JPH04239984A - 描画処理装置 - 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】

【０００１】（目次）産業上の利用分野従来の技術（図
５） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１） 作用 実施例（図２〜図４） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明はグラフィック表示装置に
係り、特に凹多角形や穴空き多角形を高速に描画するも
のに関する。

【０００３】

【従来の技術】近年コンピュータにより三次元画像を生
成することが広く普及している。ユーザは、より写実感
のある画像を必要とするため、モデリングにおいて凹多
角形や穴空き多角形を用いることが多く、凹多角形や穴
空き多角形の描画を高速に行う必要がある。

【０００４】従来のグラフィック表示装置は、図５（Ａ
）に示す如く、データ出力部５１、幾何変換部５２、ド
ット展開部５３、隠面消去部５４、Ｚバッファ５５、フ
レームバッファ５６、表示部５７等で構成されている。

【０００５】そして、図５（Ｂ）に示す如く、凹多角形
Ｆを描画するとき、多角形Ｆ１　〜Ｆ５　の５つの凸多
角形に分解するか、図５（Ｃ）に示す如く、凹多角形Ｆ
を台形状に分割してＦ１　′〜Ｆ７　′に分けていた。

【０００６】これは、図５（Ｄ）に示す如く、頂点Ｐ１
　、Ｐ２　、Ｐ３　、Ｐ７　、Ｐ８　のみでデータを出
力すると、直線Ｐ１　Ｐ２　とＰ１　Ｐ８　の間を面塗
りしないような場合、直線Ｐ１　Ｐ３　とＰ１　Ｐ７　
の間を面塗りするようなエラーが生じ易いのを防止する
ため、凸多角形Ｐ１　、Ｐ２　、Ｐ８　という情報を必
要とすることによる。

【０００７】そのため、図５（Ｂ）の場合には、Ｆ１　
のデータを頂点Ｐ１　Ｐ２　Ｐ８　で出力し、Ｆ２　の
データをＰ２　、Ｐ３　、Ｐ４　で出力し、Ｆ３のデー
タを頂点Ｐ４　、Ｐ５　、Ｐ６　で出力し、Ｆ４　のデ
ータを頂点Ｐ６　、Ｐ７　、Ｐ８　で出力し、Ｆ５　の
データを頂点Ｐ２　、Ｐ４　、Ｐ６　、Ｐ８　で出力す
ることが必要である。勿論、頂点には座標情報（Ｘ，Ｙ
，Ｚ）のみならず、色情報が付加されている。したがっ
て、Ａ〜Ｄで指示する頂点は、合計３回データが出力さ
れる。

【０００８】図５（Ａ）のデータ出力部５１は、前記Ｆ
１　〜Ｆ５　の頂点のデータ及び、図形の制御情報（拡
大縮小、移動方向、距離、回転量等）や光源情報等を出
力する。

【０００９】幾何変換部５２は、前記座標情報、色情報
、制御情報等にもとづき、各頂点毎に演算を行い、これ
らをドット展開部５３において補間計算を行ない、ドッ
ト展開する。Ｚバッファ５５には奥行情報が記入されて
おり、隠面消去部５４は表示すべき画像の奥行きが、現
在表示中の画像の奥行きより前か後かを画素毎に比較し
、新しく書込むべきものが手前のときに、フレームバッ
ファ５６にこの画像を記入し、ＣＲＴの如き表示部５７
に表示し、Ｚバッファ５５に新しく表示した画像の奥行
きデータを記入する。勿論表示中のものが手前であれば
表示されない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】したがって、図５（Ｂ
）の場合には、ホストの如きデータ出力側で凹多角形Ｆ
を多角形Ｆ１　〜Ｆ５　に分解することが必要となる。 しかも幾何変換部５２では、同一の頂点Ｐ２　、Ｐ４　
、Ｐ６　、Ｐ８　については３回もデータが伝送され幾
何変換部５２における負担が大きくなる。

【００１１】また、図５（Ｃ）の場合には、幾何変換部
５３の変換出力に対し、ドット展開部５３においてＦ１
　′〜Ｆ７　′の台形分割することが必要となる。この
ため、図５（Ｃ）の横方向のソート及び縦方向のソート
を行うことが必要となり、これまた大きな負担となる。

