JPS5998275A - コンピュータ制御映像発生装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は全体としてコンピュータ制御イメージ／グ装置
に関するものであゃ、更に詳しくいえば、オペレータま
たはオペレータと同等の７１−ドウエア／ソフトウェア
によシ映像をリアルタイムまたはほぼリアルタイムで解
析できるのに十分な処理速度で、映像ライブラリから表
示のために光景の逐次流れを組立および構成できる能力
を有するデジタル映像処理装置に関するものでちる。

そのような装置の多くの可能な応用のうちの１つの例は
、航空機の７ライト・シミュレーションのような乗物の
シミュレーションの分野に関するものでおる。そのよう
な装置においては、航空機のフライト・シミュレーショ
ン装置内の可視サブシステムがフライト・シミュレーシ
ョン・コンピュータから飛行データを受け、定められた
すなわち「ゲーミング領域」データベースから地形デー
タを受ける。可視シミュレーション装置内のデータ処理
装置が飛行データと地形データを総合して、航空機の操
縦席に居る観察者に表示するシミュレートされた可視表
示を発生する。

たとえばヘリコプタ用のシミュレータである乗物シミュ
レータの可視装置は「シミュレートされた周囲の状況を
窓を通して見た光景」を含み、そのような周囲の状況に
対する任意の希望方向に「乗物」を誘導するだめの制御
を行う。この装置の「窓を通して見た光景という用語は
、たとえば約６０〜２６０Ｋｒｒ１２（約２５〜１００
平方マイル）の広い地域をカバーする地形に相当するシ
ミュレータされた環境の、通常は映像の形態の、表示を
意味するものである。このシミュレートされた周囲の状
況のことをここでは定められた地域またはゲーミング地
域と呼ぶことにする。

乗物制御器の動作により乗物はゲーミンク地域の内部で
、ゲーミング地域の周囲を、２よ、びゲーミング地域を
通って、誘導される。そして、−窓を通して見えるもの
、すなわち映像表示、が何であるかを決定するものが、
乗物制御器に対する装置の応答である゛。「窓」を湧し
て見えるもののことを視界すなわちＦＯＶと呼ぶことに
する。

〔従来技術〕

「コンピュータ発生形象Ｊ（ＣＧＩ）装置として知られ
ている従来の装置の１つは、データベースから映像を表
示可能な形象を発生するためにコンピュータ装置を利用
している。ＣＧＩ装置においては、映像表示可能な光景
を構成するための対象物と地面が、対象物と表面との境
界を定める点の形で格納されている純粋に機械的なモデ
ルからとシ出される。

ＣＧＩの強度はそれの表面の表れ方にある。実際の地面
または人工的な表面は、指定された点、通常は一様な格
子の交点における高度を得るために測定できる。標本の
高度を結びつけることにより、地面をコンピュータによ
り再構成できる。現実的な地面の表現に加えて、ＣＧＩ
はその地面上における物体の設置も制御する。高度デー
タは一様な格子によシ与えられるのが普通であるから、
他の物体の設置はこの同じ格子上で指定できる。木、岩
、潅木、家屋、道路のよ、うな典型的な物体は、データ
ベースの格子系において定められた位置を有することが
できる。

正確な照明と透視もＣＧＩからの大きな寄与である。正
確な照明は、表示される各ピクセルに対する地面垂線を
見出すごとにより達成される。この垂線は、ピクセルの
ための輝度を計算するために、視線、光源からの垂線プ
ラス周囲の明るさとともに用いられる。観察点から各表
面点までの距離がわかっているから、正確な透視が達成
される。この距離は透視変換においては重要な変量であ
る。

このＣＧＩの弱点は現実性に欠けることである。

物体は正確に位置させることができ、正確に照明でき、
かつ正しく透視できるが、物体自体は現実的に表示でき
ない。ＣＧＩ物体表示における現在の技術状態は、物体
が非常に線画的に表示される−ような程度である。不毛
な地形、砂および雲などのようなある種の光景要素は、
木、草または詳細な人工物のような複雑な物体よりは現
実的に表示できる。そのような複雑な物体は単に現実感
に欠けるだけである。

別の映像発生装置は「コンピュータ合成形象」すなわち
Ｃ８Ｉと呼ばれている。Ｃ８Ｉ技術はたとえばビデオ表
示可能な映像のような映像もデータベースから発生する
が、そのデータベースに格納されでいる物体と地面は、
ＣＧＩにおけるそれらの物体などの数学的モデルではな
くて、物体と地面の現実世界の電磁媒体影像として表示
される。

したがって、　ＣＧＩは純粋に数学的なデータベースか
ら形象を発生するためにコンピュータを用いるのに対し
て、Ｃ８Ｉは格納されている現実□の映像を基にして光
景内に物体をはめこむためにコンピュータを用いる。周
囲の環境において相互作用させるために構成および表示
すべき光景をＣＧＩは巧妙に制御するが、信頼度は低く
、シたがって表示される光景の現実感に乏しい。Ｃ８Ｉ
はこれと正反対である。忠実度は極めて高いが、光景の
構造の制御は制約される。

Ｃ８Ｉの強みは光景中に写真のような現実の画像を用い
ることに存する。現在入手できるビデオ機器では写真デ
ータを容易にとりあつかえる。文字どおシに刺子という
個々の写真をビデオディスクに記録でき、それらの写真
の呼出しは、磁気デイスフに格納されているデジタルデ
ータのケースと全く同様に、索引装置により制御できる
。更に、映像信頼度は確かで帝シ、出方された画像は入
力されて格納されているものと同一である。

Ｃ８Ｉの弱点は、それの光景が「カメラ」の撮影点に限
定されることである。すなわち、一連の光景を初めから
終シまで撮影した一連の写真を用いない限り、その光景
を動的に航行できないことである。妥当な寸法の任意の
ゲーミンク地域に対しては初めから終りまでの一連の光
景写真の数は利用できないほどの多さである。

〔発明の概要〕

本発明によ−、り、ＣＧＩ装置を新しく開発されたＣ８
工技術に組合わせて「コンピュータにより発生された合
成形象」すなわちＣＧＳ　Ｉ装置を、構成できる。ここ
では、本発明はＣＧＳ　Ｉを構成するために、２つの技
術ＣＧＩとｃｓ工の最も良い所を組合わせることを含む
ものである。光景は、ＣＧＩまたはＣ８Ｉにより発生さ
れた指定された地面すなわち背景上に、個々の、通常は
詳しい、物体を高い忠実度で（Ｃ８Ｉ）置くことにより
、構成される。ＣＧＳ　Ｉの光景はω工の光景とほとん
ど同様にして作ることができ、地面の高度と物体の位置
は一様な格子の上に置かれる。その光景に使用される個
々の物体は透視のために調整され、寸法と、位置と、回
転と、ねじ曲げおよび輝度を含む場所と変換は要求に応
じて各画像ごとに実行される。地面はＣＧＩによる構成
とすることもできれば、一連のＣ８Ｉ地面はめこみとす
ることができる。・光景は、観測点すなわち光景認識装
置から最も離れてい、る物体から始まり、最も近くの物
体が置かれる萱で、物体を置くことにより構成されるの
が普通である。ＣＧＳＩは可視スペクトラム、ＩＲスペ
〜クトラム、ＭＭｗスペクトラム、レーダス４クトラム
などを含む電磁スペクトラムの任意の部分からの形象に
より構成できる。

したがって、本発明の目的はデータベース内の現実世界
の映像を使用することを含む、新規かつ改良したコンピ
ュータ発生形象装置を得ることである。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

〔実施例〕

写真Ｉは戦場を空中から見たものである。その戦場のこ
とをゲーミング地域または定められた地域と呼ぶことが
でき、実際め制約内で、約６０〜２６０Ｋｍ”（約２５
〜１ｏ、ｏ平方マイル）ヲカハーする地域が普通である
。

たとえば、ヘリコプタの動作をシミュレ−１ｊ−るため
に本発明のビデオ表示形象装置を用いるものとすると、
写真Ｉに示すようなシミュレートされたゲーミング地域
を、ヘリコプタを飛行させるための環境として選択でき
る。このヘリコプタ・シミュレータの可視装置は、ゲー
ミンク地域を「窓を通して見た光景」を連続して表示す
る。その表示は、ゲーミング地域に対するヘリコプタの
位置と高度に対応する、ゲーミング地域内でパイロット
が見た光景の流れのビデオ表示である。ヘリコプタ・シ
ミュレータには、ゲーミング地域内、ゲーミンク地域の
周辺およびゲーミンク地域を通る、任意の方向にヘリコ
プタを自由飛打で誘導または飛行させるための制御装置
が組込まれる。シミュレータはその制御装置に応答して
ビデオ表示装置の「窓」の中に何が見えるかを決定する
。

写真ＩＩは写真Ｉのゲーミンク地域内のどこが、おそら
くは木立の陰の光景を示すものである。その光景は、ヘ
リコプタ・シミュレータの訓練室内の窓を模しているビ
デオ表示器上にある時刻に挑われたものである。訓練生
が制御装置を持続して操作することによシ、ゲーミンク
地域内でのヘリコプタの動きが定められ、□ビデオ表示
器で表示されている光景はヘリコプタの各瞬時位置に従
う。

写真ＩＩＡ、ＩＩＢは、本発明の原理に従って発生され
た、ゲーミング地域内の表示されたビデオ表示光景の撮
影写真の実際のコピーである。それらの写真から、・細
部をぼかす作用をするいくつかの処理過程を経て光景の
画像が得られたにもかかわらず、物体の細部の現実感に
注意されたい。また、物体から背景への移シ変９の滑ら
かなことは、光景がマンガ的な表現がなく表されている
ことを示すものである。

第１図はＣＧＳ　Ｉ装置のブロック図である。

写真ＩＩＩ　−ＸＩは第１図のブロック１２で終る典型
的なＣ３ＧＩ装置の構成における過程を示すものである
。それらの写真も表示された画像を撮影したものである
。

Ｃｐｓ　Ｉ光景の構成は地面、水面、空をまず置くこと
によシ始まるのが普通である。その後で、大きい物体と
小さい物体を置く。物体としては木、岩、家屋、かん木
、道路、照明灯、乗物、ヘリコプタ、有翼航空機、動物
、女性などがある。最後に、希望により特殊効果を付加
でき、それらの特殊効果−には煙、はこ先雲、陰などが
ある。ＣＧＳ　Ｉがどのように機能するかを示すために
、写真エエ■〜ＸＩを参照して見本の光景の組立につい
て説明する。

写真ＩＩＩから始まって、ある距離の背景の上に空を区
分して付加する。空を区分することにより、頂と谷とで
写真に示されているような地平線を形成できる。この例
においては、空を５つに区分した。一般に、区分の下側
縁部はまっすぐである必要はないが、なだらかな起伏、
急な丘または山なみをシミュレートするためにわん曲さ
せたシ、ぎざぎざにすることもできる。最低と最高のデ
ータを基にした仰角と、観察点とを基にして個々の区分
部分をどのようにしてねじ曲げるかについての説明は、
後で詳しく行う。

写真ＩＶには前景または山のふもとの丘を形成するため
に、ざらざらした地面が区分部分に付加される。山のふ
もとと空の間の手を加えていない部分は、遠い背景内の
山々として境われる。その後の写真で、地面多角形のス
クリーン座標に適合するようにねじ曲げられた格納され
ているざらざらしている地面が光景に付加される。各地
面の輝度は距離その他の希望のパラメータに応じて変え
ることができる。

写真Ｖは計画された道路部分を示すものである。

その道路部分のために、スクリーン座標に適合するよう
にデータベース地面ライブラリィ内の道路表現がねじ曲
げられる。地面ライブラリィは種々の道路表面と、流れ
および池のような他の特殊な地面を含むことができる。

写真ＶＩは計画された比較的小さい二次元（２Ｄ）物体
の例を示すものである。それらの物体は全スクリーンの
所定の割合以下を占める。一実施例においては光景の面
積の１／１６以下を占める物体は２Ｄで表される。その
理由は、多数の用途においては、木、やぶ、岩のような
比較的小さい自然物体は、現実感をほとんど失わずに一
方の側から、すなわち、二次元物体として表すことがで
きるためである。大きな建物、またはタンク、船舶のよ
うな特別な興味をひく物体のように一方の側から表すこ
とができない物体は三次元物体（３Ｄ）と呼ばれ、その
ように表される。比較的小さい２Ｄ物体は、３Ｄ物体お
よび表面を処理するために必要なものよシ安価な処理用
のハードウェア／ソフトウェアにより処理できる。ある
光景の中を飛行している間は、２Ｄ物体がその光景の面
積の予め選択された割合以上を占めた時に、その２Ｄ物
体は３Ｄ処理器へ移すことができる。

写真ＶＩＩは多重視すなわち３Ｄとしてのタンクを示す
。タンクの多重視は格納され、タンクの行路、高度およ
び観察者の視点を基にして、光景の構成に正しい眺めが
用いられる。タンクは移動していてもよく、かつ非常に
大きくてもよい。

写真ＶＩＩＩは多重表面すなわち３Ｄの建物の例である
家屋を示す。その家はいくつかの表面部分と、いくつか
の屋根部分（両側が同一であれば１つ）と、２つの端部
と、２つの側面とに分離される。

その家の個々の表面は、スクリーン座標により指示され
た透視図を形成するために正規化された眺めからねじ曲
げることができ、それから互いに結びつけることができ
る。

写真ＩＸは大きな２Ｄ物体を示す。それらの物体は光景
の面積の所定の量以上を占めることができる。要求があ
れば、それらの物体は膨張させて、物体がスクリーンの
全表面より大きくすることができる。

写真Ｘは雲、はこり、煙、陰を含む透明な媒体のために
使用される特殊効果技術を示すものである。マスクが透
過機能を制御し、第２の入力語が輝度と色を制御する。

写真ＸＩは完全なＣＧＳＩの光景を示すものでちる。

その光景は写真ｌに示されているゲーミング地域のどこ
かに現われるものである。

第１図のブロック図は次に参照する。そのブロック図の
データベース構造から特殊効果のはめ込みまでの各項目
については下に簡単に説明し、後で詳しく説明する。

データベース構造 データベースは、物体ライブラリィとゲーミング地域に
それぞれ関連する、非常に異なる種類の２つのデータを
有する。物体ライブラリィ・ノ・−ドウエアは形象を発
生し、それらの形象を光ディスクに高忠実度で格納する
。ゲーミング地域ハードウェアは物体と、表面と、特殊
効果との場所をロードするために用いられる。

物体ライブラリィの融通性はほとんど制限がない。物体
ライブラリィは物体の影像と、地面の影像と、特殊効果
の透過マスクとを含むことができる。それらは多数の電
磁放射スペクトラム帯の１つで表すことができる。これ
により、可視領域ばかりでなく、検出したＩＲスペクト
ラム、■傳スペクトラム、レーダ・スペクトラムなどを
基にした人力／出力もシミュレーションできる。

物体ライブラリィは２Ｄ映像と３Ｄ映像の混ったものを
含むこともできる。それらの映像は昼／夜の条件、毎日
の条件を表すことができる。可視物体ライブラリィは写
真物を通常含んでいる。物体ライブラリィから高忠実度
物体を構成する際には、個々の現実世界の要素、非常に
正確なモデル、絵画、写真などのライブラリィに格納さ
れている物体が呼出されて「完全に近い」画像を形成す
る。

