JPS62204386A - Graphic shading system - Google Patents
Graphic shading systemInfo
- Publication number
- JPS62204386A JPS62204386A JP4614686A JP4614686A JPS62204386A JP S62204386 A JPS62204386 A JP S62204386A JP 4614686 A JP4614686 A JP 4614686A JP 4614686 A JP4614686 A JP 4614686A JP S62204386 A JPS62204386 A JP S62204386A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brightness
- interpolation
- calculation
- normal
- specular reflection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 83
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 34
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Image Generation (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は計算機を用いてＣＲＴ画面などに三次元曲面を
その曲率に応じて濃淡付け（シェーディング）して表示
する装置に係り、上記のシェーディング処理を高速に実
行するのに好適な図形シェーディング装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a device that uses a computer to display a three-dimensional curved surface on a CRT screen or the like by shading it according to its curvature. The present invention relates to a graphic shading device suitable for performing processing at high speed.
計算機を利用して二次方程式や三次方程式で記述された
三次元曲面（球面やスプライン曲面）をＣＲ，Ｔ画面な
どに曲面の幾何形状２曲面の光の反射特性、光源位置、
光源強度、視点位置に応じて濃淡付けをしてあたかもテ
レビカメラで実物を撮影したかのような表示を行なう図
形シェーディング装置が知られている。このとき曲面の
方程式から直接的に曲面上の各点の輝度を計算すると計
算量がぼう大となるため、一般に曲面上に多数のサンプ
ル点をとり、その点におけるデータから曲面上の各点の
輝度を近似計算する手段が用いられる。Using a computer, a three-dimensional curved surface (a spherical surface or a spline curved surface) described by a quadratic equation or a cubic equation is displayed on a CR, T screen, etc. The geometry of the curved surface 2 The light reflection characteristics of the curved surface, the light source position,
2. Description of the Related Art A graphic shading device is known that displays shading in accordance with the intensity of a light source and the position of a viewpoint to make a display appear as if the actual object was photographed with a television camera. At this time, calculating the brightness of each point on the curved surface directly from the equation of the curved surface would require a large amount of calculation, so generally a large number of sample points are taken on the curved surface and the data at those points are used to calculate the brightness of each point on the curved surface. A means of approximately calculating brightness is used.
サンプル点のデータから曲面を表示する方法とし゛ては
フォリー（Ｊ、 Ｄ、 Ｆｏｌｙ）他著、′″ファンダ
メンタルズΦオプ・インターアクティブ・コンビエータ
・グラフィックス（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ
Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｌ−ｗｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒ
ａｐｈｉｃｓ ）″、アゾイス７１１ウェズ・リー・パ
ブリッシング・カンパニー（Ａｄｄｉｓｏｎ ・Ｗｅ
ｓｅｌｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ ）
刊、第５８ ト５８４頁・に記述されているように、
■ サンプル点が作る多面体を考え、多面体を・構成す
る各面についてその平均輝度を計算して各面をその輝度
で均一に表示する多面体表示法（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｓ
ｈａｄｉｎｇ ）■ 各サンプル点における面の向き（
法線ベクトル）のデータから各サンプル点における輝度
を計算し、その他の点の輝度は各サンプル点からの距離
に応じた比例配分（線形補間）により、サンプル点にお
ける輝度から求める輝度補間法（Ｉｎ−ｔｅｎｓｉｔｙ
Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ８ｈａｄｉｎｇまたは
Ｇｏ ｕ ｒ ａｕｄＳｈａｄｉｎｇ ）
■ 谷サンプル点に２ける法線ベクトルのデータからそ
の他の点の法線ベクトルをサンプル点からの距離に応じ
て線形補間して計算し、この法線ベクトルに基づいてそ
の点の輝度を求める法線補間法（Ｎｏｒｍａｌ−ｖｅｃ
ｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ Ｓｈａｄｉｎｇ
）がある。一般に曲面上のサンプル点に関して同じデ
ータが得られる場合には、■、■、■の順で曲面の表示
精度が良（なり、より曲面らしい表示が得られる。しか
しまたこの■、■、■の順で計算量が多（なり処理に時
間を要したり、高速化のために複雑な装置を必要とする
。たとえば、■および■の方法を高速に実行する図形シ
ェーディング装置としてそれぞれ特公昭５７−５７７１
５ 号公報−「濃淡図形発生装置」および本出願人に
よる特願昭５９−１９１４９０号「図形シェーディング
装置ｉＪ （なお、後者は未公開である。）がある。A method for displaying a curved surface from sample point data is described in ``Fundamentals of Φ-op Interactive Combiator Graphics'' by J. D. Foly et al.
Interactil-we Computer Gr
aphics)'', Azois 711 Wes Lee Publishing Company (Addison・We
Sely Publishing Company)
As described in Vol. 58, p. 584, ■ Consider a polyhedron formed by sample points, calculate the average brightness of each face that makes up the polyhedron, and display each face uniformly with that brightness. Polyhedral representation method (Constant S
hading ) ■ Orientation of the surface at each sample point (
The brightness at each sample point is calculated from the data of the normal vector), and the brightness of other points is calculated from the brightness at the sample point by proportional allocation (linear interpolation) according to the distance from each sample point. -tensity
Interpolation 8hading or Gour audShading) ■ Calculate the normal vectors of other points from the normal vector data of the valley sample point by linear interpolation according to the distance from the sample point, and based on this normal vector. The normal interpolation method (Normal-vec
Tor Interpolation Shading
). In general, when the same data is obtained for sample points on a curved surface, the display accuracy of the curved surface is better (in the order of ■, ■, In order, the amount of calculation is large (it takes a long time to process, and a complicated device is required to speed up the process. For example, the methods of 5771
There are Japanese Patent Application No. 59-191490 entitled "Graphic Shading Device iJ" filed by the present applicant (the latter has not yet been published).
しかしそれでも表示図形数が多くなると処理に時間を要
し、表示が終了するまでのオペレータの待ち時間が長く
なる。、それでは作業能率が悪いが、さらにオペレータ
の待ちによるイライラがつのり、オペレータの精神的負
担も大きくなる。このオペレータの待ちによるイライラ
′？：解消し、作業能率を高めるには、なお一層高速の
図形シェーディング装置が必要である。However, if the number of displayed figures increases, it will take more time to process and the operator will have to wait longer until the display is finished. This not only results in poor work efficiency, but also increases the operator's frustration due to waiting and increases the mental burden on the operator. Frustrated by this operator's wait? : In order to solve this problem and improve work efficiency, an even higher speed figure shading device is required.
本発明の目的は、輝度補間法および法組補間法による輝
度計算を高速に実行する図形シェーディング装置を提供
することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a graphic shading device that performs brightness calculations using brightness interpolation and modulus interpolation at high speed.
上記目的を達成するため、本発明に２いては、表示対象
曲面上の各点の輝度の周囲光反射成分。In order to achieve the above object, the present invention provides an ambient light reflection component of the brightness of each point on a curved surface to be displayed.
拡散反射成分及び鏡面反射成分中、鏡面反射成分を法線
補間法によって計算すると共に、周囲光反射成分及び拡
散反射成分を輝度補間法によって計算する図形シェーデ
ィング方式を提供する。Among the diffuse reflection component and the specular reflection component, a figure shading method is provided in which the specular reflection component is calculated by a normal interpolation method, and the ambient light reflection component and the diffuse reflection component are calculated by a luminance interpolation method.
