JPH0820866B2 - 計算機画像発生システムに於ける縁平滑化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は全般的に計算機画像（CIG）システムの分
野、更に具体的に云えば、実時間作像装置に使う為の、
面で構成された像の区域処理に関する。

発明の背景 実時間計算機画像システムは、戦車シミュレータ及び
飛行シミュレータの様な種々のシミュレータ装置に対し
て、現実感のある画像を再生する様に設計されている。
こういうシミュレータは、戦場に出て行って、実際の戦
闘装置を使うことを必要としないで、戦闘員が実習する
ことが出来る様な訓練装置として使われている。こうい
うシミュレータにより、操縦士又は戦車の砲手の様な利
用者は、実際の訓練に伴なうコストをかけずに、自分の
腕を維持し且つ改善することが出来る。従って、訓練及
び実習用に有利なビデオ表示の現実感を利用者に提供す
ることが非常に有利である。

飛行シミュレータ・システムの様な典型的な実時間計
算機画像発生システムでは、画像の発生は別々の３つの
処理段階、即ち制御装置、形状処理装置及び表示処理装
置に分解することが出来る。これらの３つの処理段階又
は部分が、表示される相次ぐ３つの場面の内の１つに対
応するデータに対して独立に作用する。制御装置が一定
時間の間、場面又は像に対してデータ処理をする。この
時間は、16.67ミリ秒のフィールド時間又は33.3ミリ秒
のフレーム時間の何れかであってよいが、普通は前者で
あり、その後処理データを形状処理装置に送る。この特
定のフィールド及びフレーム時間は、典型的なテレビジ
ョン形式の表示装置に対する時間、即ち毎秒30フレーム
の１フレーム当たり２つの飛越しフィールドの時間に対
応する。形状処理装置は同じ時間の間にその計算を行な
い、その時間の終りに、その結果が表示処理装置に送ら
れる。表示処理装置は１つのフィールド時間で、ビデオ
表示装置に対する１つの飛越しフィールドを常に処理す
る。各々の期間の間、３つの処理装置の全部が常に働い
ており、この為、任意の所定の時刻に、処理装置は３つ
の別々の場面に対して作用している。この期間の間、各
々の部分が入力を処理して出力を発生し、従ってデータ
が３つの段階を逐次的に流れる。計算負荷は専門化した
処理装置部分に分散しており、この為、その結果は３フ
ィールド又はフレームだけ遅延するけれども、各々のフ
ィールド又はフレーム時間に新しい場面を表示すること
が出来る。

例えば飛行シミュレータ・システムでは、操縦士の入
力を制御装置が受取り、制御装置、形状処理装置及び表
示処理装置で逐次的に処理した後、出力がカラー場面と
してビデオ表示装置に送られ、それがシミュレータの操
縦士によって観測される。操縦士が見るデータは、始め
は環境の定義に加えられた簡単な制御入力であるが、画
素ビデオ表示情報に変換される。制御装置では、操縦士
の入力を使って、航空機の新しい位置及び向きを計算
し、それから数学的な回転マトリクスを計算し、それを
使って物体を基準座標系から表示座標系に回転する。飛
行機、目標の位置及び他の飛行機に関するその他の情報
も制御装置で計算される。ある用途では、制御装置は汎
用計算機である。

形状処理装置が、場面を表わす貯蔵された３次元のデ
ィジタル表示で見ることが可能である物体の記述をデー
タベースから読取る。読取った物体は、制御装置で計算
した回転マトリクスを使って、表示座標に回転する。こ
の後、こういう３次元物体を切取って、物体の内、表示
装置で見ることが出来る区域を越えた部分を除く。切取
りの後、形状処理装置が３次元データを２次元の表示窓
に数学的に投影する。更に、形状処理装置がどの物体が
他の物体より前側又は後側にあるかを計算し、この情報
を優先順位リストに貯蔵する。処理された各々の物体は
個別の面で構成されており、各々の面は真直ぐな辺
（縁）によって区切られた多角形の形をしている。優先
順位リストが場面の中にある全ての面の順序を持ってお
り、リストの１番目の面が優先順位が最高の面であり、
リストの最後の面は順位が最低の面である。表示装置で
２つの面が重なる時には、いつでも優先順位が高い方の
面が見え、優先順位が低い方の面は隠れる。最後に、形
状処理装置が、２次元の面を区切る線分に対する表示の
終点を計算すると共に、境界の辺を記述する線方程式の
係数をも計算する。

表示処理装置が面の色、面のフェージング情報、面の
優先順位リスト、セル構成、細部レベルの混合、半透明
度、曲率のシェージング等と共に、この２次元の面の記
述を受取り、この情報を使って、カラー表示装置に対し
て場面を出力する。システム内の各々のカラー表示装置
は典型的には1,024本のビデオ情報で構成されており、
各々の線が1,024個の個別のカラー・ドット又は画素を
持っている。然し、線並びに１本の線当たりの画素のこ
の他の組合せを使えることは云うまでもない。表示処理
装置は、各々の画素に対し、１つの画素の中に数多くの
面が存在し得ること、並びに面のある部分は他の面によ
って覆われているかもしれないことを考えて、画素の色
は何にすべきかを決めなければならない。表示装置には
1,024×1,024個の画素があり、これら全てを1/60秒以内
に計算する必要があるから、表示処理装置の処理負荷は
非常に大きい。多重表示システム（１個のシステムが14
個もの多くの表示装置を持っている）に対するビデオを
計算する為には、表示処理装置は、毎秒100億回を越え
る計算をしなければならない。膨大な処理量の為、表示
処理装置は数個の表示装置しか駆動することが出来な
い。あるシステムでは、１個の制御装置及び形状処理装
置を使って幾つかの表示処理装置を駆動することも出
来、幾つかの表示装置が各々の表示処理装置に接続され
る。従って、表示処理装置が実時間計算機画素発生シス
テムに於ける大部分の処理をしており、この理由で、CI
Gシステムの能力及び現実感を改善する大部分の努力
は、表示処理装置の部分に集中している。

現実感を低下させる特定の１つの問題は、計算機によ
って発生された画像で起こる階段形の縁である。これが
発生するのは、ビデオ表示の縁が、ディジタル・データ
に固有の画素強度の離散的な変化による為である。ビデ
オ場面の現実感を改善して階段効果をなくす１つの方式
は、幾何学的な平滑化によって区域の境界を処理するこ
とである。幾何学的な平滑化では、画像を通る各々の辺
に対する区域の計算をする。然し、この方法は、面の２
つより多くの辺が画素を通る場合、計算機の発生スクリ
ーンに頻繁なグリッチが生ずることが判った。

この発明の目的は、計算機によって発生される画像の
現実感を改善する経済的な縁平滑化方法を提供すること
である。

この発明の目的は、表示処理装置の計算方法として、
表示処理装置の計算時間を短縮しながら、実時間計算機
画像発生システムに於ける処理量を少なくする様な計算
方法を提供することである。

この発明の別の目的は、計算機画像発生システムの処
理負荷を減少する様な縁平滑化方法を提供することであ
る。

別の目的は、雑音のないビデオ表示を実時間で発生す
る様に、画素を通る無制限の数の縁を処理することが出
来る様な方法を提供することである。

この発明の更に特定の目的は、面の縁を改善する為に
端数面区域を用いて、面積と色の積の平滑化を用いるこ
とである。

発明の要約 この発明の表示処理装置の能力を改善することによ
り、計算機によって発生されるビデオ画像の現実感を改
善する。表示処理装置による面の処理は４つの主要タス
ク、即ちスパン検出又は窓の決定、スパンの順序制御、
マスク処理及び色処理で構成される。

