JP2003216976A - 三次元表示による日影シミュレーション動画 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中・高層建築施設の建築に際し、完成後の日
影を詳しい建築の知識がなくとも容易に理解することを
目的とする。 【構成】 三次元コンピューターグラフィックを使い、
日影を発生させる建築施設の大きさ、形状・方位と日影
を受ける建物の大きさ・形状・方位・窓の位置、さらに
は両者の距離・方位関係を正確な縮尺で立体に描き起こ
し、該当地の経度・緯度をもとに冬至日の太陽の動きを
日の出から日の入りまで再現することにより連続した影
の動きを表す動画を生成し、太陽の動きに同期させた針
式時計の動画を画面内に挿入し、一般的なコンピュータ
ーで再生できるデータ形式に整えた動画、あるいは一般
家庭で再生可能な形式のビデオテープに出力された動画
で構成される。 【効果】 詳しい建築の知識がなくとも容易に中・高層
建築施設の完成後の日影が理解でき、日照権交渉を円滑
に進める上での有効な手段となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、詳しい建築の知識がな
くとも、中・高層建築の完成後の日影の状態を、動画を
通して容易に理解でき、与日影建築施設の施主側と被日
影住宅である近隣住民との日照権問題の話し合いを円滑
に進める手段を提供することを目的としている。

【０００２】

【従来の技術】従来は中・高層建築施設の施主側が特定
行政庁に対し建築許可を得ることを目的とした日影図
（平面上で特定の等時間ごとの影を線で示していた）を
用いていたが、近隣住民が完成後の日影を容易に理解す
ることを目的としたものはなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法では以下の
ような問題があった。日影図は本来、中・高層建築施設
の施主から建築を請け負った建設業者または設計者が特
定行政庁に対し建築許可を得ることを目的とした図面で
あり、日照権交渉ではそれを流用していた。近隣住民が
建築完成後の日影を理解することを目的としていないた
め、そうした姿勢に対し近隣住民が不信感を抱くことも
あり、円滑な交渉の妨げとなっている。

【０００４】日影図は通常二次元で描かれており、しか
も平面図である。近隣住民が日頃見慣れた視点とは異な
り、建築知識のない近隣住民が容易に理解することは困
難であった。また等測投影図法で表したものもあるが極
度に簡略化されており、やはり製図等の知識がなければ
理解できるとは言い難い。

【０００５】一枚の日影図の中に特定時間ごとの影の線
が複数描かれており、煩雑なうえ連続性がない。

【０００６】日影図には特定時間ごとの日影線が時刻を
表す数字と供に描かれているとはいえ、今なお多くのア
ナログ式時計が利用されていることからもわかるよう
に、時刻を表す数字を見ても経過時間の量的な感覚を意
識することは困難である。

【０００７】日影図は一種の静止画である。これに対し
日影は連続した時間の流れに沿って連続して動いてお
り、これを一枚の図面では表すことができない。

【０００８】近隣住民にとって、自分の敷地や建家の輪
郭が何時何分から影になるかという問題ばかりでなく、
窓や障子を通して室内に入る日差しも重要であり、日影
を被る部屋ごと、窓ごとによってその開始時間は異な
る。さらに日影の境界付近の家では一階と二階でも時間
や日影の形状が異なる場合があり、それらを一見して理
解することを目的としたものはなかった。

【０００９】日照権交渉は慣習的に冬至日を条件として
のみ話し合われるが、近隣住民にとっては通年そのよう
な日影の条件下におかれるものと錯覚しがちで、精神的
な苦痛が大きい。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の各課題を
解決するため、３ＤＣＧソフトウェアを使い日影を発生
させる建築施設（以下、与日影建築施設）の大きさ、形
状・方位と日影を受ける建物（以下、被日影住宅）の大
きさ・形状・方位・窓の位置、さらには両者の距離・方
位関係を正確な縮尺で立体に描き起こし、当該地の経度
・緯度をもとに冬至日の太陽の動きを日の出から日の入
りまで表現することにより連続した影の動きを表す動画
を生成し、さらに太陽の動きに同期させた針式時計の動
画を必要な位置に挿入し、一般的なコンピューターで再
生できるデータ形式に整えた動画、あるいは一般家庭で
再生可能な形式のビデオテープに出力された動画を作成
する。

