JP3503982B2 - 視点設定装置 - Google Patents
視点設定装置Info
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- JP3503982B2 JP3503982B2 JP04867594A JP4867594A JP3503982B2 JP 3503982 B2 JP3503982 B2 JP 3503982B2 JP 04867594 A JP04867594 A JP 04867594A JP 4867594 A JP4867594 A JP 4867594A JP 3503982 B2 JP3503982 B2 JP 3503982B2
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
- G06T15/10—Geometric effects
- G06T15/20—Perspective computation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- A63F2300/00—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game
- A63F2300/60—Methods for processing data by generating or executing the game program
- A63F2300/66—Methods for processing data by generating or executing the game program for rendering three dimensional images
- A63F2300/6661—Methods for processing data by generating or executing the game program for rendering three dimensional images for changing the position of the virtual camera
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- A63F2300/6661—Methods for processing data by generating or executing the game program for rendering three dimensional images for changing the position of the virtual camera
- A63F2300/6684—Methods for processing data by generating or executing the game program for rendering three dimensional images for changing the position of the virtual camera by dynamically adapting its position to keep a game object in its viewing frustrum, e.g. for tracking a character or a ball
Description
【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（ＣＧ）におけるモニター画面上の視点を設定する
視点設定装置に関し、ＣＧ映像上の時間的な連続映像
（即ち、アニメーション画像）をモニター画面上に表示
する際に、画面上で物体が移動する際の視点の方向を、
その物体が自然界で実際に受ける物理的な力を考慮して
設定し、より人間の視点及び視野に近づけた状態でモニ
ター画面上に表示するようにした視点設定装置に関す
る。
ック（ＣＧ）におけるモニター画面上の視点を設定する
視点設定装置に関し、ＣＧ映像上の時間的な連続映像
（即ち、アニメーション画像）をモニター画面上に表示
する際に、画面上で物体が移動する際の視点の方向を、
その物体が自然界で実際に受ける物理的な力を考慮して
設定し、より人間の視点及び視野に近づけた状態でモニ
ター画面上に表示するようにした視点設定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図７はウォークスルーの一例説明図であ
る。ＣＧの技術分野では、益々高速な描画方式が提案さ
れているが、その中の１つの技術としてＣＧを実時間で
モニター画面上に表示し、その中の仮想的なモデル世界
（即ち、画面上の描画風景）を視点を変えながらリアル
に見ることができるようになった。このような技術は
「仮想現実感」と呼ばれ、ＣＡＤシステムやゲーム機器
等に応用されている。特に、建築物など静物モデルから
なる描画の中を、視点を変更しながら動き回る動作を
「ウォークスルー」と称する。図７では視点が構築物の
間を通過していく場合であり、その場合の進行方向の視
野の変化が問題となる。
る。ＣＧの技術分野では、益々高速な描画方式が提案さ
れているが、その中の１つの技術としてＣＧを実時間で
モニター画面上に表示し、その中の仮想的なモデル世界
（即ち、画面上の描画風景）を視点を変えながらリアル
に見ることができるようになった。このような技術は
「仮想現実感」と呼ばれ、ＣＡＤシステムやゲーム機器
等に応用されている。特に、建築物など静物モデルから
なる描画の中を、視点を変更しながら動き回る動作を
「ウォークスルー」と称する。図７では視点が構築物の
間を通過していく場合であり、その場合の進行方向の視
野の変化が問題となる。
【０００３】図８は従来のウォークスルー作成の基本手
順である。従来のウォークスルー技術では、視点の位置
やその進行方向の設定は、いわゆる「トライ─アンド─
フェイル」方式が用いられている。この方法は、図示の
ように、まず物理パラメータ（即ち、座標値等）を順次
設定し、そのパラメータを画面上に描画した上でそのパ
ラメータが適切か否か判定し、これを繰り返しながら目
標に到達する方法である。従って、時間に沿った視点の
位置を決定するのは、ウォークスルーの経路が長ければ
長いほど時間と労力を必要としていた。
順である。従来のウォークスルー技術では、視点の位置
やその進行方向の設定は、いわゆる「トライ─アンド─
フェイル」方式が用いられている。この方法は、図示の
ように、まず物理パラメータ（即ち、座標値等）を順次
設定し、そのパラメータを画面上に描画した上でそのパ
ラメータが適切か否か判定し、これを繰り返しながら目
標に到達する方法である。従って、時間に沿った視点の
位置を決定するのは、ウォークスルーの経路が長ければ
長いほど時間と労力を必要としていた。
【０００４】この他にＣＧ分野に共通の課題として、従
来のウォークスルー作成では、色等の属性を示すモデル
データを入力する手間と、物体に生じる引力、摩擦力、
相互干渉等の物理的な力を、考慮する上で困難があっ
た。従って、従来技術では、視点の軌跡を作成し、さら
