JP2000268188A - オクルージョンカリングを行う３次元グラフィックス描画装置および方法 - Google Patents
オクルージョンカリングを行う３次元グラフィックス描画装置および方法Info
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- JP2000268188A JP2000268188A JP11072498A JP7249899A JP2000268188A JP 2000268188 A JP2000268188 A JP 2000268188A JP 11072498 A JP11072498 A JP 11072498A JP 7249899 A JP7249899 A JP 7249899A JP 2000268188 A JP2000268188 A JP 2000268188A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ３次元コンピュータグラフィックスシステム
において、より正確かつ高速にオクルージョンカリング
を行うことが課題である。 【解決手段】 ポリゴン数を削減した描画レベルの４つ
のオブジェクトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに、それぞれ異なる仮想
色ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３、ＶＣ４を割り振り、視点Ｐ
から見た画像をフレームバッファ上に描画する。オブジ
ェクトＡとオブジェクトＢの一部のみが見える場合、仮
想色ＶＣ１、ＶＣ２のみがフレームバッファ上に現れ、
仮想色ＶＣ３、ＶＣ４は現れない。したがって、オブジ
ェクトＣとオブジェクトＤは他のオブジェクトにオクル
ードされていると判定される。
において、より正確かつ高速にオクルージョンカリング
を行うことが課題である。 【解決手段】 ポリゴン数を削減した描画レベルの４つ
のオブジェクトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに、それぞれ異なる仮想
色ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３、ＶＣ４を割り振り、視点Ｐ
から見た画像をフレームバッファ上に描画する。オブジ
ェクトＡとオブジェクトＢの一部のみが見える場合、仮
想色ＶＣ１、ＶＣ２のみがフレームバッファ上に現れ、
仮想色ＶＣ３、ＶＣ４は現れない。したがって、オブジ
ェクトＣとオブジェクトＤは他のオブジェクトにオクル
ードされていると判定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ上に
構築された３次元グラフィックスモデルを描画する描画
装置およびその方法に関する。
構築された３次元グラフィックスモデルを描画する描画
装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日、機械系ＣＡＤ（computer-aided d
esign ）システム、グラフィックスゲーム、アニメーシ
ョン、ウォークスルー等の仮想現実感システムのような
様々な分野において、３次元コンピュータグラフィック
ス（３ＤＣＧ）が用いられている。
esign ）システム、グラフィックスゲーム、アニメーシ
ョン、ウォークスルー等の仮想現実感システムのような
様々な分野において、３次元コンピュータグラフィック
ス（３ＤＣＧ）が用いられている。
【０００３】３ＤＣＧを高速に描画する従来の方法の１
つとして、オクルージョンカリング（occlusion cullin
g ）法が知られている（USP 5,751,291 May/1998 Olsen
etal., USP 5,613,050 Mar/1997 Hochmuth et al.
）。この方法では、描画対象の物体のＣＧモデル（オ
ブジェクト）を直方体等の基本図形で覆い、その基本図
形をオブジェクトの代わりに用いて、各基本図形が他の
基本図形にオクルードされているか否かを判定する。
つとして、オクルージョンカリング（occlusion cullin
g ）法が知られている（USP 5,751,291 May/1998 Olsen
etal., USP 5,613,050 Mar/1997 Hochmuth et al.
）。この方法では、描画対象の物体のＣＧモデル（オ
ブジェクト）を直方体等の基本図形で覆い、その基本図
形をオブジェクトの代わりに用いて、各基本図形が他の
基本図形にオクルードされているか否かを判定する。
【０００４】ここで、他の図形にオクルードされている
とは、他の図形の影になって隠されている状態を意味す
る。オクルードされている基本図形内のオブジェクトの
描画を省略することで、描画が高速化される。
とは、他の図形の影になって隠されている状態を意味す
る。オクルードされている基本図形内のオブジェクトの
描画を省略することで、描画が高速化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のオクルージョンカリング法には、次のような問
題がある。
た従来のオクルージョンカリング法には、次のような問
題がある。
【０００６】この方法では、オブジェクトを直方体等の
基本図形で覆うため、複雑な形状のオブジェクトの場合
には、一方が他方の影になるような状況を見逃したり、
逆に、影にならないオブジェクトの描画を省略したりす
ることが多くなると考えられる。このため、比較的単純
な形状のオブジェクトを扱うウォークスルーのようなシ
ステムに向いている方法であるといえる。
基本図形で覆うため、複雑な形状のオブジェクトの場合
には、一方が他方の影になるような状況を見逃したり、
逆に、影にならないオブジェクトの描画を省略したりす
ることが多くなると考えられる。このため、比較的単純
な形状のオブジェクトを扱うウォークスルーのようなシ
ステムに向いている方法であるといえる。
【０００７】しかし、機械系の設計現場では、しばし
ば、数１０万ポリゴンからなる複雑な形状のオブジェク
トが現れることがあり、基本図形に基づくオクルージョ
ンカリング法では、正確な描画が期待できない。そこ
で、多数のポリゴンからなる３Ｄモデルを高速に描画
し、コンピュータ画面の更新レートを上げ、モデルの回
転、移動等をスムースに行うことが可能なオクルージョ
ンカリング法が望まれる。
ば、数１０万ポリゴンからなる複雑な形状のオブジェク
トが現れることがあり、基本図形に基づくオクルージョ
ンカリング法では、正確な描画が期待できない。そこ
で、多数のポリゴンからなる３Ｄモデルを高速に描画
し、コンピュータ画面の更新レートを上げ、モデルの回
転、移動等をスムースに行うことが可能なオクルージョ
ンカリング法が望まれる。
【０００８】本発明の課題は、機械系ＣＡＤのような複
雑な形状を扱うＣＧシステムにおいて、より正確かつ高
速にオクルージョンカリングを行う描画装置およびその
方法を提供することである。
雑な形状を扱うＣＧシステムにおいて、より正確かつ高
速にオクルージョンカリングを行う描画装置およびその
方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明の描画装
置の原理図である。本発明の第１の原理によれば、描画
装置は、形状情報格納手段１、テーブル手段２、仮想画
像格納手段３、判定手段４、およびオクルージョンカリ
ング手段５を備え、複数のオブジェクトを表示する。
置の原理図である。本発明の第１の原理によれば、描画
装置は、形状情報格納手段１、テーブル手段２、仮想画
像格納手段３、判定手段４、およびオクルージョンカリ
ング手段５を備え、複数のオブジェクトを表示する。
【００１０】形状情報格納手段１は、複数のオブジェク
トの形状情報を格納し、テーブル手段２は、複数のオブ
ジェクトと仮想的に一対一に対応付けられた複数の色情
報を格納する。仮想画像格納手段３は、形状情報格納手
段１およびテーブル手段２の情報に基づいて描画された
仮想色画像情報を格納する。判定手段４は、仮想色画像
情報を走査してオクルージョン判定を行い、オクルージ
ョンカリング手段５は、複数のオブジェクトのうち、オ
クルードされていると判定されたオブジェクトの表示を
省略する。
トの形状情報を格納し、テーブル手段２は、複数のオブ
ジェクトと仮想的に一対一に対応付けられた複数の色情
報を格納する。仮想画像格納手段３は、形状情報格納手
段１およびテーブル手段２の情報に基づいて描画された
仮想色画像情報を格納する。判定手段４は、仮想色画像
情報を走査してオクルージョン判定を行い、オクルージ
ョンカリング手段５は、複数のオブジェクトのうち、オ
クルードされていると判定されたオブジェクトの表示を
省略する。
【００１１】テーブル手段２には、オブジェクトの識別
情報と色情報の一対一の対応関係が格納される。オブジ
ェクトと仮想的に対応付けられた色情報は、実際にオブ
ジェクトを表示するための色情報ではなく、オクルージ
ョン判定のためにオブジェクトを仮想的に描画するため
の色情報である。この仮想的な色情報を用いて描画され
た仮想色画像情報は、実際に画面に表示されることはな
い。
情報と色情報の一対一の対応関係が格納される。オブジ
ェクトと仮想的に対応付けられた色情報は、実際にオブ
ジェクトを表示するための色情報ではなく、オクルージ
ョン判定のためにオブジェクトを仮想的に描画するため
の色情報である。この仮想的な色情報を用いて描画され
た仮想色画像情報は、実際に画面に表示されることはな
い。
【００１２】判定手段４は、仮想画像格納手段３に格納
された仮想色画像情報をピクセル単位で走査して色情報
