JP2719056B2 - 三次元物体描画装置 - Google Patents
三次元物体描画装置Info
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Description
イ画面に描画する三次元物体描画装置に係わり、特に三
次元物体画像を平行移動及び回転して描画する際に適用
して好適な三次元物体描画装置に関する。
ステ−ション)を用いたCADシステムが開発され、各
種設計業務に使用されている。このようなCADシステ
ムでは、図形を取り扱うという特性上、人間とシステム
との対話を行うための手段、つまりマン・マシーン・イ
ンタフェ−スが重要視されており、より操作性に優れた
ものが求められている。
ステムとのコミュニケ−ションを図る手段として、例え
ばマウス等のポインティング・デバイスが開発されてお
り、このポインティング・デバイスを用いることにより
簡単に図形を描いたり、編集したりできるようになって
いる。
する画面サイズより大きなサイズの三次元物体図形を表
示しなければならない場合が頻繁に生じ、図形を縮小し
て表示したり、部分的に表示するようにしている。たと
えば、全体図を眺めたい場合には縮小表示し、個々の部
分の設計作業を行う場合には三次元物体図形を部分的に
切り分けて表示する。又、CADシステムでは、三次元
物体を任意の方向から眺めた図形を表示して設計する必
要がある。
三次元物体図形を部分的に表示するには、現在表示され
ている三次元物体図形の所定点をポインティング・デバ
イスによりパンヒットし、パンヒットされた点をスクリ
−ン中心に移動するように図形表示を変更し(平行移動
表示)、三次元物体図形を部分的に表示する。又、視線
方向を変えて三次元物体図形を描画するには、視線方向
の変化に応じて三次元物体の回転軸を判断し、該軸の回
りに何度回転するかを指定して図形表示を変更し(回転
表示)、任意の方向から眺めた三次元物体図形を表示す
る。
CADシステムで平行移動表示する場合は、パンヒット
した部分が画面の中央になるように三次元物体図形を平
行移動して表示するのみである。このため、所定範囲の
図形部分を画面に表示したい場合に、どの位置をパンヒ
ットしたら所望の範囲が画面に納まるかをオペレ−タが
容易に認識できず、所望の図形を画面に表示させるため
には、何回もパンヒットを繰り返す必要があり、しか
も、パンヒットの繰返しにより現在位置がわからなくな
ったような場合は、一旦画像を縮小して所望の位置にカ
−ソルを移動させた後、再度拡大してパンヒットを行う
必要があった。このため、従来のCADシステムは、所
望する画像を平行移動により表示させる操作が非常に面
倒で作業効率が悪いという問題があった。
(視線方向)を変えて三次元物体を回転表示には、視線
方向の変化に応じて回転軸を判別し、しかも該軸の回り
に何度回転するかを指定する必要があり、操作が面倒と
なると共に、1回で所望の視線方向から見た画像を表示
できるとは限らず、何回も操作する必要が生じる問題が
あった。
ペレ−タの思い通りにパンヒットにより三次元物体図形
の平行移動表示、回転表示ができ、しかも、回転表示の
場合には、直感的に視線方向を指定し、該方向から眺め
た三次元物体図形を表示できる三次元物体描画装置を提
供することである。
図である。11はディスプレイ画面上のグラフィックカ
−ソルを移動したり、平行移動表示や回転表示の為のパ
ニング操作を行うマウス、13はパニング操作による三
次元物体画像の平行移動量、あるいは三次元物体の視線
方向を演算するパニング制御部、14は三次元物体画像
を平行移動したり、眺める方向を変えて描画する描画制
御部、20はディスプレイ画面(スクリ−ン)である。
された時、パニング制御部13は、三次元物体画像TD
Iに重ねて所定半径の円CIRと、カ−ソルCSRの位
置Peから円中心Pcに向かう方向線分DSをスクリ−ン
20に描画し、しかる後、マウス11のカ−ソル移動操
作に従って方向線分DSの向き及び長さを変更する。そ
して、マウス11よりパニング操作後の三次元物体表示
が指令された時、描画制御部14は、円CIRを底面輪
郭とする半球HCB上のポイントであってカ−ソル位置
Peに投影されるポイントP2を視点として三次元物体を
眺めた時の三次元物体画像TDI′をスクリ−ン20に
描画する。このようにすれば、方向線分の向きと長さに
より視線方向が直感的に認識でき、オペレ−タが眺める
方向を容易に指定して該方向から眺めた三次元物体の斜
視図をスクリ−ンに描画でき、操作性能を向上できる。
投影される第1ポイントP1をスクリ−ン視点、該スク
リ−ン視点と円中心を結ぶ方向を視線方向として三次元
