JPH0687267B2 - ワイヤ・フレーム・グラフィック表示生成方法及び装置ならびに隠線除去システム - Google Patents
ワイヤ・フレーム・グラフィック表示生成方法及び装置ならびに隠線除去システムInfo
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- JPH0687267B2 JPH0687267B2 JP63244710A JP24471088A JPH0687267B2 JP H0687267 B2 JPH0687267 B2 JP H0687267B2 JP 63244710 A JP63244710 A JP 63244710A JP 24471088 A JP24471088 A JP 24471088A JP H0687267 B2 JPH0687267 B2 JP H0687267B2
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- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
- G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
- G09B9/08—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
- G09B9/30—Simulation of view from aircraft
- G09B9/301—Simulation of view from aircraft by computer-processed or -generated image
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—Three-dimensional [3D] image rendering
- G06T15/10—Geometric effects
- G06T15/40—Hidden part removal
- G06T15/405—Hidden part removal using Z-buffer
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Computer Graphics (AREA)
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- Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- Image Generation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、コンピュータ・グラフィックの生成及び表示
に関し、特にグラフィックス端末に表示されるワイヤ・
フレーム・モデル中の隠線を除去する方法及び装置に関
する。また本発明は、深度バッファの設計の改良にも関
係する。
に関し、特にグラフィックス端末に表示されるワイヤ・
フレーム・モデル中の隠線を除去する方法及び装置に関
する。また本発明は、深度バッファの設計の改良にも関
係する。
B.従来技術 コンピュータ・グラフィック表示システムは、典型的に
は、３次元座標系中の点（これらの点は多角形の頂点に
対応する）の形で記憶されたディジタル・データから画
像を形成する。多角形は、最終的な表示物体となる、よ
り大きな物体の構成要素である。システムのメモリ中に
記憶された頂点データは、３次元座標系中の位置データ
を含む。座標系は、例えば、Ｘ軸及びＹ軸が視面（View
plane）を定義し、Ｚ軸が視面から距離を表わす。実際
のグラフィックス表示の生成において、表示すべき物体
を定義する多角形は視面に投影される。隠線を消去する
ために、各々の投影される点のＺ値が決定され比較され
る。標準的な深度（depth）バッファ技術がしばしば用
いられる。システムの深度バッファ及びフレーム・バッ
ファ中に対応する記憶位置を有する視面上の任意の表示
点に関して、視点（view point）に最も近い点が表示
のために選択される。例えば、物体のワイヤー・フレー
ム・モデルを生成する時、視点に最も近い多角形の辺は
表示されるが、より近い多角形によって隠される辺は表
示されない。この従来技術は「Fundamentals of Inte
ractive Computer Graphics（対話式コンピュータ・
グラフィックスの基礎）」、Foley及びVan Dam著、Add
isonwesley publishing Company、Inc.1982年発行の5
60〜61頁に記載されている。
は、３次元座標系中の点（これらの点は多角形の頂点に
対応する）の形で記憶されたディジタル・データから画
像を形成する。多角形は、最終的な表示物体となる、よ
り大きな物体の構成要素である。システムのメモリ中に
記憶された頂点データは、３次元座標系中の位置データ
を含む。座標系は、例えば、Ｘ軸及びＹ軸が視面（View
plane）を定義し、Ｚ軸が視面から距離を表わす。実際
のグラフィックス表示の生成において、表示すべき物体
を定義する多角形は視面に投影される。隠線を消去する
ために、各々の投影される点のＺ値が決定され比較され
る。標準的な深度（depth）バッファ技術がしばしば用
いられる。システムの深度バッファ及びフレーム・バッ
ファ中に対応する記憶位置を有する視面上の任意の表示
点に関して、視点（view point）に最も近い点が表示
のために選択される。例えば、物体のワイヤー・フレー
ム・モデルを生成する時、視点に最も近い多角形の辺は
表示されるが、より近い多角形によって隠される辺は表
示されない。この従来技術は「Fundamentals of Inte
ractive Computer Graphics（対話式コンピュータ・
グラフィックスの基礎）」、Foley及びVan Dam著、Add
isonwesley publishing Company、Inc.1982年発行の5
60〜61頁に記載されている。
C.発明が解決しようとする課題 ワイヤ・フレーム・モデルにおける隠線消去の問題に対
する上述の従来技術の方式は、多角形が多角形として処
理される時にはうまく働く。しかし、当業者に公知のよ
うに、４つ以上の辺を持つ多角形よりも３角形を処理す
るほうが好ましい。というのは３角形の処理は、専用ハ
ードウェアの使用に容易に移行できるからである。不幸
なことに、隠線消去の問題に対する上述の解決法は、物
体を定義する多角形が３角形のモザイクに分割（tessel
late）されその３角形が処理される場合には、不適当で
ある。ある表示点は多角形の辺に属するものとして識別
