JP3289940B2 - コンピュータグラフィックスおよびその画像観察条件決定支援方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータグラフィ
ックスシステム、および、表示すべき物体を観察する視
点における観察条件の決定を支援する方法に係り、特
に、観察条件として少なくとも視線の方向を決定するに
好適な観察条件決定が行なえるコンピュータグラフィッ
クスシステムおよびそのための支援方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータグラフィックスシステムで
は、表示する物体形状を示す形状モデルに基づいて、画
像を製作して表示するレンダリングに際し、このモデル
により規定される物体がコンピュータグラフィックスの
空間でどのように見えるかを規定する観察条件を指定す
ることが必要である。観察条件としては、コンピュータ
グラフィックスの空間内に定義される視点と、その視点
についての視線の方向を少なくとも特定する必要があ
る。これらは、例えば、表示する物体形状を捕らえるた
めのカメラの位置および向きと考えることができる。

【０００３】視点については、その位置の座標を指定す
れば足りる。従って、視点の位置は、比較的容易に決定
できる。しかし、視線の方向を決定することは、必ずし
も容易ではない。

【０００４】従来、３次元コンピュータグラフィックス
システムでは、視野の方向、すなわち、カメラの向き決
定する方法として、ワールド座標系における、視点座標
系のなす回転移動量を指定したり、ワールド座標系にお
ける注視点の空間座標を指定することで決定する方法が
ある。

【０００５】また、アニメーションを作成する場合は、
代表的なフレーム（キーフレーム）における、カメラの
向きを上述の方法で指定することにより、キーフレーム
間の各パラメータを、数学的に補間し、すべてのフレー
ムでカメラの向きのパラメータを設定しなくてもすむ、
キーフレーム法という手法が、一般的である。

【０００６】なお、このようなレンダリングに関するも
のとしては、例えば、“アスキー出版局、「アスキー、
ランニングシステム応用コース 応用グラフィック
ス」の１０８ページ ４．２．１視点の運動”に記載さ
れるものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術のよ
うに、回転移動量や空間座標を指定する方法は、視線の
方向を決定するのに、一々数値で指定することが必要で
ある。このため、従来の方法では、ユーザに多くの負担
がかかり、使い勝手が悪い。

【０００８】また、アニメーションの場合、キーフレー
ム法では、キーフレーム間の視線の方向がどのようにな
るか、予測しにくい。このため、決定された視線の方向
がユーザの意図とは異なることが起こりうる。この場合
は、ユーザの意図通りの視線の方向が得られるまで、多
数の試行を繰り返さなければならず、手間がかかるとい
う問題が生ずる。

【０００９】本発明の目的は、数値による定義を必要と
せず、指示方法が容易であり、また、ユーザの試行回数
が減少できる、コンピュータグラフィックスシステム、
および、その画像観察条件決定支援方法を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ユーザの意
図として視野内に表示したい領域を、画像上には非表示
の意味的形状として定義し、この意味的形状を基準とし
て観察条件を決定することで達成される。

【００１１】意味的形状が設定される領域としては、例
えば、表示したい物体の全体またはその一部、表示すべ
き物体を含みまたは含まない空間等が考えられる。ま
た、観察条件としては、例えば、視点からの視線の方
向、焦点距離等が挙げられる。

【００１２】すなわち、本発明の一態様によれば、表示
する物体形状を示す形状モデルについて、指定された観
察条件で観察される画像を製作して表示するコンピュー
タグラフィックスシステムにおいて、観察条件として、
コンピュータグラフィックスの空間内に定義される視点
についての視線の方向を少なくとも含み、この視線の方
向を決定するに当たり、画像としては表示されないが、
領域を指定するための形状として意味を持つ意味的形状
を、コンピュータグラフィックス空間内に配置し、視点
からこの意味的形状を臨む方向に視線の方向を決定する
ことを特徴とする、コンピュータグラフィックスの画像
観察条件決定支援方法が提供される。

【００１３】意味的形状は、コンピュータグラフィック
ス空間内に２以上配置されることができる。本発明は、
２以上配置される意味的形状のそれぞれに対して、重要
度の尺度として意味的重要度を定義することができる。
視線の方向は、意味的重要度の大きい意味的形状を優先
して決定することができる。

【００１４】また、観察条件として、意味的形状が観察
視野内に占める割合をさらに含むことができる。

【００１５】観察条件として、照明の方向をさらに含
み、この照明の方向を決定するに当たり、照明の光源か
ら上記意味的形状を臨む方向に照明の方向を決定するこ
とができる。

【００１６】また、本発明の他の態様によれば、表示す
る物体形状を示す形状モデルを生成する形状モデル生成
システムと、形状モデルについて、指定された観察条件
で観察される画像を製作して表示する画像製作表示シス
テムとを備えるコンピュータグラフィックスシステムに
おいて、上記画像製作表示システムは、画像を観察する
視点の位置を設定するための視点位置設定部と、上記設
定される視点についての視線の方向を決定するに当た
り、画像としては表示されないが、領域を指定するため
の形状として意味を持つ意味的形状を設定する意味的形
状設定部と、上記設定される視点から上記設定される意
味的形状を臨む方向に視線の方向を決定するための視線
方向決定部とを、観察条件を決定するための手段として
備え、かつ、上記形状モデル生成システムによって生成
される形状モデルについて、設定された視点から設定さ
れた視線方向で観察される画像を生成するための画像生
成処理部と、生成された画像の表示を行なうための画像
表示部およびディスプレイとを備えることを特徴とする
コンピュータグラフィックスシステムが提供される。

【００１７】意味的形状設定部は、複数の意味的形状の
設定を行なうことができるものとすることができる。意
味的形状設定部は、複数設定された意味的形状につい
て、それらが画面に表示される際の重要度を決める意味
を持つ意味的重要度を設定する機能をさらに有すること
ができる。

