WO1998006065A1

WO1998006065A1 - Three-dimensional image processor

Info

Publication number: WO1998006065A1
Application number: PCT/JP1996/002199
Authority: WO
Inventors: Masahiro Shiraishi; Takatoshi Ueno; Kazunori Oniki
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Process Computer Engineering Inc
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Process Computer Engineering Inc
Priority date: 1996-08-05
Filing date: 1996-08-05
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 1999-02-05

Description

明細書

3次元画像処理装置技術分野

本発明は、アンチエイリァス処理による高品位な幽 Ί象表示を行う 3次元画像処理装置に関する。背景技術

図形をラスタ一スキャンディスプレイなどの表示装置に表示させると, 図形の斜めの辺がぎざぎざになる。これは表示装置を構成する画素が、図形の領域に含まれるか否かによリ、その画素を図形の輝度で表示する力、、または図形の枠外の背景の輝度で表示するかを決定するために起こる現象である。この現象を解決するために、図形を描画した際に発生する斜めの辺のぎざぎざを E1立たなくするアンチエイリアス処理として、図形の領域が、画素に対してどれだけ含まれているかで、図形の輝度と、背景の輝度をブレンドする方法が取られてきた。

例えば日本特開平 4 - 233086号では、同一図形を複数回座標をずらして描画が全ての輝度の平均を表示する際の輝度とすることでアンチエイリァス処理を行う。この方式は描画の'回数分だけ処理時間がかかる。

また、各サブピクセル単位で図形の描画を行い、 1 画素に含まれるサブピクセルの輝度の平均を表示する輝度とする方式は、各サブピクセル毎に輝度と奥行きの情報を記憶する装置を設ける必要がある。例えば、 1 画素を 4 X 4のサブピクセルに分割してこの方式を行うには、 1 6倍の記憶装置が必要となる。

このように従来の例では、処理時間が多くかかるため処理速度をあげにくく、また記憶装置が多く必要なためコス卜がかかる等の問題点があつた。

本発明の目的は、短い処理時間で、かつ少ない記憶装置で、上述のァンチエイリァス処理と同等の処理を実現することにある。発明の開示

本発明では、輝度や、奥行きなどの情報は 1 画素単位で記憶する。そして、サブピクセル単位では、描画する図形領域に含まれるか否かのみを、占有パターンとして記憶する。そして占有パターンに基づいて、最も手前の図形の領域と、背景の領域の割合を算出し、該割合で最も手前の図形の輝度と、背景の輝度をブレンドすることにより、 1 回の描画でアンチエイリァス処理を達成する。

図形を描画する際に、図形を構成する描画画素の輝度と、該描画画素の奥行きと、該描画画素の占有パターンを算出する。最初に、全占有奥行き記憶装置における該描画画素と同座標の奥行きと該描画画素の奥行きとで比較を行い、該描画画素の奥行きの方が奥であればその画索の描画を中止する。該描画画素の奥行きの方が手前、又は等しい奥行きである場合は、占有パターン記憶装置における該描画画素と同座標の占有パタ一ンと該描画画素の占有バタ一ンとの比較を行い、互いの図形領域の一部でも重なる場合は、同座標の画素に既に描画が行われた最も手前の画素と該描画画素の画素とは、連続ではないと判定する。前記占有バタ —ンが重ならない場合は、該描画画素と同座標の輝度記憶装置の輝度と、該描画画素の輝度の比較を行い、近似値である場合は、同座標に既に描画が行われた最も手前の画素と該描画画素とは、連続であると判定する。前記比較の結果、近似値でない場合は、同座標に既に描画が行われた最も手前の画素と、該描画画素の画素とは、連続ではないと判定する。以上の連続の画素か否かの判定後、該描画画素の占有バタ一ンと該描画画素と同座標の占有パターン記憶装置の占有バタ一ンとの図形領域の割合により、該描画画素の輝度と、該描画画素と同座標の輝度記憶装置の輝度とのプレンドを行い、フレームバッファへ記憶する。

連続であると判定されたものは、占有バタ一ン記憶装置の占有バタ一ンと該描画画素の占有パタ一ンの図形領域を合成したものを、占有バターン記憶装置へ記憶する。連続ではないと判定されたものは、該描画画素の奥行き力'、同座標の zバッファの奥行きより手前である場合は、該描画画素の占有バターンを占有パターン記憶装置に記憶し、該描画画素の奥行き力同座標の zバッファの奥行きよリ奥である場合は、占有パターン記憶装置の占有パターンをそのまま記憶する。

