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JPH03139774A - 画像生成におけるエイリアジング除去方式 - Google Patents

画像生成におけるエイリアジング除去方式

Info

Publication number
JPH03139774A
JPH03139774A JP1278948A JP27894889A JPH03139774A JP H03139774 A JPH03139774 A JP H03139774A JP 1278948 A JP1278948 A JP 1278948A JP 27894889 A JP27894889 A JP 27894889A JP H03139774 A JPH03139774 A JP H03139774A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
buffer
image
depth
pixels
pixel
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.)
Pending
Application number
JP1278948A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromichi Iwase
岩瀬 洋道
Toshiya Mima
美間 俊哉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP1278948A priority Critical patent/JPH03139774A/ja
Publication of JPH03139774A publication Critical patent/JPH03139774A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 画像生成におけるエイリアジング除去方式に関全体がぼ
けずかつ計算コストをさほど高くしないでエイリアジン
グの除去ができる画像生成におけるエイリアジング除去
方式を提供することを目的とし、 画像生成の結果として得られるZバッファとフレームバ
ッファの内容を参照し、フレームバッファ上の画素のう
ち、Zバッファに微分フィルタを適用して奥行きの不連
続性をもつ画素に対応する領域を検出し、検出した領域
に平均化フィルタを適用し、その結果得られた近傍の画
素の平均値を新たな画素値として置換するように構成す
る。
[産業上の利用分野] 本発明は画像生成におけるエイリアジング除去方式に関
する。
近年のコンピュータの高速化、大容量化に伴い、コンピ
ュータによる画像生成の応用分野は、各種設計、芸術、
コマーシャルフィルム・アニメーション、各種発表資料
の作成及び各種シミュレーションの可視化等多岐に亘っ
ている。一般に、これらの応用分野においては、写実性
を追及する傾向があり、生成された画像が如何に本物ら
しく見えるかが重要となってくる。
[従来の技術] このような従来の画像生成において、問題となるのがエ
イリアジングの発生という問題である。
エイリアジングはジャギーとも呼ばれ、生成された画像
上で物体の輪郭線や物体上の模様がギザギザ状になる現
象をいう。これは、フレームバッファ(表示画面と1対
1に対応した画素を格納するメモリ)上の1画素に割当
てる色として、本来その画素を通して見える部分空間内
に存在する複数物体の色を計算し、その部分空間に占め
る面積の割合に応じて足し合わせたものを採用すべきで
あるのに、色計算の簡素化のため、部分空間中の1物体
の1点を採用しているからである。
第6図はエイリアジング発生の説明図である。
画像を生成すべき実際の空間が(a)であるとする。こ
こで奥行き方向(z軸方向)について見ると、斜線領域
が白い領域よりも手前にある場合、斜線領域の背後にあ
る白い領域は隠されて見えない。
これに対して(b)に示すようにフレームバッファ上の
5×5の計25画素を割り付けるものとする。
隠面消去処理において、斜線領域にかかる画素の色には
(C)に示すように全て黒色(実際には斜線で表される
色)が採用される。この結果書られる画素データとして
は、(d)に示すように白と黒の境界がギザギザ(エイ
リアジング)の画像が得られる。白い領域にかかる画素
の色に全て白色が採用される場合も同様である。
しかしながら、本来は白と黒の部分がある割合で加えら
れたものとなる筈であり、模式的に示すと(e)に示す
ような画像となるべきである。つまり、白と黒の境界部
分に灰色(図中では点々模様)の画素がある筈である。
このようなエイリアジングの除去方式としては、以下に
示す2通りの方法が知られている。
■スーパーサンプリング法 ■フィルタリング法 (スーパーサンプリング法) スーパーサンプリング法は、フレームバッファ上の1画
素の色として、実際のフレームバッファより細かな画素
をもつフレームバッファを想定し、その画素についての
色計算を行い、実際のフレームバッファ上の1画素に対
応する複数の画素の色の平均値を採用するようにしたも
のである。
第7図はスーパーサンプリング法の説明図である。(a
)は第6図の(b)の中心の画素についての拡大図であ
る。つまり、この図は1画素分を示している。(b)は