【００１８】観察条件を決定するための手段は、生成さ
れた画像が表示される２次元的枠内に意味的形状が占め
る割合を決めるための焦点距離決定部をさらに備えるこ
とができる。

【００１９】また、観察条件を決定するための手段は、
照明光源の位置を決定するための照明位置決定部と、上
記設定される照明位置から上記設定される意味的形状を
臨む方向に照明の方向を決定するための照明方向決定部
とをさらに備えることができる。

【００２０】意味的形状設定部は、画像生成処理部およ
び画像表示部を介して、ディスプレイ上に意味的形状の
設定を行なう画面を表示させる機能を有することができ
る。意味的形状の設定を行なう画面には、各種の意味的
形状の基本形状を表示すると共に、その選択指示を行え
る基本形状選択エリアと、選択された基本形状につい
て、回転、移動、拡大、縮小等の各種変形操作を行う編
集エリアと、この画面で各種操作を指示するための操作
指示エリアとを有することができる。

【００２１】

【作用】意味的形状は、コンピュータグラフィックスの
空間内に、ユーザにより定義される。この意味的形状
は、一定の領域を占める形態を有するが、それ自身は表
示されない。すなわち、画像としては表示されない。こ
の意味的形状は、コンピュータグラフィックスの空間内
の任意の領域に、任意の大きさおよび形状で設定するこ
とができる。

【００２２】ユーザにより意味的形状が配置されると、
観察条件が、この意味的形状を基準として決定される。
たとえば、視点からの視線の方向は、視点から意味的形
状を臨む方向に決定される。これにより、この意味的形
状が、視野の中心部を占めて位置することになる。

【００２３】この結果、意味的形状により占められる領
域内に物体があれば、この物体は、視点から観察できる
対象となる。すなわち、視野内に画像として表れる。従
って、任意の視点位置において、目的の物体を視野に収
めることが可能となる。この場合、座標値の入力等は必
要としない。単に、コンピュータグラフィックスの空間
内に、意味的形状を指定すれば足りる。この指定は、コ
ンピュータグラフィックスを実現するためのコンピュー
タシステムにおいて、例えば、マウス等の入力手段を用
いることにより、容易に行なうことができる。

【００２４】また、本発明において、意味的形状が複数
あるとき、各意味的形状に意味的重要度を付すことがで
きる。この意味的重要度に応じて、視野内に収まる意味
的形状が決定され、その意味的形状に基づいて、視線の
方向が決定される。例えば、複数のシーンにおいて、意
味的形状に付される意味的重要度を変更することによ
り、あるシーンでは、複数の意味的形状のうちある意味
的形状が基準となって視線の向きが定まり、他のシーン
では、他の意味的形状が基準となって視線の向きが決ま
る。したがって、アニメーションの場合でも、各フレー
ムでの視線の方向が容易に決定できるので、ユーザの意
図通りの視線の方向が得られる。

【００２５】従って、本発明によれば、微妙な数値によ
る定義などが必要ないため、ユーザの試行回数が減少す
る。また、ユーザが初心者の場合、従来のシステムで
は、誤操作によってカメラの視線の方向が全く違う方向
に向くということが考えられるが、意味的形状を定義し
ておけば、視線（例えば、カメラ）は常にその方向を向
くため、そういった問題も解決できる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。

【００２７】図１は、本発明の第１の実施例に係る、画
像観察条件決定支援を行なえるコンピュータグラフィッ
クシステムの機能構成を示すブロック図である。

【００２８】図１に示すシステムは、形状モデルである
３次元モデルを生成する３次元モデリングシステム１
と、生成された３次元モデルを蓄積する３次元モデルフ
ァイル２と、目的の３次元モデルについて、画像を製作
して表示する画像製作表示システム１０とを有する。

【００２９】画像製作表示システム１０は、照明（光
源）を設定する照明設定部３と、視点位置、すなわち、
カメラ位置を設定するカメラ位置設定部４と、意味的形
状および意味的重要度を設定する意味的形状・意味的重
要度設定部５と、カメラ位置、意味的形状および意味的
重要度を基に、カメラの視線方向を決定する視線方向決
定部６と、３次元モデル２、照明、カメラ位置およびカ
メラ視線方向から画像を生成する画像生成処理部７と、
生成された画像を表示する画像表示部８およびディスプ
レイ１５とを備える。意味的形状・意味的重要度設定部
５と、視線方向決定部６とは、本実施例において、観察
条件決定支援システムとして機能する。

【００３０】画像生成処理部７と、生成された画像を表
示する画像表示部８およびディスプレイ１５とは、意味
的形状・意味的重要度設定部５で設定される意味的形状
の表示を行なう機能をも有している。

【００３１】本実施例のコンピュータグラフィックシス
テムは、例えば、図４に示すハードウエアシステムを用
いて実現することができる。すなわち、本実施例のシス
テムは、図４に示すように、中央処理ユニット（ＣＰ
Ｕ）１１ａおよびメインメモリ１１ｂを含み、データの
演算処理等を実行する処理部１１と、この処理部１１に
対して、指示やデータを入力するキーボード１２および
マウス１３と、形状モデル、生成された画像データ、Ｃ
ＰＵの動作プログラム等が格納される外部記憶装置１４
と、画像を表示する、ＣＲＴ等のディスプレイ１５とを
有する。

【００３２】次に、このように構成される本実施例の動
作について、図２に示すフローチャートを参照して説明
する。

【００３３】本実施例では、外部記憶装置１４に格納さ
れている図２に示すフローチャートを実行するためのプ
ログラムを、処理部１１のメインメモリ１１ｂにロード
して、ＣＰＵ１１ａがこれを実行することにより、図２
のフローチャートの各ステップが順次実行される。