に上述した種々のパラメータを反映したウォークスルー
描画を実現するのは非常に時間を要する作業となる。
来のウォークスルー作成では、色等の属性を示すモデル
データを入力する手間と、物体に生じる引力、摩擦力、
相互干渉等の物理的な力を、考慮する上で困難があっ
た。従って、従来技術では、視点の軌跡を作成し、さら
に上述した種々のパラメータを反映したウォークスルー
描画を実現するのは非常に時間を要する作業となる。
【０００５】図９はフライトシミュレータの要部構成図
である。図示のように、モニタ装置１と、画面上の描画
を制御する描画処理部２と、ウォークスルーの計算等を
行うダイナミクス計算部３と、図示しないキーボードか
らの入力を処理する入力処理部４と、モデル情報を格納
するモデル情報データベース５とを備える。なお、本発
明で使用する「ダイナミクス」とは物体に与える遠心力
やその他の外力をいう。
である。図示のように、モニタ装置１と、画面上の描画
を制御する描画処理部２と、ウォークスルーの計算等を
行うダイナミクス計算部３と、図示しないキーボードか
らの入力を処理する入力処理部４と、モデル情報を格納
するモデル情報データベース５とを備える。なお、本発
明で使用する「ダイナミクス」とは物体に与える遠心力
やその他の外力をいう。
【０００６】このようなフライトシミュレータの主目的
は、運転操作をリアルタイムに描画に反映することであ
る。従って、通常は視点軌跡情報を持たないので、同じ
経路（視点軌跡）の情報を保持して、その経路を物理パ
ラメータを変えながら繰返し描画することには不向きで
ある。例えば、ジェットコースターのような経路が決ま
っている状況で、車両の重量パラメータを変えながら視
野の変化を見るような用途には適さない。
は、運転操作をリアルタイムに描画に反映することであ
る。従って、通常は視点軌跡情報を持たないので、同じ
経路（視点軌跡）の情報を保持して、その経路を物理パ
ラメータを変えながら繰返し描画することには不向きで
ある。例えば、ジェットコースターのような経路が決ま
っている状況で、車両の重量パラメータを変えながら視
野の変化を見るような用途には適さない。
【０００７】図１０は従来のウォークスルー・システム
の要部構成図である。図示のように、図９の構成に加え
て視野情報データベース６と視点軌跡データベース７を
備える。視野情報データベース６は後述する視野変換マ
トリクスを格納するものである。本例は視点軌跡データ
と視野情報を分離して使用するシステムの例である。こ
こでは、モデルデータと、視点軌跡情報を予め作成して
おき、その後、ダイナミクス計算部３は、視点に位置す
る物体（車、人等）が、どのような物理法則に従って動
作するかを計算した視野情報（視野変換マトリクス）を
作成する。
の要部構成図である。図示のように、図９の構成に加え
て視野情報データベース６と視点軌跡データベース７を
備える。視野情報データベース６は後述する視野変換マ
トリクスを格納するものである。本例は視点軌跡データ
と視野情報を分離して使用するシステムの例である。こ
こでは、モデルデータと、視点軌跡情報を予め作成して
おき、その後、ダイナミクス計算部３は、視点に位置す
る物体（車、人等）が、どのような物理法則に従って動
作するかを計算した視野情報（視野変換マトリクス）を
作成する。
【０００８】図１１は物体へのダイナミクスによる視野
の傾きの説明図である。（Ａ）は車が直進する場合の視
野の変化であり、（Ｂ）は左折する場合の視野の変化で
ある。例えば、車上に設定された視点が、時間とともに
３次元モデル空間内で円軌跡を描くならば、視点に位置
する車は当然遠心力と引力を受け、図１１に示すよう
に、視野もそれに応じて傾く。
の傾きの説明図である。（Ａ）は車が直進する場合の視
野の変化であり、（Ｂ）は左折する場合の視野の変化で
ある。例えば、車上に設定された視点が、時間とともに
３次元モデル空間内で円軌跡を描くならば、視点に位置
する車は当然遠心力と引力を受け、図１１に示すよう
に、視野もそれに応じて傾く。
【０００９】図１２は視野変換マトリクスを説明するた
めの座標系であり、数１及び数２は視野変換マトリクス
の説明図である。以下この数式について説明する。
めの座標系であり、数１及び数２は視野変換マトリクス
の説明図である。以下この数式について説明する。
【００１０】
【数１】
【００１１】さらに、スクリーン座標（ｘｅ，ｙｅ，ｚ
ｅ）自体もｚｅ軸回りにθだけ回転させるには、
ｅ）自体もｚｅ軸回りにθだけ回転させるには、
【００１２】
【数２】
【００１３】このように、視野変換マトリクスは数１の
ような４×４の行列であり、モデル座標の位置をモニタ
ー画面上の２次元座標の変換するためのものである。図
１２において、モデル座標系内の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は
モニター画面上の（ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ）に投影される
（ここで、ｚｅは使用されない）。図１２では、視点が
モデル座標系で（ｘｆ，ｙｆ，ｚｆ）にあり、Ｙ軸回り
に角度α、続いてＸ軸回りに角度βだけ視点方向を回転
させたときの状態を示す。
ような４×４の行列であり、モデル座標の位置をモニタ
ー画面上の２次元座標の変換するためのものである。図
１２において、モデル座標系内の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は
モニター画面上の（ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ）に投影される
（ここで、ｚｅは使用されない）。図１２では、視点が
モデル座標系で（ｘｆ，ｙｆ，ｚｆ）にあり、Ｙ軸回り
に角度α、続いてＸ軸回りに角度βだけ視点方向を回転
させたときの状態を示す。
【００１４】即ち、視点が（ｘｆ，ｙｆ，ｚｆ）にある
ときに、スクリーン上の座標（ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ）は数
１のようになる。このとき視点方向ｚｅはｙ軸回りに
α、ｘ軸回りにβだけ回転した座標軸とする。なお、ｘ
ｅ’，ｙｅ’，ｚｅ’は修正後のスクリーン座標であ
る。数１及び数２の手順により視点位置と視線方向が決
まっている場合に、角度θだけ傾いたスクリーン上に描
画することができる。
ときに、スクリーン上の座標（ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ）は数
１のようになる。このとき視点方向ｚｅはｙ軸回りに
α、ｘ軸回りにβだけ回転した座標軸とする。なお、ｘ
ｅ’，ｙｅ’，ｚｅ’は修正後のスクリーン座標であ
る。数１及び数２の手順により視点位置と視線方向が決
まっている場合に、角度θだけ傾いたスクリーン上に描
画することができる。
【００１５】図１２において透視変換は視点位置からｈ
だけ前方にスクリーンがあると仮定している。このよう
な視野変換マトリクスの係数を各画面毎に変えながら描