スパンの検出は、面の辺と交差するスパンを検出する
過程である。面に沿って時計廻りに面の辺を追跡し、こ
の為、辺が交差するスパンを同定する為には、面は常に
右側をとる。スパンは寸法が固定された表示の小さな矩
形区域である。スパンは、例えば８本の走査線×８個の
画素の様な画素のマトリクスで構成されていて、基本的
にはビデオ表示装置で位置が固定されている。

スパン検出の間、面の部分を含む１組のスパンを見付
けて同定する。面の境界にあるあるスパンは、面の小さ
な一部分にしか含まず、それを同定し、リンク結合のリ
ストを介してメモリに貯蔵する。面によって完全に覆わ
れた他のスパンも同定し、後でマスク処理タスクで処理
する。

スパンの順序制御を行なうスパン・データ予備処理装
置が、スパン検出器とマスク処理装置の間のバッファ及
び制御器として作用する。スパン・シーケンサが、スパ
ン検出器からのスパン・データを受取り、このデータを
スパン・リストである順序に並べる。これが行の順序で
スパンをマスク処理装置に割当てる。次にこれがスパン
検出器からスパンの次の特徴を呼出し、それをマスク処
理装置に出力する。あるスパンの処理が完了すると、マ
スク処理装置がスパン・データ予備処理装置に知らせ
る。この時、スパン・データ予備処理装置が順序に新し
いスパンを指定し、新しいスパンをマスク処理装置に出
力する。

あるスパンと交差し又は覆う面を一度に１つずつ処理
して、発生された場面に対する面の画素当たりの寄与面
積を決定する。スパン内の面が優先順位が低下する順序
で処理され、この場合スパン・データ予備処理装置から
の出力は、半透明でない覆っている面が出力された時、
又はスパンが一杯になった時、そのどちらか最初に起こ
った時に停止される。

マスク処理タスクでは、画素の中で見える面の区域を
決定する為に、スパンの各々の画素が、点ではなく、16
個の部分画素区域として標本化される。部分画素区域は
画素の面積の1/16であり、画素の中で一定位置にある。
面のスパンと交差する部分画素が、面のスパンの各辺と
交差する部分画素を同定して、それらの論理的なアンド
を求めることによって決定される。スパン内での優先順
位の争いを解決する為、優先順位リストが決ったら、所
定のスパンに対する面のスパンの発生を、優先順位が一
番高い面から開始し、優先順位が一番低い面で終わる様
に、順次処理する。優先順位が一番高い面に対する部分
画素区域が見付かったら、それらをスパン・マスク・メ
モリに累積する。この後の面を処理する時、このマスク
を使って、後の面が優先順位が一層高い面の一部分の上
に来ない様にする。部分画素マスク・メモリが、スパン
の各々の画素に対し、部分画素毎に１ビットずつの16ビ
ットを持っている。各々の面を処理する時、このマスク
を更新し、既にスパン内で覆われている面の任意の部分
があれば、それを減算する。この為、スパンを処理する
間、スパンの特徴によって覆われる累積した部分画素の
記録が保たれ、こうして一番新しい特徴の寄与を決定す
る。

部分画素スパン・マスクの発生は、位置及び面積が部
分画素の解像度までの正確さを持つ。マスクはスパン内
では１つの部分画素まで位置が正確であり、面積は１画
素当たりの部分画素の半分まで正確であり又はそれより
更に良い。スパン処理は半透明度を模擬する為のマスク
の修正、各々の面の画素毎の面積の寄与を決定する為の
スパン内の相次ぐ面の累積、及びスパンが一杯になった
時の検出をも含む。

色処理装置では、スパンのある面の画素毎の面積をマ
スク処理から受取る。スパンの各々の表示画素に対する
この面の寄与が、色処理によって決定される。色処理
は、フィールド飛越し表示の為の面積の加重、色、も
や、照明及び変調効果を含めて当業者によく知られた因
子を考慮に入れる。これらは、種々の形の生地並びに／
又は湾曲面の陰影であってよい。色処理装置が、何れも
赤、緑及び青の12ビットとして、スパンの相次ぐ面に対
する画素毎の色を累積する。スパンが一杯になった時、
色処理装置が、操縦士又は被訓練員が見る為、スパン画
面データを表示貯蔵装置に対して出力する。

実施例の説明 A.計算機画像発生システムの全般的な説明 第１図は航空機操縦席シミュレーション・システムの
様な計算機画像発生システムの機能的なブロック図であ
る。システム全体を参照数字10で示してあるが、これは
制御装置12、形状処理装置14及び表示処理装置16を含
む。表示処理装置16が、ある場面にわたる航空機の動き
を模擬する為に、操縦席表示窓18に情報を表示する。操
縦士−被訓練員20が入力制御インターフェース22を介し
て計算機画像発生システム10に結合されている。操縦席
に於ける操縦士の操作動作が入力制御インターフェース
22に送られる。入力制御インターフェースが操縦士から
の航空機の位置、航空機のローリング、ピッチ及びヨー
姿勢の様な適当な飛行データを制御装置12に対して変換
する。

制御装置12では、操縦士の入力を使って、航空機の新
しい位置及び向きを計算し、これから数学的な回転マト
リクスを計算し、それを使って、物体を基準座標系から
表示座標系に回転するが、これは周知である。場面、標
的又は他の航空機の位置等を扱うその他の情報が、制御
装置で計算される。ある計算機画像発生システムでは、
制御装置は汎用計算機である。

定期的に一番最近の航空機の向きによって制御装置12
を更新する。この向きは、操縦士から入力制御インター
フェース22を介して制御装置12に送られる航空機のロー
リング、ピッチ、ヨー（偏揺れ）及び位置を含む。制御
装置12がフィールド又はフレーム時間の間、場面に作用
し、その後形状処理装置14にデータを送る。

形状処理装置14が場面データベース・メモリ24から、
地球の貯蔵されている３次元ディジタル表示の中で見え
る可能性のある塔、道路、河、格納庫等の様な物体の記
述を読取る。こういう物体を場面データベースから読取
り、制御装置12で計算した回転マトリクスを使って、表
示座標に回転させる。その後、３次元の物体を切取っ
て、物体の内、操縦席の表示窓から見える区域を越えて
伸びる部分を捨てる。切取りの後、形状処理装置14が３
次元データを２次元の表示窓に数学的に投影する。２次
元の物体は、点、線、閉じた凸の多角形又はその組合せ
て構成される。各々の閉じた凸の多角形は面として知ら
れている。この為、処理される各々の物体は、個々の面
で構成され、各々の面は真直ぐな辺によって囲まれてい
る。一旦形状処理装置14で、３次元の物体から面が計算
されたら、データが表示処理装置16に送られる。更に、
形状処理装置14はどの面が他の面の前側又は背後にある
かを計算し、この情報を優先順位リストに貯蔵する。優
先順位リストは、場面の中にある全ての順序を持ってい
て、リストの１番目の面が優先順位が一番高い面であ
り、このリストの最後の面は優先順位が一番低い面であ
る。２つの面が表示装置で重なる時、優先順位の高い面
が見え、優先順位の低い面の重なった部分は隠れる。優
先順位リストを計算した後、形状処理装置14が２次元の
面を区切る線分の表示の終点を計算すると共に、境界の
辺を記述する線方程式の係数を計算する。形状処理装置
14は各辺の終点と、区切られた面を記述する各辺の勾配
とを計算する。これらのデータが表示処理装置16に送ら
れる。