さらに、本発明においては、鏡面反射成分の角度の関係
を調べ、それによって鏡面反射成分が無視できるか否か
判定し、その結果にもとづいて、鏡面反射成分の計算を
省略するか否かを決定する図形シェーディング方式を提
供する。さらに又、本発明に８いては、表示面が平面と
みなせるか否か否かを判定し、平面とみなせると判定し
た場合には多面体表示法によって輝度計算を行なうよ５
切習える図形シェーディング方式を提供する。Furthermore, in the present invention, the relationship between the angles of the specular reflection component is examined, it is determined whether the specular reflection component can be ignored or not, and based on the result, it is determined whether or not to omit the calculation of the specular reflection component. Provides a figure shading method for Furthermore, according to 8 of the present invention, it is determined whether the display surface can be regarded as a plane or not, and when it is determined that the display surface can be regarded as a plane, brightness calculation is performed using a polyhedral display method.
Provides a figure shading method that can be learned.
表示対象曲面上の各点の輝度は後述するように周囲光反
射底分、拡散反射成分、鏡面反射成分の３つの成分から
構成される。従来、輝度補間法と法線補間法は全く別の
内容と考えられていた。しかし、両者の周囲光反射成分
と拡散反射成分の計算法は、本体発明者により、同値で
あることがわかった。この性質を利用すると周囲光反射
成分と拡散反射成分の計算は輝度補間法で行なう方が簡
単であるから、法線補間法によるよりも輝度補間法によ
る方が高速に計算できる。したがって法線補間法による
表示のときは鏡面反射成分は法線補間法で計算し、向囲
光反射成分と拡散反射成分は輝度補間法で計算すること
にすると高速に処理できることになる。The brightness of each point on the display target curved surface is composed of three components: an ambient light reflection component, a diffuse reflection component, and a specular reflection component, as will be described later. Conventionally, the luminance interpolation method and the normal interpolation method were considered to be completely different content. However, the inventor of the main body found that the calculation methods for the ambient light reflection component and the diffuse reflection component in both cases are the same. Utilizing this property, it is easier to calculate the ambient light reflection component and the diffuse reflection component using the luminance interpolation method, so the luminance interpolation method can be used to calculate faster than the normal interpolation method. Therefore, when displaying by the normal interpolation method, the specular reflection component is calculated by the normal interpolation method, and the ambient light reflection component and the diffuse reflection component are calculated by the luminance interpolation method, which allows high-speed processing.
つぎに、鏡面反射成分は指向性が極めて強く、特定の角
度でのみ主じ、その角度からずれるとほとんど生じない
性質をもっている。しかし従来は鏡面反射が極めて弱く
、実質的には無視できるような場合でもその値を計算し
ていた。この計算には後述するようにベクトルの内積計
算とその結果のｎ乗（ｎｗ５０〜２００）の計算が必要
であり、大変に計算量が多い。したがって大変に無駄な
計算をしていたことになる。そこで鏡面反射成分につい
てはまず角度の関係を調べ、鏡面反射が無視できるか否
かを判定し、鏡面反射が無視できる場合にはその計算を
省略するようにすると、計算時間をかなり短縮できる。Next, the specular reflection component has extremely strong directivity, and has the property of being dominant only at a specific angle, and hardly occurring when deviating from that angle. However, in the past, the value was calculated even when specular reflection was extremely weak and could be virtually ignored. This calculation requires calculation of the inner product of vectors and calculation of the result to the nth power (nw50 to 200), as will be described later, and requires a very large amount of calculation. Therefore, the calculation was extremely wasteful. Therefore, for the specular reflection component, the calculation time can be considerably reduced by first examining the angular relationship, determining whether or not the specular reflection can be ignored, and omitting the calculation if the specular reflection can be ignored.
さらに、サンプル点が平面上に存在するとみなせる場合
にも計算の簡単化が可能である。表示対象面が平面でそ
の平面が曲面で切り取られているような場合などでは平
面と曲面の交線を求めるために平面上に多数のサンプル
点をとり、微小平面に分割する。この場合はサンプル点
は平面上にあるから多面体表示法、輝度補間法、法線補
間法で求めた輝度の計算結果はすべて同じになる。した
゛かって輝度補間法８よび法線補間法の場合でも、サン
プル点における法線ベクトルを調べ、平面上に存在する
とみなせ多面体表示法で代用できるかどうかの判定を行
ない、代用可の場合は多面体表示法で計算することによ
って処理を高速化することができる。また同一平面上に
ある微少面は光源および視点が無限遠にあるとみなせる
場合はすべて同一輝度となるから、同一平面上にあるか
否かの判定を行ない、同一平面上にあると判定された場
合はすでに求めた輝度をその平面の輝度とすることによ
って計算を省略でき、処理を高速化することができる。Furthermore, calculations can be simplified if the sample points can be considered to exist on a plane. In cases where the surface to be displayed is a plane and the plane is cut by a curved surface, a large number of sample points are taken on the plane and divided into minute planes in order to find the intersection line between the plane and the curved surface. In this case, since the sample points are on a plane, the brightness calculation results obtained by the polyhedral representation method, brightness interpolation method, and normal interpolation method are all the same. Therefore, even in the case of the luminance interpolation method 8 and the normal interpolation method, the normal vector at the sample point is checked and it is determined whether or not it can be assumed to exist on a plane and can be substituted with the polyhedral representation method, and if it can be substituted, it is Processing can be sped up by calculating using the notation method. In addition, if the light source and viewpoint can be considered to be at infinity, all microsurfaces on the same plane will have the same brightness, so it is determined whether they are on the same plane or not, and it is determined that they are on the same plane. In this case, by using the brightness already determined as the brightness of the plane, calculation can be omitted and processing can be speeded up.
本発明の実施例を詳述するに先きだち、まず輝度補間法
と法線補間法による輝度の計算において周囲光反射成分
と拡散反射成分の計算が同値であることを示し、つぎに
その性質を利用した図形シェーディング装置の構成例を
示す。Before describing the embodiments of the present invention in detail, it will first be shown that the ambient light reflection component and the diffuse reflection component are equivalent in brightness calculation using the brightness interpolation method and the normal interpolation method, and then their properties will be explained. An example of the configuration of a graphic shading device using the following is shown below.
物体表面の輝度を物体表面の向き（法線ベクトル）２面
の反射系数、光源位置１元源強度、ａ点位置の関係とし
て表わす方法は周知であり、たとえばプリン（Ｊ、 Ｆ
、 Ｂｌ ｉｎｎ ）著、”モデルズ・オブ・ライト・
リフレフシラン・フォー嗜コンビエータ・シンセサイズ
ド・ピクチャーズ（Ｍｏｄｅｌｓｏｆ Ｌｉｇｈｔ Ｒ
ｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ５ｙ
ｎｔｈｅｓｉｚｅｄＰｉｃｔｕｒｅｓ）”シーグラフ
（５ＩＧＧＲＡＰＨ） ’ ７７プ（２シーデイング（
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ）によると、次のようである。A method of expressing the brightness of an object surface as a relationship between the orientation (normal vector) of the object surface, the reflection coefficient of two surfaces, the light source position, the source intensity, and the position of point a is well known.
, Blinn), “Models of Light”
Models of Light R
reflection for Computer 5y
nthesizedPictures)” Seagraph
(5IGGRAPH) '77pu (2 seeding (
According to Proceedings), it is as follows.
いま、第２回の反射モデルによるシェーディングの原理
を説明する。第２図に２いて、に：反射点Ｐにおける反
射面の向きを示す単位薄縁ベクトル
［：反射点Ｐから見た光源の方向を示す単位ベクトル
Ｖ二反射点Ｐから見た視点の方向を示す単位ベクトル
百：ＬとＶで示す方向の中間の方向を示す単位ベクトル
と各ベクトルを定義する。このとき視点から見た反射点
Ｐに′ｊ６ける光の強度（輝度）■はその赤。Now, the principle of shading using the second reflection model will be explained. In Fig. 2, 2: unit thin edge vector indicating the direction of the reflective surface at reflection point P; unit vector V indicating the direction of the light source as seen from reflection point P; 2: unit vector V indicating the direction of the light source as seen from reflection point P; Unit vector 100: Each vector is defined as a unit vector indicating a direction intermediate between the directions indicated by L and V. At this time, the intensity (luminance) ■ of the light at the reflection point P'j6 as seen from the viewpoint is its red.