画すれば、リアルなウォークスルー画像を再生すること
ができる。このように、従来は視点の軌跡を決定した後
に、視点位置のモデル（例えば、車）のダイナミクス計
算を行い、算出した視野変換マトリクスを図１０の視野
情報データベース６に記憶していた。描画処理部２では
モデルの形状情報と、この視野変換マトリクスの系列を
読み出し視野変換処理を行い、モニター画面上に描画す
る。
だけ前方にスクリーンがあると仮定している。このよう
な視野変換マトリクスの係数を各画面毎に変えながら描
画すれば、リアルなウォークスルー画像を再生すること
ができる。このように、従来は視点の軌跡を決定した後
に、視点位置のモデル（例えば、車）のダイナミクス計
算を行い、算出した視野変換マトリクスを図１０の視野
情報データベース６に記憶していた。描画処理部２では
モデルの形状情報と、この視野変換マトリクスの系列を
読み出し視野変換処理を行い、モニター画面上に描画す
る。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術の
問題を以下に説明する。まず、上述のように世界のモデ
ルデータを決定し、その属性（質量、慣性モーメント
等）を設定する。実際に視点の時間軸に沿った軌跡を設
定する。その後、その軌跡に沿って視点物体（視点とな
る物体モデル）が所定の速度／加速度で移動していくと
きの力学計算を行い、視野がどのように影響されている
かを求め、その変換マトリクスを視野情報データベース
に記憶する。
問題を以下に説明する。まず、上述のように世界のモデ
ルデータを決定し、その属性（質量、慣性モーメント
等）を設定する。実際に視点の時間軸に沿った軌跡を設
定する。その後、その軌跡に沿って視点物体（視点とな
る物体モデル）が所定の速度／加速度で移動していくと
きの力学計算を行い、視野がどのように影響されている
かを求め、その変換マトリクスを視野情報データベース
に記憶する。
【００１７】従って、視野情報に物体のダイナミクスを
反映するのはモデル及び視野情報のデータ作成時であ
り、描画後に視野情報のみを変更しようとする場合に
は、再び視野変換マトリクスを作成し直して、視野情報
データベースを更新しなければならない。即ち、モデ
ル、視点軌跡とも固定で、視野物体の物理属性（質量
等）のみを変更して、再度描画を繰り返したい場合に
も、視野情報データベースを再作成しなければならな
い。このためシステム構成が大掛かりとなり、グラフィ
ックを手軽に使用するような環境とはならない。
反映するのはモデル及び視野情報のデータ作成時であ
り、描画後に視野情報のみを変更しようとする場合に
は、再び視野変換マトリクスを作成し直して、視野情報
データベースを更新しなければならない。即ち、モデ
ル、視点軌跡とも固定で、視野物体の物理属性（質量
等）のみを変更して、再度描画を繰り返したい場合に
も、視野情報データベースを再作成しなければならな
い。このためシステム構成が大掛かりとなり、グラフィ
ックを手軽に使用するような環境とはならない。
【００１８】さらに視点が受けるダイナミクスも、あら
ゆる物理法則を加味するような計算方法は、計算量の上
からも現実的ではない。そのための簡易的な物理モデル
が必要となる。本発明の目的は、ＣＧ映像におけるウォ
ークスルーの描画に際して、視点や視野の変化をできる
だけ人間のそれに近づけることにより、よりリアルな描
画を得ることにある。
ゆる物理法則を加味するような計算方法は、計算量の上
からも現実的ではない。そのための簡易的な物理モデル
が必要となる。本発明の目的は、ＣＧ映像におけるウォ
ークスルーの描画に際して、視点や視野の変化をできる
だけ人間のそれに近づけることにより、よりリアルな描
画を得ることにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は、コンピュータ
・グラフィックにおけるモニター画面上の視点を設定す
る視点設定装置であって、描画対象である３次元物体モ
デルの座標及び物理属性データを格納するモデル情報デ
ータベース５と、視点が移動する軌跡についての定義情
報を格納する視点軌跡データベース７と、モデル情報と
視点情報に基づいて、視点の乗った物体が受ける物理的
な力によって視点が変動することによる視野の変動を自
動的に計算し、変動した視野について視野変換マトリク
スを逐次更新及び作成するダイナミクス計算部３と、ダ
イナミクス計算部により作成された視野変換マトリクス
を格納する視野変換マトリクス・データベース６と、ダ
イナミクス計算部による計算結果を受け、モデル情報と
視野変換マトリクスに基づいて、描画処理を行う描画処
理部２と、描画処理結果を表示するモニタ１と、を備え
る。
・グラフィックにおけるモニター画面上の視点を設定す
る視点設定装置であって、描画対象である３次元物体モ
デルの座標及び物理属性データを格納するモデル情報デ
ータベース５と、視点が移動する軌跡についての定義情
報を格納する視点軌跡データベース７と、モデル情報と
視点情報に基づいて、視点の乗った物体が受ける物理的
な力によって視点が変動することによる視野の変動を自
動的に計算し、変動した視野について視野変換マトリク
スを逐次更新及び作成するダイナミクス計算部３と、ダ
イナミクス計算部により作成された視野変換マトリクス
を格納する視野変換マトリクス・データベース６と、ダ
イナミクス計算部による計算結果を受け、モデル情報と
視野変換マトリクスに基づいて、描画処理を行う描画処
理部２と、描画処理結果を表示するモニタ１と、を備え
る。
【００２０】ここで、ダイナミクス計算部は、モデル情
報と視点軌跡データから、物体に与える遠心力その他の
外力を示すダイナミクスを計算し、逐次に視野の変動を
求め、変動に応じて視野変換マトリクスを更新する。ま
た、ダイナミクス計算部は、視点が特定のモデル上に存
在しない時には、仮想的な視点が何の物理的な力を受け
ずに一定の軌跡に沿って移動して行くと見なして、特定
のダイナミクス計算を省略する。
報と視点軌跡データから、物体に与える遠心力その他の
外力を示すダイナミクスを計算し、逐次に視野の変動を
求め、変動に応じて視野変換マトリクスを更新する。ま
た、ダイナミクス計算部は、視点が特定のモデル上に存
在しない時には、仮想的な視点が何の物理的な力を受け
ずに一定の軌跡に沿って移動して行くと見なして、特定
のダイナミクス計算を省略する。
【００２１】さらに、データ入力処理手段２を備え、ダ
イナミクス計算部が視野の変動を計算する際に、物体に
与える物理的な力と、物体からの視野の変動の間の関係
パラメータを、入力処理手段に基づき予め設定してお
き、この設定値に基づき視野の変動の程度を調整する。
さらに、ダイナミクス計算部が、ダイナミクスを計算す
るモデルを棒状物体とし、棒状物体上に質点Ｍと、その
質点から所定方向の距離上に視点Ｅを設け、棒状物体の
伸縮及び揺れを視野の変動として加算する。
イナミクス計算部が視野の変動を計算する際に、物体に
与える物理的な力と、物体からの視野の変動の間の関係
パラメータを、入力処理手段に基づき予め設定してお
き、この設定値に基づき視野の変動の程度を調整する。