【００１１】その視点は平面図に相当する俯瞰ばかりで
なく、日影を受ける建物の正面方向や斜視方向について
も作成し、同時に画面上に配することにより、多角的に
日影の推移を検討することができる。

【００１２】また与日影建築施設が当初の計画に則った
場合の日影と、当該建築施設の一部あるいは全部の形
状、階層数などの日影に影響する変更をした場合の日影
を同時に画面に配し比較検討することができる。

【００１３】あるいは日影の設定条件を冬至日の場合の
動画と、一定期間（例えば一ヶ月後、二ヶ月後、春分な
ど）をおいた条件下（以下、指定日）で動画を生成し、
同時に画面に配することにより、被日影住宅が特定時期
によりどのように日影の影響を受けるかを比較検討する
ことも可能である。

【００１４】

【発明実施の形態】

【作成手順】３ＤＣＧソフトウェアを使い、図１・２・
３で示すように、与日影建築施設の大きさ・形状・方位
と、被日影住宅の大きさ・形状・方位・窓の位置・大き
さ、さらには両者の距離・相対的な位置関係を正確な縮
尺で３ＤＣＧの形状作成の作業領域（以下、モデリング
グリッド）上に立体に描き起こし（以下、モデリン
グ）、これに周辺の道路や隣接する建築施設などの環境
を適宜加える。なお、モデリンググリッドにはあらかじ
め東西南北を定義しておく。

【００１５】与日影建築施設については何ら表面の材質
感、色を施す必要はないが、被日影住宅については当該
住民が自宅であることが判別できるよう、主要な住宅の
構成要素（屋根・外壁・窓・玄関など）については実際
のものに則した色を施す。

【００１６】太陽の位置と動きに関しては公知となって
いる数式１から数式４に従い、当該地における冬至日
時、または指定日時の高度角と方位角を算出する。これ
以外でもミューズ、バン・フランダン、モンテンブルッ
ク、ブレタニョンとシモンの各氏が導き出した計算式を
用いても良いし、天文計算のソフトウェアを使って導き
出すこともできる。なお算出する範囲は、日の出直前か
ら日の入り直後までとし、算出する時間単位としては任
意でよいが、最長でも１５分毎とする。

【００１７】太陽に見立てた平行光線（以下、ディレク
ショナルライト）を３ＤＣＧ上に挿入する。このディレ
クショナルライトの位置は数式１から数式４で求めた太
陽の位置の計算結果と同様に方位角及び高度角で表す。

【数１】

【数２】

【数３】

【数４】 数式符号の説明 Q 恒星時 QG 指定日の世界時０時のグリニッジ恒星時（理科年表
参照） l 当該地の経度 d 指定日の世界時０時からの経過時間 360°.985647 恒星時増加定数 t 時角 a 太陽の赤経（理科年表参照） A 方位角 d 太陽の赤緯（理科年表参照） j 当該地の緯度 h 高度角 以上、長沢 工著「日の出・日の入りの計算」（地人書
館）より出典

【００１８】図０４で示すようにモデリンググリッドを
地平に見たてた上に天球を設け、先に定義したモデリン
ググリッドに方位を合わせる。方位角の基準は、この天
球とモデリンググリッドが直交する外周上の北を０°と
し、時計回りに東を９０°、南を１８０°西を２７０°
と定義する。高度角は地平線を０°とし天頂を９０°、
地平線より下はマイナスで表す。なお天球の大きさは無
限遠とする。

【００１９】図５はディレクショナルライト１１の天球
上の位置を数式１から数式４に従い計算した結果に基づ
き、３ＤＣＧソフトウェアのタイムラインに従って単位
時間ごとに入力したものを示しており、太陽の日の出か
ら日の入りまでの軌跡に相当する。なお、単位時間内の
ディレクショナルライトの位置１２については３ＤＣＧ
ソフトウェアの自動計算をもって補間とする。

【００２０】視点となるカメラの配置は図０６で示した
ように与日影建築施設と被日影住宅の相関関係及び日の
出直後と日の入り直前の日影を除いた日中の日影全体が
わかる範囲の平面図に相当する真俯瞰をモデリンググリ
ッド上にカメラ１として設定。カメラ１から見たアング
ルは図７となる。その他に被日影住宅を中心とした右斜
視をカメラ２とし、アングルは図８となる。同じく左斜
視をカメラ３、そのアングルは図９となる。また正面を
カメラ４として設定し、アングルは図１０となる。以上
をもって当該地における冬至日の３ＤＣＧ基本データと
する。