【００３４】まず、３次元モデリングシステム１では、
ステップ１０１から、ステップ１０２までの処理を行な
う。ステップ１０１において、ユーザからの指示を受け
て、画像生成しようとするモデルの形状の定義を実行す
る。同様に、ステップ１０２において、画像生成しよう
とするモデルの、マテリアル、テクスチャを定義する。

【００３５】照明設定部３では、ステップ１０３の処理
を行なう。ステップ１０３は、照明設定のために、照明
の位置、光の色、光の強さ、点光源か平行光源かなどの
設定を行なう。

【００３６】カメラ位置設定部４は、ステップ１０４の
処理を行なう。ステップ１０４は、撮影のためのカメラ
の位置を設定する。カメラの位置は、任意に設定するこ
とができる。例えば、カメラの位置は、後述する意味的
形状の位置に規制されることなく設定することができ
る。一方、意味的形状が定義されている場合、意味的形
状に対して一定の関係を持って設定することもできる。
例えば、意味的形状の中心または重心かから一定の距離
で角度を変えて順次設定すること、意味的形状の外周か
ら一定の距離で、該外周に沿う適宜の点を設定するこ
と、画像を表示しようとするモデルの中心から一定の距
離で角度を変えて順次設定すること、予め指定した直線
または曲線上の任意の点を指定すること等が考えられ
る。

【００３７】意味的形状・意味的重要度設定部６では、
ステップ１０５から、ステップ１０６までの処理を行な
う。ステップ１０５では、３次元モデル２を参照しなが
ら、その形態、位置、大きさ等を設定して、意味的形状
を定義する。ステップ１０６では、ステップ１０５で定
義した意味的形状に対して、生成する画像における意味
的重要度を設定する。意味的形状の個数の制限は特にな
い。また、意味的形状の形態は、例えば、立方体、直方
体、球、回転楕円体等の立体を適宜設定することができ
る。これらは、予め基本的な形態をシステム側で用意し
ておき、ユーザがその中から適宜選択すると共に、それ
を必要に応じて変形させて用いることができる。設定さ
れた意味的形状は、画像生成処理部７で画像データに生
成され、画像表示部８を介してディスプレイ１５に表示
される。

【００３８】ここで、意味的形状は、画像としては表示
されないが、領域を指定するための形状として意味を持
つ立体図形である。また、意味的重要度は、複数設定さ
れた意味的形状について、それらが画面に表示される際
の重要度（優先度）を決める意味を持つものである。な
お、意味的形状の設定手順については、その一例を後述
する。

【００３９】意味的形状は、コンピュータグラフィック
スの空間において、ユーザの指定する任意の領域に配置
することができる。その形態および大きさも、任意に設
定することができる。例えば、図５（ａ）および（ｃ）
に示す例は、一つの人体形状のバストショットのため
の、意味的形状の例である。表示すべき物体形状（ここ
では、人体形状）の顔の部分を含むように、人体形状の
中心軸よりも意味的形状を少し前方にずらして設定して
ある。これによって、同図（ｃ）のように、横から見た
場合でも、顔の前側に空間を産み出すことができ、より
自然な配置となる。同様に、同図（ｅ）に示す例では、
人体の上半身を含むように設定される。また、同図
（ｆ）に示す例では、人体の顔および胸部を含むように
設定される。図６（ａ）に示す例では、２体の人体が会
話をしている場面の意味的形状の定義例である。この例
の場合、重要なのは、二つの人体形状の間の空間であ
り、人体の顔およびそれらの間の空間を含むように、意
味的形状を定義する。これにより、カメラが移動して
も、その空間に視線を向けさせることが可能となる。こ
れらの例では、意味的形状は、回転楕円体形状に設定さ
れている。もちろん、これに限られないことはいうまで
もない。

【００４０】意味的形状は、コンピュータグラフィック
ス空間内に、複数設定することができる。例えば、図５
の（ａ）、（ｅ）および（ｆ）のように、１の人体に対
して、異なる意味的形状を定義して、複数の形状を設定
することができる。また、後述する図７に示すように、
複数の対象物ごとに意味的形状を定義して、複数の意味
的形状を設定することができる。

【００４１】意味的重要度は、意味的形状が複数定義さ
れている場合に、これらの意味的形状を視野内にどれを
優先して配置するかについて決定するためのファクタと
して重要である。複数個の意味的形状が定義されている
場合、それぞれに意味的重要度が付与される。それぞれ
の意味的重要度の大きさは、ユーザが、その製作意図に
応じて任意に決定する。付与された意味的重要度の大き
さに応じて、対応する意味的形状が視野内に表れる状態
が変化する。すなわち、複数の意味的形状が存在する場
合、それらに付与された意味的重要度の大きな意味的形
状が優先的に視野内に表示される。

【００４２】例えば、図５の（ａ）、（ｅ）および
（ｆ）のように、１の人体に対して、複数の意味的形状
が設定された場合、どれか一つの意味的重要度を１と
し、他のものを０にするだけで、任意の意味的形状に視
線を合わせることが可能となる。また、図７に示される
例のように、２体の人体のそれぞれに意味的形状が定義
されている場合、それぞれに意味的重要度を付与する。
例えば、一方を１．０とし、他方を０．０とする。ま
た、両者共に、１．０とすることもできる。

【００４３】視線方向決定部７では、ステップ１０７か
ら、ステップ１１６までの処理を行なう。すなわち、こ
こでは、仮の視野を決め、その状態で、指定されたカメ
ラ位置から見て目的とする意味的形状が視野内にバラン
スよく配置されるようにし、視線方向を決定する。

【００４４】ステップ１０７では、それ以降の観察条件
決定のための、仮の視野を設定する。この視野は、定義
されている意味的形状が２次元の枠の中に入っているだ
けのものである。意味的形状が複数ある場合、カメラ位
置設定（ステップ１０４）で与えられたカメラ位置で、
設定されている意味的形状の群全体が視野内に収まるよ
うに、仮の視野が設定される。

