JPH06150017A - 三次元図形表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】三次元図形表示において、影付き表示や形状の
論理演算表示など表示図形の相互位置関係による表示上
の効果がついた表示を比較的小規模なハ−ドウェアで高
速に実現する。 【構成】ＣＰＵ１により、表示図形を視点以外の光源の
方向からみた時の位置関係の情報を生成し、この情報を
レンダリングプロセッサ７により拡張Ｚバッファ１１に
格納する。実際に本来の視点からの表示を行う場合に
は、レンダリングプロセッサ７のアドレス生成手段を用
いて、描画画素に対応する拡張Ｚバッファのアドレスを
求め、このアドレスに格納された情報を読みだす。レン
ダリングプロセッサ７は、この情報に基づいて描画方法
を制御して、影付き表示や形状の論理演算表示を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は三次元図形の表示に係わ
り、特に、影付き表示や形状の論理演算付き表示など、
図形相互の位置関係を考慮した表示を高速に実現する図
形表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】第１の従来例として、ジェイ、チャ−ル
ズ、ホ−ケイド他著、”アルゴリズムフォ アンチエイ
リアスト キャスト シャドウズ” コンピュ−タ＆グ
ラフィックス 第９巻 ３号（ J.CHARLES HOURCADE，"A
LGORITHMS FOR ANTI-ALIASEDCAST SHADOWS"，Computer
&Graphics Vol.9 No.3）に記述されているように、光源
と描画の視点とが異なる場合に、まず、光源を視点とし
て、隠面消去を施して描画した画像を作り、この結果の
画像を参照しながら描画の視点からの描画処理を行うこ
とにより、影を表示する方法が提案されている。

【０００３】これは次の原理で影を表示しようとするも
のである。図１０に示すように、光源１００から見た時
の表示図形（図形１０１，１０２）同志の前後関係を調
べ、図形１０２の全体あるいは一部が図形１０１の影の
中に入るかを決める。図１０に示す例では、図形１０２
の前に図形１０１があり、図形１０２の一部は図形１０
１の影の中に入る。

【０００４】表示処理手順としては、第１の処理（パス
１）で、光源１００から見た時の図形１０１，１０２の
前後関係により、図形１０２が図形１０１の影に入るか
否かを決定する。光源１００を視点として描画した時、
隠面消去されずに描画された部分が、光源１００からの
光が直接当たり、影に入っていない部分となる。この
際、通常の表示のように図形の色を、表示画像のデータ
を記憶するフレ−ムバッファに書き込む代わりに、図形
の識別情報をフレ−ムバッファとは別のプライオリティ
バッファ（P-buffer)に記憶しておく。

【０００５】次に第２の処理（パス２）で、本来の視点
１０３からの表示処理を行なう。この時には、表示図形
の各画素に対応する、上記プライオリティバッファに記
憶されている図形の識別情報を取りだし、描画処理中の
図形と一致しているかを判定することにより、影の中に
入っているかどうかが分かる。影の中に入っている場合
は、輝度を低くして描画すれば良い。

【０００６】しかし、この論文においては、上記の処理
をソフトウェアで実現することを前提とし、方法の提案
がなされているのみであり、表示に時間がかかるという
問題がある。また、表示画素に対応するプライオリティ
バッファのアドレスの具体的な計算方法についても議論
されていない。

【０００７】一方、第２の従来例として、特開昭６３−
８０３７７号公報記載の断面図描画装置のような技術が
ある。この断面図描画装置は、表示対象範囲の奥行き座
標値、すなわちＺ座標値を記憶しておくセクショニング
バッファを設け、三次元図形表示における通常の隠面消
去法であるＺバッファによる隠面消去法を用いて表示処
理を行なう時に、セクショニングバッファを参照するこ
とにより、描画対象画素のＺ座標値が所定の範囲に入っ
ているかを判定し、入っている場合のみ、実際の描画を
行う。このようにして、所望の奥行き範囲の三次元図形
を表示することを可能とし、結果として、断面を表示す
る装置が考案されている。

【０００８】また、第３の従来例として、特開平１−２
００４８９号公報記載の三次元図形の処理装置のような
技術がある。この処理装置は、Ｚバッファを拡張するこ
とにより、図形の断面表示、アニメ−ション表示、ピッ
クおよび干渉チェックを可能にしている。

【０００９】これらの装置は、表示画面に対応した下記
（１）〜（３）の情報、 （１）Ｚ座標すなわち奥行き座標値 （２）Ｚ座標を含む図のイメ−ジ情報 （３）図形の識別情報 と、これらの情報を記憶する拡張Ｚバッファと呼ぶべき
バッファを設け、このバッファに記憶している情報を用
いることより、上記機能を有する表示を可能としてい
る。

【００１０】さらに、第４の従来例として、高木 伸滋
著、“ビジュアリゼ−ションに性能を発揮するＰＯＷＥ
ＲＶＩＳＯＮの新技術”（日経ＣＧ１９９０年８月号、
１４６〜１５７ペ−ジ）に記述されているような技術が
ある。この技術は、Ｚバッファよりも優先度の高いステ
ンシルプレ−ンを設けることにより、表示上の乱れを防
止している。すなわち、描画処理におけるＺ座標値の補
間の誤差により、いわば台紙となる多角形面上に別の多
角形を表示する際に、台紙上に表示されるべき、多角形
の一部あるいは全部が台紙に隠れてしまうという問題を
解決している。また、形状の論理演算を実行しながら表
示することも可能としている。

【００１１】これらの第２の実施例から第４の実施例に
おいては、いずれも、表示画面と上記拡張Ｚバッファと
はそのままのイメ−ジで対応していることを想定してい
る。すなわち、表示画面上のあるアドレスの画素に対応
する拡張Ｚバッファ上の画素は、拡張Ｚバッファ上の同
一アドレスとなることを想定している。しかし、先に説
明した影付け表示用のプライオリティバッファとして拡
張Ｚバッファを使用しようとしても、表示画面と拡張Ｚ
バッファとのアドレス対応が固定であるので、使用でき
ない。

【００１２】また、第５の従来例として、マ−クシ−ガ
ル他、“ファ−スト シャドウズ アンド ライティング
イフェクト ユ−ジング テクスチャ マッピング”（コ
ンピュ−タグラフィックス第２６巻２号、１９９２年７
月（Mark Segal, " FastShadows and Lighting Effects
Using Texture Mapping ", Computer Graphics,Vol.2
6, No.2, July 1992 )）に記載されているようにテクス
チャマッピング機能を用いて、影付け、スポットライト
表現およびスライドの映写表現を実現する装置が考案さ
れている。テクスチャマッピングの基本は、表示画素の
輝度に対して、対応するテクスチャデ−タ値により変化
を加える処理を行うことである。

