[0001]【産業上の利用分野】この発明は、一般的には、グラフィックディスプレイシステムのユーザとこのシステムのビデオディスプレイ上に描画された情報との間のインターフェースに関する。この発明は、フレームバッファに基づくグラフィックビデオディスプレイシステム上に三次元で描画される可視オブジェクトの間で選択を行うための装置及び方法を規定する。[0002]【従来の技術】二次元ラスタスキャンディスプレイスクリーン上での三次元グラフィック画像の描画は従来、ラスタディスプレイの同期スキャニングのために、最終画像を記憶するためのフレームバッファの使用を含む。このグラフィックディスプレイアーキテクチャは、ウィンドウ情報、汎用マスキング情報及びZバッファ情報を個々に記憶する多数のメモリを含む。代表的なシステムは、米国特許第4609917号に記載されている。4,609,917.【0003】このような技術の情況において、フレームバッファは、同期スキャンされ、変換され及びビデオディスプレイ上に描画される画像情報を画素位置で記憶する。フレームバッファ内のこの情報は、処理装置による三次元オブジェクトの生成、Zバッフアを参照しての及びフレームバッファ内にオブジェクト又はその可視部だけを描画するために用いられるデプス比較、ウィンドウへのオブジェクトのクリッピング、汎用マスクへのオブジェクトのクリッピングその他を含む多数のデータ操作の最終的な結果である。従って、フレームバッファ内に存在する二次元画像は大抵の場合、それが生成された三次元オブジェクトに直接関連させることができない。produced.【0004】元のオブジェクトとフレームバッファ内の画素データとの間に直接の対応がこのように欠如していることは、代表的なグラフィックシステムのアーキテクチャに起因するものである。このアーキテクチャは従来、境界パラメータにより各オブジェクトを規定する前置グラフィック処理装置及びこのようなオブジェクトパラメータを受け取り、これらのパラメータを画素毎にデータに変換するラスタ化処理装置を含む。これによって、三次元オブジェクトは、ラスタスキャンの基準線に沿っての画素データに変換される。ラスタ化処理装置は、ウィンドウ平面のクリッピング効果、マスキング平面により規定された境界及び他のオブジェクトと関係する三次元オブジェクトの画素毎の可視性を、Zバッファで最後に規定されたように結合する。ラスタ化処理装置は、マスキング条件が満足され、書き込みが行われるオブジェクトの画素がその画素位置における以前の情報よりも大きいZ軸デプスを持った後においてのみ、フレームバッファに画素情報を書き込む。[0005]【発明が解決しようとする課題】三次元グラフィックディスプレイシステムのアーキテクチャ及び実施上のこの慣習は、“ピック”操作の実行を非常に困難にする。このピック操作は、マウスで制御されるカーソル又は類似の指示装置を用いての、ビデオディスプレイ上に可視的に描画されるオブジェクトの人間のユーザによる選択を含む。このような情況において、グラフィックディスプレイシステムは、ラスタ化処理装置により描画される多数のオブジェクトのうちのどれがディスプレイスクリーン上に描画される可視オブジェクトであるかを識別することができなければならない。フレームバッファ内の全画像を再描画し、オブジェクトに対するカーソルの対応を識別することが可能である。残念なことに、それは、比較的複雑な画像を再生するために必要な大規模な計算の努力とピック処理における即時性に対するユーザの期待とがあると仮定すれば、大抵の三次元描画においては実際的な解決にはならない。solution.【0006】グラフィックシステムのハードウェアにおいてピック機能を実現する現在の付加的な問題は、ソフトウェアで実現されるピック操作の速さが遅いことに加え、フレームバッファに描画され、ビデオディスプレイ上に描画されるオブジェクトの可視性をピックハードウェアが認識することができないことである。従来実現されたピックハードウェアは、カーソルと描画が行われるオブジェクトとの間の位置的な対応は識別するが、そのオブジェクトが可視であるか隠れているかは識別しない。新しい三次元グラフィックスの標準は、ピック操作はピック位置で可視オブジェクトを識別することができなければならないと規定するが、そのような能力の効率的な実現には未だいたっていない。capability.【0007】従って、ユーザの期待通りの速さでディスプレイ上に生成される三次元画像において可視オブジェクトを識別するためにピック操作を実現することができるグラフィックシステムの装置及び方法の必要性が存在する。[0008]【課題を解決するための手段】この発明は、ウィンドウ平面、マスキング平面及び三次元画像を描画するためのZバッファとともに動作する、フレームバッファに基づくグラフィックディスプレイシステムの情況においてピック機能を実現するための装置アーキテクチャ及び方法を規定する。この発明は、特に、前置グラフィック処理装置が、オブジェクトの頂点の位置、カラーパラメータ及びZデプスパラメータに関する情報を提供することにより、三角形や長方形のようなオブジェクトの基本要素を用いて描画が行われるオブジェクトを規定するグラフィックディスプレイアーキテクチャに適している。