JP3063144B2 - 3D shape display method - Google Patents

3D shape display method

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JP3063144B2
JP3063144B2 JP2294097A JP29409790A JP3063144B2 JP 3063144 B2 JP3063144 B2 JP 3063144B2 JP 2294097 A JP2294097 A JP 2294097A JP 29409790 A JP29409790 A JP 29409790A JP 3063144 B2 JP3063144 B2 JP 3063144B2
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light source
coordinate system
map information
displayed
dimensional shape
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哲造 倉賀野
文恵 佐賀
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【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in the following order.

A産業上の利用分野 B発明の概要 C従来の技術 D発明が解決しようとする課題 E課題を解決するための手段(第2図) F作用(第2図) G実施例(第1図〜第4図) H発明の効果 A産業上の利用分野 本発明は三次元形状表示方法に関し、例えばCAD(com
puter aided design)システムで形成した三次元形状の
物体に陰影を付加する場合に適用して好適なものであ
る。
A Industrial field B Outline of the invention C Conventional technology D Problems to be solved by the invention E Means for solving the problem (FIG. 2) F operation (FIG. 2) G embodiment (FIGS. 1 to 4) The present invention relates to a method for displaying a three-dimensional shape, for example, a CAD (com).
This is suitable for applying a shadow to a three-dimensional object formed by a puter aided design system.

B発明の概要 本発明は、三次元形状表示方法において、表示画面上
に三次元空間における方向を経度及び緯度で表す地図情
報を表示し、この地図情報上にカーソルを重畳表示する
と共に、このカーソルで指定された経度及び緯度に応じ
た光源の方向に基づいて、物体を構成する曲面上の輝度
を設定して物体に陰影を付加するようにしたことによ
り、容易かつ自在に物体に対して所望の方向から陰影処
理し得る。
B. Summary of the Invention In the three-dimensional shape display method, the present invention displays map information indicating a direction in a three-dimensional space by longitude and latitude on a display screen, and superimposes and displays a cursor on the map information. Based on the direction of the light source corresponding to the longitude and latitude specified in, the brightness on the curved surface constituting the object is set to add a shadow to the object, so that the object can be easily and freely desired. Can be shaded.

C従来の技術 従来、CADシステムにおいては、デザイナがデザイン
した三次元形状を有する物体に陰影を付加して表示する
ことにより、あたかも現実の物体をビデオカメラで撮影
しているかのように表示してデザイン効果を確認するよ
うになされたものがある。
C Conventional technology Conventionally, in a CAD system, a shading is added to an object having a three-dimensional shape designed by a designer and displayed, so that it is displayed as if a real object is photographed with a video camera. Some are designed to confirm the design effect.

このような三次元形状表示方法においては、物体の形
状を規定する三次元空間における曲面の各点にパラメー
タとして輝度を持たせ、この曲面と三次元空間の所定位
置に存在するように想定された光源との関係より、輝度
を設定して曲面に陰影を付加するようになされている。
In such a three-dimensional shape display method, each point of a curved surface in a three-dimensional space that defines the shape of an object is given a luminance as a parameter, and is assumed to exist at a predetermined position in the curved surface and the three-dimensional space. According to the relationship with the light source, the brightness is set to add a shadow to the curved surface.

この曲面の輝度は曲面の色や滑らかさが一定であると
すれば、光源の光量、光源及び物体間の距離、光源及び
物体のなす角度で決定される。
Assuming that the color and smoothness of the curved surface are constant, the brightness of the curved surface is determined by the light amount of the light source, the distance between the light source and the object, and the angle between the light source and the object.

通常光源の光量は一定の値に選定されると共に光源及
び物体間の距離は無限遠に選定されており、実際上曲面
の輝度は三次元空間における光源及び物体のなす角度、
すなわち光源の方向によつて決定され、例えばこのよう
にして物体を構成する曲面に陰影を付加して表示する方
法として特開昭61−237171号公報に開示されているよう
なものがある。
Normally, the light amount of the light source is selected to be a constant value, and the distance between the light source and the object is selected to be infinity.In practice, the brightness of the curved surface is the angle between the light source and the object in the three-dimensional space,
That is, there is a method disclosed in JP-A-61-237171, which is determined by the direction of the light source, and for example, a method for displaying a curved surface constituting an object with shading added thereto.

D発明が解決しようとする課題 ところでこのように三次元形状を有する物体に陰影を
付加して表示する場合には、物体に対する光源の方向に
よつて陰影が変化して表示された物体の印象が異なるた
め、最適な光源の方向を指定する必要がある。
D Problems to be Solved by the Invention By the way, when an object having a three-dimensional shape is displayed with a shadow added thereto, the impression of the displayed object is changed according to the direction of the light source with respect to the object. Because they are different, it is necessary to specify the optimal light source direction.