(a)について仮想的に縦横3倍の細かさの画素を想定
したものである。
この画素について、第6図の場合と同様にして色を決定
すると(c)に示すような画像が得られる。ここで、各
画素の色の値として(d)に示す値を用いるものとする
と、その平均値は、(OX3+9X6)+9−6 となり、この値を本来の(a)の値とするのである。
(フィルタリング法) フィルタリング法は、フレームバッファ上の1画素の色
として、その近傍の複数画素の色の平均値を用いるよう
にしたものである。第8図はフィルタリング法の説明図
である。図(a)は第6図(d)の各画素の色として適
当な値を想定したものである。この時、左上から下に1
画素目、右に1画素目の位置にある画素gの色として、
(b)に示すようにその画素の近傍の9画素の色の平均
値を求める。
近傍の9画素の平均値は、 (OX5+9X4)+9−4 となる。近傍の9画素をとるため、一番端にある画素に
ついては上記計算式が適用できないので求められないが
、中にある9画素については同様にして求めることがで
きる。(C)は同様にして求めた画素の平均値を示して
いる。端の部分にについては計算できないので、値づけ
されていない。
[発明が解決しようとする課題] 前述したスーパーサンプリング法は、画素の精度をn倍
にすると演算量がn2になるという計算コストが高いと
いう不具合がある。これに対してフィルタリング法は、
計算コストはさほどかからないが、全体がぼけるという
不具合がある。
フィルタリング法において、全体をぼけさせないための
方法として、Zバッファ隠面消去法を用いた画像生成法
において、画像生成のために作成された奥行き情報を格
納するZバッファ上で、描画されている物体の輪郭を追
跡し、その輪郭に対応するフレームバッファ上の画素の
色についてのみ近傍の画素の色の平均値で置換する方法
が提案されている(Edge  Inference 
 with  Application  to  A
ntialiasing、Computer  Gra
phics  Vol、  17. No、  3. 
 T)p、  157−162.July、1983)
。しかしながら、この方法では輪郭の検出と追跡は計算
コストが高く、また処理時間が一定しないという不具合
がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって
、全体がぼけずかつ計算コストをさほど高くしないでエ
イリアジングの除去ができる画像生成におけるエイリア
ジング除去方式を提供することを目的としている。
[課題を解決するための手段] 第1図は本発明方式の原理を示すフローチャートである
。本発明は、 2バッファ隠面消去法を用いた画像生成方式において、 画像生成の結果として得られるZバッファとフレームバ
ッファの内容を参照しくステップ1)、フレームバッフ
ァ上の画素のうち、Zバッファに微分フィルタを適用し
て奥行きの不連続性をもつ画素に対応する領域を検出し
くステップ2)、検出した領域に平均化フィルタを適用
しくステップ3)、 その結果得られた近傍の画素の平均値を新たな画素値と
して置換する(ステップ4)ようにしたことを特徴とし
ている。
[作用] Zバッファに微分フィルタを適用して奥行き方向に不連
続性をもつ領域を検出し、検出した領域のみにフィルタ
リングを行う。不連続領域のみにフィルタリングを行う
ので、全体がぼけずかつ計算コストをさほど高くしない
でエイリアジングの除去ができる画像生成におけるエイ
リアジング除去方式を提供することができる。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
実施例を説明する前に、画像生成と隠面消去。
エイリアジングについて説明する。画像生成は、計算機
内に数値で蓄えられるモデルにより表現された3次元空
間中の物体表面の色を2次元画像上に投影する処理であ
る。この時、奥行き情報は失われる。しかしながら、3
次元空間中で視線上に複数の物体が存在する場合には、
その物体が透明でない場合、後(視点から遠い方)の表
面は見えないため、一番手前(視点から最も近い方)に
よる表面だけをと投影すればよい。
隠面消去法は、このような見えない表面の色を画像中に
投影しないようにする技術である。第2図は隠面消去法
の説明図である。(a)に示すように、視点1からある
3次元空間を見ると、奥行き方向(Z軸方向)にMl、
M2なる2つの物体があるものとする。ここで、2.は
MlのZ軸方向の距離、z2はM2のZ軸方向の距離で
ある。
これを正面から見ると、(b)に示すようにMlが手前
にあるため、Mlと重なり合うM2の一部領域(斜線領
域)は見えない。
隠面消去法の1つにZバッファ隠面消去法がある。Zバ
ッファ隠面消去法では、予め視点からの距離(奥行き)
を格納するバッファを用意しておき、その内容をZバッ
ファに格納できるZ値の最大値にしておく。
それから、物体単位あるいは表面単位にその色を2次元
画像上に投影していくが、表面上の各点の色計算を行う
前に、その点の奥行きとZバッファに格納された対応す
る画素の奥行きを比較する。
その点の奥行きがZバッファの内容より大きければ以前
に投影された表面上の点が手前にあることになるので、
色計算を止め、小さければその点が現在までのところ一
番視点に近いために、色計算を行い、フレームバッファ