後に同座標の画素に対して、更に図形の描画を行う際に、ブレンドの割合として占有パターン記憶装置の占有パターンを使用するため、以上の占有パタ一ン記憶装置への占有バターンの記憶は、必要な処理である。

3次元画像処理装置において、複雑な形の物体は小さな多角形を連続で組み合わせて表示を行っている。複数連続した多角形において、隣接した多角形は互いに重ならないことと、輝度が近似値である可能性が高いことを利用して、連続した複数の多角形は互いの占有パターンの図形領域を合成し、 1つの多角形として扱い、輝度のブレンドを行う。図面の簡単な説明

第 1 図は、本実施例のハードウエアの全体ブロック図を示す図であり、第 2図は、本実施例のハードウェアの全体フローを示す図であり、第 3 図は、画像メモリの構成を示す図であり、第 4図は、画像メモリの各メモリの役割を示す図であり、第 5図は、画素比較演算部における処理を示す図であり、第 6図は、輝度の近似値判定のブロック図を示す図であリ、第 7図は、幽素情報演算部の処理の選択を示す図であり、第 8図は, 画素比較演算部の詳細フローを示す図であり、第 9図は、画素情報算出部での占有パターンの算出手順を示す図であり、第 1 0図は、全占有奥行き記憶装置の役割を示す図であり、第 1 1 図は、占有パターンによる連続画素の判定を示す図であり、第 1 2図は、輝度算出処理の一例を示す図であり、第 1 3図は、輝度算出処现の他の例を示す図であり、第 1 4図は、占有パターンを求める一例を示す図であり、第 1 5図は、連続画素の判定を誤る例を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

本発明を実施する最良の形態を、第 1 図〜第 1 5図を用いて説明する。本発明に関わるハードウェアの全体ブロック図を第 1 図に、またこのハードウエアにおける処理の概略を表すフローを第 2図に示す。

このハードウェアは、システムバスによリ接続された中央処理装置 ( 1 0 0 ) とレンダリングプロセッサ（ 2 0 0 ) 、およびこのレンダリングプロセッサ（ 2 0 0 ) による処理結果を表示するための表示制御手段（ 4 0 0 ) と C R T ( 5 0 0 ) からなる。また、レンダリングプロセッサ（ 2 0 0 ) には処理結果、および処理の途中結果を記憶するための画像メモリ（ 3 0 0 ) が接続されており、表示制御手段はこの画像メモリに記憶された処理結果を C R T ( 5 0 0 ) に表示する。描画処理を行う 3次元図形の頂点座標と頂点輝度と頂点奥行きとが、 C P Uとメモリを有する中央処理装置（ 1 0 0 ) で算出され、システムバスを介してレンダリングプロセッサに発行される（ 1 ) と、レンダリングプロセッサ ( 2 0 0 ) の画素情報算出部（ 2 1 0 ) において、これら頂点座標と頂点輝度と頂点奥行きより図形を構成する画素の座標と描画する画素の輝度と描画画素の奥行きとこの描幽幽素の占有パターンを算出する（ 2 )。次に、レンダリングプロセッサ（ 2 0 0 ) の画素比較演算部（ 2 2 0 ) において、これら算出された画素情報から表示する輝度を算出する。画案-比較演算部（ 2 0 0 )で表示輝度を算出する際には幽像メモリ（ 3 0 0 ) を使用し、また算出された輝度は画像メモリ（ 3 0 0 ) に記憶される

( 3 ) 。そして、表示制御手段（ 4 0 0 ) により、画像メモリ（ 3 0 0 ) 中のフレームバッファ（ 3 1 0 )に格納された輝度情報を C R T ( 5 0 0 ) に表示する（ 4 ) 。

画像メモリ（ 3 0 0 ) の構成図を第 3図に、各メモリの役割を第 4図に示す。画像メモリ（ 3 0 0 ) は、 C R Tへ表示を行うために、視点方向（ 3 0 ) より見た画素（ 3 1 ) の平均化した輝度（ 3 1 1 ) を記憶するフレームバッファ（ 3 1 0 ) と、最も手前の画素の奥行き（ 3 2 1 ) を記億する Zバッファ（ 3 2 0 ) と、最も手前の画素の占有パターン