【００４５】しかし、指定されたカメラ位置では、意味
的形状群全体が視野内に収まらるとは限らない。このよ
うな場合、意味的重要度が０のものを無視して、意味的
重要度が０でない意味的形状群が視野内に収まるように
すればよい。

【００４６】これでも、意味的重要度が０でない意味的
形状の一部が視野内に収まり切れないことがありうる。
この場合、設定されているカメラ位置を変更して、カメ
ラを意味的形状から遠ざけるようにして、意味的重要度
が０でないすべての意味的形状が視野内に収まるように
すればよい。そして、後述するステップでの視線方向の
決定処理が行われた後、カメラ位置を指定された位置に
戻す。このような処理は、処理部１１において、自動的
に行わせることができる。

【００４７】なお、最終的に視野内の収まるべき意味的
形状が、指定されたカメラ位置では収まらない場合、後
述する他の実施例で述べるようにズーム機能を用いれば
よい。ただし、固定焦点で、目的とする意味的形状を視
野内に納めようとする場合、意味的形状の大きさが大き
過ぎて、指定されたカメラ位置では、その意味的形状の
全体が視野に収まらない場合、ユーザに対して、ディス
プレイ上でその旨を警告するようにしてもよい。

【００４８】次に、仮視野において、その視野内に収ま
っている各意味的形状について、視野の２次元枠との間
で、配置バランスをとる処理を行う。

【００４９】ステップ１０８では、定められた視野に基
づく２次元スクリーン上への投影処理を行う。ステップ
１０９では、スクリーンに投影されたすべての意味的形
状と、画面の枠との間に、同極の磁石を接近させた際に
発生する磁力の様な反発力を、上下左右方向に対して算
出する。

【００５０】図３は、一つの意味的形状ＯＢＪ１の画面
の右の枠との反発力の計算方法を示すための一例であ
る。まず、画面上でＯＢＪ１の存在する範囲において、
十分に細かいピッチｔ毎に、画面の右の枠との距離、ｄ
Ｒ１からｄＲｎまでを求める。次に、次式により、画面
の右の枠との反発力Ｐｒ１を求める。

【００５１】

【数１】

【００５２】ここで、Ｇ１は、意味的形状ＯＢＪ１の意
味的重要度を表す。この処理を、上下、左の場合も同様
に行なう。また、意味的形状が複数存在する場合も、各
意味的形状に対して、同様の処理を行なう。

【００５３】ステップ１１０では、ステップ１０９で求
められた、上下左右の反発力を合計する。

【００５４】ステップ１１１では、ステップ１１０で求
められた、左右の反発力の大きさの比較を行ない、その
状況に応じて、左の反発力が強い場合は、ステップ１１
２で、視線を適当な角度だけ左に回転させる。逆に右の
反発力が強い場合は、ステップ１１３で、視線を適当な
角度だけ右に回転移動させる。最終的に左右の反発力が
等しくなった場合は、ステップ１１４で、左右の視線方
向の調整が終わったことを示すフラグを立てる。ステッ
プ１１５から、ステップ１１８までは、左右の場合と同
様の処理を、上下の方向に対して行なう。以上のような
処理を、上下左右の反発力のバランスがとれるまで続け
る。

【００５５】意味的重要度が０でない意味的形状が複数
ある場合、それらを重ね合わせることにより、すなわ
ち、それぞれの反発力の総和をとることにより、反発力
の大きい意味的形状が視野の中心近くに位置し、反発力
の小さい意味的形状が視野の周辺側に存在するように、
カメラの視線が決定される。

【００５６】画像生成処理部７は、ステップ１１９の処
理を行なう。これは、上述の処理で設定された、３次元
モデル２、照明、カメラ位置、カメラの向き（視線方
向）等の情報を基に、画像を生成する処理である。な
お、ステップ１１８までは、観察条件を設定するための
編集画面であって、意味的形状が表示すべきモデルと共
に表示される。しかし、この画像生成処理では、意味的
形状は、画像として生成されない。

【００５７】ディスプレイ表示部８は、ステップ１２０
の処理を行なう。これは、上述のステップ１１９で生成
された画像を、ディスプレイ１５に表示する処理であ
る。その結果として、ディスプレイ１５上に、画像が表
示される。

【００５８】次に、このようにして定義される意味的形
状および意味的重要度を基準として、視線の方向が決定
される状態について、具体例に基づいて説明する。

【００５９】まず、図５（ｄ）に示すよう、人体形状Ｍ
の正面側のの位置にカメラＣが配置されているものと
する。この状態で、同図（ｄ）に示すように、意味的形
状Ｖが定義されると、この形状のデータおよび位置座標
が処理部１１のメインメモリ１１ｂに記憶される。これ
らのデータは、表示対象の人体形状の画像データとは別
個のものである。従って、画像データとしては、表示さ
れない。ただし、ユーザの操作の便宜上、観察条件の決
定操作時には、例えば、図５（ａ）に示すように、対象
物と共に、それが見えるようになっている。

【００６０】ここで、カメラＣの位置が図５（ｄ）に示
すの位置に変わるとする。この場合、カメラの位置と
意味的形状Ｖの位置とから、仮の視野の２次元の枠内
に、意味的形状を捕らえることができるように、カメラ
の向きが設定される。そして、上述した数式により、反
発力を求め、上下および左右の反発力の釣り合いを求め
て、意味的形状を２次元の枠内に正確に配置する。この
ようにして、図５（ｂ）に示す画像が得られる観察条件
が決定される。