物体を描画している場合、前記第2ポイントを球面上で
第1ポイント位置まで移動させるに必要な回転角度θと
回転方向φを求めれば視線方向が特定され、、ポイント
P2から眺めた三次元物体の画像を簡単に描画できる。
操作が指示された時、パニング制御部13は、カ−ソル
で指示されたポイントがスクリ−ン中央に描画されると
した時の三次元物体画像の表示可能範囲を示す境界線
と、該ポイントからスクリ−ン中心に向かう方向線分を
描画し、カ−ソル移動操作に従って方向線分の向き、長
さ、並びに表示可能範囲を変更表示し、パニング操作後
の三次元物体表示が指令された時、描画制御部14はカ
−ソルで指示されているポイントがスクリ−ン中央に描
画されるように三次元物体画像を平行移動して描画す
る。このようにすれば、方向線分の方向が平行移動方向
となり、その長さが平行移動量となるため、簡単な操作
でオペレ−タの思い通りにパンヒットにより三次元物体
図形の平行移動表示ができる。
行移動用パニングスイッチを設け、該スイッチの押圧に
より回転のパニング操作指示または平行移動のパニング
指示を行い、スイッチの押圧解除によりパニング操作後
の三次元物体表示指令を出力するようにすれば、簡単な
操作で平行移動表示、回転移動表示ができる。
は同一符号を付している。図中、11はディスプレイ画
面上のグラフィックカ−ソル(以後単にカ−ソルとい
う)を移動したり、平行移動表示や回転表示の為のパニ
ング操作を行うマウスである。マウス11の表面には3
つのスイッチ11a,11b,11cが設けられ、又図
示しないがトラックボールが設けられている。第1のス
イッチ11aは座標値入力等に用いられ、第2スイッチ
11bは平行移動のパニング操作に際して用いられ、1
1cは回転のパニング操作に際して用いられる。
のカ−ソルが移動し、第1スイッチ11aの押下により
カ−ソルで指示されたポイントの座標値が入力されるよ
うになっている。又、第2スイッチ11bの押下によ
り、平行移動のパニング操作が指示され、その押下解除
により三次元物体画像の平行移動表示が指示されるよう
になっている。更に、第3スイッチ11cの押下によ
り、回転移動のパニング操作が指示され、その押下解除
により三次元物体画像の回転表示が指示されるようにな
っている。
ラックボールの回転に応じてカ−ソルを各軸方向に移動
させる移動信号を発生すると共に、各スイッチ11a〜
11cのオン・オフ状態を出力するようになっている。
13はパニング制御部であり、マウス11の操作により
所定のパニング制御を行う。すなわち、平行移動のパニ
ング操作においては、三次元物体画像の平行移動量を演
算し、回転移動のパニング操作においては、三次元物体
の視線方向を演算する。
基づいてパニング制御部13から出力される平行移動量
や視線方向データに基づいて、平行移動した時の三次元
物体画像や視線方向から眺めた時の三次元物体画像を発
生する。15は画像データ入力装置で、例えばホスト装
置、16は画像データ入力装置から入力された三次元物
体の画像データを記憶する画像データメモリ、17はパ
ニング操作時に平行移動あるいは回転操作を容易に行う
ためのパニングガイド情報(ラバ−バンド)やカ−ソル
画像を記憶するラバ−バンド画像記憶部、18は三次元
物体画像を記憶する三次元物体画像記憶部、19は各画
像記憶部17、18からラスタ−スキャンに同期してド
ットイメ−ジの画像を読み取り、合成して出力する読出
・合成部、20は画像を描画するディスプレイ画面(ス
クリ−ン)である。
表示の全体の流れ図である。パニング制御部13は、マ
ウス11の第2スイッチ11a又は第3スイッチ11c
の押下によりパニング操作の要求があるか監視しており
(ステップ101)、パニング操作の要求があると第2
スイッチ11aの押下による平行移動のパニング操作
か、第3スイッチ11cの押下による回転表示のパニン
グ操作か判断する(ステップ102)。
4の平行移動パニング処理ル−チンを実行して各軸方向
の平行移動量を演算して描画制御部14に出力する(ス
テップ103)。描画制御部14は入力された平行移動
量に基づいて画像データメモリ16に記憶されている画
像データに平行移動の変換処理を施し、変換結果に基づ
いて三次元物体画像を発生して三次元物体画像記憶部1
8に記憶し、しかる後スクリ−ン20に平行移動表示す
る(ステップ104)。
図5の回転パニング処理ル−チンを実行して設定された
視線方向を演算して描画制御部14に出力する(ステッ
プ105)。描画制御部14は入力された視線方向デー
タに基づいて画像データに回転の変換処理を施し、変換
結果に基づいて三次元物体画像を発生して三次元物体画
像記憶部18に記憶し、しかる後、てスクリ−ン20に
