JP2003303349A

JP2003303349A - アンチエイリアス描画装置

Info

Publication number: JP2003303349A
Application number: JP2002109850A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Manabe; 寛真鍋; Yasushi Tamakoshi; 靖司玉越; Tomoaki Ozaki; 友彰小崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】アンチエイリアス描画装置において、アンチ
エイリアス処理を効率的に行うことができるようにす
る。【解決手段】複数の描画領域と、同一図形に対して各
描画領域ごとに異なるオフセットを与えて描画を行う複
数のグラフィック描画プロセッサと、各描画領域に描画
された図形を合成するブレンド手段とを備えた。これに
より、各描画プロセッサの負荷を均等にすることがで
き、効率的な描画が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアンチエイリアス描
画装置に関し、特にビットマップディスプレイシステム
におけるアンチエイリアス描画装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータグラフィックスにおいて、
図形などを表示する場合は、一般的にビットマップディ
スプレイシステムが採用されている。このシステムにお
いては、ラスタスキャン型のＣＲＴディスプレイと、表
示図形に対応したビットパターンのデータをディスプレ
イに供給する表示用メモリ（フレームバッファ）とが使
用される。このようなシステムにおいて、斜線や曲線の
描画を行うと、画素による表示のためジャギーが生じ、
エイリアシングが表れてしまう。このようなエイリアシ
ングをなくすには、表示画素の格子の間隔を狭くすれば
よいことが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】格子の間隔を狭くして
いけば、エイリアシングは改善されるが、ディスプレイ
システムにおけるラスタの水平走査周波数を高める必要
が生じ、これには限界がある。従って、ラスタスキャン
方式のディスプレイシステムにおいては、格子の間隔を
狭くする以外の方法でエイリアシングを改善する必要が
ある。これらの処理の総称をアンチエイリアスと呼ぶ。

【０００４】通常、アンチエイリアスは、各画素に対す
る描画図形の寄与面積を計算し、その面積の比にあわせ
た画素値による中間調を表現することで行われる。この
ような処理は、一般的には非常に重く、アンチエイリア
ス処理を行わない場合の１／１０〜１／１００程度の描
画速度となり、リアルタイム処理には向かない。また、
ハードウェアの観点からも非常に複雑な構造が必要とな
り、実現が難しい。

【０００５】そこで、この問題点を解決するために様々
な工夫がなされており、特にフルスクリーンアンチエイ
リアス（ＦＳＡＡ）と呼ばれる一連の技術が提案されて
いる。これらの技術は、１つの画素に対して複数のサン
プル値を計算するスーパーサンプリング法に基づいてい
る。最も簡単な実現法は、次の通りである。

【０００６】すなわち、所望の表示画面の画素数を水平
方向にＷ、垂直方向にＨとするときに、Ｎ×Ｗ、Ｍ×Ｈ
の大きさの描画領域を確保する。ここでＮ、Ｍは、任意
の定数であり、大きくすればする程、アンチエイリアス
の効果は高くなるが、処理量が大きくなる。次に、描画
したい図形の頂点座標をスケーリングして、描画を行
う。例えば、表示画像に対して頂点座標が（Ｘ１、Ｙ
１）、（Ｘ２、Ｙ２）、（Ｘ３、Ｙ３）である三角形を
描画する場合には、描画領域に対して（Ｎ×Ｘ１、Ｍ×
Ｙ１）、（Ｎ×Ｘ２、Ｍ×Ｙ２）、（Ｎ×Ｘ３、Ｍ×Ｙ
３）の三角形の描画を行う。そして、描画領域にできた
画像を、表示領域に縮小する。このとき、描画領域の隣
接するＮ×Ｍの画素値の平均を計算することで、表示領
域の画素値を得る。

【０００７】この方法は、描画速度は１／（Ｎ×Ｍ）程
度に落ちるものの、ハードウェアの構成は従来のものを
利用でき、制御ソフトの実装も簡単なので、広く使われ
ている。しかし、この方法では、面積をもった図形の描
画しかうまくいかない。例えば直線を描画した場合、両
端の座標をそのままスケーリングしたのでは、処理を行
う場合と行わない場合の画像を比べると見かけ上の直線
の太さが異なってしまう。これを防ぐには、直線は太さ
をもった矩形として扱いを変更する必要が生じる。

【０００８】また、この方法を用いたシステムにおい
て、より高速な描画速度を得ようとすれば、より強力な
描画プロセッサを導入するか、複数の描画プロセッサを
接続して並列処理を行うかのどちらかが必要になる。後
者を選択した場合、描画領域をいくつかに分割し、それ
ぞれの描画プロセッサに処理を分担する必要がある。し
かし、分割の仕方によっては描画量が均一にならず、特
定の描画プロセッサへの負荷のみが高くなり、効率的な
分業がなされなくなるなどの問題がある。

【０００９】そこで本発明は、アンチエイリアス処理を
効率的に行うことができるようにすることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、複数の描画領域と、同一図形に対して各描画
領域ごとに異なるオフセットを与えて描画を行う複数の
グラフィック描画プロセッサと、各描画領域に描画され
た図形を合成するブレンド手段と、を備えたものであ
る。これにより、各描画プロセッサの負荷を均等にする
ことができ、効率的な描画を可能としている。