processor,フレームバッファのための画素データの線を生成する。buffer.このラスタ化処理装置は、フレームバッファ内への書き込みが行われる画素データが、現在活性なウィンドウ内にあり、マスキング操作は行われず、あらかじめZバッファ内に存在するZデプス位置により測定されるように可視であることを確認する。visible.【0009】この発明の好ましい一実施例によれば、前置グラフィック処理装置は、ピックウィンドウの位置を、描画される各オブジェクトの範囲と比較する。ピックウィンドウと重なる範囲を有するオブジェクトは、ラスタ化処理装置により再描画するために識別される。再描画が行われるオブジェクトの範囲は、前置グラフィック処理装置においてピックウィンドウにクリップされる。ピックウィンドウにクリップされたオブジェクトの範囲の頂点パラメータデータは、再描画とウィンドウ及びマスキングの制約との比較とのためのラスタ化処理装置に送られる。このラスタ化処理装置はまた、前景オブジェクトを識別するためのZバッファを用いて、クリップされたオブジェクトの範囲のそのような再描画の間の可視性を決定する。ピックウィンドウにクリップされたオブジェクトの範囲の可視性はさらに、ピック操作の洗練された慣習における百分率又はしきい値標準に基づいて数量化及び比較することができる。operation.【0010】この発明のこれら及び他の特徴は、以下に述べられる詳細な実施例を考慮すれば、より明瞭に理解され、完全に認識されるであろう。[0011]【実施例】図1は、三次元グラフィックディスプレイ制御システムの機能アーキテクチャを示す。前置グラフィック処理装置1は、生成すべきオブジェクトのための高水準処理装置からの要求を受け取り、そのオブジェクトを、カラー及びその頂点における三次元位置データにより規定される多角形の基本要素、例えば長方形や三角形に分割する。このような頂点で表された境界パラメータ情報は、ビデオディスプレイのラスタ線に沿っての個別化された画素データに変換するためにラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2に送られる。ラスタ化されたデータは、VRAM型のフレームバッファ3に書き込まれる。従来のようにして、フレームバッファ3はシリアルポートを介して順次スキャンされ、ディジタル−アナログ変換器4(RAMDACとして通常知られている)によりスキャン同期RGBビデオカラーデータに変換される。フレームバッファ3は、ビデオディスプレイスクリーンの全体のカラーデータを画素毎に記憶する。pixel.【0012】フレームバッファ3内に複合画像を最初に描画する目的でラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2のラスタ化処理装置に供給される境界パラメータ情報は通常、基本要素の連続の形で送られる。可視性は、それがフレームバッファ3に描画された前の及びその後のオブジェクトのZデプスに画素毎に依存するために、未知である。画像を描画するためのこの慣習は、フレームバッファが画像の最終形態を記憶するようになっているという事実に起因する。この最終形態は、ウィンドウの位置及び形状、前景又は背景のいずれにあるかのような描画されている連続オブジェクトの相対的なデプス、オブジェクトの全部又は部分が可視であるかを決定する間に広い意味で行われる他のマスキング機能などにより影響される。従って、ビデオディスプレイスクリーン上に可視的に描画されたフレームバッファ内の画像は、特定のオーディット・トレイルがない複数のオブジェクトの比較により得られる最高のものである。trail.【0013】フレームバッファ3に記憶されている情報の実現を評価するために、ビデオディスプレイスクリーン6上に示されている図2の単純な3−D画像の生成を考えよう。この画像は、前景の自動車、前景から背景に広がる道路及び背景の木を含んでいる。自動車を作成する間に、車輪及びサスペンションの詳細も描画されるようにしてもよい。suspension.【0014】画像内の各種のオブジェクトを構成するグラフィックオブジェクト基本要素は、前置グラフィック処理装置1からラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2に送られる。pixel内に前に記憶されていたものと置き換えるべきかを結論する前に解析する。here,各画素が現在指定されているウィンドウの数を示すデータがRAM7に書き込まれている。比較は、生成されているオブジェクトの画素がその時に規定された可視ウィンドウ内にあることを確実にするために、RAM7に記憶されたこれらの各種のウィンドウ平面の考察を機械的に含む。RAM8内のパターンに関するものであり、ここでは、何らかの他のマスキング機能がフレームバッファ3への新しい画素データの書き込みを妨げないことを保証するために行われる。