を抽出し、テーブル手段２を参照して、抽出された色情
報に対応するオブジェクトを認識する。そして、それら
のオブジェクトをオクルードされていないオブジェクト
と判定し、他のオブジェクトをオクルードされているオ
ブジェクトと判定する。オクルージョンカリング手段５
は、オクルードされていると判定されたオブジェクトを
非表示にする。
された仮想色画像情報をピクセル単位で走査して色情報
を抽出し、テーブル手段２を参照して、抽出された色情
報に対応するオブジェクトを認識する。そして、それら
のオブジェクトをオクルードされていないオブジェクト
と判定し、他のオブジェクトをオクルードされているオ
ブジェクトと判定する。オクルージョンカリング手段５
は、オクルードされていると判定されたオブジェクトを
非表示にする。
【００１３】本発明の第１の原理のポイントは、各オブ
ジェクトに一意に付与された色情報を用いて画像情報を
生成し、その画像情報に基づいてオクルージョン判定を
行うことである。
ジェクトに一意に付与された色情報を用いて画像情報を
生成し、その画像情報に基づいてオクルージョン判定を
行うことである。
【００１４】このような描画装置によれば、オブジェク
トを覆う基本図形を用いるのではなく、オブジェクト自
身の形状を用いるため、より厳密なオクルージョン判定
を行うことができる。また、各オブジェクトに一意に付
与された色情報を用いて描画された画像情報を走査する
ことにより、高速に判定を行うことができる。
トを覆う基本図形を用いるのではなく、オブジェクト自
身の形状を用いるため、より厳密なオクルージョン判定
を行うことができる。また、各オブジェクトに一意に付
与された色情報を用いて描画された画像情報を走査する
ことにより、高速に判定を行うことができる。
【００１５】また、本発明の第２の原理によれば、描画
装置は、判定手段４、リダクション手段６、および表示
手段７を備え、複数のオブジェクトを表示する。リダク
ション手段６は、複数のオブジェクトを構成するジオメ
トリプリミティブ（geometry primitive）の数を削減
し、判定手段４は、ジオメトリプリミティブの数を削減
したオブジェクトを用いてオクルージョン判定を行う。
表示手段７は、複数のオブジェクトのうち、オクルード
されていないと判定されたオブジェクトを、オクルージ
ョン判定に用いたジオメトリプリミティブの数より多く
のジオメトリプリミティブを用いて表示する。
装置は、判定手段４、リダクション手段６、および表示
手段７を備え、複数のオブジェクトを表示する。リダク
ション手段６は、複数のオブジェクトを構成するジオメ
トリプリミティブ（geometry primitive）の数を削減
し、判定手段４は、ジオメトリプリミティブの数を削減
したオブジェクトを用いてオクルージョン判定を行う。
表示手段７は、複数のオブジェクトのうち、オクルード
されていないと判定されたオブジェクトを、オクルージ
ョン判定に用いたジオメトリプリミティブの数より多く
のジオメトリプリミティブを用いて表示する。
【００１６】ジオメトリプリミティブは、オブジェクト
の表面の一部を表す幾何データであり、例えば、三角形
ポリゴンがこれに対応する。リダクション手段６は、各
オブジェクトについて、ジオメトリプリミティブの数を
削減したモデルを生成する。判定手段４は、リダクショ
ン手段６が生成したモデルを用いてオクルージョン判定
を行い、表示手段７は、オクルードされていないと判定
されたオブジェクトを、例えば、削減される前のジオメ
トリプリミティブを用いて表示する。
の表面の一部を表す幾何データであり、例えば、三角形
ポリゴンがこれに対応する。リダクション手段６は、各
オブジェクトについて、ジオメトリプリミティブの数を
削減したモデルを生成する。判定手段４は、リダクショ
ン手段６が生成したモデルを用いてオクルージョン判定
を行い、表示手段７は、オクルードされていないと判定
されたオブジェクトを、例えば、削減される前のジオメ
トリプリミティブを用いて表示する。
【００１７】本発明の第２の原理のポイントは、各オブ
ジェクトのジオメトリプリミティブの数を削減してオク
ルージョン判定を行うことである。このような描画装置
によれば、ジオメトリプリミティブの数が削減されてオ
ブジェクトの形状が簡単化されるため、オクルージョン
判定を高速に行うことができる。また、ジオメトリプリ
ミティブの数を削減したモデルの形状は、元のオブジェ
クトの形状を反映しているため、厳密に判定を行うこと
ができる。
ジェクトのジオメトリプリミティブの数を削減してオク
ルージョン判定を行うことである。このような描画装置
によれば、ジオメトリプリミティブの数が削減されてオ
ブジェクトの形状が簡単化されるため、オクルージョン
判定を高速に行うことができる。また、ジオメトリプリ
ミティブの数を削減したモデルの形状は、元のオブジェ
クトの形状を反映しているため、厳密に判定を行うこと
ができる。
【００１８】例えば、図１の形状情報格納手段１、テー
ブル手段２、および仮想画像格納手段３は、後述する図
３のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２７に対応し、
図１の判定手段４、オクルージョンカリング手段５、お
よびリダクション手段６は、図３のＣＰＵ（中央処理装
置）２３に対応し、図１の表示手段７は、図３のグラフ
ィックス処理装置２５およびグラフィックディスプレイ
２６に対応する。
ブル手段２、および仮想画像格納手段３は、後述する図
３のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２７に対応し、
図１の判定手段４、オクルージョンカリング手段５、お
よびリダクション手段６は、図３のＣＰＵ（中央処理装
置）２３に対応し、図１の表示手段７は、図３のグラフ
ィックス処理装置２５およびグラフィックディスプレイ
２６に対応する。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態を詳細に説明する。本実施形態において
は、あるオブジェクトが他のオブジェクトにオクルード
されているか否かを判定するために、各オブジェクトに
それぞれ異なる仮想的な色情報（virtual color ）を付
与し、その色を用いてオブジェクトをビットマップ上に
描画する。そして、ビットマップ上の色を走査すること
で、あるオブジェクトが他のオブジェクトにオクルード
されているか否かを判定する。
明の実施の形態を詳細に説明する。本実施形態において
は、あるオブジェクトが他のオブジェクトにオクルード
されているか否かを判定するために、各オブジェクトに
それぞれ異なる仮想的な色情報（virtual color ）を付
与し、その色を用いてオブジェクトをビットマップ上に
描画する。そして、ビットマップ上の色を走査すること
で、あるオブジェクトが他のオブジェクトにオクルード
されているか否かを判定する。
【００２０】このようなオクルージョンカリング判定に
よれば、オブジェクトを覆う基本図形を用いるのではな
く、オブジェクト自身の形状を用いるため、より厳密な
判定を行うことができる。また、各オブジェクトに一意
に付与された色をビットマップ上で走査することによ
り、高速に判定を行うことができる。
よれば、オブジェクトを覆う基本図形を用いるのではな
く、オブジェクト自身の形状を用いるため、より厳密な
判定を行うことができる。また、各オブジェクトに一意
に付与された色をビットマップ上で走査することによ
り、高速に判定を行うことができる。
【００２１】仮想的な色情報の描画を数フレームに１回
のみ行うことで、オクルージョンカリングがさらに効率
化される。また、仮想的な色情報の描画用のモデルとし
て、ポリゴンリダクションを行ったモデルを使用するこ
とで、オクルージョンカリングがさらに高速化される。
のみ行うことで、オクルージョンカリングがさらに効率
化される。また、仮想的な色情報の描画用のモデルとし
て、ポリゴンリダクションを行ったモデルを使用するこ
とで、オクルージョンカリングがさらに高速化される。
【００２２】図２は、機械系ＣＡＤ等で作成したアセン
ブリモデルを高速に描画するための描画装置の構成図で
ある。図２の描画装置は、形状・アセンブリ情報記憶部
１１、位置・姿勢情報更新部１２、オクルージョンカリ
ング判定部１３、描画部１４、およびポリゴンリダクシ
ョン計算部１５を備える。
ブリモデルを高速に描画するための描画装置の構成図で
ある。図２の描画装置は、形状・アセンブリ情報記憶部
１１、位置・姿勢情報更新部１２、オクルージョンカリ
ング判定部１３、描画部１４、およびポリゴンリダクシ
ョン計算部１５を備える。
【００２３】形状・アセンブリ情報記憶部１１は、オブ
ジェクトを表現するための頂点集合、オブジェクト間の
アセンブリ関係を表現する親子関係、位置、姿勢、関節
関係等の図形情報を記憶する。位置・姿勢情報更新部１
２は、オブジェクトが動いたときに、オブジェクトの位
置・姿勢を表す各頂点の位置の時間に対する変動量を計
算する。
ジェクトを表現するための頂点集合、オブジェクト間の
アセンブリ関係を表現する親子関係、位置、姿勢、関節
関係等の図形情報を記憶する。位置・姿勢情報更新部１
２は、オブジェクトが動いたときに、オブジェクトの位
置・姿勢を表す各頂点の位置の時間に対する変動量を計
算する。
【００２４】オクルージョンカリング判定部１３は、各
オブジェクトを仮想的な色情報で描画し、その結果をビ
ットマップに取り出して、ビットマップ上に現れている
色を検出する。これにより、他のオブジェクトの影にな
らずに表に現れているオブジェクト（オクルードされて
いないオブジェクト）を抽出し、それらのオブジェクト
