JP3089792B2 - 画像データの隠面判別方式 - Google Patents

画像データの隠面判別方式

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JP3089792B2
JP3089792B2 JP04047243A JP4724392A JP3089792B2 JP 3089792 B2 JP3089792 B2 JP 3089792B2 JP 04047243 A JP04047243 A JP 04047243A JP 4724392 A JP4724392 A JP 4724392A JP 3089792 B2 JP3089792 B2 JP 3089792B2
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06T15/10Geometric effects
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Image Processing (AREA)
  • Digital Computer Display Output (AREA)
  • Image Generation (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば映像信号に特殊
効果処理を施して出力するディジタル・マルチ・エフェ
クタ等の特殊効果装置に適用して好適な画像データの隠
面判別方式及び画像変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えばDME(ディジタル・マル
チ・エフェクタ)等と称される特殊効果装置が使用され
ている。この特殊効果装置は入力された映像信号に種々
の信号処理を施すことにより、例えば2次元の映像を球
や円柱等の3次元の図形に張り付けることができるよう
になされている。
【0003】このDMEの構成は、オペレータが操作す
るためのコントロールパネル、キーボード及びマウス
と、これらの操作により種々の制御信号を出力するコン
トローラと、この種々の制御信号に応じて入力された映
像信号に種々の信号処理を施すプロセッサと、このプロ
セッサによって作り出された特殊効果画像を表示するモ
ニタ等から構成される。
【0004】このプロセッサは、例えば2次元(x、
y)で表される入力画像をブロック毎の形状の演算処理
によって球等に張り付け、更に、3次元空間(x、y、
z)上において種々の行列演算を行い、移動や回転等を
行うようになされている。
【0005】このプロセッサによる形状の演算処理にお
いては、入力画像の各ブロックのx及びy軸の計算以外
にz軸の計算が行われている。z軸は各ブロック毎に代
表点として1つの軸が決められるようになされている。
そしてこのプロセッサは、この3次元形状のデータを例
えば透視変換処理等により2次元化し、出力画面上に投
影する。このとき、3次元形状の法線ベクトルが出力画
面を向いているか否かによっていわゆる隠面処理を行
う。
【0006】図9にこの隠面についての説明図を示し、
以下この隠面について説明する。モニタの管面(画面)
に投影される映像は、例えば円柱形状の3次元画像p2
0の境界線p12の紙面において前方部分(見える部分
p11)であり、この円柱p20の見える部分p11
は、境界線p12から表面までの距離がx及びx’で示
すように、左右後方から前方に向かうにつれて徐々に大
きくなり、視点p9に近づく。また、境界線p12より
後方部分(隠面部分p13)は、視点p9に対して境界
線P12より徐々に遠ざかり、従ってこの隠面部分p1
3の映像データは画面に映出されない。通常、1つの3
次元画像に1枚の映像を割り当て、いわゆる張り付け処
理を行う場合には、画面上には見える部分p11だけが
映出されるべきであって、隠面部分p13は見えるべき
でない。従って、通常は隠面部分に割り当てるべき映像
データがあっても、実際には隠面処理により、映像とし
て表示されない。
【0007】かくして、モニタの管面には、3次元の図
形に画像が張り付けられたように見える画像が映出さ
れ、更に、その画像が張り付けられた如き立体に動きが
つけられることとなる。
【0008】動きがつけられて、例えば図9に示した円
柱p20を回転させた場合には、当然隠面部分p13と
された部分の映像データが徐々に画面に投影され、見え
る部分p11とされた部分の映像データが徐々に画面か
ら消去されていく。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に、画像データのブロックに対して1つのz軸を代表点
として与えるようにした場合には、ブロックは複数の画
素から構成されているの
【0010】例えば円柱P20をつぶした物体を考える
と、x−y軸投影図及びz−y軸投影図は図10及び図
11のようになる。物体上に入力画像をマッピングする
際、隠面ブロックH1、H2と前面ブロックF1、F2
に注目してみる。
【0011】x軸を中心に物体上部を視点側(z軸のマ
イナス側)に傾けた場合、ブロックH1、H2、F1、
F2をx−y軸投影図及びz−y軸投影図に示すと図1
3及び図14のようになる。また、ブロックH1、H
2、F1、H2のみを拡大してみると図12のようにな
る。
【0012】今、ブロックF2の領域をマッピングする
ことを考えてみると、z座標の比較は、ブロックF2の
領域aにおいては、ブロックF2とブロックH2同士を
比較し、領域bにおいては、ブロックF2とブロックH
1を比較することとなる。
【0013】ブロックの代表点のz座標をブロックの中
心とし、z(ブロック名)で表現すると、ブロックH
1、H2、F2の位置関係をz−y軸投影図で示した場
合、図15のようになる。ここで物体の傾き角度を適当
にとると、この図15のように、(H2)z>(F2)
z>(H1)z>(F1)zの関係となることかある。
ここでより大きいことが隠面であることを示す。領域で
は(H2)z>(F2)zから、隠面が出力に現れない
ので隠面処理が正しく行われたことが解る。しかしなが
ら、領域bでは、(F2)z>(H1)zから隠面が出
力画面に現れることになる。
【0014】この原因は、複数の画素の集合体である1
つのブロック内のz座標を1つで代表しているからで、
もし、ブロック内の各画素1に対してz座標を持つよう