これは、縁部を復旧し、背景から物体を分離し、輝度と
色を修正し、現実的な色を発生し、系の基準点から物体
の位置を決め、高忠実度のＣＧＩ物体を発生し、グラフ
ィック・データ、すなわち、光源を発生することにより
行われる。着地点と高度基準点も加えられる。「完全に
近い」物体と、地面および特殊効果は高速アクセスおよ
び高速データ率媒体に格納される。［完全に近い訃とい
う用語は、入力映像の品質に関する忠実度が高いことを
意味する。

ゲーミンク地域データベースは、物体ライブラリィの内
容と、地面と、特殊効果とを格子すなわちゲーミング地
域の上に置くために必要な情報を与える。物体はオペレ
ータが置くこともできれば、コンピュータによりランダ
ムに置くこともできる。

ライブラリィ内の物体は静止させたり、動かしたりでき
る。この機能の出力は光景の内容を決定する。

乗物シミュレーション計算 乗物シミュレーション計算は、乗物の数学的モデルと制
御入力を基にして、主乗物の可視装置すなわちセンサ装
置の場所と見る方向を決定する。

また、計算は、乗物のモデルと、選択された経路とを基
にして、第２の乗物について行うことができる。この出
力は観察者の場所を決定する。

通信サブシステム もちろん、乗物シミュレーション装置の入力／出力すな
わちＩｌｏと、ＣＧＳＩ装置のＩｌｏは効率的なやり方
でインターフェイスせねばならない。通信サブシステム
は２つの装置をインターフェイスする双方向リンクおよ
びバッファとすることができる。

視界と座標変換計算 ＦＯＶ処理装置は、構成中の光景中の物体、地面および
特殊効果の存在を決定する。変換マトリックス（Ｖ）の
出力は現実世界の座標をスクリーンの座標に変換する。

変換マトリックスからのこのデータにより物体の任意の
部分と、地面と、特殊効果との全てが光景中に存在する
ならば、迅速な試験と決定を行うことができる。データ
ベース中に全ての物体が存在するかどうかの試験を避け
るために、「スマート」なアルゴリズムが光景に近接し
ている物体および表面だけを試験する。ＦＯＶ処理装置
はＦＯＶ内の物体の表と１．それらの物体・地面または
特殊効果のチャンネル割当の表とを保持する。ＦＯＶコ
ンピュータの機能は観察者が見ることができるものを決
定できることである。物体、地面、特殊効果の制御装置
は、ＦＯｖの計算中に発生された制御機能を「ファンア
ウト」および処理する。処理された制御機能は物体／地
面／特殊効果チャンネルへ送られる。制御装置により実
行される主な機能は、ゲーミング地域座標のスクリーン
座標への変換と、オペレータによシ制御される乗物から
ＦＯｖ内の各物体までの距離データの処理と、距離と物
体との識別を基にした各物体の輝度の決定と、正確な画
像データを検索することを物体ライブラリィ・ベースに
指令することである。

制御装置の機能は、ＦＯｖデータを「ファンアウト」し
、光景のだめの精密な制御データを発生することである
。

物体、地面および特殊効果のだめのライブラリィこのラ
イブラリィは光景の構成に用いられる映像を格納する。

制御装置は、処理チャンネルへ送られる選択された映像
を指令する。ライブラリィの唯一の機能゛は映像を格納
し、正しい映像を指令に応じて与えることである。

物体、地面および特殊効果のための処理チャンネル個々
の処理チャンネルすなわち「パイプライン処理装置」は
チャンネル当９１つの大きな項目（物体、地面または特
殊効果）を１度に通常処理する。処理チャンネルは複数
のより小さい項目を並列に処理できる能力を有すること
ができる。全ての処理チャンネルはそのような各項目に
ついて同一のやり方で動作する１、というのは、チャン
ネルの機能を指定するのは項目の性質だからである。

一実施例においては、各処理チャンネルは物体ライブラ
リィからの１つの大きい項目、または１６の小さい項目
を、制御機能により指定された変換により修正する。す
なわち、物体と、地面と、または特殊効果の処理チャン
ネルは、正常なまっすぐな透視法で格納されている映像
を、映像と、位置と、寸法と、回転と、ねじ曲げとを変
えることにより、光景の座標を基にして変更する。画像
の輝度は距離および物体の種類を基にして変えられる。

そうすると、それらの並列パイプツイン処理チャンネル
の機能は、与えられた光景中で用いられる各物体、地面
および特殊効果を要求に応じて修正することである。

光景の構成 光景構成モジュールは各処理チャンネルから個々の映像
をとり、その映像を背景から分ｊ＠シ、距離を基にして
光景を組立るものである。このようにして、近い物体が
より遠くの物体をしめ出す。

個々の映像から光景を構成することにより発生された高
周波縁部はガウス関数により滑らかにできる。この動作
は縁部と内部周波数を一致させる。

光景構成モジュールは２つの物体制御器から距離情報を
受ける。その距離は、おる特定の物体がその光景内の他
の物体の前または後にある力≧苦力１を決定するために
用いられる。ある特定の物体ピクセルがその光景内で最
も近くの占められたピクセルであるとすると、それが表
示されるピクセルとなる。このことを「最も近い」処理
と呼ぶ。

光景構成機能は、ＦＯｖコンピュータにより決定された
各ビデ゛オチャンネルと背景レベル源力λらビデオ入力
を受ける。この機能においては、出力は特殊効果に対す
るリアルタイム・ビデオ信号とすることかできる。

デジタル光景構成機能は次のような副機能を有する。１
）物体チャンネルの組合せ、２）光景全体の輝度修正の
だめの光量値調整、３）物体と物体の境界および物体と
背景の境界を補償するための平滑化。

特殊効果 光景の発生後に半透明の特殊効果が発生される。

特殊効果モジュールは距離を蒸にして特殊効果を付加す
るものである。煙またはほこりのような特殊効果は光景
中の画像の前または後に発生させる果の透過率を制御す
る。輝度値入力が黒煙や白い雲のような特殊効果の輝度
／色を制御する。

データベース データベース・ノ・−ドウエアは、データベース自体に
似て、物体ライブラリィ・ノ・−ドウエアとゲーミング
地域ハードワエアとを含む２つのサプシステムに分離で
きる。物体ライブラリィ・ノ％　−ドウエアは形象を高
忠実度で発生し、それを光ディスクに格納する。ゲーミ
ング地域ノ・−ドウエアは物体、地面、特殊効果などの
場所をロードするために用いられる。それから、データ
ベース・ノ１−ドウエアが非実時間で動作して、制御さ
れている背景上に高品質の画像を生ずる。それらの画像
は光ディスクへ送られてそこに格納される。

ライブラリィ・ハードウェアはディスク制御器と、ディ
スク駆動機構と、信号調整モジュールと、光ディスクと
より成る。画像の格納のためにビデオ（アナログ）ディ
スクまたはデジタル・ディスクのいずれも使用できる。

ビデオディスクは約６〜８ビツト、または６４〜２５６
種類の灰色調を生ずる。デジタル・ディスクは１２ビツ
トまでのデータを与えることができる。あらゆる場合に
おいて（ただし、画像力が非常に高いセンナ画像を除く
）、工業用の５２５線非接触ビデオデイスクは適切な忠
実度の画像を生ずる。

ビデオディスクの使用はよく知られている。画像は引き
続く行により走査される。それは実際にはフレームの列
走査を構成する。しかし、後で説明するように、ビデオ
ディスクの出力の第１パス列処理により、ここで説明し
ているねじ曲げ処理のいずれかをスタートさせることは
通常は一層効率的である。これを心に留めておくことに
よシ、第１パス列処理を容易にするためにディスクの出
力が実際に列の形であるように、映像を９０度ずれた向
きで、ビデオディスクに格納することがしたがって望ま
しい。

もちろん、何らかの理由で、正常の向きすなわち垂直な
向きでフレームをビデオディスクに格納することが望ま
しいものとすると、それは容易に行うことができ、利用
されるねじ曲げシーケンスの処理特性を適合させるため
にバッファ内のデータを適切に向けさせる処理チャンネ
ルのために前端部処理装置を設けることができる。

光ディスクに関連して他の装置も画業者なら思いつくで
あろうが、ＣＧＳＩの概念は非常に良好に機能すること
が認められており、それの実現は特に困難でもなければ
、とくに費用がかかるわけでもな己。ビデオディスクに
は次のような利点がある。

ａ）高密度記録：１２インチディスクの片面当り約５４
０００　フレーム。

ｂ）デニタ記録費用が比較的低い。

Ｃ）優れた等速呼用し性：ある改良により工業用ディス
クは６０サイクル・フィールド時間すなわち１６−（９
秒ごとにプラスマイナヌ５０〜１００　フレームを”容
易に飛越せるようである。実際の飛越しは帰線消去期間
中に行われるから画像データが失われることはない。

ｄ）高いデータ速度：ビデオ速度でデータを生ずるＯ ｅ）長寿命およびデータの安全性：ディスクは非接触で
あり、読出し専用であって、ヘッドの衝突や、オペレー
タの誤操作によりデータが損われることはあり得ない。

ｆ）複製が容易。

非実時間データベース・ノ１−ドクエアの装置ブロック
図を第２図に示す。この装置においては、縁部が復旧さ
れ、背景が物体から分離され、輝度と色が修正され、現
実的な色が発生され、システムの基準点に対して物体が
位置させられ、非実時間の高忠実度ＣＧＩ物体が発生さ
れ、グラフィックデータ（光源）が発生される。

データベースーゲーミング地域 ゲーミング地域には地面、物体および特殊効果の場所を
定めるだめの基準点が含まれる。ゲーミング地域は手動
モードと自動モードの２つのやり方のうちのいずれかで
設定できる。

手動モードにおいては、オペレータは物体ライブラリィ
をサーチし、どの物体をゲーミング地域内に置くかを選
択する。物体ファイルとしてはやぶ、木立、地面、山、
道路、湖、または１つのファイル上の小さな物体群のよ
うな個々の物体である。ゲーミング地域内に２Ｄ物体を
置くために、オペレータはゲーミング地域の空間内にｘ
、ｙ、　ｚの地面基準点を選択する。ちなみに、ｘ、ｙ
、ｚはそれぞれ水平軸、鉛直軸、距離軸を表す。第２の
ｘ、ｙ、ｚ基準点が高さと位置を決定する。したがづて
、物体が真の鉛直位置に直立しているものとすると、Ｘ
と２の基準は一定に保たれ、Ｙ基準は物体の高さだけ変
化する。それらの軸の一方に物体が傾くとＸ（！：ｚの
軸基準点の少くとも一方が変化する。地面は４つのｘ、
ｙ、ｚ基準点にょシ定めることができる。それらの各点
は各隅に１つずつ対応する。これには、たとえば家屋の
側面、湖、道路、川などが含まれる。細部を非常に正確
に表すために、方位と仰角の両方に１度の増分を表す一
連の画像中に三次元多重画像物体を格納できる。

それらは、中心接着点を表す３つの基準点と、中心の高
さと、方向ベクトルすなわちポインチング・ベクトルに
より定めることができる。

自動モードは手動モードとほとんど同様にして行われる
。コンピュータが物体を処理し、制御しク装置く。これ
については後で説明する。物体は種類と密度に応じて置
かれる。

データベース−物体ライブラリィ 物体ライブラリィには画像が含まれる。それらの画像は
物体、地面、特殊−効果の基本的な３つの種類に分類で
きる。

物体と地面の場合には、固体表面の物体は二次元、三次
元−軸、三次元二軸および光源に更に分類できる。物体
と地面をほぼ完全な高忠実度で光ディスクに記録する方
法を第４，５図に示す。

それらの図について次に詳しく説明する。

物体−二次元 前記したように、岩、木、やぶ、低い木などのような自
然界に見られるほとんどの物体は、十分な現実感をもっ
て二次元で表すことができる。希望のシミュレーション
で用いられる平均アスペクト角で物体の写真が撮影され
る。高度が変ると物体は基準点の間で変換される。その
ために、透視のやυ方に応じて高くなったり、低くなっ
たりする。木立およびやぶの場合には、物体の表面は、
飛行経路中のように、観察者に垂直なままである。

経験によれば、この効果は目立たないことが判明してい
る。他の物体に対する物体の関係と、寸法および寸法の
変化に加えて、そ２関係が変化する速さは深さの指示を
与える。二次元物体に対しては、１つの写真を光ディス
クのトラックに格納でき、適切な回転、寸法および位置
を得るためにねじ曲げ操作により処理できる。

物体−三次元一軸 フライオーバー中にある物体が追跡されるものとするさ
、視界は９０度変化する。この場合には、シミュレーシ
ョンには鉛直軸の一連の写真を更に要することがある。

物体−三次元二軸 三次元／二軸物体すなわち表面は３種類の手法で扱うこ
とができる。第１に、方位と仰角の双方で１度という小
さい増分を表す一連の写真を格納することである。これ
は強力な提示技術であって、物体が高い表面忠実度を要
する細部を有する時に極めてうまくゆく。ヘリコプタ、
タンク、家屋のような大きな物体のモデルを２つの非常
に精密な回転台上で回転し、各設定ごとに物体を撮影す
ることにより精密な増分を得ることができる。三次元物
体を発生する第２の方法は、第３図に示されている家の
ように、物体を小さな表面に分けることにより行われる
。この図に示されているような家はビデオ表示器では一
連の光景内で種々の透視図で見ることができるが、コン
ピュータによるもし、構成できる。第３の方法は丘のよ
うな大きい物体に適用できるもので、一連の一定の高さ
の所で、物体を完全に囲む方位内で３０度間隔のような
比較的大きい間隔で物体の写真を撮影することである。

たとえば、はとんどのシミュレーションに対しては１つ
の高度、典型的には１５度を使用でき、物体の周囲を３
０度おきに撮影した一連の写真が適切であることが見出
されている。

物体−光源 光源はメモリに格納されている一連の点から並べられ、
ねじ曲げアルゴリズムが正常な視界から乗物から見たも
のへ表面をねじ曲げる。このやシ方は非常に良く機能し
、実演用の着陸テープを作るために用いられている。

特殊効果 特殊効果に関しては、半透明の物体または画像が煙、霧
、陰、はこり、もやを生じさせることにより光景に現実
感が更に与えられる。それらの物体は輪郭、形および透
過率を決定するマスクとして格納できる。マスクは物体
と特殊効果の組合せ率を決定する。第２の変量が特殊効
果の輝度または色を制御する。マスクは特殊効果と、背
景に固定された変量制御間隔との混合比を決定する。こ
の技術は、たとえば、動いているタンクの後に舞い上る
ほこりを発生させるために使用できる。ねじ曲げ操作は
、特殊効果と、動きを生じさせるために用いられる一連
の逐次フレームとをひずませるために加えることもでき
る。

したがって、半透明の物体は静止させることもできれば
、動かすこともできる。特殊効果の物体は、物体ライブ
ラリィにおける透過マスクに関して定められている。こ
のことは、物体ライブラリィ内のデータが、存在する背
景物体のパーセントと、存在する特殊効果のパーセント
を次式により決定する。

ピクセル値（灰色レベル）＝（’ｚ−マスク）×（背景
（灰色レベル）×（％殊効果値−（灰色値月特殊効果値
は特殊効果の灰色の陰を決定する。

これを第６図に示す。静止特殊効果のためのマスクは白
紙の上に灰色調のマーカーを用いて容易に描くことがで
きる。このようにして、多くの一般的なまたは特殊な雲
、はこり、煙、もや２よび霧を慣れない人でも容易に描
くことができる。特殊効果の物体は典型的には２Ｄの物
体として処理される。マスクの組合せを多イプラリイに
格納できる。４種類の特別の特殊効果が次のようにして
実現される。