【００１２】このように凹多角形や穴空き多角形を描画
するとき、グラフィック表示装置の一部の負荷が大きく
なり、そのため要処理時間が長くなり、グラフィック表
示処理をパイプライン処理で行う場合のネックになって
いた。

【００１３】本発明の目的は、凹多角形や穴空き多角形
を前記の如く分割することなく、マスクデータと凸多角
形を用いて描画することにより、高速な表示を行うこと
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明では、例えば図１（Ａ）に示す如き凹多角形Ｆを
描画するとき、図１（Ｂ）に示す如きマスクデータＭ１
　、Ｍ２　、Ｍ３　、Ｍ４　と、図１（Ｃ）に示す如き
描画データＰにより図形データを構成する。マスクデー
タＭ１　〜Ｍ４　は色情報を不要とし、座標情報（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）で構成される。

【００１５】図１（Ｄ）に示す如く、幾何変換部１に、
入力データとしてマスクデータＭ１　（Ｐ１　、Ｐ３　
、Ｐ２　）、Ｍ２　（Ｐ３　、Ｐ５　、Ｐ４　）、Ｍ３
　（Ｐ７　、Ｐ６　、Ｐ５　）、Ｍ４　（Ｐ１　、Ｐ８
　、Ｐ７　）及び、描画データ（Ｐ１　、Ｐ３　、Ｐ５
　、Ｐ７　）と、描画データについては各頂点の色デー
タ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と、制御データ（移動量）と光源情報
等が入力される。

【００１６】幾何変換部１は、これらにもとづき、マス
クデータについては各頂点の座標を計算し、描画データ
については各頂点の座標、色等を計算する。そしてクリ
ップを施し、見える部分のみをドット展開部２に伝達す
る。

【００１７】ドット展開部２では、これにより入力され
る図形の頂点データにもとづき、補間を行ない、ドット
展開を行う。ドット展開部２は、マスクデータについて
は、マスクデータの各画素のＸ，Ｙ座標をマスクデータ
書込部３に送出し、また描画データについては各画素の
Ｘ，Ｙ，Ｚ座標と色値を隠面消去部４に送出する。また
幾何変換部１から幾何変換された描画データの各頂点、
即ち図１の（Ｃ）に示すＰ１　、Ｐ３　、Ｐ５　、Ｐ７
のＸ，Ｙ座標値をクリアデータとしてドット展開部９に
出力され、これらがクリアデータ蓄積部９に保持される
。

【００１８】マスクデータ書込部３は、マスクデータの
展開された各ドットに対して対応するマスクプレーン６
に値「１」を書き込む。これによりマスクプレーン６に
は、図１（Ｂ）で示す、Ｍ１　〜Ｍ４　の領域に「１」
が記入される。

【００１９】隠面消去部４は、ドット展開部２から入力
された描画データの各ドットに対してマスクプレーン６
を参照し、マスクプレーン６の値が「１」なら書込み処
理を行わない。しかしマスクスプレーン６の値が「０」
であれば、更にＺバッファ５を参照して画素のＺ値つま
り奥行きを比較し、今入力された画素のＺ値が手前なら
ば、Ｚバッファ５の画素のＺ値を新たに更新し、フレー
ムバッファ７にその画素の色（ＲＧＢ）を書き込む。そ
して後述するように、入力された描画データの処理の終
了後、クリアデータ蓄積部９に終了通知を送り、図１（
Ｃ）に示すＰ１　、Ｐ３　、Ｐ５　、Ｐ７　の描画デー
タ範囲をクリア制御する。

【００２０】

【作用】図１（Ｂ）に示す如きマスクデータにより、図
（Ｃ）に示す描画データの書込みを制御する。したがっ
て、入力データは、全て凸多角形なので描画の際には、
簡単にドット展開を行うことができる。