にすれば、必ず図16に示すような正しい関係となるは
ずである。しかしながら、全画素のz座標を求めること
は、膨大な計算時間を必要とするため、上述のような方
法を取らざるをえなかった。
【0015】従って、本来隠面となるはずの画素データ
がモニタの管面に映出され、本来モニタの管面に映出さ
れるはずの画素データが隠面とされ、モニタの管面に映
出されないという事故を引き起こし、これによって著し
い画質劣化を引き起こす不都合があり、また、このた
め、画像の張り付けられた立体図形に対してねじる等複
雑な動きを与えることができないという不都合があっ
た。
【0016】一方、コンピュータグラフィックにおいて
は、上述のように複数の画素から構成されるブロック毎
の処理を行わずに、画素毎のx、y、z軸を計算によっ
て得るようにしているので、上述のような隠面の判断の
誤りはない。
【0017】しかしながら、このように画素毎にx、y
及びz軸の計算を行うようにすると、入力画像の計算処
理において、全ての画素に対してこの計算を行うことと
なるので、1枚分の入力画像にかかる処理時間が100
秒以上もかかってしまい、入力画像をリアルタイムで処
理できないという不都合が生じる。
【0018】本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、隠面の判断を正確にして画質の劣化を防止すると共
に種々の複雑な特殊効果処理を高速に行うことのできる
画像データの隠面判別方式及び画像変換装置を提案しよ
うとするものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】画像データの隠面判別方
式は例えば図1〜図8に示す如く、入力画像の所定単位
の画素で構成されたブロックの入力座標を変換画像の四
辺形の変換先座標に変換し、入力画像のブロックを変換
先座標にマッピングする際に、入力座標上のブロックの
x及びy方向のz軸(但し、変換画像の投影面に対して
垂直な軸)増分を求め、入力座標上のブロックに外接す
る入力座標系四角形の座標データ及び対角線の中心座標
データを求め、入力座標系四角形の座標データと、入力
座標上のブロックのx及びy方向のz軸増分と、四角形
の対角線の中心座標データに基いて変換画像の四辺形の
変換座標上における外接四角形のz座標データを求め、
変換画像の四辺形の変換座標上における外接四角形のx
及びy方向の差分データ及び変換画像の四辺形の変換座
標上において外接する四角形のz座標データに基いて、
変換画像の四辺形のx及びy方向のz軸増分を求め、変
換画像の四辺形のx及びy方向のz軸増分及び変換画像
の四辺形に外接する四角形のz座標データに基いて変換
画像の四辺形の変換座標上の全てのz座標データを求
め、変換画像の四辺形の変換座標上の全てのz座標デー
タに基いて入力画像データのブロックを構成する各画素
が画面に投影されるべき画素か隠面部分となる画素かを
判断するようにしたものである。
【0020】
【0021】
【作用】上述せる本発明によれば、入力画像の所定単位
の画素で構成されたブロックの入力座標を変換画像の四
辺形の変換先座標に変換し、入力画像のブロックを変換
先座標にマッピングする際に、入力座標上のブロックの
x及びy方向のz軸(但し、変換画像の投影面に対して
垂直な軸)増分を求め、入力座標上のブロックに外接す
る入力座標系四角形の座標データ及び対角線の中心座標
データを求め、入力座標系四角形の座標データと、入力
座標上のブロックのx及びy方向のz軸増分と、四角形
の対角線の中心座標データに基いて変換画像の四辺形の
変換座標上における外接四角形のz座標データを求め、
変換画像の四辺形の変換座標上における外接四角形のx
及びy方向の差分データ及び変換画像の四辺形の変換座
標上において外接する四角形のz座標データに基いて、
変換画像の四辺形のx及びy方向のz軸増分を求め、変
換画像の四辺形のx及びy方向のz軸増分及び変換画像
の四辺形に外接する四角形のz座標データに基いて変換
画像の四辺形の変換座標上の全てのz座標データを求
め、変換画像の四辺形の変換座標上の全てのz座標デー
タに基いて入力画像データのブロックを構成する各画素
が画面に投影されるべき画素か隠面部分となる画素かを
判断するようにしたので、隠面の判断を正確にして画質
の劣化を防止すると共に種々の複雑な特殊効果処理を高
速に行うことができる。
【0022】
【0023】
【実施例】以下に、図1を参照して本発明特殊効果装置
の一実施例について詳細に説明するも、先ず、図8を参
照して本例特殊効果装置が適用されるDME(ディジタ
ル・マルチ・エフェクタ)について説明する。
【0024】この図8において、4はキーボード、5は
マウス、6はコントロールパネルである。これらは何れ
も入力装置であり、キーボード4は数値やパラメータ等
の入力の他に各ファイルの登録や呼出に使用され、マウ
ス5は例えばモニタ7の管面上に映出されたメニューや
パラメータの選択や決定、例えば回転体の断面の入力等
に使用される。また、コントロールパネル6は図形のx
及びy方向の回転制御用としてのトラックボール6a、
図形のz軸の回転制御用のzリング6b及び他の各種ス
イッチから構成される。
【0025】3はコントローラで、例えばキーボード
4、マウス5やコントロールパネル6の操作に応じた制
御信号をモニタ7やプロセッサ2に供給する。このプロ
セッサ2は、入力端子1を介して供給される入力映像デ
ータに対してコントローラ3よりの制御信号に応じて各
種の信号処理を行う。このプロセッサ2よりの信号処理
された映像データはモニタ8及び9に夫々供給され、こ
れらの管面に特殊効果処理が施された画像として映出さ
れる。また、特殊効果処理が施された映像データは出力
端子10を介して外部の機器に供給される。
【0026】オペレーションの一例としては、先ず、回
転体の入力モードときに、マウス5を操作してモニタ7
の管面に映出されたグラフィック画面上において回転体
の断面を作成する。グラフィック画面上において作成さ
れた回転体は入力映像データでマッピングされた後、モ
ニタ8及び9に供給され、これらの管面上に画像として
映出される。
【0027】このとき、コントロールパネル6のトラッ
クボール6aやzリング6bを操作すると、その操作に
応じてモニタ8及び9の管面上に映出された回転体は3
次元上で回転する。
【0028】さて、本例においては、プロセッサ2の特