【００１３】一方、拡張Ｚバッファを用いる方法では、
対応する拡張Ｚバッファ上の値により、描画対象画素の
描画を止めることも可能であり、形状の論理演算付き表
示のために、図形に所望の穴を開けて、表示することも
出来る。このように、テクスチャマッピング機能を用い
る場合、拡張Ｚバッファを用いる方法に比較して可能な
表示機能の範囲が狭いという問題がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような第１の従
来例においては、影付け表示をソフトウェアにより実現
しているため、表示に時間がかかるという問題がある。
一方、第２から第４の従来例においては、表示画面と拡
張Ｚバッファとのアドレス対応が固定で、影付けには用
いられないという問題がある。また、第５の従来例にお
いては、形状の論理演算付き表示が実現できず、機能の
幅が狭いという問題がある。

【００１５】また、断面表示や影付けなど、様々な表現
を可能とする三次元図形表示装置を実現するためには、
拡張Ｚバッファやプライオリティバッファを別々に設け
たとしても、ハ−ドウェアの規模が増大するという問題
がある。

【００１６】本発明の目的は、上記拡張Ｚバッファ機能
とプライオリティバッファ機能を統合し、コンパクトな
ハ−ドウェアにより、従来の断面表示に加えて高速な影
付け表示および形状の論理演算付き表示を可能とする三
次元図形表示装置を実現することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】表示図形に関する形状の
幾何学的情報、位置情報、前記表示図形に関する表面の
色、輝度、模様を示す表示属性情報、光源の位置情報、
および、光源の位置を視点として前記表示図形を表示す
る場合の光源からの位置関係を規定するための位置関係
情報を含む表示図形情報を与えられて記憶する記憶装置
を備え、さらに、視点の位置情報を与えられて、与えら
れた視点からみた表示図形に関する情報を、前記表示図
形情報に対して座標変換および投影処理を行なって算出
する算出手段により求め、算出された情報に基づいて前
記表示図形を描画するための描画手段とを備える三次元
図形表示装置において、光源からの位置関係情報を格納
するバッファを備え、描画手段は、与えられた視点にお
ける各描画画素に対応する、前記バッファにおけるアド
レスを生成するためのアドレス生成手段と、各描画画素
に対し、前記バッファの対応するアドレスに記憶された
情報と、算出手段により算出された情報とに基づいて、
この画素への描画を制御するための描画情報を生成し、
この情報に基づいて描画を制御する画素描画制御手段と
を備えることができる。

【００１８】また、表示図形は少なくとも２以上で、各
々の図形を示す識別情報を有し、前記バッファは、光源
からの位置関係情報として、光源の位置からみた場合に
一番手前に見える表示図形の識別情報を格納し、算出手
段は各描画画素に描画すべき表示図形の識別情報を算出
し、画素描画制御手段は、各描画画素毎に、前記バッフ
ァに記憶された図形の識別情報と、算出手段により算出
された識別情報とを比較する比較回路と、この比較回路
により一致していないと判定された場合には画素を影と
して描画し、一致していると判定された場合には画素を
光源からの光線が当たっているとして描画する影付け表
示手段とを備えることもできる。

【００１９】さらに、表示図形は少なくとも２以上で、
少なくとも２以上の表示図形は、図形の一部が他の図形
の一部と接合される図形であって、画素描画制御手段
は、影付け表示手段に替えて、比較回路により一致して
いないと判定された場合には、画素上には立体図形が存
在しないように描画し、一致していると判定された場合
には、画素上に図形を描画する接合図形表示手段を備え
ることもできる。

【００２０】さらに、前記バッファは二次元のアドレス
空間であり、アドレス生成手段は、算出手段により変換
された座標を入力し線形補間する補間手段と、補間手段
により補間された座標を二次元のアドレスに投影する投
影手段とを備えることもできる。

【００２１】

【作用】パス１で、先に述べたように拡張Ｚバッファに
図形が影の中に入っているか否かを示す情報を作成す
る。すなわち、光源を視点として、拡張Ｚバッファへ図
形を描画する。この時、Ｚバッファ法による隠面消去を
行ない、光源からみて手前にある図形の図形識別情報を
書き込む。

【００２２】パス２で、本来の視点から見た、図形、す
なわち多角形の描画を行う。この時、この多角形の頂点
に対応する拡張Ｚバッファの同次座標系での座標を計算
する。多角形内の画素描画処理において、前記拡張Ｚバ
ッファアドレス生成機構を用いて、描画対象画素の拡張
Ｚバッファの同次座標系上座標を前記頂点の値から補間
で求め、求めた同次座標系の値を、パ−スペクティブ
デバイド処理により、拡張Ｚバッファの二次元のアドレ
ス、拡張Ｚバッファアドレスに変換する。この画素に対
応する拡張Ｚバッファの内容が自多角形を示していれ
ば、光源からの光がこの多角形に直接照っていることを
示しており、影となっていない場合の輝度で描画する。
拡張Ｚバッファの内容が自多角形と異なっている場合に
は、他の多角形の影になっており、影の輝度で描画す
る。このような手順で影付の表示が可能となる。

【００２３】また、形状の論理演算付き表示としては、
たとえば、表示対象図形に他の図形が組み合わされ、表
示対象図形が、他の図形の部分により切り取られる場合
が考えられる。たとえば、図１２（ａ）に示すように、
２つの円筒１，２が互いに接合する場合、円筒１から接
合部が切り取られて表示される。図１２（ｃ）に示すよ
うに、円筒１においては、円筒２が入る丸い穴１１０が
作られて表示される。

【００２４】この穴１１０の開いた円筒形を円筒１とし
て定義しなおしても良いが、再定義に時間がかかり、ま
た、図形定義も複雑になるので、この状態の円筒１を、
穴の無い円筒１の図形定義のままで表示することを考え
る。

【００２５】ここで、円筒１から切り取られる部分は、
円筒２の断面１１１を円筒１に投影した部分となる。こ
のように、表示対象図形において切り取られる部分は、
他の図形のある部分を表示対象図形に投影した部分とな
ることが多い。

【００２６】切り取られる部分は、図１２（ｂ）に示す
ように、仮想的に投影方向からの光線を考えた場合に、
この光線により円筒２の断面の影となる部分となる。こ
のようにして、形状の論理演算を影付けの問題に変換す
ることが出来る。影の部分を描画しなければ、この部分
を切り取った表示が可能である。

【００２７】この方法においては、投影される断面の影
となる部分をすべて切り取ると、円筒２が円筒１を貫通
してしまうという問題があるが、円筒１を円筒２とが接
合する可能性のある部分とそうでない部分とに分け、可
能性の有る部分でのみ、上記処理を行い、明らかに接合
しない部分は通常の表示を行えば良い。

【００２８】なお、一般的な三次元表示処理手順、Ｚバ
ッファによる隠面消去、ＤＤＡ、同次座標系、パ−スペ
クティブデバイドおよび形状の論理演算については、フ
ォリ−他著、コンピュ−タグラフィッックス アディソ
ン−ウェスリ パブリッシング カンパニ １９９０年
刊（James D. Foley, "Computer Graphics", Addison-W
esley Publising Company, 1990)を参照されたい。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図１３を用
いて説明する。

