JP2006202066A - Apparatus for creating model of curve or curved surface using three-dimensional computer graphics and its system - Google Patents

Apparatus for creating model of curve or curved surface using three-dimensional computer graphics and its system Download PDF

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JP2006202066A JP2005013460A JP2005013460A JP2006202066A JP 2006202066 A JP2006202066 A JP 2006202066A JP 2005013460 A JP2005013460 A JP 2005013460A JP 2005013460 A JP2005013460 A JP 2005013460A JP 2006202066 A JP2006202066 A JP 2006202066A
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dimensional
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Neihei Son
寧平 孫
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for creating models of curves or curved surfaces using three-dimensional computer graphics that makes it easy to draw any three-dimensional configuration consisting of simpler and smooth curves passing through designated points, and a system therefor. <P>SOLUTION: The apparatus for creating models of curves or curved surfaces using three-dimensional computer graphics comprises: (1) a means for inputting a plurality of designated points on a drawing screen; (2) a means for linking the inputted designated points together using a spline curve to create a free curve; (3) a means for determining an axis of rotation, an angle of rotation, and the range of display angles on an input screen associated with the drawing screen, and rotating the curve to form a free-form surface; (4) and a means for converting three-dimensional curved surface image data into two-dimensional screen coordinate system data by use of rules of perspective and displaying a figure on a computer display. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、2次元形状から3次元曲線モデルを入力・生成する3次元コンピュータ・グラフィックス曲線・曲面モデル生成装置、および曲線・曲面モデリングシステムに関する。   The present invention relates to a three-dimensional computer graphics curve / curved surface model generation apparatus and a curve / curved surface modeling system for inputting / generating a three-dimensional curve model from a two-dimensional shape.

近年、製品の3次元モデルをコンピュータ上で仮想的に生成し、この3次元モデルに基づいて製品モデルをイメージング、あるいは試作する方法が提案されている。   In recent years, a method has been proposed in which a three-dimensional model of a product is virtually generated on a computer and the product model is imaged or prototyped based on the three-dimensional model.

このような3次元モデルには、ワイヤー画面モデルが最も良く使用されている。本発明者は直線、円筒状物、球状物の3次元モデルの生成装置、およびシステムについては、特願2004−013767として出願している。本発明は上記出願したアイディアを曲線に応用したものである。   For such a three-dimensional model, a wire screen model is most often used. The present inventor has filed an application and a system for generating a three-dimensional model of a straight line, a cylindrical object, and a spherical object as Japanese Patent Application No. 2004-013767. In the present invention, the above-mentioned idea is applied to a curve.

曲線モデルにおいては、指定する複数の点を結んでどのような曲線を引くかということが重要である。従来の曲線形成方法としては、例えば特許文献1には指定点の近傍において曲線の曲率を極大とする方法が提案されている。この方法では各点において極大値となる曲線を描く方法が提案されている。しかし、この方法では、各点を結ぶ曲線の円滑性が十分であるとは言えない。   In a curve model, it is important what kind of curve is drawn by connecting a plurality of designated points. As a conventional curve forming method, for example, Patent Document 1 proposes a method of maximizing the curvature of a curve in the vicinity of a designated point. In this method, a method of drawing a curve having a maximum value at each point has been proposed. However, with this method, the smoothness of the curve connecting the points cannot be said to be sufficient.

特開平9−138855JP-A-9-138855

また、固定点を結んだ曲線を表示する方法としては、n+1個の制御点列からなりベルンスタイン多項式により定義されるベジェ曲線が知られている。しかし、この方法では、描かれた曲線が指定した点の上を通過しないという問題がある。いずれにせよ、これらの提案では3次元モデリングに関する提案はなされていない。   Further, as a method of displaying a curve connecting fixed points, a Bezier curve that is composed of n + 1 control point sequences and is defined by a Bernstein polynomial is known. However, this method has a problem that the drawn curve does not pass over a specified point. In any case, these proposals have not been proposed for three-dimensional modeling.