緑、！成分ごとに
Ｉ −ＫａＩａ ＋ ｌｉ（Ｋｄ（Ｎ・Ｌ） ＋ Ｋｓ
（Ｎｄ’ｊ）”） ＋１１となる。ここでＫａＩａは
周囲光反射成分、 ＫｄＩｓ（ＢＤは拡散反射成分、
ＫｓＩｓ（Ｎ−Ｈ）”は鏡面反射成分であり、輝度Ｉば
この３戊分の和で与えられる。ただし、
工ａ：周囲光の表示面への入射強度
工Ｓ：光源からの表示面に入射する光の強度Ｋａ：周囲
光反射係数
Ｋｄ：拡散反射係数
ＫＳ：鏡面反射係数
ｎ ：鏡面反射の指向性指数
である。なお（Ｘ−Ｕ）はベクトルの内積を表わす。式
（１）の輝度計算法と法線補間法などの３４順の輝度計
算法との原則的な関係は次のようである。green,! I −KaIa + li(Kd(N・L) + Ks
(Nd'j)") +11. Here, KaIa is the ambient light reflection component, KdIs (BD is the diffuse reflection component,
KsIs(N-H)" is a specular reflection component, and is given by the sum of three parts of the luminance I. However, A: Intensity of ambient light incident on the display surface S: Intensity of ambient light incident on the display surface from the light source Incident light intensity Ka: Ambient light reflection coefficient Kd: Diffuse reflection coefficient KS: Specular reflection coefficient n: Directivity index of specular reflection. Note that (X-U) represents the inner product of vectors. The principle relationship between the brightness calculation method and the 34-order brightness calculation method such as the normal interpolation method is as follows.
多面体表示法と輝度補間法ではサンプル点に８い゛ての
み式（１）の計算を行なう。法線補間法ではすべての点
について法線ベクトルを求め、その結果を用いてすべて
の点において式（１）の計算を行なう。In the polyhedral display method and the brightness interpolation method, the calculation of equation (1) is performed only for 8 sample points. In the normal interpolation method, normal vectors are obtained for all points, and the results are used to calculate equation (1) for all points.
具体例としていま、第５図に示すような楕円体を表示す
る場合を考える。このとき楕円体表面にＰｌ。As a specific example, consider the case where an ellipsoid as shown in FIG. 5 is to be displayed. At this time, Pl is on the surface of the ellipsoid.
烏、 ｐ、、 ｐ、・・・のよ５なサンプル点が存在す
るとす。Suppose that there are 5 sample points such as crow, p,, p,...
る。するとたとえばサンプル点Ｐ、、 Ｐ、、 Ｐ、に
対して距離比で第３図に示したような関係のある点Ｐに
おける輝度Ｉｐは３つの方法でそれぞれ次のようにして
計算される。Ru. Then, for example, the brightness Ip at a point P, which is related to the sample points P, , P, , P as shown in FIG. 3 in terms of distance ratio, is calculated using the following three methods.
まず多面体表示法のときは第４図に示したように、Ｐｌ
、 Ｐ、、 Ｐ、における輝度１．、 Ｉ、、 Ｉ
、を求め、Ｐ点の輝度ＩｐはＰの位置に関係な（
Ｉ ｐ ！ＩＴ（Ｉ ｔ ＋ １２＋ Ｉａ ）
（３１で計算する。First, in the polyhedral representation method, as shown in Figure 4, Pl
, P, , the luminance at P,1. , I,, I
, and the brightness Ip of point P is related to the position of P (I p !IT(It + 12+ Ia )
(Calculate with 31.
輝度補間法の場合は、第４図に示したようにまず辺ＰＩ
Ｐ！、Ｐ１Ｐ、上の点Ｐａ、 Ｐｂ Ｋ：おける輝度Ｉ
ａｅＩｂを求め、さらにこのＩａ、ＩｂからＩｐを求め
る。このとぎＩａ・ｌｂｆ家Ｐ１とＰ、・Ｐ、とＰ、に
対する距離の比でＩ、、 Ｉ、、 Ｉ、から定める
。その結果、である。同じ＜ ＩｐはＰａとＰｂからの
距離の比で定め、
Ｉｐ ＝ ｒｌａ ＋（１−ｒ ） Ｉｂ
（５）である。そこで式（５）に式１３１！４１を代
入して整理すると
Ｉｐ −（α・ γ＋β（１−γ））■。In the case of the luminance interpolation method, as shown in Figure 4, first the side PI
P! , P1P, points Pa, Pb K: brightness I at
Find aeIb, and then find Ip from Ia and Ib. This is determined from I,, I,, I, by the ratio of distances between Ia and Ibf houses P1 and P, and P and P. The result is. Same < Ip is determined by the ratio of the distance from Pa and Pb, Ip = rla + (1-r) Ib
(5). Therefore, by substituting equation 131!41 into equation (5) and rearranging it, we get Ip - (α・γ+β(1-γ))■.
＋ （１−α ） ｒ １！
＋ （１−β ） （１−ｒ ） Ｉ、
（６）となる。ただし、
である。ここで次の仮定を定める。周囲光強度Ｉａは、
表示対象面上のすべての点に均等に入射する。+ (1-α) r 1! + (1-β) (1-r) I,
(6) becomes. However, . Here, we make the following assumptions. The ambient light intensity Ia is
Evenly incident on all points on the display surface.
光源は平行光線または無限遠の点光源とし光源方向ベク
トルＬおよび光源からの入射光強度Ｉｓも同じく表示対
象面上のすべての点で同一であるとする。面の光学的性
質すなわち反射系数Ｋａ＊ Ｋｄ、Ｋｓ。It is assumed that the light source is a parallel ray or a point light source at an infinite distance, and the light source direction vector L and the incident light intensity Is from the light source are also the same at all points on the display target surface. The optical properties of the surface, that is, the reflection coefficients Ka* Kd, Ks.
指向性指数ｎは１つの表示対象面上ではすべての点で同
一であるとする。視点も無限遠にあり、視点方向ベクト
ルＶも面上のすべての点で同一であるとする。したがっ
て中間ベクトルＨも面上のすべての点で同一であるとす
る。このとき’１１ ｓ Ｉ！ ｅ工、は次のように表
わされる。It is assumed that the directivity index n is the same at all points on one display target surface. It is assumed that the viewpoint is also at infinity, and the viewpoint direction vector V is also the same at all points on the surface. Therefore, it is assumed that the intermediate vector H is also the same at all points on the surface. At this time '11 s I! The e-work is expressed as follows.