１、動く煙 煙のマスクは輪郭と透過率を定めるものであって、写真
と、その煙の数学的な緒特性を基にして技術者により発
生される。１番上と１番下は同じ場所になければならず
、写真ＸＩＩのＡに示すように同じ幅でなければならな
い。次に一連のフレーム、おそらく４８０、が発生され
る。各ピクセルは、連続する循環ループを生ずるために
フレームが再生される時に、各ピクセルをＹ軸で１つま
たはそれ以上のピクセルずつ増すことができる。これを
写真ＸＩＩのＢに示す。次に、各フレームの煙の１番上
をそぎ落して（写真ＸＩＩのＣ）、煙が大気中に拡散す
る様子に似せる。写真ＸＩＩのＣに示すようにフレーム
をビデオディスクに順次記録し、拡散に似せるために１
番上を膨張させ、風速に合わせて画像を切り、距離を基
にして雲の寸法を定め、雲を光景内に位置させるために
、特殊効果プロセッサ内のねじ曲げ関数を用いる。

最初の条件パラメータが雲の色または輝度をセットする
。煙の再生速度は流れる速さを決定する。

２、動くほこり たとえば、５〜１０個のほこり透過マスクを作ることが
できる。種々のマスク（１−２，１−３，・・・・・１
−１０．・・・・９−１０）の間の一連の直線補間によ
り一連のフレームが発生される。それらのフレームはビ
デオディスクに記録される。特殊効果処理チャンネル内
のねじ曲げ関数が正しい眺望位置にマスクを置き、光景
内の寸法と位置を定め、最初の設定条件により色と輝度
を決定する。これが写真ＸＩＩＩに示されている。

３、陰 陰はほこりと煙に似た半透明の物体として処理される。

陰のための透過マスクが物体ライブラリィ内の画像から
発生される。陰の透過を決定する１つの灰色レベルに、
物体中の全てのピクセルをセットすることにより、透過
マスク、陰を作ることができる。ゲーミング地域におい
ては、物体の４つの基準点が地面に投写される。地面上
の新しい点は陰の基準点である。陰、透過マスクは、陰
の基準点を基にして光景に適合するように、ねじ曲げら
れる。この手順が第７図に示されている。

４、輝きときらめき 通常は、輝きときらめきは表面の正常なデータである。

しかし、ＣＧＳＩ装置においては、物体がＣＧＩ節点デ
ータから発生されるのでない限り、表面の正常なデータ
は利用できない。輝きときらめきを生じさせるために、
第８図に関連して示す次の表に示されるように、 太陽の角度表 表１ 種々の太陽角度により発生された輝きときらめきの領域
を基にして扇形のマスクが発生される。そのマスクの扇
形は灰色レベルである。すなわち、物体ライブラリィに
格納されている時は、扇形１の輝度値は８、扇形２の輝
度値は１６、等である。

太陽角表のデータは物体プロセッサ内に調査表を設定す
る。太陽が扇形２の中にあるものとすると、調査表にお
ける入力値１６が出方の輝き値ときらめき値を所定のレ
ベルにセットする。調査表における残りの出力値は零で
ある。その結果として、扇形２の中に明るい点が生ずる
。砲塔が回ったり、太陽が動くと、扇形は変る。この方
法においては、輝きときらめきの動きは太陽と乗物の動
きを基にしている。

データベースー一般的な説明 ＣＧＳ　Ｉデータベースは極めて融通性に富み、実際の
物体とシミュレートされた特殊な効果とよ構成る。これ
によシ達成される現実感は、ある特定のシミュレーショ
ンを構成するオペレータの能力に依存する。このデータ
ベースは熟練したプログラマを必要とせず、ある特定の
応用に対して自然に熟達させるようになっている。ある
グループがある領域、すなわち、ＩＲ，可視、ミリメー
タ波またはレーダ波で動作するものとすると、そのセン
ナからの形象が物体ファイルにロードされる。

この形象はセンサをシミュレートする。なぜなら、その
形象はセンサから来るからである。また、ライブラリィ
の作成中、または実時間処理中の輝度値の設定において
、画像またはセンサのノくラメータを修正できる。ＩＲ
の例が第９図に示されている。この図においては、セン
サまたは多くの他のパラメータへの変化をシミュレート
するために、選択されている放射率は変えることができ
る。ある特定の領域またはある種の地形を調べているも
のとすると、その形象を、プログラマの手助け、または
面倒で費用のかかるデータベースの変更などを必要とす
ることなしに、物体ファイルにロードできる。ＣＧＩ装
置の現在の技術状態とは反対に、ＣＧＳ　Ｉデータベー
スは、ある範囲の複雑な人的要因状況に対して、迅速な
設定と速成の訓練に非常に良く適する。ＣＧＳＩが融通
性に富むことは、年１日のうちの時刻、気象条件および
他のほとんどのパラメータを、ソフトフェアについて完
全に知ってはいない実験者が選択でき、かつ容易に実現
できることにより示される。データベース−２Ｄ装置と
３Ｄ装置についての説明 ２Ｄ自然物体 「２Ｄ自然物体」という分類には木、やぶ、小さい岩が
含まれる。前記したように、たとえば１５度の伏角で描
かれた１つ映像は、０〜４０度の伏角と、全ての方位角
における眺望に対して十分である。優れた視覚効果は、
光景中の他の自然物に対する任意の物体の幾何学的な関
係と、寸法の変化であることが明らかである。ある物体
の静止内部の細部が、はるかに多くの必要な細部を付加
することにより光景の現実感が増大する。ヘリコプタが
木の周囲を円形を描いて飛行すると、木の葉の様子が変
えないという事実を平均的な観察者は知覚できない。し
かし、ホバーリングの目印のためにヘリコプタの操縦士
により用いられた場合の葉の落ちた木は異って感ぜられ
、３Ｄの多重画像を必要とすることがある。

２Ｄ人工物体 人工物体は乗物の前方または側方というような一定の向
きを有する。しかし、それらについて検証するために、
人工物体すなわち向きを定められた物体（古いトラック
、車、墓石など）が近くにある道路上を走行しているタ
ンクのシミュレーションを開発した。このシミュレーシ
ョンニおイテは、物体は観察者に対して常に垂直である
が、テープを見る時はそれらの物体の２Ｄ性質は検出で
きない。小〜中程度の大きさの物体は、画像の、品質が
目立つほど低下することなしに、プラスマイナス１５度
の方位角と仰角で提示できるようである。しかし、完全
なフライ・アラウンド状態のためには３Ｄ処理を必要と
する。

２Ｄつぎはぎ技術 非常にざらざらした広い連続した表面を形成するために
、しげみまたは小さいつぎ部をねじ曲げ、置くことがで
きる。たとえば、タンク駆動動作においては、高度の現
実感を生ずるように個々に寸法を定められ、かつ個々に
位置させられた蒲の多くの小さいつぎ部を集めることに
よシ、蒲のファイルを非常にうまく表示した。実演用の
ビデオテープのヘリコプタの部においては、ヘリコプタ
はまず離陸し、一連のつぎはぎ部で構成された草原の上
を飛行する。つぎはぎ部を使用することは、非常に詳細
な地面情報を付加するだめの非常に強力な技術を表すも
のである。この技術は水面、岩、道路、鉄道線路などに
も使用できる。

更に、各つぎはぎ部は動きを行うこともできる。

すなわち、風または回転翼の回転により草または水が動
かされる。この効果は、一連の動的なフレームを光ディ
スクに格納し、煙の動きのシミュレーションと同様に、
それらのフレームを地面プロセッサへ与えることにより
、シミュレートされる。

この技術も、ある距離の所にある物体群を表すために使
用できる。ヘリコプタの場合には、「飛び上シ」中に示
されるトクモロコシ畑を、トウそロコシ畑のいくつかの
同一のつぎはぎ部を用いて構成した。これと同じゃシ方
を、密生した木立、背景、その他の非常に細かい任意の
ざらざらした地面のために使用できる。

２Ｄ表面 ざらざらした形象の全体の領域をねじ曲げてざらざらし
た表面を生ずることができる。この概念を拡張して滑走
路、鉄道線路、道路、クリーク、流れなどのような細く
て長い「物体」に適用することができる。直線ねじ曲げ
技術をほぼ正方形の［物体Ｊに使用できるが、画像の歪
を避けるために、細長い「物体」を現実的に表現するた
めには真の透視的ねじ曲げを使用すべきである。

２Ｄ表面は側方に限定する必要はなく、光源（点光源ま
たは線光源）、なだらかな起伏の丘、砂丘、池または小
さい湖を含むことができる。

ＣＧＳＩ技術を用いてシミュレートされる市街地は地面
、街路、歩道、建物の前部から構成できる。

３Ｄ多重表面 はとんどの人工物体は建物またはトラックの側面のよう
な多くの表面に小さく分けることができる。各側面を２
Ｄ表面として処理し、その物体の見ることができる側面
を光景内でコンピュータが構成できるよ・うにすること
により、個々の側面の小さいデータベースから３Ｄ物体
を作ることができる。たとえば、２つの側面と、２つの
端面と、２つの屋根との部分を有する家屋について考え
てみる。各部分は４つの（ｘ、ｙ、ｚ）基準点により決
定される。したがって、（４つの隅）かける（３つの基
準点）かける（６つの側面）＝７２の座標数となる。そ
れらの座標数は家屋の全ての細部をゲーミンダ領域内に
位置させるために必要である。

ＣＧＳ　Ｉ技術により求められる物体の多くの眺望は、
見積９寸法データから発生され、または実際の部材の実
際の写真からデジタル化されたモデルから得ることがで
きる。

３Ｄ多重眺望 複雑な高忠実度物体画像は、平らな表面またはわん曲し
た表面にされた時に、忠実度を失う。その２つの例は枝
が生えている葉のない木と、多くの不規則な表面を有す
るタンクとである。それらの物体は、スクリーンの面積
の３分の１以上を占めることがあるが、方位角と仰角の
増分として１度という小さい値をとった、２Ｄ眺望の長
いつながりとして格納できる。この多重眺望のやシ方に
は約（９０Ｘ３６０）３２４００　を必要とする。この
フレーム数は、１つの物体当り　５４０００　のフレー
ムを保持しているビデオディスクの約６０％を占める。

第１０図に示されている最も需要の多い航空路は、仰角
を変えながら物体を囲むものである。

ビデオディスクにおいてフレームに仰角の０〜９゜の角
度値を１度きざで索引としてつけたとすると（それは方
位角の各１度の増分変化に対するものである）、飛行路
がほとんど平らであったとしても、対象とする次のフレ
ームに達するためには、ディスクは約１００フレーム飛
びこさなければならない。各ＴＶフィールドの垂直帰線
中にディスクはプラスマイナス約１００フレームの飛び
こしができねばならない。これにより、物体の周囲を６
秒おきの種々の仰角（３６０度／６ｏフィールド／秒）
で飛行できることになる。これは現実的な限界である。

というのは、６秒きっちシで３６０度旋回でもパイロッ
トは目が回りそうになるからである。

３０の多重眺望物体に対して直線および非直線の内挿法
を含む他のアイデアも提案されたが、現在まで本発明に
等しい細部を描くのに成功したものはない。

特殊効果 特殊効果は、透過マスクを使用することを除き、２Ｄ物
体および表面と同様に処理される。マスクは動的（はこ
り、煙などに対するものと同様に各フレームで変る）の
ものとすることができる。また、物質の色と輝度も制御
できる。それら全ての特殊効果技術はＣＧＳ　Ｉビデオ
出力モードで示されている。

掩蔽 ＣＧＳＩの概念により物体には孔または窓があっても良
い。すなわち、たとえば、枝の隙間を通じて次の物体ま
たは背景を決定された現実感で見ることができる。観察
点に近い特徴またはそれの一部は、遠い方の特徴または
それの一部を常に掩蔽する。先に説明したように、光景
構成モジュールは、最終的に得られる光景内の各ビクセ
ルを選択するために距離データを使用する。距離データ
を用いる掩蔽性能を示すために、３つの例について説明
する。それらの例は第１１〜１４図に示されている。

第１１図に示す第１の例においては、３本の木の陰蔽は
ゲーミンク地域の基準点までの距離データを基にできる
。この例では、木Ｔ０が木Ｔ２とＴ８を陰し、木Ｔ、が
木Ｔ８を陰す。

第２の例においては、細長い乗物が木の周囲を動いてい
る。第１２図に示すように、乗物に対して１つの距離点
を用いると不正確な掩蔽が行われる。第１２図Ａ、Ｂに
おいて、乗物は木の前方にある。しかし、Ｂにおいては
、Ｒｖがｋより大きいから、乗物は木のうしろに置かれ
る。この方法は十分ではない。第１３図に２いて、最大
と最小の２つの距離データ点が乗物のために維持されて
いる。いまの場合には、木の距離ベクトルに量も近い乗
物の距離ベクトルを用いることにより、乗物の距離を決
定できる。第１３図のＡ−Ｄは木の周囲を動いている乗
物がうまく置かれた例を示すものである。゛ 第３の例は、第１４図に示すように２つの乗物の間の問
題を扱うものである。この例でも、最も近い乗物ベクト
ルを用いることにより距離を正しく選択できる。この方
法では任意の数の物体をアドレスできる。

２Ｄ／３Ｄ結論 以上の説明は、物体と特殊効果を光景の中に置くための
２Ｄと３Ｄのやり方、およびそれらを具体化するための
技術についての概要を述べたものである。それらの技術
により、現実の世界で遭遇するほとんどの物体および条
件をシミュレートすることが可能である。適切な２Ｄ／
３Ｄ技術の用途は当業者には明らかであろう。

乗物のシミュレーション 訓練生の乗物またはその他の光景認識装置のゲーミング
地域に対する場所と、ゲーミング領域内を動く物体の場
所との発生用ハードウェアおよびソフトウェアは、それ
自体としては本発明のＣＧＳ　Ｉ装置の構成部分ではｋ
い。しかし、それらの乗物の瞬時位置を示すｘ、ｙ、ｚ
のロール信号、ピッチ信号、ヨウ信号はＣＧＳ　Ｉ装置
により検出され、かつそれらの信号に応答して、ビデオ
表示器はシミユレートされたゲーミンク地域の光景を発
生する。

通信サブシステム ＣＧＳＩ装置を乗物のシミュレータにインターフェイス
するためのハードウェアは、用途ごとに独特のも１．の
であるようである。各ユーザーは決定された乗物シミュ
レーション・コンピュータを有し、ＣＧＳ　Ｉ装置は標
準大刀を有することができる。そのシミュレーション・
コンピュータからのデジタル出力信号を変換して、ｃＧ
ｓＩＦｏｖコンピュータへの入力に一致させるのはイン
ターフェイス・ハードウェアである。このハードウェア
は簡単なケ−７”ルカラ、バッファおよびマイクロプロ
セッサを含む複雑なインターフェイスに及ぶ。

視界と座標変換計算 第１５図にはゲーミング地域に対するＦＯＶ機能の線図
が示されている。ゲーミンク地域座標系の原点２０であ
り、観察者の眼はゲーミング地域内の任意の点２°１で
ある。観察者すなわちν１１練生の直前に設けられてい
るスクリーンまたはＣＲＴは輪郭２２を有し、スクリー
ンの座標系の原点は点２３である。地形のつぎあて部分
の四隅がＣＲＴにより投写される。そのつぎあて部分は
航空機の前面ガラスであり、輪郭２４はスクリーン上の
地形つぎあて部分の投写を表す。それはオペレータが見
ることができる。

ＦＯＶプロセッサに供給される２種類の乗物シミュレー
ション計算は、（１）地形の座標系の原点に対する航空
機の変化する位置を定める位置ベクトル、（２）地形座
標系の原点に対する航空機の変化する姿勢を定める回転
データ（ヨウ、ピッチ、ロール）である。このデータを
表す式を次の表に示す。