本発明の目的は、従来の3次元モデリングシステムと比べると、より簡便で、かつ指定点を通過する円滑な曲線からなる3次元形状を描きやすい3次元コンピュータグラフィックモデル装置、およびそのためのシステムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a three-dimensional computer graphic model device that is simpler and more easily drawn than a conventional three-dimensional modeling system and that can easily draw a three-dimensional shape consisting of a smooth curve passing through a specified point, and a system therefor There is to do.

すなわち本発明は、
(1)描画画面上において複数の指定点を入力する手段、
(2)入力した指定点を順次スプライン曲線でつなぎ、自由曲線を形成する手段、
(3)次いで描画画面と連動している入力画面上において、回転軸、回転角度、表示角度の幅を決定し、曲線を回転させ自由曲面を構成する手段、
(4)次いで、遠近法を利用して上記3次元曲面イメージデータを、2次元スクリーン座標系データに変換して、コンピュータディスプレイ上で図形を表示する手段、
とからなる3次元コンピュータ・グラフィックス曲線・曲面モデル生成装置である。
That is, the present invention
(1) means for inputting a plurality of designated points on the drawing screen;
(2) means for connecting the input designated points sequentially with a spline curve to form a free curve;
(3) Next, a means for determining a rotation axis, a rotation angle, and a width of the display angle on the input screen linked with the drawing screen, and rotating the curve to form a free-form surface;
(4) Next, means for converting the 3D curved surface image data into 2D screen coordinate system data using a perspective method and displaying a figure on a computer display,
Is a three-dimensional computer graphics curve / curved surface model generation device.

上記2次元スクリーン座標系データは、遠近法により表示される2次元スクリーン座標系データであることが好ましい。   The two-dimensional screen coordinate system data is preferably two-dimensional screen coordinate system data displayed by perspective.

上記装置は、更にシーディングしうる手段を有することが好ましい。   It is preferable that the apparatus further includes means capable of seeding.

遠近法により表示される2次元図形は、回転可能であることが好ましい。   The two-dimensional figure displayed by the perspective method is preferably rotatable.

本発明は、また、
(1)描画画面上において複数の指定点を入力し、
(2)入力した指定点を順次スプライン曲線でつなぎ、自由曲線を形成し、
(3)次いで描画画面と連動している入力画面上において、回転軸、回転角度、表示角度の幅を決定し、曲線を回転させ自由曲面を構成し、
(4)次いで、遠近法を利用して上記3次元イメージデータを、2次元スクリーン座標系データに変換して、コンピュータディスプレイ上で図形を表示することからなる3次元コンピュータ・グラフィックス曲線・曲面モデリングシステム。
The present invention also provides
(1) Enter multiple specified points on the drawing screen.
(2) Connect the designated points that you entered sequentially with a spline curve to form a free curve,
(3) Next, on the input screen linked with the drawing screen, the rotation axis, the rotation angle, the width of the display angle are determined, the curve is rotated, and a free-form surface is formed.
(4) Next, three-dimensional computer graphics curve / curved surface modeling comprising converting the above three-dimensional image data into two-dimensional screen coordinate system data using a perspective method and displaying a figure on a computer display. system.

2次元スクリーン座標系データは、遠近法で表現された2次元スクリーン座標系データであることが好ましい。   The two-dimensional screen coordinate system data is preferably two-dimensional screen coordinate system data expressed in perspective.

上記システムは、更にシーディングしうる手段を有することが好ましい。   It is preferable that the system further includes means capable of seeding.

得られた2次元図形は、回転させうることが好ましい。   It is preferable that the obtained two-dimensional figure can be rotated.

本発明の3次元コンピュータグラフィックモデル装置、およびそのためのシステムは従来の3次元モデリングシステムと比べると、より簡便で、かつ指定点を通過する円滑な曲線からなる3次元形状を描きやすいという効果がある。 The three-dimensional computer graphic model apparatus of the present invention and the system therefor have an effect that it is easier to draw a three-dimensional shape composed of smooth curves passing through a designated point, as compared with a conventional three-dimensional modeling system. .

