JPS6373378A - 模擬視界発生方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は模擬視界発生方法及び装置に関するものであ
り、特に、ディジタル的に簡易化されている模擬視界発
生方法及び装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ある所定の視覚対象物についての数値モデルに基づいて
、それに対応する３次元映像を生成させようとするとき
には、不可欠な処理とされているものに、いわゆる隠顕
処理がある。そして、この種の隠、顕処理を施すための
従来からの簡単な方法としては、デプスバッファ法が知
られている。第９図は、上記従来からのデプスバ構成を
示すブロック図である。この第９図において、（１）は
ディスプレイプロセッサ、（２）はフレームバッファコ
ントローラ、（３ａ）ｔ（３ｂ）、（３Ｃ）　ハ夫々に
赤、緑、青（Ｒ，Ｇ、Ｂ　）に対応するフレームバッフ
ァメモリ、（４）はデプスバッファメモリ、（５）はＣ
ＲＴである。

次に動作について説明する。ディスプレイプロセッサ（
１）は対象の３次元モデルを構成する複数個のポリゴン
の１個ずつについて所要の幾何計算（例えば、輝度計算
、座標変換、クリッピング処理、透視変換、ポリゴン塗
りつぶし処理等）を行ない、塗りつぶすべき画素の位置
情報（Ｘ、ｙ）、当該画素の色情報Ｒ（ｘ、ｙ）、Ｇ（
ｘ、ｙ）。

Ｂ（Ｘ、７）　、および、当該画素の位置に対応する奥
行情報ｚ（ｘ、ｙ）を出力させる。一方、フレームバッ
ファコントローラ（２）には、初めに、Ｒ，Ｇ。

Ｂに対応するフレームバッファメモリ（３ａ、３ｂ。

３ｃ）の全ての画素に対するバックの色情報がセットさ
れている。また、デプスバッファメモリ（４）には距離
の最大値がセットされている。

こ＼で、ディスプレイプロセッサ（１）からの出力であ
る画素の位置情報（ｘ、ｙ）に対応するデプスバッファ
メモリ（４）の値ＺＢ（Ｘ、７）（！：ニブイスプレイ
プロセッサ１）から出力される奥行情報ｚ（ｘ、ｙ）と
を比較して、ｚ（ｘ、ｙ）〈ｚＢ（ｘ、ｙ）であるとき
にのみ、ディスプレイプロセッサ（１）からの色情報Ｒ
（ｘｐ　７　）　＋　Ｇ（ｘｇ　７　）　ｙ　Ｂ（ｘｐ
　７　）が対応のフレームバッファメモリ（３ａ、３ｂ
、３ｃ）に書込まれる。このようにして、複数個のポリ
ゴンの全てについてフレームバッファメモリ（３ａ、３
ｂ、３ｃ）への書込みがなされてから、ＣＲＴ（５）の
走査線に同期してフレームバッファメモ＋）　（３ａ、
３ｂｊｃ　）の内容を読出し、所要の弘変換を施してか
ら、（ＲＴ（５）に対するビデオ信号として入力させる
。このようにすることで、遠景の物体が近景の物体によ
って遮へいされた３次元画像が得られることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来からのデプスバッファ法による模擬視界発生装置は
上記されたように構成されており、その動作自体は原理
的には簡単なものであるが、大容量のメモリを必要とす
ること、画素毎に奥行情報を計算したり、これをデプス
バッファメモリ内の対応値と比較したりといった各種の
計算のために多くの時間を必要とすることというような
問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、ディジタル的に簡易化された模擬視界発生方
法及びそのための小型かつ低価格の装置を得ることを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る模擬視界発生方法及び装置は、視覚対象
物に対応するオブジェクトに関する各種の情報を記憶し
ておくデータベースメモリと、所要の幾何計算を行なう
ための幾何計算回路と、観測者の視点が存在するブロッ
クに対応する視点ブロックコードを発生させる視点ブロ
ックコード発生回路と、前記視点ブロックコードと前記
幾何計算回路からの位を有するオブジェクトコードを発
生させる優先順位テーブルと、前記オブジェクトコード
に基づいてオブジェクトに関する色情報を生成させる色
テーブルと、前記色情報に対応して着色された視覚対象
物を表示させるＣＲＴ　とからなり、３次元空間内の視
覚対象物に対応するオブジェクトの透視図を６次元的な
視覚対象物として勧測者に知覚させるようにしたもので
ある。