( 3 3 1 ) を記憶する占有バタ一ン記憶装置（ 3 3 0 ) と、最も手前の画素の輝度（ 3 4 1 ) を記憶する輝度記憶装置（ 3 4 0 ) と、占有パターンの図形領域が 1 0 0 %となるような最も手前の画素の奥行き（ 3 5 1 ) を記憶する全占有奥行き記憶装置（'3 5 0 ) より構成される。

1 画素に対応する各メモリの構成は、フレームバッファ（ 3 1 0 ) は 2 4 ビット、 Zバッファ（ 3 2 0 ) は 2 4 ビット、占有パターン記億装置（ 3 3 0 ) は 1 6 ビット、輝度記憶装置（ 3 4 0 ) は 2 4 ビット、全占有奥行き記憶装置（ 3 5 0 ) は 2 4 ビットとする。フレームバッファ

( 3 1 0 ) と、輝度記憶装置（ 3 4 0 ) とは、 2 3〜 1 6 ビット目の輝度 R成分、 1 5〜 8 ビット目の輝度 G成分、 7〜 0ビット目の輝度 B成分から構成されている。占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) は 1 画素内に含まれる 1 6のサブピクセルの情報を 1 6 ビッ卜の占有パターンとして記憶する。本実施例では、アンチエイリアス処理を行わない時の、フレ一ムバッファ（ 3 1 0 ) と Zバッファ（ 3 2 0 ) のみの構成と比較して、約 2. 3 倍のメモリ構成でアンチエイリアス処理を実現する。

レンダリングプロセッサ（ 2 0 0 ) の詳細ブロック図を第 5図，第 6 図，第 7図に、詳細フローを第 8図に、画像情報算出部（ 2 1 0 ) が有する占有バタ一ン算出部における処理を第 9図に示す。本実施例のハードウエアの動作として、まず C P U ( 1 0 0 ) より図形（本実施例では 3角形）の頂点座標，頂点奥行き， IS点輝度が発行され、レンダリングプロセッサ（ 2 0 0 ) の画尜情報算出部（ 2 1 0 ) がこれらの頂点情報を受け取る。レンダリングプロセッサ（ 2 0 0 ) は、 C P U ( 1 0 0 ) から受けた頂点の座標と、頂点の輝度と、項点の奥行きより、図形を構成する画素の座標と、描画画素の輝度と、描画画素の奥行きと、描画画素のサブピクセルにおける占有パターンとを算出する画素情報算出部

( 2 1 0 ) と、前記画素情報から画像メモリ（ 3 0 0 ) へ記億する情報の算出を行う画素比較演算部（ 2 2 0 ) より構成される。

第 9図に示す様に、画素情報算出部（ 2 1 0 ) では、受け取った頂点の情報を元に、頂点間の X値を、 Y座標方向へ 1 /4画素単位に補閒を行い図形領域の枠を算出する（ 4 1 ) 。次にサブピクセルの中心点が、左枠以上、右枠未満に含まれたサブピクセルを ' 0' とし、含まれない場合は ' 1 ' とする（ 4 2 ) 。図形を構成するある 1 画素内の全てのサブピクセルの値を算出したら、 1 6 ビッ卜の占有パターンとして画素比較演算部（ 2 2 0 ) へ受け渡す（ 4 3 ) 。同時に、同座標の画素の輝度と、同座標の画素の奥行きとを、画素比較演算部（ 2 2 0 ) へ受け渡す。なお、以後特に断りがない場合は、画像メモリ（ 3 0 0 ) 内の各メモリの情報は、描画画素と同座標のメモリの情報とする。

第 5図及び第 1 0図の様に、画素比較演算部（ 2 2 0 ) は、最初に描画画素 ( 3 5 ) の奥行き Z ( 3 3 ) と、全占有奥行き記憶装置（ 3 5 0 ) の奥行き A B ( 3 5 2 ) との比較を行う（ 2 2 1 ) 。該描画画素（ 3 5 ) の方が奥である場合（C Oが 0となる場合）は、視点方向（ 3 2 ) から見た画素の状態（ 3 6 ) は、手前の画素（ 3 4 ) により、該描画画素