本発明の装置、およびシステムでは3次元曲面体状物の3次元モデルを描画することが可能である。本発明では、これらの各種3次元モデルを描画するためにいくつかの装置、およびシステムを備えている。   The apparatus and system of the present invention can draw a three-dimensional model of a three-dimensional curved body. In the present invention, several devices and systems are provided to draw these various three-dimensional models.

(装置)
本発明の装置、およびシステムの実施の形態につき詳しく説明する。本発明のシステムを実施するための装置としては、好ましくはパーソナルコンピュータ(パソコン)を用いる。パソコンは、データや図を表示するためのディスプレイ、データを入力するためのキーボード、及びマウス、格納されたプログラムを立ち上げて入力したデータを演算し、出力し、記憶するための本体、及び必要に応じてプログラムやデータを格納するためのコンピュータディスク、サーバー等の追加の記憶装置とからなっている。
(apparatus)
Embodiments of the apparatus and system of the present invention will be described in detail. As a device for carrying out the system of the present invention, a personal computer (personal computer) is preferably used. The personal computer has a display for displaying data and diagrams, a keyboard and mouse for inputting data, a main body for calculating, outputting and storing the data entered by launching the stored program, and necessary. In accordance with the above, it is composed of an additional storage device such as a computer disk or a server for storing programs and data.

本発明では、パソコンのマウスを用いて描画画面、あるいは入力画面に入力することにより3次元オブジェクトを形成する。本発明のモデル生成装置、あるいはモデリングシステムでは、ディスプレイ上の画面としては、描画画面、遠近法による3次元オブジェクト表現および回転画面、データ表示画面等の複数の画面が用意されている。これらの画面は1つ1つ切り替わるようになっていてもよいし、1つの画面にいくつものフレームとして表示されていてもよい。   In the present invention, a three-dimensional object is formed by inputting on a drawing screen or an input screen using a mouse of a personal computer. In the model generation apparatus or modeling system of the present invention, a plurality of screens such as a drawing screen, a perspective three-dimensional object representation and rotation screen, and a data display screen are prepared as screens on the display. These screens may be switched one by one or may be displayed as a number of frames on one screen.

(オブジェクト)
なお、本明細書において、オブジェクトとは、3次元化の対象とする物体、あるいは、物体を本発明の方法により描かれた3次元化された画面上の物体のいずれをも含む。
(object)
In this specification, the object includes both an object to be three-dimensionalized and a three-dimensional object on the screen in which the object is drawn by the method of the present invention.

次に、曲面体状物3次元コンピュータモデルの生成装置、および生成システムについて説明する。曲面体状物3次元コンピュータモデルの生成には、
(1)描画画面上において複数の指定点を入力する手段、
(2)入力した指定点を順次スプライン曲線でつなぎ、自由曲線を形成する手段、
(3)次いで描画画面と連動している入力画面上において、回転軸、回転角度、表示角度の幅を決定し、曲線を回転させ自由曲面を構成する手段、
(4)次いで、遠近法を利用して上記3次元曲面イメージデータを、2次元スクリーン座標系データに変換して、コンピュータディスプレイ上で図形を表示する手段、
とからなる装置を用いる。
Next, an apparatus and a generation system for a curved body three-dimensional computer model will be described. To generate a curved body 3D computer model,
(1) means for inputting a plurality of designated points on the drawing screen;
(2) means for connecting the input designated points sequentially with a spline curve to form a free curve;
(3) Next, a means for determining a rotation axis, a rotation angle, and a width of the display angle on the input screen linked with the drawing screen, and rotating the curve to form a free-form surface;
(4) Next, means for converting the 3D curved surface image data into 2D screen coordinate system data using a perspective method and displaying a figure on a computer display,
Is used.

本発明のシステムでは、曲面体状物3次元コンピュータグラフィックモデルを得るには、まず2次元入力画面においてマウスをクリックすることにより3つ以上の点を描画する。   In the system of the present invention, in order to obtain a curved body three-dimensional computer graphic model, first, three or more points are drawn by clicking the mouse on the two-dimensional input screen.

入力された指定点は自動的に順次曲線でつなぎ、自由曲線を形成する。このときの曲線として、本発明では3次スプライン曲線を用いる。   The input designated points are automatically connected sequentially in a curve to form a free curve. As a curve at this time, a cubic spline curve is used in the present invention.