世界系座標で表した眼の座標 ｔＺ　＝　Ｘ　　　θ＝ヨウ ｔｙ　＝　ｙ　　　φ＝ピッチ ｔｚ−Ｚ　　ψ＝ロール ＋ ■は次のものを含む Ｖｌｌ　　Ｖ１２　　Ｖｌｌ！ Ｖ２１　　Ｖ２２Ｖ２８　　ｓｉｎψ Ｖｌｌｌ　　ＶＢ２　　ｖａａ　　ｃｏｓψＶ４１Ｖ＆
２　　Ｖ４８ 表２ 公知の原理に従って、第１６図に示されている式の形の
乗物データを処理して、スクリーン２２からの、地形の
つぎあて部のような任意の物体または地面の距離と、四
隅の点のスクリーン座標、またはスクリーン上への物体
または表面の投写の頂点のスクリーン座標を発生できる
。実際に、先行技術の性能は、地形のつぎ当て部分また
は任意の物体あるいは任意の表面が任意の形の凸状多角
形と任意の寸法を有し、かつそれらの多角形の複数の頂
点の座標を計算できるようなものである。

しかし、物体と、表面と、特殊効果をデータベースに格
納するやυ方のために、先行技術のこの進歩した性能を
利用する必要性は本発明にはない。

先に説明し、かつ第１６図に示すように、物体と地面の
写真がビデオディスクに格納され、それらの格納された
ものの呼出しが、ＦＯｖプロセッサにより制御されるイ
ンデックスにより制御される。

各物体または各表面はフレーム内にそれぞれの入力画像
を有する。そのフレームの寸法はビデオスは１本の走査
縁当＃）５１２個のビクセルすなわち画素を有する５１
２本の走査線を有する。

データベースはゲーミンク地域内の全ての物体と、全て
の表面と、全ての特殊効果（個々に略語０８ＳＥにより
全体的に示されている）の表を有する。ゲーミンク地域
内でのそれらの物体などの場所はゲーミング地域の座標
により示される。また、データベースはその内部の物体
の高さについての情報を含む。ＦＯＶソフトウェアによ
り、視界内の０８ＳＥと、ビデオスクリーンからの０８
ＳＥのそれぞれの距離を実時間で決定できる。

第１７図において、物体の入力映像を含んでいるフレー
ム２５の形は、物体の真の形に依存し、ＦＯＶプロセッ
サは、ビデオスクリーン２６の対応するスクリーン座標
１〜４を決定するために、表２の変換式においてその高
さを使用する。中間映像２７は直線ねじ曲げアルゴリズ
ムの重要な部分である。その”アルゴリズムは、入力フ
レーム２５からの映像のスクリーン・フレーム２６への
マツピングを容易にする。これについては後で詳しく説
明する。

一要約すれば、ＦＯｖ関数に対して、乗物シミュレーシ
ョン計算からのデータを処理することにより、（１）視
界内の０８ＳＥが決定され、（２）観察者の場所からの
各０８ＳＥの距離が決定され、（３）各０８ＳＥの入力
映像がマツピングされる閉じた空間に対する４つの頂点
のスクリーン座標が決定される。各０８ＳＥに対する上
記のデータは、後で説明するように、０８ＳＥ処理チヤ
ンネルへ与えられる。

物体／地面／特殊効果（Ｏ８ＳＥ）チャンネル処理チャ
ンネルすなわちｏｓｓａチャンネルはデータベース・ラ
イブラリィからの物体データと、地面データと、特殊効
果データを処理する。前記したように、それら３つの全
ての機能に対して同一のチャンネル・ハードウェアが適
当である。

０８ＳＥチヤンネルはＣＧＳＩ装置にとって重要で、必
須のものである。０８ＳＥチヤンネルの可能なハードウ
ェアの実施例を第１７図に示す。

正しい輝度、色、映像、寸法、位置、回転および眺望を
得るために、下記のように、０８ＳＥチヤンネルにより
ライブラリィ・データについていくつかの機能が実行さ
れる。

ａ）高速（約１００ナノ秒・標本）アナログ−デジタル
変換器３０が物体の映像をデジタル形式に変換する。通
常は、デジタル形式は１本当り５１２個の画素を有する
実効走査線を４８０本（総数は５２５本）を有する。１
個の画素は８ビツト（２５６階調）を含む。

ｂ）高速メモリカード３２がＸ＠またはＹ軸のデジタル
データを受ける。ローディングの軸と方向は画像の回転
に依存する。処理ノ（ス中のビクセル圧縮を最少限に抑
えるためにデータがロードされる。たとえば、画像を６
０度回転させる代りに（６０度回転させると画像がある
程度失われる）、データは垂直軸（９０度）にロードさ
れ、３０度何回転せられる。

メモリカード３２は、光デイスク制御器が新しいトラッ
ク（画像）を選択している時に、処理のために物体の画
像も保持する。物体がディスクに９０度増分で格納され
るか、回転が＋４５度以下であれば、このカードは省く
ことができる。

Ｃ）調査表すなわぢｔｕｔ３４が、距離感とコントラス
ト効果を得るために、画像輝度値を修正する。この操作
にはビクセル数個分だけ遅らせる必要がある。

ｄ〉ねじ曲げカード３６がＹ軸の画像を線ごとに変換す
る。スタート点（オフセット）と倍率は各線のビクセル
を移動、圧縮または伸長させる。この操作によりビクセ
ルの流れが１線分だけ遅延させられる。

ｅ）第２の同一の高速読出し／書込みＸおよびＹ軸メモ
リカードが、フレームを形成するために奇数番のフィー
ルドと偶数番のフィールドのための変換されたＹデータ
を受けて、それを格納する。Ｙ軸フィールドがＹ軸にロ
ードされた後でＸ軸データが線により読出され、かつ偶
数番と奇数番のフィールドにより読出される。このバッ
ファ動作には１ビデオフレームを必要とする。

ｆ）カード３６と同一の第２のねじ曲げカード４０が線
の移動、伸長または圧縮にょシＸ軸データを・処理する
。

輝度制御 調査表の輝度制御器はメモリ制御器と物体調査表５２を
含む。表示時間の活動部分中は、調査表、　、、、（Ｌ
！ＪＴ、）をアト−レスするために入力ビデオが用いら
れ、ＬＵＴのデータ出力が、それ以上の処理を行うため
にカード３６，３８．４０にょシ構成されたねじ曲げ機
能へ送られる。この手順にょシ入カ輝度値入力が、Ｉ、
ＴＪＴに格納されているデータを介して出力輝度値に効
果的にマツピングされる。垂直帰線消去期間中に、メモ
リ制御器５ｏはＬＵＴ５２のアドレッシング制御を行う
ことができ（物体制御器によりそのように指令された時
に）、新しい物体を形成するためにＬＵＴに新しい１組
の値をロードし、または以前に選択された物体の外観を
修正する。

輝度制御は、カード３４により実行されるある特定の物
体に関連する輝度補正を行う機能と、後で説明するよう
な、全体の光景に関係する輝度補正を行う機能との２つ
の機能に分けられる。

メモリ制御器５０はワンチップ・マイクロプロセッサに
より構成でき、ＬＵＴ５２は、ビデオデータとメモリ制
御器５ｏ内のデータとからアクセスできるようにするた
めに、マルチプレックスおよび制御回路を有するＲＡＭ
として構成できる。

直線ねじ曲げ技術 本発明に関連する１つの直線ねじ曲げ技術はカード３６
．３８．４０により実現され、輝度値のマトリックスと
して表されるデジタル画像に対して空間的な変換を行う
だめの手順を含む。光ディスクのデータベースからアク
セスされた長方形の入力画像を与えられると、この技術
は出力画像の四隅の点をビデオスクリーン上に直線的に
描く。第１６図に示されているように、これは２つの直
交パスによシ行われる。各パスは各入力線を異なる寸法
に直線的に補間し、それを出方画像中に位置させる。各
補間のための寸法と位置パラメータが入力画像の隅の座
標と、出方の隅の座標から決定される。この補間は連続
する入力ビクセルを消費して、連続する出力ピクセルを
発生する。それら２つのパスは相互に作用して寸法の変
換、翻訳の変換、回転の変換、プラス非標準マツピング
を実行する。

このプロセスは、ビデオスクリーン上の４つの出力隅を
計算したＦＯＶＯ式とは独立している。４つの出力隅が
ひとたび設定されると、それは全ての変換に対して計算
上に不変である。それは引き続くピクセル値の列に向け
られた流れと線に対して働きかけるから、実時間ハード
ウェア実現のためには理想的に適する。

各パスは入力線の寸法を単に定め（拡大または縮小）、
その入力線を出力ビデオ画像内に位置させる（オフセッ
ト）だけである。それら２つの動作はビクセルの離散し
ているフィールドに対する連続補間により行われる。こ
れにより線の連続寸法決定と、出力線および出力列のサ
ブビクセルの位置ぎめを行えるようにする。それにより
対角線方向の縁部別の名前がつけられることが完全にな
くされる。この技術の核心は、個別の入力線の寸法決定
を連続して行うことと、その入力線の個別出力格子に関
連する位置調整を装置が行えるようにする方法である。

補間 第２１図は第１６図に示したプロセスに対する連続補間
動作のための流れ図である。第２１図において、記号５
ＩＺＦＡＣは入力画像線へ与えられる「寸法係数」でア
夛、ｌＮ５ＦＡＣは５ＩＺＦＡＣノ逆であって、出力ピ
クセルの形成のために入力ピクセルのどの部分が求めら
れるかを示すという付加的な意味を有する。Ｉ　ＮＳ　
ＥＧは対応する出力ピクセルに寄与するために利用でき
る現在の入力ピクセルの部分であ、ｊ５．０ＵＴＳＥＧ
はまだ完成させるべき出力ピクセル部分のことである。

上記の定義によｐ１プロセスはｌＮ５ＥＧと０ｔＪＴＳ
ＥＧとの値の比較から始まる。ＯＵＴ　Ｓ　ＥＧがｌＮ
５ＥＧより小さい時は、出力ピクセルを完成するために
利用できる入力ピクセルが十分にあることを意味する。

これとは逆に、ｌＮ５ＥＧが０ＵＴＳＥＧより小さい時
は、出力ピクセルを完成するために利用できる入力ピク
セルが十分には残されていないことを意味する。

したがって、現在の入力ピクセルがずっと用いられ、出
力ピクセルを完成するためには新しいピクセルを引き出
してこなければならない。それら２つの条件の下におい
てのみ、出力ピクセルを完成することなしに入力ピクセ
ルがずっと用いられ、または入力ピクセルを用いること
なしに出力ピクセルが完成されるのである。

出力ピクセルが完成させられるようにされたままである
とすると、現在のピクセル値に０ＵＴＳＥＧが乗ぜられ
、その積がアキュムレータに加えられる。入力ピクセル
のその部分の使用法を指示するためにｌＮ５ＥＧは０Ｕ
ＴＳＥＧの値だけ減少させられ、それから０ＵＴＳＥＧ
がｌＮ５ＦＡＣにイニシャライズさせられで、完全な出
力ピクセルが満されるために留まっていることを指示す
る。アキュムレータの内容は５ＩＺＦＡＣにより換算さ
れ、その結果は次の出力ビクセルの値である。それから
プロセスはｌＮ５ＥＣとＯＵ’Ｉ’ＳＥＧとの新しい値
を比較するために戻る。

入力ピクセルが使用されるために残っているとすると、
現在のピクセル値にｌＮ５ＥＧが掛けられ、その積がア
キュムレータに加えられる。０ＵＴＳＥＧがｌＮ５ＥＧ
の値だけ減少させられて、出力ピクセルの部分が満され
たことを示す。それからｌＮ５ＥＧが１．０に再びイニ
シャライズされ、次の入力ピクセルがとり出される。そ
れから、プロセスはｌＮ５ＥＧと０ＵＴＳＥＧとの新し
い値を比較するために戻る。

このプロセスの核心は、入力ビクセルを出力ピクセルに
基準化するためのｌＮ５ＥＧと０ＵＴＳＥＧの間の相互
作用である。その効果は、ピクセルの基準化と、連続補
間プロセスにより１つの個別格子から別の個別格子への
移動との１つである。もちろん、この連続基準化プロセ
スの成功はｌＮ５ＥＧとＯＵＴ　Ｓ　ＥＧの小さい精度
に依存する。精度が十分に高いと、２つの個別格子の間
で完全に滑らかなピクセル移動が行われるという効果が
得られる。

０ＵＴＳＥＧをＩ　ＮＳ　ＦＡＧのある百分率にイニシ
ャライズして、部分的な第１の出力ピクセルを作るこト
ニより、サブピクセルのフェージングが行われる。入力
ビクセルを使いきってしまった時には最後の出力ピクセ
ルを完成できないことがお９、その結果として最後の出
力ピクセルは部分的なものとなる。これにより、個別の
ピクセル格子に対する関係で出力ピクセルを連続して位
置させることができるようにされ、縁部に別の名前がつ
けられることがなくなる。

個別の出力格子に関連して個別の入力線の寸法を定める
ことと、位相を定めることを連続して行えることにより
、四辺形へのねじ曲げは、第１のパスの各列と、第２の
パスの各線とに対する寸法パラメータ、位相パラメータ
、出力場所ノ（ラメータを決定する事柄となる。

第１のパス（第１６図）は入力画像を読出し、中間の画
像を垂直方向に左から右へ書込む。物体は全てのピクセ
ルをそれぞれの正しい垂直軸の向きに移動させる。これ
は、第１の列をＹｌとＹ２の間にマツピングし、最後の
列がＹ２で始まってＹ３・で終るように他の全ての列に
対して直線的に補間することにより行われる。。

第２のパスは中間画像から行を読出し、行を出力に書込
む。今では全てのピクセルがそれぞれの正しい行にある
から、２〜１フィールド飛越しのような任意の順序で行
を独立に処理できる。第２のパスの目的は全てのピクセ
ルをそれぞれの正しい水平軸の向きへ移動させることで
ある。

第２のパス・マツピングは、中間画像の破線により示さ
れているように、３つの処理領域において考慮せねばな
ら々い。異なる出力場所デルタが各領域ごとにあり、中
間領域処理の間だけ、寸法係数がそれのデルタにより更
新させられる。正しい初期値とデルタにより、各隅はそ
れの出力Ｘ座標にマツプされ、画像の残りは適切な関係
に従う。

初期出力場所は１−４の縁部と、最も上の隅を通る水平
線との交点である。上部領域に対する場所デルタは、隅
１が最も上であれば、１−４の縁部の勾配であり、隅２
が最も上であれば、２−３の縁部の勾配である。中間領
域に対する場所デルタは、１−４の縁部の勾配である。

下側領域に対する場所デルタは、隅４が１番下であれば
、１−４の縁部の勾配であり、隅３が最も下であれば、
２−３の縁部の勾配である。最初の寸法係数は、２番目
に高い隅から水平方向に反対側の縁部までの水平線分の
長さである。寸法デルタは、３番目に高い隅の類似の値
から差し引かれた値を、２番目に高い隅と３番目に高い
隅の垂直距離で割った値である。

このようにして、入力画像の隅１，２，３．４が出力画
像の隅１，２，３．４にマツプされる。このマツピング
には、ここで説明したマツピング操作に先立って、入力
画像を９０度、１８０度または２７０度だけ予め向きを
定めて２くことが求められることがある。この向きは可
能な４つの中間画像の面積を計算し、面積を最大とする
向きを選択することによって決定される。向きを予め定
めた後は、入力画像の隅と出力画像の隅は、隅１が左上
の隅であるように再びラベルがつけられる。