【００２１】カメラ１、２、３、４をそれぞれ動画生成
（以下、レンダリング）するための秒間コマ数や圧縮
率、フレームサイズなどの各種設定を行った後レンダリ
ングする。この時重要なのはすべてのカメラにおいて設
定条件を一致させることである。フレームサイズに関し
ては、最終的にビデオ出力することを前提に、単独画面
の場合は６４０×４８０ピクセルとし、複数の画面を適
宜位置に配する（以下、マルチ画面）場合、例えば４画
面で構成する場合は１画面あたり３２０×２４０ピクセ
ルとする。

【００２２】前述までに述べた当該地における冬至日の
３ＤＣＧ基本データとは別に、新たに３ＤＣＧソフトウ
ェアまたは二次元コンピューターグラフィックソフトウ
ェア（アニメーションソフトウェア）を使い、針式時計
の動画をモデリングおよびレンダリングする。この時重
要なのはレンダリングの設定で秒間コマ数を当該地にお
ける冬至日の３ＤＣＧ基本データのカメラ１、２、３、
４のレンダリング時の秒間コマ数と一致させることであ
る。

【００２３】動画編集ソフトウェアを使い、先にレンダ
リングしておいた各カメラの単独画面またはマルチ画面
に前記のレンダリングした針式時計の動画を適宜位置に
配置する。この時重要なのは日の出の瞬間を基準とし
て、時計の表す時刻を数式１から４で求めた日影の動き
に一致させることである。またマルチ画面の場合、すべ
ての日影の動きが一致しなければならない。以上を調整
した後、１本の動画として一般的なコンピューターで再
生可能なデータ形式でレンダリング（この場合のレンダ
リングとは前述の３ＤＣＧ上のことではなく、動画編集
上のことである）する。図１１は視点を真俯瞰のカメラ
１で構成する単独画面を表している。なお、図中の斜線
部２１は同じく図中の針式時計が示す時刻の与日影建築
施設が発生させる日影の領域である。また視点を４方向
から見るマルチ画面の場合、図１２の示す結果となり、
各画面の斜線部が表す日影はすべて針式時計に同調して
同時に移動する。

【００２４】前記でレンダリングした単独画面あるいは
マルチ画面またはその両方の動画を一般家庭で再生可能
なビデオテープに出力する。

【００２５】請求項３にあるような既存計画と計画変更
したものを比較するため、図１３で示すようなマルチ画
面を作成する場合、当該地における冬至日の３ＤＣＧ基
本データをコンピューター上で複製し、与日影建築施設
の大きさ・形状・方位などの変更部分を修正し、カメラ
１、２、３、４のうち比較検討しやすいアングルのカメ
ラを適宜選び出しレンダリングを実行する。その際重要
なのは秒間コマ数や圧縮率、フレームサイズなどの各種
設定を当該地における冬至日の３ＤＣＧ基本データを使
ったマルチ画面のレンダリングと同条件に設定すること
である。

【００２６】計画変更のデータでレンダリングした動画
と同アングルの冬至日の３ＤＣＧ基本データを使いレン
ダリングした既存計画のマルチ画面用の動画を選び、動
画編集ソフトウェアを使いマルチ画面を構成する。また
針式時計の動画を適宜位置に配置する。この時重要なの
は日の出の瞬間を基準として、時計の表す時刻を数式１
から４で求めた日影の動きに一致させることである。ま
た、既存計画の場合の日影と計画変更の日影では形状が
異なるが、日の出や日の入りの瞬間などの時系列はすべ
ての画面で一致しするよう調整した後、１本の動画とし
て一般的なコンピューターで再生可能なデータ形式でレ
ンダリングする。さらに一般家庭で再生可能なビデオテ
ープに出力する。