Ｉ、 −ＫａＩａ＋工ｓ （Ｋｄ（Ｌ−Ｎ−＋Ｋｓ（１
１−凡）“）１１ ｗ ＫａＩａ＋ｌ５（Ｋｄ（Ｌ
ｓＮ、）十Ｋｓ（目、Ｎ、）”） １７
１１ 、 ｗｍ Ｋａ Ｉ ａ＋Ｉ ｓ （Ｋｄ （Ｔ
＠下７．）十Ｋｓ（ｌｉ−凡）０）この式（７）を式（
６）に代入し、整理するとＩｐ ｗ ＫａＩ３
＋ｌ５Ｋｄ（（α−ｒ＋β（１−ｒ））（Ｌ’Ｎｔ ）
＋（１−α）γ（Ｌ−〜）
＋（１−β）（１−ｒ）（Ｌ−凡）〕
＋ｌ５Ｋｓ（（α−ｒ＋β（＋−ｒ） ）（Ｈ’Ｎｔ
）＋（１−α）γ（）（−Ｎｔ）
＋（１−β）（１−ｒ）ω・凡）ｎ） ＋８１とな
る。I, -KaIa+Ks (Kd(L-N-+Ks(1
1-Fund)")11 w KaIa+l5(Kd(L
sN,) 10Ks (eyes, N,)”) 17
11, wm Ka I a+I s (Kd (T
@Bottom 7. ) 10Ks(li-fan)0) This equation (7) can be transformed into the equation (
6) and rearranging, Ip w KaI3 +l5Kd((α-r+β(1-r))(L'Nt)
+(1-α)γ(L-~) +(1-β)(1-r)(L-B)] +l5Ks((α-r+β(+-r))(H'Nt
) + (1-α) γ () (-Nt) + (1-β) (1-r) ω・B) n) +81.
法線補間法の場合はまず点Ｐにおける法線ベクトルＮｐ
を求め、その値をもとに点Ｐにおける輝度Ｉｐを計算す
る。点Ｐにおける法線ベクトルＮｒ３は点ｐ１． ｐ、
、 ｐ、における法線ベクトルＮ、、 Ｎ、、 Ｎ、’
から次のようにして求める。まず辺Ｐ、 Ｐ、上の点Ｐ
ａｌおよび辺ｐ、 ｐ、上の点Ｐｂにおける法線ベクト
ルＮａ。In the case of the normal interpolation method, first the normal vector Np at point P
The brightness Ip at point P is calculated based on the value. The normal vector Nr3 at point P is the point p1. p,
, p, normal vector N,, N,, N,'
Find it as follows. First, side P, P, point P on top
al and side p, normal vector Na at point Pb on p.
’ＲｂをＮｔ −Ｋ 、Ｎｍを用いて、次のように点間
距離の比によって定める。'Rb is determined by the ratio of distances between points as follows using Nt - K and Nm.
１冨α凡＋ （１−α）凡 （９）Ｎｂ
票βＮ、＋（１−β）Ｎ、 （１０）つ
ぎに法線ベクトルＮｐは点Ｐと点Ｐａ＊Ｐｂとの距離の
比を用いて、ＩａとＩｂから次のように定める。1tium α fan + (1-α) fan (9) Nb
Votes βN, +(1-β)N, (10) Next, the normal vector Np is determined from Ia and Ib using the ratio of the distance between the point P and the point Pa*Pb as follows.
Ｎｐ−ｒＩａ＋（１−ｒ）Ｉｂ （
１１）そこで式（１１）に式（９）、 （１０）を代入
して整理すると
Ｎｐ−（αａ７”＋β（１−ｒ月凡
＋（１−α）γＮ。Np-rIa+(1-r)Ib (
11) So, by substituting equations (9) and (10) into equation (11) and rearranging, we get Np-(αa7''+β(1-rmonth+(1-α)γN).
＋（１−β）（１−ｒ）凡 （１２）と
なる。そこで式（８）を導びいたときと同じ仮定を考え
ると、点Ｐにおける輝度Ｉｐは
Ｉｐ−ＫａＩａ十ｌ５（Ｋｄ（Ｌ−Ｎｐ）＋Ｋｓ（Ｈ−
Ｎｐ） ｎ） （＋３）となる。これに式（
１２）を代入するとＩｐ −ＫａＩａ
＋ｌ５Ｋｄ（（α−ｒ＋β（１ゴ月（ＴＪ−Ｎｌ ）＋
（１−α） ｒ ＣＬ＠礼）
＋（１−β） （１−ｒ） ＣＬ−Ｎｓ ） ）＋ｌ５
Ｋｓ（ＬＬＩＮｐ）” （１４）
が得られる。+(1-β)(1-r) (12) Considering the same assumption as when formula (8) was derived, the brightness Ip at point P is Ip - KaIa + l5 (Kd (L - Np) + Ks (H -
Np) n) (+3). Add this to the formula (
12), Ip −KaIa +l5Kd((α−r+β(1 month(TJ−Nl)+
(1-α) r CL@Rei) + (1-β) (1-r) CL-Ns ) ) + l5
Ks(LLINp)” (14)
is obtained.
ここで式１８１と（１４）を比較する。それぞれ係数Ｋ
ａを持りた項が周囲光反射成分、係数Ｋｄを持った項が
拡散反射成分、係数Ｋｓを持った項が鏡面反射成分であ
る。これらの各成分を比較すると、周囲光反射成分と拡
散反射成分はまった（同じであることがわかる。すなわ
ち輝度補間法と法線補間法で求めた周囲光反射成分と拡
散反射成分は同じ値である。いっぽう鏡面反射成分は輝
度補間の場合は（Ｈ−Ｎ ）”のただひとつの項のみで
あるが、法線補間の場合はＣＨ−Ｎ）のｎ次の多項式と
なり、一般には異なる値を持つ。Here, Equation 181 and (14) will be compared. Coefficient K
The term with a is the ambient light reflection component, the term with the coefficient Kd is the diffuse reflection component, and the term with the coefficient Ks is the specular reflection component. Comparing these components, it can be seen that the ambient light reflection component and the diffuse reflection component are the same (that is, the ambient light reflection component and the diffuse reflection component obtained by the luminance interpolation method and the normal interpolation method have the same value). On the other hand, in the case of luminance interpolation, the specular reflection component is only one term (H-N), but in the case of normal interpolation, it is an nth-order polynomial of CH-N), and generally has different values. have
久に鏡面反射成分の性質について考えてみると（丁・Ｎ
）の値の範囲は、０≦（″Ｔニー Ｎ）≦１であり、指
向性指ａｎは一般に５０〜２００の値であるカラ、Ｃ”
Ｔ：＠に４）”ハ（Ｌ−Ｈ）−１（１）近傍Ｑｆ）ミは
ぼ１の値をもち、その他の場合はほぼ０の値を持つ。つ
まり鏡面反射は角度に非常に敏感であり、特定の角度で
のみ強い反射が生じ、この角度から。When I thought about the properties of the specular reflection component for a while (Ding, N.
) has a value range of 0≦(″T knee N)≦1, and the directional finger an generally has a value of 50 to 200.
T: @4)"Ha(L-H)-1(1) NeighborhoodQf) Mi has a value of approximately 1, and in other cases has a value of almost 0. In other words, specular reflection is very sensitive to angle. , and a strong reflection occurs only at a certain angle, and from this angle.
はずれると急激に反射は小さくなり、大部分の角度では
その値はほぼ０である。したがって鏡面反射がほぼ０の
ときは上述の周囲光反射成分と拡散反射成分の性質から
輝度補間で求めた輝度と法線補間で求めた輝度は同じに
なる。この性質を利用すると鏡面反射が無視できるとき
は、法線補間法による輝度計算は輝度補間法で代用して
も良いことになる。法線補間法で計算する場合は前述の
ように各表示点の法線ベクトルを求め、さらに光源方向
ベクトルとの内債を求める必要があるから、単純な線形
補間で求まる輝度補間のほうがこの方法により以前より
はるかに高速に各点の輝度を求めることができることが
わかる。When the angle is off, the reflection decreases rapidly, and its value is almost 0 at most angles. Therefore, when the specular reflection is approximately 0, the luminance obtained by luminance interpolation and the luminance obtained by normal interpolation are the same from the above-mentioned properties of the ambient light reflection component and the diffuse reflection component. By utilizing this property, when specular reflection can be ignored, brightness calculation using the normal interpolation method may be replaced by the brightness interpolation method. When calculating using the normal interpolation method, it is necessary to find the normal vector of each display point as described above, and also find the correlation with the light source direction vector, so this method is better for brightness interpolation, which is calculated by simple linear interpolation. It can be seen that the brightness of each point can be found much faster than before.
