JP3559336B2 - Ｃｇデータ作成装置とｃｇアニメーション編集装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、物体のＣＡＤデータから物体のＣＧデータを自動的に作成できるようにするＣＧデータ作成装置と、そのＣＧデータ作成装置を利用することで、ＣＧアニメーションを高速に作成できるようにするＣＧアニメーション編集装置に関する。
【０００２】
最近、コンピュータグラフィックス（ＣＧ）のアニメーション技術の向上により、仮想世界内を利用者の視線が動き回って、容易に仮想世界を体験できるウオークスルーと呼ばれるＣＧシミュレーションの利用が増えてきており、これらの中でも、仮想世界内の物体の眺め方をある程度限定しておき、その中を利用者の視点が自由に動き回ってその世界を体験する景観シミュレーションと呼ばれるものの利用が拡大している。
【０００３】
このようなＣＧシミュレーションを実用的なものとするためには、よりリアルな物体のＣＧデータを簡単に作成できるようにしていく必要がある。
【０００４】
【従来の技術】
ＣＧアニメーションの編集処理を実行するＣＧアニメーション編集装置では、物体のＣＧデータを作成して、それを元にして物体のＣＧアニメーションを生成していくことになる。
【０００５】
このＣＧデータを最初から作成していくのは大変な作業であり、また、リアルなものを作成していくことが難しいことから、最近では、ＣＡＤで作った図形データを利用していくことが行われている。このＣＡＤの図形データは、製造用に作成されていることから、目に見えない部分にある図形データ要素（ポリゴン）や、遠くにある物体の詳細な形状等といったような表示に不要なデータを数多く持っている。
【０００６】
しかるに、ＣＧアニメーションの生成には、図形データと視線との交差判定や、図形データの頂点位置での照度計算や、陰付けのための光線と図形データとの交差判定等が必要であり、図形データ要素の数が多い程計算量が増大してしまう。従って、ＣＡＤで作られた図形データをそのままＣＧデータとして用いていたのでは、ＣＧにおける描画速度を著しく落としてしまうことになる。
【０００７】
これから、ＣＡＤの図形データを利用してＣＧデータを作成していく場合には、ＣＡＤの図形データの持つ不要な部分を削除していく必要がある。例えば、６枚の板を使って作られる箱は、ＣＡＤでは、図１１に示すように、３６個の四角形ポリゴンで作成されることになるが、ＣＧデータとしては、理想的には、図１２に示すように、６個の四角形ポリゴンで表現できることから、図１１に示すＣＡＤの図形データから不要な部分を削除していくことで、図１２に示すＣＧデータ、あるいは、それに近いＣＧデータを作成していく必要がある。
【０００８】
この要求に対して、従来では、ＣＡＤの図形データを使って一度そのままＣＧ化し、ユーザが、そのＣＧ化した画像を見て、不要なポリゴンのありそうな場所を予測し、それを使って、ＣＡＤの図形データの中から不要部分を捜し出して削除していくという方法を採っていた。すなわち、従来では、ユーザの手作業により、ＣＡＤの図形データの持つ不要な部分の削除処理を実現するという方法を採っていたのである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のようにＣＧアニメーションに不要なポリゴンを、目測かつ手作業で選択し除去するという方法を採っていると、ユーザに対して、大きな負荷を強いるという問題点があった。そして、新たなＣＡＤの図形データが追加されると、その都度、その追加される図形データの持つ不要な部分の削除処理を手作業で実行しなければならないという問題点があった。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、物体のＣＡＤデータから物体のＣＧデータを自動的に作成できるようにする新たなＣＧデータ作成装置の提供と、そのＣＧデータ作成装置を利用することで、ＣＧアニメーションを高速に作成できるようにする新たなＣＧアニメーション編集装置の提供とを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
図１（ａ）に、本発明により構成されるＣＧデータ作成装置１の原理構成、図１（ｂ）に、本発明により構成されるＣＧアニメーション編集装置２の原理構成を図示する。
【００１２】
図１（ａ）に原理構成を図示する本発明のＣＧデータ作成装置１は、物体のＣＡＤデータからその物体のＣＧデータを自動的に作成するものであって、これを実現するために、物体のＣＡＤデータを読み込む読込部１０と、物体のＣＡＤデータに向けて複数の仮想的な光線を発生する発生部１１と、発生部１１の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定を実行する判定部１２と、判定部１２の判定結果を使って物体のＣＧデータを作成する作成部１３とを備える。
【００１３】
一方、図１（ｂ）に原理構成を図示する本発明のＣＧアニメーション編集装置２は、本発明に従って物体のＣＧデータを作成し、それを使ってＣＧアニメーションを高速に作成するものであって、これを実現するために、物体のＣＡＤデータを読み込む読込部２０と、物体のＣＡＤデータに対して、物体外部から内部へ向かう複数の仮想的な光線を発生する第１の発生部２１と、物体のＣＡＤデータに対して、物体内部から外部へ向かう複数の仮想的な光線を発生する第２の発生部２２と、第１及び第２の発生部２１，２２の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定をそれぞれ別々に実行する判定部２３と、判定部２３の判定結果を使って、物体外部から見た場合の物体のＣＧデータと、物体内部から見た場合の物体のＣＧデータとを別々に作成する作成部２４と、作成部２４の作成する物体外部から見た場合の物体のＣＧデータを格納する第１の格納部２５と、作成部２４の作成する物体内部から見た場合の物体のＣＧデータを格納する第２の格納部２６と、第１及び第２の格納部２５，２６の格納するＣＧデータを選択的に使用してＣＧアニメーションを算出する算出部２７と、算出部２７の算出したＣＧアニメーションをディスプレイに表示する表示部２８とを備える。
【００１４】
【作用】
図１（ａ）に原理構成を図示する本発明のＣＧデータ作成装置１では、読込部１０が処理対象の物体のＣＡＤデータを読み込むと、発生部１１は、物体を外部からのみ見る場合には、物体の外部から内部に向けて前後上下左右の６方向に平行となる複数の仮想的な光線（例えば、物体のモデリング座標系に平行となる複数の光線）を発生し、物体を内部からのみ見る場合には、物体の内部から外部に向けて球状に発せられる複数の仮想的な光線を発生し、物体を外部と内部の双方から見る場合には、この物体の外部から内部に向う複数の仮想的な光線と、この物体の内部から外部に向かう複数の仮想的な光線とを発生する。
【００１５】
この光線発生を受けて、判定部１２は、発生された光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定を実行し、この判定結果を受けて、作成部１３は、判定部１２により光線と交差しないと判定されたポリゴンを物体のＣＡＤデータから消去することで、物体のＣＧデータを自動的に作成する。
【００１６】
このようにして、物体を外部からのみ見る場合のＣＧデータを作成する必要があるときには、物体のＣＡＤデータに対して、物体の外部から内部に向かう複数の仮想的な光線を発生することで、視界に入ることのない物体内部にあるポリゴンを特定しそれを削除することで、そのＣＧデータをＣＡＤデータから自動的に作成できるようになる。
【００１７】
そして、物体を内部からのみ見る場合のＣＧデータを作成する必要があるときには、物体のＣＡＤデータに対して、物体の内部から外部に向かう複数の仮想的な光線を発生することで、視界に入ることのない物体外部にあるポリゴンを特定しそれを削除することで、そのＣＧデータをＣＡＤデータから自動的に作成できるようになる。
【００１８】
そして、物体を外部と内部の双方から見る場合のＣＧデータを作成する必要があるときには、物体のＣＡＤデータに対して、物体の外部から内部に向かう複数の仮想的な光線と、物体の内部から外部に向かう複数の仮想的な光線とを発生することで、視界に入ることのない物体のポリゴンを特定しそれを削除することで、そのＣＧデータをＣＡＤデータから自動的に作成できるようになる。
【００１９】