それから、ねじ曲げ機能は列ごとのパスと線ごとのパス
を用いてプロセスを実現する。第１９図は、定められた
３つの副機能を有するねじ曲げ機能のためのトップレベ
ルのブロック図でおる。カード３６．４０の上に配置さ
れている同一の物体プロセッサ６０．６２が用いられる
。各プロセッサは一次元のねじ曲げを行うことができる
。Ｘ物体プロセッサ６０は列ごとのねじ曲げを行い、Ｘ
物体プロセッサ６２は線ごとのねじ曲げを行ｐ０その点
まで用いられていた直列データ流中の列に向けられたデ
ータではなくて行データをＸ物体プロセッサ６２がアク
セスできるようにするために、フレーム・バッファ６４
が中間画像（Ｘ方向でなくてＹ方向にねじ曲げられた〕
を格納するために用いられる。

このアルゴリズムの実現のために必須の、ＹパスとＸパ
スのための大きさパラメータとオフセット・パラメータ
が、適切な物体制御器からＹ軸プロセッサ６０　トＸ軸
７’ロセツサ６２ヘフレーム速度で送られる。大きさお
よびオフセットの線ごと（−！、たけ列ごと）の計算は
軸プロセッサ自体で行わねばならない。

直線ねじ曲げ技術の実現 第２０図に示すように、入力メモリ７０と、第１パス・
プロセッサ６０と、中間メモリ６４と、第２パス・プロ
セッサ６２とを用いてノくイブライン構造で２パス技術
が構成される。中間メモリは、第１パス・プロセッサ６
２がそれの結果を１つのバッファに書込んでやる間に、
第２のノくス・プロセッサがそれの入力を別のノ（ソフ
ァから読出すことができるように、二重）くソファであ
る。両方のプロセス段は同一の７１−ドウエア設計とす
ることができる。

−のサブシステムには３つの外部交信点が設けられてい
る。入力画像メモリ７０には画像データベースからロー
ドされ、それは１０ＭＨｚ　、　　８ビツトのＩ１０ポ
ートである。ホストはサブ画像座標と出力隅座標を制御
器７２へ送らねばならない。これは高速ＰＳ２３２また
は共用されるＤＭＡポートである。この第３のポートは
１０ＭＨｚ　％　８ビツトの、同期された、ピクセルの
２−１飛越し流として与えられる出力画像である。

ホストは第１６図のフレーム２５の内部に示されている
ように入力画像の設定と、スクリーン・フレーム２６内
に示されている画像隅の点１〜４の供給とを行わねばな
らない。このサブシステムは次に、ホストが一方または
他方を変えるまで、供給された画像に対して指示された
変換を行う。

サブシステム内部での制御と処理はフレーム段と、線膜
と、ピクセル段との３つの階層段に自然に区分される。

フレーム処理と線処理はピクセル処理よりも帯域幅が狭
く、入手できる１６ビツト・マイクロプロセッサで行う
ことができる。ピクセル処理はデータ速度が非常に高い
から、特別設計のハードウェアを必要とする。

フレームレベル制御にはメモリの設定と、ホストとの交
信および線プロセッサの開始とが含まれる。７ｖ−ムレ
ベルにおいてはいくつかの制御タスクが実行される。入
力段のアクセスの向きは、最大の中間画像を生ずる向き
を見出すことにより決定される。これは第１７図のフレ
ーム２７により示されている。４つの可能な向きと出力
位置が存在し、寸法係数と関連するデルタを計算して第
２０図の線プロセッサへ送らねばならない。第２のパス
のためには、それらの計算は第１のノくスに２けるそれ
よりもいくらか複雑であり、それに加えて、いくらかの
スクリーン・クリッピング計算を行わねばならない。

フレームに向けられた計算の実行、には３３ミリ秒の時
間を利用でき、二重整数算術演算を行うことにより、そ
れらのタスクは、たとえばＭ２ＳＯ４においては僅かに
約１５ミリ秒必要とするだけである。したがって、それ
らの計算とサブシステムの制御を実行するために、１台
のマイクロコンピュータで十分な処理能力がある。

線レベル処理は出力位置と寸法係数を増大し、出力位置
についてのクリッピング計算を実行し、入力および出力
メモリ内のアドレスをセットし、処理を開始することを
ビクセル・プロセッサに合図する。この処理のために利
用できる時間は６３マイクロ秒である。少くとも５０マ
イクロ秒を必要とするもめと見積られている。これは限
界に近いから、各パスに対する線計算の性能を確保する
ためには２台のマイクロコンピュータを必要とすること
かある。

各パスのために別の線プロセッサを必要とするが、ただ
１つのフレームプロセッサでよい。したがって合計５台
のマイクロプロセッサを必要とする。各プロセスのため
には非常にわずかなデータ格納を要するだけで、必要な
プログラムも短い。

したがって、非常に小容量のメモリで良く、全部で５つ
のマイクロプロセッサは１枚のボードにとりつけられる
。

第２２図は入カビ・クセルを消費して出力ビクセルを発
生する補間法を実行するだめの典型的な補間プロセッサ
を示すものである。このプロセッサは、ハードウェアで
容易にパイプライン構造でできる２状態補間ループ技術
を実現するものである。

出力ピクセルは１００ナノ秒ごとに１個という最高速度
で容易に発生できるはずである。このアルゴリズムは出
力ピクセルの発生に２サイクルを要するから、パイプラ
インは５０ナノ秒サイクルで動作できねばならない。こ
の処理はハードウェアの数が最少で高速のパイプライン
に適合する。

単一パイブライン段のために回帰結合７５Ｅ存在する。

これはｌＮ５ＥＧと０ＵＴＳＥＧの比較である。入力ビ
クセル（ＩＮＳＥＧ）を基準化するために１を用いるこ
と、および比較をもとにして他力）ら１を弓１くことに
より、その時に再び比較される１に対して新しい値が生
ずる。基準化のために選択された係数は次段のレジスタ
ヘクロック制御により入力され、そこに保持される。し
かし、１つの段においては１つのサイクル中に比較と減
算が必ず行われる。

これは第２２図に示されている。

初段の動作 画像の寸法を小さくするものとすると、０ＵＴＳＥＧは
ｌＮ５ＥＧより小さく、出力ピクセルは完成させられる
。ＯＵＴ　Ｓ　ＥＧは次段の係数レジスタに格納され、
ｌＮ５ＥＧから引かれる。ｌＮ５Ｅ）Ｇの新しい値〃ぶ
それのレジスタに格納される。ＯＵＴ　Ｓ　ＥＧはｌＮ
５ＥＧ　７５”ら再び初期設定され、次ｄサイクルのた
めに比較７５Ｓ設定される。

これとは逆に、ｌＮ５ＥＧがｏｕ’ｒｓｇａより、Ｊ−
さいと、入力ピクセルが完結される。ｌＮ５ＥＧは次段
の係数レジスタに入れられ、０ＵＴＳＥＧから引かれる
。

０ＵＴＳＥＧの新しい値がその段のレジスタに格納され
、ｌＮ５ＥＧは１．０に再初期設定され、ノ＜イブライ
ン段は次のサイクルのためにセットされる。残りの段も
これと同様な動作を行う。

第２段 第２段は入力ピクセル値に選択された換算係数を乗する
。入力ビクセルがなくなると次の入力ビクセルがビクセ
ル・レジスタに入力される。乗算の結果がパイプライン
の次の段すなわち第３段へ与えられる。

第３段 第３段は入力ピクセルの基準化されたイ直を累算−１−
４゜入力ピクセルがすって用いられているとすると、処
理は終る。出力ピクセルｉＥ完結されると、累積されて
いる値が次段へ与えられ、アキュムレータは零にクリヤ
される。

第４段 第４段は第３段から与えられた値を桁送りして、出力基
準化乗算器へ入力させるために／Ｊ％数点位置を正規化
する。この正規化については後で説明する。

第５段 第５段では、累積された値に５ＩＺＦＡＣが乗ぜられる
。これはｌＮ５ＦＡＣの逆である。この操作により次の
出力ピクセルのための値が得られる。その値はメモリへ
与えられて、それの次の出力ピクセル場所に格納される
。

演算精度 補間は出力輝度値と、それらの値の空間の向きとの両方
で演算精度に敏感である。コンピュータのシミュレーシ
ョンによれば、ｌＮ５ＥＧ　ト０ＵＴＳＥＧの値は、広
い範囲の変換にわたって、非常に高い出力忠実度を達成
するためには、小数８ビツトで十分なことが判明してい
る。

ＩＮＩＧの値は１．０を決してこえないから、表示のた
めには９ビツトでよい。０ＵＴＳＥＧは１６ビツト、う
ち８ビツトが小数点以下で表すことができる。次段のだ
めの換算係数として２つの値のうちの小さい方が常に選
択されることが容易にわかる。

このことは、１．０またはそれの８ビツト小数の換算係
数だけが存在するであろうことを意味する。

係数の１．０は検出でき、尺度乗算をバイパスし、ピク
セル値をアキュムレータへ直接与えルトいう特殊なケー
スとして処理される。これにより８つの小数ビットを有
する換算係数だけが残される。

基準化のためには８ｘ８の乗算器で十分であシ、そうす
るとその積は小数ビットが８である１６ビツト値である
。

アキュムレータはそれらの値を累算する。また、２つの
可能性が存在する。ｌＮ５ＦＡＣが１．０以下であると
すると、関連するピクセルビットが積の小数部分に入り
こむから、ただ１つの累算を生ずる。

一方、ｌＮ５ＦＡＣが１．０より大きいと、関連するピ
クセルビットが高位のビットに入シこむから、いくつか
の累算が存在することがある。したがって、アキュムレ
ータは２４ビツト幅で、小数ビットを８ビット含まなけ
ればならない。

アキュムレータの値は５ＩＺＦＡＣにより最終の出力値
にしだいに基準化されてゆく。この最終的な基準化のう
ちの８ビツトだけを必要とする。小数点の左側の８ビツ
トが希望のビットである。累算できる可能な値はｌＮ５
ＦＡＣと５ＩＺＦＡＣの値に直接関連づけられる。した
がって、５ＩｚＦＡＣの値はアキュムレータ内の可能な
値の範囲に直接関連づけられ、希望の８ビツトを発生す
る、５ＩＺＦＡＣとアキュムレータとの関連するビット
を決定できる。

５ＩＺＦＡＣは、それの高位ビットが１であるように正
規化できる。その値がそれの高位の８ビツト以上が切り
捨てられ、それの結果の小数点に注目すると、得られた
値はたとえば小数点以下のビットを６個含むかも知れな
い。Ｓ　Ｉ　ＺＦＡＣの値を基にすると、関連するビッ
トは小数ビットを８ビツト有するアキュムレータからと
９出される。とり出された値は、それと５ＩＺＦＡＣの
間の小数ビットの総計を８にするために十分なビットを
有する。２つの数を互いにかけ合わせると、１６ビツト
の積は８つの小数ビットを有し、高位の８ビツト性出カ
ピクセル値のだめの小数点の左側の希望のビットである
。

二軸高速メモリ メモリは、指定された行または列の連続するピクセルの
流れを送ったり、受けたりすることによりピクセル・プ
ロセッサのために機能する。線マイクロコンピュータは
画像の行アドレスと列アドレスをメモリのアドレス・カ
ラ／りにロードする。

線マイクロコンピュータはそのアドレスを行または列と
して増加させるべきか否か、および読出し動作と書込み
動作のいずれを実行すべきかを指定する。メモリはピク
セル・プロセッサからの次のピクセルに対する要求に応
答する。新しい各線に対して、メモリは新しい行または
列のアドレスへ線マイクロプロセッサによってり七ッ卜
される。

メモリは１００ナノ秒ごとに１回という最高速度で要求
に応答せねばならない。この速度は、メモリをそれぞれ
８ビツトの４つのバンクに統合することを含む技術によ
り達成される。このやり方では、１メモリサイクルに４
個のピクセルを供給または格納できる。そして、ピクセ
ルは基本メモリ速度が可能とする速度の４倍の速さで動
かすことができる。第２４図に示すように、画像の行と
列における高速呼出した、その画像をメモリへらせん状
にマツピングして、任意の行または列の連続する４個の
ピクセルが別々のメモリバンク格納されるよりにするこ
とにより達成される。

画像アドレス−メモリアドレス・マツピング第２４〜２
６図は画像アドレス−メモリアドレス・マツピングがど
のようにして行われるかを示すものである。行と列の画
像アドレスはアップ／ダウンカウンタに格納され、内部
でメモリアドレスにマツプされる。マツピングによシ、
列に向けられた呼出しのだめの行アドレス、または行に
向けられた呼出しのための列アドレスの増加が伴う。

１６ビツト・メモリアドレスの下位２ビツトの決定と、
各メモリバンクのための入力レジスタと出力レジスタの
アドレスの向きの回転の制御は、アドレス・マツピング
の一層難解な点である。

１６ビツト・メモリアドレスの上位７ビツトは、９ピッ
ト列アドレスの上位７ビツトを含む。メモリアドレスの
下位２ビツトは、行７７列フラッグを関弊である。行に
向けられた呼出しモードの場合には、各バンクの下位２
ビツトは同じであって、行アドレスの下位２ビツトであ
る。列に向けられた呼出しの場合には、下位の２アドレ
スビツトはメモリバンクごとに異なシ、列アドレスの下
位２ビツトに従って回転させられる。

下位２メモリビツト 下位２列ビット　　バンクＡ　　バ／りＢ　　バンクＣ
バンクＤ００　　　　　　００　　　　０１　　　　１
０　　　１１０’ｌ　　　　　　　１１　　　　００　
　　　　Ｑ　　　　１０１０　　　　　　１０　　　　
１１　　　　００　　　０１１１　　　　　　０１　　
　　１０　　　　１１　　　００人カー出力レジスタの
制御は行と列の呼出しモードの双方で同じであり、行と
列の両方の下位２ビツトの関数である。レジスタのアド
レス割当は、呼出される行または列に応じて回転する。

下位２ビツトだけについて考えると、零列に対する零ピ
クセルはバンクＣにある等である。行の場合でも同様で
ある。この回転レジスタ・アドレスはバンクＡに０を、
バンクＢに１を、等のように各バンクに１または０を割
当て、列と行のアドレスの下位２ビツトに法４を加える
ことにより実現できる。

プロセッサからの各要求に対して、行または列ヤｈ アドレスの適切な方が増大させられる。ビクセルは出力
レジスタから多重化され、または多重化されてから入力
レジスタに入力される。増加しているアドレスの下位２
ビツトが１１からＯＯへ変ると、メモリ・サイクルが開
始されて４つの人力ピクセルを格納し、または次の４個
のピクセルを読出す。

大型／小型チャンネル・プロセッサ ＣＧＳ　Ｉ光景を構成するためには、先に説明したよう
に、各物体、地面、特殊効果（ｏｓｓｇ）の画像が処理
チャンネルを通る。各０８ＳＥの寸法はビクセルからス
クリーン全体にまで及ぶ。はとんどの光景においては、
小さい（スクリーンの１６分の１以下の面積）の物体が
大きい（たとえばスクリーンの面積の１６分の１以上）
物体よシ多い。処理チャンネルは全体のフレームで動作
できるように構成される。それらは大型チャンネル・プ
ロセッサと呼ばれる。したがって、フレームのたった１
／１６のような小さい部分を使用することは全く効率が
悪い。この場合には選択すべき手段が３つある。すなわ
ち、大型のフレーム・プロセッサを低効率のまま並列で
使用する、専用の小型０８ＳＥプロセツサを作る、また
は、複数、たとえば１６のｏｓｓｇを大型のチャンネル
・プロセッサで処理する、がそれである。もちろん、最
後の選択が実用面からは最も遠い。