Figure 2006202066
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よって Therefore

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式(6)に式(3)を代入すると式(7)が得られる。 Substituting equation (3) into equation (6) yields equation (7).

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(3次スプライン補間関数の境界条件)
上記式(8)はn個の未知数があるため、上記連立方程式を解くには条件式が2つ不足している。この不足は曲線の始点と終点における境界条件を付加的に指定することにより解くことができる。境界条件としては次の4種類があり、ユーザーは目的によりこれらのいずれかを選択して用いることができる。
(Boundary condition for cubic spline interpolation function)
Since the above equation (8) has n unknowns, two conditional equations are insufficient to solve the above simultaneous equations. This deficiency can be solved by additionally specifying boundary conditions at the start and end points of the curve. There are the following four kinds of boundary conditions, and the user can select and use one of them according to the purpose.

(自然条件:端点における2次導関数を0とする場合)
自然条件は、端点における曲率を0とすることと等価であり、曲線を梁として考えるとその端点に曲げを加えない自然な状態に相当する。この場合、下記式(9)が成り立つことから、(10)式を式(8)に加えたn元連立方程式を解くことになる。
(Natural condition: When the second derivative at the end point is 0)
The natural condition is equivalent to setting the curvature at the end point to 0, and corresponds to a natural state where bending is not applied to the end point when the curve is considered as a beam. In this case, since the following equation (9) holds, an n-ary simultaneous equation obtained by adding equation (10) to equation (8) is solved.

Figure 2006202066
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(固定条件:端点における1次導関数を指定する場合)

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(Fixed condition: When specifying the first derivative at the end point)
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(周期条件:両端点における1次と2次導関数の値を等しくする場合)
周囲条件は、正弦曲線や閉曲線を生成する場合に有効である。周期条件の場合、式(12)が成り立つことから、式(13)を式(8)に加えたn-1元連立方程式を解くことになる。
(Periodic condition: When the values of the first and second derivatives at both end points are equal)
The ambient condition is effective when generating a sine curve or a closed curve. In the case of the periodic condition, since Equation (12) is established, an n-1 element simultaneous equation obtained by adding Equation (13) to Equation (8) is solved.

Figure 2006202066
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(反周期条件:両端点の1次と2次導関数の正負を反転させる周期条件)
反周期条件の場合、式(14)を式(9)に加えたn-1元連立方程式を解くことになる。
(Anti-periodic condition: Periodic condition that inverts the positive and negative of the first and second derivatives at both ends)
In the case of an anti-periodic condition, an n-1 element simultaneous equation obtained by adding equation (14) to equation (9) is solved.

Figure 2006202066
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(3次スプライン補間関数の解法)
境界条件が、自然条件と固定条件の場合、式(10)と(11)を式(8)に加えることにより式(15)のようなn元3項方程式となる。対角項が優位であり、一意の解が求められる。
(Solution of cubic spline interpolation function)
When the boundary conditions are a natural condition and a fixed condition, an n-ary ternary equation such as Expression (15) is obtained by adding Expressions (10) and (11) to Expression (8). The diagonal term is dominant and a unique solution is required.

Figure 2006202066
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式(13)の解法には効率的なLU分解法が利用できる。

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An efficient LU decomposition method can be used for solving the equation (13).
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周期条件及び反周期条件の場合は、より一般的なLU分解法やガウス消去法により解くことができる。 The periodic condition and the anti-periodic condition can be solved by a more general LU decomposition method or Gaussian elimination method.

(曲線モデリングのアルゴリズム)
本発明の曲線モデリングのアルゴリズムを図2のフローシートを用いて説明する。本発明の曲線モデリングの作成は、例えば、次の手順で行なう。
(Curve modeling algorithm)
The curve modeling algorithm of the present invention will be described with reference to the flow sheet of FIG. The curve modeling according to the present invention is created, for example, by the following procedure.