( 3 5 ) は隠されて見えない。そのためフレームバッファ（ 3 1 0 ) の情報は更新する必要がなので、その画素の描画を中止する（ 1 7 ) 。該描画画素（ 3 5 ) の方が手前、又は等しい奥行きである場合（C O が 1 となる場合）は、次に該描画画素の占有パターン Pと、占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) に格納された占有パターン S Bとの間で、ビット単位で論理和（ P | S B) を求め（ 2 2 2 ) 、互いの占有パターンの図形領域部分（占有パターンのビット力' ' 0' となる部分）が重なるか否力、、即ちビット単位論理和を求めた結果の全てのビット力 ' 1 ' となるか否かを判定する。第 1 1 図に示すように、図形（ 5 1 ) と図形（ 5 2 ) において隣接する画素（ 5 3 ) については、図形（ 5 1 ) における画素

( 5 3 ) の占有パターン（ 5 4 ) と、図形（ 5 2 ) における画素（ 5 3 ) の占有パターン（ 5 5 ) とのビッ卜単位論理和の結果（ 5 6 ) は全てのビットが ' 1 ' となる。また、図形（ 5 7 ) と図形（ 5 8 ) において重なる画素（ 5 9 ) は、図形（ 5 7 ) における画素（ 5 9 ) の占有バタ一ン（ 6 0 ) と、図形（ 5 8 ) における画素（ 5 9 ) の占有バタ一ン（ 6 1 ) とのビッ卜単位論理和の結果（ 6 2 ) は重なつた部分のビッ卜力' ' 0 ' となる。

つまりビッ卜単位論理和を求めることで、描画画素の占有バタ一ンと、占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) に格納された占有パターンとの図形領域部分が重なるか否かを判定することが可能となる。

ビット単位で論理和を求めた（ 2 2 2 ) 結果、 1 6ビット全てのビッ卜力 ' 1 ' である場合（〇 1カ 1 となる場合）は、互いの占有パターンの図形領域部分が重ならないとし、次に該描画画素の輝度 I と、輝度記憶装置（ 34 0 ) の輝度 I Bとで比較を行い（ 2 2 3 ) 、これらの値が近似値の関係であるか否かを判定する。この判) ITは第 6図に示すように, しきい値レジスタ（ 2 3 0 ) に予め設定したしきい値を用いて行う。描画画素の輝度の R成分， G成分， B成分をそれぞれ R l， G I， B I とし、輝度記憶装置（ 3 4 0 ) の輝度の R成分， G成分， B成分をそれぞれ R I B， G I B, B I Bとする。描画画素の輝度と輝度記憶装置

( 34 0 ) の輝度との差分の絶対値を、各 R G B成分毎に R S， G S , B Sとして算出する（ 2 2 7 ) 。そして、しきい値レジスタ（ 2 3 0 ) で予め設定しておいたしきい値 Rと、該各 R G B成分毎の差分の絶対値とを比較する（ 2 2 8 ) 。 R S, G S , B S全てがしきい値 Rより小さい場合は近似値と判定し、 R S， G S , B Sの内 1つでもしきい値 Rよりも大きい場合は近似値ではないと判定する。

しきい値レジスタ（ 2 3 0 ) の設定値は、近似値と見なす輝度の差分の絶対値の上限を設定する。本実施例では、フレームバッファ（ 3 1 0 ) の最大輝度値の約 3割の値を近似値と見なす輝度の差分の上限値とする。つまり、フレームバッファ（ 3 1 0 ) の輝度の各成分は 8ビットで最大輝度が 2 5 5であるため、 7 6 をしきい値として設定する。

前記判定（ 2 2 3 ) で近似値であると判定した場合（C 2が 1 となる場合）は、既に描画が行われた最も手前の画素と、これから描画を行う画素が、連続であると判定する。次に、該描画画素の奥行き Zと、 Zバッファ（ 3 2 0 ) の奥行き Z Bとの比較を行い（ 2 2 4 ) 、続けて描画画素の占有パターン Pと、占有パターン記焙装置（ 3 3 0 ) の占有バターン S Bとのビット単位論理積を行う（ 2 2 5 ) 。

