JPH0210477A - ３次元隠面処理描画装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は３次元隠面処理描画装置に関し、さらに詳細
にいえば、２次元専用のフレームメモリの内容に基いて
図形を可視的に表示する描画装置において３次元隠面処
理が施された状態で図形を可視的に表示するための描画
装置に関する。

〈従来の技術、および発明が解決しようとする課題〉 ３次元グラフィック・デイスプレィ装置においては、ビ
ット・マツプ型グラフィック・デイスプレィ装置が通常
有しているｂｉｔｂｌｔ機能および３次元隠面処理機能
を具備することが必須とされており、一般的には、２次
元グラフィ・ンク・ワークステーションに３次元隠面処
理機能を付加することにより３次元グラフィック・デイ
スプレィ装置を実現するようにしている。

しかし、２次元グラフィック・ワークステーションに組
込まれているフレームメモリは、一般的に３次元隠面処
理を効率よく遂行し得るようには設計されておらず、特
にビット・マ・ツブ型グラフィック・デイスプレィ装置
においては３次元隠面処理効率が低い現状である。

したがって、３次元隠面処理機能を具備させる場合には
、第５図に示すように、２次元専用のフレームメモリ（
２１）のほかに３次元隠面処理専用のフレームメモリ（
２２）およびデプスバッファ（２３）を設け、両フレー
ムメモリ（２１）（２２）から読出された画素データを
合成回路（２４）に供給し、合成回路（２４）から出力
されるデータをＣＲＴデイスプレィ装置（２５）に供給
することにより、２次元モードの画面および３次元モー
ドの画面を混在表示させる構成が採用される。尚、上記
合成回路（２４）はディジタル合成回路であってもよく
、またはアナログ合成回路であってもよいが、一般的に
は１００ＭＨ２を越えるクロックレートでの合成が行な
われるようにしている。

上記の構成の３次元隠面処理描画装置においては、表示
のための回路がフレームメモリ（２１）　（２２）に対
応して必要になるとともに、一般的に両フレームメモリ
共に、表示の高速化を達成する必要上、デュアルポート
メモリで、しかもデュアルブレーンであるから、全体と
して著しく大型化するとともに構成が複雑化し、この結
果大幅なコウトア・ツブを招いてしまうことになるとい
う問題がある。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
構成の複雑化および大型化を大巾に抑制して３次元隠面
処理機能を持たせることができる３次元隠面処理描画装
置を提供することを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の３次元隠面処
理描画装置は、表示機能を有していない３次元用のフレ
ームバッファおよびデプスバッファを有しているととも
に、フレームバッファからの読出しデータを２次元専用
フレームメモリに適合させるべく変換処理を施して２次
元専用フレームメモリに供給するデータ変換転送手段を
有している。

但し、フレームバッファおよびデプスバッファがシング
ルプレーン構成であるとともに、転送のためのデータ読
出しに同期して画面消去が行なわれるものであることが
好ましい。

また、データ変換転送手段としては、デプスバッファか
らもデータを読出し得るものであることが好ましい。

さらに、データ変換転送手段としては、／％−フトーン
変換を行ない得るものであることが好ましい。

さらにまた、データ変換転送手段としては、注目画素の
周辺画素の値を考慮し、かつ累積誤差が少なくなるよう
に読出しデータのビット幅圧縮を行なうものであること
が好ましい。

く作用〉 以上の構成の３次元隠面処理描画装置であれば、２次元
専用のフレームメモリの内容に基いて図形を可視的に表
示する場合において、デプスバッファによる奥行き方向
のソート処理が施された状態で画素データが格納されて
いる、表示機能を有していない３次元用のフレームバッ
ファから画素データを読出し、データ変換転送手段によ
り、読出し画素データに対して２次元専用フレームメモ
リに適合させるべくデータ変換を施し、２次元専用フレ
ームメモリに供給するので、その後は２次元専用フレー
ムメモリの内容に基いて３次元隠面処理が施された画像
を可視的に表示することができる。

さらに詳細に説明すると、３次元用のフレームバッファ
においては単に指定された領域の画素データを読出して
データ変換処理を施して２次元専用バッファメモリに転
送するだけでよいため、表示のための転送サイクルを考
慮する必要がなくなり、描画効率を向上させることがで
きるので、全体として３次元隠面処理が施された状態で
の描画速度を高く維持することができる。また、３次元
用のフレームバッファの所定領域のみから画素データを
２次元専用バッファメモリに転送することにより、２次
元画面と３次元隠面処理画面とのオーバーレイ表示を簡
単に達成することができる。