され前景色で表示される可能性があり、また同じ点が所
定の多角形のモザイク分割された３角形の１つの上の点
として識別され背景色で表示される可能性があるという
事実により、まちがった判定が行なわれ、多角形の辺の
表示にギャップが生じる状況が存在する。この問題は後
で具体的に説明する。
する上述の従来技術の方式は、多角形が多角形として処
理される時にはうまく働く。しかし、当業者に公知のよ
うに、４つ以上の辺を持つ多角形よりも３角形を処理す
るほうが好ましい。というのは３角形の処理は、専用ハ
ードウェアの使用に容易に移行できるからである。不幸
なことに、隠線消去の問題に対する上述の解決法は、物
体を定義する多角形が３角形のモザイクに分割（tessel
late）されその３角形が処理される場合には、不適当で
ある。ある表示点は多角形の辺に属するものとして識別
され前景色で表示される可能性があり、また同じ点が所
定の多角形のモザイク分割された３角形の１つの上の点
として識別され背景色で表示される可能性があるという
事実により、まちがった判定が行なわれ、多角形の辺の
表示にギャップが生じる状況が存在する。この問題は後
で具体的に説明する。
本発明は上記の問題を解決する。それは新しい手法及び
その実現のための改良されたハードウェアを含んでい
る。
その実現のための改良されたハードウェアを含んでい
る。
従って、本発明の目的は、４つ以上の辺を有する多角形
ではなく３角形のコンピュータ処理により、隠線なしの
ワイヤ・フレーム・グラフィック表示を形成する改良さ
れた技術を提供することである。
ではなく３角形のコンピュータ処理により、隠線なしの
ワイヤ・フレーム・グラフィック表示を形成する改良さ
れた技術を提供することである。
また、本発明の他の目的は、物体を定義する多角形の可
視の辺が、ギャップなしに表示されるような前述の型の
方法及び装置を提供することである。
視の辺が、ギャップなしに表示されるような前述の型の
方法及び装置を提供することである。
D.課題を解決する手段 簡単に説明すると、本発明の方法は、３つの主要なステ
ップで多角形頂点データを処理する。第１ステップで、
可視の多角形の辺に属する表示点に関するＺ値が計算さ
れ、深度バッファに現在記憶されているＺ値と比較され
る。もし計算されたＺ値が、記憶されているＺ値よりも
視点に近い位置を表わすならば、深度バッファはZCLOSE
等の予約済のＺ値で更新される。これはシステムによっ
て表示できる、視点に最も近い位置を表わすことが望ま
しい。第２ステップでは、被処理多角形に分解され、三
角形上の各点に関するＺ値が計算される（但し多角形の
辺に属するような点は除く）。各計算されたＺ値は対応
する値と比較され、深度バッファに記憶される。もし計
算された値がより視点に近い位置を表わすならば、深度
バッファは計算された値で更新され、フレーム・バッフ
ァは背景色が書込まれる。第３ステップで、多角形の辺
に属する表示点に関するＺ値が再び計算され、深度バッ
ファに現在記憶されている値と比較される。深度バッフ
ァ値がZCLOSE等しいか又は計算された値が記憶値よりも
視点に近い位置を表わしている場合、深度バッファは、
計算されたＺで更新され、フレーム・バッファは前景色
が書込まれる。
ップで多角形頂点データを処理する。第１ステップで、
可視の多角形の辺に属する表示点に関するＺ値が計算さ
れ、深度バッファに現在記憶されているＺ値と比較され
る。もし計算されたＺ値が、記憶されているＺ値よりも
視点に近い位置を表わすならば、深度バッファはZCLOSE
等の予約済のＺ値で更新される。これはシステムによっ
て表示できる、視点に最も近い位置を表わすことが望ま
しい。第２ステップでは、被処理多角形に分解され、三
角形上の各点に関するＺ値が計算される（但し多角形の
辺に属するような点は除く）。各計算されたＺ値は対応
する値と比較され、深度バッファに記憶される。もし計
算された値がより視点に近い位置を表わすならば、深度
バッファは計算された値で更新され、フレーム・バッフ
ァは背景色が書込まれる。第３ステップで、多角形の辺
に属する表示点に関するＺ値が再び計算され、深度バッ
ファに現在記憶されている値と比較される。深度バッフ
ァ値がZCLOSE等しいか又は計算された値が記憶値よりも
視点に近い位置を表わしている場合、深度バッファは、
計算されたＺで更新され、フレーム・バッファは前景色
が書込まれる。
本発明の装置は、上述の方法を実行するように構成され
た隠線消去サブシステム中の関連部品、及び制御装置か
ら成る。
た隠線消去サブシステム中の関連部品、及び制御装置か
ら成る。
E.実施例 第２図を参照すると、出力データ経路16及び17を有す
る、多角形処理装置10が示されている。隠線消去（HL
R）サブシステム12は経路16、17及び18を経て、多角形
処理装置10からデータを受け取る。HLRサブシステム12
はデータ経路22を経てフレーム・バッファ14にデータを
出力する。またフレーム・バッファ14は経路17、20を経
由してデータを受け取る。
る、多角形処理装置10が示されている。隠線消去（HL
R）サブシステム12は経路16、17及び18を経て、多角形
処理装置10からデータを受け取る。HLRサブシステム12
はデータ経路22を経てフレーム・バッファ14にデータを
出力する。またフレーム・バッファ14は経路17、20を経
由してデータを受け取る。
第２図に示した構成要素はグラフィック表示システムの
表示処理装置の一部分である。多角形処理装置10は、表
示すべき物体を定義する一連の関連付けられた多角系を
記述する、頂点情報の形で他のシステム構成要素（図示
せず）からデータを受け取る。これらの多角形は既に標
準的な技術及び装置を用いて変換され、クリッピングさ
れている。多角形処理装置10は、その出力データ経路17
上にＸ及びＹ値の形で位置データを並びに各Ｘ、Ｙ位置
に対応するＺ値を提供するように周知の方式で多角形を
スクリーン座標系上に写像する。Ｘ、Ｙデータは数学的
な視面上に特定の表示点を定義するのに役立つ。そのよ
うな点の各々はHLRサブシステム12に含まれる深度バッ
ファ及びフレーム・バッファ14中に、対応する記憶位置
を有する。Ｚ値は、視面上の所与のＸ、Ｙ位置に関して
投影された３次元物体上の特定の点と視面との間の位置
関係を与える。上述のように、投影されるような点の各
々は、物体を定義する、多角系の１つの上に位置してい
る。
表示処理装置の一部分である。多角形処理装置10は、表
示すべき物体を定義する一連の関連付けられた多角系を
記述する、頂点情報の形で他のシステム構成要素（図示
せず）からデータを受け取る。これらの多角形は既に標
準的な技術及び装置を用いて変換され、クリッピングさ