ところが上述のような陰影処理を行う三次元形状表示
方法では、物体に陰影を付加する際の光源の方向を例え
ば三次元空間中の座標値として数値入力するようになさ
れている。
However, in the three-dimensional shape display method for performing the above-described shadow processing, a direction of a light source when a shadow is added to an object is numerically input as, for example, a coordinate value in a three-dimensional space.

このためどのような陰影が付加されるかは、陰影処理
されて表示された物体を見なければ予測することが困難
であり、ユーザは三次元空間中の特定方向に光源を固定
したり、漠然と光源の方向を表す座標値を数値入力しな
ければならない問題があつた。
Is what shade because this is added, it is difficult to predict if viewed object displayed are shading, Users can fix the light source in a specific direction in three-dimensional space, vague There is a problem that the coordinate value representing the direction of the light source has to be input numerically.

また実際上陰影処理されて表示された物体の印象に満
足できない場合には、再度光源の方向を数値入力して陰
影処理しなければならず、長い処理時間が必要となり結
局ユーザの使い勝手の点で未だ不十分であつた。
In addition, if the impression of the object displayed by the shadow processing is not satisfactory, it is necessary to input the numerical value of the direction of the light source again to perform the shadow processing, and a long processing time is required. It was still insufficient.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来の
問題を一挙に解決して容易かつ自在に物体に対して所望
の方向から光源を照射して陰影処理し得る三次元形状表
示方法を提案しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above points, and provides a three-dimensional shape display method capable of easily and freely irradiating an object with a light source from a desired direction to perform shading processing by solving the conventional problems at once. It is intended to propose.

E課題を解決するための手段 かかる課題を解決するため本発明においては、表示画
面5中に三次元形状を有する物体10を表示する共に、そ
の物体10を中心にした三次元空間中における方向を経度
及び緯度で表す地図情報12、13を表示し、地図情報12、
13上にカーソル16を重畳表示して、そのカーソル16の位
置で物体10を照射する光源の方向を地図情報12、13上の
経度φ及び緯度θで指定し、カーソル16で指定された光
源の方向に応じて、物体10を構成する曲面上の輝度を設
定し、物体10に陰影を付加して表示画面5上に表示する
ようにした。
Means for Solving Problem E In order to solve the problem, in the present invention, an object 10 having a three-dimensional shape is displayed on the display screen 5 and a direction in the three-dimensional space around the object 10 is changed. Display map information 12 and 13 represented by longitude and latitude,
A cursor 16 is superimposed on 13 and the direction of the light source that irradiates the object 10 at the position of the cursor 16 is specified by the longitude φ and the latitude θ on the map information 12 and 13. The brightness on the curved surface constituting the object 10 is set according to the direction, and a shadow is added to the object 10 so that the object 10 is displayed on the display screen 5.

F作用 地図情報12、13上にカーソル16で指定された経度φ及
び緯度θに応じて、光源の三次元空間における方向を求
め、この光源の方向に基づいて、物体10を構成する曲面
上の輝度を設定して物体10に陰影を付加するようにした
ことにより、容易かつ自在に物体10に対して所望の方向
から陰影処理し得る。
F action The direction of the light source in the three-dimensional space is obtained in accordance with the longitude φ and the latitude θ designated by the cursor 16 on the map information 12 and 13, and based on the direction of the light source, the direction of the curved surface constituting the object 10 is determined. By setting the brightness to add a shadow to the object 10, the shadow processing can be easily and freely performed on the object 10 from a desired direction.

G実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。G Example Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図において1は全体として本発明による三次元形
状表示方法を実行するCADシステムを示し、中央処理ユ
ニツト(CPU)を含んだコンピユータ構成の三次元形状
表示装置2、画像表示用のデイスプレイ装置3及び二次
元座標入力機器としてのマウス4より構成されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a CAD system for executing a three-dimensional shape display method according to the present invention as a whole. The three-dimensional shape display device 2 has a computer configuration including a central processing unit (CPU), and a display device 3 for displaying images. And a mouse 4 as a two-dimensional coordinate input device.