一方、図１（ｂ）に原理構成を図示する本発明のＣＧアニメーション編集装置２では、読込部２０が処理対象の物体のＣＡＤデータを読み込むと、第１の発生部２１は、物体の外部から内部に向う複数の仮想的な光線を発生し、第２の発生部２２は、物体の内部から外部に向かう複数の仮想的な光線を発生する。
【００２０】
この光線発生を受けて、判定部２３は、第１の発生部２１の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定と、第２の発生部２２の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定とを別々に実行する。この判定結果を受けて、作成部２４は、第１の発生部２１の発生する光線と交差しないと判定されたポリゴンを物体のＣＡＤデータから消去することで、物体を外部から見る場合のＣＧデータを自動的に作成して第１の格納部２５に格納するとともに、第２の発生部２２の発生する光線と交差しないと判定されたポリゴンを物体のＣＡＤデータから消去することで、物体を内部から見る場合のＣＧデータを自動的に作成して第２の格納部２６に格納する。
【００２１】
仮想世界を構成する物体のＣＧデータが第１及び第２の格納部２５，２６に格納されると、算出部２７は、そのＣＧデータを使って、現在の視点から見える世界を計算してＣＧアニメーションを作成していくことになるが、このとき、作成対象の物体を外部から見る場合には、第１の格納部２５に格納されるＣＧデータを使ってＣＧアニメーションを作成し、内部から見る場合には、第２の格納部２６に格納されるＣＧデータを使ってＣＧアニメーションを作成する。
【００２２】
このようにして、物体のＣＡＤデータから、物体を外部から見る場合のＣＧデータと、物体を内部から見る場合のＣＧデータとを別々に作成して、その２種類のＣＧデータの内、視点位置に応じたものを選択使用していく構成を採ることから、ＣＧアニメーションの作成に使用するＣＧデータが少ないポリゴン数を持つことになって、ＣＧアニメーションを高速に作成できるようになる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例に従って本発明を詳細に説明する。
図２に、本発明を具備するＣＧアニメーション編集システムのシステム構成を図示する。
【００２４】
図中、３０は本発明を具備するＣＧアニメーション編集装置、３１は図示しないＣＡＤシステムで作成された物体のＣＡＤデータを格納するＣＡＤデータファイル、３２はＣＧアニメーション編集装置３０で使用する物体のＣＧデータを格納するＣＧデータファイル、３３はＣＧアニメーション編集装置３０で生成されるＣＧアニメーションを表示するディスプレイである。
【００２５】
この本発明を具備するＣＧアニメーション編集装置３０は、ＣＡＤデータファイル３１に格納される物体のＣＡＤデータから、その物体のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納するＣＧデータ作成機構３４と、ＣＧデータファイル３２に格納される物体のＣＧデータを使ってＣＧアニメーションを生成してディスプレイ３３に表示するＣＧアニメーション生成機構３５という２つの機構を備える構成を採る。
【００２６】
図３に、ＣＧアニメーション編集装置３０の持つＣＧデータ作成機構３４の実行する処理フローの一実施例を図示する。次に、この処理フローに従って、本発明のＣＧデータの作成処理について詳細に説明する。
【００２７】
ＣＧデータ作成機構３４は、図３の処理フローに従って物体のＣＧデータを作成するときには、先ず最初に、ステップ１で、ＣＡＤデータファイル３１に格納される全物体についての処理を終了したのか否かを判断して、全物体についての処理終了を判断するときには、全処理を終了し、処理されていない物体が残されていることを判断するときには、ステップ２に進んで、残されている物体の中の１つを処理対象物体として選択して、それが持つ全ポリゴンを判定対象ポリゴンとして設定する。
【００２８】
続いて、ステップ３で、これまでに発生した光線の本数が指定数まで到達したのか否かを判断して、未到達を判断するときには、物体のＣＡＤデータに対して、物体外部から内部に向かう仮想的な光線（レイ）を新たに１本発生する。この光線の発生形態としては、例えば、図４に示すように、物体のモデリング座標系（物体毎の座標系）の±ＸＹＺ軸に平行となる光線を順次発生していくことで実行され、このとき、各方向の光線の発生本数は、例えば、物体の持つその方向の段面積の大きさに応じたものとなるようにする。ここで、物体の持つ段面積は、ＣＡＤデータに物体を包含するバウンディングボックス情報が格納されているので、それを使って知ることができる。
【００２９】
ステップ３で、物体外部から内部に向かう光線を発生すると、続いて、ステップ４で、判定対象ポリゴンが残されているのか否かを判断して、残されていないことを判断するときには、ステップ３に戻り、残されていることを判断するときには、ステップ５に進んで、残されている判定対象ポリゴンと、ステップ３で発生した光線とが交差するのか否かをチェックする。
【００３０】
このステップ５で、交差するポリゴンが存在しないことを検出するときには、ステップ３に戻り、交差するポリゴンが存在することを検出するときには、ステップ６に進んで、その交差するポリゴンを判定対象ポリゴンから取り除いてからステップ３に戻っていく。
【００３１】
そして、ステップ３で、これまでに発生した光線の本数が指定数まで到達したことを判断（ステップ４で、判定対象ポリゴンが残されていないことを判断するときも含む）するときには、ステップ７に進んで、発生光線と交差しないものとして残されている判定対象ポリゴンを物体のＣＡＤデータから削除することで、その物体のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納してから、次の物体のＣＧデータを作成すべくステップ１に戻っていく。
【００３２】
このようにして、ＣＧデータ作成機構３４は、図３の処理フローを実行することで、物体のＣＡＤデータに対して、物体の外部から内部に向かう複数の仮想的な光線を発生することで、視界に入ることのない物体内部にあるポリゴンを特定しそれを削除することで、そのＣＧデータをＣＡＤデータから自動的に作成していくのである。
【００３３】
例えば、図５に示すように、２枚の板を貼り合わせた物体があるとする。この物体は、ＣＡＤデータでは、２枚の板を貼り合わせたものとして表現される必要があることから、１２個の四角形ポリゴンから構成されることになるが、ＣＧデータとしては、中心部分で接している２個の四角形ポリゴンは不要である。このような場合、ＣＧデータ作成機構３４は、図３の処理フローを実行することで、視界に入ることのないこの２個の四角形ポリゴンを自動的に削除していくことでＣＧデータを作成していくことになる。
【００３４】
図３の処理フローでは、物体を外部のみから見ることを想定したが、物体によっては、内部のみから見るものもあるし、外部と内部の双方から見るものもある。
【００３５】
図６及び図７に、このような場合に実行するＣＧデータ作成機構３４の処理フローの一実施例を図示する。次に、この処理フローに従って、本発明のＣＧデータの作成処理について詳細に説明する。
【００３６】
ＣＧデータ作成機構３４は、図６及び図７の処理フローに従って物体のＣＧデータを作成するときには、先ず最初に、ステップ１で、ＣＡＤデータファイル３１に格納される物体について、それが内部から見る可能性のある物体であるのか否かを判断して、内部から見る可能性のない物体であることを判断するときには、ステップ２に進んで、外部のみから参照される物体である旨を登録する。
【００３７】
一方、ステップ１で、内部から見る可能性のある物体であることを判断するときには、ステップ３に進んで、物体内部のどの位置から見るのかを設定する。この設定処理は、例えば、物体のＣＡＤデータからワイヤフレームのＣＧアニメーション（色なしのＣＧアニメーション）を作成し、利用者が、そのＣＧアニメーションに従って物体内部に入り込むことで設定するものであって、１つに限られることなく複数の位置が設定されることもある。
【００３８】
続いて、ステップ４で、ステップ３で処理した物体が外部から見る可能性があるのか否かを判断して、外部から見る可能性のない物体であることを判断するときには、ステップ５に進んで、内部のみから参照される物体である旨を登録し、外部から見る可能性のある物体であることを判断するときには、ステップ６に進んで、外部と内部の双方から参照される物体である旨を登録する。