に印を付ける。
オブジェクトを仮想的な色情報で描画し、その結果をビ
ットマップに取り出して、ビットマップ上に現れている
色を検出する。これにより、他のオブジェクトの影にな
らずに表に現れているオブジェクト（オクルードされて
いないオブジェクト）を抽出し、それらのオブジェクト
に印を付ける。
【００２５】描画部１４は、オクルージョンカリング判
定部１３が印を付けたオブジェクトのみを、数サイクル
にわたって描画する。ポリゴンリダクション計算部１５
は、オブジェクトのポリゴン数を段階的に削減し、ポリ
ゴン数を削減したオブジェクトを位置・姿勢情報更新部
１２に入力する。これらのオブジェクトは、オクルージ
ョンカリングの判定を高速化するために用いられる。
定部１３が印を付けたオブジェクトのみを、数サイクル
にわたって描画する。ポリゴンリダクション計算部１５
は、オブジェクトのポリゴン数を段階的に削減し、ポリ
ゴン数を削減したオブジェクトを位置・姿勢情報更新部
１２に入力する。これらのオブジェクトは、オクルージ
ョンカリングの判定を高速化するために用いられる。
【００２６】図３は、図２の描画装置を情報処理装置
（コンピュータ）を用いて構成した例を示している。図
３の情報処理装置は、データ入力装置２１、インタフェ
ース（Ｉ／Ｆ）２２、２４、ＣＰＵ（中央処理装置）２
３、グラフィックス処理装置２５、グラフィックディス
プレイ２６、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２７、
および記憶装置２８を備える。
（コンピュータ）を用いて構成した例を示している。図
３の情報処理装置は、データ入力装置２１、インタフェ
ース（Ｉ／Ｆ）２２、２４、ＣＰＵ（中央処理装置）２
３、グラフィックス処理装置２５、グラフィックディス
プレイ２６、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２７、
および記憶装置２８を備える。
【００２７】ＣＰＵ２３は、オブジェクトの移動に伴う
位置・姿勢の更新（座標変換）、オクルージョンカリン
グ、ポリゴンリダクション、計算結果を表示するための
演算、オブジェクトの動きをグラフィカルに表示するた
めの演算、その他のあらゆる論理演算等を行う。空間内
でオブジェクトの位置・姿勢を更新する処理は、オブジ
ェクトの座標系を他の座標系に変換する処理とみなすこ
とができるため、このような処理は、しばしば、オブジ
ェクトの座標変換と呼ばれる。
位置・姿勢の更新（座標変換）、オクルージョンカリン
グ、ポリゴンリダクション、計算結果を表示するための
演算、オブジェクトの動きをグラフィカルに表示するた
めの演算、その他のあらゆる論理演算等を行う。空間内
でオブジェクトの位置・姿勢を更新する処理は、オブジ
ェクトの座標系を他の座標系に変換する処理とみなすこ
とができるため、このような処理は、しばしば、オブジ
ェクトの座標変換と呼ばれる。
【００２８】記憶装置２８には、作業環境、オブジェク
トの形状データ、アセンブリデータ、それらの初期位
置、描画アルゴリズムの実行モジュール（プログラ
ム）、オブジェクトの動きをグラフィカルに表示するた
めの実行モジュール等の必要なデータおよび実行モジュ
ールが格納される。記憶装置２８としては、例えば、磁
気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク（ma
gneto-optical disk）装置等が用いられる。
トの形状データ、アセンブリデータ、それらの初期位
置、描画アルゴリズムの実行モジュール（プログラ
ム）、オブジェクトの動きをグラフィカルに表示するた
めの実行モジュール等の必要なデータおよび実行モジュ
ールが格納される。記憶装置２８としては、例えば、磁
気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク（ma
gneto-optical disk）装置等が用いられる。
【００２９】ＲＡＭ２７は、形状データ・アセンブリデ
ータメモリ３１、座標変換データメモリ３２、仮想色情
報メモリ３３、オクルージョンカリングメモリ３４、ポ
リゴンリダクションメモリ３５、および配列テーブルメ
モリ３６を含む。
ータメモリ３１、座標変換データメモリ３２、仮想色情
報メモリ３３、オクルージョンカリングメモリ３４、ポ
リゴンリダクションメモリ３５、および配列テーブルメ
モリ３６を含む。
【００３０】形状データ・アセンブリデータメモリ３１
には、ＣＰＵ２３により記憶装置２８から呼び出された
作業環境およびオブジェクトのデータが保持され、座標
変換データメモリ３２には、データ入力装置２１を介し
て入力されたオブジェクトの移動指令データを用いてＣ
ＰＵ２３が算出したオブジェクトの形状データが保持さ
れる。
には、ＣＰＵ２３により記憶装置２８から呼び出された
作業環境およびオブジェクトのデータが保持され、座標
変換データメモリ３２には、データ入力装置２１を介し
て入力されたオブジェクトの移動指令データを用いてＣ
ＰＵ２３が算出したオブジェクトの形状データが保持さ
れる。
【００３１】仮想色情報メモリ３３には、オクルージョ
ンカリングを行うために各オブジェクトにそれぞれ異な
る仮想色を割り付けたときの描画結果が、ビットマップ
として保持される。オクルージョンカリングメモリ３４
には、仮想色情報メモリ３３のビットマップ上に描画さ
れている色を持ったオブジェクトが、他のいかなるオブ
ジェクトにもオクルードされていない「表」の状態であ
ることを示すフラグが保持される。
ンカリングを行うために各オブジェクトにそれぞれ異な
る仮想色を割り付けたときの描画結果が、ビットマップ
として保持される。オクルージョンカリングメモリ３４
には、仮想色情報メモリ３３のビットマップ上に描画さ
れている色を持ったオブジェクトが、他のいかなるオブ
ジェクトにもオクルードされていない「表」の状態であ
ることを示すフラグが保持される。
【００３２】ポリゴンリダクションメモリ３５には、各
オブジェクトのポリゴン数を削減したモデルが常駐して
いる。ＣＧシステムにおけるオブジェクトは、通常、三
角形ポリゴンのようなジオメトリプリミティブの集合に
より形成される。
オブジェクトのポリゴン数を削減したモデルが常駐して
いる。ＣＧシステムにおけるオブジェクトは、通常、三
角形ポリゴンのようなジオメトリプリミティブの集合に
より形成される。
【００３３】ポリゴンリダクションメモリ３５内のモデ
ルは、オブジェクトを形成する各ジオメトリプリミティ
ブの真の色（true color）、頂点座標、法線ベクトル等
の図形情報を含んでいる。ポリゴンリダクションにおい
て最も高いレベルのデータは、元々のオブジェクトのジ
オメトリプリミティブデータであり、低いレベルのデー
タは、この元々のジオメトリプリミティブデータから段
階的に生成される。
ルは、オブジェクトを形成する各ジオメトリプリミティ
ブの真の色（true color）、頂点座標、法線ベクトル等
の図形情報を含んでいる。ポリゴンリダクションにおい
て最も高いレベルのデータは、元々のオブジェクトのジ
オメトリプリミティブデータであり、低いレベルのデー
タは、この元々のジオメトリプリミティブデータから段
階的に生成される。
【００３４】配列テーブルメモリ３６には、オブジェク
トの識別情報と仮想色との一対一の対応関係が保持され
る。この配列テーブルメモリ３６を参照することで、各
オブジェクトに対応する仮想色を取得したり、各仮想色
に対応するオブジェクトの識別情報を取得したりするこ
とができる。
トの識別情報と仮想色との一対一の対応関係が保持され
る。この配列テーブルメモリ３６を参照することで、各
オブジェクトに対応する仮想色を取得したり、各仮想色
に対応するオブジェクトの識別情報を取得したりするこ
とができる。
【００３５】データ入力装置２１は、Ｉ／Ｆ２２を介し
て、作業環境、アセンブリモデルに含まれるオブジェク
トの位置・姿勢、移動指令データ等をＣＰＵ２３に送
る。ＣＰＵ２３は、ＲＡＭ２７および記憶装置２８にア
クセスしながら、各オブジェクトの位置・姿勢の更新、
ポリゴンリダクション、オクルージョンカリング等の処
理を行う。
て、作業環境、アセンブリモデルに含まれるオブジェク
トの位置・姿勢、移動指令データ等をＣＰＵ２３に送
る。ＣＰＵ２３は、ＲＡＭ２７および記憶装置２８にア
クセスしながら、各オブジェクトの位置・姿勢の更新、
ポリゴンリダクション、オクルージョンカリング等の処
理を行う。
【００３６】グラフィックス処理装置２５は、例えば、
グラフィックスボードであり、画像情報を一時的に蓄積
する複数のフレームバッファと、それらのフレームバッ
ファをスワップして画像情報をグラフィックディスプレ
イ２６に送るスワッピング機構とを含む。
グラフィックスボードであり、画像情報を一時的に蓄積
する複数のフレームバッファと、それらのフレームバッ
ファをスワップして画像情報をグラフィックディスプレ
イ２６に送るスワッピング機構とを含む。
【００３７】オクルージョンカリングが行われると、フ
レームバッファ上では、Ｉ／Ｆ２４を介して送られてき
たオクルージョンカリングメモリ３４およびポリゴンリ
ダクションメモリ３５の情報に基づき、表の状態にある
オブジェクトのみの画像情報が展開される。そして、そ
の画像情報は、スワッピング機構によりグラフィックデ
ィスプレイ２６に送られて、画面に表示される。
レームバッファ上では、Ｉ／Ｆ２４を介して送られてき
たオクルージョンカリングメモリ３４およびポリゴンリ
ダクションメモリ３５の情報に基づき、表の状態にある
オブジェクトのみの画像情報が展開される。そして、そ
の画像情報は、スワッピング機構によりグラフィックデ