ステップ1 2次元の曲線を描画する。
2次元の描画画面に点をとり、3次スプライン補間関数で曲線を描く。
ステップ2 曲線を調整する。
インターフェースで曲線の形を調整する。
ステップ3 曲線を回転させ曲面を構成する。
3次元で曲線を表現し, 回転軸、回転角度、表示角度の幅を決定し、回転を加え曲面を構成する。
ステップ4 自由曲面を表現する。
遠近法を利用し曲面を2次元スクリーン画面上で表示する。回転アニメーションを行う。
Step 1 Draw a two-dimensional curve.
A point is drawn on a two-dimensional drawing screen, and a curve is drawn with a cubic spline interpolation function.
Step 2 Adjust the curve.
Adjust the shape of the curve in the interface.
Step 3 The curved surface is rotated to form a curved surface.
The curve is expressed in three dimensions, the rotation axis, the rotation angle, and the width of the display angle are determined, and the curved surface is constructed by adding rotation.
Step 4 Express a free-form surface.
Display the curved surface on the 2D screen using perspective. Rotate animation.

本発明のシステムで3次元曲線モデルを作成する手順につき、1実施例によりステップを追って詳しく説明する。本発明では、まずステップ1で2次元の曲線を描画する。具体的には、まず2次元の描画画面上の任意の位置にマウス左クリックして、図3に示したように3つ以上の点を指定する。点の指定が完了したら、曲線描画ボタンをクリックする。 A procedure for creating a three-dimensional curve model in the system of the present invention will be described in detail step by step according to one embodiment. In the present invention, first, in step 1, a two-dimensional curve is drawn. Specifically, first, the mouse is left-clicked at an arbitrary position on the two-dimensional drawing screen, and three or more points are designated as shown in FIG. After specifying the points, click the curve drawing button.

本発明のシステムでは、システムは3次スプライン補間関数の計算を行い、図4に示したように、第1フレーム上に指定点を経由した曲線を描かれる。 In the system of the present invention, the system calculates a cubic spline interpolation function, and a curve passing through a specified point is drawn on the first frame as shown in FIG.

曲線を変更したいときは、ステップ2で点移動ボタンをクリックし、マウスポイントを描かれた点に合わせドラッグすることで、図5に示したように点が任意の位置に移動でき、新たな曲線が描かれる。(図5参照)また、既存点を削除し、新しい点を追加して修正することもできる。 If you want to change the curve, click the point move button in step 2 and drag the mouse point to the drawn point to move the point to an arbitrary position as shown in Fig. 5. Is drawn. (Refer to FIG. 5) It is also possible to delete an existing point and add a new point for correction.

(角度、軸の設定)
本発明のシステムでは、ステップ3において、その1例を図6に示したように、3次元の相対座標空間で曲線を表現する。更に確認しやすくため、図7に示したように曲線描画体を軸の周りに回転させることができる。回転させる際に必要となるデータは、回転させる角度(0度から360度まで)、角度の幅、回転する際に基準となる軸(x軸、y軸、z軸、任意軸)、の3つである。
(Setting of angle and axis)
In the system of the present invention, in step 3, a curve is expressed in a three-dimensional relative coordinate space, as shown in FIG. For easier confirmation, the curve drawing body can be rotated around the axis as shown in FIG. The data required for rotation is the rotation angle (from 0 to 360 degrees), the width of the angle, and the reference axis (x axis, y axis, z axis, arbitrary axis) for rotation. One.

利用しやすいように,初期値を予め与えておく。また、これらのデータを設定することができる、視覚的に判断しやすいインターフェースを用意する。すなわち、x軸、y軸、z軸のそれぞれの始点座標と終点座標を設け、任意軸を回り回転するも可能にする。回転させる角度ボタンをクリックすると、角度が変更できる。任意軸に回り回転するデータを設定したら図8に示したように簡単なデモを表示し,満足のいく回転曲面であるかが確認できる。 An initial value is given in advance for easy use. In addition, an interface that can set these data and is easy to visually determine is prepared. That is, the start point coordinate and the end point coordinate of each of the x axis, the y axis, and the z axis are provided, and it is possible to rotate around any axis. Click the angle button to rotate, you can change the angle. When data that rotates around an arbitrary axis is set, a simple demo can be displayed as shown in FIG. 8 to confirm whether the rotation surface is satisfactory.