【００２１】またマスクデータに対しては色計算なしに
座標変換等を行ない、描画データに対して座標変更、色
計算等を行うので、効率の良い計算を行うことができる
。

【００２２】

【実施例】本発明の一実施例を図２及び図３にもとづき
説明する。

【００２３】図２は本発明の一実施例構成図、図３はデ
ータフォーマット及びそのデータの図形の一例を示す。

【００２４】図２において図１と同記号は同一部分を示
し、１０はドット出力部、１１は座標変換部、１２は色
計算部、１３はクリップ部、２０はホストプロセッサで
ある。

【００２５】幾何変換部１は、ホストプロセッサ２０よ
り多角形入力データ（各頂点座標と色情報、凹多角形の
場合は更にマスクデータ等）と制御データ（移動量、拡
大縮小、光源情報等）を受取り、これに応じて各頂点の
データを演算するものであり、各頂点の座標変換演算を
行う座標変換部１１、描画すべきデータに対する各頂点
における色計算を行う色計算部１２、表示すべき画像が
表示部８よりはみ出る場合には、表示可能な部分のみを
出力制御するクリップ部１３等を具備する。

【００２６】ドット展開部２は幾何変換部１から伝達さ
れたデータがマスクデータの場合はこれをドット展開し
てマスクデータ書込部３に送出し、描画データの場合に
は、そのドットの色情報と奥行情報を隠面消去部４に送
出し、また描画データの頂点情報を保持する。この描画
データの頂点情報をクリアデータ蓄積部９で保持し、前
記ドット展開処理を行うためドット出力部１０を具備す
る。

【００２７】マスクデータ書込部３は、マスクプレーン
６のマスク部分にドット出力部１０から伝達されたマス
クデータ例えば「１」を記入するものである。例えば図
１（Ａ）〜（Ｃ）の場合には、その（Ｂ）に示す如く、
マスク部分Ｍ１　〜Ｍ４　に「１」が記入される。

【００２８】隠面消去部４は、ドット出力部１０から伝
達された描画データのドット情報を、マスクプレーン６
とビット対応にチェックして、マスクプレーン６に「１
」が記入されていなければフレームバッファ７の該当部
分に記入しない。マスクプレーン６に「１」が記入され
ていなければ、Ｚバッファ５の奥行データをビット対応
にチェックして、ドット出力部１０から新しく伝達され
た描画データが手前であれば、その画素の色情報（ＲＧ
Ｂ）をフレームバッファ７の該当部分に記入し、Ｚバッ
ファ５の該当ビットの奥行データを更新する。しかし、
入力された画素のＺバッファの奥行データが手前なら、
フレームバッファ７を更新しない。このようにして入力
された描画データの処理が終了したとき、終了通知をク
リアデータ蓄積部９に通知する。

【００２９】ホスト２０は、描画すべき画情報を出力す
るものであって、画情報は画データと制御データを有す
る。画データは、図３（Ａ）に示す如く、マスクデータ
部分Ｍ１　〜Ｍｎ　と描画データ部分で構成される。マ
スクデータ部分はＥＮＤ　　ＯＦＤＡＴＡ１（ＥＯＤ１
）で区切られ、描画データ部分はＥＯＤ２で区切られて
おり、識別可能である。したがって、図１（Ａ）〜（Ｃ
）の例では、（Ｂ）に示すマスクＭ１　〜Ｍ４　の頂点
データがマスクデータとしてそれぞれ記入され、（Ｃ）
に示す描画部分の頂点データが色情報（ＲＧＢ）を付加
され描画データとして記入される。

【００３０】また、図３（Ｂ）に示すデータについては
、（Ｃ）で示すＦ１１がマスクデータとして記入され、
（Ｄ）で示すＦ１０が描画データとして色情報が付加さ
れて記入される。

【００３１】以下説明の簡略化のため図３（Ｂ）〜（Ｄ
）の例について、図２の動作を説明する。

【００３２】（１）ホストプロセッサ２０は、マスクデ
ータＭ１　として図３（Ｃ）に示す頂点Ｐ２０〜Ｐ２３
の座標と、描画データとして図３（Ｄ）に示す頂点Ｐ１
０〜Ｐ１３の座標及び色情報を図３（Ａ）の如きフォー
マットで出力し、また制御情報も出力する。