この三次元形状表示装置2には三次元形状生成装置
(図示せず)で発生した三次元形状の物体を表す三次元
形状データD0が入力され、これを表示データD1としてデ
イスプレイ装置3に送出し、第2図に示すデイスプレイ
装置3の表示画面5中に三次元形状を有する物体10を映
出するようになされている。
The three-dimensional shape display device 2 receives three-dimensional shape data D0 representing a three-dimensional shape object generated by a three-dimensional shape generation device (not shown), and sends it to the display device 3 as display data D1. An object 10 having a three-dimensional shape is projected on the display screen 5 of the display device 3 shown in FIG.

またこの三次元形状表示装置2のCPUは、例えばユー
ザがマウス4を用いて表示画面5のメニユー用アイコン
6上で「陰影処理」6Aを指定すると、第3図に示す三次
元形状表示プログラムRT0を実行して、表示画面5中に
映出された三次元形状の物体10に対して設定入力された
光源の方向に応じた陰影を付加する。
When the user designates “shadow processing” 6A on the menu icon 6 on the display screen 5 using the mouse 4, for example, the CPU of the three-dimensional shape display device 2 displays the three-dimensional shape display program RT0 shown in FIG. To add a shadow corresponding to the direction of the light source set and input to the three-dimensional object 10 projected on the display screen 5.

すなわち三次元形状表示装置2のCPUは三次元形状表
示プログラムRT0に入つて、まずステツプSP1において表
示画面5の右側部分に作業メニユー11をウインドウ表示
する。
That is, the CPU of the three-dimensional shape display device 2 enters the three-dimensional shape display program RT0, and first displays a work menu 11 on the right side of the display screen 5 in step SP1.

この作業メニユー11には、物体10に陰影を付加する際
の光源の方向を設定入力するための図形情報として、三
次元空間中の物体10を中心としたワールド座標系の地図
情報12、スクリーン座標系の地図情報13、ワールド座標
系の球体14、スクリーン座標系の球体15及びカーソル16
が映出されている。
The work menu 11 includes map information 12 in the world coordinate system centered on the object 10 in a three-dimensional space, System map information 13, sphere 14 in world coordinate system, sphere 15 in screen coordinate system, and cursor 16
Is projected.

実際上三次元形状を有する物体10を二次元平面でなる
表示画面5に映出する際には、物体10が定義される三次
元空間を表す右手系のXYZ座標系(いわゆるワールド座
標系)と、物体10が投影される二次元平面を表す左手系
のUVW座標系(いわゆるスクリーン座標系)とが必要で
あることが知られている。
When an object 10 having a three-dimensional shape is actually projected on the display screen 5 formed of a two-dimensional plane, a right-handed XYZ coordinate system (so-called world coordinate system) representing a three-dimensional space in which the object 10 is defined is used. It is known that a left-handed UVW coordinate system (so-called screen coordinate system) representing a two-dimensional plane on which the object 10 is projected is required.

この実施例の場合、それぞれワールド座標系及びスク
リーン座標系の中心に物体10を配した天球を想定し、こ
の天球の三次元空間における方向を正角円筒図法(メル
カトル図法)によつて経度及び緯度として表現した地図
情報12及び13が表示画面5に表示されている。
In the case of this embodiment, a celestial sphere in which the object 10 is arranged at the center of the world coordinate system and the screen coordinate system is assumed, and the direction of the celestial sphere in the three-dimensional space is determined by longitude and latitude using a conformal cylindrical projection (Mercator projection). Are displayed on the display screen 5.

このワールド座標系及びスクリーン座標系の地図情報
12及び13は、第4図に示すように、横軸が左から0゜〜
360゜とする経度でなり、縦軸が中心を0゜、上端を+9
0゜及び下端を−90゜とする緯度でなるメルカトル図法
で形成されている。
Map information of this world coordinate system and screen coordinate system
12 and 13, the horizontal axis is 0 ° to
The longitude is 360 °, the vertical axis is 0 ° at the center, and the upper end is +9
It is formed by Mercator projection with latitudes of 0 ° and a lower end of −90 °.

実際上例えばワールド座標系の地図情報12では、緯度
0゜及び経度0゜がX軸負方向と仮定され、緯度0゜及
び経度90゜がY軸負方向と仮定されている。
Actually, for example, in the map information 12 in the world coordinate system, latitude 0 ° and longitude 0 ° are assumed to be the negative direction of the X axis, and latitude 0 ° and longitude 90 ° are assumed to be the negative direction of the Y axis.