【００２７】請求項４にあるような冬至日以外の指定日
の日影と冬至日の日影を比較するため、図１４のような
画面を作成する場合、当該地における冬至日の３ＤＣＧ
基本データをコンピューター上で複製する。指定日の太
陽の方位角・高度角は数式１から数式４に従い求め、複
製したデータの方位角・高度角を修正し、カメラ１、
２、３、４のうち比較検討しやすいアングルのカメラを
適宜選び出しレンダリングを実行する。その際重要なの
は秒間コマ数や圧縮率、フレームサイズなどの各種設定
を当該地における冬至日の３ＤＣＧ基本データを使った
マルチ画面のレンダリングと同条件に設定することであ
る。

【００２８】指定日のデータでレンダリングした動画と
同アングルの冬至日の３ＤＣＧ基本データを使いレンダ
リングした既存計画のマルチ画面用の動画を選び、動画
編集ソフトウェアを使いマルチ画面を構成する。また針
式時計の動画を適宜位置に配置する。この際重要なのは
冬至日と冬至日以外指定日では日の出の時刻が違うた
め、図１５で示す動画編集ソフトウェアのビデオトラッ
ク上では、画面に配した針式時計のビデオクリップ３６
のあらわす時刻を基準とし、各日のビデオトラック上の
日の出の瞬間のコマをその時刻に合わせ配する。例えば
冬至日の日の出が午前７時００分であった場合、ビデオ
トラックＢ（図中３２）に配した冬至日のビデオクリッ
プ３７の日の出の瞬間３９のコマをビデオトラックＡ
（図中３１）に配した時計の７時００分に合わせるよう
配する。同様に指定日１の日の出が例えば午前６時５０
分であった場合、ビデオトラックＣ（図中３３）に配し
た指定日１のビデオクリップ３８の日の出の瞬間のコマ
４０をビデオトラックＡに配した時計の６時５０分に合
わせるよう配する。なおビデオクリップを移動すること
により、ビデオクリップの先頭４１より前のトラックフ
レームに空き４２ができた場合、同じビデオトラック上
の日の出より前のコマを複製し張り付ける。さらに指定
日２、３があった場合、ビデオトラックＤ、Ｅ（図中３
４、３５）を使い同様の調整を行う。以上を調整した後
１本の動画として一般的なコンピューターで再生可能な
データ形式でレンダリングする。さらに一般家庭で再生
可能なビデオテープに出力する。

【００２９】

【実施の形態】実施にあたっては与日影建築施設側がテ
レビジョンもしくはコンピューターのモニター出力装置
を使って日影の説明にあたる。特にビデオテープは安価
に複製できるので、近隣住民戸別に持ち帰ってもらい、
交渉に出席できなかった家人などと供に、自宅で繰り返
し検討することが可能である。また必要に応じて静止画
に出力することも可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば次のような効果を奏す
る。建築の専門知識がなくとも、三次元の動画を使うこ
とによって誰でも容易に日影の状態を把握できる。

【００３１】日照権交渉する近隣住民が日影を理解する
ために、与日影建築施設側が本発明を作成・実施するこ
とにより、誠意をもって対応していることを印象づける
ことが可能である。

【００３２】針式時計を挿入することにより近隣住民は
日常生活における時間の認識のなかで日影を捉えること
ができ、経過時間の量的な感覚も把握することが容易で
ある。

【００３３】日影を受ける建物の垂直面、傾斜面、部屋
ごとの窓などに対しても正確に日影が再現される。

【００３４】ビデオテープに出力することにより、一般
家庭でも繰り返し再生やスロー再生、コマ送りなど、時
間をかけて検討することができる。

【００３５】被日影建築施設の階層数を減じたり、形状
を変更するなどの計画変更した場合と既存計画の日影を
同時に比較検討することにより、日照権交渉に歩み寄り
の余地が生まれる可能性ができる。

【００３６】冬至に限った資料のみで日照権交渉を重ね
ると、近隣住民にとって通年そのような環境になるもの
と錯覚されがちだが、冬至から一ヶ月後、二ヶ月後、春
分などと同時に比較することにより、一過性のものであ
ることが実感でき、どの位の期間日影の影響を被るかの
判断を容易にする。

【００３７】これらは既存の住宅の近隣に中・高層建築
施設を建築する場合の効果であるが、逆に既存の中・高
層建築施設の近隣に転居や家屋の新築をする際に、かか
る施設から受ける日影を避ける方位を設定する判断に資
することができる。