上の対応する画素値をその色に置換すると共に、Zバッ
ファ上の対応する画素の値をその点の奥行きに書換える
。つまり、前に登録された奥行きデータを新しい奥行き
データに置換する。これにより、最終的に得られる画像
は3次元空間中で、一番手前に見える表面上の点だけを
投影したものとなる。
物体が重なる境界において、2表面は2次元画像上の同
じ画素を投影の対象として選択する。最終的には視点に
近い表面の色が投影されるが、これがエイリアジングの
原因であることは、第6図において説明した。このこと
から、エイリアジングは物体の境界で発生すること及び
得られたZバッファに格納された奥行きの不連続部分が
物体の境界に対応することが分かる。
第3図は本発明で用いる微分フィルタの重みを示す図で
ある。微分フィルタは、(a)に示す縦方向のフィルタ
と、(b)に示す横方向のフィルタの2つのフィルタよ
り構成されている。それぞれ図に示すような重みづけが
なされている。これらのフィルタで画像上を走査し、フ
ィルタと重なる部分の画素の値と重みづけを乗算したも
のとを足し合わせて、各画素のおける値fx、fyを求
める。
第4図はフィルタ演算の説明図である。図に示すような
値をもつ画素の上に第3図(a)に示すフィルタが重な
ったものとする。この時の微分演算は、 f x−−IXO+OX2+IX4+ (−1)xl+
OX3+IX8+ (−1)X5+OX2+lX4−1
0となり、これが第4図の真ん中の画素の値となる。こ
のような演算を繰り返すと、縦方向1 2 が強調された画素となる。この処理は、フレームバッフ
ァに対するランダムアクセスを必要としないため、大き
さが同じ画像については、常に一定の時間で処理するこ
とができる。
これらのフィルタは画素値が一定の領域では0に近い値
を出力し、画素値が変化する領域では絶対値が大きな値
を出力するのは明白である。即ち、fxの絶対値abs
 (fx)とfyの絶対値abs(fy)の和は、Zバ
ッファ内の奥行き情報が変化する部分で絶対値が大きな
値を出力するため、奥行きの不連続を検出することがで
きる。
平均化フィルタは、第8図に示すような働きをするフィ
ルタであり、画像(この場合はフレームバッファ)中の
画素値の急激な変化を抑制する目的で使用される。但し
、むやみに平均化を施しても画像全体がぼけるだけであ
るので、Zバッファに微分フィルタを適用して得られた
奥行きの微分値に対し適当な閾値を設定し、ある値以上
であれば奥行きが不連続1未満であれば連続と判断し、
フレームバッファ上の奥行きが不連続な部分のみに平均
化フィルタがかかるようにする。これにより、物体の境
界で発生するエイリアジングのみを除去することができ
る。
具体的には、奥行きの微分値が閾値以上である画素の値
として1を1未満である画素の値として0を設定したマ
スク画像を生成し、平均化フィルタをフレームバッファ
上の画像中においては常に移動させ、マスク画像が1の
画素をもつ部分では得られた色の平均値を、0の画素を
もつ部分では元の画素の色を出力するようにすればよい
。この処理も微分フィルタと同様に一定の時間で行える
第5図は本発明方式を実施するシステム構成例を示す図
である。2バッファ隠面消去法を用いた画像生成部11
から奥行き情報が格納されたZバッファ12に生成され
た画像の色情報がフレームバッファ13に出力出力され
、格納される。微分フィルタ14は、Zバッファ12に
格納されている奥行き情報の画像に微分処理を施し、そ
の微分結果である微分値が予め設定された閾値より大き
いかどうかチエツクする。
 3 4 閾値よりも微分値が大きい画素の値を1、小さい画素の
値を0にしたマスク画像を生成し、マスクバッファ15
に出力する。平均化フィルタ16は、フレームバッファ
13から生成された画像を、同時にマスクバッファ15
からマスク画像を読出し、タスク画像の値が1である画
素に対応する生成画像の画素についてのみ、その近傍の
画素の平均値を算出し、平均値で置換してフレームバッ
ファ17に出力し書込む。フレームバッファ17の内容
は読出され、表示部18に表示される。
[発明の効果] 以上、詳細に説明したように、本発明によれば重なり合
う物体の境界を奥行き情報の画像に微分処理を施してそ
の大きい値を境界領域として検出すると共に、検出され
た領域にのみ平均化処理を施す構成とすることにより、
全体がぼけずかつ計算コストをさほど高くしないでエイ
リアジングの除去ができる画像生成におけるエイリアジ
ング除去方式を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方式の原理を示すフローチャート、 第2図は隠面消去法の説明図、 第3図は微分フィルタの重みを示す図、第4図はフィル
タ演算の説明図、 第5図は本発明方式を実施するシステム構成例を示す図
、 第6図はエイリアジング発生の説明図、第7図はスーパ
ーサンプリング法の説明図、第8図はフィルタリング法
の説明図である。 第5図において、 11は画像生成部、 12はZバッファ、 13はフレームバッファ、 14は微分フィルタ、 15はマスクバッファ、 16は平均化フィルタ、 17はフレームバッファ、 18は表示部である。 5 6 本発明方式の原理を示すフローチャート第1図 ■ O Cつ (a)画素Φ値 (b)近傍 (c)平均値 フィルタリング法の説明図 17一