このワールド座標系の地図情報12にはカーソル16が重
畳表示され、このカーソル16によつて地図上の所望の位
置を指定入力し得るようになされている。なおこのカー
ソル16は図示するように例えばクロスヘアーカーソルが
用いられており、縦線及び横線がそれぞれ経線及び緯線
と平行に表示され、位置を正確に指定し得るようになさ
れている。
A cursor 16 is superimposed on the map information 12 in the world coordinate system, and a desired position on the map can be designated and input by the cursor 16. As the cursor 16, for example, a crosshair cursor is used as shown in the figure, and a vertical line and a horizontal line are displayed in parallel with the meridian and the latitude line, respectively, so that the position can be specified accurately.

続いて三次元形状表示装置2のCPUはステツプSP2に移
り、位置指定を行う光源とその光源の光量の設定入力を
持つ。
Subsequently, the CPU of the three-dimensional shape display device 2 proceeds to step SP2, and has a light source for specifying a position and a setting input of the light amount of the light source.

すなわちこの実施例の場合、作業メニユー11上には表
示されていないが、物体10に対して複数の光源を照射し
得るようになされ、ユーザがマウス4を用いて、位置指
定を行う光源とその光源の光量を設定入力すれば、CPU
は次のステツプSP3に移る。
That is, in the case of this embodiment, although not displayed on the work menu 11, the object 10 can be irradiated with a plurality of light sources. If you set and input the light amount of the light source, the CPU
Moves to the next step SP3.

このステツプSP3において、ユーザがマウス4を操作
して、光源の方向を例えばワールド座標系の地図情報12
上にカーソル16で指示し、トリガボタンをオン操作する
と、このときのカーソル16の位置を表すX−Y座標が三
次元形状表示装置2に入力される。
In this step SP3, the user operates the mouse 4 to change the direction of the light source to, for example, map information 12 in the world coordinate system.
When the cursor 16 is pointed upward and the trigger button is turned on, the XY coordinates representing the position of the cursor 16 at this time are input to the three-dimensional shape display device 2.

続いて三次元形状表示装置2のCPUはステツプSP4に移
つて、指定されたカーソル位置に星型のマーカ7Aを表示
した後、CPUはステツプSP5において当該カーソル位置の
X−Y座標を地図情報12上の経度及び緯度に変換する。
Subsequently, the CPU of the three-dimensional shape display device 2 proceeds to step SP4 to display the star-shaped marker 7A at the designated cursor position, and then, at step SP5, the CPU displays the XY coordinates of the cursor position in the map information 12. Convert to above longitude and latitude.

ここでカーソル16の位置は画面上のX−Y座標として
入力されており、三次元形状表示装置2内の変換テーブ
ルにより経度及び緯度に変換される。
Here, the position of the cursor 16 is input as XY coordinates on the screen, and is converted into longitude and latitude by a conversion table in the three-dimensional shape display device 2.

実際上この変換テーブルとしては、天球の半径をrと
おいた次式、 で表されるメルカトル図法の変換式が使用される。
In practice, this conversion table is given by the following equation, where the radius of the celestial sphere is r. The conversion formula of the Mercator projection represented by is used.

従つて第4図に図示するように経度0゜及び緯度0゜
からの距離d及びLとして、カーソル16により指定され
たX−Y座標の値を入力すれば、経度φ及び緯度θを求
めることができる。
Therefore, as shown in FIG. 4, if the values of the XY coordinates designated by the cursor 16 are input as the distances d and L from the longitude 0 ° and the latitude 0 °, the longitude φ and the latitude θ can be obtained. Can be.

このようにして得られるワールド座標系の経度φ及び
緯度θは、CADシステム1に内蔵されるワールド座標/
スクリーン座標変換テーブル(図示せず)によつて、表
示画面5へ表示するためスクリーン座標系の経度及び緯
度に変換される。
The longitude φ and the latitude θ of the world coordinate system obtained in this way are the world coordinates /
According to a screen coordinate conversion table (not shown), the data is converted into longitude and latitude in a screen coordinate system for display on the display screen 5.

続いて三次元形状表示装置2のCPUはステツプSP6に移
つて、求められた経度φ及び緯度θに基づいてカーソル
16による指定位置に対応する三次元座標XYZを求める。
Subsequently, the CPU of the three-dimensional shape display device 2 proceeds to step SP6, where the cursor is set based on the obtained longitude φ and latitude θ.
The three-dimensional coordinates XYZ corresponding to the position specified by 16 are obtained.

なお、経度φ及び緯度θから、三次元座標XYZを求め
る際には、まず(2)式の緯度θを用いて座標値Zを次
式、 のようにして求めることができる。
When the three-dimensional coordinates XYZ are obtained from the longitude φ and the latitude θ, first, the coordinate value Z is calculated using the latitude θ of the equation (2) as follows: Can be obtained as follows.