奥行きの比較（ 2 2 4 ) の結果、該描画鹵素が Zバッファ（ 3 2 0 ) の奥行きよりも手前、又は等しい奥行きである場合（C 3が 1 となる場合）に、ビッ卜単位論理積（ P & S B) ( 2 2 5 ) の結果が 1 6 ビッ卜とも全て ' 0 ' となる場合（C 4が 1 となる場合）は、画素情報演算部（ 2 2 6 ) において、第 7図及び第 8図の（ 1 0 ) に対応する処理 (以下の処理（八）（〇）（0) ( ）（〇））を行ぃ、ビッ卜単位論理積（ 2 2 5 ) の結果が 1 6 ビットとも全てが ' 0 ' とならない場合は、画素情報演算部（ 2 2 6 ) において、第 7図及び第 8図の（ 1 1 ) に対応する処理 (以下の処理（A) (C)(D)(F)) を行う。

奥行きの比較（ 2 2 4 ) の結果、該描画画素が奥である場合（C 3が 0となる場合）は、ビッ卜単位論理積（ 2 2 5 ) の結果が 1 6 ビットとも全て ' 0 ' となる場合（C 4が 1 となる場合）は、画素情報演算部

( 2 2 6 ) において、第 7図及び第 8図の（ 1 2 ) に対応する処理（以下の処理（B)(D)(G)) を行い、ビット単位論理積（ 2 2 5 ) の結果が 1 6 ビットとも全てが ' 0 ' とならない場合（ C 4が 0となる場合）は、画素情報演算部（ 2 2 6 ) において、' 第 7図及び第 8図の（ 1 3 ) に対応する処理（以下の処理（B)(D) ) を行う。

一方、前記判定（ 2 2 3 ) で近似値ではないと判定した場合（C 2力 0 となる場合）、又は（ 2 2 2 ) において、該描.画画素の占有パターン Pと、占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) に格納された占有パターン S B とで、ビッ卜単位で論理和を行った結果、 1 6 ビッ卜全てのビッ卜が

' 1 ' とならない場合（C 1 が 0となる場合）は、既に描画が行われた最も手前の画素と、これから描画を行う画素が、連続ではないと判定する。次に、該描画画素の奥行きと、 Zバッファ（ 3 2 0 ) との比較を行い（ 2 2 4 ) 、続けて描画画素の占有パターン Pと、占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) の占有パターン（ S B) とのビッ卜単位論理積を行う ( 2 2 5 ) 。

奥行きの比較（ 2 2 4 ) の結果、該描画画素が手前、又は等しい奥行きである場合に、ビッ卜単位論理お ΐ ( 2 2 5 ) の結果が 1 6 ビットとも全て ' 0 ' となる場合は、画素情報演算部（ 2 2 6 ) において、第 7図及び第 8図の（ 1 4 ) に対応する処理（以下の処理（A) (C)(E) (F) (G)) を行い、ビッ卜単位論理積（ 2 2 5 ) の結果が 1 6 ビットとも全てが ' 0 ' とならない場合は、画素情報演算部（ 2 2 6 ) において、第 7図及び第 8図の（ 1 5 ) に対応する処理（以下の処理（A)(C)(E) (F)) を行う。又、奥行き比較（ 2 2 4 ) の結果、該描画画素が奥であれば、画素情報演算部（ 2 2 6 ) において、第 7図及び第 8図の（ 1 5 ) に対応する処理（以下の処理（B)) を行う。

以上の処理で、更新を行わなかった画像メモリ（ 3 0 0 ) 内の各メモリは、該描画画素の描画を行う前の情報をそのまま記憶しておくものとする。

以下に、画素情報演算部（ 2 2 6 ) における処理（A)〜（G) とその概要を示す。

またここで、（ a & b )は aと bのビット単位論理積、（ a | b)は a と bのビッ卜単位論理和、 N 0 T ( a )は aのビッ卜単位否定を表すものとする。

また以下の各処理の説明においては、描画画素の占有パターンを 'P' 、占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) に記憶されている占有パターンを ' S B' と表す。

処理（A)

Ral ： Pの ' 0 ' の割合

Ra2 ： ( S B I 1^〇丁（？））の ' 0 ' の割合

Ra3 : 1. 0 - Ral― Ra2

フレームバッファ（ 3 1 0 ) の R成分 ―

描画画素の輝度の R成分 X Ral

+ 輝度記憶装置（ 3 4 0 ) の婶度の R成分 X Ra2 + フレームバッファ（ 3 1 0 ) の輝度の R成分 X Ra3 フレームバッファ（ 3 1 0 ) の G成分 ―