さらに、ビット・マツプ型の２次元専用フレームメモリ
、グラフィック争デイスプレィ型の２次元専用フレーム
メモリ等に対しても簡単に対処することができる。

そして、フレームバッファおよびデプスバッファがシン
グルプレーン構成であるとともに、転送のためのデータ
読出しに同期して画面消去が行なわれるものである場合
には、フレームバッファおよびデプスバッファの構成を
簡素化することができる。さらに、フレームバッファの
内容を−Ｈ２次元専用バッファメモリに転送してから可
視的な表示を行なうのであるから、シングルプレーン構
成のフレームバッファから画素データを読出して２次元
専用バッファメモリに転送する場合に、フレームバッフ
ァの画素データ消去を同時に行なうので、フレームバッ
ファの内容に基いて直接可視的な表示を行なう場合と比
較して表示速度の低下を大巾に抑制することができる。

また、データ変換転送手段が、デプスバッファからもデ
ータを読出し得るものである場合には、デプスバッファ
から奥行きデータを読出すことにより透視変換、輝度変
調等を施し、良好な立体間を有する表示を達成すること
ができる。

さらに、データ変換転送手段が、ハーフトーン変換を行
ない得るものである場合には、２次元専用バッファメモ
リがビット・マツプ・デイスプレィ方式で多色同時表示
が不可能な場合であっても、３次元隠面処理画面をハー
フトーン表示することによって高品質の可視的表示を行
なわせることができる。

さらにまた、データ変換転送手段が、注目画素の周辺画
素の値を考慮し、かつ累積誤差が少なくなるように読出
しデータのビット幅圧縮を行なうものである場合には、
１画素当りのビット数が多い３次元用フレームバッファ
から読出された画素データを、１画素当りのビット数が
少ない２次元専用バッファメモリに適合させるべくデー
タ変換を施すに当って各画素同士の間における不自然さ
を大巾に抑制することができるとともに、データ圧縮に
伴なう誤差を最少限に抑制することができるので、３次
元隠面処理画面を高品質に表示することができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の３次元隠面処理描画装置の一実施例
を示すブロック図であり、中央演算処理装置（以下、Ｃ
ＰＵと略称する）（１）、システムバス■およびデュア
ルブレーン構成の２次元専用フレームメモリ（３）、赤
、緑、青用のＤ／Ａコンパ〜夕（６Ｒ）　（６Ｇ）　（
８（８）等を有する２次元ワークステーション（４）と
ＣＲＴデイスプレィ装置（５）との間を接続していると
ともに、３次元隠面処理を行なうための３次元用のフレ
ームバッファ（７）およびデプスバッファ（８）と、フ
レームバッファ（７）からの読出し画素データに所定の
変換処理を施してシステムバス（２）に送出するデータ
変換転送回路（９）とを有している。

即ち、フレームバッファ　（７）　、デプスバッファ（
８）およびデータ変換転送回路（９）が２次元ワークス
テーション（４）に付加されている。

さらに詳細に説明すると、上記２次元専用フレームメモ
リ（３）は１画素が３ビツトのデータで構成されるもの
であり、３次元用のフレームバッファ（７）は１画素が
２４ビツトのデータで構成されるものである。そして、
上記フレームバッファ（７）は転送のためのデータ読出
しと画面消去のための書込みとが同一メモリアクセスサ
イクルで行なわれるようにしている。

また、上記データ変換転送回路（９）は、２４ビツトの
データを８ビツトずつに区分し、各８ビツトのデータを
２値化する回路を３回路分並列に有しており、各回路は
、例えば第２図に示すように、０〜２５５の範囲内でレ
ベル配分された原画データをそのまま格納する順位付は
用ラインバッファ（９１）と、既に再配分演算が施され
たデータを格納する再配分用ラインバッファ（９２）と
、原画データ、２値化出力等に基いて補正値演算回路（
９４）において演算が施された補正値を格納する順位補
正用ラインバッファ（９３）と、順位補正用ラインバッ
ファ（９３）に格納されている複数個の補正値に基いて
補正値を算出し、順位付は用ラインバッファ（９Ｉ）か
らの読出しデータに対して補正を施すことにより補正後
の順位付は用値を得る順位付は値算出回路（９５）と、
順位付は用値に基いて配分順位を決定する配分順位決定
回路（９６）と、画素レベルの総和を決定された配分順
位に基いて２５５単位で再配分する再配分演算回路（９
７）と、再配分結果を２値化する２値化回路（９８）と
、２値化データと再配分結果との差を算出して繰返し誤
差を算出し、画素レベルの総和に加算することにより新
たな画素レベルの総和を算出する繰返し誤差補正回路（
９９）とを有している。