第１図では、ビデオ表示装置18を駆動するのに使われ
る表示処理装置16が示されている。あるシステムでは、
１個の制御装置12及び形状処理装置14を用いて、２つ以
上の表示処理装置を駆動する。表示処理装置16が実時間
計算機画像発生システムに於ける大多数の処理及びハー
ドウエアを表わしており、その理由で、ハードウエアの
規模並びに処理時間を減少並びに短縮しようとする大部
分の努力は、表示処理装置の分野に集中している。表示
処理装置は、ビデオ表示装置18に表示すべき情報を処理
する責任を持つ。表示処理装置16は、ビデオ表示装置18
内の各々の画素に対し、１つの画素の中に存在し得る多
数の面があり、面の内、他の面によって覆われているか
も知れない部分が判った場合、画素の色は何にすべきか
を決定しなければならない。１つの画素の中での優先順
位の争いを解決した後、画素の中の目に見える各々の面
の面積にその面の色を乗じ、この様に加重した全ての色
の和を画素の色として出力する。表示装置には100万個
よりも多くの画素が存在することがあり、これらの全て
を1/60秒の内に計算する必要があるから、表示処理装置
の処理量は非常に大きい。表示処理装置16が、面の色及
び面の優先順位のリストと共に、２次元の面の記述を形
状処理装置14から受取り、この情報を使って、カラー・
ビデオ表示装置18に対して場面を出力する。システムの
各々のカラー表示装置は、1,024本のビデオ情報で構成
することが出来、各々の線には、1,024個の個別のカラ
ー・ドット又は画素がある。各々の画素に対し、表示装
置が12ビットの赤、12ビットの線及び12ビットの青の強
度情報を受取り、それが画素の色を記述する。

B.面、スパン、画素及び部分画素のビデオ表示装置用の
表示 1.スパンの表示 表示処理装置16の処理はスパンの発生と処理からな
る。スパンは、寸法及び形が一定であって、視野の窓を
覆う表示装置の小さな矩形区域である。理想的には、ス
パンの位置はビデオ表示装置で位置が固定である。然
し、ビデオ表示装置の偶数及び奇数フィールドの更新に
より、スパンの位置が垂直方向に１走査線だけ変わる。
第２図にはスパン36の偶数フィールド及び奇数フィール
ドが示されている。奇数及び偶数フィールドが飛越しと
なって、毎秒30個の完全なフレーム又は像を形成するこ
とは周知の通りである。奇数フィールドでは、スパン36
が偶数フィールドとは垂直方向に１走査線だけ変位する
ことが示されている。スパンの画素の対23,25が偶数更
新の間、表示画素26を形成し、スパンの画素の対27,28
が奇数更新の間、表示画素29を形成する。各々のフィー
ルド時間の間、スパン内の全ての画素が処理されて、表
示線を発生し、２つのフィールドが飛越しになって、ビ
デオ表示像を形成する。この為、１つのフィールドに対
する表示画素は２つのスパン画素から形成される。

スパン検出の間、ある面の一部分を含む１組のスパン
を見つける。面の境界にあるあるスパンはその面の小さ
な一部分しか含んでおらず、あるスパンはその面によっ
て完全に覆われる。第３図は、面30、面32及びこれらの
面を詳細に処理する為に同定する必要のある１組のスパ
ンを示している。スパン34は面30及び面32の外側にあ
る。スパン38は完全に面30の中にあり、面32の中にはな
く、スパン36は面30と面32の辺上にある。面の内、各々
のスパンの中にある部分が、表示処理装置のスパン処理
によって細かく処理される。

２次元の面30が５辺Ａ−B,B−C,C−E,E−Ｆ及びＦ−
Ａによって区切られている。面32が線分Ａ′−Ｂ′,B′
−Ｃ′,C′−Ｅ′,E′−Ａ′によって区切られている。
各辺は線分の終点と次に示す形の線方程式とによって限
定される。

Ｄ＝LO＋LI×Ｉ＋LJ×Ｊ （１） こゝでＤは点（I,J）から辺までの垂直距離、LOはＩ
＝０及びＪ＝０の様な固定基準点から形状処理装置で決
定された最初の距離、LIは辺の勾配の余弦、LJは辺の勾
配の正弦である。

第４図にはスパン36の拡大図が示されている。スパン
36は８×８マトリクスの画素で構成されている。他の画
素に対し、画素40の相対的な位置が示されている。

面30の辺Ａ−Ｂ及び面32の辺Ｃ′−Ｅ′が示されてい
る。辺Ａ−Ｂ及びＣ′−Ｅ′の両方が画素40を通る。画
素40は、夫々辺Ｃ′−Ｅ′及びＡ−Ｂによって区切られ
た面32及び面30の組合せによって、殆んど完全に覆われ
ている。D1′,D2′,D3′及びD4′がスパンの隅から辺
Ｃ′−Ｅ′までの垂直距離である。距離D1′,D2′,3′
及びD4′が式（１）を用いて計算される。後で説明する
が、各々の面は、一度に１辺ずつ、面の境界に沿って時
計廻りに、常に時計廻りに走査される。式（１）を用い
て、辺をＣ′からＥ′へ走査するから、距離Ｄ′,D2′,
D3′及びD4′は容易に計算される。今の例では、D1′が
正であり、D2′が負であり、D3′が負であり、D4′が正
である。辺Ｃ′−Ｅ′が交差する次のスパンは、これら
の距離の符号が判っていれば容易に決定することが出来
る。第４図では、Ｃ′−Ｅ′が交差する次のスパンはス
パン36の直ぐ下又は南側にあるスパンである。

この情報を用いて、好便には表を用いて、辺が交差す
ると思われる次のスパンを決定することが出来る。第5A
図は、辺が交差する次のスパンを計算する為に使われ
る、包括的な歪み補正をしない探索方向表である。各々
の距離D1乃至D4の符号と大きいが、探索すべき次のスパ
ンを一意的に決定する。探索方向に対してルックアップ
・テーブルを使うと、計算をしなくてよいから、計算時
間が短くなる。例えば、第４図に戻って、D1′が正、D
2′が負、D3′が負、D4′が正であるから、探索方向表
は、辺Ｃ′−Ｅ′が交差する次のスパンは、スパン36の
下にあるスパンであることを一意的に決定する。探索方
向表の０の項目は、その辺が頂点と交差することを意味
する。第5B図は、探索方向を定める為に、第5A図のルッ
クアップ・テーブルのデータと共に用いる方向キーであ
る。

辺と次のスパンの交差部を計算する為にルックアップ
・テーブルを使うことは、テーブル・ルックアップ形固
定メモリ（ROM）を用いて実施することが出来、この場
合、辺の勾配と終点をアドレス線に入力すると、メモリ
線からの出力が垂直距離である。この為、辺が交差する
スパンを計算するのに必要な計算処理は、ハードウエア
を用いて手早く且つ能率よく行なうことが出来る。これ
によって表示処理装置の計算時間が短くなり、一層早い
データ処理が出来る様になる。

2.画素の部分画素表示 第6A図及び第6B図は、16個の部分画素区域で構成され
た画素40を示す。部分画素は画素の1/16の区域である。
即ち、16個の部分画素区域が１つの画素に等しい。部分
画素が実際には区域であって、点でないことに注意する
ことが重要である。式（１）からのデータ、即ち距離と
勾配と使って、面によって覆われる部分画素を決定する
ことが出来る。即ち、第6A図で、画素の中心から辺Ｃ′
−Ｅ′までの垂直距離であるD1′が決定される。線の角
度は係数LI′及びLJ′から得られる。テーブル・ルック
アップにより、距離及び角度の値が、辺の各々の側にあ
る画素を、部分画素の半分の合計面積精度又はそれ以上
の精度で、且つ１つの部分画素の位置精度又はそれ以上
に良い精度で決定する。辺を時計廻りに走査するから、
D1′が正であり、辺に沿って時計方向に進むと辺Ｃ′−
Ｅ′の（Ｃ′からＥ′へ向う）右側に示した部分画素が
面に含まれる。例えば、部分画素41が面32によって覆わ
れる。然し、第6B図では、辺Ａ−Ｂに対し、D1が正であ
るが、部分画素41は辺Ａ−Ｂの左側にあるので、面30に
ない。同様に、部分画素42はどの面にもない。部分画素
43の様なある部分画素は両方の面にある。こういう部分
画素は優先順位が最高の面、今の場合は面32に割当てら
れる。