最後の要素として、ラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2は、描画された画素情報のZデプスをZバッファRAM9に記憶されているものに関連して評価する。9.【0015】ZバッファRAM9は、フレームバッファに記憶された画像の画素のデプスを表すデータを画素毎に記憶する。ラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2は、そのような新しいデータが前方すなわち前に記憶されたデータよりも前景になければ、フレームバッファ3への新しい画素データの書き込みを妨げる。フレームバッファ3に画素を描画する間にラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2により行われる各種の論理的相互作用から、フレームバッファ3のデータからビデオディスプレイスクリーン上に生成される画像の間の連結が、画像を生成するために用いられたオブジェクトから実質的に分離していることを明らかに認識することができる。ピック平面RAM20は、後述のように、ピック操作の間の描画に用いられる。operation.【0016】オブジェクトの境界データのソフトウェアによる処理によりビデオディスプレイ画像を直接表示することは、その実行の速度が著しく遅く、グラフィックディスプレイシステムがより高解像度のものとなって比例的に画素数が大きくなる傾向にあると仮定すれば、実際的でない。practical.【0017】図1のアーキテクチャは市販の素子で実現することができる。TMS320C30により得ることができる。34020素子で得られる機能のうちの代表的なものである。フレームバッファ3、ウィンドウ平面RAM7、マスキング平面RAM8、ピック平面RAM20及びZバッファRAM9は、東芝製524−268素子のようなメモリ素子で実現することができる。代表的なディジタル−アナログ変換器4は、ブルックツリー社製のBT461である。Corporation.【0018】この発明は、グラフィックディスプレイシステムのユーザに、表示された複合画像からオブジェクトを素早く選択すなわち“ピック”する能力を与える改良を行うものである。speed,ピック機能のハードウェアの実現を含む。グラフィックビデオディスプレイシステムの現在の代表的な3−Dフレームワークにおいて、ピック操作は二つの問題に直面していることが明らかである。第1に、フレームバッファ内の画像とこの画像を生成するために用いられたオブジェクトとの間に直接的な関連がない。この結果、フレームバッファ内の画素位置によりユーザがパターンを選択することは、そのパターンを作ったオブジェクトと直接関連させられない。第2の、そして少し関連した問題は、スクリーン上に表示された可視オブジェクトにピック操作を制約することを含む。可視性の制約がない場合、図2の正方形のピックウィンドウ11により実行されるピックは、可視な所望のタイヤ、道路、木又はショックアブソーバ、さらには自動車の車軸をも選択し得る。この発明は、このような望ましくないピック効果を除去するものである。effects.【0019】第1の考察として、この発明は、フレームバッファ3のデータにより表される情報のうちのあるものが、ピックウィンドウ内でユーザに可視なオブジェクトを識別する間に再生されなければならないことを認識する。再生の程度及び再生操作の割り当ては、この発明の利益の鍵である。従って、この発明は、画像の再生がピックウィンドウ内に広がるオブジェクトに対してだけ行われるアーキテクチャ及び実行を規定する。example,図3は、四つの組み合わされた三角形パターンにより覆われた大きな円10上にあるピックウィンドウ12を示す。この発明によれば、再生されるオブジェクトは、円13のような、ピックウィンドウの完全に外側にあるものを含まない。ハードウェアにより実現されるラスタ化により画像の再描画の速度は良好となるが、この発明はまた、この再描画の機能は、前置グラフィック処理装置1とラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2との間の操作をうまく割り当てることにより、より効率的に実現されることを認識する。この点で、この発明によるピック操作は、好ましくは、オブジェクトの範囲をピックウィンドウにクリップするための前置グラフィック処理装置1の使用及びこのようにしてクリップされたオブジェクトの範囲を再描画するためのラスタ化処理装置2の使用を含む。4,非常に大きな長方形のオブジェクト16のほかに小さな円形のオブジェクト14も含んでいる。2の再描画は、そのサイズ及び曲線状の形状が与えられれば、受け入れることができるであろう。16の大きなサイズは、ラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2により完全に実行されるならば、膨大な再描画時間がかかるであろう。小さな長方形領域17すなわちピックウィンドウ12及び長方形領域16の合併集合を位置及びカラーパラメータで規定するために前置グラフィック処理装置1の境界比較能力がさらに求められるのは、そのような情況においてである。