したがって、順位付は用ラインバッファ（９１）、再配
分用ラインバッファ（９２）および順位補正用ラインバ
ッファ（９３）の処理対象データが、例えば第３図Ａ、
Ｂ、Ｃに示す値である場合に、順位付は値算出回路（９
５）においては、（７０＋１００＋１２０−５０）／２
０　（但し、２０は重み付けの係数）の演算を行なうこ
とにより補正値１２を得、順位付は用ラインバッファ（
９１）の左上の原画データに加算することにより補正後
の順位付は用値（第３図り参照）を得ることができる。

そして、得られた順位付は用値に基いて配分順位決定回
路（９６）により配分順位を設定する（第３図Ｅ参照）
。

また、繰返し誤差補正回路（９９）において、再配分用
ラインバッファ（９２）の、既に再配分演算が施された
データの和を算出し、さらに、２値化データと再配分結
果との差を算出して繰返し誤差を算出して、上記和に加
算することにより画素レベルの総和を算出している（２
５５＋１３５＋７５＋２Ｏ−４８５）ので、この総和を
２５５単位で配分順位が高い部分から順に配分しく第３
図Ｆ参照）２値化回路（９８）において１２８を閾値と
して２値化を行なうことにより、左上の原画データのレ
ベルを２５５（黒のレベル）に補正することができる。

上記の構成の３次元隠面処理描画装置の動作は次のとお
りである。

３次元用のフレームバッファ（７）には、デプスバッフ
ァ（８）を用いた従来公知の隠面処理アルゴリズムによ
り隠面処理が施された状態の原画データ（各画素データ
が２４ビツト）が書込まれている。

この原画データをＣＲＴデイスプレィ装置（５）に可視
的に表示する場合には、フレームバッファ（７）から順
次画素データを読出し、データ変換転送回路（９）によ
り各画素当り３ビツトのデータ（Ｒデータ、Ｇデータお
よびＢデータ）に変換して、システムバス（２）を通し
てデュアルブレーン構成の２次元専用フレームメモリ（
３）の一方のブレーンに転送する。

そして、２次元専用フレームメモリ（３）の内容を各ビ
ット毎にＤ／Ａコンバータ（ＯＲ）　（８Ｇ）　（６（
８）によりディジタルデータに変換してＣＲＴデイスプ
レィ装置（５）に転送し、隠面処理が施された状態の図
形を可視的に表示することができる。

勿論、データ変換転送回路（９）による処理が行なわれ
ない領域に対してはＣＰ　Ｕ　（１）により２次元専用
フレームメモリ（３）にデータが書込まれるのであるか
ら、２次元画面と３次元隠面処理画面とのオーバーレイ
表示を簡単に達成することができ、また、文字の表示を
行なう場合には、２次元用に予め組込まれているものを
使用すればよいのであるから、２次元ワークステーショ
ン（４）に対して付加すべき構成を可能な限り簡素化す
ることができる。

即ち、３次元用のフレームバッファ（７）に格納されて
いる画素データを２次元専用フレームメモリ（３）にお
いて要求されるデータに適合するようにデータ変換転送
回路（９）で必要なデータ変換を施せばよいのであるか
ら、２次元専用フレームメモリ（３）がビット・マツプ
型のものであっても、グラフィック・デイスプレィ型の
ものであっても簡単に３次元隠面処理画面の表示を行な
わせることができる。

また、３次元用のフレームバッフアロにおける、デュア
ルブレーン構成の２次元専用フレームメモリ（３）に対
するデータ転送のためのデータ読出しと、画面消去のた
めの書込みとを同一のメモリサイクルで行なわせること
ができ（第４図Ａ、Ｂ参照）、この場合には、フレーム
バッファσ）の内容に基いて直接表示を行なわせること
がないのであるから、フレームバッファ（７）を通常の
メモリ、例えばＤＲＡＭで構成することができるととも
に、シングルバッファ構成を採用することができ、この
構成を採用しても表示速度を２次元画面の表示の場合と
同程度にすることができる。しかも、ビデイオシフタ、
ＥＣＬＲＡＭ、Ｄ／Ａコンバータ等をフレームバッファ
（７）に対応させて設ける必要がないので、３次元隠面
処理描画装置を全体として簡素化することができるとと
もに、３次元隠面処理機能を付加することに伴なうコス
トアップを大巾に抑制することができる。そして、フレ
ームバッファ（７）における表示用転送サイクルを考慮
する必要がなくなるので、描画効率を高めることができ
、しかもデータ転送制御回路を簡素化することができる
。勿論、フレームバッファ（７）をデュアルブレーン構
成にすることもできる。