【００３３】（２）幾何変換部１では、ＥＯＤ１でマス
クデータを識別し、ＥＯＤ２で描画データを識別する。 これらの各データにもとづき、座標変換部１１は各頂点
の座標を演算し、色計算部１２は描画データに記入され
た頂点Ｐ１０〜Ｐ１３の色を計算し、クリップ部１３は
この描画データが表示部８よりはみ出るとき、これに表
示できるのをクリップして出力する。マスクデータは座
標変換後、色計算部１２を無処理で転送され、必要に応
じクリップが施される。このとき、描画データＰ１０〜
Ｐ１３のＸ，Ｙ座標値がクリアデータとしてクリアデー
タ蓄積部９に保持される。

【００３４】（３）ドット展開部２は、入力された図形
の頂点データを、補間しながらドットに分解する。この
とき、ＥＯＤ１とＥＤＯ２の判定により、マスクデータ
については各画素のＸ，Ｙ座標をマスクデータ書込部３
に出力する。また描画データについては各画素のＸ，Ｙ
，Ｚ座標値と、色値（ＲＧＢ）を隠面消去部４に出力す
る。また描画データの各頂点Ｐ１０〜Ｐ１３の値をクリ
アデータ蓄積部９に一時保持する。

【００３５】（４）マスクデータ書込部３は、マスクプ
レーン６からマスクデータの展開された各ドットに対応
する画素の値を読み出し、「１」との排他的論理和をと
り、その結果をマスクプレーン６に記入する。マスクプ
レーン６は、初め初期化されて「０」となっているので
、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示す場合には、マスクデータＦ
１１の範囲でマスクデータ書込部３が初期値「０」と「
１」との排他的論理和をとり、その結果の「１」を記入
するので、このＦ１１の範囲に「１」が書込まれること
になる。

【００３６】（５）隠面消去部４は表示部８に表示すべ
きデータ（色）をフレームバッファ７に書込む処理を行
うものである。このとき、描画データの各画素に対して
マスクプレーン６を参照し、マスクプレーン６の該当す
るビットの値が「１」ならマスクされている部分と判断
して書込み処理を行わない。マスクプレーン６の該当ビ
ットの値が「０」なら、Ｚバッファ５を参照して画素の
Ｚ値を比較し、今書込むべき画のＺ値が手前ならばＺバ
ッファ５の該当画素のＺ値をこれに更新し、フレームバ
ッファ７に画素の色（ＲＧＢ）を書込む。しかしＺバッ
ファ５のＺ値の方が手前なら書込み処理は行わない。な
お、Ｚバッファ５、マスクプレーン６、フレームバッフ
ァ７は、奥行きは異なるものの、Ｘ−Ｙ平面の大きさは
いずれも表示面と同じサイズである。

【００３７】（６）これにより、図３（Ｂ）〜（Ｄ）の
場合には、マスクプレーン６に（Ｃ）に示すＰ２０〜Ｐ
２３のマスク部分に「１」が記入され、またクリアデー
タ蓄積部９には、（Ｄ）に示すＰ１０、Ｐ１１、Ｐ１２
、Ｐ１３のデータが保持される。そしてドット出力部１
０より、図３（Ｄ）の範囲に描画データが画素単位に展
開されたとき、そのＺ値がＺバッファ５のＺ値（最初は
表示範囲のもっとも奥のＺ値が、記入されている）より
手前にあれば、図３（Ｂ）に横線で示すような中空の画
像が表示部８に表示されることになる。

【００３８】（７）そして、この一画面の描画データの
書込み処理が終了すると、隠面消去部４は、ドット展開
部２にこれを報告する。これによりドット展開部２は、
クリアデータ蓄積部９に保持されている描画データ範囲
の、マスクプレーン６の各画素を「０」にクリアして、
初期状態にする。

【００３９】なお、本発明の他の実施例として図４（Ａ
）に横線で示す如く、描画部分が２重の四辺形状態の例
について説明する。

【００４０】この場合、描画データとして、図４（Ｂ）
に示す画像Ｆ２０がホストプロセッサより伝達され、第
１マスクデータＭ１　として（Ｃ）に示すＦ２１が伝達
され、第２マスクデータＭ２　として（Ｄ）に示すＦ２
２が伝達される。