【００３０】図１３に、本発明を実現するシステムの全
体構成を示す。

【００３１】このシステムは、ＣＰＵ１、主メモリ・シ
ステムバス制御２、主メモリ３、システムバス４、グラ
フィックバス制御５、グラフィックバス６、レンダリン
グプロセッサ７、フレ−ムバッファ８、Ｚバッファ９、
テクスチャバッファ１０、拡張Ｚバッファ１１、ＤＡＣ
１２、モニタ１３、キーボード・マウス等の入力装置１
４から構成される。

【００３２】システムバス４には、主メモリ・システム
バス制御２、グラフィックバス制御５、入力装置１４が
接続される。バス制御２には、ＣＰＵ１、主メモリ３が
接続される。バス制御５には、グラフィックバス６を介
して、レンダリングプロセッサ７、バッファ類（フレ−
ムバッファ８、Ｚバッファ９、テクスチャバッファ１
０、拡張Ｚバッファ１１）、ＤＡＣ１２が接続される。
また、プロセッサ７とバッファ類、バッファ類とＤＡＣ
１２とが接続され、ＤＡＣ１２にはモニタ１３が接続さ
れる。

【００３３】ＣＰＵ１は、三次元図形表示のために、座
標変換、クリッピング、輝度計算などの表示処理や、レ
ンダリングプロセッサ７やフレ−ムバッファ８、Ｚバッ
ファ９、テクスチャバッファ１０、拡張Ｚバッファ１
１、ＤＡＣ１２（Digital-to-Analog Convertor）の制
御などシステム全体の制御を行う。

【００３４】主メモリ・システムバス制御２は、ＣＰＵ
１の主メモリ３へのアクセスの制御およびシステムバス
４の制御を行う。システムバス４は、ＣＰＵ１および主
メモリ３とグラフィックバス制御５との間で、デ−タや
制御信号の転送を行う。また、その他の入出力装置（図
示せず）と、ＣＰＵ１、主メモリ３とを接続する。

【００３５】グラフィックバス制御５は、ＣＰＵ１およ
び主メモリ３間で、デ−タや制御信号の授受を行う他、
グラフィックバス６を制御する。グラフィックバス６
は、グラフィックバス制御５経由して、ＣＰＵ１、主メ
モリ３とレンダリングプロセッサ７、バッファ類（フレ
−ムバッファ８、Ｚバッファ９、テクスチャバッファ１
０、拡張Ｚバッファ１１）およびＤＡＣ１２間で、デ−
タや制御信号を転送する。 レンダリングプロセッサ７
は、ＣＰＵ１からの指示により、フレ−ムバッファ８に
線分等を描画する。フレ−ムバッファ８は、モニタ１３
に表示する画像を記憶する。Ｚバッファ９は、隠面消去
のために用いられる。テクスチャバッファ１０は、テク
スチャマップするテクスチャデ−タを記憶する。拡張Ｚ
バッファ１１は、本発明の中核をなすもので、従来技術
に示した拡張Ｚバッファやプライオリティバッファのよ
うに断面のＺ座標値や影付けのための図形の相互位置に
関する情報を記憶する。ＤＡＣ１２は、フレ−ムバッフ
ァ８から所定の周期でフレ−ムバッファ上の画像情報
（ディジタル情報）を読みだし、アナログ情報に変換し
てモニタ１３に送り、表示する。

【００３６】多角形の影付け表示処理手順を図１，図２
に示す。

【００３７】図１に、第１の処理（パス１）、すなわ
ち、拡張Ｚバッファ１１へ、図形が他の図形の影の中に
入っているかを示す情報を作成する処理の手順のフロ−
チャ−トを示す。

【００３８】この処理は、大半がＣＰＵ１により実行さ
れるが、ステップ２０３の処理ではＣＰＵ１がシステム
バス４、グラフィックバス６を経由してレンダリングプ
ロセッサ７にコマンド処理パラメ−タを送り、レンダリ
ングプロセッサ７にて実際の処理がなされる。

【００３９】ステップ２００においては、光源位置を視
点とした、多角形の頂点座標の座標変換処理が行われ
る。ステップ２０１においては、この多角形が表示範囲
の外にあるかどうかを判定し、もし外にあれば、以降の
処理を行なわない。多角形の一部が外にある場合には、
外に出ている部分を切り取る処理（クリッピング処理）
が行われる。ただし、この時、表示範囲の外であって
も、いわゆる前面クリップは行なわず、光源に近い図形
は残し、これらの影が表示範囲内の図形に反映されるよ
うにする。

【００４０】ステップ２０２においては、画面の座標系
変換された多角形を、多角形内の水平線分、すなわち、
スパンに分解する。

【００４１】ステップ２０３においては、このスパンを
拡張Ｚバッファ１１に描画する。この時、Ｚバッファ１
０を用いて隠面消去を行ない、図形識別番号を描画す
る。

【００４２】ステップ２０４においては、全スパンの描
画を終了したかを判定し、終了していなければ、ステッ
プ２０３の処理を繰り返す。

【００４３】第２の処理（パス２）、すなわち、本来の
視点（描画の視点）から図形の描画を行なう処理の手順
を示すフローチャートを、図２に示す。

【００４４】図２（ａ）に、パス２のうちの、影の中に
入っていない部分の描画処理（パス２−１）の手順を示
す。この処理は、パス１と同様に、大半がＣＰＵ１にて
処理されるが、ステップ２１５の処理では、ＣＰＵ１が
レンダリングプロセッサ７にコマンド処理パラメ−タを
送り、レンダリングプロセッサ７にて実際の処理がなさ
れる。

【００４５】ステップ２１０においては、本来の視点位
置での多角形の頂点座標および頂点法線ベクトルの座標
変換処理が行われる。ステップ２１１においては、光源
情報、すなわち、光源からの光と、光源以外のバックグ
ランドからの光である周囲光の色と強度、反射係数およ
び法線ベクトルを用いて、光の反射式による輝度計算が
行われる。

【００４６】ステップ２１２においては、前記多角形の
頂点に対応する、拡張Ｚバッファ１１の同次座標系の座
標値が計算される。これは、パス１での座標変換とパス
２−１での座標変換とから求めることができる。この詳
細は後に説明する。

【００４７】ステップ２１３においては、前記多角形に
おいて表示範囲の外に出た部分を切り取る処理（クリッ
ピング処理）が行われる。

【００４８】ステップ２１４においては、先に述べたよ
うに多角形をスパンに分解する。描画すべきスパンの端
点の情報、すなわち、両端点のフレ−ムバッファの座
標、拡張Ｚバッファの座標、テクスチャマッピングを行
なう場合はテクスチャバッファの座標および光の反射よ
るＲＧＢ輝度を、それぞれの頂点の値から線形補間で求
める。

【００４９】またＤＤＡのためのＲＧＢ輝度増分、Ｚ座
標増分、拡張Ｚバッファ座標増分およびテクスチャ座標
増分を求める。

【００５０】ステップ２１５においては、これらスパン
に関する情報と、描画対象図形識別番号および、影の中
の場合に描画しないモ−ドであることをレンダリングプ
ロセッサ７に設定し後、スパン描画を行なう。すなわ
ち、スパンのうち、影の中でない部分は光源からの光が
当たった輝度で描画され、影の部分は描画されない。