この座標値Zにおける天球の断面の円半径をRとおけ
ば、この半径Rは次式、 R=r cos θ ……(4) のように表すことができ、またこの半径Rは座標値Zに
おいて座標値X及びYがとりうる最大値でもある。
Assuming that the radius of the circle of the cross section of the celestial sphere at the coordinate value Z is R, the radius R can be represented by the following equation: R = r cos θ (4), and the radius R is the coordinate value Z Are the maximum values that the coordinate values X and Y can take.

この半径R及び(1)式の経度φを用いれば、座標値
X及びYは次式、 X=−R cos φ ……(5) Y=−R sin φ ……(6) のようにして求めることができる。
Using the radius R and the longitude φ of the equation (1), the coordinate values X and Y are expressed by the following equation: X = −R cos φ (5) Y = −R sin φ (6) You can ask.

この後三次元形状表示装置2のCPUはステツプSP7にお
いて、上述のようにして得られる三次元座標XYZが三次
元方向ベクトルに対応していることを利用して、この方
向をワールド座標系を表す球体14上に輝点8Aとして表示
する。
Thereafter, in step SP7, the CPU of the three-dimensional shape display device 2 uses the fact that the three-dimensional coordinates XYZ obtained as described above correspond to the three-dimensional direction vector to represent this direction in the world coordinate system. It is displayed on the sphere 14 as a bright spot 8A.

ここでこのワールド座標系を表す球体14はXYZ軸の交
点を中心とする球形状で形成されており、同様にスクリ
ーン座標系を表す球体15はUVW軸の交点を中心とする球
形状で形成されている。
Here, the sphere 14 representing the world coordinate system is formed in a spherical shape centered on the intersection of the XYZ axes, and similarly, the sphere 15 representing the screen coordinate system is formed in a spherical shape centered on the intersection of the UVW axes. ing.

この実施例の場合には、ワールド座標系を表す球体14
に、ワールド座標系の地図情報12上で指定された光源の
方向を輝点8Aとして表示し、これによりユーザが指定し
た光源の方向を容易に確認し得るようになされている。
In this embodiment, the sphere 14 representing the world coordinate system is used.
In addition, the direction of the light source specified on the map information 12 in the world coordinate system is displayed as a bright point 8A, so that the direction of the light source specified by the user can be easily confirmed.

この球体14及び15の表面は微小な網目で形成され、あ
たかも半透明球のように表示され、中心を通る座標軸が
容易に目視し得ると共に、球体14及び15の裏側(経度0
゜〜90゜及び270゜〜360゜)に光源が移動した場合に
も、光源の方向を目視し得るようになされている。
The surfaces of the spheres 14 and 15 are formed of fine meshes, are displayed as if they are semi-transparent spheres, and the coordinate axes passing through the center can be easily viewed.
Even when the light source moves between (゜ -90 ° and 270 ° -360 °), the direction of the light source can be viewed.

またこの球体14及び15の内部には円柱モデル9A及び9B
が表示され、当該円柱モデル9A及び9Bに指定された方向
からの光源に応じた陰影を付加するようになされ、これ
によりユーザが光源の照射状況を容易に把握し得るよう
になされている。
Also inside the spheres 14 and 15 are the cylindrical models 9A and 9B
Is displayed, and a shade corresponding to the light source from the designated direction is added to the cylinder models 9A and 9B, so that the user can easily grasp the illumination state of the light source.

さらにこれに加えてこの球体14及び15の中心には、そ
れぞれXYZ軸及びUVW軸が赤色、緑色及び青色で色分けし
て表示されると共に、球体14及び15自体も1/8球毎に色
調が段階的に変化するようになされている。
In addition to this, at the center of the spheres 14 and 15, the XYZ axis and the UVW axis are displayed in red, green, and blue, respectively, and the spheres 14 and 15 themselves also have a color tone every 1/8 sphere. It is made to change step by step.

またこの実施例の場合、上述した地図情報12及び13も
天球の位置に応じて色調が段階的に変化するように表示
され、かくして全体としてユーザが天球の位置を容易に
理解し得るようになされている。
Further, in the case of this embodiment, the above-mentioned map information 12 and 13 are also displayed such that the color tone changes stepwise according to the position of the celestial sphere, so that the user can easily understand the position of the celestial sphere as a whole. ing.