殊効果処理により、このような3次元上で回転等の動き
を行う図形に映像信号を張り付けるようにしている。こ
のプロセッサ2のこの処理を次のように行う。
【0029】一般に目標となる画像、即ち、入力された
画像を処理した後に得られる画像における全画素の座標
計算は膨大となり、コンパクトな回路で実時間処理を行
うことは略不可能である。本例においては、隠面処理方
法に関するもので、ブロック書き込み方式を用い、入力
映像データを一旦メモリに蓄え、そのメモリより入力映
像データを読み出すときに、その読み出しアドレス
(x、y)の計算処理過程と同様に処理を2段階に分割
し、比較的少ない分割ブロックでz座標補間に必要なパ
ラメータを求め、その後に単純な加算処理で目標となる
入力映像データ上のz座標を画素毎に補間し、全画素の
z座標を求めるようにする。
【0030】図5は目標となる画像上における1個の分
割ブロックを示している。この図5におけるp0 はブロ
ックの代表点である。代表点は上述したプロセッサ2に
おける前処理で既に求められている。また、隣接するブ
ロックから点p1 、p2 及びp3 も同様に既に求められ
ている。
【0031】図6は入力画像(入力映像データ)におけ
る1つのブロックを示している。図5に示した目標とな
る画像のブロック及びこの図6に示す入力画像のブロッ
クは互いに線形座標変換の関係にあり、このことは、1
つの分割されたブロックが平面として近似され、これは
目標となる画像の座標系におけるx方向及びy方向のz
座標がの増分が求まれば、ブロック内部の点は補間でき
ることを示している。
【0032】本例においては、例えばこの図6に正方形
0 、Q1 、Q2 及びQ3 で示す入力画像のブロックを
縦及び横夫々8画素で構成する。このような入力画像の
ブロックが図5に示すような点p0 、p1 、p2 及びp
3 で示す四辺形に変換されたとすると、入力画像の読み
出しアドレスの計算は、点p0 、p1 、p2 及びp3
示す四辺形の最少外接長方形(点pi 、px 、py 及び
m で示す)の内部画素に関して点pi を起点に処理が
行われていることとなる。
【0033】このようなことを前提として、以下にz座
標を求める方法について説明する。図6において、点Q
i 及びQx 間並びに点Qi 及びQy 間の長さ、z軸デー
タz 0 、z1 、z2 及びz3 は既に求められているの
で、入力座標系で見たx方向及びy方向の単位長さ当り
のz増分を求めることができる。
【0034】次に図5に示すブロックの最少外接長方形
の点pi 、px 及びpy の座標は既に求められているの
で、読み出しアドレスの計算に使用する数1により図6
に示す入力画像のブロックの最少外接長方形の点Qi
x 及びQy のx及びy座標を求めることができる。
【0035】
【数1】
【0036】また、図5及び図6の両座標系が線形空間
にあるので、図5に示すブロックの対角中心pc のz座
標を簡単に求めることができる。即ち、このブロックの
対角中心pc は、図6に示すブロック(点Q0 、Q1
2 及びQ3 で示す)、即ち、正方形の中心に位置する
ことになる。入力座標系における点Qi 、Qx 及びQ y
の座標と上述した増分dx及びdy、基準z座標Z
(c)が求められたので、点pi 、px 及びpy のz座
標を次に示す数2の関係式により求めることができる。
【0037】
【数2】
【0038】図5に示す点pi 及びpx 間のx方向の差
分SQX1は、x方向データ(x0、x1 、x2
3 )の最大値から最少値を減じたものである。同様に
点pi 及びpy 間のy方向の差分SQY1はy方向デー
タ(y0 、y1 、y2 、y3 )の最大値から最少値を減
じたものである。これらSQX1及びSQY1はブロッ
クデータとして既に求められている。
【0039】そして、zi 、zx 及びSQX1から目標
となる画像の座標系におけるx方向のzの増分を求める
ことができる。また、zi 、zy 及びSQY1から目標
となる画像の座標系におけるy方向のzの増分を求める
ことができる。
【0040】目標となる画像の座標系におけるブロック
計算起点のz座標z00はzi であるので既に求められて
いる。z00、zzx及びzzyが求められれば図5に示す長
方形(点pi 、px 、py 、pm で示す)の内部の任意
の点pt のz座標zt は、次に示す数3の関係式により
求めることができる。
【0041】
【数3】
【0042】この数3において、乗算が現れているが、
t 及びyt は目標となる画像上における画素の座標を
示すものであるので、実際には0、1、2、・・・・n
の如く整数を用いることとなる。従って、数3に示す式
においてzzx及びzzyの加算の繰り返しで結果を得るこ
とができる。また、入力画像の座標系から目標画像の座
標系への変換でブロック内を平面近似することを考えれ
ば、zt は不動小数点でなくとも、例えば小数点以下4
ビットの固定小数点としても実用上充分な精度とでき
る。
【0043】実際の計算は図5に示すブロック(点
0 、p1 、p2 、p3 )の4角形の対角線p0 、p2
により分割される2つの三角形(点p0 、p3 、p2
及び(点p0 、p1 、p2 )毎に夫々処理を行ってい
る。この処理については図4のフローチャートや後述す
る計算式により説明する。
【0044】図7に示すように、2つの三角形(点
0 、p2 、p3 及び点p0 、p1 、p 2 )が折り重な
るような場合、2つの三角形の夫々の頂点p3 及びp1
のz座標の大小関係を示すフラグを求めていれば、2つ
の三角形が重なっている部分で何れの三角形のz座標を
選択すれば良いか判定することができる。厳密にいえば
2つの三角形のz座標を比較する方が良いが、補間z座
標を求めること自体近似であるので実用上何等問題はな
い。
【0045】次に、上述のような処理を行う部分を図1
を参照して説明する。
【0046】この図1において、入力端子11を介して
上述したブロック(図5参照)の3次元座標の代表点p
0 、p1 、p2 、p3 の座標データ(例えば4ブロック
分)が各入出力回路12、13、14及び15を夫々介
して読み込まれる。これら入出力回路12、13、1
4、15には例えばFIFO(ファーストイン・ファー
ストアウト)メモリやレジスタを使用する。
【0047】これら入出力回路12、13、14、15
に夫々読み込まれた4つのブロックの各代表点の座標デ