【００５１】ステップ２１６においては、全スパンの描
画が終了したかを判定し、終了していない場合は、ステ
ップ２１５へ戻り、処理を繰り返す。

【００５２】このように、多角形の描画画素毎に、拡張
Ｚバッファ１１に記憶されている図形識別番号と描画中
の図形識別番号とを比較し、一致しないとき、すなわ
ち、影の中の場合は、描画されないことになる。

【００５３】図２（ｂ）に、パス２のうちの、影の中に
入っている部分の描画処理（パス２−２）の手順を示
す。

【００５４】パス２−１の処理手順とほぼ同一である
が、ステップの輝度計算では、影の中の場合の輝度を計
算する。即ち、光源からの光は考慮せず、バックグラン
ドの光であるいわゆる周囲光だけで輝度を計算する。

【００５５】また、ステップ２２５においては、影に入
っている場合、すなわち、前記多角形の図形識別番号
と、拡張Ｚバッファ１１の該当するアドレスに記憶され
ている値とが異なっている場合に、その画素を描画する
モ−ドをレンダリングプロセッサ７に設定して、スパン
描画を行なうようにする。

【００５６】このようにすることにより、影の中に入っ
ている場合は周囲光だけの輝度で、影の中に入っていな
い場合は光源と周囲光と両方による輝度で、描画するこ
とが可能になる。

【００５７】これらの処理、すなわち、座標変換、クリ
ッピング処理、シェ−ディング処理、多角形をスパンに
分解して描画すること、Ｚバッファによる隠面消去に関
しては、三次元図形表示処理では広く一般的に行われて
いることであり、詳細に関しては、前記フォ−リ他によ
る著書を参照されたい。

【００５８】次に、多角形頂点および描画画素に対応す
る拡張Ｚバッファアドレスの計算方法について、図１０
を用いて説明する。

【００５９】まず、本来の視点での表示における座標変
換は、次の手順で行われる。モデリング座標系ＭＣで定
義された図形は、世界座標系ＷＣ、ビュ−イング座標系
ＶＲＣ、正規化投影座標系ＮＰＣ、スクリ−ン座標系Ｓ
Ｃに変換され、最後にパ−スペクティブデバイド（Pers
pective Divide）により表示画面に対応するデバイス座
標系ＤＣに変換される。デバイス座標系に変換されるま
では、同次座標系で変換処理がなされる。

【００６０】一方、光源を視点とする場合は、モデリン
グ座標系ＭＣで定義された図形は、世界座標系ＷＣ、照
明座標系ＬＣ、正規化投影照明座標系ＮＰＬＣ、拡張Ｚ
バッファ座標系ＥＺＣに変換され、最後にパ−スペクテ
ィブデバイド（PerspectiveDivide）により拡張Ｚバッ
ファに対応する拡張デバイス座標系ＥＤＣに変換され
る。本来の視点による表示と同様に、拡張デバイス座標
系ＥＤＣに変換されるまでは、同次座標系で変換処理が
なされる。

【００６１】ここで、スクリ−ン座標系ＳＣから拡張Ｚ
バッファ座標系ＥＺＣへの変換を考えると、スクリ−ン
座標系ＳＣから世界座標系ＷＣへ逆変換し、その後、世
界座標系ＷＣから拡張デバイス座標系ＥＤＣに変換すれ
ばよい。この変換は、４ｘ４のマトリクスＭ_szにより表
される。すなわち、スクリ−ン座標系ＳＣの点（ｘ_s，
ｙ_s，ｚ_s，ｗ_s）はマトリクスＭ_szにより拡張Ｚバッフ
ァ座標系ＥＺＣ（ｘ_ez，ｙ_ez，ｚ_ez，ｗ_ez）に変換され
る。

【００６２】 ［ｘ_ez，ｙ_ez，ｚ_ez，ｗ_ez］＝［ｘ_s，ｙ_s，ｚ_s，ｗ_s］＊Ｍ_sz …式（１ ） ここで、デバイス座標系ＤＣ（Ｘ_d，Ｙ_d，Ｚ_d）は、ス
クリ−ン座標系ＳＣ（ｘ_s，ｙ_s，ｚ_s，ｗ_s）より次のよ
うに求められる。

【００６３】Ｘ_d＝ｘ_s／ｗ_s …式（２） Ｙ_d＝ｙ_s／ｗ_s …式（３） Ｚ_d＝ｚ_s／ｗ_s …式（４） ここで、ｗ_s＝１に固定すると、式（１）はつぎの式
（５）のようになり、 ［ｘ_ez，ｙ_ez，ｚ_ez，ｗ_ez］＝［Ｘ_d，Ｙ_d，Ｚ_d，１］＊Ｍ_sz …式（５） すなわち、デバイス座標系ＤＣ（Ｘ_d，Ｙ_d，Ｚ_d）から
拡張Ｚバッファ座標系ＥＺＣ（ｘ_ez，ｙ_ez，ｚ_ez，
ｗ_ez）に線形に変換される。

【００６４】すなわち、デバイス座標系ＤＣ上のスパン
上の画素が一画素ずれた場合、画素の位置によらず、一
定の値だけ拡張Ｚバッファ座標系ＥＺＣがずれることに
なり、ＤＤＡによりスパン上の画素に対応する拡張Ｚバ
ッファ座標が計算できることになる。先に述べたように
この拡張Ｚバッファ座標系ＥＺＣに、パ−スペクティブ
デバイド（Perspective Divide）を施すことにより、拡
張デバイス座標系ＥＤＣ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に変換される。

【００６５】Ｕ＝ｘ_ez／ｗ_ez …式（６） Ｖ＝ｙ_ez／ｗ_ez …式（７） Ｗ＝ｚ_ez／ｗ_ez …式（８） 従って、上記の図２（ａ）のステップ２１２、および、
図２（ｂ）のステップ２２２においては、多角形の頂点
に対応する、拡張Ｚバッファ座標（ＥＺＣ座標）を計算
すれば良い。

【００６６】以下、レンダリングプロセッサ７における
線分描画処理について詳細に説明する。

【００６７】図１に示したレンダリングプロセッサ７の
全体ブロック図を、図３に示す。

【００６８】グラフィックバスインタフェ−ス７１は、
グラフィックバス６とレンダリングプロセッサ７とを結
合する。シ−ケンサ７２は、ＤＤＡ部７３で発生する画
素の数の管理などを行ない、レンダリングプロセッサ７
の動作を制御する。

【００６９】ＤＤＡ部７３は以下の値を計算する。 （１）該当スパン上の画素のデバイス座標系ＤＣ
（Ｘ_d，Ｙ_d，Ｚ_d）座標値。 （２）輝度（Ｒ，Ｇ，Ｂ，α、すなわち、ＲＧＢ輝度お
よび不透明度を示すα）。 （３）拡張デバイス座標（Ｕ，Ｖ，Ｗ）、ここではＵ，
Ｖのみを使用し、これらを拡張Ｚバッファアドレス
（Ｕ，Ｖ）と呼ぶこととする。 （４）テクスチャ座標（ｓ，ｔ）。

