JPH03268186A - グラフィックス処理装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ：次元物体を平面上に表示するための処理を行うグラフ
ィックス処理装置に関し、 ホストの負荷を軽減し、高速かつ正確な処理を実現でき
るグラフィックス処理装置を提供することを目的とし、 注目物体のデータを格納するオブジェクトデータ蓄積手
段と、注目物体に対する環境物体のデータを格納する環
境データ蓄積手段とを有し、ホストの制御により幾何変
換プロセッサが物体データに対して座標変換、輝度計算
、クリッピング等のグラフィックス処理を行って注目物
体と環境物体とからなる三次元の物体の集合を表示手段
において平面上に表示する処理を連続して行うグラフィ
ックス処理装置において、環境データ蓄積手段が、環境
物体のデータを複数の段階の細がさに分けて格納すると
ともに、幾何変換プロセッサが、環境データ蓄積手段の
環境物体のデータの細かさの段階を物体の参照点座標に
応じて選択する処理を行って、視点からの距離に応じて
細かさの異なる環境物体の像を表示することによって構
成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は三次元物体を平面上に表示するための処理を行
う処理装置に係り、特に表示すべきデータを高速に発生
することができるグラフィックス処理装置に関するもの
である。

＝次元表示装置の利用分野には、デザイン、設計等のよ
うに写実性や美観を重要視する分野と、自動車や航空機
の操縦シミュレータやゲーム機のように高速性を重要視
する分野とがあるが、本発明は、後者の利用分野におい
て高速な三次元表示を実現するだめの手段を提供するも
のである。

特に操縦シミュレータのような利用分野では、表示デー
タの多くを自動車や航空機の前方にある環境、例えば建
物３山、道路、標識等が占め、これらを効率よく処理す
ることが必要である。そのため、視点と環境の物体まで
の距離に応じて、複数の段階に細かさを分けたデータを
用意しておき、後方にある物体はど粗いデータを用いる
手法が用いられている。

このような処理を行うためのグラフィックス処理装置は
、ホストの負荷を軽減し、高速がっ正確な処理を実現で
きるものであることが要望される。

〔従来の技術〕

第５図は、従来のグラフィックス処理装置を示す図であ
る。

第５図において、１１はホスト（コンピュータ）、１２
はセグメントバッファ、１３は幾何変換プロセッサであ
る。１４〜１７は処理すべき物体データの蓄積手段であ
って、１４はオブジェクトデータ蓄積部、１５は低解像
度環境データ蓄積部、１６は中解像度環境データ蓄積部
、１７は高解像度環境データ蓄積部である。また１８は
描画部、１９はフレームバッファ、２０は表示部である
。

ホスト１１は利用者の入力操作に基づいて、座標変換行
列や光源情報、クリッピングの境界値処理すべき物体デ
ータの蓄積手段１４〜１７におけるアドレス列を発生し
て、幾何変換プロセッサ１３に対して出力する。

オブジェクトデータ蓄積部１４には、対向車。

先行車等の物体を構築する多角形データが蓄積されてい
る。Ｎ境データ蓄積部１５〜１７には、建物、山、道路
、標識等の環境データが蓄積されていて、同じ物体に対
して粗い多角形で構築されたデータを低解像度環境デー
タ蓄積部１５に蓄積し、細かい多角形で構築されたデー
タを高解像度環境データ蓄積部１７に蓄積し、これらの
中間の粗さのデータを中解像度環境データ蓄積部１６に
蓄積している。

幾何変換プロセッサ１３は、ホスト１１がら与えられる
アドレス列によって、各データ蓄積部１４〜１７のデー
タを入力し、ホスト１１がら与えられるパラメータを用
いて、座標変換、輝度計算。

クリッピング等の処理を行う。描画部１８は、幾何変換
プロセッサ１３が計算した多角形の各頂点の輝度値を用
いて、多角形内部の各画素の輝度の計算を行って、得ら
れた画像データをフレームバッファ１９に書き込む。こ
の際、例えばＺ軸方向の距離が小さい画像だけを表ずＺ
ソート法等によって隠面消去を行う。表示部２０は、フ
レームバッファ１９に書き込まれた内容によって、デイ
スプレィ上に表示を行う。