ータは夫々ディジタルシグナルプロセッサ16、17、
18、19により読み込まれる。これらディジタルシグ
ナルプロセッサ16、17、18、19は、読み込んだ
ブロックの代表点の座標データを信号処理し、その結果
ブロックのz補間用パラメータ及び読み出しアドレス用
パラメータを得る。
【0048】また、20、21、22、23は夫々1/
x計算ROMで、4つのブロックの各代表点の座標デー
タの座標変換マトリクスの夫々の逆行列を求める。
【0049】28及び29は夫々入力端子で、これら入
力端子28及び29を介して図示を省略したプロセッサ
2(図8参照)の他の制御系回路よりの書き込みモード
時のアドレス信号及び読み出しモード時のアドレス信号
がスイッチ30の固定接点30a及び30b、スイッチ
31の固定接点31a及び31bに夫々供給される。
【0050】これらスイッチ30及び31は例えばアド
レスライン切り換えバッファであり、例えば1フィール
ド毎に夫々の可動接点30c及び31cが切り換えられ
るようになされている。これらスイッチ30及び31よ
り1フィールド毎に書き込み及び読み出しとして切り換
えられるアドレス信号がメモリ32及び33に夫々供給
される。
【0051】34及び35はスイッチで、これらスイッ
チ34及び35はメモリ32及び33のアドレスライン
及びデータラインの切り換えバッファである。これらの
スイッチ34及び35もまた、1フィールド毎にこれら
の可動接点34c及び35cが切り換えられるようにな
されている。
【0052】従って、最初のフィールドにおいてスイッ
チ30の可動接点30cは固定接点30aに接続され、
これによって書き込みモード時のアドレス信号がスイッ
チ30を介してメモリ32に供給される。
【0053】これと共に、スイッチ34の可動接点34
cが固定接点34aに接続され、これによって、計算さ
れたブロックデータがこのスイッチ34を介してメモリ
32に供給され、このメモリ32に記憶される。
【0054】またこのとき、スイッチ31の可動接点3
1cが固定接点31bに接続され、これによって、リー
ドモード時のアドレス信号がこのスイッチ31を介して
メモリ33に供給される。
【0055】これと共に、スイッチ35の可動接点35
cが固定接点35bに接続され、前のフィールドで記憶
されたデータがこのメモリ33から読みだされ、このス
イッチ35及び出力回路36を介して隠面処理回路39
に供給される。
【0056】そして次のフィールドにおいてスイッチ3
1の可動接点31cは固定接点31aに接続され、これ
によって書き込みモード時のアドレス信号がスイッチ3
1を介してメモリ33に供給される。
【0057】これと共に、スイッチ35の可動接点35
cが固定接点35aに接続され、これによって、計算さ
れたブロックデータがこのスイッチ35を介してメモリ
33に供給され、このメモリ33に記憶される。
【0058】またこのとき、スイッチ30の可動接点3
0cが固定接点30bに接続され、これによって、リー
ドモード時のアドレス信号がこのスイッチ30を介して
メモリ32に供給される。
【0059】これと共に、スイッチ34の可動接点34
cが固定接点34bに接続され、前のフィールドで記憶
されたデータがこのメモリ32から読みだされ、このス
イッチ34及び出力回路36を介して隠面処理回路39
に供給される。
【0060】さて、この隠面処理回路39には入力端子
28及び29を介して夫々書き込み時アドレス信号及び
読み出し時アドレス信号が供給される他に、入力端子3
7を介してリセットモード時のアドレス信号が供給され
る。この隠面処理回路39においてブロックデータが隠
面処理され、これによって得られた入力画像データの読
み出しアドレスデータが出力端子39を介してプロセッ
サ2(図8参照の他の回路(図示を省略する)に供給さ
れる。そして図8に示したプロセッサ2においてこの入
力画像データの読み出しアドレスデータにより入力画像
データが読みだされ、これによって例えば円柱の側面等
に映像を張り付けたように見える画像がモニタ8や9の
管面に映出される。
【0061】図2にこの隠面処理回路39の内部構成を
示し、以下この図2を参照して隠面回路39について詳
細に説明する。
【0062】この図2において、40は図1に示した出
力回路36よりのブロックデータが供給される入力端子
で、この入力端子40を介して供給されたブロックデー
タはバッファ41を介してマッピングプロセッサ42及
び43、zデータプロセッサ46及び47、プロセッサ
/イネーブルジェネレータ44に夫々供給される。
【0063】このマッピングプロセッサ42及び43は
バッファ41を介して供給されるブロックデータ及びシ
ーケンサ20からのシーケンスデータに基いて読み出し
アドレス、例えば水平方向及び垂直方向の読み出しアド
レスを得る。そしてこれとと共に、これら2つのマッピ
ングプロセッサ42及び43は、夫々例えば図5に示し
た平行四辺形(p0 、p1 、p2 、p3 )を対角線(p
0 、p2 )で分割した場合の2つの三角形(p0
2 、p3 及びp0 、p1 、p2 )に対応した計算を行
い、夫々演算フラグを得る。この演算フラグは図5に斜
線で示した三角形の領域か、斜線示していないもう一方
の三角形の領域かを判別するためのフラグである。そし
てこれらの演算フラグ及びバッファ41を介して供給さ
れたブロックデータのブロックの状態を示すフラグが目
標となる画像のサンプリングクロックの周期で順次プロ
セッサ/イネーブルジェネレータ44に供給される。
【0064】またzデータプロセッサ46及び47は、
バッファ41を介して供給されるブロックデータ及びシ
ーケンサ20から供給されるシーケンスデータに基いて
入力画像データのz座標データ上述の2つの三角形毎に
得る。これらz座標データは目標となる画像のサンプリ
ングクロックの周期で順次レジスタ付コンパレータ62
及び63に供給される。
【0065】これらzデータプロセッサ46及び47は
例えば図3に示すような構成で、上述の数3の演算を行
う回路である。この図3において、70は入力端子で、
図2に示したバッファ41よりのブロックデータzzx
zy及びz00がこの入力端子70及び入力バッファ71
を介して不動/固定小数点変換回路72に供給される。
【0066】この不動/固定小数点変換回路72は、入
力バッファ71よりのブロックデータzzx、zzy及びz