【００１１】また本発明は、複数のグラフィック描画プ
ロセッサにおいて、それぞれあらかじめオフセットを設
定しておくことで、残りの制御を同一の手順で行えるよ
うに構成したものである。これにより、制御用のＣＰＵ
の負担を減らすことができる。

【００１２】さらに本発明は、ブレンド手段が、描画プ
ロセッサによる描画結果をリアルタイムに合成可能に構
成されているようにしたものである。これにより、回路
の接続端子数の低減を図ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】まず、本発明の基本となる通常の
アンチエイリアスのない描画処理について説明し、その
後に本発明にもとづくアンチエイリアス処理について説
明する。

【００１４】（１）フレームバッファフレームバッファは、表示図形に対応したビットパター
ンのデータをディスプレイに供給する表示用メモリであ
り、表示画面の幅×高さの大きさをもつ二次元配列とな
っている。配列の中身は、それぞれの画素に対応するカ
ラーコードを格納している。描画プロセッサは、このフ
レームバッファに対して表示図形の書き込みを行う。書
き込まれたデータは、表示出力装置によって順に読み出
されてディスプレイに送られる。

【００１５】（２）ＤＤＡによる直線描画アルゴリズムここでは、直線描画のアルゴリズムについて説明する。
直線以外の図形についても本発明を適用することは可能
であるが、本明細書では直線についてのみ記述を行う。

【００１６】図２は、ＤＤＡによる直線描画アルゴリズ
ムを示すフローチャートである。「ＤＤＡ」は、デジタ
ル微分解析機 (Digital Differential Analyzer) の略
である。直線の描画アルゴリズムについては他にも様々
な方法が考案されており、本発明を他のアルゴリズムに
対して適用することも可能ではあるが、本明細書ではそ
の説明は行わない。

【００１７】図２では、まず、パラメータとして直線の
両端の座標（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）が与えられ
る。判定を行うステップＳ００では、直線の両端の座標
（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）から、座標のＸ方向の
変位とＹ方向の変位を調べ、いずれが大きいかによって
分岐している。Ｘ方向の変位の方が大きい場合はステッ
プＳ０１の方へ分岐してＸ方向にＤＤＡによる処理を行
い、Ｙ方向の変位の方が大きい場合はステップＳ１１の
方へ分岐してＹ方向にＤＤＡによる処理を行う。

【００１８】Ｘ方向にＤＤＡによる処理を行う場合は、
判定を行うステップＳ０１において描画の方向をチェッ
クする。これは、以降のループでＸ方向に加算される値
を「正」にするための処理で、「負」になる場合にはス
テップＳ０２において始点と終点とを入れ替えて対応す
る。ステップＳ０３では、Ｙ方向の変位が計算される。
ステップＳ０４では、座標（Ｘ１、Ｙ１）を四捨五入な
どの処理によって適切な整数に丸め、その丸められた座
標（Ｘ１、Ｙ１）に対応するフレームバッファにデータ
の書き込みを行う。判定を行うステップＳ０５は、描画
の終了をチェックする。ここで始点と終点のＸ座標の整
数部が一致すれば、描画は完了する。ステップＳ０６で
は、パラメータの更新を行う。

【００１９】Ｙ方向にＤＤＡによる処理を行うステップ
Ｓ１１〜Ｓ１６についても、ステップＳ０１〜Ｓ０６と
同様である。ＤＤＡアルゴリズムにより描画した直線の
例を図１（ａ）に示す。画素による表示のためジャギー
が生じている。

【００２０】（３）グラフィック描画プロセッサグラフィック描画プロセッサは、自分の内部または外部
に前述のフレームバッファを持ち、ＣＰＵとは独立に描
画処理を行う装置である。一般的には、前述のＤＤＡ直
線描画などの処理を行う機能を有し、高速に描画処理が
行えるように工夫がなされている。また、フレームバッ
ファからディスプレイに対しての表示出力の機能を持つ
ものも多い。本発明では、描画機能と表示機能を備え、
単独でも機能するものを複数接続して使うことを仮定し
ている。

【００２１】（４）アンチエイリアス実現アルゴリズム本発明で提案するアンチエイリアスの実現アルゴリズム
について説明する。まず、表示画面の大きさと同じ大き
さの領域を複数用意する。ここでは、図１（ｂ）〜
（ｅ）に示す例として４つ用意した場合を考える。用意
した領域に対して、微妙にずらした図形を描画してい
く。図示の例では、Ｘ、Ｙ方向にそれぞれ±０．２５ず
らした図形を描画している。すなわち、１番目の領域
（図１（ｂ））においては、描画する図形のＹ座標に対
して、すべて−０．２５のオフセットをかけて描画を行
っている。２〜４番目の領域（図１（ｃ）〜（ｅ））に
関してもそれぞれ同様のオフセットがかけられている。