【００６１】また、カメラＣの位置が、同図（ｄ）に示
すの位置に移ると、同様にして、観察条件が決定さ
れ、図５（ｃ）に示す画像が得られる。

【００６２】次に、図６に示す２体の人体形状が存在し
て、それらが会話している状態についての、意味的形状
の定義例を示す。

【００６３】この場合は、２体の人体形状が会話をして
いる場面を示すため、重要なのは、二つの人体形状の間
の空間である。そこで、図６（ａ）に示すように、二つ
の人体形状の顔の部分を含むと共に、それらの間の空間
に意味的形状を定義する。これにより、図６（ｄ）に示
すように、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のように、カメラが移動し
ても、カメラは、各点において、常に、その視野内に、
定義された意味的形状を捕らえるようになる。

【００６４】次に、図７から図９に示す、複数の意味的
形状が指定されている場合における意味的重要度の作用
について説明する。これらの例では、２つの人体形状Ｍ
１およびＭ２のそれぞれに、意味的形状Ｖ１、Ｖ２が定
義されているものとする。

【００６５】まず、定義されている２つの意味的形状の
意味的重要度が等しい場合について説明する。この場
合、２つの意味的形状Ｖ１およびＶ２の大きさが等しけ
れば、それぞれについて、上記数式で求められる反発力
が等しくなる。従って、それらを重ね合わせると、２つ
の意味的形状Ｖ１およびＶ２は、それらの重心がカメラ
Ｃの視野の中心に位置するように、視野内に配置され
る。

【００６６】ここで、意味的形状Ｖ１およびＶ２の意味
的重要度が異なる場合には、上記数式で求められる反発
力に差が生じる。例えば、意味的形状Ｖ１およびＶ２を
視野の左右方向に配置した場合、それぞれの配置位置に
応じて左右方向の反発力に、ΔＰ１およびΔＰ２という
差が生じる。これらの差が、等しくなる位置で、意味的
形状Ｖ１およびＶ２が、視野の２次元的枠とつり合うこ
とになり、その位置で、これらが配置される。図８は、
この例を示す。すなわち、意味的形状Ｖ１の意味的重要
度が、意味的形状Ｖ２のそれより大きい場合の配置を示
す。

【００６７】つぎに、意味的形状Ｖ１およびＶ２の意味
的重要度が異なる場合の例として、一方の意味的重要度
が１．０で、他方が０．０である場合について説明す
る。この場合は、一方の反発力が常に０となので、その
存在を無視することができる。従って、１の意味的形状
が存在している場合と同様に処理することができる。図
９は、その例を示す。すなわち、この例では、意味的形
状Ｖ１の意味的重要度が０であり、意味的形状Ｖ２の意
味的重要度が１であるから、意味的形状Ｖ１が無視され
て、意味的形状Ｖ２が視野の中心に置かれることとな
る。

【００６８】上記実施例では、静止画の場合について説
明しているが、本実施例は、同画についても適用できる
ことは、いうまでもない。図１０に、動画に適用する場
合のフローチャートの一例を示す。図２のフローチャー
トでは、１画面ごとに、視線方向の決定を行い、それに
基づいて画像を生成している。これに対して、図１０に
示すフローチャートでは、動画の１フレームごとに視線
の方向を決定し、全てのフレームについて視線の方向が
決定された後、画像の生成処理を行っている。この点に
おいて、両者に相違がある。

【００６９】つぎに、本発明の第２の実施例について説
明する。第２実施例は、観察条件として、上述した視線
の方向の他、観察視野内に占める意味的形状の占め割合
を決定するものである。

【００７０】図１１に、本実施例に係る観察条件決定支
援が行なえるコンピュータグラフィックシステムの機能
構成を示す。

【００７１】図１１に示すシステムは、形状モデルであ
る３次元モデルを生成する３次元モデリングシステム１
と、生成された３次元モデルを蓄積する３次元モデルフ
ァイル２と、目的の３次元モデルについて、画像を製作
して表示する画像製作表示システム１０とを有する。本
実施例は、観察視野内に占める意味的形状の占め割合を
決定するためのズーム機能を有する点において、上述し
た図１に示す実施例と異なるが、他の点においては、同
様に構成され、また、同様に機能する。従って、ここで
は、重複を避けるため、相違点を中心として説明する。

【００７２】本実施例において、画像製作表示システム
１０は、カメラの焦点距離を変化させるための焦点距離
（ズーム）決定部９を有する。このズーム決定部９は、
指定されたカメラ位置において、視線方向決定部６によ
り決定された視線の方向で、意味的形状の倍率を決定す
る。すなわち、視野の２次元的枠内における意味的形状
の占める割合を決定する。この決定は、予め倍率を与え
ることにより、それに従って、行うことができる。ま
た、意味的形状が視野の２次元的枠内に占める割合を一
定として、意味的形状の大きさを変えることにより倍率
を設定することもできる。さらに、上述したように、設
定された意味的形状の大きさが適当でないとき、例え
ば、大き過ぎて枠内に入らない場合等において、当該意
味的形状が枠内に収まるように、自動的に焦点距離を調
整するようにするようにしてもよい。

【００７３】図１２に、カメラの焦点距離を変化させた
例を示す。同図ａは、倍率１の場合を示す、同図ｂは倍
率０．７の場合、同図ｃは倍率１．４の場合をそれぞれ
示す。これらの図からわかるように、意味的形状を拡大
縮小処理すると、それが丁がされている空間についても
拡大縮小される。従って、当該空間に含まれる画像につ
いても、拡大縮小がなされる。

【００７４】この場合、重要なことは、意味的形状の拡
大縮小となるので、表示しようとするモデルのみでな
く、その周辺の空間まで含めて意味的形状が定義されて
いれば、それらも含めて拡大縮小される。従って、モデ
ルのみならず、それが置かれている環境との関係を保持
した状態で、拡大縮小を行うことができる。例えば、人
物の顔と共に、その前方の空間をも意味的形状に含めて
定義しておけば、顔の拡大に際して、その前方に一定の
空間を保って拡大することができる。

