JP3132220B2 - 3次元モデルの形状作成方法 - Google Patents
3次元モデルの形状作成方法Info
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Description
成方法に関し、特にコンピュータ・グラフィックスの画
像作成時における物体形状作成方法に関する。
いて図面を参照して説明する。
方法を示すコンピュータ・グラフィックス装置のブロッ
ク図である。
は、装置全体を制御するCPU1401と、CPU14
01を動作させるためのプログラムを格納する制御用R
OM1402と、プログラムが実行する際に使用する作
業領域及びポリゴンデータを格納する制御用RAM14
03と、画面に表示しない部分を削除する隠面処理部1
408及び隠面処理を行う際に奥行きのデータを格納す
るZバッファメモリ1409及び画面に表示するための
各画素の色を表示するイメージメモリ1410から成る
コンピュータ・グラフィックスのレンダリング機構14
14と、イメージメモリ1410の内容を画面に表示す
るモニター1411と、各処理部をCPU1401から
制御するためのシステムバス1412とから構成されて
いる。
について図面を参照して説明する。
方法を説明するためのコンピュータ・グラフィックス装
置の正面図、図13は図12のコンピュータ・グラフィ
ックス装置で部品を移動させるアニメーションを説明す
るための図、図14は図12のコンピュータ・グラフィ
ックス装置で部品の形状を変化させるアニメーションを
説明するための図である。
形状作成方法では、図11のモニター1411の画面上
で3面図を用いて正面図、上面図、側面図に対し、それ
ぞれ図形を入力することによってレンダリング機構14
14により3次元形状を作成している。また、コンピュ
ータ・グラフィックスのアニメーションは、図13に示
すように1つの画面が複数の物体により構成されてお
り、物体を少しづつ移動させることによりレンダリング
機構1414によってアニメーションを作成している。
また、物体自体の形状を変化させるアニメーションは、
図14に示すように物体の形状を構成するポリゴンの各
頂点座標を1つづつ移動させることによって物体の形状
を変化させている。
モデルの形状作成方法では、2つの異なる形状同志をコ
ンピュータ上で合成するには2つの形状を見ながら合成
した形状を想像し、画面上で3面図を用いて図形を入力
する必要があり、非常に困難である。また、アニメーシ
ョンを作成するには、形状を構成するポリゴンや、ポリ
ゴンの各頂点を3次元空間上で移動させなければなら
ず、形状が複雑になればなるほど処理が煩雑になり、デ
ータ量が増大するという問題点がある。また、形状を構
成する頂点ごとに移動させるには、頂点ごとに移動の前
後で対応づけをする必要があるため、移動の前後で頂点
の数が同じでなければならないという問題がある。
形状作成方法は、スプライン関数のデータ点を入力と
し、スプライン補間により生成された曲線を複数用い、
2次元平面を作成し、前記平面に対し、奥行き方向に曲
げる変形を加えることによって作成された3次元モデル
の形状を2つ用い、2次元平面を生成するために用いる
スプライン関数の補間点同志の合成、及び奥行き方向に
曲げる変形を加えるために用いるスプライン関数の補間
点同志の合成によって3次元モデルの形状を合成するこ
とを特徴としている。
て説明する。
成方法の一実施例を示すコンピュータ・グラフィックス
装置のブロック図である。
は、装置全体を制御するCPU101と、CPU101
を動作させるためのプログラムを格納する制御用ROM
102と、プログラムが実行する際に使用する作業領域
及びスプライン関数の形状を構成するデータ点を格納す
る制御用RAM103と、アニメーションを表示する際
の画像表示及び形状計算タイミングを発生するアニメー
ション用タイマー104と、3次元モデルの形状をポリ
ゴンおよび頂点で表現する前に複数のスプライン関数に
よる曲線で表現し各スプライン関数で使用するデータ点
を入力としサーフェイスモデルのポリゴンデータを作成
する形状作成処理部105と、スプライン関数の補間点
同志の合成比率を時間とともに変化させて合成データ点
を出力する形状合成処理部106と、形状作成処理部1
06で作成したポリゴンデータを格納するモデルデータ
メモリ107と、画面に表示しない部分を削除する隠面
処理部108及び隠面処理を行う際に奥行きのデータを
格納するZバッファメモリ109及び画面に表示するた
めの各画素の色を表示するイメージメモリ110から成
るコンピュータ・グラフィックスのレンダリング機構1
14と、イメージメモリ110の内容を画面に表示する
モニター111と、各処理部をCPU101から制御す
るためのシステムバス112とから構成されている。
方法について植物の葉の形状の作成手順を例にして図面
を参照して説明する。
形状作成方法による植物の葉の形状の作成手順を表す例
である。
視図、図3は図2に示す葉の形状を矢印201の方向か
ら見た形状のグラフ、図4は図2に示す葉の形状を矢印
202の方向から見た形状のグラフ、図5は図2に示す
葉の形状を平に潰したときの形状の半分の形状を表すグ
ラフであり、データ点501から508はスプライン関
数に対するデータ点である。前述の図3から図5に示す
図はそれぞれデータ点を入力としてスプライン関数によ
り作成された図である。
スプライン曲線及びX方向、Y方向それぞれ2分の1に
したデータ点を基に生成したスプライン曲線のグラフで
ある。図7は図6で得られたスプライン曲線の補間点同
志を結んで複数の三角形を作成した時のグラフである。