1が得意とする所であるので、図4を参照して述べられたクリッピングは、前置グラフィック処理装置1に割り当てられる。object,この発明は、“範囲”の生成を行う。この範囲は、その境界がオブジェクトのX及びY方向の最大値及び最小値である長方形領域と定義される。範囲は、前置グラフィック処理装置1により容易に生成される。window,効率的に実行される。次に、こうしてクリップされたオブジェクトの範囲に対する選択境界情報は、再描画のためにラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2に送られる。redraw.【0023】ラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2で達成される、ピックウィンドウにクリップされたオブジェクトの範囲の再描画は、フレームバッファ3の内容に変化を生じさせず、むしろ、好適には図1においてピック平面メモリ20として識別される特別に指定されたメモリの一つ以上の平面にデータとして入力される。データは、再描画が行われる画素がZバッファメモリ9内のZ値に等しいZ値を持つことが見出されるならば及びその時に、ピック平面メモリ20に画素位置で入力される。Z値の整合は、再描画された画素がビデオディスプレイ上で可視であり、従って人間のユーザが求めているオブジェクトの部分であることを表す。クリップされた各オブジェクトの範囲に対して再描画操作の判断が下された時、ピック平面メモリ20は、オブジェクトに対する可視画素のパターンを含む。これらのパターンは、好ましくはオブジェクト毎に重み付けが行われる。performed.【0024】あまり洗練されていないピック操作のバージョンは、ピックウィンドウにクリップされた、再描画が行われるオブジェクトが、関連するZバッファメモリのデータと整合するZデプスを持つ少なくとも一つの画素を持つことが見出されるされる時に、前置処理装置に対して中断信号を単に供給するに過ぎない。このバージョンは、ピック平面メモリ20を必要としない。hand,ラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2にはフラグを設定することができる。1によって照会される。by.【0025】図1の機能ブロック図において素子により実行される好ましい操作は、図5のフロー図に規定されている。ピック操作がイネーブルになった時、前置グラフィック処理装置1は、図1のブロック18及び19により表されるようなメモリに記憶されたピックウィンドウ境界及びオブジェクト境界データを用いてピックウィンドウ境界及びオブジェクトの範囲を規定する。next,このオブジェクトの範囲は、ピックウィンドウ境界にクリップされて、もしあれば、どのオブジェクトの範囲が再描画されなければならないかを決定する。次に、ピックウィンドウにクリップされた各オブジェクトの範囲は、ラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2への頂点パラメータデータの伝送により、再描画される。各ピックウィンドウにクリップされたオブジェクトの範囲の再描画の間、ラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2は、ウィンドウ平面メモリ7及びマスキング平面メモリ8に記憶されたマスキング効果を考慮することにより画素の可視性を評価する。sex.【0026】再描画された各画素のZデプス値は、Zバッファメモリ9に記憶されている対応する画素位置での値と比較される。Zデプスの整合が検出されると、オブジェクトの画素は可視であり、ピック操作の潜在的な目的物であると推定される。この発明の好ましい実施形態においては、そのようなZバッファの一致は、対応する画素位置におけるピック平面メモリへの書き込み操作を開始させる。position.【0027】基本的な処理手順は多くの改良が行われている。前に述べたように、再描画されたクリップされたオブジェクトの範囲及びZバッファ値を含むデプスの整合が最初に起きた時に中断を発生することができる。基本オブジェクトが識別されると、このオブジェクトは、ビデオディスプレイスクリーン上できわ立たせることができる。その後、ユーザは、連続したオブジェクトを任意に考えることができる。この発明の他の実施形態は、スクラッチ・パッドとしてのピック平面メモリの使用を含む。この実施形態によれば、ピックウィンドウにクリップされたオブジェクトの範囲に対するピック平面メモリに書き込まれるパターンは、ユーザが求めている最も有力な候補を識別するためのカバレージの百分率又は他の重み付け基準により比較される。図6のピックウィンドウ21内の三角形オブジェクトA、B、C及びDのパターンを考えよう。Aが最も近接している。カバレージの百分率の比較により、そのより大きな可視性からオブジェクトDを選択する。これは、このオブジェクトDが再描画が行われる最初のオブジェクトの範囲ではなく、観察者から見てデプスが最も深いという事実であっても無関係である。deepest.