00を不動小数点から固定小数点に変換し、この変換して
得たデータの内データzzxをレジスタ73に、データz
zyをレジスタ74に、データz00をレジスタ75及び7
6に夫々供給する。
【0067】これらレジスタ73及び74からのデータ
zx及びzzyが加算回路77に夫々供給されると共に、
レジスタ75及び76からのデータz00が加算回路77
に供給される。加算回路77は図2のシーケンサから供
給されるシーケンスデータに基いてレジスタ73及び7
4からのデータzzx及びzzyを加算する。この加算出力
及びデータz00は、バッファ78及び出力端子79を介
して図2に示すレジスタ付コンパレータ62及び63に
夫々供給される。
【0068】再び図2に戻って説明する。プロセッサ/
イネーブルジェネレータ44はマッピングプロセッサ4
2及び43の何れの結果を使用するかを決定し、その結
果、マッピングプロセッサ42及びzデータプロセッサ
46並びにマッピングプロセッサ43及びzデータプロ
セッサ47に夫々制御信号を供給する。
【0069】従って、マッピングプロセッサ42及びz
データプロセッサ46、またはマッピングプロセッサ4
3及びzデータプロセッサ47の夫々の出力データがマ
ッピングメモリ51及び52、並びにレジスタ付コンパ
レータ62及び63に夫々供給される。
【0070】マッピングメモリ51及び52は、夫々ラ
イトパルスジェネレータ48から供給されるライトパル
スがアクティブとなったとき、且つ、図8に示したプロ
セッサ2よりの図示しない制御回路からのライトモード
時のアドレス信号がスイッチ53及び54を介して供給
されたときに、マッピングプロセッサ42または43か
らスイッチ49及び50を介して供給される入力画像の
読み出しアドレスデータを記憶する。
【0071】上述のスイッチ49、50、53及び54
は、夫々図8に示したプロセッサ2の図示しない制御回
路から供給されるodd(奇数フィールド)かeven
(偶数フィールド)かを示す制御信号によって切り換え
られる。
【0072】すなわち、スイッチ49及びスイッチ53
は例えばその制御信号がoddを示す制御信号のとき
に、可動接点49c及び53cが夫々一方の固定接点4
9a及び53aに夫々接続し、その制御信号がeven
を示す制御信号のときに、可動接点49c及び53cが
夫々他方の固定接点49b及び53bに接続するように
される。
【0073】また、スイッチ50及びスイッチ54は例
えばその制御信号がevenを示す制御信号のときに、
可動接点50c及び54cが夫々一方の固定接点50a
及び54aに夫々接続し、その制御信号がoddを示す
制御信号のときに、可動接点50c及び54cが夫々他
方の固定接点50b及び54bに接続するようにされ
る。
【0074】一方、レジスタ付コンパレータ62及び6
3は、zバッファメモリ60及び61から供給されるデ
ータを夫々内部にラッチし、夫々ラッチしたデータと、
夫々zデータプロセッサ46及び47から夫々供給され
たデータとを夫々比較し、その比較の結果、制御信号を
ライトパルスジェネレータ48に供給する。
【0075】上述のzバッファメモリ60及び61は何
れもライトパルスジェネレータ48からのライトパルス
がアクティブ、且つ、図8に示したプロセッサ2の図示
しない制御回路からのライトモード時のアドレス信号が
入力端子55及びスイッチ58及び59を介して供給さ
れたときに、レジスタ付コンパレータ62及び63から
のデータを記憶する。
【0076】次に上述の回路動作について説明する。先
ず、oddフィールドの場合には、図に示すように、ス
イッチ49、53及び58の各可動接点49c、53c
及び58cは、夫々各固定接点49a、53a及び58
aに接続し、スイッチ50、54及び59の各可動接点
50c、54c及び59cは夫々各固定接点50b、5
4b及び59bに接続する。
【0077】そして、プロセッサ/イネーブルジェネレ
ータ44の制御により、マッピングプロセッサ42から
のデータ、またはマッピングプロセッサ43からのデー
タの何れかのデータがスイッチ49を介してマッピング
メモリ51に供給される。
【0078】一方、プロセッサ/イネーブルジェネレー
タ44の制御により、zデータプロセッサ46または4
7からのデータがレジスタ付コンパレータ62に供給さ
れ、このレジスタ付コンパレータ62に格納される。こ
れと共に、zバッファメモリ60から計算された画素に
対応する位置に書き込まれているz座標データが読みだ
され、このデータがレジスタ付コンパレータ62に格納
される。そしてこのレジスタ付コンパレータ62が格納
した2つのデータを比較し、zデータプロセッサ46ま
たは47から供給されたデータがzバッファメモリ60
から供給されたz座標データより視点に近い座標データ
であれば、ライトパルスジェネレータ48に制御信号を
供給する。
【0079】ライトパルスジェネレータ48はレジスタ
付コンパレータ62から供給された制御信号に基いて、
マッピングメモリ51及び52、並びにzバッファメモ
リ62及び63に夫々供給するライトパルスをアクティ
ブにする。
【0080】かくすると、マッピングメモリ51は、入
力端子55からスイッチ53を介して供給されるライト
モード時のアドレス信号が示すアドレス部分に、マッピ
ングプロセッサ42または43から供給されたデータを
記憶する。
【0081】そしてこれと共に、zバッファメモリ60
は、入力端子55からスイッチ58を介して供給される
ライトモード時のアドレス信号が示すアドレス部分に、
レジスタ付コンパレータ62から供給されるzデータプ
ロセッサ46または47からのデータを記憶し、更新処
理を行う。そして以下このような処理により、1フィー
ルドの期間で全画素分の結果が記憶される。
【0082】一方同じフィールド期間内において、入力
端子56からスイッチ54を介して供給された読み出し
モード時のアドレス信号がマッピングメモリ52に供給
され、これにより、このマッピングメモリ52に記憶さ
れたデータがスイッチ50及び出力端子64を介して図
8に示したプロセッサ2の図示しない他の回路に供給さ
れる。
【0083】またこれと共に、入力端子57からスイッ
チ59を介してリセットモード時のアドレス信号がzバ
ッファメモリ61に供給されレジスタ付コンパレータ6
3の出力を視点から最も遠いz座標にセットしてzバッ
ファメモリー61に供給される。即ち、zバッファメモ