図3で示されるグラフに基づいて奥行き方向の変形を加
える時のグラフ、図9は図7で生成された三角形の各頂
点を図4で示されるグラフに基づいて奥行き方向の変形
を加える時のグラフである。例えば、図9の例ではま
ず、頂点901を頂点902へ移動する場合にはY軸を
中心に角度906だけ回転変換させ、また頂点903を
頂点905へ移動させるには一度Y軸を中心に角度90
6だけ回転し、904の位置に移動させ、そのあとに点
902を通り、Y軸に平行な軸Y’を中心に角度907
だけ回転して移動させる。このようにしてY軸に近い点
から順に回転変換を加えてすべての点を移動させること
によって奥行き方向の変形を加えることができる。図8
についても同様に変形し、作成した形状をX軸に対称に
コピーすると目的の形状を作成することが出来る。
いて説明する。
曲線を示しているが、この場合はスプライン曲線が2つ
であり、これをもっと多くすると例えば、X方向、Y方
向それぞれ3分の1にしたデータ点及び3分の2にした
データ点をとるとポリゴンの数を多くすることが出来
る。また、図7の701から706に1つのスプライン
曲線上の補間点を示しているが、この補間点の数を多く
とるとポリゴンの数は多くなり、逆に少なくとるとポリ
ゴンの数を少なくすることが出来る。
る。
て作成した別の形状の補間点との合成手順を示すグラフ
である。
から1006とをそれぞれ対応する補間点同志のX座標
値、Y座標値のそれぞれ中間の値をとると、合成した補
間点1011から1016が得られる。この合成した補
間点1011から1016をデータ点としてスプライン
関数の入力とすることによって合成した形状を作成する
ことが出来る。また、この合成時にX座標値、Y座標値
とも比率を変えて合成することによって形状の合成比率
を変化させることも可能であり、アニメーションとして
補間点701から706に示す形状から補間点1001
から1006に示す形状へと徐々に変化させ表示するこ
とも可能となる。
03に合成する2つの形状を構成するデータ点を入力イ
ンタフェース113より入力する。次に、2つの形状用
データ点をそれぞれ形状作成処理部105にて図7の補
間点701から706を計算し、求める。次に、形状合
成処理部106にて2つの形状の補間点同志を合成し、
再び形状作成処理部105にて図7で示される三角形ポ
リゴンが作成され、図8、図9に示す変形が加えられ
る。計算されたポリゴンデータはモデルデータメモリ1
07に格納され、レンダリング機構114の隠面処理部
108、Zバッファメモリ109及びイメージメモリ1
10にて3次元コンピュータグラフィックスにおける隠
面処理を施し、モニター111に表示される。以上の処
理をアニメーション用タイマー104で得られる時間に
よって合成比率を変化させながら繰り返し行うことによ
ってアニメーションを作成することが出来る。
理についてコンピュータ・グラフィックスの手法である
Zバッファ法を用いた形で例示した。しかしながら物体
の形状を作成することができれば、その形状を表示する
ためのコンピュータ・グラフィックスの手法は一般的な
スキャンライン法やレイトレーシング法等、他の手法に
も応用することができる。また、スプライン関数のデー
タ点をコンピュータに入力する方法は、キーボードから
データを入力する以外に、手書きの曲線をスキャナから
読み込み、サンプリングする方法や、ライトペンから入
力した手書きの曲線をサンプリングする方法等が考えら
れる。
デルの形状作成方法は、形状を表す際に入力として複数
のスプライン関数のデータ点を用いこのデータ点を基に
目的の形状を生成する方法を有する形状作成処理部と、
2つの形状のスプライン関数の補間点同志の合成を行う
形状合成処理部と、コンピュータ・グラフィックスのレ
ンダリング機構を備えた構成にすることにより、3次元
モデルの形状変化させるアニメーション作成時のデータ
量を縮小し、形状変化前後の頂点の数やポリゴンの数を
一致させる必要がなく、また、形状の小さい時にはポリ
ゴンの数を少なくし、形状が大きい時にはポリゴンの数
を多くすることにより、画像の品質を低下させることな
く処理時間を高速にすることができるという効果を奏す
る。
実施例を示すコンピュータ・グラフィックス装置のブロ
ック図である。
る。
た形状のグラフである。
た形状のグラフである。
半分の形状を表すグラフである。
曲線及びX方向、Y方向それぞれ2分の1にしたデータ
点を基に生成したスプライン曲線のグラフである。
結んで複数の三角形を作成した時のグラフである。
れるグラフに基づいて奥行き方向の変形を加える時のグ
ラフである。
れるグラフに基づいて奥行き方向の変形を加える時のグ
ラフである。
別の形状の補間点との合成手順を示すグラフである。
コンピュータ・グラフィックス装置のブロック図であ
る。
するためのコンピュータ・グラフィックス装置の正面図
である。
で部品を移動させるアニメーションを説明するための図
である。
で部品の形状を変化させるアニメーションを説明するた
めの図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 スプライン関数のデータ点を入力とし、
スプライン補間により生成された曲線を複数用い、2次
元平面を作成し、前記平面に対し、奥行き方向に曲げる
変形を加えることによって作成された3次元モデルの形
状を2つ用い、2次元平面を生成するために用いるスプ
ライン関数の補間点同志の合成、及び奥行き方向に曲げ
る変形を加えるために用いるスプライン関数の補間点同
志の合成によって3次元モデルの形状を合成することを