複数の小さい０８ＳＥｓを、第２７図に示すように、並
列または直列に大型のチャンネル・プロセッサで処理さ
せることができる。並列の場合には、１６の小さい０８
ＳＥが１つのメモリプレーンにロードプレーンにロード
される。、ｏｓｓｇはメモリプレーンのそれぞれのメモ
リセルの中に位置させられる。

セルのＸとＹのスクリーン・アドレスと、それらのセル
内の０８ＳＥのアドレスは、光景構成モジュールのだめ
に画像の位置を決定する。直列法の場合には、全部の小
さい画像がプロセッサを最初はＹに、次にＸに入って処
理される。この直列法は１６枚の小型の入力用と出力用
のメモリプレーンを使用する。

先に説明したように、ＣＧ工両画像発生技術１つの固有
の問題に、物体から背景へ移シ変る際に、縁部の移り変
りに円滑性が欠け、マンガのような表現になることがあ
ることである。本発明の連続補間装置の１つの目立つ利
点は、絵画的な画像の縁部の細部構造に生ずる不自然さ
がなくなったことである。たとえば写真により得られる
絵画的な画像は物体を現実性を持って再現しておシ、各
物体と背景の間の境界の多い変シが急激なものではなく
て軽やかな移り変りである。本発明の補間特性は、・物
体と背景の間に生ずるそれらの微妙な輝度変化を忠実に
再現する。これは、隣り合うピクセルの輝度レベルが大
きく異なって、縁部を鋭いように感じさせ、前記のよう
にマンガの絵のような効果を生じさせる先行技術とは鋭
い対比を成す。

斜視曲げ技術 直線的な曲げの場合には、補間技術の利点は、非常に変
化する計算のほとんどを、多くの時間を利用できるフレ
ームレベルで行えることである。

線の計算は非常に簡単で、ピクセルの補間はほんの僅か
なパラメータで行える。直線補間法は斜視変換のだめの
正確な輪郭を得ることができるが、内部データのマツピ
ングは非直線的であるから、そのようなマツピングは正
確ではない。

この非直線性は、新しい各出力ピクセルのだめの連続し
て変化する寸法係数の態様における連続補間で明らかに
される。すなわち、直線変換ではｌＮ５ＦＡＣの値は列
全体すなわち線全体にわたって一定であるのに対して、
斜視変換では、ｌＮ５ＦＡＣの値は出力ピクセルごとに
異なることがある。

ｌＮ５ＦＡＣの値を変えるため、または寸法係数を変え
るための関数は、低価格の実時間ハードフェアに組込む
ことができるほど十分簡単に計算できるものであること
が望ましい。これは２バス操作で行うことができる。こ
れは、垂直パスと水平パスを、行および列の代りに、垂
直面と水平面によって考えるものである。第１のパスは
、各物体列の垂直面への一連の投写を利用し、第２のパ
スは、スクリーン上の各線を通じて原点から投写された
平面と物体の一連の交差を利用するものである。

平面に関する計算が第２８図に示されている。

０点における観察者の眼がある座標系の原点となる。直
線ＡＢはスクリーンを表す。直線ＣＤはスクリーンのう
しろの空間内の物体を表す線である。

原点から出ている線はスクリーンＡＢに１ビクセルの増
分で交差している視線光線を示す。それらの光線も直線
ＣＤと交差する。光線が物体直線と交差する点は、スク
リーン上の同じその光線がスクリーンと交差する点に写
像される。

したがって、複体線のうち、任意の２本の光線の交点の
間の部分は、゛それら２本の光線とスクリーンとの交点
の間でスクリーンのピクセルに写像される入力画像の部
分である。任意の２本の光線の間の物体線の線分の長さ
は入力ピクセルの数である、すなわち、ｌＮ５ＦＡＣの
値である。その入力ピクセルは対応する出力ピクセルに
寄与する。

補間パワー・プロセッサのための各出力ピクセル用のｌ
Ｎ５ＦＡＣの値を得るためＫは、物体線の始まりから終
りまで光線を追跡し、各光線の交差を解き、交差の間の
距離を知ることが必要である。

交差方程式は非常に簡単で、はとんどの部分に定数項を
含んでいる。光線は原点を通り、スクリーンまでの距離
と、スクリーンの座標に依存する光線の勾配により特徴
づけられる。スクリーンの座標は、光線を追跡するにつ
れて変化する方程式の唯一の値である。

物体線方程式はそれの端部の点によシ特徴づけられる。

ＭＯＪＢは直線の勾配として定義される。

交差方程式は２本の直線の交点の２座標について解く。

前の交差点の２座標を差し引くことにより、２つの交点
の間の水平距離が得られる。

第２８図から、物体線ＣＤが座標内で直角を成し、各交
点のセグメントも同様な直角を成す。直線ＣＤの長さと
、点ＣとＤの間の水平距離との比は、各交点間の長さと
、それらの点の間の水平距離との比に等しい。この一定
の比ＲＡＴＩＯは直線ＣＤの端の点と入力線の長さから
直接決定でき、線分の長さと、ｌＮ５ＦＡＣの次の値を
決定するために、交点の間の水平距離に直接適用できる
。

この計算は、変化するスクリーン座標を方程式を介して
適用することに存する。第３０図に示すように、これは
ハードウェアでパイプライン構成とすることは容易であ
る。パイプラインは、新しいビクセルごとに、ｌＮ５Ｆ
ＡＣの新しい値を補間プロセッサへ与える。

各列と各行のための正確な物体線ＣＤは、３つの空間内
の物体の平面への投影と、交差とにより特徴づけること
ができる。

第３１図に示されている第１のパスは垂直平面ＹＺと、
物体の列の平面への投影とを用いている。

これは三次元空間内での物体の映像における各ビクセル
列の頂部と底部とのＹＺ座標を決定することにより行う
ことができる。関連する各列におけるそれら２つの点の
ＹＺ座標は、第２８図に表されているように、補間法に
おいて光線により追跡されるｙｚ平面内の物体線の端点
である。

第２のパス（第２９．３２図）は、原点から引き続く各
線を通ってスクリーン上に投影される平面を利用する。

その平面と物体との交点は、光線追跡法のた峠の直線を
再び定める。この直線はその平面内におけるその直線の
端点により定められ、それらの端点け、３つの空間内の
物体の縁部により形成される２本の三次元直線の平面と
の交点を見出すことにより見つけられる。

連続補間法を実行するために、投影された物体線に沿っ
て追跡する光線を利用する２パス法は、平面画像のスク
リーンへの、数学的に正確で、忠実度の高い斜視変換を
達成するものである。これは直線の場合と斜視の場合の
両方について第３５図に示している。

斜視における画像の処理については技術的な項目の所で
説明した。画像の斜視図的ねじ曲げをより理解できるよ
うにするために以下に説明を行う。

スクリーン上に直角投影または斜角投影された任意のフ
レームはメモリに同じようにして格納されるということ
については先に説明した。フレームのデータは５１２　
Ｘ　５１２の行と列のビクセル・アレイであって、それ
ぞれに輝度値が組合わされている。

斜視の場合には、ＦＯｖプログラムが二空間内のフレー
ムの四隅の座標を計算する。その二空間は光景認識装置
のレセプタを有する座標系である。

そのレセプタは観察者などであって、座標系の原点とし
て扱われる。二空間内のフレーム１００の例が第３１．
３２図に示されている。第２８　、２９　。

３１．３２図を参照して、原点すなわち観察者の眼０の
前方のスクリーンＡＢは、原点から所定の距離だけ離れ
ているｘｙ平面である。

第３１図に示すように、フレーム１０００５１２個の列
はＹＺ平面内で直線ＣＤへ順次投影される。

ＹＺ　’ｌ’面はＸ軸に対する方向は有しない。各場合
において、直線ＣＤ　（物体線）は、フレームのそれぞ
れの列が斜辺を成すような直角三角形の一辺である。各
物体線ＣＤの興味のちる特性は、Ｙｚ平面内におけるそ
の直線の端部点である。その端部点の座標は計算されて
、メモリに格納される。

５１２本の各物体線ＣＤには、第２９図に示す垂直パス
操作を加える。その操作はＹＺ平面内で行われる。視線
１０１が原点すなわち眼６から出てスクリーンＡＨと交
わる。観察者の一対の眼の間隔は１ビクセル間隔である
。視線１０１は物体線ＣＤとも図示のように交わる。

物体線ＣＤは５１２個のビクセルを有するフレーム列か
ら得られたもので、計算のために、５１２単位に換算さ
れた対応する長さを有するものとする。

交差する視線１０１により形成された直線ＣＤの線分１
０２は不定の長さで、その長さは、直線ＣＤのための５
１２単位の全長を基にして、次の第３表に（表　３） Ｙ　＝　ＭＲＡＹヶ２　　　　　　　　光線の線方程式
Ｙ−ＹＤ＝ＭＯＢＪ（Ｚ−ＺＤ）　　　　　物体の線方
程式（一定）ＩＮＳＦＡＣ＝（Ｚ−ＰＲＥＶＺ）、、、
ＲＡＴＩＯ次のスクリーン・ピクセルに写像す 線分１０２の長さが既知であると、直線ＣＤの仮定しり
５１２単位の全長は個々の線分に比例配分される。この
段階で各線分１０２と、スクリーンＡＢの対応する線分
との間のピクセル比が得られる。

この比は各線分１０２に対するｌＮ５ＦＡＣ値である。

線分１０２の長さは互いに変化するから、それぞれの線
分に対するｌＮ５ＦＡＣの値はそれに対応して変化する
。

各フレーム列の格納されているピクセル輝度値を用いる
ことにより、直線ねじ曲げに関連して先に説明した寸法
決定法と補間法を用いて、中間画像のためのスクリーン
ＡＢにおける対応する線分１０５を得る。

５１２本の各物体線ＣＤに対して上記の操作を反復する
ことによシ、中間斜視図が得られる。この中間斜視図に
おいて、フレーム１０口の列に対応する５１２本の垂直
線は、最終的な画像の正しく大きさを定められ、かつ正
しい位置に置かれた垂直成分を構成する。中間画像は水
平の向きを有しない。

第３２図に示されている第２の段階においては、原点か
ら出てスクリーンＡＢを行１０４で横切って延びる平面
１０３は、フレーム１００と交差する。行１０４の長さ
は１ピクセルの大きさに等しい。半面１０３とフレーム
１００との交わる直線部の両端ＰＩ。

Ｑ′の線分１１１／ｑは、垂直バスの直線ＣＤにある程
度類似する。

中間画像の列は、第１パスの処理後は１ピクセル分だけ
隔てられるから、中間画像はメモリにおいて特定の幅を
有する。その幅はいくらか任意である。したがって、最
終的な画像を得るために第２パスの計算において用いら
れることを除いては、その幅内体は重要ではない。

線分ＦＩｑは第２パス構造線と考えることができる。そ
の理由は、各構造が、原点を含むＸＺ平面に投影される
からである。この半面は第２９図に示されているＸｚ平
面である。第２９図においては線Ｆ／Ｑは線ＰＱとして
示されている。

各構造線Ｆｌｑに対応する中間画像の幅は第２バス物体
線ＰＱの長さに等しい。スクリーンＡＢＯ線１０４は線
Ｆｌｃｔからの投影であって、最終的な出力線である。

線ｙｑと同じレベルで中間画像を通る直線は、対応する
スクリーン上の直線１０４に写像させられる。

４ここで第２９図を参照して、原点と、スクリーンＡＢ
’と（１ピクセル分だけ隔てられて）、第２パス物体線
ＰＱのうちの１本を通る垂直平面１０６は線ＰＱを一連
の線分ＸＩ、Ｘ２．Ｘ３　　・・・に分割する。それら
の寸法は本来的に異なる。

直線ＰＱの長さは直線１０４の垂直レベルにおいて中間
画像の幅に一致する。中間画像のピクセル列は等間隔で
隔てられる。その理由は、第１のパス操作により入力フ
レーム１００の列の水平間隔が乱され力かったからであ
る。

各第２パス線ＰＱの線分ＸＩ、Ｘ２．等はそれぞれの長
さに対応するいくつかの中間画像ピクセルを表し、それ
らのピクセルがそれらの線分に関して比例配分させられ
る。視線１０６が直線１０４に交差する時の視線１０６
の間隔はピクセル１つ分の大きさに等しいから、各線分
ＸＩ、Ｘ２等により表されるピクセルの数とスクリーン
ＡＢの直線１０４における対応するビクセル１つ分の間
隔との比はｌＮ５ＦＡＣに等しい。このｌＮ５ＦＡＣは
直線ＰＱの各線分Ｘ１．Ｘ２等により異なる値を有する
ことがある。

中間画像における各直線の格納されているピクセル輝度
値を用いると、直線ねじ曲げアルゴリズムに関連して先
に説明した寸法決定および補間法を用いてスクリーンＡ
Ｂにおける対応する直線１０４と、最終的な画像のため
の他の全ての線を得ることができる。

物体が観察者に近づいても高い解像力を保持しなければ
ならない場合に別の装置を使用できる。

この装置では、格子としてアドレスできるメモリに入力
画像が格納されると仮定する。格子の交点は入力画像の
輝度が既知であるような点である。

各出力ピクセルは入力画像の格子中に投影できる。

出力ピクセルの相対的な輝度が、投影された出力ビクセ
ルにより占められている面積から計算される。第３５図
において、投影された出力ピクセルは破線で構成された
多角形により表されている。

出力ピクセルに対して計算された輝度は、投影された出
力ピクセルを形成する小さい領域の面積で重みづけられ
た平均値とすることができる。

このやり方を、第３３図にょシ■つの典型的な投影され
た出力ピクセルについて説明することにする。図におい
て、入力画像格子の行は記号Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄで表され、列は記号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ　　
で表されている。投影された出力ピクセルの内側を形成
している小さい格子領域は数字１，２，３．４，５゜６
．７，８．９　　で表されている。小さい各領域は実線
と破線の少くとも一方で囲まれている。たとえば、領域
１は上と１番左側の破線および行Ａの下の線と列すの右
垂直線とにょシ囲まれている。

出力ピクセルの輝度は面積で重みづけられた平均値であ
る。すなわち、 出力−ε　　（輝度））（面積）） ノ＝１ ここに、 輝度ノーε　（小さい各領域に対して隅の輝度）面積ノ
は破線の多角形で囲まれている投影された出力ピクセル
の全面積の百分比として表される小さい領域の面積であ
る。

小さい領域に対する隅の輝度は、行Ａと列すで形成され
た正方形の四隅の収線型補間である。領域１の右下隅の
輝度は行Ｂと列Ｃにより形成されている正方形の四隅の
収線型補間である。領域１の左下隅の輝度は行Ｂと列す
により形成された正方形の四隅の収線型補間である。領
域１の隅についてのそれらの輝度は平均化されて輝度ｊ
　（ノー１）を形成する。これに、面積ｊが乗ぜられて
、加え合わされて投影された出力ピクセルの輝度を計算
する９つの積のうちの１つとなる。このようにして、小
さな各領域に対する隅の輝度が同様に補間され、それか
ら平均値が求められて１つの値を生じ、それに各領域の
面積を乗する（その面積は大きい領域の百分比として表
されている。次にそれらの積を加え合わせて出力ピクセ
ルの輝度を計算する。、 情景構成 情景構成モジュールは単一情景またはフレームに処理さ
れた個々の物体を他の物体との前後関係を考慮しつ＼適
正配置するものである。