れている。多角形処理装置10は、その出力データ経路17
上にＸ及びＹ値の形で位置データを並びに各Ｘ、Ｙ位置
に対応するＺ値を提供するように周知の方式で多角形を
スクリーン座標系上に写像する。Ｘ、Ｙデータは数学的
な視面上に特定の表示点を定義するのに役立つ。そのよ
うな点の各々はHLRサブシステム12に含まれる深度バッ
ファ及びフレーム・バッファ14中に、対応する記憶位置
を有する。Ｚ値は、視面上の所与のＸ、Ｙ位置に関して
投影された３次元物体上の特定の点と視面との間の位置
関係を与える。上述のように、投影されるような点の各
々は、物体を定義する、多角系の１つの上に位置してい
る。
表示のために物体のワイヤ・フレーム・モデルの生成に
おいて、物体の定義する多角系の可視の辺は、表示装置
に前景色で与えられ、多角形の内部の点は、背景色で与
えられる。当然、隠れた線が表示において不可視であれ
ば、表示はより現実的である、「隠線」は、多角形の辺
のうち、それと視点との間に他の多角形が存在すること
により視点から見えない辺を意味する。HLRサブシステ
ム12の目的は、深度バッファ技術を用いて、表示から隠
線を除去することである。従って、HLRサブシステム12
からデータ経路22への出力は、各Ｘ、Ｙ位置毎に適当な
色情報即ち背景色又は前景色のいずれかを与え、その情
報をフレーム・バッファ14に書込む事が意図されてい
る。
おいて、物体の定義する多角系の可視の辺は、表示装置
に前景色で与えられ、多角形の内部の点は、背景色で与
えられる。当然、隠れた線が表示において不可視であれ
ば、表示はより現実的である、「隠線」は、多角形の辺
のうち、それと視点との間に他の多角形が存在すること
により視点から見えない辺を意味する。HLRサブシステ
ム12の目的は、深度バッファ技術を用いて、表示から隠
線を除去することである。従って、HLRサブシステム12
からデータ経路22への出力は、各Ｘ、Ｙ位置毎に適当な
色情報即ち背景色又は前景色のいずれかを与え、その情
報をフレーム・バッファ14に書込む事が意図されてい
る。
本発明の技術及び装置を詳細に説明する前に、解決され
た問題及び本発明によって行なわれた改善を説明するた
めに、第３図を参照する。以前に説明したように、グラ
フィック表示を準備する時、多角形よりも三角形を処理
するほうが単純である。従って、例えば「Ａ Three−
Ｄ Graphic Display System with Depth Buffer
and Pipeline Processor」A.Fugimoto 外著、IEEE
CG＆A.（1984年６月号）11ページに説明されているよ
うに、多角形を三角形に分解することが望ましい。しか
し、これらの分解された三角形を処理するのに従来技術
を適用すると、表示装置上の表示点が多角形の辺に属し
且つ同時に、処理される三角形の内部の点であるかもし
れないという事実により、時々問題が生じる。もし多角
形の辺が可視であれば、その点はフレーム・バッファに
前景色で書込まれるべきである。しかし、その点が三角
形の内部点として最後に処理され、そのＺ値が、辺の点
としての位置よりも視点に近い位置を表わすならば、従
来技術を使用した場合、その点は、背景色の値が与えら
れるであろう。
た問題及び本発明によって行なわれた改善を説明するた
めに、第３図を参照する。以前に説明したように、グラ
フィック表示を準備する時、多角形よりも三角形を処理
するほうが単純である。従って、例えば「Ａ Three−
Ｄ Graphic Display System with Depth Buffer
and Pipeline Processor」A.Fugimoto 外著、IEEE
CG＆A.（1984年６月号）11ページに説明されているよ
うに、多角形を三角形に分解することが望ましい。しか
し、これらの分解された三角形を処理するのに従来技術
を適用すると、表示装置上の表示点が多角形の辺に属し
且つ同時に、処理される三角形の内部の点であるかもし
れないという事実により、時々問題が生じる。もし多角
形の辺が可視であれば、その点はフレーム・バッファに
前景色で書込まれるべきである。しかし、その点が三角
形の内部点として最後に処理され、そのＺ値が、辺の点
としての位置よりも視点に近い位置を表わすならば、従
来技術を使用した場合、その点は、背景色の値が与えら
れるであろう。
この問題をより明確に認識するために第３図に示す、多
角形１−２−３−４を与える。これは三角形１−２−３
及び１−３−４に分解されている。「分解」とは、単
に、４つ以上の辺を有する多角形の頂点が処理される場
合に、他の型の多角形ではなく三角形を用いて処理でき
るように頂点が系統的な順序で一時に３つの組み合せの
形で処理されることを意味する。三角形１−２−３が最
初に処理され、その辺２−３が可視であると仮定する。
Bresenhamアルゴリズム又は同様の方式を用いて、Pa及
びPbを含む多数の点が、辺２−３に属するものとして識
別される。しかし、三角形１−３−４が処理される時、
点Pa及びPbは、三角形の内部にあり、もしそれらが深度
バッファに現在記憶されているＺ値よりも視点に近い位
置を表わすＺ値を有することがあると、背景色が書込ま
れる。これは、例えば、頂点４が他の頂点よりも視点に
近い時に起きる。
角形１−２−３−４を与える。これは三角形１−２−３
及び１−３−４に分解されている。「分解」とは、単
に、４つ以上の辺を有する多角形の頂点が処理される場
合に、他の型の多角形ではなく三角形を用いて処理でき
るように頂点が系統的な順序で一時に３つの組み合せの
形で処理されることを意味する。三角形１−２−３が最
初に処理され、その辺２−３が可視であると仮定する。
Bresenhamアルゴリズム又は同様の方式を用いて、Pa及
びPbを含む多数の点が、辺２−３に属するものとして識
別される。しかし、三角形１−３−４が処理される時、
点Pa及びPbは、三角形の内部にあり、もしそれらが深度
バッファに現在記憶されているＺ値よりも視点に近い位
置を表わすＺ値を有することがあると、背景色が書込ま
れる。これは、例えば、頂点４が他の頂点よりも視点に
近い時に起きる。
本発明は、多角形の辺に属する表示点を他の点から分離
する技術を用いて、上述の問題を解決する。良好な実施
例において、この技術は、各々の投影された多角形が個
々に３パスで処理されることを要求する。第１のパス
で、Bresenhamアルゴリズム等の周知の技術を用いて、
多角形の辺に属する表示点が識別される。そのような表
示点の各々のＺ値が何らかの適当な方法で計算され、そ
の表示点に関して、深度バッファに現在記憶されている
Ｚ値と比較される。もし計算されたＺ値が、記憶されて
いる値よりも視点に近い位置を表わしているならば、深