描画画素の輝度の G成分 X Ral

+ 輝度記憶装置（ 3 4 0 ) の輝度の G成分 X Ra2 + フレームバッファ（ 3 1 0 ) の輝度の G成分 X Ra3 フレームバッファ（ 3 1 0 ) の B成分 ―

描画画素の輝度の B成分 X Ral

+ 輝度記憶装置（ 3 4 0 ) の) ¾i度の B成分 X Ra2 十フレームバッファ（ 3 1 0 ) の輝度の B成分 X Ra3 処理（A) の概要

第 1 2図の例により、処理（A) の概要を説明する。処理（A) は、 Zバッファ（ 3 2 0 ) から読み出した奥行き（ 3 2 3 ) よりも描画画素の奥行き（ 7 5 ) の方が手前、又は等しい奥行きにある時にフレームバッファ（ 3 1 0 ) に記憶する輝度を算出する処理である。

視点方向（ 7 0 ) から見えるある画素のサブピクセルにおける領域 ( 7 1 ) と（ 7 2 ) と（ 7 3 ) とを、各々の輝度によリサブピクセルを占有する割合で重み付けし、平均化した輝度（ 3 1 3 ) をフレームバッファ（ 3 1 0 ) に記憶する。

視線方向（ 7 0 ) から見た領域 ( 7 1 ) は描画画素の輝度（ 7 4 ) により、描画画素の占有パターン（ 7 6 ) の ' 0 ' の割合である 9 Z 1 6 を占めている。視線方向（ 7 0 ) から見た領域（ 7 2 ) は、輝度記憶装置（ 3 4 0 ) から読み出した輝度（ 3 3 3 ) により、（占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) から読み出した占有パターン（ 3 4 3 ) I N O T (描画画素の占有パターン（ 7 6 ))の ' 0 ' の割合である 3 1 6 を占めている。領域（ 7 3 ) の割合は、 1. 0— 9ノ 1 6 - 3 / 1 6 = 4 / 1 6 となる力領域（ 7 3 ) の輝度はわからないため、現在のフレームバッファ（ 3 1 0 ) から読み出した輝度とする。フレームバッファ（ 3 1 0 ) の輝度は、以前に画素の描画を行った時に領域（ 7 3 ) の輝度を用いて平均化を行っているため、フレームバッファ（ 3 1 0 ) の輝度を領域

( 7 3 ) の輝度とすることにより、本来の領域（ 7 3 ) の輝度をいくらか反映させることが出来る。

処理（ B )

R b 1 ： ( P I N 0 T ( S B ) )の ' 0 ' の割合

Rb2 ： S Bの ' 0 ' の割合

Rb3 : 1. 0 - Rbl - Rb2

フレームバッファ（ 3 1 0 ) の R成分

描画画素の輝度の R成分 X Rbl

+ 輝度記憶装置（ 3 4 0 ) の輝度の R成分 X Rb2

+ フレームバッファ（ 3 1 0 ) の輝度の. R成分 X Rb3 フレームバッファ（ 3 1 0 ) の G成分 ―

描画画素の輝度の G成分 X Rbl

+ 輝度記憶装置（ 3 4 0 ) の輝度の G成分 X Rb2 + フレームバッファ（ 3 1 0 ) の輝度の G成分 X Rb3

フレームバッファ（ 3 1 0 ) の B成分 ―

描画画素の輝度の B成分 X Rbl

+ 輝度記憶装置（ 3 4 0 ) の輝度の B成分 X Rb2

+ フレームバッファ（ 3 1 0 ) の輝度の B成分 X Rb3 処理（ 13 ) の概要

第 1 3図の例により、処理（B ) の概要を説明する。第 1 3図の例は、これから描画を行う画素が、以前に描画を行った画素の中で手前から 2 番目に位置するものとし、それ以外の場合は例外として後述する,，処理 ( B ) は、 Zバッファ（ 3 2 0 ) から読み出した奥行き（ 3 2 4 ) より、描 (ij画素の奥行き（ 8 5 )の方が奥である時にフレームバッファ（ 3 1 0 ) に記 ΐδする輝度を算出する処理である。

視点方向（ 8 0 ) から見えるある画素のサブピクセルにおける領域

( 8 1 ) と（ 8 2 ) と（ 8 3 ) とを、各々の輝度によりサブピクセルを占有する割合で重み付けし、平均化した輝度（ 3 1 4 ) をフレームバッファ（ 3 1 0 ) に記憶する。