〔作　用〕

この発明によれば、ａ、対象とする模擬視界領域が適数
個のブロックに分割されて、各ブロックに含まれるオブ
ジェクトは高々１個であるようにされ、ｂ、ある所定の
ブロックに視点が存在して複数個のオブジェクトが同一
視線上で見えるときに、最高の優先順位を有するオブジ
ェクトに対応する視点オブジェクトコードを優先順位テ
ーブルに記憶させることが全てのブロックについて行な
われ、ｃ、ＣＲＴ表示画面上の走査ｔ７＋ ビームが現に走査しているオブジェクトを検知して対応
のオブジェクトコードが生成され、ｄ。

視点が現に存在するブロックが決定され、θ。前記視点
ブロックコードおよびオブジェクトフラグによって前記
優先順位テーブルの内容を検索して最高の優先順位を有
するオブジェクトに対応するオブジェクトコードが決定
され、ｆ、前記決定されたオブジェクトコードにより色
テーブルの内容が検索されて所要の色情報が前記ＣＲＴ
に加えられる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例の概略構成を示すブロッ
ク図である。この第１図において、（１１）ハテータベ
ースメモリであって、視覚対象物（オブジェクト）の形
状、色等の各種情報を記憶しておくもの、（１２）は幾
何計算回路であって、座標変換その他の所要の幾何計算
を行なうためのもの、（１３）は視点ブロックコード発
生回路であって、観測者の視点が存在するブロックに対
応する視点ブロックコードを発生させるためのもの、（
１４）は順先順位テーブルであって、前記された視点ブ
ロックコードと幾何計算回路（１２）からのオブジェク
トフラグとに基づいて、最高の優先順位を有するオブジ
ェクトコードを発生させるためのもの、（１５）は色テ
ーブルであって、前記されたオブジェクトコードに基づ
いてオブジェクトに対応する色を発生させるためのもの
、そして、（１６）はＣＲＴである。

こ＼で、第２図を参照しながら、幾何計算回路（１２）
の動作を、座標変換を例にとって説明する。この第２図
において、Ｏ−Ｘ、Ｙ、Ｚはデータベース座標系であっ
て、オブジェクトＯｊは多面体の頂点の集合として表わ
されている。また。

０ｅ−Ｘｓ　、Ｙｅ　、　Ｚｅは視点座標系であって、
Ｏθは視点位置を示している。なお、この視点位置Ｏｅ
は、データベース座標系によればαｅ＝（Ｘｅ。

Ｙｅ、Ｚｅ）の位置に相当しているものとする。また、
スクリーン（すなわち、ＣＲＴ（１６）の面）は２θ＝
ｄの位置においてＺｅ軸に垂直にされているものとする
（第３図を参照）。そして、オブジェクトＯｊの１番目
の頂点の座標は、データベース座標系によればαｊ土−
（Ｘｊｉ、Ｙｊｉ、Ｚｊｉ）であるものとする。いま、
この点を視点座標系で表わしたときの座標がαｊｉｅ＝
（Ｘｊｉｅ、Ｙｊｉｅ、Ｚｊｉｅ）であるものとすると
これは次式により与えられる。

αｊｉθ＝Ｔ（αｊ１−αｅ） 但し、Ｔは座標変換マトリックスであって、視点に対応
する観測者の搭乗機の機体の姿勢角がψ、θ、φである
ものとすると次式で与えられる。

次に、第３図を参照しながら、透視変換の場合について
説明する。視点座標系で表わされたオブジェクトＯｊの
頂点αｊｉｅとスクリーン上の像Ｖｊｉ＝（Ｘｊｉｓ、
Ｙｊｉｓ　）との関係は、この第３図に示されていると
おりである。この第３図より明らかなように上記Ｖｊｉ
は次式で与えられる。