第6A図は、部分画素マスクの形で、画素40にある面32
に対する部分画素の重みを示す。第6B図は、部分画素マ
スクの形で、画素40にある面30の部分画素の重みを示
す。面32が面30よりも高い優先順位を持ち、最初に処理
されるから、面32の色の10/16単位と面30の色の5/16単
位、又は第6C図に示す色に合計15/16単位がある。画素
を完成する為には、完全に１単位の色がなければならな
い。この例では記号で示してないが、３番目の、優先順
位が更に低い面が、抜けている色部分を補う。スパンの
全ての画素が完全に埋められた時、この他の優先順位の
低い面がどの画素に色にも寄与することがないので、処
理が終わる。この為、スパンの色を手早く決定し、前に
説明した様なROMルックアップ・テーブルを用いたハー
ドウエアで実施して、計算時間を短縮すると共に、面の
辺に正確で現実感のある感じを与えることが出来る。

この例からは、第6A図及び第6B図に示す様に、その中
心が面の内側にあれば、部分画素が面の内部にある様に
見える。然し、厳密にはそうではない。部分画素は、画
素内の全体の面積及び位置を最も良く近似する様に割当
てられる。例えば、第7A図で、水平の辺が、第7A図に示
す様に、画素40の底に極く接近している場合、この行に
ある部分画素の重みは０である。然し、この辺がゆっく
りと上向きに移動すると、第7B図に示す様に、この辺の
面によって覆われる画素の面積が半分の部分画素より大
きくなる点に達する。この場合、その辺が何れかの部分
画素の中心に達していなくても、１つの部分画素の重み
を１に修正する。第7C図では、辺が更に上向きに移動し
て、画素の面積が部分画素の1.5個を越えており、２番
目の部分画素の重みを１に修正する。同様に、任意の勾
配を持って画素と交差する任意の辺に対し、部分画素
は、その画素内の位置と勾配を最も良く近似する様に重
みにする。例えば、第7D図乃至第7E図に示す様に、２つ
の面が重ならないが、共通の辺を持つ場合に、２つの面
に対して選ばれる部分画素は重ならないし、あいた場所
も残さない。この過程により、一層現実感がある正確な
ビデオ表示が得られ、これはディジタル論理回路又はル
ックアップ・テーブルROMで容易に実施することが出来
る。

C.表示処理装置のブロック図 第８図は、形状処理装置（第１図、14）からのデータ
を表示処理装置（第１図、16）で処理して、ビデオ表示
装置（第１図、18）に出力する方法の高レベルの流れを
示す線図である。最初、工程42で、形状処理装置からの
データが窓処理装置44に送られる。窓処理装置44は、各
々の面の各辺と交差したスパンを同定する。この探索
が、形状処理装置から受取った辺のデータ及びスパンの
隅の座標を用いて、観測者の空間内で実施される。窓処
理装置44が、形状処理装置の期間の間、辺、点の特徴、
スパンの頂点及び面の優先順位のデータを受取って貯蔵
する。これは辺走査を用いて面の辺の窓を定めて、その
中の交差した全てのスパンを同定する。マスク処理装置
の負担を軽減すると共に、虚偽の面を防止する為に後で
除去する為、スパンの面に対する面積の寄与がゼロであ
る様なスパンの辺に交差にフラグをつける。虚偽の面
は、不正確さの為に、時計廻りの辺の順序では追跡され
ない様な狭い面である。

窓データがチャンネル・スパンにより、リンク結合の
リストに貯蔵される。スパンは行の順序で、１行の中で
は左から右へ処理される。スパンの中の全てのデータは
パイプライン形順序決めスタックによって面の優先順位
によって順序が定められる。窓処理装置が面の辺の間に
ある覆っている面を埋め、あるデータ、即ち、優先順位
が更に高い不透明な面によって完全に覆われた、優先順
位の低いデータ及びスパン、所要の時計廻りの順序で面
に外接しない辺によって特徴づけられた虚偽の面、関心
のあるプログラムされた区域の外側にあるフラグのつい
た面、観測者の空間の外部のデータ及びスパンを抑圧す
る。この後、窓処理装置がデータをブロック46のスパン
・データ予備処理装置46に送る。スパン・データ予備処
理装置が、窓処理装置から、あるスパンのデータを受取
り、それを有効面リストに貯蔵する。スパン・データ予
備処理装置がＮ個インターリーブ形スパンに対するアク
セスを制御し、スパン内の優先順位が最高の面をマスク
処理装置のブロック48に送ることが出来る様にしてか
ら、次のスパンに進む。その面が処理され、その後処理
は次のスパンに進む。優先順位が最高の面を持つ（Ｎ−
１）個の他の全てのスパンが処理されて、マスク処理装
置からスパン一杯状態フラグ47が送り返されるまで、Ｎ
スパンに対しては、２番目の面は処理されない。所定の
スパンに対して優先順位が最高の面は、別のスパンの優
先順位が最高の面ではないことがあることに注意された
い。その状態がスパンが一杯ではないことを示す様なス
パン一杯状態フラグ47を受取った時、スパン・データ予
備処理装置が所定のスパンの次の面を出力する。スパン
一杯状態フラグを受取った時、スパン・データ予備処理
装置がこのインターリーブ時間スロットに新しいスパン
を割当て、新しいスパンの１番目の面を出力する。通
常、Ｎ＝128個のインターリーブ形スパンがある。フィ
ールドの終り近く、スパンが128より少なくて不完全で
ある時、Ｎは徐々に０に減少し得る。Ｎが128より少な
い時、スパン・データ予備処理装置は、一杯／一杯でな
いと云うフラグの帰還を待たずに、同じスパンの追加の
面を出力する。全体的な動作により、マスク処理装置が
最高の効率で作用し、表示される像に寄与を持たないス
パンの面を処理しないことが保証される。

マスク処理装置48がスパンの隅から、窓処理装置から
受取った辺までの垂直距離を計算する。この距離は全て
の画素の中心まで補間する。この距離を使って、一度に
１つの辺ずつ、スパンの面の辺の面積を発生して累積す
る。面積は１つの部分画素まで分解する。形状処理装置
（第１図、14）でプログラムされて、こゝで計算される
半透明度がマスク処理装置で導入される。マスク処理装
置が灯及びきらめきの様の全ての制御面を処理し、スパ
ンの後続の面に使う為の必要なデータを貯蔵する。マス
ク処理装置はインターリーブ形スパンに対する部分画素
マスク・メモリを持っている。これが色処理装置に対し
て画素一対面面積を供給し、スパンの処理が完了した時
（「スパン一杯フラグ47」）を色処理装置及びスパン・
データ予備処理装置に知らせる。画素一対は、第２図に
示した様に、表示素子を構成する４×８の部分画素の区
域として定義する。

第８図に戻って説明すると、色処理装置の工程50が形
状処理装置（第１図、14）から面の色を受取り、制御装
置（第１図、12）からもやの色を受取り、マスク処理装
置から画素の面積を受取る。この処理装置がこれらのデ
ータを使って新しいスパンの面の色の寄与を計算する。
インターリーブ形スパン・データがビデオ・バッファ・
メモリに累積され且つ貯蔵される。スパン一杯フラグを
受取った時、このスパンに対する色データがビデオ・メ
モリ・ブロック52に出力される。