次に三次元形状表示装置2のCPUはステツプSP8に移つ
て、デイスプレイ装置3の表示画面5中に映出された三
次元形状の物体10について、指定された方向から光源を
照射するような陰影処理を開始し、この結果陰影処理さ
れた物体10が表示画面5に映出される。
Next, the CPU of the three-dimensional shape display device 2 proceeds to step SP8, where the three-dimensional shape object 10 projected on the display screen 5 of the display device 3 is shaded so as to emit a light source from a designated direction. The processing is started, and as a result, the object 10 subjected to the shading processing is displayed on the display screen 5.

さらに続いて三次元形状表示装置2のCPUはステツプS
P9に移つて、ユーザによる陰影処理結果の判断を待ち、
例えばユーザがマウス4を用いてメニユー用アイコン上
で終了を表す「QUIT」6Bの領域を指示すると、CPUはス
テツプSP10に移つて当該三次元形状表示プログラムRT0
を終了する。
Subsequently, the CPU of the three-dimensional shape display device 2 proceeds to step S
Going to P9, wait for the user to judge the shading processing result,
For example, when the user designates the area of “QUIT” 6B indicating the end on the menu icon by using the mouse 4, the CPU proceeds to step SP10 to execute the three-dimensional shape display program RT0.
To end.

またこのステツプSP9で、例えばユーザがマウス4を
用いて処理の継続を指示すると、CPUはステツプSP2に亘
つてステツプSP3−SP4−SP5−SP6−SP7−SP8を実行し、
再度光源の方向の指定入力及び当該指定された方向の光
源による陰影処理を行う。
In this step SP9, for example, when the user instructs continuation of the processing using the mouse 4, the CPU executes steps SP3-SP4-SP5-SP6-SP7-SP8 over step SP2.
The designation input of the direction of the light source and the shading process by the light source in the designated direction are performed again.

なお上述の三次元形状表示プログラムRT0では、ユー
ザが光源の方向をワールド座標系の地図情報12上に指定
したが、光源の方向をスクリーン座標系の地図情報13上
に指定しても同様に処理され、このときカーソル16の位
置指定に応じてスクリーン座標系の地図情報13上にマー
カ7Bが表示されると共に、スクリーン座標系の球体15に
指定された光源の方向に応じた輝点8Bが表示される。
In the above-described three-dimensional shape display program RT0, the user specifies the direction of the light source on the map information 12 in the world coordinate system, but the same processing is performed even if the direction of the light source is specified on the map information 13 in the screen coordinate system. At this time, the marker 7B is displayed on the map information 13 in the screen coordinate system according to the position designation of the cursor 16, and the luminescent spot 8B according to the direction of the light source designated on the sphere 15 in the screen coordinate system is displayed. Is done.

従つてユーザはワールド座標系又はスクリーン座標系
の地図情報12又は13のうち、使用しやすい座標系で光源
の方向を指定することができ、ユーザの使い勝手を向上
することができる。
Therefore, the user can specify the direction of the light source in a coordinate system that is easy to use, out of the map information 12 or 13 in the world coordinate system or the screen coordinate system, thereby improving the usability of the user.

以上の方法において、例えばユーザがカーソル16を移
動してワールド座標系の地図情報12上の上端の一点を指
定すれば、メルカトル図法の性質によつて、Z軸正方向
すなわち天球の北極点が指定されたことになる。
In the above method, for example, if the user moves the cursor 16 and designates one point at the upper end on the map information 12 in the world coordinate system, the Z-axis positive direction, that is, the north pole of the celestial sphere is designated according to the characteristics of the Mercator projection. It was done.

これは一般に物体10から見て真上の方向となり、ワー
ルド座標系では物体10に対して固定方向からの光源を指
定することができる。
This is generally a direction directly above the object 10, and a light source from a fixed direction can be specified for the object 10 in the world coordinate system.

これに対して、スクリーン座標系の地図情報13で光源
を指定する場合には、スクリーンに対して固定方向から
の光源を指定することができる。
On the other hand, when the light source is specified by the map information 13 in the screen coordinate system, the light source can be specified from a fixed direction with respect to the screen.

すなわちワールド座標系で光源を指定した場合には、
光源が物体10の真上であつても視点位置を変更すると真
上でなくなるのに対し、スクリーン座標系で光源を指定
した場合には、視点位置を変更しても光源は真上にあ
る。
That is, if you specify the light source in the world coordinate system,
Even if the light source is directly above the object 10, if the viewpoint position is changed, the light source will not be directly above. On the other hand, if the light source is specified in the screen coordinate system, the light source will be directly above even if the viewpoint position is changed.