【００７０】ソ−スバッファ７５には、テクスチャバッ
ファ１０および拡張Ｚバッファ１１の該当アドレスの値
が取り込まれる。

【００７１】輝度ブレンド部７４は、ＤＤＡ部７３から
のＲＧＢ輝度とソ−スバッファ７５に取り込まれている
該当テクスチャデ−タを混合する。この結果は、該当デ
ィスティネ−ションバッファ７６、フレ−ムバッファイ
ンタ−フェ−ス７７経由でフレ−ムバッファ８の該当ア
ドレスに書き込まれる。また、輝度ブレンド部７４は、
Ｚバッファ９および拡張Ｚバッファ１１の更新値を生成
し、それぞれに書き込む。

【００７２】また、輝度ブレンド部７４は、拡張Ｚバッ
ファ１１に記憶されている値と指定された値とを比較し
て、この結果により、描画を抑止したり、ＲＧＢ輝度を
減衰させたりすることができる。例えば、拡張Ｚバッフ
ァ１１に記憶されている図形識別番号と描画中の図形の
識別番号とを比較し、一致したら描画を行い、不一致な
らば描画を行わない制御を行うことができる。この比較
方法、および比較結果による処理の選択および拡張Ｚバ
ッファ１１の更新処理について、図７から図９の表に示
す。詳細は後に説明する。

【００７３】また、必要ならば、混合により得られた値
と、フレ−ムバッファ８の書き込み箇所の書き込み前の
値とを加算するなどの演算を施して書き込むこともでき
る。

【００７４】ディスティネ−ションバッファ７６は、輝
度ブレンド部７４の出力をフレ−ムバッファ８、Ｚバッ
ファ９、拡張Ｚバッファ１１へ書き込むためのバッファ
として使用される。この他、描画対象画素の書き込み前
のフレ−ムバッファ８やＺバッファ９の値を保持する。

【００７５】フレ−ムバッファインタフェ−ス７７は、
ＤＤＡ部７３から画素座標（Ｘ_d，Ｙ_d，Ｚ_d）により、
フレ−ムバッファ８およびＺバッファ９の該当する箇所
の値を、ディスティネ−ションバッファ７６に取り込
む。また、デスティネ−ションバッファ７６内の輝度あ
るいはＺ座標を、フレ−ムバッファ８あるいはＺバッフ
ァ９の該当箇所に書き込む。

【００７６】また、フレ−ムバッファインタフェ−ス７
７は、ＤＤＡ部７３から出力されるテクスチャ座標
（ｓ，ｔ）によりテクスチャバッファ１０の該当アドレ
スの値、拡張Ｚバッファアドレス（Ｕ，Ｖ）により拡張
Ｚバッファ１１の値を読みだし、ソ−スバッファ７５に
取り込む。

【００７７】以降に、レンダリンプロセッサ７の各部の
詳細構成を説明する。

【００７８】図４に、ＤＤＡ部７３のブロック図を示
す。

【００７９】ＤＤＡ部７３は、（１）Ｘ_dＹ_d用ＤＤＡ７
３１、（２）ｓｔ用ＤＤＡ７３２、（３）Ｚ_d用ＤＤＡ
７３３、（４）ＲＧＢα用ＤＤＡ７３４、（５）ｘ_ezｙ
_ez用ＤＤＡ７３５、（６）ｗ_ez用ＤＤＡ７３６、（７）
乗算器７３７および（８）逆数演算器７３８からなる。
これらはそれぞれ、（ａ）発生画素座標計算のため、
（ｂ）マッピングするテクスチャのテクスチャ座標発生
のため、（ｃ）発生画素のＺ座標発生のため、（ｄ）Ｒ
ＧＢα（ＲＧＢ輝度および透明度示すα値）計算のた
め、（ｅ）上記ｘ_ezｙ_ez用ＤＤＡ７３５から逆数演算器
７３８は拡張Ｚバッファアドレス、すなわちＵＶ座標計
算のために用いられる。ここで、上記ｘ_ezｙ_ez用ＤＤＡ
７３５から逆数演算器７３８が、先に述べた拡張Ｚバッ
ファアドレス生成機構の一実現例にあたる。

【００８０】ここで、特にＵＶ座標の計算において、拡
張Ｚバッファ座標系ＥＺＣ（ｘ_ez，ｙ_ez，ｚ_ez，ｗ_ez）
のうちのｘ_ez，ｙ_ez，ｗ_ezがＤＤＡにより線形補間で求
められ、発生画素毎に除算を実行して拡張Ｚバッファア
ドレスＵＶを計算するため、透視変換の非線形性による
誤差を生じないことに注意されたい。

【００８１】このようにして、スパン描画に必要となる
各画素に関する各種座標および輝度情報が生成されるこ
とが分かる。

【００８２】図５に、輝度ブレンド部７４のブロック図
を示す。

【００８３】輝度ブレンド部７４は、テクスチャ合成部
７４１、αブレンド部７４２、ラスタオペレ−ション部
７４３、Ｚ比較部７４４および拡張Ｚ判定部７４５から
なる。

【００８４】テクスチャ合成部７４１では、ソ−スバッ
ファ７５（図３参照）からのテクスチャデ−タと、ＤＤ
Ａ部７３（図３参照）からのＲＧＢα輝度を所定の方法
により混合し、αブレンド部７４２に送る。

【００８５】αブレンド部７４２では、いわゆるαブレ
ンドを行う。すなわち、書き込もうとするＲＧＢα輝度
と、フレ−ムバッファ８（図１３参照）に記憶されてい
たＲＧＢα輝度とを、α値により定まる割合で混合す
る。また、影の中にある部分を暗く表示するための他、
拡張Ｚバッファのサンプリングによるエイリアス（不自
然なギザギザ状の表示）を軽減するためのフィルタリン
グ機能を実現するため、拡張Ｚ判定部７４５の指示によ
り、輝度を減衰させる。このフィルタリング機能につい
ては後に説明する。

【００８６】ラスタオペレ−ション部７４３は、いわゆ
るラスタオペレ−ション処理を行う。また、隠面消去の
ためにＺ比較器７４４の出力を、影付けなど拡張Ｚバッ
ファ１１を用いた処理のために拡張Ｚ判定部７４５の出
力を用いて、画素の書き込みを止める処理を行う。

【００８７】Ｚ比較器７４４は、ＤＤＡ部７３で生成さ
れたＺ座標値とＺバッファ９（図１３参照）に記憶され
ているＺ座標とを比較し、所定の条件が満足されない場
合は、ラスタオペレ−ション部７４３に画素の書き込み
の抑止を指示する。

【００８８】拡張Ｚ判定部７４５は、ＣＰＵ１（図１３
参照）より設定された指定拡張Ｚ値（図形識別番号）と
拡張Ｚバッファ１１（図１３参照）の値を比較し、この
結果により、ラスタオペレ−ション部７４３に画素の書
き込みの抑止を指示したり、αブレンド部７４２に輝度
の減衰を指示する。