1.窓処理装置 形状処理時間全体を通じて、窓処理装置（第８図、4
4）が面の辺のデータを受取り、それから各辺が交差し
た全てのスパンのリストを発生する。

第９図には、窓処理装置によって行なわれる、スパン
と辺の交差を決定してその順序を定める過程が示されて
いる。最初に工程54で、窓処理装置が形状処理装置（第
１図、14）から１番目の面の第１辺を受取る。次に窓処
理装置がスパンの中に含まれている第１の頂点で探索を
開始する。これを工程56に示してある。第３図に戻って
簡単に説明すると、辺Ｂ′−Ｃ′では、これは面32の頂
点Ｂ′である。窓処理装置はどの面及びどの辺がスパン
の中で発生するかを決定する。窓処理装置が、工程58で
示す様に、スパンと辺の交差の順序を定める。工程60
で、窓処理装置は終りの頂点がスパンにあるかどうかを
決定する。なければ、手順は工程62に続く。工程62で、
スパンの隅から辺までの距離が前に説明した様に、式
（１）に従って計算される。工程64で、距離を計算した
後、探索すべき次のスパンが、前に説明した様に、テー
ブル・ルックアップを通じて、各々のスパンの隅に於け
る一意的な距離によって定められる。この為、窓処理装
置は、スパンの隅から辺までの距離を計算した後、その
辺が交差する次のスパンを同定する為に探索すべき次の
方向が判っている。これを工程66に示す。辺が交差する
次のスパンを決定したら、手順は工程58に戻り、そこで
スパンによって面の辺の順序を定める。次に窓処理装置
は終りの頂点がスパン内にあるかどうかを決定する。最
後には終りの頂点がスパン内にあり、工程60の結果が正
になり、工程63に進む。工程63で、窓処理装置がこれが
面の最後の辺であるかどうかを決定する。そうでなけれ
ば、窓処理装置が工程64でこの面の次の辺を求め、この
手順が再び工程56から開始される。従って、窓処理装置
は辺が交差するスパンを決定し、スパンとの交差の順序
を定める。例えば、第３図について簡単に云うと、窓処
理装置がＢ′から開始し、Ｂ′−Ｃ′が交差するスパン
を決定する。Ｂ′−Ｃ′の終りの頂点であるＣ′に達す
ると、窓処理装置は辺Ｃ′−Ｅ′が交差するスパンを決
定する。この様に続けて、窓処理装置は第３図に矢印で
示す様に、時計廻りにＥ′からＡ′へ進み、その後Ａ′
からＢ′に戻る。こうして窓処理装置が面の辺と交差す
るスパンを決定する。

第９図について説明すると、次に窓処理装置が工程66
に示した次の面に進む。最後の面が処理されていれば、
窓処理装置の手順が終わる。最後の面が処理されていな
ければ、窓処理装置は工程68で次の面の第１辺を求め、
再び工程56から開始して、辺を探索して順序を定める手
順を繰返す。窓処理装置がスパンの検出を終わった時、
各々のスパンはそのスパンと交差する辺のリストを持っ
ている。その後、窓処理装置からのデータがスパン・デ
ータ予備処理装置に送られる。

2.スパン・データ予備処理装置 第10A図は窓処理装置からのスパン・データの予備処
理を行なう一連の動作を詳しく示す。工程70で、スパン
予備処理装置が窓処理装置から辺の交差を受取り、イン
デックス・メモリからスパン・ポインタ又はアドレスを
求める。インデックス・メモリはそのスパンと交差する
最後の辺を貯蔵している、リスト・メモリのスパン毎の
アドレスのリストである。リスト・メモリにある各辺は
リスト・メモリ・アドレスを伴ない、そこにそのスパン
と交差した前の辺が貯蔵される様になっており、この為
スパンと交差する全ての辺が互いに結合されている。工
程72で、インデックス・メモリを、辺の交差を貯蔵すべ
きリスト・メモリ内のアドレスに更新する。リスト・メ
モリに対する辺及び結合ポインタの貯蔵は工程74で行な
われる。窓処理装置から受取った時の各々の辺の交差に
対し、この順序が繰返される。

全ての辺の窓を定めてリスト・メモリに貯蔵した後、
スパン・データ予備処理装置が工程76の表示処理を開始
する。データが一度に１スパンずつ、スパンの行の順序
で処理され、このスパンの行に沿って左から右に進む。
最初のスパンの辺を工程78で読取る。これが第10B図に
更に詳しく示されており、インデックス・メモリからポ
インタを求める最初の部分工程77を含む。部分工程79
で、辺及び次のポインタをリフト・メモリから読取る。
次に、部分工程81に示す様に、優先順位の順番を定める
為に辺データを供給し、このデータがスパン内の最後の
辺を表わすものでない場合、判定部分工程83で示す様
に、プロセスは全ての辺が済むまで、次の辺の読取りに
戻る。こうして、スパン予備処理装置が最初のスパンに
対する全ての辺を読取る。ブロック80が形状処理装置か
らの面優先順位リストを表わす。辺をリスト・メモリか
ら読取る時、その面の番号を使って、ブロック80から面
優先順位をアクセスする。工程82で、スパン・データ予
備処理装置が優先順位が下がる順に、スパン内の辺を並
べる。ある面の全ての辺は同じ優先順位の番号を持つか
ら、これによって面の順番を定めることも行なわれ、１
つの面の全ての辺を順次出力する。面の優先順位を定め
た後、スパン・データ予備処理装置が、工程84で、行内
の次のスパンを覆う可能性のある面を同定する。工程86
で、優先順位の順序で、現在のスパンの辺を前のスパン
で保管しておいた覆う面と併合する。勿論、現在のスパ
ンが行の最初のスパンである場合、工程84からの入力は
ない。更に、工程82から来る同じ面の辺がある場合、覆
う可能性のある面はこのスパンを覆わず、捨てられる。
次にスパン予備処理装置が、工程88に示す様に、その結
果をスパン・シーケンサに貯蔵する。これが最後のスパ
ンであれば、工程90で、スパン・データ予備処理装置が
終わる。そうでなければ、スパン予備処理装置が次のス
パンの辺を読取、処理が再び工程82で開始され、面の優
先順位によってスパンの辺の順番を定める。工程88で、
順序を定められたスパンの辺が、スパン・シーケンサに
貯蔵される。ブロック90はマスク処理からスパンの同定
を受取ることを表わす。これは、同定されたスパンの次
の面を出力せよと云うスパン・シーケンサに対する要請
である。この面の辺が工程92でスパン・シーケンサ・メ
モリから読取られ、工程94でマスク処理に出力される。

スパン・データ予備処理装置のスパン順序ぎめ部分及
びマスク処理が帰還パイプライン方式で作用する。任意
の時点で、128個までのスパンが処理され、各スパンの
１つの面がパイプラインに存在する。マスク処理装置が
面の辺を処理して、面マスクを発生すると共に、スパン
の各々の画素に対するこの面の寄与を決定する。マスク
処理装置は、スパンが一杯になった時をも決定する。ス
パンが一杯でない場合、マスク処理装置はブロック90で
このスパンの次の面を要請する。スパンが一杯になる
と、マスク処理装置は新しいスパンの最初の面を要請す
る。スパンが一杯であることを決定することは、各スパ
ンの各々の画素に対する色が決定されたこと、並びにこ
のスパンに対してそれ以上の処理が不必要であることを
意味する。この為、これまでの説明から判る様に、スパ
ンが一杯になった時にスパンの予備処理を終了すること
によって、各スパンの各々の画素の色を決定する過程を
停止することにより、ビデオ・データの処理が速められ
る。この為、スパン予備処理装置及びマスク処理装置
は、現実的な画像を発生するのに必要な面だけを処理す
る。