特徴とする3次元モデルの形状作成方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の3次元モデルの形状作成
時に、合成比率を時間とともに変化させ、逐次形状を作
成し、表示することによってアニメーションを作成する
ことを特徴とする3次元モデルの形状作成方法。 - 【請求項3】 前記モデルデータはサーフェイスモデル
のポリゴンデータであり、ポリゴンの奥行き方向のデー
タを蓄えておくZバッファを用い、隠面処理を施し、画
像をスクリーンに表示することを特徴とする請求項1ま
たは請求項2に記載の3次元モデルの形状作成方法。 - 【請求項4】 前記モデルデータはサーフェイスモデル
のポリゴンデータであり、スクリーンの走査線を上から
下、または下から上へ順次移りながら可視部分だけを抽
出し、走査線ごとに画像を表示することを特徴とする請
求項1または請求項2に記載の3次元モデルの形状作成
方法。 - 【請求項5】 前記モデルデータはサーフェイスモデル
のポリゴンデータであり、画像を表示するスクリーンの
各画素を通る視線ごとに最初に交わるポリゴンを探索
し、スクリーンに各画素の色を表示することによって画
像を表示することを特徴とする請求項1または請求項2
に記載の3次元モデルの形状作成方法。 - 【請求項6】 前記スプライン関数のデータ点を、手書
きの曲線をスキャナーから読み込み、サンプリングした
点とすることを特徴とする請求項1記載の3次元モデル
の形状作成方法。 - 【請求項7】 前記スプライン関数のデータ点を、タッ
チスクリーンから入力した手書きの曲線をサンプリング
した点とすることを特徴とする請求項1記載の3次元モ
デルの形状作成方法。 - 【請求項8】 前記スプライン関数のデータ点を、ライ
トペンから入力した手書きの曲線をサンプリングした点
とすることを特徴とする請求項1記載の3次元モデルの
形状作成方法。 - 【請求項9】 3次元モデルの形状を作成する装置であ
って、装置全体を制御するCPUと、前記CPUを動作
させるためのプログラムを格納する制御用ROMと、前
記プログラムが実行する際に使用する作業領域及びスプ
ライン関数の形状を構成するデータ点を格納する制御用
RAMと、アニメーションを表示する際の画像表示及び
形状計算タイミングを発生するアニメーション用タイマ
ーと、3次元モデルの形状をポリゴンおよび頂点で表現
する前に複数のスプライン関数による曲線で表現し各ス
プライン関数で使用するデータ点を入力としサーフェイ
スモデルのポリゴンデータを作成する形状作成処理部
と、前記スプライン関数の補間点同志の合成比率を時間
とともに変化させて合成データ点を出力する形状合成処
理部と、前記形状作成処理部で作成したポリゴンデータ
を格納するモデルデータメモリと、画面に表示しない部
分を削除する隠面処理部及び前記隠面処理を行う際に奥
行きのデータを格納するZバッファメモリ及び画面に表
示するための各画素の色を表示するイメージメモリから
成るコンピュータ・グラフィックスのレンダリング機構
と、前記イメージメモリの内容を画面に表示するモニタ
ーと、前記各処理部をCPUから制御するためのシステ
ムバスとを有することを特徴とするコンピュータ・グラ
フィックス装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05043450A JP3132220B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 3次元モデルの形状作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05043450A JP3132220B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 3次元モデルの形状作成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06259512A JPH06259512A (ja) | 1994-09-16 |
JP3132220B2 true JP3132220B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=12664045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05043450A Expired - Fee Related JP3132220B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 3次元モデルの形状作成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3132220B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3300798B2 (ja) * | 1994-01-07 | 2002-07-08 | 富士通株式会社 | 映像生成装置 |
JP2001087543A (ja) | 1999-09-22 | 2001-04-03 | Square Co Ltd | モーション再生制御方法、記録媒体およびゲーム装置 |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP05043450A patent/JP3132220B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH06259512A (ja) | 1994-09-16 |
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