度バッファはZCLOSE値を用いて更新される。ZCLOSEは予
約済の値、即ち表示すべき物体の数学的な定義において
使用され得ないものに選定される。従って、物体に関す
るＺ値は、予約済の値を含み得ない。この予約値は理論
的には、任意のＺ値でもよいが、良好な実施例では、ZC
LOSEは、システムが表示できる、視点に最も近い値を表
わす。可視の多角形の辺に属する表示点に予約値ZCLOSE
を割り当てることにより、これらの表示点は、三角形が
処理される第２のパスの間、実効的にマスクされる事が
認められる。
する技術を用いて、上述の問題を解決する。良好な実施
例において、この技術は、各々の投影された多角形が個
々に３パスで処理されることを要求する。第１のパス
で、Bresenhamアルゴリズム等の周知の技術を用いて、
多角形の辺に属する表示点が識別される。そのような表
示点の各々のＺ値が何らかの適当な方法で計算され、そ
の表示点に関して、深度バッファに現在記憶されている
Ｚ値と比較される。もし計算されたＺ値が、記憶されて
いる値よりも視点に近い位置を表わしているならば、深
度バッファはZCLOSE値を用いて更新される。ZCLOSEは予
約済の値、即ち表示すべき物体の数学的な定義において
使用され得ないものに選定される。従って、物体に関す
るＺ値は、予約済の値を含み得ない。この予約値は理論
的には、任意のＺ値でもよいが、良好な実施例では、ZC
LOSEは、システムが表示できる、視点に最も近い値を表
わす。可視の多角形の辺に属する表示点に予約値ZCLOSE
を割り当てることにより、これらの表示点は、三角形が
処理される第２のパスの間、実効的にマスクされる事が
認められる。
第２パスにおいて、多角形は、第３図に示すように、三
角形の集合に分解される。各三角形に関して、表示点の
各に関係するＺ値が計算され、深度バッファに現在記憶
された値と比較される。もし計算された値が、記憶され
た値よりも視点に近い位置を表わしていれば、深度バッ
ファは計算値で更新され、フレーム・バッファは背景色
が書込まれる。物体上の点はZCLOSEに等しいＺ値を持つ
ことが許されないので、多角形の辺に属する点でもある
三角形の表示点に背景色が書込まれる危険は存在しな
い。多角形の辺の点は本発明において他の点よりも優先
度が与えられていることが前記の説明から認められるで
あろう。
角形の集合に分解される。各三角形に関して、表示点の
各に関係するＺ値が計算され、深度バッファに現在記憶
された値と比較される。もし計算された値が、記憶され
た値よりも視点に近い位置を表わしていれば、深度バッ
ファは計算値で更新され、フレーム・バッファは背景色
が書込まれる。物体上の点はZCLOSEに等しいＺ値を持つ
ことが許されないので、多角形の辺に属する点でもある
三角形の表示点に背景色が書込まれる危険は存在しな
い。多角形の辺の点は本発明において他の点よりも優先
度が与えられていることが前記の説明から認められるで
あろう。
この第３のパスにおいて、多角形の辺に属する表示点の
Ｚ値が再び計算され、記憶値と比較される。もし（１）
与えられた表示点に関して記憶されていた値がZCLOSEに
等しいか又は（２）計算値が記憶値よりも視点に近い位
置を示すならば、深度バッファは計算値で更新され、フ
レーム・バッファは前景色が書込まれる。第２の条件を
含める必要があるのは、少なくとも１つの非常に小さな
内角を有する多角形が互いに非常に接近している２辺を
有するために、一方の辺に関する表示点が、他方の辺に
関する表示点でもあるようなことが起こりうるからであ
る。そのような場合、視点に最も近いＺ値に優先権が与
えられる。
Ｚ値が再び計算され、記憶値と比較される。もし（１）
与えられた表示点に関して記憶されていた値がZCLOSEに
等しいか又は（２）計算値が記憶値よりも視点に近い位
置を示すならば、深度バッファは計算値で更新され、フ
レーム・バッファは前景色が書込まれる。第２の条件を
含める必要があるのは、少なくとも１つの非常に小さな
内角を有する多角形が互いに非常に接近している２辺を
有するために、一方の辺に関する表示点が、他方の辺に
関する表示点でもあるようなことが起こりうるからであ
る。そのような場合、視点に最も近いＺ値に優先権が与
えられる。
本発明の良好な実施例において、この技術を応用するの
に必要なハードウェアが第１図に示されている。図から
わかるように、考慮中の表示点のＺ値が、データ経路1
6、52を経由して、マルチプレクサ24に、及び経路16、6
2を経由して比較器26に供給される。特定の表示点を識
別する対応のＸ、Ｙデータは、経路18を経て深度バッフ
ァ28に供給される。考慮中の特定の表示点に関して、深
度バッファ28に現在記憶されているＺ値は、信号線34、
54を経て、マルチプレクサ24に、及び経路34、56を経て
比較器26に供給される。またこの情報は経路48を経て、
等値検出器30にも供給される。
に必要なハードウェアが第１図に示されている。図から
わかるように、考慮中の表示点のＺ値が、データ経路1
6、52を経由して、マルチプレクサ24に、及び経路16、6
2を経由して比較器26に供給される。特定の表示点を識
別する対応のＸ、Ｙデータは、経路18を経て深度バッフ
ァ28に供給される。考慮中の特定の表示点に関して、深
度バッファ28に現在記憶されているＺ値は、信号線34、
54を経て、マルチプレクサ24に、及び経路34、56を経て
比較器26に供給される。またこの情報は経路48を経て、
等値検出器30にも供給される。
マルチプレクサ24及び等値検出器30の各々に関連するレ
ジスタ58及び60は、Ｚ値ZCLOSEに初期設定される。従っ
て、それらは動作中に上記装置へ入力としてその値を連
続的に供給し続ける。マルチプレクサ24の出力は経路36
を経て、深度バッファ28に供給される。比較器26の出力
は、経路42を経て制御装置32に供給される。制御装置32
は経路38を介してマルチプレクサ24の動作を、経路50を
介して深度バッファ28を、そして経路40を介して比較器
26を制御する。等値検出器30からの出力は経路46を経て
制御装置32に供給される。制御装置32は、色出力装置72
に制御信号を送る。この装置62は、第２図のフレーム・
バッファ14によって要求される形式で標準的な背景又は
前景の色データを選択的に供給する適当な装置でよい。
このデータは経路22を介して供給される。
ジスタ58及び60は、Ｚ値ZCLOSEに初期設定される。従っ
て、それらは動作中に上記装置へ入力としてその値を連
続的に供給し続ける。マルチプレクサ24の出力は経路36
を経て、深度バッファ28に供給される。比較器26の出力
は、経路42を経て制御装置32に供給される。制御装置32