【００３９】
このようにして、ＣＡＤデータファイル３１に格納される物体について、それが外部のみから参照される物体であるのか、内部のみから参照される物体であるのか、外部と内部の双方から参照される物体であるのかを登録すると、続いて、ステップ７で、ＣＡＤデータファイル３１に格納される全物体についての処理を終了したのか否かを判断して、全物体についての処理終了を判断するときには、全処理を終了し、処理されていない物体が残されていることを判断するときには、ステップ８に進んで、残されている物体の中の１つを処理対象物体として選択して、それが持つ全ポリゴンを判定対象ポリゴンとして設定する。
【００４０】
続いて、ステップ９で、ステップ８で選択した物体が外部から参照される物体であるのか否かを判断して、外部から参照される物体であることを判断するときには、ステップ１０に進んで、これまでに発生した物体内部に向かう光線の本数が指定数まで到達したのか否かを判断して、未到達を判断するときには、物体のＣＡＤデータに対して、物体外部から内部に向かう仮想的な光線を新たに１本発生する。例えば、図４に示したように、物体のモデリング座標系の±ＸＹＺ軸に平行となる光線を発生していくのである。
【００４１】
ステップ１０で、物体外部から内部に向かう光線を発生すると、続いて、ステップ１１で、判定対象ポリゴンが残されているのか否かを判断して、残されていないことを判断するときには、ステップ１０に戻り、残されていることを判断するときには、ステップ１２に進んで、残されている判定対象ポリゴンと、ステップ１０で発生した光線とが交差するのか否かをチェックする。
【００４２】
このステップ１２で、交差するポリゴンが存在しないことを検出するときには、ステップ１０に戻り、交差するポリゴンが存在することを検出するときには、ステップ１３に進んで、その交差するポリゴンを判定対象ポリゴンから取り除いてからステップ１０に戻っていく。
【００４３】
そして、ステップ１０で、これまでに発生した物体内部に向かう光線の本数が指定数まで到達したことを判断（ステップ１１で、判定対象ポリゴンが残されていないことを判断するときも含む）するときには、図７の処理フローのステップ１４に進んで、ステップ８で選択した物体が内部からも参照される物体であるのか否かを判断する。
【００４４】
このステップ１４で、内部からは参照されない物体であることを判断するときには、ステップ１９に進んで、発生光線と交差しないものとして残されている判定対象ポリゴンを物体のＣＡＤデータから削除することで、その物体のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納してから、次の物体のＣＧデータを作成すべくステップ７に戻っていく。すなわち、このルートを経由する場合には、ステップ８で選択した物体が外部のみから参照される物体であるので、その物体を外部から見た場合のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納していくのである。
【００４５】
一方、ステップ１４で、内部からも参照される物体であることを判断するときには、ステップ１５に進んで、これまでに発生した物体外部に向かう光線の本数が指定数まで到達したのか否かを判断して、未到達を判断するときには、物体のＣＡＤデータに対して、ステップ３で設定した内部点を発生点にして、物体内部から外部に向かう仮想的な光線を新たに１本発生する。この光線の発生形態としては、ステップ３で設定した発生点から空間の全方向になるべく均一となるようにと発生されるものであって、例えば、図８に示すように、発生点から球状に発生する。
【００４６】
ステップ１５で、物体内部から外部に向かう光線を発生すると、続いて、ステップ１６で、判定対象ポリゴンが残されているのか否かを判断して、残されていないことを判断するときには、ステップ１５に戻り、残されていることを判断するときには、ステップ１７に進んで、残されている判定対象ポリゴンと、ステップ１５で発生した光線とが交差するのか否かをチェックする。
【００４７】
このステップ１７で、交差するポリゴンが存在しないことを検出するときには、ステップ１５に戻り、交差するポリゴンが存在することを検出するときには、ステップ１８に進んで、その交差するポリゴンを判定対象ポリゴンから取り除いてからステップ１５に戻っていく。
【００４８】
そして、ステップ１５で、これまでに発生した物体外部に向かう光線の本数が指定数まで到達したことを判断（ステップ１６で、判定対象ポリゴンが残されていないことを判断するときも含む）するときには、ステップ１９に進んで、発生光線と交差しないものとして残されている判定対象ポリゴンを物体のＣＡＤデータから削除することで、ステップ８で選択した物体のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納してから、次の物体のＣＧデータを作成すべく、図６の処理フローのステップ７に戻っていく。すなわち、このルートを経由する場合には、ステップ８で選択した物体が外部と内部の双方から参照される物体であるので、その物体を外部と内部の双方から見た場合のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納していくのである。
【００４９】
一方、図６の処理フローのステップ９で、ステップ８で選択した物体が外部から参照される物体でないことを判断するときには、ステップ１０ないしステップ１３の処理を実行せずに、直ちにステップ１４に進んで、ステップ１５ないしステップ１９の処理を実行することで、その物体を内部から見た場合のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納してから、次の物体のＣＧデータを作成すべく、図６の処理フローのステップ７に戻っていく。すなわち、このルートを経由する場合には、ステップ８で選択した物体が内部のみから参照される物体であるので、その物体を内部から見た場合のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納していくのである。
【００５０】
このようにして、ＣＧデータ作成機構３４は、図６及び図７の処理フローを実行することで、外部のみから見る物体については、物体のＣＡＤデータに対して、物体の外部から内部に向かう複数の仮想的な光線を発生することで、視界に入ることのない物体内部にあるポリゴンを特定しそれを削除することでＣＧデータを自動的に作成し、内部のみから見る物体については、物体のＣＡＤデータに対して、物体の内部から外部に向かう複数の仮想的な光線を発生することで、視界に入ることのない物体外部にあるポリゴンを特定しそれを削除することでＣＧデータを自動的に作成し、外部と内部の双方から見る物体については、これらの２つの処理を実行することで、外部から見る場合にも視界に入らず、かつ内部から見る場合にも視界に入らないポリゴンを特定しそれを削除することでＣＧデータを自動的に作成するのである。
【００５１】
図９に、図６及び図７の処理フローに従う場合のＣＧデータ作成機構３４のブロック構成を図示する。
この図に示すように、図６及び図７の処理フローに従う場合、ＣＧデータ作成機構３４は、物体見方設定部４０と、発生レイ判定部４１と、内向きレイ発生／交差判定部４２と、外向きレイ発生／交差判定部４３と、不要ポリゴン消去部４４とから構成されることになる。
【００５２】
これらの機能について簡単に説明すると、物体見方設定部４０は、ＣＧウオークスルーのシナリオを考慮して、ＣＡＤデータファイル３１に格納される物体について、利用者が外部からのみ見る物体、外部と内部の双方から見る物体、内部からのみ見る物体というように分類設定を行う。そして、内部から見る物体については、その内部の見る場所についても設定する処理を行う。
【００５３】
発生レイ判定部４１は、外部からのみ見る物体については、内向きレイ発生／交差判定部４２の処理を振り分け、内部からのみ見る物体については、外向きレイ発生／交差判定部４３の処理を振り分け、外部と内部の双方から見る物体については、内向きレイ発生／交差判定部４２と外向きレイ発生／交差判定部４３の処理を振り分ける処理を行う。
【００５４】