言い換えればワールド座標系で一旦光源を指定する
と、視点位置を変更しても物体10上の陰影は変わらずに
表示されるのに対し、スクリーン座標系で光源を指定す
ると、視点位置の変更に応じて物体10への光源の方向が
変化し陰影が変わつて表示される。
In other words, once the light source is specified in the world coordinate system, the shading on the object 10 is displayed without change even if the viewpoint position is changed, whereas if the light source is specified in the screen coordinate system, As a result, the direction of the light source to the object 10 changes, and the shadow changes.

従つて例えば常に表示画面5の正面(すなわちユーザ
側)から光源を照らしたいという場合には、スクリーン
座標系の地図情報13で、緯度0゜及び経度180゜の位置
を指定すれば良い。
Accordingly, for example, when it is desired to always illuminate the light source from the front of the display screen 5 (that is, from the user side), the map information 13 in the screen coordinate system may be used to specify a position of latitude 0 ° and longitude 180 °.

また例えば常に物体10の上側から光源を照らしたいと
いう場合には、上述したようにワールド座標系の地図情
報12の上端の一点を指定すれば良い。
Further, for example, when it is desired to always illuminate the light source from above the object 10, one point at the upper end of the map information 12 in the world coordinate system may be specified as described above.

以上の方法によれば、表示画面5上に三次元空間にお
ける方向を経度及び緯度で表す地図情報12及び13を表示
し、この地図情報12及び13上にカーソル16を重畳表示す
ると共に、このカーソル16で指定された経度及び緯度に
応じた光源の方向に基づいて、物体10を構成する曲面上
の輝度を設定して物体10に陰影を付加するようにしたこ
とにより、容易かつ自在に物体10に対して所望の方向か
ら陰影処理し得る三次元形状表示方法を実現できる。
According to the above-described method, map information 12 and 13 representing directions in a three-dimensional space by longitude and latitude are displayed on the display screen 5, and the cursor 16 is superimposed on the map information 12 and 13, and the cursor information is displayed. Based on the direction of the light source corresponding to the longitude and latitude specified in 16, the brightness on the curved surface constituting the object 10 is set to add a shadow to the object 10, so that the object 10 can be easily and freely set. A three-dimensional shape display method capable of performing shading processing from a desired direction.

さらに上述の方法によれば、ワールド座標系及びスク
リーン座標系の地図情報12及び13を用意し、いずれかに
よつて物体10に対する光源の方向を指定し得るようにし
たことにより、陰影処理の用途によつて指定する座標系
を使い分けることができ、かくするにつきユーザの使い
勝手を格段的に向上し得る三次元形状表示方法を実現で
きる。
Further, according to the above-described method, map information 12 and 13 in the world coordinate system and the screen coordinate system are prepared, and the direction of the light source with respect to the object 10 can be designated by either of them. Thus, a coordinate system to be designated can be properly used, and a three-dimensional shape display method can be realized which can significantly improve the user's convenience.

さらに上述の方法によれば、ワールド座標系及びスク
リーン座標系の地図情報12及び13に対応した球体14及び
15を表示し、当該球体14及び15上に指定された光源の方
向を輝点8A及び8Bで表示すると共に球体14及び15中に表
示した円柱モデル9A及び9Bにも陰影処理を行うようにし
たことにより、物体10が複雑な形状を有する場合にも、
光源の方向及び陰影処理の効果を容易に把握することが
でき、かくするにつきユーザの使い勝手をさらに一段と
向上し得る三次元形状表示方法を実現できる。
Further, according to the above-described method, the sphere 14 and the sphere 14 corresponding to the map information 12 and 13 in the world coordinate system and the screen coordinate system.
15 is displayed, and the direction of the light source specified on the spheres 14 and 15 is displayed as bright spots 8A and 8B, and the shadow processing is also performed on the cylindrical models 9A and 9B displayed in the spheres 14 and 15. Thereby, even when the object 10 has a complicated shape,
The direction of the light source and the effect of the shading process can be easily grasped, and a three-dimensional shape display method that can further improve the usability of the user can be realized.

なお上述の実施例においては、ワールド座標系及びス
クリーン座標系の地図情報を用いて、光源の方向を指定
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、い
ずれか一方の地図情報を用いて光源の方向を指定するよ
うにしても良い。
In the above-described embodiment, the case where the direction of the light source is designated using the map information of the world coordinate system and the screen coordinate system has been described. However, the present invention is not limited to this, and any one of the map information may be used. Alternatively, the direction of the light source may be designated.