さらに、ダイナミクス計算部が、ダイナミクスを計算す
るモデルを棒状物体とし、棒状物体上に質点Ｍと、その
質点から所定方向の距離上に視点Ｅを設け、棒状物体の
伸縮及び揺れを視野の変動として加算する。
【００２２】
【作用】図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に本発明における
ダイナミクスの説明図である。動く物体に対する物理的
な力と、その視野への影響の関係は複雑であるが、描画
に大きく影響しないものはグラフィック・システムでは
無視しても構わない。また、全体として外部からの影響
による視野変化と、軌跡を進行していくときの視野変化
とを明確に区別し計算を単純化する。
ダイナミクスの説明図である。動く物体に対する物理的
な力と、その視野への影響の関係は複雑であるが、描画
に大きく影響しないものはグラフィック・システムでは
無視しても構わない。また、全体として外部からの影響
による視野変化と、軌跡を進行していくときの視野変化
とを明確に区別し計算を単純化する。
【００２３】図１（Ａ）に示すように、まず、視点Ｅを
乗せた棒状物体Ａは大きさを持たない質点Ｍを持ち、予
め設定された軌跡を指定通りの時間で移動していくもの
とする。この棒状物体Ａの移動の際には種々の方向から
力が加わり、視点Ｅからの視野が傾くと考えられるが、
まず、その影響はないものとして視野変換マトリクスを
求める。
乗せた棒状物体Ａは大きさを持たない質点Ｍを持ち、予
め設定された軌跡を指定通りの時間で移動していくもの
とする。この棒状物体Ａの移動の際には種々の方向から
力が加わり、視点Ｅからの視野が傾くと考えられるが、
まず、その影響はないものとして視野変換マトリクスを
求める。
【００２４】次に質点Ｍから方法Ｗ、距離Ｌだけ離れた
点に視点Ｅを設定する。この視点Ｅは、例えば、自動車
や列車上の運転者の目の位置を想定している。方向Ｗや
距離Ｌは任意に与える。この視点Ｅと質点Ｍの間には仮
想的な棒状物体Ａがあるとし、この棒状物体Ａは本来の
方向Ｗと位置Ｌから外部からの力（例えば、遠心力）を
受けて僅かに傾くが、元の位置に戻ろうとする一種の
「バネ」となっているモデルを考える。質点Ｍに加わる
力（加速度）をＦとし、物体Ａのバネ定数をηとする
と、おおよそ、ｘ＝Ｆ／ηなる変位ｘだけ位置変動が生
じたと見なすことができる（ｘの方向は力Ｆの反対方
向）。この変位ｘだけ物体が傾くと、それがダイナミク
スの影響による視野変動を引き起こす。
点に視点Ｅを設定する。この視点Ｅは、例えば、自動車
や列車上の運転者の目の位置を想定している。方向Ｗや
距離Ｌは任意に与える。この視点Ｅと質点Ｍの間には仮
想的な棒状物体Ａがあるとし、この棒状物体Ａは本来の
方向Ｗと位置Ｌから外部からの力（例えば、遠心力）を
受けて僅かに傾くが、元の位置に戻ろうとする一種の
「バネ」となっているモデルを考える。質点Ｍに加わる
力（加速度）をＦとし、物体Ａのバネ定数をηとする
と、おおよそ、ｘ＝Ｆ／ηなる変位ｘだけ位置変動が生
じたと見なすことができる（ｘの方向は力Ｆの反対方
向）。この変位ｘだけ物体が傾くと、それがダイナミク
スの影響による視野変動を引き起こす。
【００２５】図１（Ｂ），（Ｃ）は進行方向に急発進、
急停車したときの物体Ａの動作を示している。（Ｂ）は
急発進ときのバネ棒の状態であり、（Ｃ）は急停車時の
バネ棒の状態である。物体Ａのバネ定数や棒の拘束条件
を変えることにより、種々の状況にある視点をシミュレ
ートすることが可能である。このような外力によって動
く棒Ａの先に視点があると見なすことにより、簡単な物
理モデルで、現実世界の複雑な視野変化に近いものを描
くことができる。
急停車したときの物体Ａの動作を示している。（Ｂ）は
急発進ときのバネ棒の状態であり、（Ｃ）は急停車時の
バネ棒の状態である。物体Ａのバネ定数や棒の拘束条件
を変えることにより、種々の状況にある視点をシミュレ
ートすることが可能である。このような外力によって動
く棒Ａの先に視点があると見なすことにより、簡単な物
理モデルで、現実世界の複雑な視野変化に近いものを描
くことができる。
【００２６】以上のような物理モデルによれば、物理的
な外力のない状態で計算した視野変換マトリクスと、上
記のようなバネ棒の先にある視点の微細な方向移動は別
々に計算することができる。図２は本発明の基本構成図
である。前述と同様に、モデル情報データベース５と、
視野変換マトリクスデータベース６と、視点軌跡データ
ベース７を設けている。前提となるデータを以下に説明
する。モデル情報データベース５は、予めモデルの幾何
情報（形状、座標等）とその物理属性（質量等）を格納
している。また、軌跡上のどの位置でどのような速度、
加速度で移動するか、といった移動に関する指定情報も
記録する。また、視点軌跡データベース７は予め３次元
空間内の軌跡データを格納している。
な外力のない状態で計算した視野変換マトリクスと、上
記のようなバネ棒の先にある視点の微細な方向移動は別
々に計算することができる。図２は本発明の基本構成図
である。前述と同様に、モデル情報データベース５と、
視野変換マトリクスデータベース６と、視点軌跡データ
ベース７を設けている。前提となるデータを以下に説明
する。モデル情報データベース５は、予めモデルの幾何
情報（形状、座標等）とその物理属性（質量等）を格納
している。また、軌跡上のどの位置でどのような速度、
加速度で移動するか、といった移動に関する指定情報も
記録する。また、視点軌跡データベース７は予め３次元
空間内の軌跡データを格納している。
【００２７】以下に基本的な装置構成及び実行手順を説
明する。ダイナミクス計算部３はモデル情報データベー
ス５内の情報に基づいて、視野情報を更新する。また視
点軌跡データベース７には、予めどの物体に視点を設定
するかを記述しておき、ダイナミクス計算部３は、その
情報からモデル情報データベース５を参照し、描画時に
はモデル情報データベース５から物理属性等を読み出
す。このモデルデータと物理属性及び視点軌跡から導か
れた遠心力、引力、摩擦力、相互干渉等を物理法則に従
って計算し、新たに視野変換マトリクスを計算する。こ
の計算のタイミングは、従来技術のようにモデル情報か
ら一括して全ての情報を計算し直しておく必要はなく、
描画処理部２の要請に応じて逐次計算して更新した視野
情報を送ればよい。
明する。ダイナミクス計算部３はモデル情報データベー
ス５内の情報に基づいて、視野情報を更新する。また視
点軌跡データベース７には、予めどの物体に視点を設定
するかを記述しておき、ダイナミクス計算部３は、その
情報からモデル情報データベース５を参照し、描画時に
はモデル情報データベース５から物理属性等を読み出
す。このモデルデータと物理属性及び視点軌跡から導か
れた遠心力、引力、摩擦力、相互干渉等を物理法則に従
って計算し、新たに視野変換マトリクスを計算する。こ
の計算のタイミングは、従来技術のようにモデル情報か
ら一括して全ての情報を計算し直しておく必要はなく、
描画処理部２の要請に応じて逐次計算して更新した視野
情報を送ればよい。