本発明のシステムでは、ステップ4で、図9に示したように自由回転曲面を表現する。すなわち設定されたデータと曲線の座標を元にして、回転曲面を作成する。このとき遠近法を用いて3次元で定義される回転曲面を2次元スクリーン画面上で表現し、アニメーションを用いて作成した回転曲面を視覚的に捉え易くする。   In the system of the present invention, in step 4, a free-rotation curved surface is expressed as shown in FIG. That is, a rotating curved surface is created based on the set data and the coordinates of the curve. At this time, a rotating curved surface defined in three dimensions using a perspective method is expressed on a two-dimensional screen screen so that the rotating curved surface created using animation can be easily grasped visually.

3次元曲線モデル作成のステップを実施例1で示す。実施例1で、図10の任意に描画したスプライン曲線を、x、y、z軸周りそれぞれに回転し描かれた回転曲面を図11,12,13に示す。ユーザーはまず図10に示した描画画面において、複数の点を順次クリックすることにより指定する。これらの点を経由したスプライン曲線が自動的に描かれる。 A step of creating a three-dimensional curve model is shown in the first embodiment. 11, 12, and 13 show the rotation curved surfaces drawn by rotating the spline curve arbitrarily drawn in FIG. 10 around the x, y, and z axes in the first embodiment. First, the user designates a plurality of points by sequentially clicking on the drawing screen shown in FIG. A spline curve that passes through these points is automatically drawn.

図10のスプライン曲線をx軸周りに回転させることで描かせた回転曲面を図11に、y軸周りに回転させることで描かせた回転曲面を図12に、z軸周りに回転させることで描かせた回転曲面を図13にそれぞれ示す。   The rotation curved surface drawn by rotating the spline curve of FIG. 10 around the x axis is shown in FIG. 11, the rotation curved surface drawn by rotating around the y axis is rotated around the z axis in FIG. The drawn curved surfaces are shown in FIG.

(実施例2)
本発明の曲線モデルにおける部分回転曲面の生成手順を別の実施例により示す。ユーザーはまず図14に示した描画画面において、5個の点を順次クリックすることにより指定する。これらの点を経由したスプライン曲線が自動的に描かれる。
(Example 2)
The procedure for generating a partially rotated curved surface in the curved line model of the present invention will be shown by another embodiment. First, the user designates five points on the drawing screen shown in FIG. A spline curve that passes through these points is automatically drawn.

次に、図14のスプライン曲線をy軸周りに部分回転させて生成した曲面を図15左に、z軸周りに部分回転させて得た曲面を図15右に示す。   Next, a curved surface generated by partially rotating the spline curve of FIG. 14 around the y axis is shown on the left in FIG. 15, and a curved surface obtained by partially rotating around the z axis is shown on the right of FIG.

(陰線処理)
本発明の装置、およびシステムで得た3次元曲線・曲面モデルは、更に、視点から見たときに,手前にある面によって隠されて見えない部分の線を消去する陰線消去により立体的に表現することができる。陰線消去の具体的な処理過程としては,まず各線分を、全ての面に対して、面によってその一部あるいは全てが視点から見て隠されて見えない状態かどうかをテストする。もし見えない部分があるのならば見える部分だけを抜き出す。その線分と面から、見える部分と見えない部分との境界点を求める。もし線分がいずれの面にも隠されていなければ、この線を描画する。視点から見て、ある面が他の面によって遮られて見えなくなっているとき、その見えない部分を消去する。この陰面消去ではZソート法(ペインタアルゴリズム、デプスソート法,塗り重ね法)、Zバッファ法(デプスバッファ法,奥行きバッファ法)などを利用できる。
(Hidden line processing)
The three-dimensional curve / curved surface model obtained by the apparatus and system of the present invention is further three-dimensionally expressed by hidden line erasure that erases invisible lines hidden by the surface in front when viewed from the viewpoint. can do. As a specific processing process of hidden line removal, first, each line segment is tested with respect to all surfaces to see whether a part or all of them are hidden by the surface from the viewpoint. If there is an invisible part, extract only the visible part. A boundary point between the visible part and the invisible part is obtained from the line segment and the surface. If the line is not hidden on any surface, draw this line. When a face is obstructed by other faces when viewed from the viewpoint, the invisible part is erased. For this hidden surface removal, a Z sort method (painter algorithm, depth sort method, paint overlay method), a Z buffer method (depth buffer method, depth buffer method) or the like can be used.