は経路38を介してマルチプレクサ24の動作を、経路50を
介して深度バッファ28を、そして経路40を介して比較器
26を制御する。等値検出器30からの出力は経路46を経て
制御装置32に供給される。制御装置32は、色出力装置72
に制御信号を送る。この装置62は、第２図のフレーム・
バッファ14によって要求される形式で標準的な背景又は
前景の色データを選択的に供給する適当な装置でよい。
このデータは経路22を介して供給される。
制御装置は、本発明の手続きのマイクロコードを実行す
るようにプログラムできるマイクロプロセッサ等の適当
な装置でよい。しかし、当業者であれば容易に認めるよ
うに、標準的なハードワイヤ式論理技術及び装置を用い
れば、本発明は、最も経済的且つ便利に実現できる。
るようにプログラムできるマイクロプロセッサ等の適当
な装置でよい。しかし、当業者であれば容易に認めるよ
うに、標準的なハードワイヤ式論理技術及び装置を用い
れば、本発明は、最も経済的且つ便利に実現できる。
HRLサブシステム12の動作を以下説明する。経路62上の
到来する計算されたＺ値（ZCOMP）は、経路56上の現在
記憶されている値（ZOLD）と比較器26で比較される。比
較器26の出力は、経路42を経て制御装置32に供給され
る。マルチプレクサ24は、考察中の表示点に関して深度
バッファ28中のＸ、Ｙ位置へ３つの入力の選択を提供す
る。多角形の辺の点が調べられる第１のパスの間、もし
計算されたＺ値（ZCOMP）が記憶値（ZOLD）上よりも視
点に近い位置を表わしているならば、制御装置32は、経
路38を介してマルチプレクサ24に及び経路50を介して深
度バッファ28に適当な制御信号を送ることによって、深
度バッファ28中の考察中の表示点に関する記憶位置に値
ZCOLOSEを転送させる。第２のパスの間、比較器26は再
び、計算されたＺ値（ZCOMP）と現在記憶されている値
（ZOLD）との間の比較を行ない、結果を示す適当なデー
タを制御装置32に送る。しかし、この時、もしZCOMPが
視点により近い位置を表わしている事を比較器が示した
ならば、制御装置32は、経路38上の信号により、深度バ
ッファ28を更新するためのマルチプレクサ24の出力とし
て計算値（ZCOMP）を選択する。さもなければ、制御装
置は深度バッファに送るためにZOLDを選択する。当然、
これは、記憶値に何の変化も生じさせない。経路18を経
て深度バッファ28に供給される制御データは、各Ｚ値が
考察される時に適当なＸ、Ｙ表示点の記憶位置がアクセ
スされるように深度バッファの動作を調整する。多角形
の辺の点が再び処理される第３のパスの間、もし記憶値
（ZOLD）がZCLOSEに等しいか又は計算値（ZCOMP）が記
憶値（ZOLD）よりも視点に近い位置を表わしているなら
ば、制御装置32からのコマンドにより計算値（ZCOMP）
が経路36を経て深度バッファに転送される。制御装置32
は、等値検出器30から経路46を経て記憶値（ZOLD）がZC
LOSEに等しいことを示すデータを受け取り、また比較器
26から経路42を経てZCOMP/ZOLDの比較に関するデータを
受け取る。また制御装置32は、処理中の適当な時点で色
出力装置72がフレーム・バッファに背景色又は前景色を
書込むようにする。
到来する計算されたＺ値（ZCOMP）は、経路56上の現在
記憶されている値（ZOLD）と比較器26で比較される。比
較器26の出力は、経路42を経て制御装置32に供給され
る。マルチプレクサ24は、考察中の表示点に関して深度
バッファ28中のＸ、Ｙ位置へ３つの入力の選択を提供す
る。多角形の辺の点が調べられる第１のパスの間、もし
計算されたＺ値（ZCOMP）が記憶値（ZOLD）上よりも視
点に近い位置を表わしているならば、制御装置32は、経
路38を介してマルチプレクサ24に及び経路50を介して深
度バッファ28に適当な制御信号を送ることによって、深
度バッファ28中の考察中の表示点に関する記憶位置に値
ZCOLOSEを転送させる。第２のパスの間、比較器26は再
び、計算されたＺ値（ZCOMP）と現在記憶されている値
（ZOLD）との間の比較を行ない、結果を示す適当なデー
タを制御装置32に送る。しかし、この時、もしZCOMPが
視点により近い位置を表わしている事を比較器が示した
ならば、制御装置32は、経路38上の信号により、深度バ
ッファ28を更新するためのマルチプレクサ24の出力とし
て計算値（ZCOMP）を選択する。さもなければ、制御装
置は深度バッファに送るためにZOLDを選択する。当然、
これは、記憶値に何の変化も生じさせない。経路18を経
て深度バッファ28に供給される制御データは、各Ｚ値が
考察される時に適当なＸ、Ｙ表示点の記憶位置がアクセ
スされるように深度バッファの動作を調整する。多角形
の辺の点が再び処理される第３のパスの間、もし記憶値
（ZOLD）がZCLOSEに等しいか又は計算値（ZCOMP）が記
憶値（ZOLD）よりも視点に近い位置を表わしているなら
ば、制御装置32からのコマンドにより計算値（ZCOMP）
が経路36を経て深度バッファに転送される。制御装置32
は、等値検出器30から経路46を経て記憶値（ZOLD）がZC
LOSEに等しいことを示すデータを受け取り、また比較器
26から経路42を経てZCOMP/ZOLDの比較に関するデータを
受け取る。また制御装置32は、処理中の適当な時点で色
出力装置72がフレーム・バッファに背景色又は前景色を
書込むようにする。
本発明の範囲は特許請求の範囲により定義されており、
その範囲から逸脱することなく種々の変形が可能ある。
例えば、良好な実施例において、第３のパスの代りに第
１のパスにおいてフレーム・バッファに前景色に書き込
むようにしてよい。また、第１図に示す装置の構成は、
上述の機能に加えて、シェーディング等の他の機能を実
行するように表示処理中の他の装置と組み合せるか、あ
るいは再構成することができる。全てのそのような変型
は本発明の範囲に属するものである。
その範囲から逸脱することなく種々の変形が可能ある。
例えば、良好な実施例において、第３のパスの代りに第
１のパスにおいてフレーム・バッファに前景色に書き込
むようにしてよい。また、第１図に示す装置の構成は、
上述の機能に加えて、シェーディング等の他の機能を実
行するように表示処理中の他の装置と組み合せるか、あ
るいは再構成することができる。全てのそのような変型
は本発明の範囲に属するものである。
第１図は隠線消去サブシステムの詳細なブロック図。 第２図は表示処理装置中の他の構成要素のいくつかと隠
線消去サブシステムとの関係を示す図。 第３図は本発明により解決される問題点を説明するため
のグラフィック表示の例を示す図である。