内向きレイ発生／交差判定部４２は、物体の外部から内部に向けて、前後上下左右６方向の適当な数の平行な光線を発生させて、全ポリゴンとの交差判定を行う。また、外向きレイ発生／交差判定部４３は、物体の内部から外部に向けて、適当な数の球状方向に向かう光線を発生させて、全ポリゴンとの交差判定を行う。
【００５５】
不要ポリゴン消去部４４は、内向きレイ発生／交差判定部４２と外向きレイ発生／交差判定部４３で交差しないと判定されたポリゴンをＣＡＤデータから削除することでＣＧデータを作成する。
【００５６】
このようにして、ＣＧデータ作成機構３４により物体のＣＡＤデータからその物体のＣＧデータが作成されてＣＧデータファイル３２に格納されると、ＣＧアニメーション編集装置３０の持つＣＧアニメーション生成機構３５は、そのＣＧデータを使ってＣＧアニメーションを生成してディスプレイ３３に表示する処理を行う。
【００５７】
このＣＧアニメーションの生成処理にあって、外部と内部の双方から見る物体についての処理が問題となる。
このような場合、従来では、その物体のＣＧデータをそのまま使う構成を採っている。しかしながら、これでは、不要なポリゴンが存在することでＣＧの描画速度を落とすことになる。
【００５８】
そこで、本発明では、外部と内部の双方から見る物体については、内向きレイ発生／交差判定部４２及び不要ポリゴン消去部４４の処理で求めた外部から見る場合の物体のＣＧデータと、外向きレイ発生／交差判定部４３及び不要ポリゴン消去部４４の処理で求めた内部から見る場合の物体のＣＧデータとを別々に用意しておいて、視点が物体の外部から内部へと移動するときと、視点が物体の内部から外部へと移動するときに、使用するＣＧデータを動的に入れ換えていくことでＣＧアニメーションを作成していく構成を採る。
【００５９】
図１０に、この構成に従う場合のＣＧアニメーション編集装置３０のブロック構成を図示する。図中、図９で説明したものと同じものについては同一の記号で示してある。
【００６０】
この図に示す外視用データ設定部４５は、内向きレイ発生／交差判定部４２及び不要ポリゴン消去部４４の処理で求めた外部から見る場合の物体のＣＧデータを、視点が物体の外部にあるときに使用するＣＧデータとして設定する。また、内視用データ設定部４６は、外向きレイ発生／交差判定部４３及び不要ポリゴン消去部４４の処理で求めた内部から見る場合の物体のＣＧデータを、視点が物体の内部にあるときに使用するＣＧデータとして設定する。
【００６１】
視点判定部４７は、ウオールスルー時に、外部と内部の双方から見る物体と視点とが交差するか否かを判定することで、外部と内部のどちらをウオールスルーしているのかを判断するものであって、例えば、外部をウオールスルーしていて、視点と物体とが交差するときには物体の内部に入ったと判断する。
【００６２】
形状データ入れ換え部４８は、視点判定部４７により視点が物体の内部から外部へ移動したことが判断されるときには、ＣＧアニメーションの作成に使用するＣＧデータを外視用データ設定部４５の設定するＣＧデータに入れ換え、視点判定部４７により視点が物体の外部から内部へ移動したことが判断されるときには、ＣＧアニメーションの作成に使用するＣＧデータを内視用データ設定部４６の設定するＣＧデータに入れ換える処理を行う。
【００６３】
このように構成すると、従来よりも少ないポリゴン数を持つＣＧデータを使ってＣＧアニメーションを生成できるようになる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、物体のＣＡＤデータから、ＣＡＤデータの持つＣＧアニメーション生成処理に不要なポリゴンを自動的に消去できるようになるので、理想的なＣＧデータ、あるいは、それに近いＣＧデータを自動的に作成できるようになる。これにより、リアルな物体のＣＧデータが自動的に作成できるようになるとともに、その物体を高速に描画できるようになる。
【００６５】
しかも、本発明によれば、外部と内部の双方から見る物体の描画を従来よりも高速に実行できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理構成図である。
【図２】本発明を具備するＣＧアニメーション編集システムのシステム構成図である。
【図３】ＣＧデータ作成機構の処理フローの一実施例である。
【図４】発生する光線の方向の説明図である。
【図５】不要ポリゴン削除処理の説明図である。
【図６】ＣＧデータ作成機構の処理フローの他の実施例である。
【図７】ＣＧデータ作成機構の処理フローの他の実施例である。
【図８】発生する光線の方向の説明図である。
【図９】ＣＧデータ作成機構のブロック構成図である。
【図１０】ＣＧアニメーション編集装置のブロック構成図である。
【図１１】ＣＡＤデータの説明図である。
【図１２】ＣＧデータの説明図である。
【符号の説明】
１ ＣＧデータ作成装置
２ ＣＧアニメーション編集装置
１０ 読込部
１１ 発生部
１２ 判定部
１３ 作成部
２０ 読込部
２１ 第１の発生部
２２ 第２の発生部
２３ 判定部
２４ 作成部
２５ 第１の格納部
２６ 第２の格納部
２７ 算出部
２８ 表示部
【産業上の利用分野】
本発明は、物体のＣＡＤデータから物体のＣＧデータを自動的に作成できるようにするＣＧデータ作成装置と、そのＣＧデータ作成装置を利用することで、ＣＧアニメーションを高速に作成できるようにするＣＧアニメーション編集装置に関する。
【０００２】
最近、コンピュータグラフィックス（ＣＧ）のアニメーション技術の向上により、仮想世界内を利用者の視線が動き回って、容易に仮想世界を体験できるウオークスルーと呼ばれるＣＧシミュレーションの利用が増えてきており、これらの中でも、仮想世界内の物体の眺め方をある程度限定しておき、その中を利用者の視点が自由に動き回ってその世界を体験する景観シミュレーションと呼ばれるものの利用が拡大している。
【０００３】
このようなＣＧシミュレーションを実用的なものとするためには、よりリアルな物体のＣＧデータを簡単に作成できるようにしていく必要がある。
【０００４】
【従来の技術】
ＣＧアニメーションの編集処理を実行するＣＧアニメーション編集装置では、物体のＣＧデータを作成して、それを元にして物体のＣＧアニメーションを生成していくことになる。
【０００５】
このＣＧデータを最初から作成していくのは大変な作業であり、また、リアルなものを作成していくことが難しいことから、最近では、ＣＡＤで作った図形データを利用していくことが行われている。このＣＡＤの図形データは、製造用に作成されていることから、目に見えない部分にある図形データ要素（ポリゴン）や、遠くにある物体の詳細な形状等といったような表示に不要なデータを数多く持っている。
【０００６】
しかるに、ＣＧアニメーションの生成には、図形データと視線との交差判定や、図形データの頂点位置での照度計算や、陰付けのための光線と図形データとの交差判定等が必要であり、図形データ要素の数が多い程計算量が増大してしまう。従って、ＣＡＤで作られた図形データをそのままＣＧデータとして用いていたのでは、ＣＧにおける描画速度を著しく落としてしまうことになる。
【０００７】
これから、ＣＡＤの図形データを利用してＣＧデータを作成していく場合には、ＣＡＤの図形データの持つ不要な部分を削除していく必要がある。例えば、６枚の板を使って作られる箱は、ＣＡＤでは、図１１に示すように、３６個の四角形ポリゴンで作成されることになるが、ＣＧデータとしては、理想的には、図１２に示すように、６個の四角形ポリゴンで表現できることから、図１１に示すＣＡＤの図形データから不要な部分を削除していくことで、図１２に示すＣＧデータ、あるいは、それに近いＣＧデータを作成していく必要がある。
【０００８】
この要求に対して、従来では、ＣＡＤの図形データを使って一度そのままＣＧ化し、ユーザが、そのＣＧ化した画像を見て、不要なポリゴンのありそうな場所を予測し、それを使って、ＣＡＤの図形データの中から不要部分を捜し出して削除していくという方法を採っていた。すなわち、従来では、ユーザの手作業により、ＣＡＤの図形データの持つ不要な部分の削除処理を実現するという方法を採っていたのである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のようにＣＧアニメーションに不要なポリゴンを、目測かつ手作業で選択し除去するという方法を採っていると、ユーザに対して、大きな負荷を強いるという問題点があった。そして、新たなＣＡＤの図形データが追加されると、その都度、その追加される図形データの持つ不要な部分の削除処理を手作業で実行しなければならないという問題点があった。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、物体のＣＡＤデータから物体のＣＧデータを自動的に作成できるようにする新たなＣＧデータ作成装置の提供と、そのＣＧデータ作成装置を利用することで、ＣＧアニメーションを高速に作成できるようにする新たなＣＧアニメーション編集装置の提供とを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