【００８９】図６に、拡張Ｚ判定部７４５の詳細構成を
示す。拡張Ｚ判定部７４５は、指定拡張Ｚ値と拡張Ｚバ
ッファ１１上の値（すなわち拡張Ｚ値）とを比較する拡
張Ｚ値比較部７４５３、この比較結果をフィルタリング
（後に詳述する）する比較結果フィルタ７４５２、およ
び、フィタリングされた比較結果によりラスタオペレ−
ション部７４３（図５参照）あるいはαブレンド部７４
２に指示を出す処理判定部７４５１から成る。

【００９０】拡張Ｚ値比較部７４５３は、比較方法を定
める比較モ−ドレジスタ７４５３ａ，拡張Ｚバッファの
更新方法を定める更新モ−ドレジスタ７４５３ｂ，指定
拡張Ｚ値を保持する指定拡張Ｚ値レジスタ７４５３ｃを
含む。

【００９１】拡張Ｚ値比較部７４５３の機能の詳細は、
比較モ−ドについては図７の表、更新モ−ドについては
図９の表に示すとうりである。図８の表に判定モ−ドを
示す。

【００９２】比較モ−ドにおいては、指定拡張Ｚ値と拡
張Ｚバッファ上の値との大小関係を調べ、比較モ−ドで
指定した条件が成立しているかを判定する。この結果、
すなわち、条件成立の場合は“１”、不成立の場合
“０”の値を、ここでは条件成立値と呼ぶことにする。
この条件成立値を比較結果フィルタ７４５２に送る。な
お、比較モ−ドには常には成立および常に不成立モ−ド
も設けてある。

【００９３】更新モ−ドにおいては、次の場合毎に拡張
Ｚバッファの更新処理を定める。（１）拡張Ｚ値比較条
件不成立。（２）拡張Ｚ値比較条件成立かつＺバッファ
比較不成立。（３）拡張Ｚ値比較条件成立かつＺバッフ
ァ比較条件成立。ここで、Ｚバッファ比較条件とは、い
わゆる隠面消去のためのもので、描画しようとする画素
のＺ値と、Ｚバッファに記憶されているｚ値とを比較し
て、描画すべきと判定されたとき成立とする。

【００９４】更新モ−ドとしては、そのままの値で残
す、０クリアする、指定拡張Ｚ値とする、１だけ加え
る、１だけ差し引く、および、ビット反転するの６つの
モ−ドを設ける。

【００９５】比較結果フィルタ７４５２は、エイリアス
防止のため、フィルタリングモ−ドレジスタ７４５２ａ
に設定されたモ−ドにより、条件成立値のフィルタリン
グ処理を行う。ここでは、フィタリングを行わないモ−
ドと、いわゆるパ−センテ−ジクロ−ザフィルタリング
を行うモ−ドとを設ける。パ−センテ−ジクロ−ザフィ
ルタリング（Percentage closer filtering)は、描画画
素に対応する拡張Ｚバッファアドレスの近傍の複数個の
拡張Ｚバッファ画素との比較を繰り返し行い、条件が成
立した割合で処理を判定するものである。

【００９６】ここでは、近傍の複数個の拡張Ｚバッファ
画素での平均、あるいは、拡張Ｚバッファアドレスと近
傍の拡張Ｚバッファ画素との中心との距離の近さを重み
とした、条件成立値の加重平均をとっても良い。後者の
詳細を、図１１を用いて説明する。ここで、Ｐは拡張Ｚ
バッファの画素、画素中央の丸は画素中心を示す。Ｑ
（Ｕ，Ｖ）は、ＤＤＡ部７３（図３参照）から出力され
た拡張Ｚバッファアドレスが指す点を示している。Ｑ
（Ｕ，Ｖ）の最隣接画素Ｐ_ij（の中心）からの偏差をｐ
（水平方向），ｑ（垂直方向）とし、隣接４画素の条件
成立値をそれぞれ、Ｉ_ij，Ｉ_i,_j+1，Ｉ_i-1,_j，Ｉ_i-1,
_j+1とすると、フィルタリング結果の条件成立値Ｉは、
図１１の式（９）に示したものとなる。

【００９７】パ−センテ−ジクロ−ザフィルタリング
（Percentage closer filtering)についは、ウィリアム
ティ リ−ブス他、”レンダリング アンチエイリア
ストシャドウズ ウィズ デプス マップス”、コンピ
ュ−タ グラフィックス、第２１巻、４号、１９８７年
（William T. Reeves, "Rendering AntialiasedShadows
with Depth Maps",Computer Graphics, Vol.21,No.4,1
987)を参照されたい。

【００９８】図６に戻ると、処理判定部７４５１は、Ｃ
ＰＵ１により設定された判定モ−ドレジスタ７４５１ａ
の内容と、比較結果フィルタ７４５２の出力の条件成立
値により処理の判定を行う。この判定結果により、αブ
レンド部７４２（図５参照）に対しては輝度減衰値を、
ラスタオペレ−ション部７４３（図５参照）に対しては
描画抑止指示を送出する。図８の表に示したとうり、拡
張Ｚ値判定モ−ドとしては、抑止モ−ドと変調モ−ドと
を設ける。

【００９９】抑止モ−ドでは、拡張Ｚ値条件比較が不成
立の場合には描画を抑止する。成立時には描画を許す
が、Ｚ比較器７４４（図５参照）でのＺ値比較結果によ
り、描画が抑止されている時は、これに従う。フィルタ
リング有の場合は、フィルタリングして得られた条件成
立値が、判定閾値レジスタ７４５１ｂの値より不成功側
にある時、描画を抑止する。

【０１００】変調モ−ドでは、フィルタリングなしの場
合、拡張Ｚ値条件比較が成立時には変調値レジスタ７４
５１ｃの値が、不成立時には変調レジスタ７４５１ｄの
値がαブレンド部７４２（図５参照）に送られて、これ
らの値により、テクスチャ合成部７４１の出力輝度が変
調、すなわち、乗じられる。

【０１０１】フィルタリング有の場合は、フィルタリン
グ出力の条件成立値で変調値レジスタ７４５１ｃの値と
変調値レジスタ７４５１ｄの値とを混合した値で、輝度
の変調を行う。すなわち、フィルタリング出力の条件成
立値をＩ_f、変調値レジスタ１７４５１ｃの値α_t、変調
レジスタ２７４５１ｄの値α_nとすると、式（１０）に
示したα値をαブレンド部７４２に送り、輝度を変調す
る。 α＝Ｉ_f＊α_t＋（１−Ｉ_f）＊α_n …式（１０） ここで、＊は乗算を示す。