リ61の内容は、リセットされる。
【0084】次に、evenフィールドのときには、ス
イッチ49、53及び58の各可動接点49c、53c
及び58cは、夫々各固定接点49b、53b及び58
bに接続し、スイッチ50、54及び59の各可動接点
50c、54c及び59cは夫々各固定接点50a、5
4a及び59aに接続する。
【0085】そして、プロセッサ/イネーブルジェネレ
ータ44の制御により、マッピングプロセッサ42から
のデータ、またはマッピングプロセッサ43からのデー
タの何れかのデータがスイッチ50を介してマッピング
メモリ52に供給される。
【0086】一方、プロセッサ/イネーブルジェネレー
タ44の制御により、zデータプロセッサ46または4
7からのデータがレジスタ付コンパレータ63に供給さ
れ、このレジスタ付コンパレータ63に格納される。こ
れと共に、zバッファメモリ61から計算された画素に
対応する位置に書き込まれているz座標データが読みだ
され、このデータがレジスタ付コンパレータ63に格納
される。そしてこのレジスタ付コンパレータ63が格納
した2つのデータを比較し、zデータプロセッサ46ま
たは47から供給されたデータがzバッファメモリ61
から供給されたz座標データより視点に近い座標データ
であれば、ライトパルスジェネレータ48に制御信号を
供給する。
【0087】oddフィールド時にzバッファメモリ6
1は、視点から最も遠い位置例えば(FFFF)にデー
タがセットされているので、平面のような単純な画像を
処理する場合にでもレジスタ付コンパレータ63が不定
の状態になることなく(zデータプロセッサの出力)<
(zバッファメモリからの出力)が成立して、出力画面
のイメージでマッピングメモリ52に入力画面読み出し
アドレスデータが書き込まれる。
【0088】即ちライトパルスジェネレータ48はレジ
スタ付コンパレータ63から供給された制御信号に基い
て、マッピングメモリ51及び52、並びにzバッファ
メモリ62及び63に夫々供給するライトパルスをアク
ティブにする。
【0089】かくすると、マッピングメモリ52は、入
力端子55からスイッチ54を介して供給されるライト
モード時のアドレス信号が示すアドレス部分に、マッピ
ングプロセッサ42または43から供給されたデータを
記憶する。
【0090】そしてこれと共に、zバッファメモリ61
は、入力端子55からスイッチ59を介して供給される
ライトモード時のアドレス信号が示すアドレス部分に、
レジスタ付コンパレータ63から供給されるzデータプ
ロセッサ46または47からのデータを記憶し、更新処
理を行う。そして以下このような処理により、1フィー
ルドの期間で全画素分の結果が記憶される。
【0091】一方同じフィールド期間内において、入力
端子56からスイッチ54を介して供給された読み出し
モード時のアドレス信号がマッピングメモリ52に供給
され、これにより、このマッピングメモリ52に記憶さ
れたデータがスイッチ50及び出力端子64を介して図
8に示したプロセッサ2の図示しない他の回路に供給さ
れる。
【0092】またこれと共に、入力端子57からスイッ
チ59を介してリセットモード時のアドレス信号がzバ
ッファメモリ61に供給されレジスタ付コンパレータ6
3の出力を視点から最も遠いz座標にセットしてzバッ
ファメモリー61に供給される。即ち、zバッファメモ
リ61の内容は、リセットされる。
【0093】そして再びoddフィールドとなった場合
は、スイッチ49、53及び58の各可動接点49c、
53c及び58cは、夫々各固定接点49a、53a及
び58aに接続し、スイッチ50、54及び59の各可
動接点50c、54c及び59cは夫々各固定接点50
b、54b及び59bに接続する。
【0094】そして、プロセッサ/イネーブルジェネレ
ータ44の制御により、マッピングプロセッサ42から
のデータ、またはマッピングプロセッサ43からのデー
タの何れかのデータがスイッチ49を介してマッピング
メモリ51に供給される。
【0095】一方、プロセッサ/イネーブルジェネレー
タ44の制御により、zデータプロセッサ46または4
7からのデータがレジスタ付コンパレータ62に供給さ
れ、このレジスタ付コンパレータ62に格納される。こ
れと共に、zバッファメモリ60から計算された画素に
対応する位置に書き込まれているz座標データ(前のフ
ィールドにおいてリセットされている)が読みだされ、
このデータがレジスタ付コンパレータ62に格納され
る。そしてこのレジスタ付コンパレータ62が格納した
2つのデータを比較し、zデータプロセッサ46または
47から供給されたデータがzバッファメモリ60から
供給されたz座標データより視点に近い座標データであ
れば、ライトパルスジェネレータ48に制御信号を供給
する。
【0096】ライトパルスジェネレータ48はレジスタ
付コンパレータ62から供給された制御信号に基いて、
マッピングメモリ51及び52、並びにzバッファメモ
リ62及び63に夫々供給するライトパルスをアクティ
ブにする。
【0097】かくすると、マッピングメモリ51は、入
力端子55からスイッチ53を介して供給されるライト
モード時のアドレス信号が示すアドレス部分に、マッピ
ングプロセッサ42または43から供給されたデータを
記憶する。
【0098】そしてこれと共に、zバッファメモリ60
は、入力端子55からスイッチ58を介して供給される
ライトモード時のアドレス信号が示すアドレス部分に、
レジスタ付コンパレータ62から供給されるzデータプ
ロセッサ46または47からのデータを記憶し、更新処
理を行う。そして以下このような処理により、1フィー
ルドの期間で全画素分の結果が記憶される。
【0099】この期間において、一方では、入力端子5
6からスイッチ54を介して供給された読み出しモード
時のアドレス信号がマッピングメモリ52に供給され、
これにより、このマッピングメモリ52に記憶されたデ
ータがスイッチ50及び出力端子64を介して図8に示
したプロセッサ2の図示しない他の回路に供給される。
【0100】またこれと共に、入力端子57からスイッ
チ59を介してリセットモード時のアドレス信号がzバ
ッファメモリ61に供給され、このzバッファメモリ6
1の内容がリセットされる。
【0101】以上の動作から解かるように、メモリの動
作は、oddフィールドではodd用のメモリ60にz