図１（ａ）に、本発明により構成されるＣＧデータ作成装置１の原理構成、図１（ｂ）に、本発明により構成されるＣＧアニメーション編集装置２の原理構成を図示する。
【００１２】
図１（ａ）に原理構成を図示する本発明のＣＧデータ作成装置１は、物体のＣＡＤデータからその物体のＣＧデータを自動的に作成するものであって、これを実現するために、物体のＣＡＤデータを読み込む読込部１０と、物体のＣＡＤデータに向けて複数の仮想的な光線を発生する発生部１１と、発生部１１の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定を実行する判定部１２と、判定部１２の判定結果を使って物体のＣＧデータを作成する作成部１３とを備える。
【００１３】
一方、図１（ｂ）に原理構成を図示する本発明のＣＧアニメーション編集装置２は、本発明に従って物体のＣＧデータを作成し、それを使ってＣＧアニメーションを高速に作成するものであって、これを実現するために、物体のＣＡＤデータを読み込む読込部２０と、物体のＣＡＤデータに対して、物体外部から内部へ向かう複数の仮想的な光線を発生する第１の発生部２１と、物体のＣＡＤデータに対して、物体内部から外部へ向かう複数の仮想的な光線を発生する第２の発生部２２と、第１及び第２の発生部２１，２２の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定をそれぞれ別々に実行する判定部２３と、判定部２３の判定結果を使って、物体外部から見た場合の物体のＣＧデータと、物体内部から見た場合の物体のＣＧデータとを別々に作成する作成部２４と、作成部２４の作成する物体外部から見た場合の物体のＣＧデータを格納する第１の格納部２５と、作成部２４の作成する物体内部から見た場合の物体のＣＧデータを格納する第２の格納部２６と、第１及び第２の格納部２５，２６の格納するＣＧデータを選択的に使用してＣＧアニメーションを算出する算出部２７と、算出部２７の算出したＣＧアニメーションをディスプレイに表示する表示部２８とを備える。
【００１４】
【作用】
図１（ａ）に原理構成を図示する本発明のＣＧデータ作成装置１では、読込部１０が処理対象の物体のＣＡＤデータを読み込むと、発生部１１は、物体を外部からのみ見る場合には、物体の外部から内部に向けて前後上下左右の６方向に平行となる複数の仮想的な光線（例えば、物体のモデリング座標系に平行となる複数の光線）を発生し、物体を内部からのみ見る場合には、物体の内部から外部に向けて球状に発せられる複数の仮想的な光線を発生し、物体を外部と内部の双方から見る場合には、この物体の外部から内部に向う複数の仮想的な光線と、この物体の内部から外部に向かう複数の仮想的な光線とを発生する。
【００１５】
この光線発生を受けて、判定部１２は、発生された光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定を実行し、この判定結果を受けて、作成部１３は、判定部１２により光線と交差しないと判定されたポリゴンを物体のＣＡＤデータから消去することで、物体のＣＧデータを自動的に作成する。
【００１６】
このようにして、物体を外部からのみ見る場合のＣＧデータを作成する必要があるときには、物体のＣＡＤデータに対して、物体の外部から内部に向かう複数の仮想的な光線を発生することで、視界に入ることのない物体内部にあるポリゴンを特定しそれを削除することで、そのＣＧデータをＣＡＤデータから自動的に作成できるようになる。
【００１７】
そして、物体を内部からのみ見る場合のＣＧデータを作成する必要があるときには、物体のＣＡＤデータに対して、物体の内部から外部に向かう複数の仮想的な光線を発生することで、視界に入ることのない物体外部にあるポリゴンを特定しそれを削除することで、そのＣＧデータをＣＡＤデータから自動的に作成できるようになる。
【００１８】
そして、物体を外部と内部の双方から見る場合のＣＧデータを作成する必要があるときには、物体のＣＡＤデータに対して、物体の外部から内部に向かう複数の仮想的な光線と、物体の内部から外部に向かう複数の仮想的な光線とを発生することで、視界に入ることのない物体のポリゴンを特定しそれを削除することで、そのＣＧデータをＣＡＤデータから自動的に作成できるようになる。
【００１９】
一方、図１（ｂ）に原理構成を図示する本発明のＣＧアニメーション編集装置２では、読込部２０が処理対象の物体のＣＡＤデータを読み込むと、第１の発生部２１は、物体の外部から内部に向う複数の仮想的な光線を発生し、第２の発生部２２は、物体の内部から外部に向かう複数の仮想的な光線を発生する。
【００２０】
この光線発生を受けて、判定部２３は、第１の発生部２１の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定と、第２の発生部２２の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定とを別々に実行する。この判定結果を受けて、作成部２４は、第１の発生部２１の発生する光線と交差しないと判定されたポリゴンを物体のＣＡＤデータから消去することで、物体を外部から見る場合のＣＧデータを自動的に作成して第１の格納部２５に格納するとともに、第２の発生部２２の発生する光線と交差しないと判定されたポリゴンを物体のＣＡＤデータから消去することで、物体を内部から見る場合のＣＧデータを自動的に作成して第２の格納部２６に格納する。
【００２１】
仮想世界を構成する物体のＣＧデータが第１及び第２の格納部２５，２６に格納されると、算出部２７は、そのＣＧデータを使って、現在の視点から見える世界を計算してＣＧアニメーションを作成していくことになるが、このとき、作成対象の物体を外部から見る場合には、第１の格納部２５に格納されるＣＧデータを使ってＣＧアニメーションを作成し、内部から見る場合には、第２の格納部２６に格納されるＣＧデータを使ってＣＧアニメーションを作成する。
【００２２】
このようにして、物体のＣＡＤデータから、物体を外部から見る場合のＣＧデータと、物体を内部から見る場合のＣＧデータとを別々に作成して、その２種類のＣＧデータの内、視点位置に応じたものを選択使用していく構成を採ることから、ＣＧアニメーションの作成に使用するＣＧデータが少ないポリゴン数を持つことになって、ＣＧアニメーションを高速に作成できるようになる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例に従って本発明を詳細に説明する。
図２に、本発明を具備するＣＧアニメーション編集システムのシステム構成を図示する。
【００２４】
図中、３０は本発明を具備するＣＧアニメーション編集装置、３１は図示しないＣＡＤシステムで作成された物体のＣＡＤデータを格納するＣＡＤデータファイル、３２はＣＧアニメーション編集装置３０で使用する物体のＣＧデータを格納するＣＧデータファイル、３３はＣＧアニメーション編集装置３０で生成されるＣＧアニメーションを表示するディスプレイである。
【００２５】
この本発明を具備するＣＧアニメーション編集装置３０は、ＣＡＤデータファイル３１に格納される物体のＣＡＤデータから、その物体のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納するＣＧデータ作成機構３４と、ＣＧデータファイル３２に格納される物体のＣＧデータを使ってＣＧアニメーションを生成してディスプレイ３３に表示するＣＧアニメーション生成機構３５という２つの機構を備える構成を採る。
【００２６】
図３に、ＣＧアニメーション編集装置３０の持つＣＧデータ作成機構３４の実行する処理フローの一実施例を図示する。次に、この処理フローに従って、本発明のＣＧデータの作成処理について詳細に説明する。
【００２７】