この際、ホスト１］は環境データに関して、次のように
視野範囲の決定と、視野範囲内における環境データの解
像度の決定とを行う。

第６図（ａ）　、　、　（ｂ）は、視野範囲決定の処理
を説明するものであって、（ａ）は視点と画像を表示す
るスクリーンと地平面との位置関係を示し、３１は視点
、３２はスクリーン、３３は地平面である。また、（ｂ
）はスクリーン３２に対応する地平面３３上の視野範囲
を示している。

ホスト１１は、第６図（ａ）に示されたような視点３１
と画像を表示するスクリーン３２と地平面３３との位置
関係から、第６図（ｂ）に示すような地平面３３上の視
野範囲ＡＢＣＤを決定する。

また第７図は解像度決定の処理を説明するものであって
、第６図（ｂ）のように決定された視野範囲ＡＢＣＤ内
において、視点からの距離が小さくなるに従って次第に
解像度が高くなるように、それぞれの解像度領域を決定
する。第７図においては、低解像度領域４１．中解像度
領域４２．高解像度領域４３が示されている。

ホスト１１は、各解像度の領域を決定したのち、各環境
データのアドレスを示すセグメントバッファ１２内の環
境データアドレスマツプを参照して、アドレス列を幾何
変換プロセッサ１３に転送する。

環境データアドレスマツプは、各解像度に対して用意さ
れていて、地平面の大きさを複数のブロックに分割した
各ブロックごとに、環境データ蓄積部１５〜１７の環境
データのアドレスが格納されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ホスト１１は、視野範囲内での環境データの解像度を決
定するに際し、視点と視野範囲の頂点ＡＢ、Ｃ，Ｄとの
距離を求める必要があり、また、辺ＢＣと辺ＡＤを視点
と地平面との距離の闇値に応じて、例えば第７図に示す
ように、辺ＡＡ’辺Ａ’　Ｄ“５辺り’　Ｄ、辺ＢＢ’
　、辺ＢＣ。

辺Ｃ′　Ｃに分割しなければならない。このような処理
は、多くの平方根計算や除算を行う必要があり、ホスト
１１にとって負荷の大きい処理となるため、全体の処理
効率を低下させる可能性がある。

また高さを有する物体に対しては正確な距離情報が得ら
れないため、視点に対して近い物体、例えば上空から眺
めたビルの屋上環に対して、粗い解像度のデータを適用
することになる可能性がある。

本発明はこのような従来技術の課題を解決しようとする
ものであって、三次元物体の表示処理を行うためのグラ
フィックス処理において、ホストの負荷を軽減し、高速
かつ正確な処理を実現できるグラフィックス処理装置を
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〕

本発明は第１図にその原理的構成を示すように、ボスト
３の制御に基づいて幾何変換プロセッサ４が、オブジェ
クトデータ蓄積手段１に格納された注目物体を表すデー
タと、環境データ蓄積手段２に格納された注目物体に対
する環境を形成する環境物体を表すデータに対して座標
変換、輝度計算。

クリッピング等のグラフィックス処理を行って、注目物
体と環境物体とからなる三次元の物体の集合を表示手段
５において平面上に表示する処理を連続して行うグラフ
ィックス処理装置において、環境データ蓄積手段２に、
環境物体を表すデータを複数の段階の細かさに分けて格
納するとともに、幾何変換プロセッサ４が、環境データ
蓄積手段２の環境物体を表すデータの細かさの段階を物
体の参照点座標に応じて選択する処理を行うことによっ
て、環境物体の像を視点からの距離に応じて異なる細か
さで表示して、注目物体と環境物体とからなる三次元の
物体の集合を平面上に表示するようにしたものである。