3.マスク処理装置 第11A図には、マスク処理装置の処理の詳細が示され
ている。工程96で、処理の始めに、マスク処理装置が処
理すべき最初の128個のスパンを同定する。個々のスパ
ンの処理が完了した時、場面の中の他のスパンに置換
え、これを全てのスパンが処理されるまで行なう。選択
されるスパンがスパン・データ予備処理装置に対し、一
度に１つずつ同定され、スパン・データ予備処理装置が
このスパンの最初の面の辺を送り返す。この最初の面の
第１辺を工程98で受取る。次に手順は工程100に続き、
この工程は式（１）で示し、第11B図に示す様に、スパ
ンの隅から辺までの垂直距離を決定する。次に、第11C
図に示す様に、工程102で隅の画素の中心に対するオフ
セット距離を決定する。こゝで第6A図乃至第6C図に戻っ
て簡単に説明すると、画素40の色を決定する今の例で
は、中心から辺Ａ−Ｂ及び辺Ｃ′−Ｅ′までのオフセッ
ト距離が決定されている。各々の画素の中心までの距離
を計算する代りに、各々の画素の中心までの補間をする
ことにより、処理時間を更に短縮出来ることが判った。
この為、各々の隅の画素の中心から辺までの距離が判っ
ていれば、他の任意の画素の中心までの距離は、周知の
１次補間によって決定することが出来る。

第11A図で、このことが工程104に示されている。工程
106で、前に説明した様にして、スパン辺マスクが発生
される。工程108で、スパン辺マスクを他のマスクを他
のスパン面とアンドして、画素の面に対する部分画素の
重みを決定する。工程110で、スパンの面の最後の辺が
処理されたかどうかを判定する。処理していなければ、
このスパンのこの面にある次の辺を工程112に示す様に
検索し、再び工程100で処理を開始して、このスパンの
画素に対する部分画素の重みを決定する。

工程110で示す様に、スパンの面の最後の辺が処理さ
れた場合、工程114に示す様に面マスクを出力する。辺
によって限定された面の特徴に対し、工程100乃至112が
一度に１辺を処理し、部分画素のスパン面マスクを発生
し且つ累積する。工程116で、部分画素のスパン面マス
クを混合用に部分画素半透明度マスクとアンドする。半
透明度は形状処理装置から並びに／又は外部論理回路か
ら制御される。形状処理装置から制御される時、半透明
度は面の各々の画素に対して同じである。外部論理回路
から制御される時、半透明度は画素毎に異なっていてよ
い。このことが1983年８月30日出願された係属中の米国
特許出願通し番号第527,809号に記載されている。

工程118に進むと、累積された古いスパン・マスクを
新しい面マスクから減算して、画像に対する新しい面の
寄与を決定する。この面積の寄与は、画素毎の面積で表
わされるが、工程120で決定される。この新しい面の寄
与が工程122で色処理装置に送られる。新しい面マスク
は工程124で古い累積スパン・マスクにも加算され、新
しい累積スパン・マスクを発生する。新しい累積スパン
・マスクを工程126で検査して、一杯であるかどうかを
調べる。スパンが一杯であれば、一杯フラグを工程122
からの新しい面面積データと共に、ブロック128によっ
て色処理装置に送る。スパンが一杯でなければ、スパン
の処理が続けられる。スパンがインターリーブ動作に戻
り、このスパンの次の面の第１辺が工程130でアクセス
され、工程100から処理が再開される。スパンが一杯で
あれば、工程132で、未だ開始されていないスパンが残
っているかどうかを決定する。スパンが残っていれば、
その内の１つのスパンを工程134でインターリーブ動作
に割当てる。工程136で新しいスパンの最初の面の第１
辺を求め、工程100から処理が再開される。開始されて
いないスパンがないが、未だ完了していないインターリ
ーブ動作中のスパンがあれば、その内の１つのスパンに
インターリーブ動作で別のスロットを割当て、そのスパ
ンの次の面を処理すると云う様にする。全てのスパンが
同定され、インターリーブ動作に残るスパンがなくなっ
た時、フィールドのマスク処理が完了する。

画素の面積を見付けることが非常に効率良く行なわ
れ、ROM（固定メモリ）ルックアップ・テーブルによっ
てハードウエアで実施するのに適している。画素と辺の
距離及び辺の勾配がROMのアドレス線に対する入力であ
り、ROMの出力が、交差する辺と面の面積と位置を最も
良く近似する１組の部分画素ビットである。スパンと交
差する同じ面の２つ以上の辺がある場合、その各々に対
してこの過程が繰返され、幾つかの部分画素マスクを論
理的にアンドして、その面を近似する。面が半透明であ
ると限定されると、スパン面部分画素が、部分画素の解
像度に対して限定されたその面積が面の不透明度に対応
する様な擬似ランダム・マスクと論理的にアンドされ
る。この為、ある面に対する画素面積を見付けること
が、ハードウエアで非常に高速の効率の良い方法で実施
出来る。

距離Ｄの値を決定する為のROM処理の他に、新しい面
に対する新しい画素面積の決定、面積×色の計算、及び
マスク・メモリの修正に関係する全体的なハードウエア
は、超LSI「VLSI」回路で構成することが出来る。これ
に使うハードウエアは、一連のレジスタ、増数器、値か
ら論理値への変換器及びアンド用ハードウエアにするこ
とも出来、これらは当業者に周知の形でVLSI回路で設計
することが出来る。マスク処理装置をVLSI回路で構成す
ると、スパン・データを処理する時の計算時間及びハー
ドウエア回路が更に減少する。

要約すれば、マスク処理装置は、優先順位が一番高い
面から開始して、優先順位が一番低い面で終る様に、１
つのスパン内にある全ての面を順次処理する。各々の面
を処理する時、その面によって覆われるスパンの面積を
保管する。他の面が処理される時、覆われる合計面積を
マスク・メモリに累積する。優先順位が高い面が既に塗
りつぶされている場合に、優先順位の低い面が見える様
になるのを防止する為に、面を処理する時、マスク・メ
モリを使う。更に、スパン全体が面によって覆われてい
るかどうかを判定する為にも、マスク・メモリを使う。
スパンが完全に覆われたことが検出された時、１つのス
パンに対する面の処理が終了する。そのスパンの残りの
全ての面は、そのスパンに対して何等寄与を持つ可能性
があり得ないので、捨てられる。スパンに寄与すること
が判った各々の面が、面積マスクと共にスパン処理装置
に送られる。

スパン処理工程がパイプラインを用いて実施される。
面がクロック時間毎に１辺ずつ、パイプラインに供給さ
れ、この為面の速度が辺の数と共に変化する。Ｎクロッ
ク時間のパイプラインの遅延の後、２クロック時間毎に
１つの面と云う速度で、面が終りから出て来る。Ｎは直
列の２つの遅延N1及びN2で構成される。N1がFIFOとして
作用し、可変入力速度と一定出力速度の間の速度に対す
るバッファ作用をする。N2は係属中の米国特許出願通し
番号第527,809号に記載されている構成作用による遅延
に対応する一定の遅延であり、これによってマスク処理
装置と生地発生器の間の同期が得られる。合計の遅延で
あるＮ個のクロック時間は、２クロック時間毎に１つの
面の連続的な出力が高いレベルの忠実度で維持される様
に十分大きく選ぶ。通常、これは128個のインターリー
ブ形スパンに対する面を保有するのに十分である。必要
な時、入力を抑えて、これを越えない様にする。極くと
きたま、何れも多数の辺を持つ多数の面が入力される場
合、出力を抑えることが必要になることがある。然し、
この合計の遅延がこの処理の重要な特徴であり、時間が
効率的に使われることを保証する。この遅延の別の重要
な一面は、スパンが完全に覆われたと検出されるや否
や、その後の全ての面が直ちに捨てられ、更に効率の良
い動作が保証されることである。

面をパイプラインに入力する時、煙の様なセルの生地
面の半透明度を知ることは不可能である。全ての生地の
計算はパイプライン遅延内で行なわれる。セルの生地面
がパイプラインを通り、画素毎の半透明度情報が利用し
得る様になって、それを使ってスパンが覆われたどうか
を決定し、覆われていれば、そのスパンに対する後続の
ことごとくの面を終了させる。スパンのインターリーブ
動作がないと、セルの生地面よりも優先順位が低い全て
の面が、セルの生地面を入れた直後にパイプラインに入
れなければならない。セルの生地面が不透明であると判
った場合、後続の面は使わず、パイプラインをクリアす
る間、効率が失われる。