ＣＧデータ作成機構３４は、図３の処理フローに従って物体のＣＧデータを作成するときには、先ず最初に、ステップ１で、ＣＡＤデータファイル３１に格納される全物体についての処理を終了したのか否かを判断して、全物体についての処理終了を判断するときには、全処理を終了し、処理されていない物体が残されていることを判断するときには、ステップ２に進んで、残されている物体の中の１つを処理対象物体として選択して、それが持つ全ポリゴンを判定対象ポリゴンとして設定する。
【００２８】
続いて、ステップ３で、これまでに発生した光線の本数が指定数まで到達したのか否かを判断して、未到達を判断するときには、物体のＣＡＤデータに対して、物体外部から内部に向かう仮想的な光線（レイ）を新たに１本発生する。この光線の発生形態としては、例えば、図４に示すように、物体のモデリング座標系（物体毎の座標系）の±ＸＹＺ軸に平行となる光線を順次発生していくことで実行され、このとき、各方向の光線の発生本数は、例えば、物体の持つその方向の段面積の大きさに応じたものとなるようにする。ここで、物体の持つ段面積は、ＣＡＤデータに物体を包含するバウンディングボックス情報が格納されているので、それを使って知ることができる。
【００２９】
ステップ３で、物体外部から内部に向かう光線を発生すると、続いて、ステップ４で、判定対象ポリゴンが残されているのか否かを判断して、残されていないことを判断するときには、ステップ３に戻り、残されていることを判断するときには、ステップ５に進んで、残されている判定対象ポリゴンと、ステップ３で発生した光線とが交差するのか否かをチェックする。
【００３０】
このステップ５で、交差するポリゴンが存在しないことを検出するときには、ステップ３に戻り、交差するポリゴンが存在することを検出するときには、ステップ６に進んで、その交差するポリゴンを判定対象ポリゴンから取り除いてからステップ３に戻っていく。
【００３１】
そして、ステップ３で、これまでに発生した光線の本数が指定数まで到達したことを判断（ステップ４で、判定対象ポリゴンが残されていないことを判断するときも含む）するときには、ステップ７に進んで、発生光線と交差しないものとして残されている判定対象ポリゴンを物体のＣＡＤデータから削除することで、その物体のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納してから、次の物体のＣＧデータを作成すべくステップ１に戻っていく。
【００３２】
このようにして、ＣＧデータ作成機構３４は、図３の処理フローを実行することで、物体のＣＡＤデータに対して、物体の外部から内部に向かう複数の仮想的な光線を発生することで、視界に入ることのない物体内部にあるポリゴンを特定しそれを削除することで、そのＣＧデータをＣＡＤデータから自動的に作成していくのである。
【００３３】
例えば、図５に示すように、２枚の板を貼り合わせた物体があるとする。この物体は、ＣＡＤデータでは、２枚の板を貼り合わせたものとして表現される必要があることから、１２個の四角形ポリゴンから構成されることになるが、ＣＧデータとしては、中心部分で接している２個の四角形ポリゴンは不要である。このような場合、ＣＧデータ作成機構３４は、図３の処理フローを実行することで、視界に入ることのないこの２個の四角形ポリゴンを自動的に削除していくことでＣＧデータを作成していくことになる。
【００３４】
図３の処理フローでは、物体を外部のみから見ることを想定したが、物体によっては、内部のみから見るものもあるし、外部と内部の双方から見るものもある。
【００３５】
図６及び図７に、このような場合に実行するＣＧデータ作成機構３４の処理フローの一実施例を図示する。次に、この処理フローに従って、本発明のＣＧデータの作成処理について詳細に説明する。
【００３６】
ＣＧデータ作成機構３４は、図６及び図７の処理フローに従って物体のＣＧデータを作成するときには、先ず最初に、ステップ１で、ＣＡＤデータファイル３１に格納される物体について、それが内部から見る可能性のある物体であるのか否かを判断して、内部から見る可能性のない物体であることを判断するときには、ステップ２に進んで、外部のみから参照される物体である旨を登録する。
【００３７】
一方、ステップ１で、内部から見る可能性のある物体であることを判断するときには、ステップ３に進んで、物体内部のどの位置から見るのかを設定する。この設定処理は、例えば、物体のＣＡＤデータからワイヤフレームのＣＧアニメーション（色なしのＣＧアニメーション）を作成し、利用者が、そのＣＧアニメーションに従って物体内部に入り込むことで設定するものであって、１つに限られることなく複数の位置が設定されることもある。
【００３８】
続いて、ステップ４で、ステップ３で処理した物体が外部から見る可能性があるのか否かを判断して、外部から見る可能性のない物体であることを判断するときには、ステップ５に進んで、内部のみから参照される物体である旨を登録し、外部から見る可能性のある物体であることを判断するときには、ステップ６に進んで、外部と内部の双方から参照される物体である旨を登録する。
【００３９】
このようにして、ＣＡＤデータファイル３１に格納される物体について、それが外部のみから参照される物体であるのか、内部のみから参照される物体であるのか、外部と内部の双方から参照される物体であるのかを登録すると、続いて、ステップ７で、ＣＡＤデータファイル３１に格納される全物体についての処理を終了したのか否かを判断して、全物体についての処理終了を判断するときには、全処理を終了し、処理されていない物体が残されていることを判断するときには、ステップ８に進んで、残されている物体の中の１つを処理対象物体として選択して、それが持つ全ポリゴンを判定対象ポリゴンとして設定する。
【００４０】
続いて、ステップ９で、ステップ８で選択した物体が外部から参照される物体であるのか否かを判断して、外部から参照される物体であることを判断するときには、ステップ１０に進んで、これまでに発生した物体内部に向かう光線の本数が指定数まで到達したのか否かを判断して、未到達を判断するときには、物体のＣＡＤデータに対して、物体外部から内部に向かう仮想的な光線を新たに１本発生する。例えば、図４に示したように、物体のモデリング座標系の±ＸＹＺ軸に平行となる光線を発生していくのである。
【００４１】
ステップ１０で、物体外部から内部に向かう光線を発生すると、続いて、ステップ１１で、判定対象ポリゴンが残されているのか否かを判断して、残されていないことを判断するときには、ステップ１０に戻り、残されていることを判断するときには、ステップ１２に進んで、残されている判定対象ポリゴンと、ステップ１０で発生した光線とが交差するのか否かをチェックする。
【００４２】
このステップ１２で、交差するポリゴンが存在しないことを検出するときには、ステップ１０に戻り、交差するポリゴンが存在することを検出するときには、ステップ１３に進んで、その交差するポリゴンを判定対象ポリゴンから取り除いてからステップ１０に戻っていく。
【００４３】
そして、ステップ１０で、これまでに発生した物体内部に向かう光線の本数が指定数まで到達したことを判断（ステップ１１で、判定対象ポリゴンが残されていないことを判断するときも含む）するときには、図７の処理フローのステップ１４に進んで、ステップ８で選択した物体が内部からも参照される物体であるのか否かを判断する。
【００４４】
このステップ１４で、内部からは参照されない物体であることを判断するときには、ステップ１９に進んで、発生光線と交差しないものとして残されている判定対象ポリゴンを物体のＣＡＤデータから削除することで、その物体のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納してから、次の物体のＣＧデータを作成すべくステップ７に戻っていく。すなわち、このルートを経由する場合には、ステップ８で選択した物体が外部のみから参照される物体であるので、その物体を外部から見た場合のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納していくのである。
【００４５】
一方、ステップ１４で、内部からも参照される物体であることを判断するときには、ステップ１５に進んで、これまでに発生した物体外部に向かう光線の本数が指定数まで到達したのか否かを判断して、未到達を判断するときには、物体のＣＡＤデータに対して、ステップ３で設定した内部点を発生点にして、物体内部から外部に向かう仮想的な光線を新たに１本発生する。この光線の発生形態としては、ステップ３で設定した発生点から空間の全方向になるべく均一となるようにと発生されるものであって、例えば、図８に示すように、発生点から球状に発生する。