さらに本発明は、Ｚ値判定部６を幾何変換プロセッサ４
に設け、環境物体の参照点座標を視線方向とＺ軸方向と
が一致するような座標値に変換したのち、Ｚ値判定部６
によって変換結果の座標値と視点からの距離とを比較判
定することによって、環境データ蓄積手段２に格納され
ている環境物体のデータから処理すべきデータを選択す
るようにしたものである。

〔作用］ 第２図は本発明の詳細な説明するだめの図であって、本
発明のシステム構成をブロック図で示している。第５図
におけると同じものを同じ番号で０ 示し、２１は環境データ蓄積部、２２はＺ値判定部であ
る。

また第３図は環境データのデータ構造を示す図であって
、第２図に示された環境データ蓄積部２１に蓄積される
データを示している。

第２図において、ホスト１１は、第６図（ｂ）に示され
たような地平面上の視野範囲を決定すると、視野範囲に
含まれている環境データのアドレス列を幾何変換プロセ
ッサ１３に転送する。この際、距離による環境データの
選択は、幾何変換プロセッサ１３におけるＺ値判定部２
２によって行われる。従ってホスト１１は、距離による
解像度の選択を行わないので、その負荷が大きく軽減さ
れる。

さらに詳述すると、ホスト１１が発生するアドレス列は
、第３図に示されたデータ構造におけるアドレスＡＩ、
　アドレスＡ２等、ある一つの環境物体データの環境デ
ータ蓄積部２１における先頭、アドレスである。

いま、幾何変換プロセッサ１３が、このアドレスによっ
て環境物体の一つ、例えば第３図に示された環境物体１
を参照すると、参照点座標値１に座標変換の一部である
視野変換を施し、参照点座標値１を視線方向がＺ軸方向
に一致するような座標値に変換する。参照点座標値は環
境物体を代表する座標値であって、例えば環境物体の中
心座標を参照点座標値に設定する。この変換結果は、Ｚ
バッファを有しない装置において、Ｚ値のソートによっ
て隠面消去を行う場合に有効である。

幾何変換プロセッサ１３は、Ｚ値判定部２２によって、
参照点の変換結果のＺ座標と視点からの距離の闇値とを
比較判定して、第３図において参照点座標１に続いて蓄
積されている、アドレスＨ１、アドレスＭＬアドレスＬ
１のいずれかを選択する。アドレスＨ１，アドレスＭＬ
アドレスＬ１は、それぞれ環境物体を構成する高解像度
多角形列。

中解像度多角形列、低解像度多角形列へのポインタであ
る。

このように、視野変換後の参照点座標のＺ値の大きさに
よって解像度を決定し、必要な多角形データについて処
理を行う。

１ ２ 各解像度の多角形データは、先頭に処理すべき多角形数
があり、以下、多角形の各頂点のデータ、例えば三次元
の座標値が格納されている。

本発明による幾何変換プロセ・ノサ１３の処理の負荷の
増加は、Ｚ値によるアドレスの選択のみであって、多角
形を座標変換し、輝度計算し、クリッピングする処理に
比べれば極めて小さい。

〔実施例〕

第４図は本発明の一実施例を示したものであって、第２
図におけると同じものを同じ番号で示し、２３は視野変
換部、２４は輝度計算部、２５は透視変換部、２６はク
リッピング部であって、こね。

らは直列にパイプライン接続されて、第２図Ｇこおける
幾何変換プロセッサ１３を構成してし）る。また、２７
ばＺソート部、２８はド・ント展開部である。

第４図において、視野変換部２３は、ホスト１１力槌パ
ラメータと、視野範囲内の環境データアドレス列と、オ
ブジェクトデータアドレス列とを入力されて、次に後段
の処理に必要なノくラメータを出力し、環境データアド
レスによって環境データ蓄積部２１から読み出した、環
境物体の中心座標と多角形データに視野変換を施して出
力する。

またオブジェクトデータアドレスを用いてオブジェクト
データ蓄積部１４から読み出したオブジェクトデータに
対しても、中心座標と多角形データに視野変換を施して
出力する。なお、視野変換によって、多角形が視点に対
して表を向いているか、裏を向いているかがわかるので
、裏面に関しては出力を行わない。