【００２８】描画処理部２はこの視野変換マトリクスに
よって視野を計算しモニタ１に描画を行う。この描画は
視点となった物体の物理的束縛を反映したリアルなもの
とすることができる。さらに、以下のような実行手続き
がある。即ち、上述では視点の位置をもとに視野変換マ
トリクスを最初から計算して描画に用いる手順を示し
た。外部からの力が小さい場合には、ダイナミクスの影
響を受けるのは視野変換マトリクスのごく一部であり、
全体としては外力のない理想的な状態で視野変換マトリ
クスを求めておき、それにダイナミクスの影響を加味し
て補正する方法が計算量の上でも適している。例えば、
遠心力のみを考えた場合には、図１２の座標系のスクリ
ーン画面のｚｅ軸の回転のみを補正すればよい。
よって視野を計算しモニタ１に描画を行う。この描画は
視点となった物体の物理的束縛を反映したリアルなもの
とすることができる。さらに、以下のような実行手続き
がある。即ち、上述では視点の位置をもとに視野変換マ
トリクスを最初から計算して描画に用いる手順を示し
た。外部からの力が小さい場合には、ダイナミクスの影
響を受けるのは視野変換マトリクスのごく一部であり、
全体としては外力のない理想的な状態で視野変換マトリ
クスを求めておき、それにダイナミクスの影響を加味し
て補正する方法が計算量の上でも適している。例えば、
遠心力のみを考えた場合には、図１２の座標系のスクリ
ーン画面のｚｅ軸の回転のみを補正すればよい。
【００２９】そこで、予めダイナミクスの影響のない視
野変換マトリクスを全て計算して視野変換マトリクスデ
ータベース６に格納しておき、描画時には書く時刻のマ
トリクスをデータベースから読出し、ダイナミクスの影
響部分のみ計算し補正し、描画に用いる手順も本発明で
は用意する。全ての視野変換マトリクスを計算し直す
か、ダイナミクス影響部分のみ更新するかは、予め使用
者が指示することができるとする。
野変換マトリクスを全て計算して視野変換マトリクスデ
ータベース６に格納しておき、描画時には書く時刻のマ
トリクスをデータベースから読出し、ダイナミクスの影
響部分のみ計算し補正し、描画に用いる手順も本発明で
は用意する。全ての視野変換マトリクスを計算し直す
か、ダイナミクス影響部分のみ更新するかは、予め使用
者が指示することができるとする。
【００３０】以上の構成と手順により本発明を実現する
ことができる。
ことができる。
【００３１】
【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例を説明す
る。図３（Ａ），（Ｂ）は視点軌跡とモデル情報データ
ベースの一例であり、図４は視点の移動軌跡と視野の傾
きの説明図であり、図５（Ａ），（Ｂ）は視野の傾きの
２例である。図３（Ａ）は視野情報データベースの例で
あり、図３（Ｂ）はモデル物体のデータベースである。
る。図３（Ａ），（Ｂ）は視点軌跡とモデル情報データ
ベースの一例であり、図４は視点の移動軌跡と視野の傾
きの説明図であり、図５（Ａ），（Ｂ）は視野の傾きの
２例である。図３（Ａ）は視野情報データベースの例で
あり、図３（Ｂ）はモデル物体のデータベースである。
【００３２】まず、（Ｂ）に示すようにモデル情報を設
定する。グラフィックのモデル情報は形状、その位置、
物理的属性である。形状、位置は３次元空間内でのモデ
ルの形状を記録したもので、既存のＣＡＤシステム等の
モデルを使って入力することができる。物理属性には色
（ｃｏｌ）や反射係数（ｒｅｆ）、及び質量（ｍ）、慣
性モーメント等があるが、何れも公知の会話処理技術に
よって作成できる。また軌跡上のどの位置でどのような
速度、加速度で移動するか、といった移動に関する指定
情報も記録する。ここでは物体ｉの質量をｍ（ｉ）と
し、他の属性と共にモデル情報データベースに記憶する
ものとする。その記録状態の例を図３に示す。この例で
は、質量と色と反射率に絞り、摩擦係数や慣性モーメン
ト等は省略する。
定する。グラフィックのモデル情報は形状、その位置、
物理的属性である。形状、位置は３次元空間内でのモデ
ルの形状を記録したもので、既存のＣＡＤシステム等の
モデルを使って入力することができる。物理属性には色
（ｃｏｌ）や反射係数（ｒｅｆ）、及び質量（ｍ）、慣
性モーメント等があるが、何れも公知の会話処理技術に
よって作成できる。また軌跡上のどの位置でどのような
速度、加速度で移動するか、といった移動に関する指定
情報も記録する。ここでは物体ｉの質量をｍ（ｉ）と
し、他の属性と共にモデル情報データベースに記憶する
ものとする。その記録状態の例を図３に示す。この例で
は、質量と色と反射率に絞り、摩擦係数や慣性モーメン
ト等は省略する。
【００３３】次に（Ａ）に示すように視点軌跡を設定す
る。視点軌跡データベースに格納する情報とは以下のよ
うなものである。 （１）視点を乗せる物体の番号。即ち、具体的な物体に
視点を乗せる。モデル情報データベース内のモデル番号
ｋを設定する。もしモデル番号ｋに該当する物体モデル
がなければ、この視点は仮想的なもので、一切の物理的
な力を受けないものとする（従来のウォークスルー・シ
ステムで使われている視点と同等）。
る。視点軌跡データベースに格納する情報とは以下のよ
うなものである。 （１）視点を乗せる物体の番号。即ち、具体的な物体に
視点を乗せる。モデル情報データベース内のモデル番号
ｋを設定する。もしモデル番号ｋに該当する物体モデル
がなければ、この視点は仮想的なもので、一切の物理的
な力を受けないものとする（従来のウォークスルー・シ
ステムで使われている視点と同等）。
【００３４】（２）視点の軌跡データとして視点を乗せ
た物体の移動軌跡を記録する。ｉ番目の点における座標
（ｐｘ（ｉ），ｐｙ（ｉ），ｐｚ（ｉ））の形で記録す
る。この他に、１つの視点からの視線を定めるために視
線方向のベクトルを指定する必要がある。これも位置や
時刻毎に異なる方向を設定してもよいが、本実施例では
図１２と同様にモデル座標系に対してスクリーンのｙ軸
をα、続いてｘ軸方向にβだけ回転させた方向として固
定しておく。位置や時刻毎にα、βが変化しても以下の
議論は同様に成り立つ。
た物体の移動軌跡を記録する。ｉ番目の点における座標
（ｐｘ（ｉ），ｐｙ（ｉ），ｐｚ（ｉ））の形で記録す
る。この他に、１つの視点からの視線を定めるために視
線方向のベクトルを指定する必要がある。これも位置や
時刻毎に異なる方向を設定してもよいが、本実施例では
図１２と同様にモデル座標系に対してスクリーンのｙ軸
をα、続いてｘ軸方向にβだけ回転させた方向として固
定しておく。位置や時刻毎にα、βが変化しても以下の
議論は同様に成り立つ。
【００３５】次に描画処理について説明する。まず、モ
デルの描画の開始は使用者が指示する。描画処理部２は
モデル座標系から視野変換マトリクスによってスクリー
ン座標系に変換し、クリッピング処理を通してモニター
に描画する。これらについては公知技術である。モデル
座標系にモデルを配置するのはモデルデータベースのデ
ータのみからできる。スクリーン座標に変換するには視
野変換マトリクスが必要である。このマトリクスは前記