【００７５】なお、モデルのみに意味的形状を定義すれ
ば、モデルのみの拡大縮小を行うことができる。また、
モデルの一部分に意味的形状を定義すれば、その部分が
画面の中心に置かれ、拡大縮小されることになる。

【００７６】さらに、モデルに対して、種々の大きさの
意味的形状を定義しておき、それらのいずれかに意味的
重要度１を与え、他の意味的形状については、意味的重
要度を０とすることにより、意味的重要度の設定を変更
することで、倍率を変更することができる。

【００７７】本実施例は、上述した第１の実施例と同様
に、動画に適用することができる。図１３に、そのフロ
ーチャートを示す。上述した図１０のフローチャートと
比較するとわかるように、本実施例では、意味的形状に
ついて反発力を求める際に、それが枠内に適当な大きさ
で収まらない場合に、ズーム処理が行われる。すなわ
ち、カメラの焦点距離の変更（ズーム）１２１の処理が
実行される。その他の処理は、図１０の場合と同様であ
る。

【００７８】次に、意味的形状の設定の一例について、
説明する。

【００７９】図１４に、意味的形状の設定を行う場合
に、ディスプレイ１５に表示される設定用画面５０の一
例を示す。

【００８０】この設定用画面５０には、各種の意味的形
状の基本形状を表示すると共に、その選択指示を行える
基本形状選択エリア６０と、選択された基本形状につい
て、回転、移動、拡大、縮小等の各種変形操作を行う編
集エリア７０と、この画面で各種操作を指示するための
操作指示エリア８０とが設けられている。

【００８１】基本形状選択エリア６０には、意味的形状
の定義に用いることができる立体が表示される。図１４
の例では、立方体、球、円柱、円錐が挙げられている。
もちろん、これに限らず、さらに、異なる形状を挙げる
ことができる。また、ユーザが任意の形状を作成して基
本形状として登録してもよい。

【００８２】編集エリア７０には、選択された基本形状
を置くエリア７１、基本形状について、配置すべき目的
の位置に置くための移動および回転を行い、かつ、目的
の意味的形状を形成するために、拡大、縮小等の変形操
作を加える変形操作領域７２および７３と、変形された
意味的形状について、グラフィック空間内での位置関係
を示すパース画面領域７４とが設けられる。ここで、変
形操作領域７２は、Ｘ−Ｚ面を示し、変形操作領域７３
は、Ｘ−Ｙ面を示す。なお、本実施例では、これらの領
域７１から７４を一度に表示しているが、もちろん、段
階を追って、１の画面を表示するようにしてもよい。ま
た、さらに領域を分けて表示してもよい。また、マルチ
ウィンドウ形式に構成して、現在編集中の領域を手前に
表示するようにしてもよい。

【００８３】なお、モデルの位置を示すため、これらの
領域の全部または一部に、モデルの画像または、その存
在領域を示す表示を併せて行うようにしてもよい。

【００８４】操作指示エリア８０には、基本的形状を変
形操作領域７２および７３内で平行移動させるための指
示を行う平行移動指示領域８１と、同様に回転させるた
めの指示を行なう回転指示領域８２と、基本形状につい
て拡大縮小の指示を行うための拡大縮小指示領域８３
と、基本形状の選択配置を指示する形状配置指示領域８
４と、意味的形状について属性を設定するための属性設
定領域８５とを有する。

【００８５】この操作指示エリア８０に対する操作は、
本実施例では、マウス１３により操作する構成としてあ
る。ディスプレイ１５にタッチパネルの機能を設け、デ
ィスプレイ１５の該当領域に対するタッチにより操作が
行なえるようにしてもよい。

【００８６】次に、本実施例の意味的形状の設定手順に
ついて説明する。

【００８７】まず、形状配置領域８４にマウス１３のカ
ーソル（図示せず）を置いて、マウスのボタン（図示せ
ず）を押下する。そして、マウス１３のカーソルを基本
形状選択エリア６０に移動させ、目的の基本形状の上に
置く。ここでは、球の上に置くものとする。そして、マ
ウス１３のボタンを押下して、カーソルを基本形状を置
くエリア７１に移動させる。これに伴って、球も移動
し、そのエリア７１状に移る。この段階で、マウス１３
ボタンを押下することにより、基本形状が基本形状を置
くエリア７１に配置される。これにともなって、変形操
作領域７２および７３にも基本形状が表示される。

【００８８】次に、マウス１３のカーソルを平行移動指
示領域８１のＸ、Ｙ、Ｚのいずれかにおいて、ボタンを
押下し続けると、その間、カーソルが置かれているＸ、
Ｙ、Ｚのいずれかの方向に、基本形状を移動させること
ができる。また、マウス１３のカーソルを回転指示領域
８２のＸ、Ｙ、Ｚのいずれかにおいて、ボタンを押下し
続けると、その間、カーソルが置かれているＸ、Ｙ、Ｚ
のいずれかを軸として、基本形状を回転させることがで
きる。

【００８９】同様に、マウス１３のカーソルを拡大縮小
指示領域８３に置いて、拡大または縮小のいずれかを指
示する。ここでは、拡大の文字と縮小の文字のいずれか
を選択して、マウス１３のボタンを押し下げる。そし
て、Ｘ、Ｙ、Ｚのいずれかにカーソルを置いて、ボタン
を押し下げると、その間、その方向についてのみ基本形
状が拡大または縮小される。図１４の例では、Ｘ方向に
ついてのみ拡大処理を行なった例である。

【００９０】次に、属性設定領域８５にマウス１３のカ
ーソルを置いて、ボタンを押し下げると、これまでに処
理してきた図形が、意味的形状として宣言される。そし
て、意味的重要度を入力するための意味的重要度入力領
域８６が表示される。この状態で、キーボード１２から
数値を入力すると、その数値が意味的重要度入力領域８
６に表示される。そして、マウス１３のボタンを押し下
げることにより、入力された数値が意味的重要度として
設定される。