ィスプレイ２６に送られて、画面に表示される。
【００３８】図２の形状・アセンブリ情報記憶部１１は
図３の記憶装置２８に対応し、図２の描画部１４は、図
３のグラフィックス処理装置２５およびグラフィックデ
ィスプレイ２６に対応する。また、図２の位置・姿勢情
報更新部１２、オクルージョンカリング判定部１３、お
よびポリゴンリダクション計算部１５は、図３の記憶装
置２８に格納された実行モジュールに対応する。
図３の記憶装置２８に対応し、図２の描画部１４は、図
３のグラフィックス処理装置２５およびグラフィックデ
ィスプレイ２６に対応する。また、図２の位置・姿勢情
報更新部１２、オクルージョンカリング判定部１３、お
よびポリゴンリダクション計算部１５は、図３の記憶装
置２８に格納された実行モジュールに対応する。
【００３９】図４は、図３の情報処理装置にプログラム
とデータを供給することのできるコンピュータ読み取り
可能な記録媒体を示している。処理に必要なプログラム
とデータが可搬記録媒体４１に格納されている場合、そ
れらの情報はＲＡＭ２７にロードされた後、ＣＰＵ２３
により使用される。可搬記録媒体４１としては、メモリ
カード、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（compact
disk read only memory ）、光ディスク、光磁気ディス
ク等、任意のコンピュータ読み取り可能な記録媒体が用
いられる。
とデータを供給することのできるコンピュータ読み取り
可能な記録媒体を示している。処理に必要なプログラム
とデータが可搬記録媒体４１に格納されている場合、そ
れらの情報はＲＡＭ２７にロードされた後、ＣＰＵ２３
により使用される。可搬記録媒体４１としては、メモリ
カード、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（compact
disk read only memory ）、光ディスク、光磁気ディス
ク等、任意のコンピュータ読み取り可能な記録媒体が用
いられる。
【００４０】また、処理に必要なプログラムとデータが
ネットワークで接続された外部のデータベース４２に格
納されている場合、それらの情報は回線を介してＲＡＭ
２７にロードされた後、ＣＰＵ２３により使用される。
ネットワークで接続された外部のデータベース４２に格
納されている場合、それらの情報は回線を介してＲＡＭ
２７にロードされた後、ＣＰＵ２３により使用される。
【００４１】図５は、図３の描画装置による描画処理の
フローチャートである。まず、ＣＰＵ２３は、記憶装置
２８から形状データ・アセンブリデータメモリ３１に、
表示するアセンブリモデルに含まれるオブジェクトの形
状データ、アセンブリデータ、および初期位置を読み込
む（ステップＳ１）。次に、読み込まれた各オブジェク
トに対して任意のポリゴンリダクションアルゴリズムを
適用して、一般にポリゴン数をＭ段階に削減したモデル
を作成し、ポリゴンリダクションメモリ３５に格納する
（ステップＳ２）。
フローチャートである。まず、ＣＰＵ２３は、記憶装置
２８から形状データ・アセンブリデータメモリ３１に、
表示するアセンブリモデルに含まれるオブジェクトの形
状データ、アセンブリデータ、および初期位置を読み込
む（ステップＳ１）。次に、読み込まれた各オブジェク
トに対して任意のポリゴンリダクションアルゴリズムを
適用して、一般にポリゴン数をＭ段階に削減したモデル
を作成し、ポリゴンリダクションメモリ３５に格納する
（ステップＳ２）。
【００４２】ポリゴンリダクションアルゴリズムとして
は、例えば、２次誤差メトリック（quadric error metr
ic）を用いたアルゴリズムが用いられる（Michael Garl
andand Paul S. Heckbert, “Surface Simplification
Using Quadric Error Metrics, ”Proceedings of SIGG
RAPH 1997, pp.209-216, 1997. ）。
は、例えば、２次誤差メトリック（quadric error metr
ic）を用いたアルゴリズムが用いられる（Michael Garl
andand Paul S. Heckbert, “Surface Simplification
Using Quadric Error Metrics, ”Proceedings of SIGG
RAPH 1997, pp.209-216, 1997. ）。
【００４３】図６は、初期ポリゴン数が数千程度のオブ
ジェクト（ソファ）の形状モデルを４段階に削減した例
を示している。ここでは、描画レベル（level of detai
l ，ＬＯＤ）がレベル０のモデルが元々のオブジェクト
に対応し、レベル１、レベル２、レベル３とレベルが低
くなるに従って、ポリゴン数が減少している。
ジェクト（ソファ）の形状モデルを４段階に削減した例
を示している。ここでは、描画レベル（level of detai
l ，ＬＯＤ）がレベル０のモデルが元々のオブジェクト
に対応し、レベル１、レベル２、レベル３とレベルが低
くなるに従って、ポリゴン数が減少している。
【００４４】次に、ＣＰＵ２３は、データ入力装置２１
から入力された移動指令データに従って、読み込まれた
オブジェクトの位置と姿勢を微少量だけ変化させ、変更
された形状データを座標変換データメモリ３２に格納す
る（ステップＳ３）。ユーザがオブジェクトの動きを指
定する場合、マウス等の入力装置でオブジェクトをイン
タラクティブに動かすことにより、移動指令データが入
力される。また、システムが自動的にオブジェクトの動
きを生成する場合は、所定のアルゴリズムにより移動指
令データが生成される。
から入力された移動指令データに従って、読み込まれた
オブジェクトの位置と姿勢を微少量だけ変化させ、変更
された形状データを座標変換データメモリ３２に格納す
る（ステップＳ３）。ユーザがオブジェクトの動きを指
定する場合、マウス等の入力装置でオブジェクトをイン
タラクティブに動かすことにより、移動指令データが入
力される。また、システムが自動的にオブジェクトの動
きを生成する場合は、所定のアルゴリズムにより移動指
令データが生成される。
【００４５】次に、グラフィックス処理装置２５内のフ
レームバッファ上で、各オブジェクトをそれぞれ異なる
仮想的な色で描画し、表示画面に対応するビットマップ
を生成する（ステップＳ４）。次に、生成されたビット
マップを仮想色情報メモリ３３に読み込み、そのビット
マップを走査して、描画されている色を抽出する。そし
て、配列テーブルメモリ３６を参照して、抽出された色
に対応するオブジェクトを認識し、オクルージョンカリ
ングメモリ３４内のそれらのオブジェクトのフラグを立
てる。
レームバッファ上で、各オブジェクトをそれぞれ異なる
仮想的な色で描画し、表示画面に対応するビットマップ
を生成する（ステップＳ４）。次に、生成されたビット
マップを仮想色情報メモリ３３に読み込み、そのビット
マップを走査して、描画されている色を抽出する。そし
て、配列テーブルメモリ３６を参照して、抽出された色
に対応するオブジェクトを認識し、オクルージョンカリ
ングメモリ３４内のそれらのオブジェクトのフラグを立
てる。
【００４６】図７は、このようなオクルージョンカリン
グ判定の例を示している。図７においては、ＬＯＤがレ
ベル１の４つのオブジェクトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに、それぞ
れ異なる仮想色ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３、ＶＣ４が割り
振られている。これらのオブジェクトを視点Ｐから矢印
の方向に向かって眺めたときの状態を、フレームバッフ
ァ上に描画したとする。
グ判定の例を示している。図７においては、ＬＯＤがレ
ベル１の４つのオブジェクトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに、それぞ
れ異なる仮想色ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３、ＶＣ４が割り
振られている。これらのオブジェクトを視点Ｐから矢印
の方向に向かって眺めたときの状態を、フレームバッフ
ァ上に描画したとする。
【００４７】このとき、視点Ｐから見えるオブジェクト
は、オブジェクトＡとオブジェクトＢの一部（ソファの
左半分）のみである。オブジェクトＣとオブジェクトＤ
はともに他のオブジェクトの影に隠れており、フレーム
バッファ上に現れることはない。したがって、生成され
たビットマップからは、２つの仮想色ＶＣ１、ＶＣ２と
背景色が抽出される。
は、オブジェクトＡとオブジェクトＢの一部（ソファの
左半分）のみである。オブジェクトＣとオブジェクトＤ
はともに他のオブジェクトの影に隠れており、フレーム
バッファ上に現れることはない。したがって、生成され
たビットマップからは、２つの仮想色ＶＣ１、ＶＣ２と
背景色が抽出される。
【００４８】ここで、背景色を常に白とし、この色を他
のオブジェクトの仮想色に割り振らないことにすれば、
オブジェクトと仮想色は常に一対一対応の関係にある。
したがって、この瞬間にはオブジェクトＡとオブジェク
トＢの２つのみが見えており、オブジェクトＣとオブジ
ェクトＤの２つは他のオブジェクトにオクルードされて
いると結論できる。そこで、ＣＰＵ２３は、オブジェク
トＡとオブジェクトＢのフラグを立て、オブジェクトＣ
とオブジェクトＤのフラグを伏せる。
のオブジェクトの仮想色に割り振らないことにすれば、