次にサンプル点が１つの平面上に存在するときについて
考える。前述のよ５に、平面が曲線で切り取られる場合
、その交線を求めるのに平面を微小な多角形に分割して
近似計算する。この平面を表示するときこの多角形の頂
点がそのままサンプル点となる場合が多い。この場合は
平面上に多数のサンプル点が存在することになるが、こ
のような場合はサンプル点およびその間の点はすべて同
一の輝度となるから、輝度補間や法線補間のによる厳密
な計算は必要とではなく、多面体表示で十分である。し
たがって、まずサンプル点の法線ベクトルを調べ、法線
ベクトルが等しいと見なせる場合には平面と判定して多
面体表示を行なうことによ一す、計算量を少なくできる
。さらにこのときも鏡面反射を無視できるか否かの判定
を行なうことにより、鏡面反射が無視できる場合はサン
プル点における鏡面反射成分の計算を省略することが。Next, consider the case where the sample points exist on one plane. As mentioned in 5 above, when a plane is cut by a curve, the plane is divided into minute polygons and approximate calculations are performed to find the intersection lines. When displaying this plane, the vertices of this polygon often serve as sample points. In this case, there will be many sample points on the plane, but in such a case, the sample points and the points between them will all have the same brightness, so exact calculations using brightness interpolation or normal interpolation will be difficult. Polyhedral representation is not necessary, but sufficient. Therefore, the amount of calculation can be reduced by first checking the normal vectors of the sample points, and if the normal vectors can be considered to be equal, determining that the points are planes and displaying them as polyhedrons. Furthermore, at this time as well, by determining whether or not the specular reflection can be ignored, calculation of the specular reflection component at the sample point can be omitted if the specular reflection can be ignored.
できる。can.
第１図にこれらの考え方を用いた本発明の図形シェープ
イン装置の第１の実施例を示す。図形シェーディング装
置２００はホスト計算機１００の制御のもとでシェープ
インデータ＋発生し、その結果をフレームメモリ３００
に出力する。フレームメモリ１００に記憶されたシェー
プインデータはカラーＣＲＴ４ｏｏに読出され、その雪
面に表示される。FIG. 1 shows a first embodiment of a figure shape-in device of the present invention using these ideas. The figure shading device 200 generates shape-in data under the control of the host computer 100 and stores the result in the frame memory 300.
Output to. The shape-in data stored in the frame memory 100 is read out to the color CRT 4oo and displayed on the snow surface.
図形シェープイン装置２００はマイクロコンピータ１１
０と法線補間輝度計算回路１ｚ 輝度補間回路２ｔセレ
クタ２５．２へ２ルジスタ１４．１６．１８で構成され
る。マイクロコンピュータ１０は中央処理装置１１とメ
モリ１２で構成される。なお、中央処理装置１１はその
機能をブロック化して示しであるが、通常の中央処理装
置が使用される。ここで、図形シェーディング装置の機
能の概要はつぎのようである。The figure shape-in device 200 is a microcomputer 11
0 and normal interpolation brightness calculation circuit 1z brightness interpolation circuit 2t to selector 25.2 consists of two registers 14, 16, and 18. The microcomputer 10 is composed of a central processing unit 11 and a memory 12. Although the central processing unit 11 is shown with its functions divided into blocks, a normal central processing unit is used. Here, an overview of the functions of the graphic shading device is as follows.
まず図形シェーディング装置２００は、ホスト計算ａ１
００から法線補間、輝度補間、多面体表示のいずれのモ
ードで表示を行なうかの表示モードデータ、光源位置、
光源強度、視点位置の表示法のデータを受領する。次に
表示対象物体ごとに物体表面の光学的特性データを受領
する。そしてサンプル点の幾何学的データを受領して、
表示対象物体表面の輝度を計算して、フレームメモリ３
００に出力する。以下にその動作の詳細を説明する。First, the figure shading device 200 performs host calculation a1
00 to display mode data for displaying in normal interpolation, brightness interpolation, or polyhedral display mode, light source position,
Receive data on how to display light source intensity and viewpoint position. Next, optical characteristic data of the object surface is received for each object to be displayed. and receiving the geometric data of the sample points,
Calculate the brightness of the surface of the object to be displayed and store it in frame memory 3.
Output to 00. The details of its operation will be explained below.
まずホスト計算機１００から図形シェーディング装ｆｔ
２００に多面体表示、輝度補間、法線補間のいずれで
輝度計算を行なうかの表示モードデータが転送される。First, from the host computer 100, download the figure shading device ft.
Display mode data indicating whether to perform brightness calculation by polyhedral display, brightness interpolation, or normal interpolation is transferred to 200.
さらに周囲光源強度Ｉａ、濃淡付けのための光源強度ｌ
Ｓ、その光源の方向を示す光源方向ベクトルＬ、視点方
向ベクトルＶが転送される。Furthermore, the ambient light source intensity Ia, the light source intensity l for shading
S, a light source direction vector L indicating the direction of the light source, and a viewpoint direction vector V are transferred.
次に表示物体に関するデータが転送され、まず最初の物
体の表面の反射係数Ｋａ、 Ｋｄ、 Ｋｓおよび指向性
指数ｎが転送される。以下、物体表面の光学的特性が変
化するたびにこの反射係数と指数のデータが転送される
。次に、物体表面のサンプル点の座標櫃Ｐ、 、 Ｐ、
、 Ｐ、・・・と法線ベクトル凡、凡、玉ト・・が転
送される。このときの転送の単位はＰｌ、 Ｐ、 、
Ｐ。Data regarding the display object is then transferred, first of all the reflection coefficients Ka, Kd, Ks of the surface of the first object and the directivity index n. Thereafter, this reflection coefficient and index data is transferred every time the optical characteristics of the object surface change. Next, the coordinates of the sample points on the object surface P, , P,
, P, . . . and the normal vectors B, B, Tama, and so on are transferred. The units of transfer at this time are Pl, P, ,
P.
・・・が１つの多角形を形成する単位である。図形シェ
ーディング装置２００は１つの多角形について輝度計算
の処理を行ない、それが終了するとつぎの多角形を形成
するサンプル点データを受けとり、その多角形の処理を
行なう。... is a unit forming one polygon. The figure shading device 200 performs brightness calculation processing for one polygon, and upon completion of the brightness calculation process, receives sample point data forming the next polygon and processes that polygon.
このときホスト計算機１００から転送されたデータは、
マイクロコンピュータ１０のメモリ１２に記憶され、必
要に応じて中央処理装置１１に読出され、必要な処理が
行なわれる。まず中央処理装置１１はモードデータが転
送されると、それをメモリ１２に記憶する。そして、モ
ード判定を行ない、その結果を七−ドレジスタ１４へ出
力する処理１３ヲ行なう。At this time, the data transferred from the host computer 100 is
The data is stored in the memory 12 of the microcomputer 10, read out to the central processing unit 11 as necessary, and subjected to necessary processing. First, when the mode data is transferred, the central processing unit 11 stores it in the memory 12. Then, a process 13 is performed in which the mode is determined and the result is output to the seventh register 14.