【０１０２】以上説明した三次元図形表示装置により、
影付け表示処理が実行されることを、再度図１，図２の
フロチャ−トを用いて説明する。

【０１０３】図１のフロチャ−トにおいて、パス１の処
理ステップ２０３においては、レンダリングプロセッサ
７に対して次のようにパラメ−タを設定すれば良い。

【０１０４】ＤＤＡ部７３（図３参照）には、描画スパ
ンの両端の座標など、先に述べたスパンに関する一連の
パラメ−タを設定する。

【０１０５】Ｚ比較器７４４（図５参照）には、隠面消
去指定を設定する。

【０１０６】拡張Ｚ判定部７４５には、下記パラメ−タ
を設定すれば良い。 （１）比較モ−ドレジスタ７４５３（図６参照）に“Ａ
Ｙ”（図７参照）、すなわち、常に成立を設定。 （２）更新モ−ドレジスタ７４５３ｂに対して、Ｚバッ
ファ比較および拡張Ｚバッファ比較条件が成立の場合は
“replace”、指定拡張Ｚ値を拡張Ｚバッファに書き込
むモ−ドに、その他の場合は“keep”を設定。 （３）描画対象多角形の図形識別番号を、指定拡張Ｚ値
レジスタ７４５３ｃに設定。 （４）フィルタモ−ドレジスタ７４５２ａに“フィルタ
なし”を設定。 （５）判定モ−ドレジスタ７４５１ａに“抑止モ−ド”
を設定。

【０１０７】以上のようにレンダリングプロセッサ７を
制御することにより、先に述べたように、拡張Ｚバッフ
ァ１１に隠面消去を実行しながら、書き込み値を図形識
別番号として、対象スパンを描画することができる。

【０１０８】図２（ａ）に示すパス２−１においては、
処理ステップ２１５において、レンダリングプロセッサ
７に対して次のようにパラメ−タを設定すれば良い。

【０１０９】ＤＤＡ部７３には、描画スパンの両端の座
標や、影でない場合の輝度など、先に述べたスパンに関
する一連のパラメ−タを設定する。

【０１１０】Ｚ比較器７４４には、隠面消去指定を設定
する。

【０１１１】拡張Ｚ判定部７４５には、次のパラメ−タ
を設定する。 （１）比較モ−ドレジスタ７４５３ａに“ＥＱ”（図７
参照）、すなわち、一致時に成立を設定。 （２）更新モ−ドレジスタ７４５３ｂに対して、全ての
場合に”keep”を設定。 （３）描画対象多角形の図形識別番号を指定拡張Ｚ値レ
ジスタ７４５３ｃに設定。 （４）フィルタモ−ドレジスタ７４５２ａに、“フィル
タなし”を設定。 （５）判定モ−ドレジスタ７４５１ａに、“抑止モ−
ド”を設定。

【０１１２】以上のようにレンダリングプロセッサ７を
制御することにより、先に述べたように、フレ−ムバッ
ファ８に隠面消去を実行しながら、影の中に入らない部
分への書き込み値として影でない場合の輝度で、対象ス
パンを描画することができる。

【０１１３】図２（ｂ）に示すパス２−２においては、
処理ステップ２２５において、レンダリングプロセッサ
７に対して次のようにパラメ−タを設定すれば良い。

【０１１４】ＤＤＡ部７３には、描画スパンの両端の座
標や影の中の輝度など、先に述べたスパンに関する一連
のパラメ−タを設定する。

【０１１５】Ｚ比較器７４４には、隠面消去指定を設定
する。

【０１１６】拡張Ｚ判定部７４５には、次のようにパラ
メ−タを設定すれば良い。 （１）比較モ−ドレジスタ７４５３に”ＮＥ”、不一致
時に成立を設定。 （２）更新モ−ドレジスタ７４５３ｂに対して、全ての
場合に”keep”を設定。 （３）描画対象多角形の図形識別番号を指定Ｚ値レジス
タ７４５３ｃに設定。 （４）フィルタモ−ドレジスタ７４５２ａに”フィルタ
なし”を設定。 （５）判定モ−ドレジスタ７４５１ａに”抑止モ−ド”
を設定。

【０１１７】以上のようにレンダリングプロセッサ７を
制御することにより、先に述べたように、フレ−ムバッ
ファ８に隠面消去を実行しながら、影の中の部分への書
き込み値として影の中の場合の輝度で、対象スパンを描
画することができる。

【０１１８】なお、フィルタリングを行う場合は、フィ
ルタモ−ドレジスタ７４５２ａに“パ−セテ−ジクロ−
ズフィルタ”を指定し、判定モ−ドレジスタ７４５１ａ
に“変調モ−ド”を指定し、変調値レジスタ７４５１ｃ
に“１”、変調レジスタ７４５１ｄに“０”を設定し、
パス２−１の描画結果の画像と、パス２−２の結果とを
重ね合わせれば良い。

【０１１９】また、次のようにすることにより、パス２
−１とパス２−２とを一度に実行し、簡易な影付け表示
を実現することも可能である。すなわち、パス２−１に
おいて、拡張Ｚ値判定部７４５を次のように設定して実
行する。 （１）比較モ−ドレジスタ７４５３に“ＥＱ”、すなわ
ち一致時に条件成立を設定する。 （２）更新モ−ドレジスタ７４５３ｂに対して、全ての
場合に“keep”を設定する。 （３）描画対象多角形の図形識別番号を、指定拡張Ｚ値
レジスタ７４５３ｃに設定する。 （４）フィルタモ−ドレジスタ７４５２ａに、“フィル
タなし”、あるいは、“パ−セテ−ジクロ−ズフィル
タ”を設定する。 （５）判定モ−ドレジスタ７４５１ａに、“変調モ−
ド”を設定する。 （６）変調値レジスタ７４５１ｃに“１”を設定する。 （７）変調レジスタ７４５１ｄに、影の中の場合の輝度
減衰値、たとえば、“０．３”を設定する。

【０１２０】ただし、この場合、影の中の輝度は、光源
からの光が当たっているとした輝度を一定の割合で減衰
させたものであり、本来の周囲光だけによるの輝度とは
異なる。

【０１２１】一方、影付け以外に拡張Ｚバッファを用い
ることができる。例えば、先にのべたように、円筒形の
胴の部分に別の円筒が組み合わされる穴を明けて表示す
る場合は、図１２に示すように、組み合わされる円筒の
長手軸方向からの平行光源による円筒の断面の影の部分
を描画しなければ良い。これは、従来の座標変換機構を
もたない拡張Ｚバッファにおいては実現できない。従来
の方法で表示しようとすると、いわば、表示画面上でマ
スキングを行うことになり、視点から見えている部分
は、全て、表示されなくなる。すなわち、図１２で穴を
開けたことにより、円筒の裏面が見えるようになるが、
従来の方法では、本来見えるはずの裏面も切り取られて
しまう。

【０１２２】このように、拡張Ｚバッファアドレス生成
機構をもつ本発明の拡張Ｚバッファにより、図形相互の
位置的関係を考慮した表示が可能となる。

【０１２３】なお、拡張Ｚバッファアドレス生成機構
で、描画画素と相対的に同一のアドレスを生成するよう
にＤＤＡ部７３に対してパラメ−タを与えるか、フレ−
ムバッファのアドレスをそのまま拡張Ｚバッファアドレ
スとすれば、従来の拡張Ｚバッファを用いた表示も可能
である。