像Ｖｌｊｉとビームスポットの位置１ｂとオブジェクト
フラグＦＦ０ＢＪ　ｊとの相互関係を第４図によって説
明する。この第４図において、オブジェクト１の像は■
Ｉ　１”１２　＋ｖ、Ｓの三角形で例示されており、マ
タ、オフシェツト２ハｖ２４．ｖ２２．ｖ２３．Ｖ２４
の四角形として例示されている。いま、ビームスボッ）
１１）がスキャンライン上を左から右へ走査しているも
のとするとき、このビームスポットが像ｖｊｌ＋ｖｊ２
・・・・ｆｆｊｎの内部にある場合には、オブジェクト
フラグＦＦ０ＢＪｊはオン（すなわち、論理１）にセッ
トされるものである。この第４図で例示されているビー
ムスポット１ｂの位置テハ、ＦＦ０Ｂ、Ｔ、　＝　Ｏ、
ＦＦ０ＢＪ２＝　１　テある。

視点ブロックコード発生回路（１３）は視点位置αｅ＝
＝（Ｘｅ、Ｙｅ、Ｚｅ　）に基づく視点ブロックコード
ＢＬＫｘ、ＢＬＫｙ、（ＢＬＫｚ）を計算するものであ
る。第５図に示されｔいるように、模擬視界領域が２　
ｍ　×２　ｎ　（×２１−　）個ζこ等分割されている
ときには、視点ブロックコードの発生は極めて簡単に行
なわれるものであって、Ｘｅ、Ｙｅ、（Ｚｅ）をフルス
ケールで正規化して二進数で表わし、それらの上位ｍ、
ｎ、（Ｊ）ビットを夫々ζこ視点ブロックコードＢＬＫ
ｘ。

ＢＬＫｙ　、　（ＢＬＫｚ）とすればよい。いま、第５
図に例示されているようにフルスケールが４０Ｋｍであ
り、（Ｘｅ、Ｙｅ、（Ｚｅ））＝　（２１Ｋｍ、１８Ｋ
ｍ、　ＣＩ　）であるものとすると、これを正規化すれ
ば（０，５２５，０，４５，０）となり、さらにこれを
二進表示すれば（０，１００００１１・・・・、０．０
１１１０・・・・、０）となる。そして、これらの値の
夫々の上位６ビツトを取ってＢＬＫｘ＝４゜ＢＬＫ７−
３としたときに、これらが視点ブロックコードを表わす
ことになる。

ところで、模擬視界領域に配置されているオブジェクト
の数が多くなり、しかもそれらの位置決めに精度を要す
るときには、前述のような等分割処理では全体的なブロ
ック数が極めて多くなってしまうことがある。第６図は
、このブロックような場合に対応するためのやり方の説
明図である。、先ず、第６（ａ）図に示されているよう
に、ある１個のブロックの中には高々１個のオブジェク
トしか含まないで、最少のブロック数になるように模擬
視界領域を分割する。第６（１））図に示されている関
数発生器は、前記第６（ａ）図に対応しており、Ｘｅ、
Ｙｅ、（Ｚｅ）を入力することによって得られる出力Ｘ
’ｅ　＝　ｆｘ（Ｘｅ　）　、Ｙ’ｅ　＝　ｆｙ（Ｙｅ
）　。

（Ｚ’ｅ　＝　ｆｚ（Ｚｓ））の上位ｍ、ｎ、（Ｊ）ビ
ットが視点プロ７クコードＢＬＫｘ、ＢＬＫｙ、　（Ｂ
ＬＫＺ）を表わすようにされる。

優先順位テーブル（４）は（１４）は、ある所定の視点
ブロックコードとこれに対応するオブジェクトフラグと
をアドレスとした条件の下で（すなわち、視点ブロック
コードに基づく視点の位置において、オブジェクトフラ
グに基づくオブジェクトが同一視線上にあるという条件
の下で）最高の優先順位を有するオブジェクトコードが
出力される。