(シェーディング)
次に、より立体的に物体を表示するためには、物体の形の指定,物体の色の指定、光源の色、位置などを入力し、任意の形に分割された平面をそれぞれ適切な色で塗りつぶすシェーディングを行なうことができる。
(shading)
Next, in order to display an object in a more three-dimensional manner, input the object shape specification, object color specification, light source color, position, etc. The shading that fills with can be performed.

本発明の3次元コンピュータ・グラフィックス曲線・曲面モデル生成装置およびそのシステムは、小中学生のコンピュータ・グラフィックス教育用、あるいは、テレビ宣伝等におけるアニメーション作成等の用途に幅広く使用することができる。 The three-dimensional computer graphics curve / curved surface model generation apparatus and system thereof according to the present invention can be widely used for applications such as computer graphics education for elementary and junior high school students, or animation creation in television advertisements and the like.

図1は、スプライン曲線についての説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a spline curve. 図2は、本発明のシステムのフローシートの1例を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a flow sheet of the system of the present invention. 図3は、第1フレームにおいて、点を指定した状態の図である。FIG. 3 is a diagram showing a state in which a point is designated in the first frame. 図4は、第1フレームにおいて、スプライン曲線が描かれた状態の図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which a spline curve is drawn in the first frame. 図5は、第1フレームにおいて、図3で引かれたスプライン曲線を修正した状態の図である。FIG. 5 is a diagram showing a state in which the spline curve drawn in FIG. 3 is corrected in the first frame. 図6は、スプライン曲線を回転させることにより形成された3次元モデリングを示した図である。FIG. 6 is a diagram showing three-dimensional modeling formed by rotating a spline curve. 図7は、3次元モデを回転させている状況を示した図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a situation where the three-dimensional model is rotated. 図8は、描かれた3次元曲線モデルを確認するための画面である。FIG. 8 is a screen for confirming the drawn three-dimensional curve model. 図9は、実施例2における自由曲面を表現した画面である。FIG. 9 is a screen representing a free-form surface in the second embodiment. 図10は、実施例2におけるスプライン曲線を描いた状態の画像である。FIG. 10 is an image depicting a spline curve in the second embodiment. 図11は、図10のスプライン曲線をx軸の周りに回転させることにより形成した3次元フレームモデルを表した図である。FIG. 11 is a diagram showing a three-dimensional frame model formed by rotating the spline curve of FIG. 10 around the x axis. 図12は、図10のスプライン曲線をy軸の周りに回転させることにより形成した3次元フレームモデルを表した図である。FIG. 12 is a diagram showing a three-dimensional frame model formed by rotating the spline curve of FIG. 10 around the y axis. 図13は、図10のスプライン曲線をz軸の周りに回転させることにより形成した3次元フレームモデルを表した図である。FIG. 13 is a view showing a three-dimensional frame model formed by rotating the spline curve of FIG. 10 around the z-axis. 図14は、実施例3におけるスプライン曲線を描いた状態の画像である。FIG. 14 is an image depicting a spline curve in the third embodiment. 図15は、図14のスプライン曲線をy軸の周りに回転させることにより形成した3次元フレームモデルを表した図である。FIG. 15 is a diagram showing a three-dimensional frame model formed by rotating the spline curve of FIG. 14 around the y-axis. 図16は、図14のスプライン曲線をz軸の周りに回転させることにより形成した3次元フレームモデルを表した図である。FIG. 16 is a diagram showing a three-dimensional frame model formed by rotating the spline curve of FIG. 14 around the z axis.