のように４×４の座標変換行列であり、その係数は視点
位置、視点方向が決まれば一意に求められる。
デルの描画の開始は使用者が指示する。描画処理部２は
モデル座標系から視野変換マトリクスによってスクリー
ン座標系に変換し、クリッピング処理を通してモニター
に描画する。これらについては公知技術である。モデル
座標系にモデルを配置するのはモデルデータベースのデ
ータのみからできる。スクリーン座標に変換するには視
野変換マトリクスが必要である。このマトリクスは前記
のように４×４の座標変換行列であり、その係数は視点
位置、視点方向が決まれば一意に求められる。
【００３６】時刻ｔ０のモデルの形状、位置をモデル情
報データベースから描画処理部に送る。描画処理部は指
定されたデータ構造と描画手順を予め知っており、それ
に従ってモニターにグラフィック画像を作成する公知の
システムとする。さらにダイナミクス計算について説明
する。まず、初期位置の視点軌跡をデータベースから読
み出す。視点を乗せるモデル番号、視点座標等をダイナ
ミクス計算部に送る。以下、点ｔにおける計算を示す。
報データベースから描画処理部に送る。描画処理部は指
定されたデータ構造と描画手順を予め知っており、それ
に従ってモニターにグラフィック画像を作成する公知の
システムとする。さらにダイナミクス計算について説明
する。まず、初期位置の視点軌跡をデータベースから読
み出す。視点を乗せるモデル番号、視点座標等をダイナ
ミクス計算部に送る。以下、点ｔにおける計算を示す。
【００３７】この実施例では説明を簡単にするために、
図１でのバネ棒Ａは質点Ｍから地平線に対して上方にあ
り、棒Ａの長さは極めて小さいとしておく。即ち、ここ
での説明では物理的な力は遠心力と引力のみとし、進行
方向への視点移動や遠心力による棒Ａの振動はないと
し、視野の変化は進行方向に対して常に垂直な面内での
回転（視野の左右への揺れ）のみとする。しかし、棒Ａ
に対するより複雑な物理モデルを適用する場合でも、本
発明の基本原理は変える必要はなく、以下の説明を敷衍
して実現することは容易である。
図１でのバネ棒Ａは質点Ｍから地平線に対して上方にあ
り、棒Ａの長さは極めて小さいとしておく。即ち、ここ
での説明では物理的な力は遠心力と引力のみとし、進行
方向への視点移動や遠心力による棒Ａの振動はないと
し、視野の変化は進行方向に対して常に垂直な面内での
回転（視野の左右への揺れ）のみとする。しかし、棒Ａ
に対するより複雑な物理モデルを適用する場合でも、本
発明の基本原理は変える必要はなく、以下の説明を敷衍
して実現することは容易である。
【００３８】ダイナミクス計算部３はモデルの物理属性
から遠心力Ｆ（ｔ）と引力Ｇ（ｔ）を求める。この合力
が実際に視点物体が受ける力（加速度）である。物体ｋ
にかかる引力Ｇ（ｔ）は物体ｋの物理属性からｍ（ｋ）
＊ｇと求める（これは時刻ｔに無関係に一定である）。
遠心力Ｆ（ｔ）は初期時には０とする。時刻ｔの遠心力
は時刻（ｔ−２），時刻（ｔ−１），時刻ｔにおける視
点物体の位置から求める。時刻ｔ−２，ｔ−１，ｔのそ
れぞれの視点位置を（ｘ１，ｙ１，ｚ１），（ｘ２，ｙ
２，ｚ２），（ｘ３，ｙ３，ｚ３）とする。このとき物
体Ａにかかる遠心力は、 ｍ（ｋ）＊ｖ（ｔ）2 ／ｒ（ｔ） となる。ここで、ｒ（ｔ）は時刻ｔのの回転半径、ｖ
（ｔ）は時刻ｔでの速度である。ここで、 v(t)= √[(x3 - x2)2 + (y3 - y2)2 + (z3 - z2)2 ] とする。また、 r(t)= √[(ax - ox)2 + (ay - oy)2 ] とする。但し、 ox = (ax * A + ay * D) * B - (bx * C + by * B) * D oy = (bx * C + by * B) * A - (ax * A + ay * D) * C A = ax - x1 B = by - y2 C = bx - x2 D = ay - y1 ax = ( x1 + x2 ) / 2 ay = ( y1 + y2 ) / 2 bx = ( x2 + x3 ) / 2 by = ( y2 + y3 ) / 2 Ｆ（ｔ）とＧ（ｔ）の合力が実際に物体にかかる力であ
り、このために物体が傾き、描画する世界も傾く。ここ
では説明を簡単にするために、視点の軌跡は地平線に対
して平行であり、ｚ方向には加速されないと仮定する。
このとき物体は移動方向い対してのみ傾く（図４参
照）。このとき傾き角θは、 θ＝ａｒｃｔａｎ〔Ｋ＊ｖ（ｔ）2 ／ｒ（ｔ）〕 ここでＫは適当なパラメータであり、遠心力に比例した
角度変動を表しているので、棒Ａのバネ定数ηと同等の
ものと考えてよい。
から遠心力Ｆ（ｔ）と引力Ｇ（ｔ）を求める。この合力
が実際に視点物体が受ける力（加速度）である。物体ｋ
にかかる引力Ｇ（ｔ）は物体ｋの物理属性からｍ（ｋ）
＊ｇと求める（これは時刻ｔに無関係に一定である）。
遠心力Ｆ（ｔ）は初期時には０とする。時刻ｔの遠心力
は時刻（ｔ−２），時刻（ｔ−１），時刻ｔにおける視
点物体の位置から求める。時刻ｔ−２，ｔ−１，ｔのそ
れぞれの視点位置を（ｘ１，ｙ１，ｚ１），（ｘ２，ｙ
２，ｚ２），（ｘ３，ｙ３，ｚ３）とする。このとき物
体Ａにかかる遠心力は、 ｍ（ｋ）＊ｖ（ｔ）2 ／ｒ（ｔ） となる。ここで、ｒ（ｔ）は時刻ｔのの回転半径、ｖ
（ｔ）は時刻ｔでの速度である。ここで、 v(t)= √[(x3 - x2)2 + (y3 - y2)2 + (z3 - z2)2 ] とする。また、 r(t)= √[(ax - ox)2 + (ay - oy)2 ] とする。但し、 ox = (ax * A + ay * D) * B - (bx * C + by * B) * D oy = (bx * C + by * B) * A - (ax * A + ay * D) * C A = ax - x1 B = by - y2 C = bx - x2 D = ay - y1 ax = ( x1 + x2 ) / 2 ay = ( y1 + y2 ) / 2 bx = ( x2 + x3 ) / 2 by = ( y2 + y3 ) / 2 Ｆ（ｔ）とＧ（ｔ）の合力が実際に物体にかかる力であ
り、このために物体が傾き、描画する世界も傾く。ここ
では説明を簡単にするために、視点の軌跡は地平線に対
して平行であり、ｚ方向には加速されないと仮定する。
このとき物体は移動方向い対してのみ傾く（図４参
照）。このとき傾き角θは、 θ＝ａｒｃｔａｎ〔Ｋ＊ｖ（ｔ）2 ／ｒ（ｔ）〕 ここでＫは適当なパラメータであり、遠心力に比例した
角度変動を表しているので、棒Ａのバネ定数ηと同等の
ものと考えてよい。
【００３９】傾きの方向は物体の束縛状態によって異な
る。例えば、視点を乗せた物体が地面にのみ束縛された
自動車のような場合は、遠心力方向（回転の外向き）に
傾く（図５（Ａ）参照）。逆に列車の場合には予め線路
が傾斜しているため、その状態で遠心力と抗力が釣り合
う形となる（図５（Ｂ）参照）。計算が簡単となるよう
にどちらも傾きの絶対値は同じと見さす。また、「自動
車」型か「列車」型かは予め視点軌跡データベースに登