データの比較結果に基いて隠面でない場合にzデータが
書き込まれ、even用のメモリ61に例えば“FFF
F”が書き込まれ、evenフィールドでは、odd用
のメモリ60に例えば“FFFF”が書き込まれeve
n用のメモリ61にzデータの比較結果に基いて隠面で
ない場合にzデータが書き込まれるという動作を繰り返
している。
【0102】そして以下、上述した処理により入力画像
データの読み出しアドレスデータを得、またz座標の補
間を行う。そしてこの入力画像データの読み出しアドレ
スデータにより、図8に示したプロセッサ2の図示しな
い読み出し回路により入力画像データが読みだされ、こ
れがモニタ8や9に供給され、これらモニタ8や9の管
面に特殊効果処理を施した画像として映出させる。
【0103】次に、図4のフローチャートを参照して、
z座標の補間を行うための処理について説明する。
【0104】先ずステップ100ではブロックの対角の
長軸を求める。そしてステップ110に移行する。即
ち、例えば図5に示した目標となる画像データ(四角形
0 、p1 、p2 及びp3 で示す)の対角線hg1(点p
0 、p2 で示す)と対角線hg2(点p1 、p3 で示す)
を夫々数4及び数5で示す式によって求める。
【0105】
【数4】
【0106】
【数5】
【0107】そして対角線hg1>対角線hg2のときに
は、図5に示す2つの三角形、即ち、点p0 、p1 及び
3 で構成するB座標系並びに点p1 、p2 及びp3
構成するD座標系とし、対角線hg1≦hg2のときには、
図5に示す対角線hg2(点p1、p3 で示す)により形
成される2つの三角形、即ち、点p0 、p1 及びp2
構成するB座標系並びに点p0 、p2 及びp3 で構成す
るD座標系とする。
【0108】ステップ110では入力座標系におけるx
方向、y方向夫々のz増分を求める。即ち、対角線hg1
≦hg2のときには、B座標系においては次に示す数6、
数7で、D座標系においては次に示す数8及び数9によ
りx及びy方向の夫々のz増分を求める。
【0109】
【数6】
【0110】
【数7】
【0111】
【数8】
【0112】
【数9】
【0113】一方、対角線hg1>hg2のときには、B座
標系においては次に示す数10、数11で、D座標系に
おいては次に示す数12及び数13によりx及びy方向
の夫々のz増分を求める。
【0114】
【数10】
【0115】
【数11】
【0116】
【数12】
【0117】
【数13】
【0118】ステップ120では入力座標系のブロック
外接四角形Qi 、Qx 及びQy を求める。即ち、図6に
示した入力画像のブロックの外接四角形(Qi 、Qx
m及びQy で示す)の点Qi 、Qx 及びQy を、B座
標形では夫々次に示す数14、数15及び数16によっ
て求め、D座標形では夫々次に示す数17、数18及び
数19によって求める。
【0119】
【数14】
【0120】
【数15】
【0121】
【数16】
【0122】
【数17】
【0123】
【数18】
【0124】
【数19】
【0125】ステップ130ではブロック対角線の中心
座標Qc のz座標を求める。即ち、対角線hg1≦hg2
ときには、z座標データZpcは次に示す数20によって
求め、対角線hg1>hg2のときには、z座標データzpc
は次に示す数21によって求める。
【0126】
【数20】
【0127】
【数21】
【0128】ステップ140では図5に示す点pi 、p
x 及びpy のz座標を入力座標系の増分より求める。即
ち、B座標系においては、点pi のz座標データzpi
次に示す数22で求め、点px のz座標データzpxを次
に示す数23で求め、点pyのz座標データzpyを次に
示す数24で求める。
【0129】
【数22】
【0130】
【数23】
【0131】
【数24】
【0132】またD座標系においては、点pi のz座標
データzpi’を次に示す数25で求め、点px のz座標
データzpx’を次に示す数26で求め、点py のz座標
データzpy’を次に示す数27で求める。
【0133】
【数25】
【0134】
【数26】
【0135】
【数27】
【0136】ステップ150では点pi 及びpx のz座
標の差分から、目標(ターゲット)座標系のx方向のz
増分を求め、点pi 及びpy のz座標の差分から目標座
標系のy方向のz増分を求める。即ち、B座標系におい
ては次に示す数28及び29によりx及びy方向夫々の
z増分zzxb及びzzyb を求める。
【0137】
【数28】
【0138】
【数29】
【0139】また、D座標系においては、次に示す数3
0及び31によりx及びy方向夫々のz増分zzxd 及び
zyd を求める。
【0140】
【数30】
【0141】
【数31】
【0142】ステップ160では目標座標系のブロック
スタート点のz座標を求める。即ち、B座標系の場合に
おいてはステップ140で使用した数22により得たz
座標データzpiをブロックスタート点のz座標zzb0
し、D座標系においてはステップ140で使用した数2
5により得たz座標データzpi’をブロックスタート点
のz座標zzd0 とする。
【0143】ステップ170では図5に示す目標となる
画像(四角形)を対角線hg1で分割される2つの三角形
(点p0 、p1 、p2 及び点p0 、p2 、p3 で示す)
もしくは対角線hg2で分割される2つの三角形(点
0 、p1 、p3 及び点p1 、p 2 、p3 で示す)が図
7に示すように折り重なる場合の前面を示すフラグ(プ
ライオリティフラグ)priの計算を行う。
【0144】即ち、対角線hg1>hg2のとき、もしz1
>z3 ならpriを“0”とし、z1≦z3 ならpri
“1”とし、対角線hg1≦hg2のとき、もしz0 >z2
ならp riを“0”とし、もしz0 ≦z2 ならpri
“1”とする。
【0145】ステップ180では任意の点(xt
t )のz座標を求める。即ち、B座標系を使用する場
合には、zzxをステップ150で使用した数28で求め
たx方向のz増分zzxb とし、zzyをステップ150で
使用した数29で求めたy方向のz増分zzyb とし、z
00をステップ140で使用した数22で求めたpi のz
座標zpiとする。そしてD座標系を使用する場合は、z
zxをステップ150で使用した数30で求めたx方向の
z増分zzxd とし、zzyをステップ150で使用した数