【0028】図1のアーキテクチャは、ピックウィンドウ内のオブジェクトの重み付けされた比較を行う。ラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置2は、ピックウィンドウにクリップされた各オブジェクトの範囲を再描画し、ピックウィンドウ内の各画素に対する状態を画素毎に表す2値データをピック平面メモリ20に適切に書き込む。クリップされたオブジェクトの範囲が再描画された後、ピック平面メモリ20内のパターンは、前置グラフィック処理装置1により読み出され、可視画素の重み付け平均を得るために処理される。これは、再描画が行われるクリップされた各オブジェクトの範囲さに対して繰り返され、どれがピック操作に対する最も有力な候補であるかを決定するための比較で最高点に達する。objects,観察されているオブジェクトの詳細とともに増加する。observed.【0029】ここで規定された装置及び操作により、高度な三次元グラフィックパーソナルコンピュータ又はワークステーションのユーザは、可視オブジェクトを実質的にリアルタイムで最適に選択しつつ、カーソルで規定されたピックウィンドウを用いるピック操作を実行することができる。これらの特徴は、フレームバッファに記憶され、ユーザに表示されたグラフィック画像がウィンドウ平面、マスキング平面及び複数の重なり合ったオブジェクトの効果を含み、除去された隠面及び縁を有する、フレームバッファラスタスキャンビデオディスプレイの情況において得られる。この発明は、機能割り当てにより、前置グラフィック処理装置とラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置との個々の特性を認識し、利用する。Zデプスの一致によりピックされた可視オブジェクトを識別するためのラスタ化処理装置及びディスプレイ制御装置によるオブジェクトの再描画は、二通りの方法で選択される。第1に、ピックウィンドウと重なる範囲を有するオブジェクトだけが再描画の候補である。redraw.そして、第2には、再描画は、ピックウィンドウの境界にクリップされたオブジェクトの範囲に制限される。この発明は、異なるピックウィンドウにクリップされた再描画された各オブジェクトの範囲のそれぞれに対するZバッファ比較の結果を記憶するためのピック平面メモリを用いることによって、ピックウィンドウ内に同時に現れる複数のオブジェクトの相対的な重要度の重み付けを行う能力を含む。[0030]【発明の効果】以上のように、本発明によればディスプレイ上の画像からの三次元オブジェクトのピックがより高速に達成される。DRAWINGS【図1】三次元ピック操作を実行するための好ましいアーキテクチャの機能ブロック図である。operation.【図2】ビデオディスプレイ上の三次元画像の概略図である。display.【図3】ビデオディスプレイ上でのピック機能の実現に対する異なる環境を説明するための概略図である。display.【図4】ビデオディスプレイ上でのピック機能の実現に対する異なる環境を説明するための概略図である。display.【図5】ピック操作の一実施例を示すフロー図である。operation.【図6】デプスが異なる複数の基本要素が存在する時のピックウィンドウを示す概略図である。上記Zバッファ内のデータを選択的に再描画されるオブジェクトに対するZデータと比較することにより上記ピックウィンドウ内の可視オブジェクトを検出するための手段とを有することを特徴とするグラフィックディスプレイ装置。redrawn,請求項1記載のグラフィックディスプレイ装置。ウィンドウ又はマスクデータを選択的に再描画されるオブジェクトに対するデータと比較するための手段とを含む、請求項2記載のグラフィックディスプレイ装置。上記オブジェクトを選択的に再描画するための手段は、オブジェクトの範囲を上記ピックウィンドウの境界と比較して、上記ピックウィンドウの境界内に範囲を有するオブジェクトを選択する、請求項3記載のグラフィックディスプレイ装置。置手段とを有することを特徴とするビデオディスプレイ装置。上記ラスタ化処理装置手段は、上記可視オブジェクトを識別するためにZバッファデータ及び平面メモリデータを用いる、請求項5記載のビデオディスプレイ装置。上記オブジェクトの境界データはオブジェクトの範囲から成る、請求項6記載のビデオディスプレイ装置。より供給される境界パラメータデータに基づいてオブジェクトの基本要素の内部を描画する、請求項7記載のビデオディスプレイ装置。上記ラスタ化処理装置手段は、データを画素毎に蓄積及び評価して可視オブジェクトを識別する、請求項8記載のビデオディスプレイ装置。上記再描画されるオブジェクトのデプスを上記ピックウィンドウの境界内の対応する画素位置に対するデプスデータと比較することにより可視オブジェクトを検出するステップとを有することを特徴とするグラフィックディスプレイ方法。上記ピックウィンドウに重なるオブジェクトの範囲を識別するステップとを有する、請求項10記載の方法。上記識別されたオブジェクトの重なり領域を選択的に再描画するステップとを有する、請求項11記載の方法。