次に、優先順位テーブル（１４）の内容について第７図
を参照しながら説明する。いま、模擬視界領域が４×４
のブロックに分割されており、３個のオブジェクト０Ｂ
Ｊｏ、○ＢＪ、、０ＢＪ２が図示されているように配置
されているものとする（第７（ａ）図）。このさき、視
点（■で示されている）がブロックｏ　ｏ　（ＢＬＫＸ
＝Ｏ、ＢＬＫ７＝Ｏ）にあるものとすれば、各ブロック
にあるオブジェクトの優先順位は、図示されているよう
ζこ、０から６までの順に低下する（第７（ｂ）図）。

これに対して、視点がブロック０２　（ＢＬＫｘ＝０　
、　ＢＬＫｙ　＝２　）にあるときには、各ブロックの
オブジェクトの優先順位は第７（Ｃ）図に示されている
ようになる。

り 同様桜考え方をとることにより、第８図に例示されるよ
うな優先順位テーブルが得られる。

この優先順位テーブルのアドレスは、２個の視点ブロッ
クコード（ＢＬＫｘ　、ＢＬＫｙ）および６個のオブジ
ェクトフラグ（ＦＦＯＢＪ　ｏ、　ＦＦ０ＢＪ　１．Ｆ
Ｆ０ＢＪ　２　）のオン／オフがどのようになされてい
るかによって指定されるものである。そして、ある特定
のアドレスによって指定された優先順位テーブルの内容
は、該当′する視点から見たときの最高の優先度を有す
る視覚対象物のオブジェクトコードになるようにされて
いる。

こゾ乙再び第７（ｂ）図を例にとって、視点位置がプロ
７りＯＯ（ＢＬｘｘ＝ｏ、ＢＬｘｙ＝ｏ）にあるときの
優先順位テーブルの内容を説明する。なお、オフシェフ
）　０ＢＪＯ，ＯＢＪ、および０ＢＪ２の夫々に対応す
るオブジェクトコードはａａ、ａｔ、ｉｏであり、バッ
ク（背景）のそれは１１であるものとする。

いま、第８図の０ブロツクを０行目から７行目までみて
いくと、下記の表かえられる。

以下、■ブロックから１■ブロツクまで、同様にして、
対応するオブジェクトコードがえられることになる。

この第８図に示されている優先順位テーブル、　すなわ
ち、同一のメモリ内容を有するブロックは同一の優先順
位を有するものであるから、これらを統合することが可
能であり、１６（２’）ブロックのメモリ内容は６（３
υ通りｔこまで圧縮されることになる。そして、このよ
うな考え方を一般化することにより、２個のブロックの
優先順位テーブルのメモリ内容をＱｊ／に通りにまで圧
縮することができることになる（但し、ｎはオブジェク
トの個数）。

そして、優先順位テーブル（１４）から出力されたオブ
ジェクトコードにより色テーブル（１５）の対応する内
容が引出され、該当するオブジェクトに対応する色情報
がＣＲＴ　（Ｒ＋）に加えられて、所要の色彩が付され
た映像かえられることになる。