線消去サブシステムとの関係を示す図。 第３図は本発明により解決される問題点を説明するため
のグラフィック表示の例を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項１】表示ポイントの各々に対し格納位置を有す
るフレーム・バッファ及び深度バッファを有するグラフ
ィック表示システムにおいて、３次元物体と視面へのそ
の投影とを規定する１組のポリゴンの頂点を表すデータ
から、２次元で隠線を表示することなくワイヤ・フレー
ム・グラフィック表示を生成し、以下のステップを含む
ワイヤ・フレーム・グラフィック表示生成方法。 （Ａ）前記システムにより表示することのできる、視点
から最も遠い位置に対応する深度値に前記深度バッファ
の各記憶位置を初期設定し、前記システムにより表示す
ることのできる、前記視点に最も近い位置を表す値ZCLO
SEを予約済みとするステップ。 （Ｂ）以下のステップにより各投影されたポリゴンの各
々を順々に処理するステップ。 （ａ）各ポリゴンの辺上の各位置の深度値と、前記深度
バッファ内の対応する記憶位置を計算するステップ。 （ｂ）各計算された深度値を前記深度バッファ内の対応
する記憶位置に格納された値と比較するステップ。 （ｃ）前記計算された深度値が前記格納された値より前
記視点により近い位置を表している場合、対応する前記
深度バッファの値を値ZCLOSEに置き換えるステップ。 （ｄ）前記ポリゴンを三角形の集合に分割するステッ
プ。 （ｅ）各三角形に対し、 （ｉ）前記三角形の各点の前記深度値と、前記深度バッ
ファ内の対応する記憶位置を計算するステップ。 （ii）各計算された深度値を前記深度バッファ内の対応
する記憶位置に格納された値と比較するステップ。 （iii）前記計算された深度値が前記格納された値より
前記視点により近い位置を表している場合、対応する前
記深度バッファの値を前記計算された深度値に置き換
え、背景色の値をフレーム・バッファに書き込むステッ
プ。 （ｆ）各ポリゴンの辺上の各位置の深度値と、前記深度
バッファ内の対応する記憶位置を計算する２度目のステ
ップ。 （ｇ）前記２度目に計算された各深度値を前記深度バッ
ファ内の対応する記憶位置に格納された値と比較するス
テップ。 （ｈ）前記深度バッファ内の対応する記憶位置に格納さ
れた値がZCLOSEに等しいか、又は前記２度目に計算され
た各深度値が前記格納された値より前記視点により近い
位置を表している場合、前記深度バッファの値を前記ポ
リゴンの辺の点に対する前記２度目に計算された深度値
と置き換え、前記フレーム・バッファに前景色の値を書
き込むステップ。 - 【請求項２】表示ポイントの各々に対し格納位置を有す
るフレーム・バッファ及び深度バッファを有するグラフ
ィック表示システムにおいて、３次元物体と視面へのそ
の投影とを規定する１組のポリゴンの頂点を表すデータ
から、２次元で隠線を表示することなくワイヤ・フレー
ム・グラフィック表示を生成し、以下の手段を含むワイ
ヤ・フレーム・グラフィック表示生成方法。 （Ａ）前記システムにより表示することのできる、視点
から最も遠い位置に対応する深度値に前記深度バッファ
の各記憶位置を初期設定し、前記システムにより表示す
ることのできる、前記視点に最も近い位置を表す値ZCLO
SEを予約済みとする手段。 （Ｂ）以下のステップにより各投影されたポリゴンの各
々を順々に処理する手段。 （ａ）各ポリゴンの辺上の各位置の深度値と、前記深度
バッファ内の対応する記憶位置を計算する手段。 （ｂ）各計算された深度値を前記深度バッファ内の対応
する記憶位置に格納された値と比較する手段。 （ｃ）前記計算された深度値が前記格納された値より前
記視点により近い位置を表している場合、対応する前記
深度バッファの値を値ZCLOSEに置き換える手段。 （ｄ）前記ポリゴンを三角形の集合に分割する手段。 （ｅ）各三角形に対し、 （ｉ）前記三角形の各点の前記深度値と、前記深度バッ
ファ内の対応する記憶位置を計算する手段。 （ii）各計算された深度値を前記深度バッファ内の対応
する記憶位置に格納された値と比較する手段。 （iii）前記計算された深度値が前記格納された値より
前記視点により近い位置を表している場合、対応する前
記深度バッファの値を前記計算された深度値に置き換
え、背景色の値をフレーム・バッファに書き込む手段。 （ｆ）各ポリゴンの辺上の各位置の深度値と、前記深度
バッファ内の対応する記憶位置を計算する２度目の手
段。 （ｇ）前記２度目に計算された各深度値を前記深度バッ
ファ内の対応する記憶位置に格納された値と比較する手
段。 （ｈ）前記深度バッファ内の対応する記憶位置に格納さ
れた値がZCLOSEに等しいか、又は前記２度目に計算され
た各深度値が前記格納された値より前記視点により近い
位置を表している場合、前記深度バッファの値を前記ポ
リゴンの辺に対する前記２度目に計算された深度値と置
き換え、前記フレーム・バッファに前景色の値を書き込
む手段。 - 【請求項３】あるポイントの計算された深度値及びその
ポイントのXY座標を表す信号に応答して、ディスプレイ
・システム上の表示のために生成されるワイヤ・フレー
ム・オブジェクトから隠線を除去するシステムであっ
て、 前記ディスプレイ・システム上に表示可能な各ポイント
に対し深度値を格納し、前記XY座標に応答して前記XY座
標に対応する格納された深度値を生成するバッファ手段
と、 視点に近いある深度を示す値を格納するメモリ手段と、 前記あるポイントの計算された深度値及び前記格納され
た深度値を比較し、第１比較信号を生成する第１比較手
段と、 前記あるポイントの計算された深度値及び前記メモリ手
段に格納された前記値を比較し、第２比較信号を生成す
る手段と、 前記第１及び第２比較信号に応答して、前記バッファ手
段内の値の入力を制御し、前記ディスプレイ・システム
への色出力を制御する制御手段であって、 ａ）ポリゴンの辺に属する表示ポイントの処理時であっ
て、前記第１比較信号が前記計算された深度値が前記格
納された深度値よりもより視点に近いことを示す場合、
前記メモリ手段内の前記値の格納を指示する段階、 ｂ）ポリゴンを三角形に分解し三角形上の表示ポイント
の処理時であって、前記第１比較信号が前記計算された
深度値が前記格納された深度値よりも視点に近い場合、
前記計算された深度値の格納及び前記XY座標における背
景色の生成を指示する段階、 ｃ）ポリゴンの辺に属する表示ポイントの再度の処理時
であって、前記第１比較信号が前記計算された深度値が
前記格納された深度値よりも視点に近い場合、又は前記
第２比較信号が前記格納された深度値が前記メモリ手段
内に格納された前記値に等しい場合、前記計算された深
度値の格納及び前記XY座標への前景色の生成を指示する