【００４６】
ステップ１５で、物体内部から外部に向かう光線を発生すると、続いて、ステップ１６で、判定対象ポリゴンが残されているのか否かを判断して、残されていないことを判断するときには、ステップ１５に戻り、残されていることを判断するときには、ステップ１７に進んで、残されている判定対象ポリゴンと、ステップ１５で発生した光線とが交差するのか否かをチェックする。
【００４７】
このステップ１７で、交差するポリゴンが存在しないことを検出するときには、ステップ１５に戻り、交差するポリゴンが存在することを検出するときには、ステップ１８に進んで、その交差するポリゴンを判定対象ポリゴンから取り除いてからステップ１５に戻っていく。
【００４８】
そして、ステップ１５で、これまでに発生した物体外部に向かう光線の本数が指定数まで到達したことを判断（ステップ１６で、判定対象ポリゴンが残されていないことを判断するときも含む）するときには、ステップ１９に進んで、発生光線と交差しないものとして残されている判定対象ポリゴンを物体のＣＡＤデータから削除することで、ステップ８で選択した物体のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納してから、次の物体のＣＧデータを作成すべく、図６の処理フローのステップ７に戻っていく。すなわち、このルートを経由する場合には、ステップ８で選択した物体が外部と内部の双方から参照される物体であるので、その物体を外部と内部の双方から見た場合のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納していくのである。
【００４９】
一方、図６の処理フローのステップ９で、ステップ８で選択した物体が外部から参照される物体でないことを判断するときには、ステップ１０ないしステップ１３の処理を実行せずに、直ちにステップ１４に進んで、ステップ１５ないしステップ１９の処理を実行することで、その物体を内部から見た場合のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納してから、次の物体のＣＧデータを作成すべく、図６の処理フローのステップ７に戻っていく。すなわち、このルートを経由する場合には、ステップ８で選択した物体が内部のみから参照される物体であるので、その物体を内部から見た場合のＣＧデータを作成してＣＧデータファイル３２に格納していくのである。
【００５０】
このようにして、ＣＧデータ作成機構３４は、図６及び図７の処理フローを実行することで、外部のみから見る物体については、物体のＣＡＤデータに対して、物体の外部から内部に向かう複数の仮想的な光線を発生することで、視界に入ることのない物体内部にあるポリゴンを特定しそれを削除することでＣＧデータを自動的に作成し、内部のみから見る物体については、物体のＣＡＤデータに対して、物体の内部から外部に向かう複数の仮想的な光線を発生することで、視界に入ることのない物体外部にあるポリゴンを特定しそれを削除することでＣＧデータを自動的に作成し、外部と内部の双方から見る物体については、これらの２つの処理を実行することで、外部から見る場合にも視界に入らず、かつ内部から見る場合にも視界に入らないポリゴンを特定しそれを削除することでＣＧデータを自動的に作成するのである。
【００５１】
図９に、図６及び図７の処理フローに従う場合のＣＧデータ作成機構３４のブロック構成を図示する。
この図に示すように、図６及び図７の処理フローに従う場合、ＣＧデータ作成機構３４は、物体見方設定部４０と、発生レイ判定部４１と、内向きレイ発生／交差判定部４２と、外向きレイ発生／交差判定部４３と、不要ポリゴン消去部４４とから構成されることになる。
【００５２】
これらの機能について簡単に説明すると、物体見方設定部４０は、ＣＧウオークスルーのシナリオを考慮して、ＣＡＤデータファイル３１に格納される物体について、利用者が外部からのみ見る物体、外部と内部の双方から見る物体、内部からのみ見る物体というように分類設定を行う。そして、内部から見る物体については、その内部の見る場所についても設定する処理を行う。
【００５３】
発生レイ判定部４１は、外部からのみ見る物体については、内向きレイ発生／交差判定部４２の処理を振り分け、内部からのみ見る物体については、外向きレイ発生／交差判定部４３の処理を振り分け、外部と内部の双方から見る物体については、内向きレイ発生／交差判定部４２と外向きレイ発生／交差判定部４３の処理を振り分ける処理を行う。
【００５４】
内向きレイ発生／交差判定部４２は、物体の外部から内部に向けて、前後上下左右６方向の適当な数の平行な光線を発生させて、全ポリゴンとの交差判定を行う。また、外向きレイ発生／交差判定部４３は、物体の内部から外部に向けて、適当な数の球状方向に向かう光線を発生させて、全ポリゴンとの交差判定を行う。
【００５５】
不要ポリゴン消去部４４は、内向きレイ発生／交差判定部４２と外向きレイ発生／交差判定部４３で交差しないと判定されたポリゴンをＣＡＤデータから削除することでＣＧデータを作成する。
【００５６】
このようにして、ＣＧデータ作成機構３４により物体のＣＡＤデータからその物体のＣＧデータが作成されてＣＧデータファイル３２に格納されると、ＣＧアニメーション編集装置３０の持つＣＧアニメーション生成機構３５は、そのＣＧデータを使ってＣＧアニメーションを生成してディスプレイ３３に表示する処理を行う。
【００５７】
このＣＧアニメーションの生成処理にあって、外部と内部の双方から見る物体についての処理が問題となる。
このような場合、従来では、その物体のＣＧデータをそのまま使う構成を採っている。しかしながら、これでは、不要なポリゴンが存在することでＣＧの描画速度を落とすことになる。
【００５８】
そこで、本発明では、外部と内部の双方から見る物体については、内向きレイ発生／交差判定部４２及び不要ポリゴン消去部４４の処理で求めた外部から見る場合の物体のＣＧデータと、外向きレイ発生／交差判定部４３及び不要ポリゴン消去部４４の処理で求めた内部から見る場合の物体のＣＧデータとを別々に用意しておいて、視点が物体の外部から内部へと移動するときと、視点が物体の内部から外部へと移動するときに、使用するＣＧデータを動的に入れ換えていくことでＣＧアニメーションを作成していく構成を採る。
【００５９】
図１０に、この構成に従う場合のＣＧアニメーション編集装置３０のブロック構成を図示する。図中、図９で説明したものと同じものについては同一の記号で示してある。
【００６０】
この図に示す外視用データ設定部４５は、内向きレイ発生／交差判定部４２及び不要ポリゴン消去部４４の処理で求めた外部から見る場合の物体のＣＧデータを、視点が物体の外部にあるときに使用するＣＧデータとして設定する。また、内視用データ設定部４６は、外向きレイ発生／交差判定部４３及び不要ポリゴン消去部４４の処理で求めた内部から見る場合の物体のＣＧデータを、視点が物体の内部にあるときに使用するＣＧデータとして設定する。
【００６１】
視点判定部４７は、ウオールスルー時に、外部と内部の双方から見る物体と視点とが交差するか否かを判定することで、外部と内部のどちらをウオールスルーしているのかを判断するものであって、例えば、外部をウオールスルーしていて、視点と物体とが交差するときには物体の内部に入ったと判断する。
【００６２】
形状データ入れ換え部４８は、視点判定部４７により視点が物体の内部から外部へ移動したことが判断されるときには、ＣＧアニメーションの作成に使用するＣＧデータを外視用データ設定部４５の設定するＣＧデータに入れ換え、視点判定部４７により視点が物体の外部から内部へ移動したことが判断されるときには、ＣＧアニメーションの作成に使用するＣＧデータを内視用データ設定部４６の設定するＣＧデータに入れ換える処理を行う。
【００６３】
このように構成すると、従来よりも少ないポリゴン数を持つＣＧデータを使ってＣＧアニメーションを生成できるようになる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、物体のＣＡＤデータから、ＣＡＤデータの持つＣＧアニメーション生成処理に不要なポリゴンを自動的に消去できるようになるので、理想的なＣＧデータ、あるいは、それに近いＣＧデータを自動的に作成できるようになる。これにより、リアルな物体のＣＧデータが自動的に作成できるようになるとともに、その物体を高速に描画できるようになる。