また上述の実施例においては、ワールド座標系又はス
クリーン座標系の地図情報上で光源の方向を指定する場
合、ワールド座標系又はスクリーン座標系の地図情報及
び天球にそれぞれマーカ及び輝点を表示したが、これに
限らず、スクリーン座標系又はワールド座標系の地図情
報及び天球にもそれぞれマーカ及び輝点を表示するよう
にしても良い。
Further, in the above-described embodiment, when the direction of the light source is specified on the map information of the world coordinate system or the screen coordinate system, the marker and the bright spot are displayed on the map information of the world coordinate system or the screen coordinate system and the celestial sphere, respectively. However, the present invention is not limited to this, and a marker and a bright point may be displayed on the map information in the screen coordinate system or the world coordinate system and also on the celestial sphere.

また上述の実施例においては、地図情報として天球を
メルカトル図法によつて表現した場合について述べた
が、これに限らず種々の投影図法を用いるようにして
も、上述の実施例と同様の効果を実現できる。
Further, in the above-described embodiment, the case where the celestial sphere is represented by the Mercator projection as the map information has been described. However, the present invention is not limited to this, and the same effect as in the above-described embodiment can be obtained by using various projection projections. realizable.

さらに上述の実施例においては、マウスを用いて二次
元座標を入力した場合について述べたが、これに限らず
種々の二次元座標入力機器を用いるようにしても良い。
Furthermore, in the above-described embodiment, a case has been described in which two-dimensional coordinates are input using a mouse. However, the present invention is not limited to this, and various two-dimensional coordinate input devices may be used.

さらにまた上述の実施例においては、本発明をCADシ
ステムにおける三次元形状の物体に陰影処理を行う場合
に適用したが、本発明はこれに限らず、例えばコンピユ
ータグラフイツクシステムで陰影処理を行う場合等にも
広く適用して好適なものである。
Furthermore, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the case where shadow processing is performed on a three-dimensional object in a CAD system.However, the present invention is not limited to this. For example, when shadow processing is performed in a computer graphic system. It is also suitable for wide application to the like.

H発明の効果 上述のように本発明によれば、物体の三次元空間にお
ける方向を経度及び緯度で表す地図情報を表示し、当該
地図情報上で光源の方向を指定するようにしたことによ
り、容易かつ自在に物体に対して所望の方向から陰影処
理し得る三次元形状表示方法を実現できる。
H Effect of the Invention As described above, according to the present invention, by displaying map information representing the direction of an object in three-dimensional space by longitude and latitude, and by specifying the direction of the light source on the map information, A three-dimensional shape display method capable of easily and freely shading an object from a desired direction can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による三次元形状表示方法の一実施例を
実行するCADシステムを示すブロツク図、第2図はその
表示画面の説明に供する略線図、第3図は三次元形状表
示手順の説明に供するフローチヤート、第4図は地図情
報の説明に供する略線図である。 1……CADシステム、2……三次元形状表示装置、3…
…デイスプレイ装置、4……マウス、5……表示画面、
6……カーソル、7……マーカ、8……輝点、9……円
柱モデル、10……物体、11……作業メニユー、12、13…
…地図情報、14、15……天球。
FIG. 1 is a block diagram showing a CAD system for executing an embodiment of a three-dimensional shape display method according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a display screen thereof, and FIG. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining map information. 1 ... CAD system, 2 ... 3D shape display device, 3 ...
… Display device, 4 …… mouse, 5 …… display screen,
6 ... Cursor, 7 ... Marker, 8 ... Bright point, 9 ... Cylinder model, 10 ... Object, 11 ... Work menu, 12, 13 ...
... Map information, 14, 15 ... Spherical sphere.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】表示画面中に三次元形状を有する物体を表
示する共に、当該物体を中心にした三次元空間中におけ
る方向を経度及び緯度で表す地図情報を表示し、 上記地図情報上にカーソルを重畳表示して、当該カーソ
ルの位置で上記物体を照射する光源の方向を上記地図情
報上の上記経度及び緯度で指定し、 上記カーソルで指定された上記光源の方向に応じて、上
記物体を構成する曲面上の輝度を設定し、上記物体に陰
影を付加して上記表示画面上に表示するようにした ことを特徴とする三次元形状表示方法。
An object having a three-dimensional shape is displayed on a display screen, and map information indicating a direction in a three-dimensional space centered on the object by longitude and latitude is displayed, and a cursor is displayed on the map information. Is superimposed, and the direction of the light source that irradiates the object at the position of the cursor is specified by the longitude and latitude on the map information. According to the direction of the light source specified by the cursor, the object is displayed. A three-dimensional shape display method, comprising: setting a luminance on a curved surface to be formed; adding a shadow to the object; and displaying the object on the display screen.
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