輝度計算部２４は、前段から入力されるパラメータのう
ち光源に関する情報を用いて、前段から入力される各多
角形の頂点の輝度値を計算して出力する。

透視変換部２５は、前段から入力されるパラメータのう
ち焦点距離に関する情報を用いて、前段から入力される
各多角形の頂点のＸＹ座標値を、遠近感のあるＸＹ座標
値に変換して出力する。ここで遠近感とは、視点からみ
て手前のものは大きく、後ろのものは小さく表現するこ
とである。な３ ４ お、オブジェクトデータ、環境データの中心座標は、後
段におけるＺソートに必要なために出力される。

クリッピング部２６は、前段から入力されるパラメータ
のうち、クリッピング境界値の情報を用いて、前段から
人力される各多角形の頂点の座標値のうち、表示する領
域内に収まるものだけを選択して出力する。多角形デー
タがクリッピング境界値を横切る場合は、その交点を求
めて出力する。

Ｚソート部２７は、前段から入力されるオブジェクトデ
ータ、環境データの中心座標のＺ値を用いてＺ値による
ソートを行い、視点から離れているオブジェクトデータ
、環境データを構築する多角形から順次出力する。

ドツト展開部２８は、Ｚソート部２７から順次出力され
る各多角形の頂点の座標と輝度値とから、多角形内部の
輝度値を計算してフレームノ＼・ンファ１９に書き込ん
でゆく。

表示部２０は、フレームバッファ１９に蓄積された輝度
値の情報を、表示面上の走査に同期して読み出して、表
示面に画像として表示する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、三次元物体の表示
処理を行うためのグラフィックス処理装置において、ホ
ストから与えられるパラメータを用いて、座標変換、輝
度計算、クリッピング等の処理を行う幾何変換プロセッ
サに、Ｚ座標値によるアドレスの選択という、僅かな処
理を負担させることによって、ホストの処理負担を大き
く軽減させることができ、従ってシステム全体の効率を
向上させ、高速な表示を行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、第２図は本発明
の詳細な説明するための図、第３回は環境データのデー
タ構造を示す図、第４図は本発明の一実施例を示す図、
第５図は従来のグラフィックス処理装置を示す図、第６
図（ａ）、　（ｂ）は視野範囲決定の処理を説明する図
、第７回は解像度決定の処理を説明する図である。 ５ ６ １はオブジェクトデータ蓄積手段、２は環境データ蓄積
手段、３はホスト、４は幾何変換プロセッサ、５ば表示
手段、６はＺ値判定部である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）注目物体を表すデータを格納するオブジェクトデ
   ータ蓄積手段（１）と、該注目物体に対する環境を形成
   する環境物体を表すデータを格納する環境データ蓄積手
   段（２）とを有し、ホスト（３）の制御に基づいて幾何
   変換プロセッサ（４）が物体を表すデータに対して座標
   変換、輝度計算、クリッピング等のグラフィックス処理
   を行って注目物体と環境物体とからなる三次元の物体の
   集合を表示手段（５）において平面上に表示する処理を
   連続して行うグラフィックス処理装置において、 前記環境データ蓄積手段（２）が、環境物体を表すデー
   タを複数の段階の細かさに分けて格納するとともに、 前記幾何変換プロセッサ（４）が、該環境データ蓄積手
   段（２）の該環境物体を表すデータの細かさの段階を該
   物体の参照点座標に応じて選択する処理を行うことによ
   って、 視点からの距離に応じて細かさの異なる環境物体の像を
   表示することを特徴とするグラフィックス処理装置。
2. （２）前記幾何変換プロセッサ（４）がＺ値判定部（６
   ）を有し、前記環境物体の参照点座標を視線方向とＺ軸
   方向とが一致するような座標値に変換したのち、該Ｚ値
   判定部（６）によって変換結果の座標値と視点からの距
   離とを比較判定することによって前記環境データ蓄積手
   段（２）に格納されている環境物体のデータから処理す
   べきデータを選択することを特徴とする請求項第１項記
   載のグラフィックス処理装置。