さらに、デプスキュー機能を遂行させる必要がある場合
には、フレームバッファ（７）のみならずデプスバッフ
ァ［Ｆ］）からも順次データを読出し、読出しデータに
対してデータ変換を施した後、透視変換、輝度変調等を
施すことができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、累積誤差値に基くデータ処理を省略すること
が可能であるほか、フレームバッファ（７）、デプスバ
ッファＳ）およびデータ変換転送回路（９）をユニット
化し、しかもデータ変換転送回路（９）におけるデータ
変換機能を、接続可能な２次元専用フレームメモリ（３
）の種類に対応させて設定可能にすることが可能であり
、さらに、イメージスキャナ、ファクシミリ等において
汎用されているハーフトーン変換機能を具備させること
または具備させないことが可能であるほか、２次元専用
フレームメモリをシングルプレーン構成とすることが可
能であり、その他、この発明の要旨を変更しない範囲内
において種々の設計変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように第１の発明は、３次元用のフレームバッフ
ァの内容を２次元専用フレームメモリに転送することに
より画像のミキシングを行なうので、３次元用のフレー
ムバッファにおいて表示のための転送サイクルを考慮す
る必要がなくなり、３次元隠面処理が施された状態での
描画速度を高く維持することができるのみならず、２次
元専用フレームメモリの種別に影響されることなく簡単
に付加することができ、しかも２次元画面と３次元隠面
処理画面とのオーバーレイ表示を簡単に達成することが
できるという特有の効果を奏する。

第２の発明は、フレームバッファおよびデプスバッファ
の構成を簡素化することができ、しかも、フレームバッ
ファの内容に基いて直接可視的な表示を行なう場合と比
較して表示速度の低下を大巾に抑制することができると
いう特有の効果を奏する。

第３の発明は、デプスバッファから奥行きデータを読出
すことにより透視変換、輝度変調等を施し、良好な立体
間を有する表示を達成することができるという特有の効
果を奏する。

第４の発明は、２次元専用バッファメモリがビット・マ
ツプ・デイスプレィ方式で多色同時表示が不可能な場合
であっても、３次元隠面処理画面をハーフトーン表示す
ることによって高品質の可視的表示を行なわせることが
できるという特有の効果を奏する。

第５の発明は、１画素当りのビット数が多い３次元用フ
レームバッファから読出された画素データを、１画素当
りのビット数が少ない２次元専用バッファメモリに適合
させるべくデータ変換を施すに当って各画素同士の間に
おける不自然さを大巾に抑制することができるとともに
、データ圧縮に伴なう誤差を最少銀に抑制することがで
きるので、３次元隠面処理画面を高品質に表示すること
ができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の３次元隠面処理描画装置の一実施例
を示すブロック図、 第２図はデータ変換転送回路の一例を示す概略ブロック
図、 第３図はデータ変換転送回路の動作を説明するための各
部のデータ例を示す図、 第４図Ａは３次元隠面処理図形が可視的に表示されるフ
レームメモリのブレーンとデータ転送との関係を概略的
に示すタイミングチャート、第４図Ｂはデータ転送動作
を詳細に説明するタイミングチャート、 第５図は３次元隠面処理描画装置の従来例を示すブロッ
ク図。 （３）・・・２次元専用フレームメモリ、（５）・・・
ＣＲＴデイスプレィ装置、（７）・・・３次元用のフレ
ームバッファ、（８）・・・デプスバッファ、 （９）・・・データ変換転送回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２次元専用のフレームメモリ（３）の内容に基いて
   図形を可視的に表示する描画装置において、 表示機能を有していない３次元用のフレームバッファ（
   ７）およびデプスバッファ（８）を有しているとともに
   、フレームバッファ（７）からの読出しデータを２次元
   専用フレームメモリ（３）に適合させるべく変換処理を
   施して２次元専用フレームメモリ（３）に供給するデー
   タ変換転送手段（９）を有していることを特徴とする３
   次元隠面処理描画装置。 ２、フレームバッファ（７）およびデプスバッファ（８
   ）がシングルプレーン構成であるとともに、転送のため
   のデータ読出しに同期して画面消去が行なわれるもので
   ある上記特許請求の範囲第１項記載の３次元隠面処理描
   画装置。 ３、データ変換転送手段（９）が、デプスバッファ（８
   ）からもデータを読出し得るものである上記特許請求の
   範囲第１項記載の３次元隠面処理描画装置。 ４、データ変換転送手段（９）が、ハーフトーン変換を
   行ない得るものである上記特許請求の範囲第１項記載の
   ３次元隠面処理描画装置。 ５、データ変換転送手段（９）が、注目画素の周辺画素
   の値を考慮し、かつ累積誤差が少なくなるように読出し
   データのビット幅圧縮を行なうものである上記特許請求
   の範囲第１項記載の３次元隠面処理描画装置。