つぎに光源や視点に関する情報を受けとるとその内容を
メモリ１２に記憶する。物体表面の光学的特性データの
情報を受けとった場合も、メモ１月２にその値を記憶す
る。次に１つの多角形を形成するサンプル点データを受
けとると、それをメモリ１２に記憶する。そして、法線
ベクトルデータπ、凡、Ｎ８．・・・から平面性の判定
を行ない、その結果を平面性レジスタ１６に出力する処
理１５を行なう。さ読出し、法線ベクトルＮ、 ＃ Ｎ
、 Ｉ Ｎ、 Ｉ・・・と比較して鏡面反射無視の可否
の判定を行ない、その結果を鏡面反射レジスタ１８に出
力する処理１７を行なう。Next, when information regarding the light source and viewpoint is received, the contents are stored in the memory 12. Even when information on optical characteristic data of the object surface is received, the value is stored in Memo January 2. Next, when sample point data forming one polygon is received, it is stored in the memory 12. Then, normal vector data π, ordinary, N8. A process 15 is performed in which the flatness is determined from . . . and the result is output to the flatness register 16. readout, normal vector N, #N
, I N, I .
１９はたえば待願昭５９−１９１４９０ 号・明細書に
示された法Ｎｓ補間輝度計算回路であり、周囲光反射。Reference numeral 19 is, for example, the modulus Ns interpolation brightness calculation circuit shown in the specification of the long-awaited No. 59-191490, which reflects ambient light.
拡散反射、鏡面反射の各成分を法線捕間法で計算してそ
の和を出力する回路である。法線補間モードのときは中
央処理装置１１は、この法線補間輝度計算回路１９が必
要とするデータのメモリ１２からの転送と法線補間輝度
計算回路１９の起動の２つの処理２０を行なう。２１は
たとえば特公昭５７−５７７１５号公報に示された輝度
補間回路である。輝度補間モードのとき、中央処理装置
１１はメーモリ１２からデータを続出し、サンプル点に
おける輝度１１ ｅ Ｉｌ ＃ｌ、・・・の計算処理２
２を行ない、さらにその結果を輝度補間回路２１に転送
する処理２３を行なう。多面体表示モードのときは、輝
度の平均値の計算とその出力の処理２４を行なう。なお
処理２２にＳける各サンプル点の輝度計算の手順は第６
図に示すようである。まず周囲光反射成分と拡散反射成
分の輝度の計算を行ない、その後鏡面反射の有無を判定
して、有の場合はその成分を計算して加算する処理を行
なう。This circuit calculates each component of diffuse reflection and specular reflection using the normal interpolation method and outputs the sum. In the normal interpolation mode, the central processing unit 11 performs two processes 20: transferring data required by the normal interpolation brightness calculation circuit 19 from the memory 12 and activating the normal interpolation brightness calculation circuit 19. 21 is a luminance interpolation circuit disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 57-57715. In the brightness interpolation mode, the central processing unit 11 continuously outputs data from the memory 12, and calculates the brightness 11 e Il #l, . . . at the sample point 2.
2 is performed, and further processing 23 is performed to transfer the result to the luminance interpolation circuit 21. In the polyhedral display mode, calculation of the average value of brightness and processing 24 of its output are performed. Note that the procedure for calculating the brightness of each sample point in process 22 is as follows.
As shown in the figure. First, the brightness of the ambient light reflection component and the diffuse reflection component is calculated, and then the presence or absence of specular reflection is determined, and if there is, the component is calculated and added.
第１図にもどって、輝度補間回路２１は輝度捕間による
輝度計算を行ない、表示点の輝度とｌｌＩｉｉ面上のア
ドレス信号を出力する。中央処理装置１１は処理２４で
輝度補間による輝度計算を行ない、表が点の輝度と画面
上のアドレス信号を出力する。処理２４は平均して求め
た表示点の輝度と画面上のアドレス信号を出力する。セ
レクタ２５は鏡面反射レジスタ１８の内容により法線補
間輝度計算回路１９または輝度−開回路２１からの出力
のいすかいっぽうを選択して出力する。セレクタ２６は
平面性レジスタ１６の内容により、処理２４の結果また
２５の出力のいずれかいっぽう乞選択して出力する。セ
レクタ２７は同じく平面性レジスタ１６の内容により、
輝度補間回路２１の出力または処理２４の結果のいずれ
かいっぽうを選択して出力する。セレクタ２８はモード
ンジスタ１４の内容により、セレクタ２６．２７の出力
、・処理２４の結果のいずれかびとつｔ選択して７レー
・ムメモリ３００に出力する。法線補間輝度計算回路１
９、輝度補間回路２ｔ 及び処理２４が出力する画面
上のアドレス信号はフレームメモリ２００のアドレス信
号ともなっており、フレームメモリ２００のそのアドレ
スに同じく法線補間輝度計算回路１９．輝度補間回路２
ｔ 及び処理２４が出力する輝度データが記憶される。Returning to FIG. 1, the brightness interpolation circuit 21 calculates brightness by brightness interpolation, and outputs the brightness of the display point and an address signal on the llllii plane. In process 24, the central processing unit 11 calculates brightness by brightness interpolation, and outputs the brightness of the points on the table and the address signal on the screen. Processing 24 outputs the averaged brightness of the display point and the address signal on the screen. The selector 25 selects and outputs either the normal interpolation brightness calculation circuit 19 or the brightness-open circuit 21 according to the contents of the specular reflection register 18. The selector 26 selects and outputs either the result of the process 24 or the output 25 according to the contents of the planarity register 16. The selector 27 also depends on the contents of the planarity register 16,
Either the output of the luminance interpolation circuit 21 or the result of the processing 24 is selected and output. The selector 28 selects either the output of the selector 26 or 27 or the result of the processing 24 according to the contents of the moden register 14 and outputs it to the seven-frame memory 300. Normal interpolation brightness calculation circuit 1
9. The address signal on the screen output by the brightness interpolation circuit 2t and the processing 24 also serves as the address signal of the frame memory 200, and the normal interpolation brightness calculation circuit 19. Luminance interpolation circuit 2
t and the luminance data output by the process 24 are stored.
その結果、フレームメモリ２００に輝度計算の全結果が
記憶される。この内容を読出してＣＢ、 Ｔ ４００に
表示することにより、濃淡付けされた曲面の表示がＣＲ
Ｔ Ｏ）管面に出現する。As a result, all results of the brightness calculation are stored in the frame memory 200. By reading out this content and displaying it on CB and T400, the display of the shaded curved surface will be changed to CR.
T O) Appears on the tube surface.
次に第７図に本発明の図形シェープイン装置の第２の実
施例を示す。これは法線補間回路の一部分を省略してそ
の部分を輝度補間回路で代用したもので、輝度補間回路
を法線補間表示と輝度補間表示の両方に用いて回路の共
通化を図り、装置全体の構成を簡単化した実施例である
。５０は第１の実施例における法線補間輝度計算口＠１
９から周囲光反射取分と拡散反射成分の計算手段を取り
除き、鏡面反射成分を計算する手段のみを残したもので
ある。この装置では法線補間モードのときは鏡面反射成
分は法線補間輝度計算回路５０で求め、周囲光反射成分
と拡散反射成分は輝度補間回路２１で求め、その和をア
ダー５２で計算して出力する。鏡面反射が無視できる場
合は鏡面反射レジスタ１８の出力によりゲート５１で法
線補間輝度計算回路５０の出力を阻止し、輝度補間回路
２１の出力のみがアダー５２から得られるようにする。Next, FIG. 7 shows a second embodiment of the figure shape-in device of the present invention. This is a method in which a part of the normal interpolation circuit is omitted and that part is replaced by a luminance interpolation circuit.The luminance interpolation circuit is used for both normal interpolation display and luminance interpolation display, making the circuit common, and the whole device This is an example in which the configuration is simplified. 50 is a normal interpolation brightness calculation port @1 in the first embodiment
9, the means for calculating the ambient light reflection fraction and the diffuse reflection component are removed, leaving only the means for calculating the specular reflection component. In this device, in the normal interpolation mode, the specular reflection component is determined by the normal interpolation luminance calculation circuit 50, the ambient light reflection component and the diffuse reflection component are determined by the luminance interpolation circuit 21, and the sum is calculated by the adder 52 and output. do. When the specular reflection can be ignored, the gate 51 blocks the output of the normal interpolation brightness calculation circuit 50 based on the output of the specular reflection register 18, so that only the output of the brightness interpolation circuit 21 is obtained from the adder 52.