【００９１】このような処理が終了すると、パース画面
領域７４に、新しく定義された意味的形状が、指示され
た位置に、指示された形状および大きさに対応した形態
で立体的に表示される。この状態で、意味的形状および
意味的重要度を登録することにより、一連の処理が終わ
る。

【００９２】立体形状モデルの画像生成と、意味的形状
の設定とは、図示していないメニュー画面において選択
することができる。従って、一旦、意味的形状および意
味的重要度の設定を終って、立体形状モデルの画像生成
のモードに移行した後であっても、メニューの選択によ
り、、必要に応じて、新しい意味的形状を定義したり、
意味的形状の位置、形状、大きさ等を変更したり、ま
た、意味的重要度の再設定等を行なうことができる。

【００９３】また、今までの例では、意味的形状は、グ
ラフィック空間に定義されており、モデルとは直接にリ
ンクしていない。本発明では、意味的形状をモデルとリ
ンクさせることができる。このようにすることにより、
モデルを移動させると、これに伴って、意味的形状も自
動的に移動させることができる。

【００９４】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。本実施例は、観察条件として、照明方向の決定を
さらに含むものである。本実施例では、上記各実施例で
用いられた意味的形状および意味的重要度を、照明の方
向の決定に用いる例である。図１５に、その一例のシス
テムの構成を示す。

【００９５】図１５に示すシステムは、照明方向決定部
１６を備えている他は、上記第１の実施例と同様に構成
される。この照明方向決定部１６は、照明位置設定部３
で設定される照明の位置から、意味的形状設定部５で設
定される意味的形状の空間を照明できるように、照明の
方向を決定する。なお、複数の意味的形状がある場合
に、どの意味的形状について照明するかは、上述したカ
メラの方向の決定の場合と同様に、意味的重要度に基づ
いて行なうことができる。

【００９６】このように、本実施例によれば、カメラの
視線方向と、照明の方向とが、共に、意味的形状に基づ
いて決定される。しかも、複数の意味的形状がある場合
には、意味的重要度に基づいて、特定の意味的形状が選
択され、それについて、照明およびカメラが向けられ
る。

【００９７】なお、本実施例の照明の方向決定は、上記
第２の実施例と組み合わせることができることはいうま
でもない。

【００９８】

【発明の効果】本発明によれば、ユーザが意味的形状を
定義することにより、視線の方向を決定することができ
る。また、ユーザが意味的重要度を与えることにより、
複数の意味的形状について、特定の意味的形状に対して
視線の方向を向けさせることができる。したがって、数
値による定義を必要とせず、指示方法が容易であり、ま
た、ユーザの試行回数が減少できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンピュータグラフィックスシステム
の第１の実施例の構成を示すブロック図。

【図２】上記実施例における視線方向の決定支援の処理
動作の詳細手順を示すフローチャート。

【図３】一つの意味的形状ＯＢＪ１の画面の右の枠との
反発力の計算方法を示すための説明図。

【図４】上記実施例の構成に用いられるハードウェアの
システム構成を示すブロック図。

【図５】１の意味的形状の設定の一例を示す説明図。

【図６】二つの形状モデル間に設定される１の意味的形
状が設定されるの例を示す説明図。

【図７】二つの形状モデルにそれぞれ意味的形状が設定
される場合であって、二つの意味的形状の意味的重要度
が等しい場合の例を示す説明図。

【図８】二つの形状モデルにそれぞれ意味的形状が設定
される場合であって、二つの意味的形状の意味的重要度
が異なる場合の例を示す説明図。

【図９】二つの形状モデルにそれぞれ意味的形状が設定
される場合であって、二つの意味的形状の意味的重要度
の一方が１、他方が０の場合の例を示す説明図。

【図１０】上記実施例を動画に適用する場合の処理の一
例を示すフローチャート。

【図１１】本発明のコンピュータグラフィックスシステ
ムの第２の実施例の構成を示すブロック図。

【図１２】上記第２の実施例において、意味的形状に倍
率を付与した例を示す説明図。

【図１３】上記第２の実施例を動画に適用する場合の処
理の一例を示すフローチャート。

【図１４】意味的形状の設定に用いられる画面の一例を
示す説明図。

【図１５】本発明のコンピュータグラフィックスシステ
ムの第３の実施例の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１…３次元モデリングシステム、２…３次元モデル、３
…照明位置設定部、４…カメラ位置（視点）設定部、５
…意味的形状・意味的重要度設定部、６…視線方向決定
部、７…画像生成処理部、８…画像表示部、９…焦点距
離（ズーム）決定部、１０…画像製作表示システム、１
１…処理部、１２…キーボード、１３…マウス、１４…
外部記憶装置、１５…ディスプレイ。