この問題をなくす為、スパンのインターリーブ動作を
行なう。あるスパンに対する面のリストを発生し、メモ
リに貯蔵する。後続のスパンの面のリストは発生された
時に同じメモリに貯蔵する。あるスパンに対する全ての
面をポインタと結合し、別の１組のポインタが各スパン
の最初のスパンを同定する様に作用する。マスク処理装
置に供給するスパン・データ予備処理装置は、こういう
ポインタを使って、一度に１つの面ずつ、マスク処理装
置に対して優先順位が最高の面の供給する。こういうポ
インタはそれを使った時に更新して、そのスパンに対す
る２番目の面を指示する。制御機構がＮ個１組のスパン
内の面のラウンドロビン形の標本化を行なう。数Ｎはマ
スク処理装置のパイプラインの長さによって決定され、
これは特定の構成に関係する。Ｎ個のスパン全部に対す
るマスク・メモリを維持し、リストからある面が引出さ
れる時、覆われるかと云う試験を行なって、面を捨てる
べきかパイプランに入れるべきかを決定することが出来
る。スパンが覆われたと判定された時又はあるスパンの
最後の面がメモリから引出されて処理された時、ラウン
ドロビン標本化の間に、完了したスパンを新しいスパン
・リストに置換える。この方式は、スパン・面リストが
スパンの完了よりも高い速度でメモリに貯蔵される場
合、100％の効率が得られる。

ラウンドロビン処理に於けるＮ個のスパンの内の１つ
が一杯である時、それに関連した画素毎の面積の配列が
色処理装置に出力される。そのスパンに対するマスク・
メモリをクリアし、次に割当てられたスパンに対して再
び使う。

4.色処理装置 第12図は色処理装置（第８図、50）のフローチャート
を詳しく示している。工程142で、マスク処理装置から
のデータを受取る。これは新しいスパンの面の画素毎の
面積である。色処理装置がマスク処理装置から画素毎の
変調及び距離データを受取り、形状処理装置から面の色
を受取り、制御装置からもやの色を受取る。色処理装置
はこういうデータを使って、新しいスパンの特徴に対す
る画素毎の色（赤、緑、青）の寄与を計算する。相次ぐ
スパン色データを累積し、ビデオ・バッファ・メモリに
貯蔵する。スパン一杯フラグを受取った時、スパン色デ
ータがビデオ・メモリに出力される。工程144で、面の
色、もやの色及び照明を含むデータを、前に処理された
データから現在の面に対して選択するか又は制御装置及
び形状処理装置から受取る。画素毎の変調及び距離デー
タが、工程148で、係属中の米国特許出願通し番号第52
7,809号に記載されている外部論理回路から入る。典型
的には、変調は生地並びに／又は弯曲面の陰影を模擬す
る為に使われるが、それに限らない。距離を１次補間
し、模擬するもや又は霧による画素毎のフェージングを
決定する為に工程148で用いる。

次に色処理装置が、工程150に示す様に、新しいスパ
ンの面の画素毎の色の寄与を計算する。この新しい色の
寄与と工程152に示す古い累積された画素毎のスパンの
色が工程154に示す様に加算される。画素毎の古いスパ
ンの色と新しいスパンの面の色の和が、前の工程156に
よってスパンが一杯であると判定された場合、工程158
に示す様に、ビデオ・メモリに対して出力される。スパ
ンが一杯でなければ、画素毎にスパンの色の新しい累積
を工程160で貯蔵し、この同じスパンの次の面と後で組
合せる。現在の面のスパンに対して計算された赤、緑及
び青のスパン強度成分を、工程150,152,154で示す様
に、前のスパンの面に対する強度成分と共に累積する。
線162で示す様に、マスク処理装置から一杯状態を受取
ると、色処理装置が、158に示す様に、ビデオ・メモリ
に対して新しい画素の色を出力し、こうして利用者が見
るビデオ処理装置でスパンが更新される。

以上のこの発明を実施する最善と考えられる様式を図
面に示して説明したが、この発明の範囲内で種々の変更
が可能であることは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は訓練用シミュレータの計算機画素発生システム
の機能的なブロック図、 第２図はビデオ表示装置の偶数フィールド及び奇数フィ
ールドの飛越しを示す図、 第３図は観察窓の中の１組のスパンと交差する２つの面
を示す図、 第４図はスパンの拡大図、 第5A図は辺が交差する次のスパンを決定する為の探索方
向の図表、 第5B図は探索方向を定める為に、第5A図のルックアップ
・テーブル・データと共に使われる方向キーを示す表、 第６図は画素の拡大図で、部分画素マスクを発生する様
子を示す。 第7A図、第7B図、第7C図、第7D図及び第7E図は部分画素
マスクを発生する別の場合を示す図、 第８図は表示処理装置の主なタスクを示す図、 第９図は窓処理を示す詳しいフローチャート、 第10図はスパン・データ予備処理の詳しいフローチャー
ト、 第11図はマスク処理の詳しいフローチャート、 第12図は色処理の詳しいフローチャートである。 主な符号の説明 12:制御装置 14:形状処理装置 16:表示処理装置 18:ビデオ表示装置 24:データベース 30,32:面 36:スパン 44:窓処理装置 46:スパン・データ予備処理装置 48:マスク処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・ガリイ・ファデン アメリカ合衆国、フロリダ州、オーモン ド・ビーチ、ケンブリッジ・コート、197 番 (56)参考文献 米国特許3602702（ＵＳ，Ａ)