【００３８】以上が本発明の効果であるが、中・高層建
築施設の施主・設計業者・建築業者・販売業者などに対
し、近隣住民は弱者であることが多い。前述の各効果で
述べたように近隣住民の立場に立った日影の判断材料と
しての本発明の社会的意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】３ＤＣＧ上のモデリンググリッドを示した。

【図２】モデリンググリッド上の構成要素を示した。

【図３】被日影住宅のモデリングの状態を示した。

【図４】モデリンググリッド上のディレクショナルライ
ト（太陽）を配置するための天球を示した。

【図５】天球上のディレクショナルライトの位置及び軌
道を示した。

【図６】モデリンググリッド上の各カメラの配置を示し
た（モデリンググリッドは煩雑になるため省略）。

【図７】カメラ１から見たアングルを示しており、平面
図に相当する。

【図８】カメラ２から見たアングルを示しており、右斜
視図に相当する。

【図９】カメラ３から見たアングルを示しており、左斜
視図に相当する。

【図１０】カメラ４から見たアングルを示しており、正
面図に相当する。

【図１１】動画レンダリング後の冬至日の単独画面を示
した。

【図１２】動画レンダリング後の冬至日のマルチ画面を
示した。

【図１３】動画レンダリング後の「既存計画と計画変更
における日影比較」のマルチ画面を示した。

【図１４】動画レンダリング後の「冬至日と指定日にお
ける日影比較」のマルチ画面を示した。

【図１５】冬至日と指定日における日影比較の際の動画
編集上のビデオトラックの状態を示した。

【各図における符号の説明】

１１ 単位時間毎のディレクショナルライトの位置 １２ 単位時間内の位置を自動計算により補間したディ
レクショナルライトの軌道。 ２１ 図中の針式時計があらわす時刻における与日影建
築施設が発生させる日影の領域。 ３１ ビデオトラックＡ。 ３２ ビデオトラックＢ。 ３３ ビデオトラックＣ。 ３４ ビデオトラックＤ。 ３５ ビデオトラックＥ。 ３６ 針式時計のビデオクリップ。 ３７ 冬至日のビデオクリップ。 ３８ 指定日のビデオクリップ。 ３９ 冬至日のビデオクリップ上の日の出の瞬間のコ
マ。 ４０ 指定日のビデオクリップ上の日の出の瞬間のコ
マ。 ４１ ビデオクリップの先頭。 ４２ ビデオクリップの移動により空いたビデオトラッ
クのフレーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｆ 19/00 １１０ Ｇ０６Ｆ 19/00 １１０

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中・高層建築施設の建築に際し、近隣住民
   が完成後の日影を理解することを目的とした三次元動画
   であり、三次元コンピューターグラフィック（以下、３
   ＤＣＧ）ソフトウェアを使い、日影を発生させる建築施
   設（以下、与日影建築施設）の大きさ、形状・方位と日
   影を受ける建物（以下、被日影住宅）の大きさ・形状・
   方位・窓の位置、さらには両者の距離・方位関係を正確
   な縮尺で立体に描き起こし、当該地の経度・緯度をもと
   に冬至日の太陽の動きを日の出から日の入りまでを表現
   することにより連続した影の動きを表す動画を生成し、
   太陽の動きに同期させた針式時計の動画を挿入し、一般
   的なコンピューターで再生できるデータ形式に整えた動
   画、あるいは一般家庭で再生可能な形式のビデオテープ
   に出力された動画。
2. 【請求項２】動画の視点は平面図に相当する俯瞰ばかり
   でなく、日影を受ける建物の正面方向や斜視方向につい
   ても作成し、同時に画面上に配することにより、多角的
   に日影の推移を検討する動画。
3. 【請求項３】与日影建築施設が当初の計画に則った場合
   の日影と、当該建築施設の一部あるいは全部の形状、階
   層数などの日影に影響する変更をした場合の日影を同時
   に画面に配し比較検討する動画。
4. 【請求項４】日影の設定条件を冬至日の場合と、一定期
   間（例えば一ヶ月後、二ヶ月後、春分など）をおいた条
   件下（以下、指定日）で動画を生成し、同時に画面に配
   することにより、被日影住宅が特定時期によりどのよう
   に日影の影響を受けるかを比較検討する動画。