録しておき、どちら側への傾きとなるかは一意に決めら
れるようにしておく。
る。例えば、視点を乗せた物体が地面にのみ束縛された
自動車のような場合は、遠心力方向（回転の外向き）に
傾く（図５（Ａ）参照）。逆に列車の場合には予め線路
が傾斜しているため、その状態で遠心力と抗力が釣り合
う形となる（図５（Ｂ）参照）。計算が簡単となるよう
にどちらも傾きの絶対値は同じと見さす。また、「自動
車」型か「列車」型かは予め視点軌跡データベースに登
録しておき、どちら側への傾きとなるかは一意に決めら
れるようにしておく。
【００４０】図６は本発明の基本処理フローチャートで
あり、上記の説明をフローチャートで説明するものであ
る。まず、点ｔでの軌跡位置を参照し（Ｓ１）、次に時
刻ｔの物体の位置から速度と回転半径を求める（Ｓ
２）。次にそこから遠心力と重力を求め（Ｓ３）、引力
との合力として視野の傾きθを計算する（Ｓ４）。傾き
θの計算では極端な遠心力を除外するためにパラメータ
Ｋによってリアルな傾きとなるように調整する。パラメ
ータＫは予め視点軌跡データベース７に外部から設定入
力されているとする。
あり、上記の説明をフローチャートで説明するものであ
る。まず、点ｔでの軌跡位置を参照し（Ｓ１）、次に時
刻ｔの物体の位置から速度と回転半径を求める（Ｓ
２）。次にそこから遠心力と重力を求め（Ｓ３）、引力
との合力として視野の傾きθを計算する（Ｓ４）。傾き
θの計算では極端な遠心力を除外するためにパラメータ
Ｋによってリアルな傾きとなるように調整する。パラメ
ータＫは予め視点軌跡データベース７に外部から設定入
力されているとする。
【００４１】次に傾きθにおける視野情報から視野変換
マトリクスを求め（Ｓ５）、そのマトリクスを描画部２
に入力することにより、ある時刻ｔでの視野画面がモニ
タ２に出力される（Ｓ６）。また視野変換マトリクスへ
の傾きθの反映は、図１２及び数１及び数２に示すよう
に通常の変換マトリクスに、ｚ軸方向の回転θを加える
のと同等である（Ｓ７，Ｓ８）。
マトリクスを求め（Ｓ５）、そのマトリクスを描画部２
に入力することにより、ある時刻ｔでの視野画面がモニ
タ２に出力される（Ｓ６）。また視野変換マトリクスへ
の傾きθの反映は、図１２及び数１及び数２に示すよう
に通常の変換マトリクスに、ｚ軸方向の回転θを加える
のと同等である（Ｓ７，Ｓ８）。
【００４２】選択器８は、視野変換マトリクスの計算と
更新を切り換えるためのものであり、ダイナミクスの影
響のみ計算する場合には、予めダイナミクスの影響のな
い視野変換マトリクスをデータベースから読出し、ｚ軸
方向の回転θのみ積算する。時刻に沿った描画を一通り
実行し、上記のダイナミクス計算部３で求めた視野の傾
きがリアルなものに見えない場合には使用者が再度Ｋを
修正して描画を再実行して確認する。
更新を切り換えるためのものであり、ダイナミクスの影
響のみ計算する場合には、予めダイナミクスの影響のな
い視野変換マトリクスをデータベースから読出し、ｚ軸
方向の回転θのみ積算する。時刻に沿った描画を一通り
実行し、上記のダイナミクス計算部３で求めた視野の傾
きがリアルなものに見えない場合には使用者が再度Ｋを
修正して描画を再実行して確認する。
【００４３】
【発明の効果】本発明の効果を以下にまとめる。
（１）ウォークスルー等を実現する際に、遠心力やその
他の外力であるダイナミクスの影響を予め全て計算し、
視野情報として格納しておく必要がない。本発明により
システムではダイナミクスをシステム内部にモデル化し
てあるので、軌跡の情報と物体モデル及びダイナミクス
のパラメータのみを与えることにより、自動的にダイナ
ミクスを考慮したリアルな描画を得ることができる。
他の外力であるダイナミクスの影響を予め全て計算し、
視野情報として格納しておく必要がない。本発明により
システムではダイナミクスをシステム内部にモデル化し
てあるので、軌跡の情報と物体モデル及びダイナミクス
のパラメータのみを与えることにより、自動的にダイナ
ミクスを考慮したリアルな描画を得ることができる。
【００４４】（２）視野変換マトリクスの中で、ダイナ
ミクスの影響を受ける計算部分と受けない部分とに分離
し、後者は予め全て計算して視野変換マトリクス・デー
タベースとして記録しておき、描画時にダイナミクスの
影響部分のみ更新するという手順を用い、そのときには
視野変換マトリクスの再計算そのものが回転マトリクス
の積のみとなって簡単になり高速化することができる。
ミクスの影響を受ける計算部分と受けない部分とに分離
し、後者は予め全て計算して視野変換マトリクス・デー
タベースとして記録しておき、描画時にダイナミクスの
影響部分のみ更新するという手順を用い、そのときには
視野変換マトリクスの再計算そのものが回転マトリクス
の積のみとなって簡単になり高速化することができる。
【００４５】また、視点軌跡の決定時に視野変換マトリ
クスを確定せず、描画時に逐次計算するため、ダイナミ
クスのパラメータ変更による再計算が容易である。ダイ
ナミクスを含む視野変換マトリクスを描画前に確定する
と、その再計算にはモデル情報データベースその他を再
度参照しなければならない。 （３）ダイナミクス計算部を活用しないときには、視点
に一切の物理的な力が及ばないと仮定したときの描画が
可能となる（これは従来のグラフィック技術での一般的
な描画となる）。即ち、本発明によるシステムでは従来
のウォークスルーとしても使用することができる。従来
のように視野情報データベースに事前にダイナミクス計
算が加味されていると、本発明のような切り換えができ
ず、モデルを使用した再計算が必要となる。
クスを確定せず、描画時に逐次計算するため、ダイナミ
クスのパラメータ変更による再計算が容易である。ダイ
ナミクスを含む視野変換マトリクスを描画前に確定する
と、その再計算にはモデル情報データベースその他を再
度参照しなければならない。 （３）ダイナミクス計算部を活用しないときには、視点
に一切の物理的な力が及ばないと仮定したときの描画が
可能となる（これは従来のグラフィック技術での一般的
な描画となる）。即ち、本発明によるシステムでは従来
のウォークスルーとしても使用することができる。従来
のように視野情報データベースに事前にダイナミクス計
算が加味されていると、本発明のような切り換えができ
ず、モデルを使用した再計算が必要となる。
【００４６】（４）入力処理部からダイナミクスに関わ
るパラメータを随時変更し、調整できるので、種々の物
体モデルや物理モデルによる視野の変化をシミュレート
することができる。 （５）バネ棒による簡易モデルを利用することにより、
視野の変化に大きな影響を与える遠心力や移動時の加速
度を簡単に計算して描画に反映することができる。全て
の物理法則を加味する場合に比べて描画結果の精度はそ
れほど変わらず、計算時間や計算機構が大幅に簡略化す
ることができる。
るパラメータを随時変更し、調整できるので、種々の物
体モデルや物理モデルによる視野の変化をシミュレート
することができる。 （５）バネ棒による簡易モデルを利用することにより、
視野の変化に大きな影響を与える遠心力や移動時の加速