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個のカラー画素の各々を個別に照明す
   ることによって表示を形成する様なビデオ像装置に表示
   するのに適した像データの一連の表示フレームにディジ
   タル・データを変換する形式であって、該像データの各
   フレームが複数個の面を限定していて、該各フレームが
   複数個のスパンに分割されている、像発生装置で、各々
   のスパンで表示すべき面を決定する方法に於て、 （ａ）１つの表示フレームに対するデータを同定し、該
   データが面の位置を限定し、各々の面が少なくとも１つ
   のスパンと関連していて優先順位の降順に配置されてお
   り、 （ｂ）各スパンに対し、優先順位が最高の面を決定し、 （ｃ）各スパンの内、優先順位が最高の面によって覆わ
   れる区域を決定し、 （ｄ）各スパンの内、前記スパンの前記優先順位が最高
   の面によって覆われる画素を表わす画素像データを計算
   し、 （ｅ）各スパンの最後の面が画素像データに処理される
   まで又は各スパンの全ての区域が面によって完全に覆わ
   れ、かつ、対応する画素像データが計算されるまで、各
   スパンに対し、各スパンの優先順位が最高の面を、処理
   されていない次に優先順位が高い面と置換えて、前記工
   程（ｂ）乃至工程（ｄ）を繰返し、 （ｆ）画素像データをビデオ像装置に転送する工程を含
   む方法において、面の縁を決定する工程が、 面の縁を表わすデータを同定し、各々の縁は始め及び終
   りの頂点と勾配を持ち、 面の１つの縁の初めの頂点から始まって、所定の方向に
   面の縁に沿って縁が通過する各々のスパンを探索し、 前記縁と交差した各々のスパンをメモリに貯蔵し、 交差した各々のスパンの各々の隅から交差する前記縁ま
   での垂直距離を計算し、 縁が交差する次のスパンを決定し、 面の最後の縁が処理されるまで、前記探索、貯蔵、計
   算、および次のスパンを決定する工程を繰返し、 全ての面が処理されるまで、前記探索、貯蔵、計算、お
   よび次のスパンを決定する工程を繰返し、かつ、次の面
   を用いて繰返す工程を含む方法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲１）に記載した方法に於て
   垂直距離を計算する工程が、 縁の勾配及び終点を表わすデータを得、 Ｄを点（Ｉ、Ｊ）から縁までの垂直距離、 LOをＩ＝０及びＪ＝０の様な固定基準点からの最初の予
   定の距離、 LIを縁の勾配の余弦、 LJを縁の勾配の正弦として、 式Ｄ＝LO＋LI×Ｉ＋LJ×Ｊに従って、各スパンの隅から
   の垂直距離を計算し、 スパンの隅から縁までの垂直距離を表わすデータを供給
   する工程を含む方法。
3. 【請求項３】特許請求の範囲１）に記載した方法に於
   て、更に、 （ｇ）前に処理した面によって覆われる区域を表わすデ
   ータに基づいて、処理すべきスパンを決定し、 （ｈ）スパンと交差する、優先順位が最高の、処理され
   ていない面の縁をメモリから呼出し、 （ｉ）呼出した縁によって限定された面によって覆われ
   るスパンの部分を決定し、 （ｊ）全てのスパンの全ての区域が覆われるまで又は全
   ての面が処理されるまで、決定する工程（ｇ）乃至決定
   する工程（ｉ）を繰返す工程を含む方法。
4. 【請求項４】特許請求の範囲３）に記載した方法に於
   て、スパンの部分を決定する工程（ｉ）が、 （ｋ）面の縁と交差するスパンの画素を決定し、 （ｌ）該画素を複数個の部分画素区域に分割し、 （ｍ）各々の画素区域の中心から縁までの距離を計算
   し、 （ｎ）縁によって区切られた面によって覆われる部分画
   素区域を決定し、 （ｏ）面によって覆われる面積及び面の色から各々の部
   分画素区域に対する重みを計算し、 （ｐ）画素を通る各々の縁に対して、分割する工程
   （ｌ）乃至計算する工程（ｏ）を繰返し、 （ｑ）各々の部分画素に対する重みの値を計算し、 （ｒ）加算した重みの値に対応して各々の画素に対する
   色を発生し、 （ｓ）スパン内の縁と交差する各々の画素に対して、工
   程（ｋ）乃至工程（ｒ）を繰返す工程を含む方法。
5. 【請求項５】特許請求の範囲４）に記載した方法に於
   て、加算する工程（ｑ）が、 部分画素区域における面の半透明度を表わすデータを受
   取り、 面の部分画素の半透明度を部分画素区域に対する重みの
   値と加算して、半透明度の重みの値を求める工程を含む
   方法。
6. 【請求項６】特許請求の範囲４）に記載した方法に於
   て、計算する工程（ｍ）が、部分画素区域の中心から縁
   までの距離を、画素の隅から縁までの距離の双１次補間
   によって計算する工程を含む方法。
7. 【請求項７】特許請求の範囲６）に記載した方法に於
   て、模擬する戦争に特有な事象、及び煙、霧を表わす事
   象の様なプログラム事象に基づいて、部分画素区域にお
   ける面の半透明度を表わすデータを受取る工程を含む方
   法。
8. 【請求項８】特許請求の範囲４）に記載した方法に於
   て、決定する工程（ｎ）が、縁までの距離及び縁の勾配
   の関数として、面に割当てられる部分画素区域を決定す
   る工程を含む方法。
9. 【請求項９】特許請求の範囲４）に記載した方法に於
   て、計算する工程（ｍ）が、 Ｄを点（Ｉ、Ｊ）から縁までの垂直距離、 LOをＩ＝０及びＪ＝０の様な固定基準点からの最初の予
   定の距離、 LIを縁の勾配の余弦、 LJを縁の勾配の正弦として、 式Ｄ＝LO＋LI×Ｉ＋LJ×Ｊに従って、各スパンの隅から
   の垂直距離を計算し、 縁までの距離及び縁の勾配に応じて、面に割当てられる
   部分画素区域を決定する工程を含む方法。
10. 【請求項１０】特許請求の範囲９）に記載した方法に於
    て、少なくとも半分の部分画素区域の全区域精度によ
    り、面に割当てられる部分画素区域の精度を決定する工
    程を含む方法。
11. 【請求項１１】特許請求の範囲10）に記載した方法に於
    て、少なくとも１つの部分画素の位置ぎめ精度により、
    面に割当てられる部分画素の精度を決定する工程を含む
    方法。
12. 【請求項１２】特許請求の範囲４）に記載した方法に於
    て、計算する工程（ｏ）が、面によって覆われる面積に
    色を乗じた値を表わす、各々の部分画素に対する重みを
    計算する工程を含む方法。
13. 【請求項１３】特許請求の範囲１）に記載した方法に於
    て、転送する工程が、 画素に対し、もや制御、照明制御及び生地制御を含む修
    正データを受取り、 該修正データ並びに前の画素像データから、画素像デー
    タに対する色の寄与を計算し、 画素像データの色の寄与をビデオ表示装置に転送する工
    程を含む方法。
14. 【請求項１４】特許請求の範囲１）に記載した方法に於
    て、計算する工程が、各々のその前のスパンの隅から縁
    までの距離と該縁の勾配から、その後のスパンと面の縁
    との交差部を決定する工程を含む方法。
15. 【請求項１５】特許請求の範囲14）に記載した方法に於
    て、メモリにあるルックアップ・テーブルのデータか
    ら、この後のスパンと縁の交差部を決定する工程を含む
    方法。
16. 【請求項１６】特許請求の範囲15）に記載した方法に於
    て、メモリが固定メモリであり、更に、 縁の勾配及び終点を表わすデータを固定メモリのアドレ
    ス線に入力し、 Ｄを点（Ｉ、Ｊ）から縁までの垂直距離、 LOをＩ＝０及びＪ＝０の様な固定基準点からの最初の予
    定の距離、 LIを縁の勾配の余弦、 LJを縁の勾配の正弦として、 式Ｄ＝LO＋LI×Ｉ＋LJ×Ｊに従って、各スパンの隅から
    の垂直距離を計算し、 面の縁との交差するこの後のスパンを表わすデータを固
    定メモリのデータ線から出力する工程を含む方法。
17. 【請求項１７】所定の特徴を有する面の縁が画素と交差
    するとき、画素に値を付与する方法であって、前記画素
    は所定の数の部分画素を含み、前記画素に付与する値
    が、前記画素の部分画素の各々に割当てられた特徴の所
    定の組合せを表わすものであって、上記画素に値を付与
    する方法が、 前記縁に沿った所定の方向に関して定めることが出来る
    前記縁の一方の側に、完全に存在する各々の部分画素に
    所定の特徴を割当て、 前記縁が交差する部分画素の面積のうち前記縁の一方の
    側にある面積に比例して、前記縁が交差する部分画素に
    所定の特徴を割当て、 前記画素の部分画素の各々に割当てられた特徴の所定の
    組合せに応じて、前記画素に値を付与する工程を含み、
    これにより、縁に沿った画素間で平滑な移行が得られ
    る、方法。
18. 【請求項１８】特許請求の範囲17）に記載した方法に於
    て、部分画素に特徴を割当てる工程が、前記縁に沿った
    所定の方向に関して、前記縁の前方部から後方部へ向っ
    て、所定の特徴を部分画素に割当てる工程を含む方法。
19. 【請求項１９】特許請求の範囲18）に記載した方法に於
    て、部分画素に特徴を割当てる工程が、前記縁が前記画
    素の側辺と略平行なとき、前記縁と交差し前記縁の一方
    の側にある部分画素の面積の和の整数部分に等しい数の
    前記縁に交差する部分画素に所定の特徴を割当て、さら
    に、前記縁と交差し前記縁の一方の側にある部分画素の
    面積の和の分数部分が部分画素の約半分より大きいと
    き、前記縁と交差する別の１つの部分画素に所定の特徴
    を割当てる工程を更に含む、方法。