表示する(ステップ106)。
物体画像TDIが表示されている状態で、三次元物体画
像の全体図を平行移動表示する場合について説明する。
マウス11の第2スイッチ11bを押下すると、パニン
グ制御部13は図6(b)に示すように、カ−ソルCSR
が指示するポイントからスクリ−ン中心点Scに至る方
向線分DSを発生してラバ−バンド画像記憶部17に記
憶し、スクリ−ン20に三次元物体画像TDIに重ねて
描画する(ステップ201)。尚、方向線分DSの向い
ている方向が平行移動方向であり、方向線分の長さが平
行移動量となる。
により指示されているポイントがスクリ−ン20の中心
Scに描画される時の三次元物体画像TDIの表示可能
範囲を演算し、該範囲を示す境界線BDLを発生してラ
バ−バンド画像記憶部17に記憶、描画する(ステップ
202)。
よりカ−ソルCSRが移動したか監視し(ステップ20
3)、移動すれば、ステップ201に戻り、新たな方向
線分DS及び表示可能範囲の境界線BDLを発生してス
クリ−ン20に表示する。これにより、カ−ソル移動操
作に従って方向線分の向き、長さ、並びに表示可能範囲
が変更される。
11bの押下が解除されてパニング操作後の三次元物体
表示(平行移動後の表示)が要求された監視し(ステッ
プ204)、押下が解除されていなければステップ20
3に戻る。
れてパニング操作後の三次元物体表示が要求されると、
方向線分DSの向いている方向を平行移動方向、方向線
分の長さを平行移動量とみなし、スクリ−ン座標系の各
軸方向の移動量Xs,Ysを演算して描画制御部14に入
力する(ステップ205)。これにより、描画制御部1
4は入力された平行移動量Xs,Ysに基づいて画像デー
タに平行移動の変換処理を施し、しかる後、変換結果に
基づいて三次元物体画像を発生して三次元物体画像記憶
部18に記憶し、図6(c)に示すように平行移動後の三
次元物体画像をスクリ−ン20に表示する
DSの方向が平行移動方向となり、その長さが平行移動
量となるため、簡単な操作でオペレ−タの思い通りにパ
ンヒットにより三次元物体図形の平行移動表示ができ
る。
体画像(平面図)TDIが表示されている状態で、視線
方向を変えて三次元物体を眺める時の画像表示について
説明する。マウス11の第3スイッチ11cを押下する
と、パニング制御部13は、スクリ−ン中心を中心Pc
とする所定半径の円CIRを発生してラバ−バンド画像
記憶部17に記憶し、三次元物体画像TDIに重ねて描
画する(ステップ301)。ついで、カ−ソルCSRの
位置Peから円中心Pcに向かう方向線分DSを発生し、
ラバ−バンド画像記憶部17に記憶して描画する(ステ
ップ302)。尚、方向線分DSは視線方向をスクリ−
ンに投影したものである。
変えるためにカ−ソルCSRが移動したか監視し(ステ
ップ303)、移動すればステップ302に戻り、新た
な方向線分DSを発生してスクリ−ン20に表示する。
これにより、カ−ソル移動操作に従って方向線分の向
き、長さが変更される。カ−ソルの移動がなければ、第
3スイッチ11cの押下が解除されてパニング操作後の
三次元物体表示(視線方向から見た三次元物体表示)が
要求された監視し(ステップ304)、押下が解除され
ていなければステップ303に戻る。
れてパニング操作後の三次元物体表示が要求されると、
円CIRを底面輪郭とする半球HCBを生成し(ステッ
プ305)、該半球上のポイントであって円の中心Pc
に投影される第1ポイントP1を求めると共に、半球上
のポイントであってカ−ソル位置Peに投影される第2
ポイントP2を求める(ステップ306)。尚、図7
(a)の三次元物体画像TDIは、第1ポイントP1をスク
リ−ン視点、該スクリ−ン視点と円中心を結ぶ方向を視
線方向として三次元物体を描画したものであり、又、第
2ポイントP2と円中心Pcを結ぶ方向は、ステップ30
3でオペレ−タが設定した三次元物体を眺める視線方向
である。
で第1ポイント(スクリ−ン視点)P1の位置まで移動
させるに必要な回転角度θと方向線分DSの線V1V2か
らの角度φを求め、これら角度を視線方向データとして
描画制御部14に入力する(ステップ307)。これに
より、描画制御部14は入力された視線方向データθ、
φに基づいて画像データに回転の変換処理を施し、しか
る後、変換データに基づいてポイントP2から眺めた三
次元物体の斜視図画像TDI′を発生し、三次元物体画
像記憶部18に記憶して図7(b)に示すようにスクリ−
ン20に表示する
Sの向きと長さにより視線方向が直感的に認識でき、オ
ペレ−タが眺める方向を容易に指定して該方向から眺め
た三次元物体の斜視図をスクリ−ンに描画でき、操作性
能を向上できる。以上、本発明を実施例により説明した