このモジュール党ブロック図を第３４図に示す。

この図はこうしたモジュール機能に必要な全ての包抱的
な作業を補足するに必要なサブ機能を示している。以下
サブ機能について詳述する。

チャンネル結合器８０はモジュールの心臓部を構成して
いる。複数のソースまたはチャンネルからのデータはこ
＼ではビクセル−ビクセル・ペースで結合され最終情景
または画像を形成する。こ＼でチャンネルとはビデオデ
ータを意味する。勿論、各ソースは１つ以上の色彩を含
むように拡張されてもよい。第３５図に示すように、チ
ャンネル結合器８０は表面および物体チャンネルからビ
デオを受ける。チャンネル結合器はまた、各表示物体に
対する範囲情報を物体並びに第３図のソフトフェア制御
器から受けとる。チャンネル結合器はビデオデータのチ
ャンネルとトリガ信号とを平滑化サブ機能を果す平滑人
力８２に対して出力する。

チャンネル結合補足は第３５図に示されている。

三つの基本要素は物体スイッチと、直列−並列境界（ｓ
／ｐ　−Ｌ／Ｆ　）とトリガ発生器８４のチャンネル組
合せを補足するように決定される。

第３５図に示すように、最終物体スイッチ素子８５は二
つのチャンネルソースからビデオデータを受けると共に
表面および物体制御装置（直列−並列境界を介して）か
または前の物体スイッチのいづれかから範囲に関する情
報を受ける。そして物体スイッチはビクセル−ビクセル
・ベースで選択されたビデオチャンネルと、そのチャン
ネルの適切な範囲を出力する。この選択基準は“最近地
占有”　（ｎｅａｒｅｓｔ　ｏｃｃｕｐｌｅｄ）と称さ
れ、ビデオ出力が実際にはゼロでないビクセル・ブータ
ラ有している目視者に対して最も近い物体のビデオ出力
となる。一つの単一範囲の値は２次元および３次元物体
のいづれをも描写するのに用いられる。

物体データは“フィールド・ゼｏ　”　（ｆｉｅｌｄ　
ｚｅｒｏｅ＋ｓ）に埋め込まれていると仮定する。アレ
イ中の各物体スイッチは亦、トリガ発生器８４に対する
入力となる“スイッチ選択信号゛を出力する。

第３５図に示すようにトリガ発生器８４はスイッチ選択
信号をアレイ中の物体スイッチ全てから受は取る。トリ
ガ発生器８４の出方は平滑化開始を制御する平滑装置８
２によって使用される単一のトリガ信号である。信号発
生器の特徴は（１）表示装置に与えられるビデオ出力に
影響を有するスイッチ選択信号入力におけるすべての変
化が活性化のためのトリガ信号を起さなければならない
こと、（２）　）　’）ガ発生器のパイプラインの段数
によって生ずるスループット遅延は平滑化のサブ機能に
対するビデオパスの遅れに一致しなければならないこと
である。

情景値の調整は情景値調整ユニット８６によって行われ
、このユニットは情景幅強度訂正が必要な時に使用され
る。この訂正は、昼夜の照明、霞。

雨等の画像補償に適用される。これらは代表的な初期条
件であったり、極めてゆっくりとした条件変更であった
りする。調整器はチャンネル結合器８０からビデオデー
タを受けると共に、ＦＯｖコンピュータから強度訂正値
を受は取る。このサブ機能からの出力ビデオは平滑化サ
ブ機能に与えられる。平滑ユニット８２によって実行さ
れる平滑サブ機能はセンサのエッヂ特性をシュミレート
するのに利用される。エッヂは境界が存在する表示線上
の隣接ビクセルに帰するものである。そのような境界は
他の物体に重なる物体によって生ず木かまたは背景から
物体に移行する時に生ずる境界線である。数種のエッヂ
平滑アルゴリズムが利用できるが、ガクス・ビクセル荷
重を用いた２対８ピクセル・プロセスが望ましい。