〔発明の効果〕

以上説明されたように、この発明に係る模擬視界発生方
法及び装置は、視覚対象物に対応するオブジェクトに関
する各種の情報を記憶しておくデータベースメモリと、
所要の幾何計算を行なうための幾何計算回路と、観測者
の視点が存在するブロックに対応する視点ブロックコー
ドを発生させる視点ブロックコード発生回路と、前記視
点ブロックコードと前記幾何計算回路からのオブジェク
トフラグとに基づいて最高の優先順位を有するオブジェ
クトコードを発生させる優先順位テーブルと、前記オブ
ジェクトコードに基づいてオブジェクトに関する色情報
を生成させる色テーブルと、前記色情報に対応して着色
された視覚対象物を表示させるＣＲＴとからなり、３次
元空間内の視覚対象物に対応するオブジェクトの透視図
を３次元的な視覚対象物として観測者に知覚させるよう
にしたものであって、 ａ、対象とする模擬視界領域が適数個のブロックに分割
されて、各ブロックに含まれるオブジェクトは高々１個
であるようにされ、ｂ、ある所定のブロックに視点が存
在して複数個のオブジェクトが同一視線上で見えるきき
に、最高の優先順位を有するオブジェクトに対応するオ
ブジェクトコードを優先順位テーブルに記憶させること
が全てのブロックｌこついて行なわれ、 ｃ、ＣＲＴ表示画面上の走査ビームが現ζこ走査してい
るオブジェクトを検知して対応のオブジェクトフラグが
生成され、 ｄ、視点が現に存在するブロックが決定され、ｅ、前記
視点ブロックコードおよびオブジェクトフラグζこよっ
て前記優先ノ願位テーブルの内容を検索して最高の優先
順位を有するオブジェクトに対応するオブジェクトコー
ドが決定され、 ｆ、前記決定されたオブジェクトコードにより色テーブ
ルの内容が検索されて所要の色情報が前記ＣＲＴに加え
られる、 ものであることから、必要とされるメモリの容量は小さ
くてすみ、各種の計算時間も短縮化されて、ディジタル
的に簡易化された模擬視界発生装置及びそのための小型
かつ低価格の装置が得られるといった効果が奏せられる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例の概略構成を示すブロック
図、第２図および第３図は、上記実施例における幾何計
算回路の動作を説明するための例示図、第４図は、上記
実施例におけるオブジェクトフラグの計算を説明するた
めの例示図、第５図および第６図は、上記実施例におけ
る視点ブロックコード発生回路の動作を説明するための
例示図、第り図は、上記実施例における優先１位テーブ
ルの作成のし方を説明するための例示図、第８図は、上
記実施例における優先順位テーブルの例示図、第９図は
、従来例の概略構成を示すブロック図である。 （１１）はデータベースメモＩＪ　、（１２）は幾何計
算回路、（１３）は視点ブロックコード発生回路、（１
４）は優先順位テーブル、（１５）は色テーブル、（１
６）はＯＲＴ　０ 特許出願人　　三菱プレシジョン株式会社第３図 第４図 第５図 ：

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）３次元空間内の視覚対象物に対応する数値モデル
   であるオブジェクトの透視図を３次元的な視覚対象物と
   して観測者に感覚させるための模擬視界発生方法であっ
   て： ａ、対象とする模擬視界領域を適数個のブロックに分割
   し、各ブロックに含まれるオブ ジェクトは高々１個であるようにすること；ｂ、ある所
   定のブロックに視点が存在して、複数個のオブジェクト
   が同一視線上で見え るときに、最高の優先順位を有するオブジ ェクトに対応するオブジェクトコードを優 先順位テーブルに記憶させることを全ての ブロックについて行なうこと； ｃ、ＣＲＴ表示画面上の走査ビームが現に走査している
   オブジェクトを検知して対応のオ ブジェクトフラグを生成させること； ｄ、視点が現に存在するブロックを決定すること； ｅ、前記視点ブロックコードおよびオブジェクトフラグ
   によって前記優先順位テーブル の内容を検索して最高の優先順位を有する オブジェクトに対応するオブジェクトコー ドを決定すること； ｆ、前記決定されたオブジェクトコードにより色テーブ
   ルの内容を検索して所要の色情 報を前記ＣＲＴに加えること； の諸段階を有することを特徴とする模擬視 界発生方法。
2. （２）視覚対象物に対応するオブジェクトに関する各種
   の情報を記憶しておくデータベースメモリと、所要の幾
   何計算を行なうための幾何計算回路と、観測者の視点が
   存在するブロックに対応する視点ブロックコードを発生
   させる視点ブロックコード発生回路と、前記視点ブロッ
   クコードと前記幾何計算回路からのオブジェクトフラグ
   とに基づいて最高の優先順位を有するオブジェクトコー
   ドを発生させる優先順位テーブルと、前記オブジェクト
   コードに基づいてオブジェクトに関する色情報を生成さ
   せる色テーブルと、前記色情報に対応して着色された視
   覚対象物を表示させるＣＲＴとからなる模擬視界発生装
   置。