Claims (8)

(1)描画画面上において複数の指定点を入力する手段、
(2)入力した指定点を順次スプライン曲線でつなぎ、自由曲線を形成する手段、
(3)次いで描画画面と連動している入力画面上において、回転軸、回転角度、表示角度の幅を決定し、曲線を回転させ自由曲面を構成する手段、
(4)次いで、遠近法を利用して上記3次元曲面イメージデータを、2次元スクリーン座標系データに変換して、コンピュータディスプレイ上で図形を表示する手段、
とからなる3次元コンピュータ・グラフィックス曲線・曲面モデル生成装置。
(1) means for inputting a plurality of designated points on the drawing screen;
(2) means for connecting the input designated points sequentially with a spline curve to form a free curve;
(3) Next, a means for determining a rotation axis, a rotation angle, and a width of the display angle on the input screen linked with the drawing screen, and rotating the curve to form a free-form surface;
(4) Next, means for converting the 3D curved surface image data into 2D screen coordinate system data using a perspective method and displaying a figure on a computer display,
A three-dimensional computer graphics curve / curved surface model generation device.
2次元スクリーン座標系データが、遠近法により表示される2次元スクリーン座標系データであることを特徴とする請求項1に記載の3次元コンピュータ・グラフィックス曲線・曲面モデル生成装置。   2. The three-dimensional computer graphics curve / curved surface model generating apparatus according to claim 1, wherein the two-dimensional screen coordinate system data is two-dimensional screen coordinate system data displayed by perspective. 更にシェーディングしうる手段を有することをと特徴とする請求項1〜2に記載の3次元コンピュータ・グラフィックス曲線・曲面モデル生成装置。   3. The three-dimensional computer graphics curve / curved surface model generating apparatus according to claim 1, further comprising means capable of shading. 遠近法により表示される2次元図形が、任意回転可能であることを特徴とする請求項1〜3に記載の3次元コンピュータ・グラフィックス曲線・曲面モデル生成装置。   4. The three-dimensional computer graphics curve / curved surface model generating apparatus according to claim 1, wherein a two-dimensional figure displayed by a perspective method is arbitrarily rotatable. (1)描画画面上において複数の指定点を入力し、
(2)入力した指定点を順次スプライン曲線でつなぎ、自由曲線を形成し、
(3)次いで描画画面と連動している入力画面上において、回転軸、回転角度、表示角度の幅を決定し、曲線を回転させ自由曲面を構成し、
(4)次いで、遠近法を利用して上記3次元イメージデータを、2次元スクリーン座標系データに変換して、コンピュータディスプレイ上で図形を表示することからなる3次元コンピュータ・グラフィックス曲線・曲面モデリングシステム。
(1) Enter multiple specified points on the drawing screen.
(2) Connect the designated points that you entered sequentially with a spline curve to form a free curve,
(3) Next, on the input screen linked with the drawing screen, the rotation axis, the rotation angle, the width of the display angle are determined, the curve is rotated, and a free-form surface is formed.
(4) Next, three-dimensional computer graphics curve / curved surface modeling comprising converting the above-mentioned three-dimensional image data into two-dimensional screen coordinate system data using a perspective method and displaying a figure on a computer display. system.
2次元スクリーン座標系データが、遠近法により表示される2次元スクリーン座標系データであることを特徴とする請求項5に記載の3次元コンピュータ・グラフィックス曲線・曲面モデリングシステム。   6. The three-dimensional computer graphics curve / curved surface modeling system according to claim 5, wherein the two-dimensional screen coordinate system data is two-dimensional screen coordinate system data displayed by perspective. 更にシーディングしうる手段を有することをと特徴とする請求項5〜6に記載の3次元コンピュータ・グラフィックス曲線・曲面モデリングシステム。   The three-dimensional computer graphics curve / curved surface modeling system according to claim 5, further comprising means capable of seeding. 遠近法により表示される2次元図形が、回転可能であることを特徴とする請求項5〜7に記載の3次元コンピュータ・グラフィックス曲線・曲面モデリングシステム。
The three-dimensional computer graphics curve / curved surface modeling system according to claim 5, wherein a two-dimensional figure displayed by perspective is rotatable.
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