31で求めたy方向のz増分zzyd とし、z00をステッ
プ140で使用した数25で求めたpi のz座標zpi
とする。
【0146】従って、任意の点(xt 、yt )のz座標
t は次に示す数32で求めることができる。
【0147】
【数32】
【0148】このように本例においては、z座標のx方
向、y方向増分をブロックデータに追加し、その増分を
使用して目標とする画像の任意の画素のz座標を補間し
て画素単位で隠面判定を行えるようにしたので、隠面の
判断を正確にして画質の劣化を防止すると共に、例えば
映像が張り付けられたようになっている3次元の図形を
ねじったり、また、映像が張り付けられた屏風のような
ものが順次折り畳まれるようにする等種々の複雑な特殊
効果処理を高速に行うことができる。
【0149】尚、上述の実施例は本発明の一例であり、
本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取
り得ることは勿論である。
【0150】
【発明の効果】上述せる本発明によれば、入力画像の所
定単位の画素で構成されたブロックの入力座標を変換画
像の四辺形の変換先座標に変換し、入力画像のブロック
を変換先座標にマッピングする際に、入力座標上のブロ
ックのx及びy方向のz軸(但し、変換画像の投影面に
対して垂直な軸)増分を求め、入力座標上のブロックに
外接する入力座標系四角形の座標データ及び対角線の中
心座標データを求め、入力座標系四角形の座標データ
と、入力座標上のブロックのx及びy方向のz軸増分
と、四角形の対角線の中心座標データに基いて変換画像
の四辺形の変換座標上における外接四角形のz座標デー
タを求め、変換画像の四辺形の変換座標上における外接
四角形のx及びy方向の差分データ及び変換画像の四辺
形の変換座標上において外接する四角形のz座標データ
に基いて、変換画像の四辺形のx及びy方向のz軸増分
を求め、変換画像の四辺形のx及びy方向のz軸増分及
び変換画像の四辺形に外接する四角形のz座標データに
基いて変換画像の四辺形の変換座標上の全てのz座標デ
ータを求め、変換画像の四辺形の変換座標上の全てのz
座標データに基いて入力画像データのブロックを構成す
る各画素が画面に投影されるべき画素か隠面部分となる
画素かを判断するようにしたので、隠面の判断を正確に
して画質の劣化を防止すると共に種々の複雑な特殊効果
処理を高速に行うことができる利益がある。
【0151】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明特殊効果装置の一実施例を示す構成図で
ある。
【図2】本発明特殊効果装置の一実施例の要部を示す構
成図である。
【図3】本発明特殊効果装置の一実施例の要部を示す構
成図である。
【図4】本発明特殊効果装置の一実施例の説明に供する
フローチャートである。
【図5】本発明特殊効果装置の一実施例の説明に供する
説明図である。
【図6】本発明特殊効果装置の一実施例の説明に供する
説明図である。
【図7】本発明特殊効果装置の一実施例の説明に供する
説明図である。
【図8】特殊効果装置の一例を示す構成図である。
【図9】従来の特殊効果装置の例の説明に供する隠面の
説明図である。
【図10】従来の特殊効果装置の例の説明に供する説明
図である。
【図11】従来の特殊効果装置の例の説明に供する説明
図である。
【図12】従来の特殊効果装置の例の説明に供する説明
図である。
【図13】従来の特殊効果装置の例の説明に供する隠面
の説明図である。
【図14】従来の特殊効果装置の例の説明に供する説明
図である。
【図15】従来の特殊効果装置の例の説明に供する説明
図である。
【図16】従来の特殊効果装置の例の説明に供する説明
図である。
【符号の説明】
16、17、18、19 ディジタルシグナルプロセッ
サ 20、21、22、23 1/x計算ROM 38 隠面処理回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−82470(JP,A) 特開 平1−106284(JP,A) 特開 昭58−109963(JP,A) 特開 昭64−29976(JP,A) 特開 昭61−25278(JP,A) 特開 平2−266481(JP,A) 特開 昭64−88887(JP,A) 特開 昭63−106085(JP,A) 特開 平3−138779(JP,A) 特開 昭62−82469(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 15/40 WPI(DIALOG)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像の所定単位の画素で構成された
    ブロックの入力座標を変換画像の四辺形の変換先画像に
    変換し、上記入力画像の上記ブロックを上記変換先座標
    にマッピングする際に、 上記入力座標上の上記ブロックのx及びy方向のz軸
    (但し、変換画像の投影面に対して垂直な軸)増分を求
    め、 上記入力座標上の上記ブロックに外接する入力座標系四
    角形の座標データ及び対角線の中心座標データを求め、 上記入力座標系四角形の座標データと、上記入力座標上
    の上記ブロックのx及びy方向のz軸増分と、上記四角
    形の対角線の中心座標データに基いて上記変換画像の四
    辺形の変換座標上における外接四角形のz座標データを
    求め、 上記変換画像の四辺形の変換座標上における外接四角形
    のx及びy方向の差分データ及び上記変換画像の四辺形
    の変換座標上において外接する四角形のz座標データに
    基づいて、上記変換画像の四辺形のx及びy方向のz軸
    増分を求め、 上記変換画像の四辺形のx及びy方向のz軸増分及び上
    記変換画像の四辺形に外接する四角形のz座標データに
    基いて上記変換画像の四辺形の変換座標上の全てのz座
    標データを求め、 上記変換画像の四辺形の変換座標上の全てのz座標デー
    タに基いて入力画像データの上記ブロックを構成する各
    画素が画面に投影されるべき画素か隠面部分となる画素
    かを判断するようにしたことを特徴とする画像データの
    隠面判別方式。
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