が、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い
種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するも
のではない。
作が指示された時、三次元物体画像に重ねて所定半径の
円と、カ−ソル位置から円中心に向かう方向線分を描画
し、カ−ソル移動操作に従って方向線分の向き及び長さ
を変更し、パニング操作後の三次元物体表示が指令され
た時、前記円を底面輪郭とする半球を生成し、該半球上
のポイントであってカ−ソル位置に投影されるポイント
を新たな視点として三次元物体を眺めた時の画像を描画
するように構成したから、方向線分の向きと長さにより
視線方向が直感的に認識でき、オペレ−タが眺める方向
を容易に指定して該方向から眺めた三次元物体の斜視図
をスクリ−ンに描画でき、操作性能を向上できる。
あって円の中心に投影される第1ポイントP1をスクリ
−ン視点、該スクリ−ン視点と円中心を結ぶ方向を視線
方向として三次元物体を描画している場合、前記第2ポ
イントを球面上で第1ポイント位置まで移動させるに必
要な回転角度θと回転方向φを視線方向データとして求
め、該θ、φを用いて画像データに回転変換処理を施し
て三次元物体画像を回転表示するように構成したから、
簡単な処理によりポイントP2から眺めた三次元物体画
像を描画できる。
動のパニング操作が指示された時、カ−ソルで指示され
たポイントがスクリ−ン中央に描画されるとした時の三
次元物体画像の表示可能範囲を示す境界線と、該ポイン
トからスクリ−ン中心に向かう方向線分を描画し、カ−
ソル移動操作に従って方向線分の向き、長さ、並びに表
示可能範囲を変更表示し、パニング操作後の三次元物体
表示が指令された時、カ−ソルで指示されているポイン
トがディスプレイ画面の中央に描画されるように三次元
物体画像を平行移動して描画するように構成したから、
方向線分の方向が平行移動方向となり、その長さが平行
移動量となるため、簡単な操作でオペレ−タの思い通り
にパンヒットにより三次元物体図形の平行移動表示がで
きる。
ングスイッチと平行移動用パニングスイッチを設け、該
スイッチの押圧により回転のパニング操作指示または平
行移動のパニング指示を行い、スイッチの押圧解除によ
りパニング操作後の三次元物体表示指令を出力するよう
に構成したから、簡単な操作で平行移動表示、回転移動
表示ができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 三次元物体をディスプレイ画面に描画す
る三次元物体描画装置において、 回転移動のパニング操作が指示された時、三次元物体画
像に重ねて所定半径の円とカ−ソル位置から円中心に向
かう方向線分をパニングガイドとして描画するパニング
制御部と、 三次元物体の表示が指令された時、前記円を底面輪郭と
する半球を生成し、該半球上のポイントであってカ−ソ
ル位置に投影されるポイントを視点として三次元物体を
眺めた時の三次元物体画像を描画する描画制御部と、 を備えたことを特徴とする三次元物体描画装置。 - 【請求項2】 前記描画制御部は、前記半球上のポイン
トであって円の中心に投影されるポイントをスクリ−ン
視点とする時、前記カ−ソル位置に投影されるポイント
を球面上でスクリ−ン視点まで移動させるに必要な回転
角度と回転方向を用いて三次元物体画像データに回転変
換処理を施し、三次元物体画像を描画することを特徴と
する請求項1記載の三次元物体描画装置。 - 【請求項3】 前記パニング制御部は、平行移動のパニ
ング操作が指示された時、現カ−ソル位置がスクリ−ン
の中央に描画されるとした時の三次元物体画像の表示可
能範囲を示す境界線と、カ−ソル位置からスクリ−ン中
心に向かう方向線分をパニングガイドとして描画し、前記描画制御部は、カ−ソル移動操作に従って方向線分
の向き、長さ、並びに前記表示可能範囲を変更し、三次
元物体画像の表示が指令された時、三次元物体画像を平
行移動して三次元物体画像を描画することを特徴とする
請求項1記載の三次元物体描画装置 。 - 【請求項4】 マウスに回転用のパニングスイッチと平
行移動用ののパニングスイッチを設け、該スイッチの押
圧により回転のパニング操作指示または平行移動のパニ
ング操作指示を行い、スイッチの押圧解除によりパニン
グ操作後の表示指令を出力することを特徴とする請求項
3記載の三次元物体描画装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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