度を簡単に計算して描画に反映することができる。全て
の物理法則を加味する場合に比べて描画結果の精度はそ
れほど変わらず、計算時間や計算機構が大幅に簡略化す
ることができる。
【図１】本発明におけるダイナミクスの説明図（Ａ，
Ｂ，Ｃ）である。
Ｂ，Ｃ）である。
【図２】本発明の基本構成図である。
【図３】本発明による視点軌跡とモデル情報データベー
スの一例（Ａ，Ｂ）である。
スの一例（Ａ，Ｂ）である。
【図４】視点の移動軌跡と視野の傾きの説明図である。
【図５】視野の傾きの２例の説明図（Ａ，Ｂ）である。
【図６】本発明の基本処理フローチャートである。
【図７】一般的なウォークスルーの一例説明図である。
【図８】従来のウォークスルー作成の基本手順である。
【図９】フライトシミュレータの要部構成図である。
【図１０】従来のウォークスルー・システムの要部構成
図である。
図である。
【図１１】物体へのダイナミクスによる視野の傾きの説
明図（Ａ，Ｂ）である。
明図（Ａ，Ｂ）である。
【図１２】視野変換マトリクスを説明するための座標系
である。
である。
１…モニタ
２…描画処理部
３…ダイナミクス計算部
４…入力処理部
５…モデル情報データベース
６…視野変換マトリクス
７…視点情報データベース
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−181940（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−142982（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−199580（ＪＰ，Ａ)
特表 平６−507736（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G06T 17/40
A63F 13/00
G09B 9/00 - 9/56
ＣＳＤＢ（日本国特許庁)
Claims (5)
- 【請求項１】 コンピュータ・グラフィックにおけるモ
ニター画面上の視点を設定する視点設定装置であって、 描画対象である３次元物体モデルの座標及び物理属性デ
ータを格納するモデル情報データベース（５）と、 視点が移動する軌跡についての定義情報を格納する視点
軌跡データベース（７）と、 前記モデル情報と視点情報に基づいて、視点の乗った物
体が受ける物理的な力によって視点が変動することによ
る視野の変動を自動的に計算し、該変動した視野につい
て視野変換マトリクスを逐次更新及び作成するダイナミ
クス計算部（３）と、 前記ダイナミクス計算部により作成された視野変換マト
リクスを格納する視野変換マトリクス・データベース
（６）と、 前記ダイナミクス計算部による計算結果を受け、前記モ
デル情報と前記視野変換マトリクスに基づいて、描画処
理を行う描画処理部（２）と、 前記描画処理結果を表示するモニタ（１）と、 を備えた視点設定装置。 - 【請求項２】 前記ダイナミクス計算部は、モデル情報
と視点軌跡データから、物体に与える遠心力その他の外
力を示すダイナミクスを計算し、逐次に視野の変動を求
め、該変動に応じて前記視野変換マトリクスを更新する
請求項１に記載の視点設定装置。 - 【請求項３】 前記ダイナミクス計算部は、視点が特定
のモデル上に存在しない時には、仮想的な視点が何の物
理的な力を受けずに一定の軌跡に沿って移動して行くと
見なして、特定のダイナミクス計算を省略する請求項１
に記載の視点設定装置。 - 【請求項４】 データ入力処理手段（２）をさらに備
え、前記ダイナミクス計算部が視野の変動を計算する際
に、物体に与える物理的な力と、物体からの視野の変動
の間の関係パラメータを、前記入力処理手段に基づき予
め設定しておき、この設定値に基づき視野の変動の程度
を調整する請求項１に記載の視点設定装置。 - 【請求項５】 前記ダイナミクス計算部が、ダイナミク
スを計算するモデルを棒状物体とし、該棒状物体上に質
点（Ｍ）と、その質点から所定方向の距離上に視点
（Ｅ）を設け、前記棒状物体の伸縮及び揺れを視野の変
動として加算する請求項１に記載の視点設定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04867594A JP3503982B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 視点設定装置 |
| US08/399,540 US5604848A (en) | 1994-03-18 | 1995-03-07 | Viewpoint setting apparatus for a computer graphics system for displaying three-dimensional models |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04867594A JP3503982B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 視点設定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07262411A JPH07262411A (ja) | 1995-10-13 |
| JP3503982B2 true JP3503982B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=12809903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04867594A Expired - Fee Related JP3503982B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 視点設定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5604848A (ja) |
| JP (1) | JP3503982B2 (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0896165A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-12 | Fujitsu Ltd | 画像生成方法及び画像生成装置 |
| JPH09153146A (ja) * | 1995-09-28 | 1997-06-10 | Toshiba Corp | 仮想空間表示方法 |
| JP4033479B2 (ja) * | 1996-06-21 | 2008-01-16 | 株式会社バンダイナムコゲームス | 画像生成装置及び情報記憶媒体 |
| JP4093620B2 (ja) * | 1996-06-21 | 2008-06-04 | 株式会社バンダイナムコゲームス | ３次元ゲーム装置及び情報記憶媒体 |
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