オブジェクトと仮想色は常に一対一対応の関係にある。
したがって、この瞬間にはオブジェクトＡとオブジェク
トＢの２つのみが見えており、オブジェクトＣとオブジ
ェクトＤの２つは他のオブジェクトにオクルードされて
いると結論できる。そこで、ＣＰＵ２３は、オブジェク
トＡとオブジェクトＢのフラグを立て、オブジェクトＣ
とオブジェクトＤのフラグを伏せる。
【００４９】次に、ＣＰＵ２３は、オクルージョンカリ
ングメモリ３４内でフラグの立っているオブジェクトを
抽出し、グラフィックス処理装置２５は、それらを元々
の色でフレームバッファに描画して、グラフィックディ
スプレイ２６に表示する（ステップＳ５）。そして、描
画装置は、ステップＳ３〜Ｓ５からなるループ処理を繰
り返すことで、アセンブリモデルが動的に変化する様子
を表示する。
ングメモリ３４内でフラグの立っているオブジェクトを
抽出し、グラフィックス処理装置２５は、それらを元々
の色でフレームバッファに描画して、グラフィックディ
スプレイ２６に表示する（ステップＳ５）。そして、描
画装置は、ステップＳ３〜Ｓ５からなるループ処理を繰
り返すことで、アセンブリモデルが動的に変化する様子
を表示する。
【００５０】オクルージョンカリング判定に用いられた
フレームバッファ上の仮想色は、判定が終了した時点で
消去され、ディスプレイ上に表示されることはない。実
際にディスプレイ上に表示されるのは、表の状態にある
と判定されたオブジェクトのみである。
フレームバッファ上の仮想色は、判定が終了した時点で
消去され、ディスプレイ上に表示されることはない。実
際にディスプレイ上に表示されるのは、表の状態にある
と判定されたオブジェクトのみである。
【００５１】例えば、図７のようなオクルージョンカリ
ング判定の次の瞬間の描画状態は、図８に示すようにな
る。図８においては、表の状態にあるオブジェクトＡと
オブジェクトＢのみが、初期ポリゴン数に対応するレベ
ル０で描画されている。
ング判定の次の瞬間の描画状態は、図８に示すようにな
る。図８においては、表の状態にあるオブジェクトＡと
オブジェクトＢのみが、初期ポリゴン数に対応するレベ
ル０で描画されている。
【００５２】次に、各オブジェクトが微少量だけ移動す
ると、描画状態は図９に示すように変化する。図９にお
いては、オブジェクトＣとオブジェクトＤは、依然とし
てオクルードされているため、描画する必要はない。し
たがって、描画されるのは、図７において表の状態と判
定されたオブジェクトＡとオブジェクトＢのみである。
ると、描画状態は図９に示すように変化する。図９にお
いては、オブジェクトＣとオブジェクトＤは、依然とし
てオクルードされているため、描画する必要はない。し
たがって、描画されるのは、図７において表の状態と判
定されたオブジェクトＡとオブジェクトＢのみである。
【００５３】このように、オクルージョンカリング判定
の結果は、オブジェクトの移動量が微少である限り、数
サイクルの間は正しいと推定できる。そこで、図５のス
テップＳ４のオクルージョンカリング判定は、Ｎを与え
られた正の整数として、Ｎループに１回の割合で行われ
る。この場合、仮想色による描画はＮループに１回のみ
行えばよいため、これを毎回行う場合に比べて、処理が
効率化される。
の結果は、オブジェクトの移動量が微少である限り、数
サイクルの間は正しいと推定できる。そこで、図５のス
テップＳ４のオクルージョンカリング判定は、Ｎを与え
られた正の整数として、Ｎループに１回の割合で行われ
る。この場合、仮想色による描画はＮループに１回のみ
行えばよいため、これを毎回行う場合に比べて、処理が
効率化される。
【００５４】また、図７の仮想色による描画において
は、オブジェクトのＬＯＤ（レベル１）を図８、９に示
した実際のＬＯＤ（レベル０）より低く設定している点
が本実施形態の特徴である。その理由は、仮想色による
描画は単にオクルージョンカリングの判定を行うことの
みを目的とするため、レベル０の精細ポリゴンを使って
描画する必要がないからである。
は、オブジェクトのＬＯＤ（レベル１）を図８、９に示
した実際のＬＯＤ（レベル０）より低く設定している点
が本実施形態の特徴である。その理由は、仮想色による
描画は単にオクルージョンカリングの判定を行うことの
みを目的とするため、レベル０の精細ポリゴンを使って
描画する必要がないからである。
【００５５】そこで、描画装置は、ポリゴンリダクショ
ンとオクルージョンカリングとを上述したように融合さ
せて処理を行っている。これにより、オクルージョンカ
リング判定の速度が増すとともに、全体としてオブジェ
クトの描画速度が向上する。
ンとオクルージョンカリングとを上述したように融合さ
せて処理を行っている。これにより、オクルージョンカ
リング判定の速度が増すとともに、全体としてオブジェ
クトの描画速度が向上する。
【００５６】図７、８、９においては、各ソファが１つ
のオブジェクトとして扱われているが、１つのソファが
複数の部品から構成されている場合は、各部品を１つの
オブジェクトとして扱って、同様のオクルージョンカリ
ングが行われる。
のオブジェクトとして扱われているが、１つのソファが
複数の部品から構成されている場合は、各部品を１つの
オブジェクトとして扱って、同様のオクルージョンカリ
ングが行われる。
【００５７】図１０および図１１は、図３の描画装置に
よる描画処理のより詳細なフローチャートである。ここ
では、グラフィックス処理装置２５は、フレームバッフ
ァとしてダブルバッファを用いて描画を行うものとす
る。
よる描画処理のより詳細なフローチャートである。ここ
では、グラフィックス処理装置２５は、フレームバッフ
ァとしてダブルバッファを用いて描画を行うものとす
る。
【００５８】まず、ＣＰＵ２３は、ループ回数を表す制
御変数Ｉに１を代入して（図１０のステップＳ１１）、
各オブジェクトを構成するジオメトリプリミティブのデ
ータを形状データ・アセンブリデータメモリ３１に入力
する（ステップＳ１２）。
御変数Ｉに１を代入して（図１０のステップＳ１１）、
各オブジェクトを構成するジオメトリプリミティブのデ
ータを形状データ・アセンブリデータメモリ３１に入力
する（ステップＳ１２）。
【００５９】次に、それらのジオメトリプリミティブの
各頂点に座標変換を施し、絶対座標系から見た座標値を
計算して、座標変換データメモリ３２に格納する（ステ
ップＳ１３）。そして、ステップＳ１４〜Ｓ２０におい
て通常の描画処理（true-color display）のループ処理
を行い、この処理をＮ回繰り返す度に１回の割合で、図
１１の仮想色描画処理（virtual-color display ）を行
う。
各頂点に座標変換を施し、絶対座標系から見た座標値を
計算して、座標変換データメモリ３２に格納する（ステ
ップＳ１３）。そして、ステップＳ１４〜Ｓ２０におい
て通常の描画処理（true-color display）のループ処理
を行い、この処理をＮ回繰り返す度に１回の割合で、図
１１の仮想色描画処理（virtual-color display ）を行
う。
【００６０】ここでは、まず、ＩをＮで割ったときの剰
余を求め、それが０であるか否かをチェックする（ステ
ップＳ１４）。剰余が０であれば、正射影または透視法
射影の射影変換を行い（図１１のステップＳ２１）、各
オブジェクトの仮想色情報をフレームバッファに蓄積す
る（ステップＳ２２）。これにより、各ジオメトリプリ
ミティブの仮想色がピクセル情報とともにフレームバッ
ファに蓄積される。
余を求め、それが０であるか否かをチェックする（ステ
ップＳ１４）。剰余が０であれば、正射影または透視法
射影の射影変換を行い（図１１のステップＳ２１）、各
オブジェクトの仮想色情報をフレームバッファに蓄積す
る（ステップＳ２２）。これにより、各ジオメトリプリ
ミティブの仮想色がピクセル情報とともにフレームバッ
ファに蓄積される。
【００６１】このとき、グラフィックス処理装置２５
は、画面をｘｙ平面で表し、奥行方向をｚ軸で表して、
ｚ方向に重複している点（ｘｙ座標値が同じ点）の前後
関係を判定する。この判定は、既存のグラフィックスラ
イブラリによる描画処理ではよく知られており、通常、
ハードウェアにより高速に行われる。そして、最も手前
にある点の色が、対応するピクセルの色として格納され
る。
は、画面をｘｙ平面で表し、奥行方向をｚ軸で表して、
ｚ方向に重複している点（ｘｙ座標値が同じ点）の前後
関係を判定する。この判定は、既存のグラフィックスラ
イブラリによる描画処理ではよく知られており、通常、
ハードウェアにより高速に行われる。そして、最も手前
にある点の色が、対応するピクセルの色として格納され
る。
【００６２】この仮想色による描画は、通常、ＬＯＤを
低いレベルに設定したモデルで行われ、特殊なシェーデ
ィング（shading ）処理は一切施されない。したがっ
て、所謂、ベタ塗りの状態で描画される。
低いレベルに設定したモデルで行われ、特殊なシェーデ
ィング（shading ）処理は一切施されない。したがっ
て、所謂、ベタ塗りの状態で描画される。
【００６３】また、描画処理の前処理において、ｒｇｂ
値（それぞれ、０〜２５５の整数）の３つの整数の組合
せを、仮想色の識別情報として辞書順に各オブジェクト
に割り付けておく。これにより、最大で１６，７７７，
２１６（＝２５６×２５６×２５６）色の異なった仮想
色をオブジェクトに割り付けることができる。これらの
仮想色の識別情報とオブジェクトの対応関係は、配列テ
ーブルメモリ３６に格納される。
値（それぞれ、０〜２５５の整数）の３つの整数の組合
せを、仮想色の識別情報として辞書順に各オブジェクト
に割り付けておく。これにより、最大で１６，７７７，
２１６（＝２５６×２５６×２５６）色の異なった仮想
