sur la figure 3, une des extrémités 6 de la ligne est dans la zone interdite et l'autre extrémité 5 est dans la zone autorisée 3. Dans ce cas, la ligne a un point d'intersection 51 avec la zone interdite. Le segment 41 qui se trouve dans la zone interdite 2 et dont les extrémités sont les points 6 et 51 est éliminé, symbolisé par un trait en pointillés. Le segment 42 qui se trouve dans la zone autorisée 3 et dont les extrémités sont les points 5 et 51 est conservé, symbolisé par un trait plein. Tous les points de ce segment sont tracés. Sur la figure 4, les deux extrémités de la ligne sont dans la zone autorisée mais la ligne coupe la zone interdite aux points 51 et 52. Le segment 42 qui se trouve dans la zone interdite 2 et dont les extrémités sont les points 51 et 52 est éliminé, symbolisé par un trait en pointillés. Les segments 41 et 43 qui se trouvent dans la zone autorisée 3 et dont les extrémités sont respectivement les points 5 et 51 et 52 et 6 sont conservés, symbolisés par des trait pleins. Tous les points de ces segments sont tracés.
Lorsque l'afficheur comporte deux zones interdites distinctes, le procédé comporte les sous-étapes suivantes : • Calcul des points d'intersection entre la ligne et la première zone interdite ; • Calcul des premiers segments de la ligne situés hors de la première zone interdite ; • Calcul des points d'intersection entre chacun des premiers segments et la seconde zone interdite lorsqu'il existe au moins un premier segment hors de la première zone interdite ; • Calcul des seconds segments de la ligne situés hors de la première zone interdite et hors de la seconde zone interdite ; • Tracé desdits seconds segments dans la zone autorisée, lorsqu'il existe au moins un second segment hors de la première zone interdite et hors de la seconde zone interdite.
Les figures 5a et 5b illustrent les étapes principales du procédé dans le cas de deux zones interdites distinctes 21 et 22 disposées sur un afficheur 1. Une ligne 4 traverse les deux zones interdites 21 et 22. La figure 5a représente les deux premières sous-étapes du procédé. Sur cette figure, la seconde zone 22 figure en pointillés pour mémoire. Sur la figure 5a, les deux extrémités 5 et 6 de la ligne sont dans la zone autorisée mais la ligne coupe la zone interdite aux points 51 et 52. Le
5 segment 42 qui se trouve dans la zone interdite 21 et dont les extrémités sont les points 51 et 52 est éliminé, symbolisé par un trait en pointillés. Les segments 41 et 43 qui se trouvent dans la zone autorisée 3 et dont les extrémités sont respectivement les points 5 et 51 et 52 et 6 sont conservés, symbolisés par des trait pleins.0 La figure 5b représente les deux dernières sous-étapes du procédé. Le premier segment 41 qui se trouve hors de la zone interdite 22 est intégralement conservé. Les deux extrémités 52 et 6 du segment 43 sont dans la zone autorisée mais ce segment coupe la zone interdite 22 aux points 53 et 54. Le segment 45 qui se trouve dans la zone interdite 22 et dont5 les extrémités sont les points 53 et 54 est éliminé, symbolisé par un trait en pointillés. Les segments 44 et 46 qui se trouvent dans la zone autorisée 3 et dont les extrémités sont respectivement les points 52 et 53 et 54 et 6 sont conservés, symbolisés par des trait pleins. En finale, les segments 41 , 44 et 46 sont tracés comme indiqué sur la figure 5b.0 On peut, bien entendu, généraliser le procédé à une pluralité de zones interdites. On examine alors, zone après zone les segments de la
_ —ligne, situés hors des zones déjà examinées. . - - Dans la grande majorité des cas, les zones autorisées ou les zones interdites sont des fenêtres rectangulaires dans lesquelles on incruste5 des images vidéo. Pour calculer les points d'intersection, il existe différents types d'algorithmes. A titre d'exemple, il est possible d'utiliser l'algorithme de Cohen-Sutherland (Computer Graphics : Principles and Practice - Second Edition - Foley, vanDam, Feiner et Hugues - § 3.1.2.). Les principales étapes de cet algorithme sont les suivantes :0 • Etape 1 : Quadrillage de la surface de l'afficheur en 8 zones autorisées entourant la zone interdite 2 rectangulaire comme indiqué sur la figure 6. Ces zones sont délimitées par 4 lignes situées dans le prolongement des cotés du rectangle délimitant la zone interdite 2. On obtient ainsi 8 zones numérotées de 315 à 38 sur la figure 6 ; • Etape 2 : Détermination de l'appartenance des extrémités 5 et 6 d'une ligne à une zone donnée en comparant les coordonnées des extrémités de la lignes à celles des zones ;
• Etape 3 : En fonction de cette appartenance, 3 cas se présentent : o La ligne appartient à la zone interdite, elle est éliminée ; o La ligne est intégralement en dehors de la ligne, elle est intégralement conservée ; o La ligne traverse en partie la zone interdite, on passe à l'étape suivante ;
• Etape 4 : Calcul d'un premier point d'intersection entre la ligne et un coté du rectangle traversé par la ligne ;
• Etape 5 : Pour chaque segment délimité par une extrémité de la ligne et le point d'intersection, retour à l'étape 3 en assimilant ledit segment à une ligne jusqu'à ce que tous les segments obtenus appartiennent soit à la zone interdite, soit à la zone autorisée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de génération graphique d'au moins une ligne droite (4) sur un afficheur matriciel (1 ) relié à une mémoire-tampon, ledit afficheur comprenant au moins une zone interdite (2) et une zone autorisée (3) complémentaire de la zone interdite, caractérisé en ce que ledit procédé comporte une première étape de calcul des segments de la ligne situés strictement dans la zone autorisée et une seconde étape de tracé desdits segments dans la zone autorisée, ladite mémoire-tampon étant remplie une seule fois par image graphique générée.
2. Procédé de génération graphique selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque l'afficheur comporte deux zones interdites distinctes, le procédé comporte les sous-étapes suivantes : • Calcul des points d'intersection (51 , 52) entre la ligne et la première zone interdite (21); • Calcul des premiers segments (41, 43) de la ligne situés hors de la première zone interdite ; • Calcul des points d'intersection (53, 54) entre chacun des premiers segments (41 , 43) et la seconde zone interdite (2.2) lorsqu'il existe au moins un premier segment hors de la première zone interdite ; • Calcul des seconds segments (41, 44, 46) de la ligne situés hors de la première zone interdite (21) et hors de la seconde zone interdite (22) ; • Tracé desdits seconds segments dans la zone autorisée, lorsqu'il existe au moins un second segment hors de la première zone interdite et hors de la seconde zone interdite.
3. Procédé de génération graphique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les extrémités de chaque segment sont soit une extrémité de la ligne, soit un point d'intersection de la ligne avec une des zones interdites.
4. Procédé de génération graphique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones interdites sont des surfaces rectangulaires.
5. Procédé de génération graphique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones autorisées sont des surfaces rectangulaires.
6. Procédé de génération graphique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'algorithme permettant de calculer les points d'intersection est du type Cohen-Sutherland ou Cyrus-Beck.
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