視線方向（ 8 0 ) から見た領域（ 8 1 ) は、描画画素の輝度（ 8 4 ) により（描画画素の占有パターン（ 8 6 ) [ N O T (占有パターン記億装置（ 3 3 0 ) から読み出した占有パターン（3 4 4 ))の ' 0 ' の割合である 5ノ 1 6 を占めている。視線方向（ 8 0 ) から見た領域（ 8 2 ) は、輝度記憶装置（ 3 4 0 ) から読み出した輝度（ 3 3 4 ) により、占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) から読み出した占有パターン（ 3 4 4 ) の ' 0' の割合である 7 / 1 6 を占めている。領域（ 8 3 ) の割合は、 1. 0 - 5 / 1 6 - 7 / 1 6 = 4 / 1 6 となるが、領域（ 8 3 ) の輝度はわからないため、現在のフレームバッファ（ 3 1 0 ) から読み出した輝度とする。フレームバッファ（ 3 1 0 ) の輝度は、以前に画素の描画を行った時に領域（ 8 3 ) の輝度を用いて平均化を行っているため、フレームバッファ（ 3 1 0 ) の輝度を領域（ 8 3 ) の輝度とすることにより、本来の領域（ 8 3 ) の輝度をいくらか反映させることが出来る。処理（C)

Zバッファ（ 3 2 0 ) ― 描画画素の奥行き

処理（C) の概要

処理（C) は、 Zバッファ（ 3 2 0 ) から読み出した奥行きより、描画画素の奥行きの方が手前又は等しい時に、 Zバッファ（ 3 2 0 ) に描画画素の奥行きを記憶し更新する処现である。

処理（D)

占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) ( P & S B)

処理（D) の概要

第 1 4図の例により、処理（D) の概要を説明する。処理（D) は、描画画素と以前に描画を行った最も手前の画素とが連続であると判定した時に、占有パターンの合成を行い占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) へ記憶する処理である。画素（ 9 0 ) において、描画画素の占有パターン ( 9 1 ) と占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) から読み出した占有パターン（ 9 2 ) とで、ビット単位論理積を行うことで互いの図形領域（ ' 0 ' の領域）を合成し（ 9 3 ) 、 1つの画素の図形領域として占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) に記憶する処理である。

処理（E)

占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) ― P

処理（E) の概要

処理（ E) は、描画画素と以前に描画を行った最も手前の画素とが連続ではないと判定し、且つ Zバッファ（ 3 2 0 ) の奥行きよりも描画画素の奥行きの方が手前または等しい奥行きである時に、占有パターン記憶装置 ( 3 3 0 ) に描画画素の占有パターンを記憶する処理である。処理（ F)

輝度記憶装置（ 3 4 0 ) ― 描画画素の輝度

処理（ F) の概要

処理（ F) は、 Zバッファ（ 3 2 0 ) の奥行きよりも描画画素の奥行きの方が手前または等しい奥行きである時に、輝度記' It装置（ 3 4 0 ) に描画 m の輝度を記憶する処理である。

処理（G)

全占有奥行き記憶装置（ 3 5 0 ) ― 描画画素の奥行き

処理（G) の概要

処理（G) は、処理（D) 又は処理（E) により占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) の更新処理を行い、且つ描画画素の占有パターン（ P) と占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) から読み出した占有パターン（ S B) とのビット単位論理積が、 1 6 ビット全て力 ' 0 ' (画素の図形領域が 1 0 0 %) となる時に、全占有奥行き記憶装置（ 3 5 0 ) に描画要素の奥行きを記憶する処理である。

以上の演算を、図形を構成する全ての画素に対して行うことで、アンチェイリァス処理が可能となる。

以上の処理を行う上で、例外として以下のような場合が起こる可能性がある。第 1 3図において、これから描画を行う画素（ 8 5 ) の奥行きが、以前に描画を行った画素の奥行きの中で、手前から 2番目に位置するときの輝度を理想的な輝度とすると、手前から 3番目以降である場合、つまり描画を行う画素（ 8 5 ) と、以前に描画を行った最も手前の画素の奥行き（ 3 2 4 ) の間に、以前に描画を行った他の画素が存在する場合は、理想的な輝度とは異なった結采となる。