【０１２４】なお、上記実施例では、描画画素に対応す
る拡張Ｚバッファアドレス、すなわち、拡張デバイス座
標を算出するのに、まず、同次座標系、すなわち、拡張
Ｚバッファ座標系上でスパンの両端の値から補間により
同座標値を求め、画素毎のパ−スペクティブデバイド処
理により実際の拡張Ｚバッファアドレスを求めている。
ここで、多角形が充分小さい場合は、同次座標系を用い
て、補間をしなくとも、誤差は僅かであり、スパン両端
の拡張Ｚバッファアドレスから線形に補間しても良い。
だだし、多角形が大きく、上記誤差が限界以上になって
しまう場合には、多角形を小さい多角形に分割する必要
がある。

【０１２５】

【発明の効果】本発明により、比較的小規模なハ−ドウ
ェアで、影付けや形状の論理演算などの処理を施した表
示を高速に行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】影付き三次元図形表示手順を示すフロ−チャ−
トの図。

【図２】影付き三次元図形表示手順を示すフロ−チャ−
トの図。

【図３】レンダリンプロセッサのブロック図。

【図４】ＤＤＡ部のブロック図。

【図５】輝度ブレンド部のブロック図。

【図６】拡張Ｚ判定部のブロック図。

【図７】拡張Ｚ値の比較モ−ドを示す表を示す図。

【図８】拡張Ｚ値判定モ−ドを示す表を示す図。

【図９】拡張Ｚバッファ更新モ−ドを示す表を示す図。

【図１０】影付き表示方法の説明図。

【図１１】条件成立値の一フィタリングの方法の説明
図。

【図１２】形状の論理演算表示の説明図。

【図１３】システムの全体ブロック図。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…主メモリ・システムバス制御、３…主
メモリ、４…システムバス、５…グラフィックバス制
御、６…グラフィックバス、７…レンダリングプロセッ
サ、８…フレ−ムバッファ、９…Ｚバッファ、１０…テ
クスチャバッファ、１１…拡張Ｚバッファ、１２…ＤＡ
Ｃ、１３…モニタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑名 利幸 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示図形に関する形状の幾何学的情報、位
   置情報、前記表示図形に関する表面の色、輝度、模様を
   示す表示属性情報、光源の位置情報、および、光源の位
   置を視点として前記表示図形を表示する場合の光源から
   の位置関係を規定するための位置関係情報を含む表示図
   形情報を与えられて記憶する記憶装置を備え、さらに、
   視点の位置情報を与えられて、与えられた視点からみた
   表示図形に関する情報を、前記表示図形情報に対して座
   標変換および投影処理を行なって算出する算出手段と、
   算出された情報に基づいて前記表示図形を描画するため
   の描画手段とを備える三次元図形表示装置において、 前記光源からの位置関係情報を格納するバッファを備
   え、 前記描画手段は、 与えられた視点における各描画画素に対応する、前記バ
   ッファにおけるアドレスを生成するためのアドレス生成
   手段と、 前記各描画画素に対し、前記バッファの対応するアドレ
   スに記憶された情報と、前記算出手段により算出された
   情報とに基づいて、この画素への描画を制御するための
   描画情報を生成し、この情報に基づいて描画を制御する
   画素描画制御手段と、 を備えることを特徴とする三次元図形表示装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 表示図形は少なくとも２以上で、各々の図形を示す識別
   情報を有し、 前記バッファは、前記光源からの位置関係情報として、
   前記光源の位置からみた場合に一番手前に見える表示図
   形の識別情報を格納し、 前記算出手段は、各描画画素に描画すべき表示図形の識
   別情報を算出し、 前記画素描画制御手段は、 各描画画素毎に、前記バッファに記憶された図形の識別
   情報と、前記算出手段により算出された識別情報とを比
   較する比較回路と、 前記比較回路により一致していないと判定された場合に
   は前記画素を影として描画し、一致していると判定され
   た場合には前記画素を前記光源からの光線が当たってい
   るとして描画する、影付け表示手段と、 を備えることを特徴とする三次元図形表示装置。
3. 【請求項３】請求項２において、 表示図形は少なくとも２以上で、前記少なくとも２以上
   の表示図形は、図形の一部が他の図形の一部と接合され
   る図形であって、 前記画素描画制御手段は、前記影付け表示手段に替え
   て、 前記比較回路により一致していないと判定された場合に
   は、前記画素上には前記図形が存在しないように描画
   し、一致していると判定された場合には、前記画素上に
   前記立体図形を描画する接合図形表示手段を備えること
   を特徴とする三次元図形表示装置。
4. 【請求項４】請求項１において、 前記バッファは、二次元のアドレス空間であり、 前記アドレス生成手段は、 前記算出手段により変換された座標を入力し、線形補間
   する補間手段と、 前記補間手段により補間された座標を、二次元のアドレ
   スに投影する投影手段と、 を備えることを特徴とする三次元図形表示装置。
5. 【請求項５】表示図形に関する形状の幾何学的情報、位
   置情報、前記表示図形に関する表面の色、輝度、模様を
   示す表示属性情報、光源の位置情報、および、光源の位
   置を視点として前記表示図形を表示する場合の光源から
   の位置関係を規定するための位置関係情報を含む表示図
   形情報を与えられて記憶する記憶装置と、視点の位置情
   報を与えられて、与えられた視点からみた表示図形に関
   する情報を、前記表示図形情報に対して座標変換および
   投影処理を行なって算出する算出手段とを備えて、 前記記憶装置および算出手段により構成される制御系
   と、 前記算出手段により算出された情報に基づいて前記表示
   図形を描画するための描画手段とを含む描画系と、 を備える三次元図形表示装置において、 前記描画系は、 前記表示属性情報を格納するための第１のバッファと、 前記位置情報のうちの奥行き情報を格納するための第２
   のバッファと、 前記位置関係情報を格納するための第３のバッファと、 前記算出手段により算出された情報と、前記第１、第
   ２、第３のバッファに格納された情報とに基づいて画像
   データを生成するためのレンダリングプロセッサと、 前記レンダリングプロセッサにより生成された画像デー
   タを格納するためのフレームバッファと、 前記フレームバッファに格納された画像データをアナロ
   グデータに変換する変換回路と、 前記アナログデータを出力するモニタとを備え、 前記レンダリングプロセッサは、少なくとも、 前記制御系とのデータの授受を行なうインターフェース
   部と、 前記第１、第２、第３のバッファ、および、前記フレー
   ムバッファとのデータの授受を行なうインターフェース
   部と、 前記算出手段により算出された情報に基づいて、各描画
   画素に対して、前記第１、第２、第３のバッファのアド
   レスを生成するアドレス生成回路と、 前記第１、第２、第３のバッファの前記アドレス生成回
   路により生成されたアドレスに格納された情報に基づき
   画像データを生成する画像データ生成回路と、 を備えることを特徴とする三次元図形表示装置。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記アドレス生成回路は、 前記第３のバッファのアドレスを生成するための手段と
   して、 前記算出手段により算出された情報を入力し、補間処理
   を行なう補間回路と、除算器と、 を備え、 前記画像データ生成回路は、 前記算出手段により算出された情報と、前記第３のバッ
   ファに格納された情報とを比較する比較回路と、 前記比較回路による比較結果に基づいて、各描画画素に
   対し、影付け処理を行なうか否か、または、図形を描画
   するか否かを判定する判定回路と、 を備えることを特徴とする三次元図形表示装置。