【００４１】したがって、第１マスクデータＭ１　に対
しドット出力部１０から「１」が伝達されると、まずマ
スクプレーン６の初期値「０」と第１マスクデータＭ１
　の範囲の「１」による排他的論理和がマスクデータ書
込部３で演算されてその結果の「１」が図４（Ｅ）に示
す如く、Ｆ１１の範囲に記入される。

【００４２】次に第２マスクデータＭ２　の範囲に対し
てドット出力部１０から「１」が伝達されたとき、マス
クデータ書込部３はマスクプレーン６よりこの第２マス
クデータＭ２　の範囲のデータ「１」をよみ出して排他
的論理和を演算し、今度はその結果「０」が、図４（Ｆ
）に示すように、書込まれることになる。

【００４３】したがって、この「０」の部分には描画デ
ータがフレームバッファ７に記入され、「１」の部分は
描画データがマスクされるので、図４（Ａ）に示す如き
、中心と、その外側が描画されるような多重穴空き多角
形表示を行うことができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、凹多角形や穴空き多角
形を分割することなく、描画データとマスクデータとい
う２種類の凸多角形で表現することにより、高速に図形
表示することができる。

【００４５】しかも入力データは全て凸多角形なので、
描画の際には簡単にドット展開を行うことができる。

【００４６】また１個の多角形データ内でマスクデータ
部分と描画データ部分をＥＯＤ１、ＥＯＤ２の如き識別
コードで識別することができるので、マスクデータに対
しては色計算なしに座標変換、クリップ処理のみを行い
、描画データについてのみ更に色計算を行うので効率の
良い計算ができる。

【００４７】マスクプレーンのクリアにおいては、クリ
アデータを入力データとして与えず、幾何変換部で生成
することにより、転送の無駄を省くことができる。また
描画データと同じ頂点データを持つクリアデータを作成
することにより、マスクプレーン全体をクリアするより
ドット展開部及びマスクデータ書込部の処理を軽くする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の一実施例構成図である。

【図３】本発明における入力データフォーマット及び穴
空き多角形説明図である。

【図４】本発明における穴空き多重多角形の描画状態説
明図である。

【図５】従来例説明図である。

【符号の説明】

１　　幾何変換部 ２　　ドット展開部 ３　　マスクデータ書込部 ４　　隠面消去部 ５　　Ｚバッファ ６　　マスクプレーン ７　　フレームバッファ ８　　表示部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　多角形の頂点、データを入力して幾何
   変換を行い、描画部分をドット展開するグラフィック表
   示装置において、凹多角形や穴空き多角形を形成するた
   めの凸多角形マスク手段（６）と、描画データを凹多角
   形や穴空き多角形を包含する凸多角形にドット展開する
   ドット展開手段（２）を具備し、　　　　　　　　　　
   　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
   　　　　　　　ド凹多角形や穴空き多角形を包含する凸
   多角形を用いて凹多角形や穴空き多角形を描画すること
   を特徴とするグラフィック表示装置。
2. 【請求項２】　　凹多角形や穴空き多角形を包含する凸
   多角形と同一の頂点データを持つクリアデータ蓄積手段
   （９）を具備することを特徴とする請求項１記載のグラ
   フィック表示装置。
3. 【請求項３】　　凸多角形マスク手段（６）を読み出し
   、入力されたマスクデータとの排他的論理和をとりその
   結果を前記凸多角形マスク手段（６）に記入するマスク
   データ書込手段（３）を具備することにより多重穴空き
   多角形描画を可能としたことを特徴とする請求項１記載
   のグラフィック表示装置。
4. 【請求項４】　　入力データを、マスクデータ部と、描
   画データ部を具備し、これらのデータの区切りを異なる
   終了フラグで示すことにより、幾何変換手段がマスクデ
   ータについては座標変換とクリップの処理を行なって色
   計算を行わないことを特徴とする請求項１記載のグラフ
   ィック表示装置。