特殊効果 特殊効果ユニット１２によって実行される特殊効果機能
は半透明物体例えば煙、霞、霧または塵埃といったもの
を情景導入するのに利用される。

これらの効果はまた一つの範囲を有し、情景画像内で他
の物体の前または後に導入され表現される。

第３６図に特殊効果機能に関するブロック図を示した。

二つのサブ機能はこの機能即ち、直列−並列界面（ｖｐ
　−ＶＦ）および特殊効果スイッチ８８を補足するのに
必要である。

Ｓ／Ｐ　−Ｉ力はＦＯＶコンピュータから直列データを
受は特殊効果スイッチの範囲レジスタに並列範囲データ
を負荷することによってその機能を果す。

特殊効果スイッチ８８は物体スイッチに極めてよく似て
いて、最近地占有アルゴリズムは次のステージに対し送
られる範囲値を選択するのに利用され、ｉ番目のビデオ
チャンネルとｉ＋１番目のビデオチャンネルがどのよう
に組合さる。かに影響を与える、実際の組合せは物体ス
イッチのＢＩＩＩＪＸによって補足されるような簡単な
スイッチではなく、最適地占有チャンネル決定およびＦ
ＯＶコンピュータからの制御および選択信号によって影
響される数学的組合せである。実際の組合せ方法は多分
Ｙ＝ａｉ＋ｂ（ｉ＋２）　またはｂｌ＋ａ（ｉ＋１１な
る式に類似のものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＣＧＳ　Ｉシステムの概要を示す
ブロック図、第２図はデータベース構成に用いるハード
ウェアのシステムブロック図、第３図はサブ表面に物体
を分けて三次元の像を得る方法を家屋に適用した時の図
、第４図、第５図はデータベースの物体情報を格納する
光ディスクに高忠実度の物体および表面を与える処理過
程を示す図、第６図、第７図は特殊効果物体として扱わ
れる煙。 塵、陰影等と光透過対象の取扱いを示す図、第８図はＣ
ＧＳ　Ｉシステムによって輝光および閃光効果を発生さ
せる扇型マスクの利用方法を示す図、第９図はＣＧＳ　
ＩデータベースにおけるＩＲ像、第１０図は大物体の周
囲の飛行路を示す図、第１１図〜第１４図はＣＧＳ　Ｉ
システムの吸収能力を示す図、第１５図は視野機能の概
要図、第１゛６図は三方イメージワーピング技術を図式
化した図、第１７図ワーピンダ技術を用いてデータベー
スからの物体。 表面、特殊効果データを処理するチャンネルまたはパイ
プラインを示すブロック図、第１８図は第１７図のチャ
ンネルのロックアツプテーブルの強い制御機能を実行す
るだめの流れ図、第１９図はワープ技術を行うに当って
、１つの入力像を二方向処理するだめの二つの同じ対象
プロセッサのブロック図、第２０図はパイプライン状に
形成した二方向ワーピンクを示す図、第２１図は、第１
６図に示すプロセスに対する連続インターブリチージョ
ン技術のためのフローチャート、第２２図は第１６図に
示したプロセスを実行するためのピクセル・インタープ
リチージョン・プロセッサ、第２３図はピクセル処理の
ためのメモリに像をスパイラルマツピングする方法を示
す図、第２４〜第２６図は像アドレスがメモリアドレス
に測知にマツピングされるかを示す図、第２７図は直列
および並列の物体２表面および特殊効果チャンネルのプ
ロセスを示す図、第２８図、第２９図は視点に対するス
クリーン上に対する物体ラインの水平および垂直マツピ
ングを示す図、第３０図は表３の式を実行するハードワ
エアパイプラインを示す図、第３１図は第１パス垂直物
体ライン投影を示す図、第３２図は第２バス水平物体ラ
イン投影を示す図、第３３図は交互プロセスアルゴリズ
ムに対応する出力ピクセルを示す図、第３４図は単一ス
クリーンに個々の物体を合成するためのスクリーン構成
モジュールを示すブロック図、第３５図は最終画像を形
成するためにピクセル−ピクセル・ベースで複数源から
ビデオ・データを結合するチャンネル結合装置を示す図
、第３６図は第１図のブロック図で示される特殊効果ユ
ニット１２によって実行される特殊効果機能のブロック
図。 ３０・・・・Ａ／Ｄカード、３２・・・・アクセスメモ
リ・カード、３４・・・・調査表カード、３６・　・・
　・Ｙ軸ねじまげカード、４０・　・　・・Ｘ軸ねじま
げカード、５６・・・・メモリ制御、５２・・・・物体
調査、６０・・・・Ｙ軸プロセッサ、６２・・・・Ｘ輔
プロセッサ、６４・・・・フレームバッファ、７０・・
・・フレーム・バッファ。 特許出願人　　ハネウェル・インコーポレーテツド復代
理人　山川政樹（Ｌ／ピ）１名） ＦＩＧ、　３ ・尺・ ＦＩＧ、　　ｑ− ′秤１ｈす ＦＩＧ、　　５ １Ｆ？’Ｉ／４　　えＭ／ｚｒｓ　） ＦＩＧ、　　６ 八　η ＦＩＧ、　　７ ＦＩ　Ｇ、　ｇ ｒ−１仰山 ＦＩＧ、１２ Ａ　　　　　　　　　　　　８　　　　　　　　　　　
　　　ＣＤ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｅ
ＦＩＧ、　　Ｉ５ ×８εＧ　　　　　　　　　　　　　ＸＥＮＤＦＩＧ、
　　ＩＧ ７、・ｙ７４　−−−− ＦＩＧ、２３ ５１２、＋　　５１２．２　５１２．３　５１２．４　
　・・・　　５１２，５１２ｔＬＩ傘ｒ　ｖ、ｖｔ”ｙ
７°゛ Ｆｌ、２’７ ダ差１’）　−１・壬Ｐトｔレベリ望 ＦＩＧ、２７ ＦＩＧ、　２８ ＦＩＧ、　　２’１ １ｔ（ｙ、３０ ＦＩＧ、　　−’Ｉ ＦＩＧ、　３２ ＦＩＧ、　３６ 第１頁の続き 優先権主張　＠１９８２年７月３０田沖米国（ＵＳ）■
４０３３８６ ＠１９８２年７月３０　日＠米国（ＵＳ）［有］４０３
３９３ ＠１９８３年６月２０日＠米国（ＵＳ）■５０５６３０ ０発　明　者　ジョージ・ダブリュ・ルスラーアメリカ
合衆国５５１１３ミネソタ 州ローズビル・ドランドビュー ・アヴエニュウ・ウェスト３４７ ０発　明　者　マイケル・オー・シュレーダアメリカ合
衆国５５４１８ミネソタ 州セント・アンソニイ３６テイエ イチ・アヴエニュウ・ノースイ ースト３４０５ ０発　明　者　デニス・ディ・ファーガソンアメリカ合
衆国５５１０５ミネソタ 州セント・ポール・ジュリエッ ト・アヴエニュウ１９４７ 手続補正書（大弐つ １、事件の表示 昭和ら乙年特　　　許願第１４−０４−２　Ｇ号事件と
の関係　　　　特　　　　許出願人乏Ｗのｌイ：］　　
　昭和５；乙年　１１　月２−′ｊ　日ｆｉ’−＝　−
、−’ｄ と補正の対象 （１ン明細書 （−２）図面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ある座標系の主軸上に観察点を有する前記座標内
   の観察平面と、前記主軸に対して垂直に延び、かつ前記
   観察点から隔てられている観察平面とに画像をマツピン
   グする方法であって、この方法は、列と行になって配置
   されて、ピクセルの輝度値のマトリックスとして表され
   る長方形のデジタル入力画像に適用され、前記入力画像
   は前記観察平面のうち前記観察点から反対の側にあり、
   隅座標は前記主軸に関連させられる、画像を観察平面ヘ
   マツビングする方法において、 前記入力画像の上で中間画像を形成する第１のパスと、
   前記中間画像の上で出力画像を形成する第２のパスとの
   直交する２つのパスを行う過程と、 前記第１のパスにおいて線変換を行う過程と、前記第２
   のパスにおいて線変換を行う過程と、前記各線変換に対
   して計算を行う過程と、マツピングを行う過程と、 加算と平均化を行う過程と、 を備え、 前記中間画像列に対する前記入力画像列の長さを定める
   それぞれの比が存在するように、前記入力画像列からと
   り出された長さを有する中間の画像列へ前記入力画像列
   を変換し、 前記出力画像性に対する前記中間画像性の長さを定める
   それぞれの比が存在するように、前記各入力画像性から
   得た長さを有する、前記観察スクリーン上の、出力画像
   性へ中間画像性を変換し、 前記計算は、前記中間画像列のだめの出力ピクセルと前
   記最後の画像性のだめの出力ピクセルとを作るために、
   前記入力画像の前記列と、前記中間画像の前記性とから
   それぞれ求められる入力ピクセルの数を、前記比を基に
   して行い、前記マツピングを行う過程は、前記各線変換
   のための前記出力ピクセルを形成するために前記入力ピ
   クセルを順次少しずつマツピングし、加算と平均化を行
   う前記過程は、各出力ピクセルに加えることができる前
   記入力ピクセルの輝度値を加え合わせて、それの平均値
   を得、そのようにして得られた複合値は前記出力ピクセ
   ルにそれぞれ成る、 ことを特徴とする画像を観察平面ヘマッピングする方法
   。 （２）ある平面内で輝度値の長方形ピクセル・マ）　Ｉ
   Ｊノックスして表されている列と行に配置されているデ
   ジタル入力直交画像を、任意の凸状四辺形に直線的にマ
   ツピングする方法において、前記入力画像から中間画像
   を形成する第１のパスと、前記中間画像から出力画像を
   形成する第２のパスとの、直交する２つの走査パスを逐
   次実行する過程と、 調整過程と、 マツピング過程と、 を備え、 前記第１のパスは変換を更に行い、その変換においては
   、入力画像の座標と前記四辺形の座標とから決定される
   長さおよび位置を有する整列させられた中間垂直列へ前
   記入力画像の列を変換し、前記第２のパスは前記中間画
   像を更に処理して線変換を行い、それにより、前記中間
   画像の隅と前記四辺形の座標とから決定される長さと位
   置を有する整列させられた水平出力行へ前記性を変換し
   、 前記調整過程は、−出力ピクセルを作るために要する入
   力ピクセルの数を調整し、 前記マツピング過程は、前記各線変換に対して、前記入
   力ピクセルを順次、少しずつ前記出力ピクセルにマツピ
   ングすることを特徴とするデジタル入力直交像を任意の
   凸状四辺形に直線的にマツピングする方法。 （３）デジタル入力画像を観察平面ヘマツピングする方
   法であって、前記画像は、３Ｄ座標系内に、ビクセル輝
   度値のマトリックスを表す列と行に配置される要素を備
   え、前記座標系はそれの主軸上に観察点を有し、かつそ
   の観察点から隔てられて、前記軸に垂直に延びる観察平
   面を有し、前記座標系は、前記主軸に交わって、前記観
   察平面に対して垂直に延びる基準平面を定める、デジタ
   ル入力画像を観察平面ヘマツビングする方法において、
   前記入力画像の前記列を前記基準平面まで順次、直角方
   向に投写させて、前記基準平面内に第１パス物体線を形
   成する過程と、 投写されている発散線と前記観察平面との交点が中間画
   像線を描くように、前記観察平面を通る前記原点と前記
   対応する第１の物体線から少くとも１ビクセルの大きさ
   だけ隔てられている前記投写される発散線をシミュレー
   トするやυ方で前記第１の各パス物体線を処理する過程
   と、前記第１のパス物体線の線分に対する比を得る過程
   と、 各列のピクセルを、対応する１つの前記中間画像線のセ
   グメントに対する前記第１の各パス物体線のセグメント
   に対するピクセル比を得る過程と、各列のビクセルを対
   応する第１ノくス物体線の第１パス物体線のセグメント
   へ順次少しずつマツピングする過程と、 前記観察平面に交差して最後の画像線を形成し、かつ前
   記入力画像に交差して第２のパス物体線を形成し、かつ
   少くとも１つのビクセルだけ分離されている発散平面を
   前記原点から前記観察平面の行を通って投写させる過程
   と、 第２のパス発散線を、前記原点から、少くとも１つのピ
   クセル分だけ隔てられている前記観察平面の列と前記第
   ２のパス物体線を通って延ばすことにより、前記第２の
   各パス物体線を処理する過程と、 前記各中間画像性に対して、前記各第２のノくス物体線
   のセグメントと、前記最後の画像の線のセグメントの対
   応する１つに対するビクセル比を得る過程と、 行のピクセルを対応する第２のノ（ス物体線の第２のパ
   ス物体線セグメントへ順次少しずつマツピングする過程
   と、 を備え、 前記中間画像線は、前記発散する線を分離するビクセル
   の数に等しい長さを有するセグメントを前記発散する線
   の間に有し、 前記第２のパス発散線は前記観察面に交差して、水平方
   向に延びて正しく位置させられる最終的な画像線を形成
   し、この最終的な画像線は、前記第２のパス発散線を分
   離するビクセルの数に等しい長さを有し、かつ前記第２
   のパス物体線と交差してセグメントを形成するセグメン
   トを有する、ことを特徴とするデジタル入力画像を観察
   面ヘマツピングする方法。 （４）前記軸に対して垂直に延び、かつ前記観察点から
   隔てられる観察平面を有する３Ｄ座標系内でマツピング
   する方法であって、前記座標系は、前記主軸を含んで、
   前記観察面に対して垂直に延びる基準平面を有し、前記
   方法は、列と行に配列されて、ピクセル′輝度値のマト
   リックスとして表されるデジタル入力画像に適用され、
   前記入力画像は前記観察平面の、前記観察点から反対側
   にあり、前記方法は、前記入力画像を前記観察平面にマ
   ツプするために適用できる、３Ｄ座標系においてマツピ
   ングを行う方法において、 前記入力画像の前記列を前記基準平面まで次々に垂直方
   向に投写させて、基準平面内に第１のパス物体線を形成
   する過程と、 前記原点から前記観察平面と前記第１のパス物体線を通
   って、前記基準平面内を放射線を照射することにより前
   記第１の各パス物体線を順次処理する過程と、 前記入力画像性の総数を割当てる過程と、前記各入力列
   に対して、その入力列のビクセルを、対応する第１のパ
   ス物体線の第１のパス物体線のセグメントへ順次少しず
   つマツピングする過程と、 加算および平均化過程と、 前記入力画像を処理過程と、 前記第２の各パス物体線を処理する過程と、第２の割当
   てる過程と、 行のビクセルをマツピングする過程と、第２の加算２よ
   び平均化する過程と、 を備え、 前記放射線は前記観、察平面に交差してセグメントを有
   する中間画像線を形成し、各セグメントは１つのビクセ
   ルの長さを有し、各セグメントは前記第１のパス物体線
   に交差して異なる長さのセグメントを形成し、 前記割当てる過程は、前記各第１のパス物体線セグメン
   トと対応する１つの前記中間画像線セグメントとのビク
   セル比を得るために、前記入力画像性の総数を前記第１
   のパス物体線セグメントに割当て、 前記加算および平均化過程は、前記各第１のパス物体線
   に対して、それにマツプされた輝度値を加算して平均値
   を求め、複合値を対応する中間画像線のセグメントに加
   え、 前記入力画像を処理する過程は、放射平面を、１つのピ
   クセ°ルだけ分離されている前記観察平面の原点から前
   記入力画像を通って延長させることにより前記入力画像
   を処理し、前記各放射平面は、前記観察平面と交差して
   帝終的な画像を形成し、かつ前記入力画像と交差して第
   ２のパス物体線を形成し、 前記第２の各パス物体線を処理する前記過程は、第２の
   パス放射線を、１つのビクセルだけ分離している前記観
   察平面の列と、前記第２のパス物体線とを通るように前
   記原点から延ばすことにより、前記第２の各パス物体線
   を処理し、 前記第２のパス放射線は前記観察平面に交差して、水平
   方向に延びて正しく位置させられる最終的な画像線を形
   成し、 前記第２の割当てる過程は、前記第２のパス物体線セグ
   メントと前記最後の画像の線セグメントの対応する１つ
   とに対するピクセル比を得るために、前記中間画像性の
   総数を前記第２のパス物体線セグメントに割当て、 行のビクセルをマツピングする過程は、前記各中間画像
   性に対して、行のビクセルを対応する第２のパス物体線
   の第２のパス物体線セグメントに順次少しずつマツピン
   グし、 前記第２の加算および平均化する過程は、前記第２の各
   パス物体線の各セグメントに対して、それにマツプされ
   た、最終的な各画像ピクセルに加えることができる、各
   ピクセルの輝度値を加え合わせて、その平均を求め、複
   合値を対応する最終的な画像線のセグメントへ与える、
   ことを特徴とする３Ｄ座標系においてマツピングする方
   法。 （５）３Ｄ座標系においてマツピングする方法であって
   、その座標系は、それの主軸上の観察点と、前記軸に対
   して垂直に延び、かつ前記観察点から隔てられた観察平
   面と、前記主軸を含んで、前記観察平面に垂直に延びる
   基準平面とを有し、列と・行に配置されてピクセル輝度
   値のマトリックスとして表され、前記平面のうちの少く
   とも１つに対して斜めに延びるデジタル入力画像に適用
   されて、その入力画像を前記観察平面にマツピンクする
   ために適用できる、３Ｄ座標系においてマツピングする
   方法において、 前記入力画像の前記列を前記基準平面に対して直交する
   ようにして順次投写させ、前記基準平面内に第１のパス
   物体線を形成する過程と、前記観察平面と交差して、１
   ビクセルの長さをそれぞれ有するセグメントを有する中
   間画像線を成し、かつ前記第１のパス物体線と交差して
   、それぞれ異なる長さのセグメントを形成する放射線を
   前記原点から、前記観察平面と前記第１のパス物体線を
   通って延ばすことにより、前記第１の各パス物体線を処
   理する過程と、 前記容筒１のパス物体線と前記中間映像線のセグメント
   の対応する１つとのピクセル比を得る°ために、前記入
   力画像行の総数を前記第１のパス物体線セグメントに割
   当てる過程と、 ′前記各入力列に対してその入方列のピクセルを、対応
   する第１のパス物体線の第１のパス物体線のセグメント
   に対して順次少しずつマツピングする過程と、 前記第１の各パス物体線の各セグメントに対して、それ
   にマツプされた各ピクセルの輝度値を加算して、その平
   均を求め、複合値を対地する中間、画像線のセグメント
   へ与える過程と、前記観察平面に交差・して最終的な画
   像線を形成し１、かつ前記入力画像と交差して最終的な
   画像線を形成し、更に前記入力画像と交差して第２のパ
   ス構造線を形成する放射平面を、前記原点から、１つの
   ピクセルだけ分離している前記観察平面の行と、前記入
   力画像とを通って延ばすことにょシ前記入力画像を処理
   する過程と、 前記観察平面に垂直であって、前記主軸を含む平面に前
   記各構造線を投写して第２のパス物体線を形成する過程
   と、 前記観察平面と交差して、１つのピクセルの長さを有す
   るセグメン）？有する、水平に延びて正しく位置させら
   れる最終的な画像線を形成し、かつ前記第２のパス物体
   線と交差して、異なる長さをそれぞれ有するセグメント
   を形成する第２のパス放射線を前記原点から、１つの、
   ビクセル分だけ分離している前記観察表面の列と前・記
   第２のパス物体線を通づて延ばすことにより、前記第２
   の各パス物体線を処理する過程と、 前記第２の各パス物体線のセグメントと前記最終的な画
   像の線のセグメントの対応する１つとのピクセル比を得
   るため１に、前記中間画像の総数を前記第２のパス物体
   線のセグメントに比例して割当てる過程と、 前記各中間画像行に、対七で、その行のピクセルを対応
   する第２のパス物体線の第２のパス物体線のセグメント
   に順次少しずつマツピングする過程と、 前記第２の各パス物体線の各セグメントに対して、それ
   に対してマツプされた、最終的な各画像ピクセルに加え
   ることができる、各ピクセルの輝度値を加え合わせて、
   その平均を求め、複合値を対応する最終的な画像線のセ
   グメントへ与、える、ことを特徴とする３Ｄ座標系内で
   マツピングする方法。 （６）ある平面内の輝度値の長方形格子として表されて
   いるデジタル入力画像を任意の凸状四辺形へ直線的にマ
   ツピングする方法において、 前記四辺形内の各出力ピクセルを前記格子へ投写す゛る
   過程と、 前記出力ビクセルにより占め、られている前記格子上の
   領域から前記各出力ピクセルの輝度を計算する過程とを
   備え、 前記各出力ピクセルの前記輝度は、その上に前記各出力
   ビクセルが投写される前記格子の全体の領域と部分領域
   との全ての領域の輝度値の面積によシ重みづけられた平
   均値であることを特徴とするある平面内の輝度値の長方
   形格子として表されているデジタル入力画像を任意の気
   状四辺形へ直線的にマツピングする方法。 （７）画像の任意の行と任意の列の任意の２Ｎ個の連続
   するビクセルに対応するメモリ素子が種々のバジクに存
   在し、かつ同時に呼出すことができるように、前記画像
   のピクセルを独立して呼出すことができる２Ｎ個のメモ
   リバンクにマツピングする過程を備えることを特徴とす
   る二軸正方形アレイ画像（Ｄ、画ＩＦｙ　トｖスをメモ
   リのアドレスヘマッピングする方法。 （８）画像の任意の行と任意の列の任意の２Ｎ個の連続
   するピクセルに対応するメモリ素子が種々のメモリバン
   クに存在し１．かつ同時に呼出すことができるように、
   二軸（ＡＸＡ）正方゛形アレイ画像のビクセルを２Ｎ個
   のメモリバンクに多重化を解除するようにしてマツピン
   グする過程を備えることを特徴とする画像アドレスをメ
   モリのアドレスヘマッピングする方法。 （９）独立して呼出すことができる２Ｎ個のメモリバン
   クと、二軸（ＡＸＡ）ＪＩＥ方形アレイの水平アドレス
   走査または垂直アドレス走査を行う行カウンタ装置およ
   び列カウンタ装置と、画像の任意の行と任意の列との任
   意の２Ｎ個の連続するビクセルが種々のバンク内に存在
   して、同時に呼゛出すことができるよう−に、前記プレ
   イのピクセルを前記バンク内ヘマツビングするためのデ
   マルチプレックス装置とを備えることを特徴とする二軸
   （ＡＸＡ）正方形アレイの画像アドレスをメモリアドレ
   スにマツピングするだめの回路装置。 （１のデジタル三軸座標系を有する定められた地域と、
   二次元画像の電磁スペクトラム帯表現の複数の二次元画
   像フレームを有するライブラリィとを有するデータさ−
   スと、　゛ 前記定められた地域の座標系に対する光景認識装置の場
   所と視界を定める観察データを供給するためのシミュレ
   ーショ、ン装置と、 前記観察データを受けるだめのインターフェイス装置と
   、 前記データベースとインターフェイス装置に組、合わさ
   れ、前記画像フレームのうちのどれが前記視界中に含ま
   れているか、およびそれらのフレームの前記観察データ
   と前記フレームデータとに対するそれぞれの距離を決定
   して、前記含まれている各画像フレームの隅の定められ
   た地域の座標に対応する隅の座標を計算するための装置
   を含む視界プロセッサ装置と、 この視界プロセッサに接続され、それからデータを受け
   る装置を含む制御装置と、 この制御装置により制御される処理チャンネル装置と、 光景構成装置と、 を備え、 前記データベースの前記定められた地域部は、前記座標
   系に対する前記各フレームの場所と寸法を定める光景合
   成データを有し、 前記制御装置は前記データベースのライブラリィ部にも
   接続され、 前記視界装置から受ける前記データは前記視界装置に含
   まれている前記画像フレームと同一のものと、前記含ま
   れている画像フレームの前記距離と、前記含まれている
   各画像フレームの座標とを含み、 前記処理チャンネル装置は前記データベースの前記ライ
   ブラリィ部に接続され、前記データベースの前記ライブ
   ラリィ部は前記制御装置と前記処理チャンネル装置の間
   に接続され、前記チャンネル装置は前記含まれているフ
   レームを、前記隅の座標の対応する１つの座標により定
   められた囲まれている空間ヘマツプするように動作し、
   前記光景構成装置は、前記光景認識装置に最も近い含ま
   れているフレームが、前記含まれているフレームのうち
   ゛のより遠い１つのフレームを含むように、前記含まれ
   ているフレームの前記距離を基にして、出力光景をデジ
   タルベースで組立てるために前記処理チャンネルに接続
   されることを特徴とする光景認識装置の位置と向きに応
   答するコンピュータ制御画像発生装置。 （１１）光景認識装置の位置データと向きデータに応答
   して、光景認識装置の視界内の三次元装置の一部の二次
   元透視図を形成するラスク型表示装置ヘラスタ表示デー
   タを与えるコンピュータ制御画像発生装置において、 ナシタル三軸座標系を有する定められた地域部と、画像
   の電磁スペクトラム帯の複数の二次元長方形画像フレー
   ムを有するライブラリィ部とを有するデータベースと、 前記定められた地域の座標系に対する前記光景認識装置
   の場所と視界を定める観察データを供給する装置と、 前記観察データを受けるためのインターフェイス装置と
   、 前記観察データな呼出すために前記インターフェイス装
   置に接続され、かつ前記データベースの前記定められた
   地域部に接続される視界プロセッサ装置と、 この視界プロセッサ装置に接続され、それから計算され
   たデータを受ける装置を含む制御装置と、前記データベ
   ースの前記ライブラリィ部に接続され、前記制御装置に
   より制御される少くとも１つの処理チャンネル装置と、 光景構成装置と、 を含み、 前記データベースの前記定められた地域部は、前記座標
   系に対する前記各画像フレームの場所と寸法、およびそ
   れの尺度を定めるフレームデータを有゛し、 前記プロセッサ装置は、前記画像フレームのうちのどれ
   が前記光景認識装置の視界中に含まれるか、およびそれ
   らのフレームの前記観察データと前記フレームデータに
   対するそれぞれの距離を決定し、前記含まれている各画
   像フレームの隅の定められた地域座標に対応するスクリ
   ーンの隅の座標を計算する装置を含み、 前記制御装置の計算された前記データを受ける前記装置
   が受けるデータには、前記視界内に含まれた前記画像フ
   レームと同一のものと、前記含まれているフレームの前
   記距離と、前記含まれている各画像フレームの座標とが
   含まれ、 前記データベースの前記ライブラリィ部は前記制御装置
   と少くこも１つの前記処理チャンネルに接続され、前記
   少くとも１つの各処理チャンネルは、前記含まれている
   フレームの少く、とも１つを、前記スクリーンの隅の対
   応する１つによシ定められる囲まれた空間にマツプする
   ように動作し、前記光景構成装置は、前記含まれている
   フレームの前記距離を基にして光景をデジタルベースで
   組立て、前記観察者に最も近い含まれているフレームは
   １．５前記含まれているフレームのよシ遠い方のフレー
   ムを隠す、 ことを特徴とするコンピユー・夕制御画像発生装置。