色をオブジェクトに割り付けることができる。これらの
仮想色の識別情報とオブジェクトの対応関係は、配列テ
ーブルメモリ３６に格納される。
【００６４】次に、ＣＰＵ２３は、フレームバッファの
各ピクセルの仮想色情報を仮想色情報メモリ３３に読み
出し（ステップＳ２３）、仮想色情報メモリ３３上のピ
クセルを走査して、ピクセル上に現れている仮想色の識
別情報を取り出す。そして、その識別情報をもとに配列
テーブルメモリ３６を参照し、オクルージョンカリング
メモリ３４において、それらの仮想色を有するオブジェ
クトのフラグを１に設定する（ステップＳ２４）。ま
た、他のオブジェクトのフラグを０に設定する（ステッ
プＳ２５）。
各ピクセルの仮想色情報を仮想色情報メモリ３３に読み
出し（ステップＳ２３）、仮想色情報メモリ３３上のピ
クセルを走査して、ピクセル上に現れている仮想色の識
別情報を取り出す。そして、その識別情報をもとに配列
テーブルメモリ３６を参照し、オクルージョンカリング
メモリ３４において、それらの仮想色を有するオブジェ
クトのフラグを１に設定する（ステップＳ２４）。ま
た、他のオブジェクトのフラグを０に設定する（ステッ
プＳ２５）。
【００６５】次に、仮想色情報が書き込まれたフレーム
バッファを、一旦、完全にクリアし、２つのバッファの
スワッピングをスキップする（ステップＳ２６）。した
がって、仮想色による画像は表示されず、画面上には、
前のループで描画された画像がそのまま残ることにな
る。
バッファを、一旦、完全にクリアし、２つのバッファの
スワッピングをスキップする（ステップＳ２６）。した
がって、仮想色による画像は表示されず、画面上には、
前のループで描画された画像がそのまま残ることにな
る。
【００６６】次に、ライティング（lighting）／シェー
ディングの設定を行い（図１０のステップＳ１５）、正
射影または透視法射影の射影変換を行う（ステップＳ１
６）。そして、各オブジェクトのフラグを比較し、その
値が１であるオブジェクトのみについて、ジオメトリプ
リミティブの真の色とピクセル情報をフレームバッファ
に蓄積する（ステップＳ１７）。
ディングの設定を行い（図１０のステップＳ１５）、正
射影または透視法射影の射影変換を行う（ステップＳ１
６）。そして、各オブジェクトのフラグを比較し、その
値が１であるオブジェクトのみについて、ジオメトリプ
リミティブの真の色とピクセル情報をフレームバッファ
に蓄積する（ステップＳ１７）。
【００６７】次に、グラフィックス処理装置２５は、２
つのバッファをスワップし（ステップＳ１８）、蓄積さ
れた情報を画面上に表示する（ステップＳ１９）。この
真の色による描画では、ステップＳ２２の仮想色による
描画の場合より高いレベルのＬＯＤを有するモデルが用
いられる。
つのバッファをスワップし（ステップＳ１８）、蓄積さ
れた情報を画面上に表示する（ステップＳ１９）。この
真の色による描画では、ステップＳ２２の仮想色による
描画の場合より高いレベルのＬＯＤを有するモデルが用
いられる。
【００６８】そして、Ｉ＝Ｉ＋１とおいて、ステップＳ
１２以降の処理を繰り返す。これにより、Ｎフレームの
表示が行われる毎に１回のオクルージョンカリング判定
が行われ、その判定結果に基づいて次のＮフレームが表
示される。
１２以降の処理を繰り返す。これにより、Ｎフレームの
表示が行われる毎に１回のオクルージョンカリング判定
が行われ、その判定結果に基づいて次のＮフレームが表
示される。
【００６９】次に、ステップＳ１７、Ｓ２４で描画に用
いられるモデルのポリゴン数を決定するポリゴンリダク
ションの基準について説明する。ポリゴンリダクション
の基本アルゴリズムとして、例えば、上述した２次誤差
メトリックを用いたアルゴリズムを用いることができ
る。
いられるモデルのポリゴン数を決定するポリゴンリダク
ションの基準について説明する。ポリゴンリダクション
の基本アルゴリズムとして、例えば、上述した２次誤差
メトリックを用いたアルゴリズムを用いることができ
る。
【００７０】このとき、できるだけアセンブリモデル全
体の形状を保ちながら、それを構成する各オブジェクト
のポリゴン数を削減し、結果としてアセンブリモデルの
総ポリゴン数を有効に削減することが望ましい。例え
ば、図１２のアセンブリモデルＢ０は、オブジェクトＢ
１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６から構成されてお
り、アセンブリモデルＢ０のポリゴン数を効率良く削減
することが求められる。
体の形状を保ちながら、それを構成する各オブジェクト
のポリゴン数を削減し、結果としてアセンブリモデルの
総ポリゴン数を有効に削減することが望ましい。例え
ば、図１２のアセンブリモデルＢ０は、オブジェクトＢ
１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６から構成されてお
り、アセンブリモデルＢ０のポリゴン数を効率良く削減
することが求められる。
【００７１】そこで、図１２において、各オブジェクト
Ｂｉ（ｉ＝１，．．．，６）の初期ポリゴン数をＰｉと
し、オブジェクトＢｉを包含する球の半径をＲｉとし、
アセンブリモデルＢ０を包含する球の半径をＲ０とし
て、目標とする削減ポリゴン数Ｑｉを次式により決定す
る。 Ｑｉ＝α×Ｐｉ×（Ｒｉ／Ｒ０） （１） ここで、αは、０≦α≦１なる実数パラメータであり、
ＬＯＤが低くなるに従って、小さく設定される。（１）
式によれば、目標ポリゴン数Ｑｉは、オブジェクトＢｉ
の包含球の半径とアセンブリモデルＢ０の包含球の半径
の比に基づいて決定される。言い換えれば、目標ポリゴ
ン数Ｑｉは、オブジェクトＢｉの大きさとアセンブリモ
デルＢ０の大きさの比に基づいて決定されることにな
る。
Ｂｉ（ｉ＝１，．．．，６）の初期ポリゴン数をＰｉと
し、オブジェクトＢｉを包含する球の半径をＲｉとし、
アセンブリモデルＢ０を包含する球の半径をＲ０とし
て、目標とする削減ポリゴン数Ｑｉを次式により決定す
る。 Ｑｉ＝α×Ｐｉ×（Ｒｉ／Ｒ０） （１） ここで、αは、０≦α≦１なる実数パラメータであり、
ＬＯＤが低くなるに従って、小さく設定される。（１）
式によれば、目標ポリゴン数Ｑｉは、オブジェクトＢｉ
の包含球の半径とアセンブリモデルＢ０の包含球の半径
の比に基づいて決定される。言い換えれば、目標ポリゴ
ン数Ｑｉは、オブジェクトＢｉの大きさとアセンブリモ
デルＢ０の大きさの比に基づいて決定されることにな
る。
【００７２】したがって、（１）式を用いて目標ポリゴ
ン数を算出することにより、アセンブリモデルの中で相
対的に小さくて目立たないオブジェクトのポリゴン数
を、他のオブジェクトに比べて大きく削減することがで
きる。このようなオブジェクトのポリゴン数の変化は全
体の形状に大きな影響を与えないので、アセンブリモデ
ルの形状が大きく損なわれることはなく、有効にポリゴ
ン数が削減される。
ン数を算出することにより、アセンブリモデルの中で相
対的に小さくて目立たないオブジェクトのポリゴン数
を、他のオブジェクトに比べて大きく削減することがで
きる。このようなオブジェクトのポリゴン数の変化は全
体の形状に大きな影響を与えないので、アセンブリモデ
ルの形状が大きく損なわれることはなく、有効にポリゴ
ン数が削減される。
【００７３】例えば、ネジやボルト等のオブジェクト
は、その大きさの割には多数のポリゴンで構成されるこ
とが多い。アセンブリモデルがこのような部品のオブジ
ェクトを含む場合、（１）式によりポリゴンリダクショ
ンを行うことで、これらの部品のポリゴン数が有効に削
減され、処理が高速化される。
は、その大きさの割には多数のポリゴンで構成されるこ
とが多い。アセンブリモデルがこのような部品のオブジ
ェクトを含む場合、（１）式によりポリゴンリダクショ
ンを行うことで、これらの部品のポリゴン数が有効に削
減され、処理が高速化される。
【００７４】こうして、ＬＯＤ毎にポリゴン数が削減さ
れた各オブジェクトの情報は、ポリゴンリダクションメ
モリ３５に格納され、フレームバッファに描画する際に
用いられる。
れた各オブジェクトの情報は、ポリゴンリダクションメ
モリ３５に格納され、フレームバッファに描画する際に
用いられる。
【００７５】ここで、ポリゴンリダクションを行う前の
元々のアセンブリモデルのＬＯＤをレベル０とし、
（１）式でα＝１．０とおいてポリゴン数を削減したア
センブリモデルのＬＯＤをレベル１とする。このとき、
図１０のステップＳ１７における真の色の描画をレベル
０で行い、図１１のステップＳ２４における仮想色の描
画をレベル１で行うことにより、オクルージョンカリン
グが高速に実行され、効率の良い３Ｄ描画が可能とな
る。
元々のアセンブリモデルのＬＯＤをレベル０とし、
（１）式でα＝１．０とおいてポリゴン数を削減したア
センブリモデルのＬＯＤをレベル１とする。このとき、
図１０のステップＳ１７における真の色の描画をレベル
０で行い、図１１のステップＳ２４における仮想色の描
画をレベル１で行うことにより、オクルージョンカリン
グが高速に実行され、効率の良い３Ｄ描画が可能とな
る。
【００７６】より一般的には、（１）式のαの値を複数
用意しておき、ＬＯＤを多段階に設定することができ
る。例えば、レベル０、レベルＩ、レベルＪ（０＜Ｉ＜
Ｊ）の３段階のＬＯＤが設定された場合、アセンブリモ
デルをインタラクティブに動かしているときは、真の色
の描画をレベルＩで行い、仮想色の描画をレベルＪで行
う。また、アセンブリモデルが静止しているときは、真
の色の描画をレベル０で行う。
用意しておき、ＬＯＤを多段階に設定することができ
る。例えば、レベル０、レベルＩ、レベルＪ（０＜Ｉ＜