平面とみなせると判定された場合は、セレクタ５３によ
って平面性レジスタ１６の内容にしたがって処理２４と
アダー５２の出力から処理２４の出力を選択する。これ
らの１直はセレクタ２８を介してフレームメモリ３００
に出力される。ここで中央処理装置Ｉｔ１１における処
理は輝度計算処理２２を除いて第１の実施例と同じであ
る。If it is determined that it can be regarded as a plane, the selector 53 selects the output of the process 24 from the outputs of the process 24 and the adder 52 according to the contents of the planarity register 16. These first shifts are transferred to the frame memory 300 via the selector 28.
is output to. Here, the processing in the central processing unit It11 is the same as in the first embodiment except for the brightness calculation processing 22.
この第２の実施例における処理２２０手順を第８図に示
す。この場合は、法線補間モードで、輝度補間回路２１
を使用するとき、回路２１に鏡面反射成分が入力されな
いようにする制御を行なう。また平面とみなせると判定
されたときは法線補間輝度計算回路５０と輝度補間回路
２１を使用しないで多面体表示を行なうのでこの２２の
処理に鏡面反射成分が含まれるようにする。そのために
８０〜８３の処理を行なう。The processing 220 procedure in this second embodiment is shown in FIG. In this case, in normal interpolation mode, the brightness interpolation circuit 21
When using the circuit 21, control is performed to prevent specular reflection components from being input to the circuit 21. Further, when it is determined that it can be regarded as a plane, polyhedral display is performed without using the normal interpolation luminance calculation circuit 50 and the luminance interpolation circuit 21, so that the specular reflection component is included in the processing of 22. For this purpose, processes 80 to 83 are performed.
第１．第２の実施例において、同一平面上の微小面が多
数出現する場合は、第１図、第７図の処理２４における
計算結果を記憶する領域をメモリ１２に設′け、８ｇ９
図に示すように、９１で平面と判定した場合は９２のよ
うにざらに前回の平面と同じ平面かを調べ、異なってお
ればその平面の輝度を９３で計算し、その結果を９４で
記憶する。同じ平面であるならば９５のように前回の輝
度を読み出し、今回の輝度とする。1st. In the second embodiment, if a large number of microsurfaces appear on the same plane, an area is provided in the memory 12 to store the calculation results in the process 24 of FIGS.
As shown in the figure, if it is determined to be a plane in 91, it is roughly checked to see if it is the same as the previous plane in 92, and if it is different, the brightness of the plane is calculated in 93, and the result is stored in 94. do. If they are on the same plane, the previous brightness is read out like 95 and used as the current brightness.
本発明によれば、法線補間法による図形シェーディング
計算の一部を輝度硼間法で行なうことができ、計算の高
速化と装置の共通化による全体構成の簡単化が図れる。According to the present invention, part of the figure shading calculation using the normal interpolation method can be performed using the luminance method, and the overall configuration can be simplified by increasing the speed of calculation and making the device common.
また状況に応じて、より簡単な計算法を採用できること
から、シェーディング計算の高速化が図れる効果がある
。Furthermore, since a simpler calculation method can be adopted depending on the situation, the shading calculation speed can be increased.
第１図は本発明の第１の実施例の装置構成な示す図、８
ｇ２図は輝度計算に用いるベクトルの定義・を示す図、
第３図は楕円体上のサンプル点と表示点の位置関係を説
明する図、第４図は輝度補間法における輝度計算法を説
明する図、第５図は法線補間法を説明する図、第６図は
第１の実施例における中央処理＠置における輝度計算手
順を示す図。
８１！７図は第２の実施例の装置構成を示す図、第８図
は第２の実施例における中央処理装置内での輝度計算手
順を示す図、第９図は同一平面上の微少面が多数出現す
る場合の４Ｍ計算手順を示す図である。
１００−・・ホスト計算機、２００・・・図形シェーデ
ィング装置、３００ ・７ Ｌ／−Ａ メモ＋３、ａｏ
ｏ−ＣＲＴ。
１０・・・マイクａコンビエータ、１１・・・中央処理
装置、１２・・・メモリ、１９・・・法線補間輝度計算
回路、２１ ・・・輝度補間回路、１４・・・モードレ
ジスタ、１６ ・・・平面性レジスタ、１８・・・鏡面
反射レジスタ、ＳＯ・・・法線補間注射 １ 図
第 ２０
光源
、１／
☆
１ ％−
第 ３肥
も４０
Ｉ、（Ｒ）
Ｎｌ（Ｆｉ）
第 ７１！１
躬 ８ 膿
躬 ９ 犯FIG. 1 is a diagram showing the device configuration of the first embodiment of the present invention, 8
The g2 diagram is a diagram showing the definition of vectors used for brightness calculation.
Figure 3 is a diagram explaining the positional relationship between sample points and display points on the ellipsoid, Figure 4 is a diagram explaining the luminance calculation method in the luminance interpolation method, and Figure 5 is a diagram explaining the normal interpolation method. FIG. 6 is a diagram showing a brightness calculation procedure in the central processing unit in the first embodiment. 81!7 is a diagram showing the device configuration of the second embodiment, FIG. 8 is a diagram showing the brightness calculation procedure within the central processing unit in the second embodiment, and FIG. 9 is a diagram showing the microsurface on the same plane. It is a figure which shows the 4M calculation procedure when many appear. 100-...Host computer, 200...Graphic shading device, 300 ・7 L/-A Memo +3, ao
o-CRT. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10...Microphone a combiator, 11...Central processing unit, 12...Memory, 19...Normal interpolation brightness calculation circuit, 21...Brightness interpolation circuit, 14...Mode register, 16. ...Planarity register, 18...Specular reflection register, SO...Normal interpolation injection 1 Figure No. 20 Light source, 1/ ☆ 1% - 3rd fertilizer 40 I, (R) Nl (Fi) No. 71 !1 Mistake 8 Mistake 9 Crime
Claims (1)
ドットの輝度を算出してシェーディングを行なう図形シ
ェーディング方式において、前記輝度の鏡面反射成分を
法線補間法によつて計算し、前記輝度の周囲光反射成分
と拡散反射成分を輝度補間法によつて計算することを特
徴とする図形シェーディング方式。 ２、前記ドットの属する表示面が平面とみなせるか否か
を判定するステップを有し、平面とみなせるを判定した
場合には多面体表示法によつて輝度計算を行なうよう切
替えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の図
形シェーディング方式。 ３、前記ドットで鏡面反射は生じないとみなせるか否か
を判定するステップを有し、鏡面反射は生じないみなせ
ると判定した場合には前記鏡面反射成分の計算を省略す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の図形シ
ェーディング方式。 ４、三次元図形の表示にあたり、スキャンライン上の各
ドットの輝度を算出してシェーディングを行なう図形シ
ェーディング方式において、法線補間による輝度計算手
段と、輝度補間による輝度計算手段と、鏡面反射が生じ
ないとみなせるか否かを判定する第１の手段と、該第１
の判定手段が鏡面反射が生じると判定した場合は前記法
線補間による輝度計算手段の出力を有効とし、鏡面反射
が生じないみなせると判定した場合には前記輝度補間に
よる輝度計算手段の出力を有効とする手段とを有するこ
とを特徴とする図形シェーディング方式。 ５、多面体表示法による輝度計算手段と、表示面が平面
とみなせるか否かを判定する第２の判定手段と、該第２
の判定手段が平面とみなせると判定した場合に前記多面
体表示法による輝度計算手段の出力を有効とする手段と
を付加したことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
の図形シェーディング方式。 ６、前記第２の判定手段が、表示面が平面とみなせると
判定したときにその面の輝度計算結果を記憶する手段と
、前回に平面とみなしたときの平面と今回の平面が同一
とみなせるか否かの判定を行なう第３の判定手段と、該
第３の判定手段が同一とみなせると判定した場合には、
前記記憶手段に記憶した輝度計算結果を読み出し、新た
な輝度計算を省略することを特徴とする特許請求の範囲
第５項記載の図形シェーディング方式。[Claims] 1. In a figure shading method in which shading is performed by calculating the brightness of each dot on a scan line when displaying a three-dimensional figure, the specular reflection component of the brightness is calculated by normal interpolation. A graphic shading method characterized in that the ambient light reflection component and the diffuse reflection component of the luminance are calculated by a luminance interpolation method. 2. A patent characterized in that it has a step of determining whether or not the display surface to which the dot belongs can be regarded as a plane, and when it is determined that the display surface to which the dot belongs can be regarded as a plane, switching to perform brightness calculation using a polyhedral display method. A graphic shading method according to claim 1. 3. A patent characterized in that the patent includes the step of determining whether or not it can be assumed that specular reflection does not occur in the dot, and when it is determined that specular reflection does not occur, the calculation of the specular reflection component is omitted. A graphic shading method according to claim 1. 4. When displaying a three-dimensional figure, in a figure shading method that performs shading by calculating the brightness of each dot on a scan line, specular reflection occurs between the brightness calculation means using normal interpolation and the brightness calculation means using brightness interpolation. a first means for determining whether or not it can be considered that there is no