段階 を繰り返し行うことのできる前記制御手段と、 前記メモリ手段及び前記バッファ手段に接続され、デー
タ値の格納を指示する制御手段の指示に応答し、前記計
算された深度値及び前記格納された深度値を受信して前
記バッファ手段に格納すべきデータ値を選択するセレク
タ手段と を有する隠線除去システム。 - 【請求項４】表示ポイントの各々に対し格納位置を有す
るフレーム・バッファ及び深度バッファを有するグラフ
ィック表示システムにおいて、３次元物体と視面へのそ
の投影とを規定する１組のポリゴンの頂点を表すデータ
から、２次元で隠線を表示することなくワイヤ・フレー
ム・グラフィック表示を生成し、以下のステップを含む
ワイヤ・フレーム・グラフィック表示生成方法。 ａ）隠線除去処理中に各ポリゴンの辺を上書きしないた
めにマスクするステップ。 ｂ）前記ポリゴンを３角形に分割するステップ。 ｃ）隠線除去のために各三角形の全ての点を処理するス
テップ。 ｄ）マスク解除し、前記表示システム上に前景色を書き
込む処理及び前記処理することにより得られた深度値を
格納するために処理を行うステップ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US115455 | 1987-10-30 | ||
| US07/115,455 US4855938A (en) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | Hidden line removal method with modified depth buffer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01124078A JPH01124078A (ja) | 1989-05-16 |
| JPH0687267B2 true JPH0687267B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=22361519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63244710A Expired - Lifetime JPH0687267B2 (ja) | 1987-10-30 | 1988-09-30 | ワイヤ・フレーム・グラフィック表示生成方法及び装置ならびに隠線除去システム |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4855938A (ja) |
| EP (1) | EP0314288B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0687267B2 (ja) |
| CA (1) | CA1309200C (ja) |
| DE (1) | DE3854223T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2635393B1 (fr) * | 1988-08-10 | 1990-10-19 | Thomson Csf | Procede d'elimination des faces cachees, pour la synthese d'une image filaire tridimensionnelle |
| US4985854A (en) * | 1989-05-15 | 1991-01-15 | Honeywell Inc. | Method for rapid generation of photo-realistic imagery |
| US5265198A (en) * | 1989-10-23 | 1993-11-23 | International Business Machines Corporation | Method and processor for drawing `polygon with edge`-type primitives in a computer graphics display system |
| US5245700A (en) * | 1989-11-21 | 1993-09-14 | International Business Machines Corporation | Adjustment of z-buffer values for lines on the surface of a polygon |
| US5276783A (en) * | 1989-11-21 | 1994-01-04 | International Business Machines Corporation | Tessellating complex polygons in modeling coordinates |
| JP2621568B2 (ja) * | 1990-01-11 | 1997-06-18 | ダイキン工業株式会社 | 図形描画方法およびその装置 |
| WO1991012588A1 (en) * | 1990-02-16 | 1991-08-22 | Silicon Graphics, Inc. | Method and apparatus for providing a visually improved image by converting a three-dimensional quadrilateral to a pair of triangles in a computer system |
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| JPH07118025B2 (ja) * | 1990-06-29 | 1995-12-18 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | コンピュータ・グラフィックス処理方法及びシステム |
| JPH07120435B2 (ja) * | 1990-12-06 | 1995-12-20 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | 高速ｚバッファの初期化および更新方法ならびにそのシステム |
| CA2112464C (en) * | 1991-06-28 | 2002-05-14 | Lim Hong Lip | Improvements in visibility calculations for 3d computer graphics |