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示する物体形状を示す形状モデルについ
   て、指定された観察条件で観察される画像を製作して表
   示するコンピュータグラフィックスシステムにおいて、 観察条件として、コンピュータグラフィックスの空間内
   に定義される視点についての視線の方向を少なくとも含
   み、この視線の方向を決定するに当たり、画像としては
   表示されないが、領域を指定するための形状として意味
   を持つ意味的形状を、コンピュータグラフィックス空間
   内に２以上配置し、視点から１以上の意味的形状を臨む
   方向に視線の方向を決定することを特徴とする、コンピ
   ュータグラフィックスの画像観察条件決定支援方法。
2. 【請求項２】請求項１において、２以上配置される意味
   的形状のそれぞれに対して、重要度の尺度として意味的
   重要度を定義し、視線の方向は、意味的重要度の大きい
   意味的形状を優先して決定することを特徴とする、コン
   ピュータグラフィックスの画像観察条件決定支援方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、２以上配置される意
   味的形状のそれぞれに対して、重要度の尺度として意味
   的重要度を定義し、前記２以上の意味的形状について定
   義される意味的重要度が同一である場合、それらの意味
   的形状の重心が視野の中心に位置するよう、前記視線の
   方向を決定することを特徴とする、コンピュータグラフ
   ィックスの画像観察条件決定支援方法。
4. 【請求項４】請求項１、２または３において、観察条件
   として、意味的形状が観察視野内に占める割合をさらに
   含むものであるコンピュータグラフィックスの画像観察
   条件決定支援方法。
5. 【請求項５】請求項１、２または３において、観察条件
   として、照明の方向をさらに含み、この照明の方向を決
   定するに当たり、照明の光源から上記意味的形状を臨む
   方向に照明の方向を決定することを特徴とする、コンピ
   ュータグラフィックスの画像観察条件決定支援方法。
6. 【請求項６】表示する物体形状を示す形状モデルを生成
   する形状モデル生成システムと、形状モデルについて、
   指定された観察条件で観察される画像を製作して表示す
   る画像製作表示システムとを備えるコンピュータグラフ
   ィックスシステムにおいて、 上記画像製作表示システムは、 画像を観察する視点の位置を設定するための視点位置設
   定部と、 上記設定される視点についての視線の方向を決定するに
   当たり、画像としては表示されないが、領域を指定する
   ための形状として意味を持つ意味的形状を設定する意味
   的形状設定部と、 上記設定される視点から上記設定される意味的形状を臨
   む方向に視線の方向を決定するための視線方向決定部と
   を、観察条件を決定するための手段として備え、かつ、 上記形状モデル生成システムによって生成される形状モ
   デルについて、設定された視点から設定された視線方向
   で観察される画像を生成するための画像生成処理部と、 生成された画像の表示を行なうための画像表示部および
   ディスプレイとを備え、 上記意味的形状設定部は、複数の意味的形状の設定を行
   なうことができるものであることを特徴とする コンピュ
   ータグラフィックスシステム。
7. 【請求項７】請求項６において、意味的形状設定部は、
   複数設定された意味的形状について、それらが画面に表
   示される際の重要度を決める意味を持つ意味的重要度を
   設定する機能をさらに有するものであるコンピュータグ
   ラフィックスシステム。
8. 【請求項８】請求項７において、前記視線方向決定部
   は、意味的重要度の大きい意味的形状を優先して視線方
   向を決定することを特徴とするコンピュータグラフィッ
   クスシステム。
9. 【請求項９】請求項６および７のいずれか一項におい
   て、観察条件を決定するための手段は、生成された画像
   が表示される２次元的枠内に意味的形状が占める割合を
   決めるための焦点距離決定部をさらに備えるコンピュー
   タグラフィックスシステム。
10. 【請求項１０】表示する物体形状を示す形状モデルを生
    成する形状モデル生成システムと、形状モデルについ
    て、指定された観察条件で観察される画像を製作して表
    示する画像製作表示システムとを備えるコンピュータグ
    ラフィックスシステムにおいて、上記画像製作表示シス
    テムは、 画像を観察する視点の位置を設定するための視点位置設
    定部と、 上記設定される視点についての視線の方向を決定するに
    当たり、画像としては表示されないが、領域を指定する
    ための形状として意味を持つ意味的形状を設定する意味
    的形状設定部と、 上記設定される視点から上記設定される意味的形状を臨
    む方向に視線の方向を決定するための視線方向決定部と
    を、観察条件を決定するための手段として備え、かつ、 上記形状モデル生成システムによって生成される形状モ
    デルについて、設定された視点から設定された視線方向
    で観察される画像を生成するための画像生成処理部と、 生成された画像の表示を行なうための画像表示部および
    ディスプレイとを備え、 観察条件を決定するための手段は、照明光源の位置を決
    定するための照明位置決定部と、上記設定される照明位
    置から上記設定される意味的形状を臨む方向に照明の方
    向を決定するための照明方向決定部とをさらに備えるコ
    ンピュータグラフィックスシステム。
11. 【請求項１１】表示する物体形状を示す形状モデルを生
    成する形状モデル生成システムと、形状モデルについ
    て、指定された観察条件で観察される画像を製作して表
    示する画像製作表示システムとを備えるコンピュータグ
    ラフィックスシステムにおいて、 上記画像製作表示システムは、 画像を観察する視点の位置を設定するための視点位置設
    定部と、 上記設定される視点についての視線の方向を決定するに
    当たり、画像としては表示されないが、領域を指定する
    ための形状として意味を持つ意味的形状を設定する意味
    的形状設定部と、 上記設定される視点から上記設定される意味的形状を臨
    む方向に視線の方向を決定するための視線方向決定部
    と、照明光源の位置を決定するための照明位置決定部
    と、上記設定される照明位置から上記設定される意味的
    形状を臨む方向に照明の方向を決定するための照明方向
    決定部とを、観察条件を決定するための手段として備
    え、かつ、 上記形状モデル生成システムによって生成される形状モ
    デルについて、設定された視点から設定された視線方向
    で観察される画像を生成するための画像生成処理部と、 生成された画像の表示を行なうための画像表示部および
    ディスプレイとを備え、 意味的形状設定部は、画像生成処理部および画像表示部
    を介して、ディスプレイ上に意味的形状の設定を行なう
    画面を表示させる機能を有するコンピュータグラフィッ
    クスシステム。
12. 【請求項１２】請求項１１において、意味的形状の設定
    を行なう画面には、各種の意味的形状の基本形状を表示
    すると共に、その選択指示を行える基本形状選択エリア
    と、選択された基本形状について、回転、移動、拡大、
    縮小等の各種変形操作を行う編集エリアと、この画面で
    各種操作を指示するための操作指示エリアとを有するコ
    ンピュータグラフィックスシステム。