If the determination means determines that specular reflection occurs, the output of the brightness calculation means by normal interpolation is enabled, and if it is determined that specular reflection does not occur, the output of the brightness calculation means by brightness interpolation is enabled. A figure shading method characterized by having means for. 5. a brightness calculation means using a polyhedral representation method; a second determination means for determining whether the display surface can be regarded as a flat surface;
5. The figure shading method according to claim 4, further comprising means for validating the output of the luminance calculation means using the polyhedral representation method when the determination means determines that the figure can be regarded as a plane. 6. When the second determining means determines that the display surface can be regarded as a flat surface, means for storing the brightness calculation result of the surface, and the present plane can be regarded as the same as the plane when the display surface was previously regarded as a flat surface. If it is determined that the third determining means for determining whether or not the third determining means is the same,
6. The graphic shading method according to claim 5, wherein the brightness calculation result stored in the storage means is read out and new brightness calculation is omitted.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61046146A JPH0772915B2 (en) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | Graphic shading device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61046146A JPH0772915B2 (en) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | Graphic shading device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62204386A true JPS62204386A (en) | 1987-09-09 |
| JPH0772915B2 JPH0772915B2 (en) | 1995-08-02 |
Family
ID=12738827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61046146A Expired - Lifetime JPH0772915B2 (en) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | Graphic shading device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0772915B2 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0269882A (en) * | 1988-09-06 | 1990-03-08 | Toshiba Corp | Picture processing system |
| JPH02191995A (en) * | 1989-01-20 | 1990-07-27 | Daikin Ind Ltd | Method and device for displaying semitransparent surface |
| JPH0371271A (en) * | 1989-08-10 | 1991-03-27 | Daikin Ind Ltd | Method and device for detecting hit |
| JPH04125787A (en) * | 1990-09-17 | 1992-04-27 | Hitachi Ltd | Method and device for displaying three-dimensional graphic |
| WO1996027168A1 (en) * | 1995-02-28 | 1996-09-06 | Hitachi, Ltd. | Data processor and shading device |
| US6081274A (en) * | 1996-09-02 | 2000-06-27 | Ricoh Company, Ltd. | Shading processing device |
| WO2006077710A1 (en) * | 2005-01-19 | 2006-07-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Image conversion method, texture mapping method, image conversion device, server client system, and image conversion program |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62186373A (en) * | 1986-02-13 | 1987-08-14 | Agency Of Ind Science & Technol | Display processing system |
-
1986
- 1986-03-05 JP JP61046146A patent/JPH0772915B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62186373A (en) * | 1986-02-13 | 1987-08-14 | Agency Of Ind Science & Technol | Display processing system |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0269882A (en) * | 1988-09-06 | 1990-03-08 | Toshiba Corp | Picture processing system |
| JPH02191995A (en) * | 1989-01-20 | 1990-07-27 | Daikin Ind Ltd | Method and device for displaying semitransparent surface |
| JPH0371271A (en) * | 1989-08-10 | 1991-03-27 | Daikin Ind Ltd | Method and device for detecting hit |
| JPH04125787A (en) * | 1990-09-17 | 1992-04-27 | Hitachi Ltd | Method and device for displaying three-dimensional graphic |
| WO1996027168A1 (en) * | 1995-02-28 | 1996-09-06 | Hitachi, Ltd. | Data processor and shading device |
| US6081274A (en) * | 1996-09-02 | 2000-06-27 | Ricoh Company, Ltd. | Shading processing device |
| WO2006077710A1 (en) * | 2005-01-19 | 2006-07-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Image conversion method, texture mapping method, image conversion device, server client system, and image conversion program |
| US7379618B2 (en) | 2005-01-19 | 2008-05-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Image conversion method, texture mapping method, image conversion device, server-client system, and image conversion program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0772915B2 (en) | 1995-08-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10796400B2 (en) | Graphics processing architecture employing a unified shader | |
| US6014144A (en) | Rapid computation of local eye vectors in a fixed point lighting unit | |
| US7423644B2 (en) | Method and apparatus for dual pass adaptive tessellation | |
| US6169554B1 (en) | Clip testing unit for a three-dimensional graphics accelerator | |
| EP1238371B1 (en) | A transform, lighting and rasterization system embodied on a single semiconductor platform | |
| US6697062B1 (en) | Reflection space image based rendering | |
| US7508394B1 (en) | Systems and methods of multi-pass data processing | |
| US8169441B2 (en) | Method and system for minimizing an amount of data needed to test data against subarea boundaries in spatially composited digital video | |
| US6417858B1 (en) | Processor for geometry transformations and lighting calculations | |
| US7388588B2 (en) | Programmable graphics processing engine | |
| US20050184994A1 (en) | Multiprocessor computer system | |
| US20030016217A1 (en) | Method and apparatus for processing non-planar video graphics primitives | |
| US5877769A (en) | Image processing apparatus and method | |
| US20130093766A1 (en) | Interpolation of vertex attributes in a graphics processor | |
| JPH0749961A (en) | Floating-point processor of graphic accelerator and method for execution of floating-point function | |
| GB2187615A (en) | Geometry processor for graphics display system | |
| US6037947A (en) | Graphics accelerator with shift count generation for handling potential fixed-point numeric overflows | |
| US20080030512A1 (en) | Graphics processing unit with shared arithmetic logic unit | |
| US20030169259A1 (en) | Graphics data synchronization with multiple data paths in a graphics accelerator | |
| US5459835A (en) | Graphics rendering systems | |
| JPS62204386A (en) | Graphic shading system | |
| EP0536114A1 (en) | Graphics rendering systems | |
| US6850244B2 (en) | Apparatus and method for gradient mapping in a graphics processing system | |
| US7256796B1 (en) | Per-fragment control for writing an output buffer | |
| JP3517637B2 (en) | Image drawing method, image drawing apparatus, and recording medium |