【００２２】このようにして得られた４つの描画結果の
対応する領域の画素値を平均してブレンドすることで、
図１（ｆ）に示すようにアンチエイリアス効果を持った
画像が得られる。これは、与えられたオフセットにより
ＤＤＡアルゴリズムにおける整数部への桁上がりのタイ
ミングが異なり、それによって微妙にことなる描画結果
が得られることで実現されている。領域が４つ以外の場
合でも、適切なオフセットを用いれば、アンチエイリア
スの効果が得られる。

【００２３】さらに３Ｄ表示を行うような場合には、３
次元座標系（Ｘ′、Ｙ′、Ｚ′）を次のような式で２次
元座標系（Ｘ、Ｙ）に変換する処理が行われる。Ｘ′′＝Ａ₀₀Ｘ′＋Ａ₀₁Ｙ′＋Ａ₀₂Ｚ′＋Ａ₀₃ Ｙ′′＝Ａ₁₀Ｘ′＋Ａ₁₁Ｙ′＋Ａ₁₂Ｚ′＋Ａ₁₃ Ｚ′′＝Ａ₂₀Ｘ′＋Ａ₂₁Ｙ′＋Ａ₂₂Ｚ′＋Ａ₂₃ Ｘ＝Ｘ′′／Ｚ′′ Ｙ＝Ｙ′′／Ｚ′′ これらの式は小数を含んだ計算でなされるので、これら
の結果にオフセットを適用すれば、よりアンチエイリア
スの効果が高まる。

【００２４】（５）アンチエイリアスの並列実行前述のアルゴリズムは、単独の描画プロセッサでも、順
に描画を行えば実現可能であるが、これらの処理を複数
の描画プロセッサで実現することにより、より高速な描
画処理が効率的に実現可能となる。図３に描画プロセッ
サおよび表示領域用のメモリを４個並列に接続した場合
の例を示す。１はＣＰＵ、２〜５は描画プロセッサ、６
〜９は描画メモリ、１０は表示出力合成装置である。前
項の４つの描画領域に対してそれぞれの描画プロセッサ
Ａ〜描画プロセッサＤが描画を受け持つことで、アンチ
エイリアスを行わない場合の処理を単一の描画プロセッ
サで行ったのと同じ処理時間で、描画を完了できる。

【００２５】描画領域の数と描画プロセッサの数は、必
ずしも同一でなくてもよい。例えば、４つの描画領域を
２つの描画プロセッサに振り分けて描画させることも可
能である。また、各描画プロセッサＡ〜Ｄに対してオフ
セットの値を指定できるようにしておけば、ＣＰＵはそ
れ以外の処理に対してすべて同じ命令で処理することが
できる。すなわち、描画プロセッサごとに個別の制御を
行わなくてすむため、ＣＰＵに対する負荷の増大は無視
できる。また、描画結果のブレンド処理をリアルタイム
で行うような表示出力合成装置１０を付与すれば、ブレ
ンド結果を格納するメモリ領域の削減と処理時間の省略
とが可能である。このとき、表示出力合成装置１０は、
図示のように各描画メモリ６〜９に接続するのではな
く、各描画プロセッサ２〜５のコンポーネント表示出力
に接続するようにすれば、この表示出力合成装置１０へ
の入力を大幅に減らすことができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の描
画領域と、同一図形に対して各描画領域ごとに異なるオ
フセットを与えて描画を行う複数のグラフィック描画プ
ロセッサと、各描画領域に描画された図形を合成するブ
レンド手段とを備えたことで、各描画プロセッサの負荷
を均等にすることができ、効率的な描画を行うことが可
能となる。

【００２７】また本発明によれば、複数のグラフィック
描画プロセッサにおいて、それぞれあらかじめオフセッ
トを設定しておくことで、残りの制御を同一の手順で行
えるように構成したため、制御用のＣＰＵの負担を減ら
すことができる。

【００２８】さらに本発明によると、ブレンド手段が、
描画プロセッサによる描画結果をリアルタイムに合成可
能に構成されているようにしたため、回路の接続端子数
の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづくアンチエイリアス描画の際に
各描画領域に描画される描画結果とブレンド処理されて
表示される画像との例を示す図

【図２】ＤＤＡによる直線描画アルゴリズムを示すフロ
ーチャート

【図３】本発明にもとづく制御ＣＰＵとグラフィックプ
ロセッサとの接続の例を示す図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小崎友彰大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5B057 CA08 CA12 CA17 CB08 CB12 CB16 CC04 CE08 CE11 CF05 CH02 CH08 CH11 5B080 CA03 FA08 FA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の描画領域と、同一図形に対して各描画領域ごとに異なるオフセットを
与えて描画を行う複数のグラフィック描画プロセッサ
と、各描画領域に描画された図形を合成するブレンド手段
と、を備えることを特徴とするアンチエイリアス描画装
置。
【請求項２】複数のグラフィック描画プロセッサにお
いて、それぞれあらかじめオフセットを設定しておくこ
とで、残りの制御を同一の手順で行えるように構成した
ことを特徴とする請求項１記載のアンチエイリアス描画
装置。
【請求項３】ブレンド手段は、描画プロセッサによる
描画結果をリアルタイムに合成可能に構成されているこ
とを特徴とする請求項１または２記載のアンチエイリア
ス描画装置。