Ｊ）の３段階のＬＯＤが設定された場合、アセンブリモ
デルをインタラクティブに動かしているときは、真の色
の描画をレベルＩで行い、仮想色の描画をレベルＪで行
う。また、アセンブリモデルが静止しているときは、真
の色の描画をレベル０で行う。
【００７７】ところで、（１）式では、包含球の半径の
比に基づいて目標ポリゴン数を決定しているが、代わり
に、包含球の表面積や体積の比に基づいて目標ポリゴン
数を決定してもよい。また、包含球の代わりに、オブジ
ェクトやアセンブリモデルを包含する立方体や直方体等
の他の図形を用い、それらの大きさの比に基づいて目標
ポリゴン数を決定してもよい。
比に基づいて目標ポリゴン数を決定しているが、代わり
に、包含球の表面積や体積の比に基づいて目標ポリゴン
数を決定してもよい。また、包含球の代わりに、オブジ
ェクトやアセンブリモデルを包含する立方体や直方体等
の他の図形を用い、それらの大きさの比に基づいて目標
ポリゴン数を決定してもよい。
【００７８】さらに、オブジェクトやアセンブリモデル
の大きさを表す指標が存在する場合、それらの指標に基
づいて目標ポリゴン数を決定することもできる。また、
オブジェクトが他のジオメトリプリミティブから構成さ
れる場合も、同様にして、目標とするジオメトリプリミ
ティブの数を決定することができる。
の大きさを表す指標が存在する場合、それらの指標に基
づいて目標ポリゴン数を決定することもできる。また、
オブジェクトが他のジオメトリプリミティブから構成さ
れる場合も、同様にして、目標とするジオメトリプリミ
ティブの数を決定することができる。
【００７９】以上説明した実施形態においては、主とし
て、機械系ＣＡＤのアセンブリモデルの描画処理につい
て説明したが、グラフィックスゲーム、アニメーショ
ン、ウォークスルー等の他の３ＤＣＧの分野において
も、同様のオクルージョンカリングを行うことができ
る。
て、機械系ＣＡＤのアセンブリモデルの描画処理につい
て説明したが、グラフィックスゲーム、アニメーショ
ン、ウォークスルー等の他の３ＤＣＧの分野において
も、同様のオクルージョンカリングを行うことができ
る。
【００８０】また、オクルージョンカリング判定におい
て、仮想色による描画を行う代わりに、各オブジェクト
に一意の識別情報を付与し、その識別情報を用いてオブ
ジェクトを描画したビットマップを生成してもよい。こ
の場合も、仮想色の場合と同様にして、ビットマップ上
の識別情報を走査することで、あるオブジェクトが他の
オブジェクトにオクルードされているか否かを判定する
ことができる。
て、仮想色による描画を行う代わりに、各オブジェクト
に一意の識別情報を付与し、その識別情報を用いてオブ
ジェクトを描画したビットマップを生成してもよい。こ
の場合も、仮想色の場合と同様にして、ビットマップ上
の識別情報を走査することで、あるオブジェクトが他の
オブジェクトにオクルードされているか否かを判定する
ことができる。
【００８１】
【発明の効果】本発明によれば、３ＤＣＧシステムにお
いて、オブジェクト自身の形状を用いてビットマップ上
でオクルージョンカリング判定を行うため、正確かつ高
速にオクルージョンカリングを行うことができる。これ
により、３ＤＣＧの品質が向上することが期待される。
いて、オブジェクト自身の形状を用いてビットマップ上
でオクルージョンカリング判定を行うため、正確かつ高
速にオクルージョンカリングを行うことができる。これ
により、３ＤＣＧの品質が向上することが期待される。
【図１】本発明の描画装置の原理図である。
【図２】描画装置の構成図である。
【図３】情報処理装置の構成図である。
【図４】記録媒体を示す図である。
【図５】第１の描画処理のフローチャートである。
【図６】ポリゴンリダクションを示す図である。
【図７】オクルージョンカリングを示す図である。
【図８】オクルージョンカリング後の描画を示す図であ
る。
る。
【図９】オブジェクトの移動を示す図である。
【図１０】第２の描画処理のフローチャート（その１）
である。
である。
【図１１】第２の描画処理のフローチャート（その２）
である。
である。
【図１２】オブジェクトを包含する球を示す図である。
１ 形状情報格納手段 ２ テーブル手段 ３ 仮想画像格納手段 ４ 判定手段 ５ オクルージョンカリング手段 ６ リダクション手段 ７ 表示手段 １１ 形状・アセンブリ情報記憶部 １２ 位置・姿勢情報更新部 １３ オクルージョンカリング判定部 １４ 描画部 １５ ポリゴンリダクション計算部 ２１ データ入力装置 ２２、２４ インタフェース ２３ ＣＰＵ ２５ グラフィックス処理装置 ２６ グラフィックディスプレイ ２７ ＲＡＭ ２８ 記憶装置 ３１ 形状データ・アセンブリデータメモリ ３２ 座標変換データメモリ ３３ 仮想色情報メモリ ３４ オクルージョンカリングメモリ ３５ ポリゴンリダクションメモリ ３６ 配列テーブルメモリ ４１ 可搬記録媒体 ４２ データベース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千田 陽介 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5B080 AA13 AA19 BA04 GA01
Claims (12)
- 【請求項１】 複数のオブジェクトを表示する描画装置
であって、 前記複数のオブジェクトの形状情報を格納する形状情報
格納手段と、 前記複数のオブジェクトと仮想的に一対一に対応付けら
れた複数の色情報を格納するテーブル手段と、 前記形状情報格納手段およびテーブル手段の情報に基づ
いて描画された仮想色画像情報を格納する仮想画像格納
手段と、 前記仮想色画像情報を走査してオクルージョン判定を行
う判定手段と、 前記複数のオブジェクトのうち、オクルードされている
と判定されたオブジェクトの表示を省略するオクルージ
ョンカリング手段とを備えることを特徴とする描画装
置。 - 【請求項２】 前記判定手段は、前記テーブル手段を参
照して、前記仮想色画像情報に含まれる色情報に対応す
るオブジェクトを認識し、認識されたオブジェクトをオ
クルードされていないオブジェクトと判定し、他のオブ
ジェクトをオクルードされているオブジェクトと判定す
ることを特徴とする請求項１記載の描画装置。 - 【請求項３】 前記オクルージョンカリング手段は、オ
クルードされているオブジェクトとオクルードされてい
ないオブジェクトとを区別するフラグ手段を含むことを
特徴とする請求項１記載の描画装置。 - 【請求項４】 前記複数のオブジェクトを構成するジオ
メトリプリミティブの数を削減するリダクション手段を
さらに備え、前記仮想色画像情報は、ジオメトリプリミ
ティブの数を削減したオブジェクトを用いて生成される
ことを特徴とする請求項１記載の描画装置。 - 【請求項５】 前記リダクション手段は、各オブジェク
トの大きさに基づいて、削減されたジオメトリプリミテ
ィブの数を決定することを特徴とする請求項４記載の描
画装置。 - 【請求項６】 前記仮想画像格納手段は、所定数のフレ
ームが表示される毎に１回の割合で描画された仮想色画
像情報を格納し、前記判定手段は、該仮想色画像情報が
格納される毎に前記オクルージョン判定を行うことを特
徴とする請求項４記載の描画装置。 - 【請求項７】 前記仮想画像格納手段は、所定数のフレ
ームが表示される毎に１回の割合で描画された仮想色画
像情報を格納し、前記判定手段は、該仮想色画像情報が
格納される毎に前記オクルージョン判定を行うことを特
徴とする請求項１記載の描画装置。 - 【請求項８】 前記複数のオブジェクトのうち、オクル
ードされていないと判定されたオブジェクトの画像情報
をフレーム毎に蓄積するバッファ手段と、該バッファ手
段に蓄積された画像情報を表示する表示手段とをさらに
備えることを特徴とする請求項１記載の描画装置。 - 【請求項９】 複数のオブジェクトを表示する描画装置
であって、 前記複数のオブジェクトの形状情報を格納する形状情報
格納手段と、 前記複数のオブジェクトと一対一に対応付けられた複数
の識別情報を格納するテーブル手段と、 前記形状情報格納手段およびテーブル手段の情報に基づ
いて各オブジェクトを対応する識別情報により描画した
仮想画像情報を格納する仮想画像格納手段と、 前記仮想画像情報を走査してオクルージョン判定を行う
判定手段と、 前記複数のオブジェクトのうち、オクルードされている
と判定されたオブジェクトの表示を省略するオクルージ
ョンカリング手段とを備えることを特徴とする描画装
置。 - 【請求項１０】 複数のオブジェクトを表示する描画装
置であって、 前記複数のオブジェクトを構成するジオメトリプリミテ
ィブの数を削減するリダクション手段と、 ジオメトリプリミティブの数を削減したオブジェクトを
用いてオクルージョン判定を行う判定手段と、 前記複数のオブジェクトのうち、オクルードされていな
いと判定されたオブジェクトを、前記オクルージョン判
定に用いたジオメトリプリミティブの数より多くのジオ
メトリプリミティブを用いて表示する表示手段とを備え
ることを特徴とする描画装置。 - 【請求項１１】 複数のオブジェクトを表示するコンピ
ュータのためのプログラムを記録した記録媒体であっ
て、 前記複数のオブジェクトの形状情報と、該複数のオブジ
ェクトと仮想的に一対一に対応付けられた複数の色情報
とに基づいて、仮想色画像情報を描画するステップと、 前記仮想色画像情報を走査してオクルージョン判定を行
うステップと、 前記複数のオブジェクトのうち、オクルードされている
と判定されたオブジェクトの表示を省略するステップと
を含む処理を前記コンピュータに実行させるためのプロ
グラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒
体。 - 【請求項１２】 複数のオブジェクトを表示する描画方
法であって、 前記複数のオブジェクトの形状情報と、該複数のオブジ
ェクトと仮想的に一対一に対応付けられた複数の色情報
とに基づいて、仮想色画像情報を描画し、 前記仮想色画像情報を走査してオクルージョン判定を行
い、 前記複数のオブジェクトのうち、オクルードされている
と判定されたオブジェクトの表示を省略して、オクルー
ドされていないと判定されたオブジェクトを表示するこ
とを特徴とする描画方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07249899A JP3350473B2 (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | オクルージョンカリングを行う３次元グラフィックス描画装置および方法 |
| US09/434,938 US6664957B1 (en) | 1999-03-17 | 1999-11-05 | Apparatus and method for three-dimensional graphics drawing through occlusion culling |
| EP99309081A EP1037168A3 (en) | 1999-03-17 | 1999-11-16 | Apparatus and method for three-dimensional graphics drawing through occlusion culling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07249899A JP3350473B2 (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | オクルージョンカリングを行う３次元グラフィックス描画装置および方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002213016A Division JP3711273B2 (ja) | 2002-07-22 | 2002-07-22 | オクルージョンカリングを行う３次元グラフィックス描画装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000268188A true JP2000268188A (ja) | 2000-09-29 |
| JP3350473B2 JP3350473B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=13491068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07249899A Expired - Fee Related JP3350473B2 (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | オクルージョンカリングを行う３次元グラフィックス描画装置および方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6664957B1 (ja) |
| EP (1) | EP1037168A3 (ja) |
| JP (1) | JP3350473B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2003085581A (ja) * | 2001-09-14 | 2003-03-20 | Namco Ltd | 背景オブジェクト要否データ生成情報、背景オブジェクト要否データ、ゲーム情報、情報記憶媒体、情報処理装置、およびゲーム装置 |
| JP2008282170A (ja) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Sony Computer Entertainment Inc | グラフィックスプロセッサ、描画処理装置および描画処理方法 |
| KR100907154B1 (ko) * | 2001-11-27 | 2009-07-09 | 소니 컴퓨터 엔터테인먼트 인코포레이티드 | 영상 처리 장치와 그의 구성요소, 렌더링 방법 |
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| US8427483B1 (en) | 2010-08-30 | 2013-04-23 | Disney Enterprises. Inc. | Drawing figures in computer-based drawing applications |
| US8487932B1 (en) * | 2010-08-30 | 2013-07-16 | Disney Enterprises, Inc. | Drawing figures in computer-based drawing applications |
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| WO2014069248A1 (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-08 | ソニー株式会社 | 画像処理装置および画像処理方法、並びにプログラム |
| US9824412B2 (en) * | 2014-09-24 | 2017-11-21 | Intel Corporation | Position-only shading pipeline |
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| US5557711A (en) | 1990-10-17 | 1996-09-17 | Hewlett-Packard Company | Apparatus and method for volume rendering |
| US5542025A (en) | 1991-01-16 | 1996-07-30 | Hewlett-Packard Company | Precision Z-interpolation method and apparatus |
| TW241196B (ja) | 1993-01-15 | 1995-02-21 | Du Pont | |
| US5583974A (en) | 1993-05-10 | 1996-12-10 | Apple Computer, Inc. | Computer graphics system having high performance multiple layer Z-buffer |
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| JPH081667A (ja) | 1994-06-23 | 1996-01-09 | Kobe Steel Ltd | 粉・粒状熱可塑性樹脂と補強用繊維の混合物の加熱方法、成形方法及び加熱装置 |
| US5561750A (en) | 1994-09-22 | 1996-10-01 | Seiko Epson Corporation | Z-buffer tag memory organization |
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| US5956028A (en) | 1995-09-14 | 1999-09-21 | Fujitsu Ltd. | Virtual space communication system, three-dimensional image display method, and apparatus therefor |
| JP3433278B2 (ja) | 1995-11-08 | 2003-08-04 | 富士通株式会社 | 三次元画像表示方法及びそれに使用する三次元画像表示装置 |
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-
1999
- 1999-03-17 JP JP07249899A patent/JP3350473B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-11-05 US US09/434,938 patent/US6664957B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-16 EP EP99309081A patent/EP1037168A3/en not_active Withdrawn
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| JP7197526B2 (ja) | 2020-01-29 | 2022-12-27 | Kddi株式会社 | 画像処理装置、方法及びプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3350473B2 (ja) | 2002-11-25 |
| EP1037168A2 (en) | 2000-09-20 |
| EP1037168A3 (en) | 2002-03-06 |
| US6664957B1 (en) | 2003-12-16 |
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