第 1 5図のように 2つの画素の輝度が近似値で、隣接していながらわずかに隙間がある画素（ 6 3 )において、描画画素の占有パターン（ 6 4 ) と占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) の占有パターン（ 6 5 ) との、ビッ卜単位の論理和の結果（ 6 6 ) は全て ' 1 ' となるため、画素は速続であると誤って判定してしまう。又、 2つの M素が隣接していながら輝度が近似値でない場合は、画素が連続ではないと誤って判定してしまう。以上の様に連続であるか否かの判定を誤った場合は、占有バタ一ンの図形領域の合成を行うか否かの判定も誤るため、結果的に誤った占有バタ —ンを占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) に記憶してしまう。そのため、後に同座標に画素の描画を行った際に、誤った占有パターンの ' 0 ' の割合から輝度の計算を行うため、フレームバッファ（ 3 1 0 ) の輝度力、理想的な輝度にならない場合がある。特に、描画画素の奥行きが、 Zバッファ（ 3 2 0 ) の奥行きより、奧である場合において、占有パターン記憶装置（ 3 3 0 ) の占有パターンは最も手前に位置するため、視点方向から見た占有パターン記憶装置の占有バターンの割合は大きくなる可能性が高いため、輝度を算出する際にこの占有パターンの割合が大きく関わってくる。

しかし、この様な誤判定がおこることは確率的に少なく、またで見てもほとんど認識できないレベルであるため、以上の様な誤差は通常は問題とならない。

更に精度の高い画像を得る方法として、画素比較演算部（ 2 2 0 ) において奥の画素から、手前の画素の順に描画を行う Zソート法を用いることが挙げられる。 Zソート法により、描画画素の奥行きは、必ず Zバッファ（ 3 2 0 ) の奥行きより手前、又は等しいため、処理（ B) を実行しなくなる。その結果、画素の速続か否かの判定を誤っても、フレームバッファ（ 3 1 0 ) の輝度が、理想的な輝度に近くなる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明では、 1 素単位で保持している最も手前の占有パターンを用いて輝度の演算を行うことでアンチエイリアス処理を 1 回の描画で行うために、従来の方式に比べて描画が高速であり、かつ少ないメモリでアンチエイリアス処理を行うのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 3次元画像処理装置において、

描画図形を構成する各画素について複数に分割した領域（以後、サブピクセル）の各々が当該図形の領域に含まれるか否かを表すパターン (以後、占有パターン）を求めるサブピクセルパターン生成手段と、 3次元画像を描画する際に最も手前に描画される幽素の前記占有バタ一ンを記憶する占有バタ一ン記 tS手段と

を有することを特徴とする 3次元画像処理装置。

2 . 3次元画像を描画する際に： ¾も乎前に描画される画素の輝度情報を記憶する輝度記憶手段を有することを特徴とする請求の範囲第 1 ¾記載の 3次元豳像処理装置。

3 . 前記サブピクセルが全て図形の領域に含まれる画素の内で、 3次元画像を描画する際に最も手前に描幽される画素の奥行き情報を記憶する奥行き情報記憶手段を有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の 3次元画像処理装置。

4 . 描画対象となる画素の占有パターンと前記占有パターン記憶装置に記憶されている同一座標の占有パターンとの比較を行い、当該比較結果に基づき、

前記描画対象となる画素の輝度情報とフレームバッファ及び前記輝度記憶装置に記憶された前記描画対象となる画素と同一座標の輝度情報を用いて演算を行い、

当該演算の結果をフレームバッファに記憶させる画素比較演算部を有することを特徴とする請求の範囲第 2項記載の 3次元画像処理装置。

5 . 描画対象となる画素の輝度情報と前記輝度記憶装置に記憶されている同一座標の輝度情報との差分が予め定められた範囲内である場合は、これから描画を行う画素の占有パターンと前記占有パターン記憶装置に記憶している同一座標の占有バタ一ンとの合成を行い、当該合成された結果を前記占有パターン記憶装置に記憶させる画素比較演算部を有することを特徴とする請求の範囲第 2項記載の 3次元画像処理装置。

6 . 前記画棄比較演算部においては、描画を行う画素について Z ソート (奥の画素から手前の画素の順序で描画）を行うことを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の 3次元処 ¾装置。