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| US5428716A (en) * | 1991-12-26 | 1995-06-27 | International Business Machines Corporation | Solid-clip methodology and architecture for clipping solid models and displaying cross-sections using depth-buffers |
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| US5761400A (en) * | 1995-08-28 | 1998-06-02 | Apple Computer, Inc. | Method and system for increasing the speed of a Z-buffer process |
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| US6720964B1 (en) | 1998-08-27 | 2004-04-13 | Ati International Srl | Method and apparatus for processing portions of primitives that are being rendered |
| US6492987B1 (en) | 1998-08-27 | 2002-12-10 | Ati Technologies, Inc. | Method and apparatus for processing object elements that are being rendered |
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| EP1306810A1 (en) * | 2001-10-25 | 2003-05-02 | STMicroelectronics Limited | Triangle identification buffer |
| JP2007066045A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Hitachi Ltd | シミュレーション装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS5952380A (ja) * | 1982-09-17 | 1984-03-26 | Victor Co Of Japan Ltd | 補間装置 |
| US4609917A (en) * | 1983-01-17 | 1986-09-02 | Lexidata Corporation | Three-dimensional display system |
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| US4730261A (en) * | 1983-10-25 | 1988-03-08 | Ramtek Corporation | Solids modelling generator |
| US4697178A (en) * | 1984-06-29 | 1987-09-29 | Megatek Corporation | Computer graphics system for real-time calculation and display of the perspective view of three-dimensional scenes |
| US4625289A (en) * | 1985-01-09 | 1986-11-25 | Evans & Sutherland Computer Corp. | Computer graphics system of general surface rendering by exhaustive sampling |
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| JPS61265677A (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-25 | Fujio Yamaguchi | 隠れ線・隠れ面演算処理方式 |
| US4719585A (en) * | 1985-08-28 | 1988-01-12 | General Electric Company | Dividing cubes system and method for the display of surface structures contained within the interior region of a solid body |
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-
1987
- 1987-10-30 US US07/115,455 patent/US4855938A/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-08-04 CA CA000573782A patent/CA1309200C/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-19 DE DE3854223T patent/DE3854223T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-09-19 EP EP88308639A patent/EP0314288B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-30 JP JP63244710A patent/JPH0687267B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0314288A3 (en) | 1991-08-07 |
| DE3854223T2 (de) | 1996-02-29 |
| DE3854223D1 (de) | 1995-08-31 |
| EP0314288A2 (en) | 1989-05-03 |
| US4855938A (en) | 1989-08-08 |
| JPH01124078A (ja) | 1989-05-16 |
| EP0314288B1 (en) | 1995-07-26 |
| CA1309200C (en) | 1992-10-20 |
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