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Zバッファ隠面消去法を用いた画像生成方式において、 画像生成の結果として得られるZバッファとフレームバ
    ッファの内容を参照し(ステップ1)、フレームバッフ
    ァ上の画素のうち、Zバッファに微分フィルタを適用し
    て奥行きの不連続性をもつ画素に対応する領域を検出し
    (ステップ2)、検出した領域に平均化フィルタを適用
    し(ステップ3)、 その結果得られた近傍の画素の平均値を新たな画素値と
    して置換する(ステップ4)ようにしたことを特徴とす
    る画像生成におけるエイリアジング除去方式。
JP1278948A 1989-10-26 1989-10-26 画像生成におけるエイリアジング除去方式 Pending JPH03139774A (ja)

Priority Applications (1)

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JP1278948A JPH03139774A (ja) 1989-10-26 1989-10-26 画像生成におけるエイリアジング除去方式

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JP1278948A JPH03139774A (ja) 1989-10-26 1989-10-26 画像生成におけるエイリアジング除去方式

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JPH03139774A true JPH03139774A (ja) 1991-06-13

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ID=17604294

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JP1278948A Pending JPH03139774A (ja) 1989-10-26 1989-10-26 画像生成におけるエイリアジング除去方式

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JP (1) JPH03139774A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07210697A (ja) * 1993-12-28 1995-08-11 Samsung Electron Co Ltd コンピュータグラフィックシステムのサブピクセルマスク発生方法および装置
US5903276A (en) * 1995-03-14 1999-05-11 Ricoh Company, Ltd. Image generating device with anti-aliasing function
JP2014003486A (ja) * 2012-06-19 2014-01-09 Sharp Corp 画像処理装置、画像撮像装置、画像表示装置、画像処理方法及びプログラム
CN110121031A (zh) * 2019-06-11 2019-08-13 Oppo广东移动通信有限公司 图像采集方法和装置、电子设备、计算机可读存储介质

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JP2014003486A (ja) * 2012-06-19 2014-01-09 Sharp Corp 画像処理装置、画像撮像装置、画像表示装置、画像処理方法及びプログラム
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