【００６５】
しかも、本発明によれば、外部と内部の双方から見る物体の描画を従来よりも高速に実行できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理構成図である。
【図２】本発明を具備するＣＧアニメーション編集システムのシステム構成図である。
【図３】ＣＧデータ作成機構の処理フローの一実施例である。
【図４】発生する光線の方向の説明図である。
【図５】不要ポリゴン削除処理の説明図である。
【図６】ＣＧデータ作成機構の処理フローの他の実施例である。
【図７】ＣＧデータ作成機構の処理フローの他の実施例である。
【図８】発生する光線の方向の説明図である。
【図９】ＣＧデータ作成機構のブロック構成図である。
【図１０】ＣＧアニメーション編集装置のブロック構成図である。
【図１１】ＣＡＤデータの説明図である。
【図１２】ＣＧデータの説明図である。
【符号の説明】
１ ＣＧデータ作成装置
２ ＣＧアニメーション編集装置
１０ 読込部
１１ 発生部
１２ 判定部
１３ 作成部
２０ 読込部
２１ 第１の発生部
２２ 第２の発生部
２３ 判定部
２４ 作成部
２５ 第１の格納部
２６ 第２の格納部
２７ 算出部
２８ 表示部
Claims (6)
- 物体のＣＡＤデータから該物体のＣＧデータを作成するＣＧデータ作成装置であって、
物体のＣＡＤデータの外部から内部に向けて前後上下左右の６方向に平行となる複数の仮想的な光線を発生する発生部と、
上記発生部の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定を実行する判定部と、
上記判定部により光線と交差しないと判定された物体構成部分を物体のＣＡＤデータから消去することで、物体のＣＧデータを作成する作成部とを備えることを、
特徴とするＣＧデータ作成装置。 - 物体のＣＡＤデータから該物体のＣＧデータを作成するＣＧデータ作成装置であって、
物体のＣＡＤデータの外部から内部に向けて前後上下左右の６方向に平行となる複数の仮想的な光線を発生するとともに、物体のＣＡＤデータの内部から外部に向けて複数の仮想的な光線を発生する発生部と、
上記発生部の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定を実行する判定部と、
上記判定部により光線と交差しないと判定された物体構成部分を物体のＣＡＤデータから消去することで、物体のＣＧデータを作成する作成部とを備えることを、
特徴とするＣＧデータ作成装置。 - 請求項１又は２記載のＣＧデータ作成装置において、
上記発生部は、前後上下左右方向として、物体のモデリング座標系に平行となる方向を用いるよう処理することを、
特徴とするＣＧデータ作成装置。 - 物体のＣＡＤデータから該物体のＣＧデータを作成するＣＧデータ作成装置であって、
物体のＣＡＤデータの内部から外部に向けて球状に発せられる複数の仮想的な光線を発生する発生部と、
上記発生部の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定を実行する判定部と、
上記判定部により光線と交差しないと判定された物体構成部分を物体のＣＡＤデータから消去することで、物体のＣＧデータを作成する作成部とを備えることを、
特徴とするＣＧデータ作成装置。 - 物体のＣＡＤデータから該物体のＣＧデータを作成するＣＧデータ作成装置であって、
物体のＣＡＤデータの内部から外部に向けて球状に発せられる複数の仮想的な光線を発生するとともに、物体のＣＡＤデータの外部から内部に向けて複数の仮想的な光線を発生する発生部と、
上記発生部の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定を実行する判定部と、
上記判定部により光線と交差しないと判定された物体構成部分を物体のＣＡＤデータから消去することで、物体のＣＧデータを作成する作成部とを備えることを、
特徴とするＣＧデータ作成装置。 - 物体のＣＡＤデータから該物体のＣＧデータを作成し、該ＣＧデータを使ってＣＧアニメーションを作成するＣＧアニメーション編集装置であって、
物体のＣＡＤデータに向けて、物体外部から内部へ向かう複数の仮想的な光線を発生する第１の発生部と、
物体のＣＡＤデータに向けて、物体内部から外部へ向かう複数の仮想的な光線を発生する第２の発生部と、
上記第１の発生部の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定と、上記第２の発生部の発生する光線と物体のＣＡＤデータとの交差判定とを別々に実行する判定部と、
上記判定部により光線と交差しないと判定された物体構成部分を物体のＣＡＤデータから消去することで、物体外部から見た場合の物体のＣＧデータと、物体内部から見た場合の物体のＣＧデータとを別々に作成する作成部と、
上記作成部の作成する２種類の物体のＣＧデータの内、視点位置に応じたものを選択使用してＣＧアニメーションを算出する算出部とを備えることを、
特徴とするＣＧアニメーション編集装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1676695A JP3559336B2 (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | Ｃｇデータ作成装置とｃｇアニメーション編集装置 |
| US08/597,075 US6473083B1 (en) | 1995-02-03 | 1996-02-05 | Computer graphics data generating apparatus, computer graphics animation editing apparatus, and animation path generating apparatus |
| US10/179,979 US6731279B2 (en) | 1995-02-03 | 2002-06-26 | Computer graphics data generating apparatus, computer graphics animation editing apparatus, and animation path generating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1676695A JP3559336B2 (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | Ｃｇデータ作成装置とｃｇアニメーション編集装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08212385A JPH08212385A (ja) | 1996-08-20 |
| JP3559336B2 true JP3559336B2 (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=11925349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1676695A Expired - Lifetime JP3559336B2 (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | Ｃｇデータ作成装置とｃｇアニメーション編集装置 |
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| JP (1) | JP3559336B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4915518B2 (ja) * | 2007-02-16 | 2012-04-11 | 富士通株式会社 | ３次元モデル表示装置、そのプログラム及び方法 |
-
1995
- 1995-02-03 JP JP1676695A patent/JP3559336B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| JPH08212385A (ja) | 1996-08-20 |
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