JP3764070B2 - オブジェクト表示プログラムおよびオブジェクト表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は仮想3次元空間内の動画像を表示するためのオブジェクト表示プログラムおよびオブジェクト表示装置に関し、特に視点からオブジェクトまでの距離を任意に変更可能なオブジェクト表示プログラムおよびオブジェクト表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
仮想3次元空間内に多数のオブジェクトを配置することで、街並みなどの環境をコンピュータ内で再現することができる。再現された環境は、任意の視点を基準とした投影面に透視投影を行うことで、コンピュータの画面に表示することができる。
【0003】
このような仮想3次元空間内の環境の表示において、動きを伴った表示を行う場合がある。たとえば、視点の位置や視線の向きをユーザからの操作入力によって移動させることで、動きのある動画像が表示される。
【0004】
動画像の表示する場合、コンピュータは、所定の周期で画像を生成しなければならない。たとえば、モニタの表示切り替え周期が1/60秒であれば、1/60秒毎に画像を生成する必要がある。ところが、表示対象となるオブジェクトの数が膨大になると、所定の周期の間に画像を生成できない場合があり得る。
【0005】
そこで、画像生成の際のコンピュータの負荷を軽減するための方法が考え出されている。最も単純で一般的に用いられている方法として、図形データが画面上に占める描画面積が小さくなったときに、対象の図形データを表示処理対象から外す手法がある。ただし、この方法では、表示状態から非表示状態への切り替えが突然発生するため、動きを伴う表示を行っている場合には、見た目の違和感が出てしまう。
【0006】
そこで、見た目の違和感を少なくして、コンピュータの処理負荷を軽減する方法として、対象図形の描画面積に応じて段階的に簡易的な図形に置き換えて表示する方法がある。
【0007】
図19は、図形データの詳細度を段階的に変更する場合の例を示す図である。図19の例では、詳細度の異なる3つの図形データとして、元データ301、レベル1のデータ302、およびレベル2のデータ303が用意されている。元データ301が最も細かい形状を表現したデータである。レベル1のデータ302は、元データ301よりも少しだけ詳細度の粗いデータである。レベル2のデータ303は、レベル1のデータ302よりも詳細度の粗いデータである。
【0008】
元データ301は、曲面を含む細かい図形データである。元データ301は、視点との距離が近い場合に用いられる。
レベル1のデータ302は、平面のみで表現された図形データである。レベル1のデータ302は、曲面を含まないことで、元データ301よりも画面表示の際の計算量が少なくてすむ。レベル1のデータ302は、視点からある程度離れたときに用いられる。
【0009】
レベル2のデータ303は、直方体の図形データである。レベル2のデータ303は、面の数を6個に減らしたことで、レベル1のデータ302よりも画面表示の際の計算量が少なくてすむ。レベル2のデータ303は、視点からかなり離れたときに用いられる。
【0010】
このように、1つのオブジェクトに対して、詳細度の異なる複数のデータを用意しておく。そして、オブジェクトが視点から遠ざかると、詳細度の粗いデータに基づいて画面表示を行う。詳細度の粗いデータを用いることで計算量を削減し、所定の周期内に描画を終了させることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、段階的に図形データの詳細度を変更する方法は、固定的データを扱うテレビゲームなどでは有用であるが、頻繁に変更される設計中のデータなどを扱う場合には不向きである。すなわち、頻繁に設計が変更されるような場合、設計変更の度に詳細度の異なるデータを複数準備するのは困難である。
【0012】
たとえば、ビルなどの建造物を設計する際に、その建造物が建てられたときの町の様子を仮想3次元空間内に表現することがある。この場合に、ビルなどの設計内容が変更される度に、詳細度の異なる複数のオブジェクトを生成していたのでは、ビルを設計するという本来の業務の作業効率が低下してしまう。
【0013】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、見た目に違和感なく表示状態から非表示状態へ移行させるためのオブジェクト表示プログラムおよびオブジェクト表示装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図1に示すような処理をコンピュータに実行させるためのオブジェクト表示プログラムが提供される。本発明に係るオブジェクト表示プログラムは、仮想3次元空間1内の画像を表示するためのものである。
【0015】
本発明のオブジェクト表示プログラムを実行するコンピュータは、視点2からオブジェクト3までの距離dを計算する(ステップS1)。オブジェクト3に対して、半透明距離d0および半透明距離d0より長い非表示距離d1が設定されており、計算された距離が半透明距離d0より長いか否か、および非表示距離d1より長いか否かを判断する(ステップS2)。そして、距離dが非表示距離d1より短いと判断された場合にのみオブジェクト3を描画対象とし、距離dが半透明距離d0より近いと判断された場合には描画対象のオブジェクト3を不透明で描画し、距離dが半透明距離d0より離れていていると判断された場合には描画対象のオブジェクト3を半透明で描画し(ステップS3)、描画されたオブジェクトを表示する(ステップS4)。
【0016】
これにより、半透明距離d0よりも視点2に近いオブジェクト3が徐々に視点2から遠ざかる場合、距離dが半透明距離d0より短い間は、不透明で表示される。そして、距離dが半透明距離d0よりも長くなると、そのときのオブジェクト3は半透明で表示される。さらにオブジェクト3が視点2から遠ざかり、距離dが非表示距離d1よりも長くなると、そのときのオブジェクト3は表示されない。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の原理構成図である。本発明によれば、仮想3次元空間1内の画像を表示するオブジェクト表示プログラムおよびオブジェクト表示装置が提供される。オブジェクト表示装置は、たとえば、オブジェクト表示プログラムをコンピュータに実行させることにより実現される装置である。
【0018】
本発明のオブジェクト表示プログラムを実行することで、まず、視点2からオブジェクト3までの距離dが計算される(ステップS1)。
オブジェクト3には、半透明距離d0および半透明距離d0より長い非表示距離d1が設定されている。すなわち、仮想3次元空間1内が、視点2を基準として、半透明距離d0と非表示距離d1とを境界とした3つの領域に分割されている。
【0019】
次に、半透明距離d0および非表示距離d1と距離dとが比較され、オブジェクト3が、どの領域に含まれるのかが判断される。すなわち、計算された距離が半透明距離d0より離れているか否か、および非表示距離d1より離れているか否かが判断される(ステップS2)。
【0020】
さらに、オブジェクト3が非表示距離d1より近いと判断された場合にのみオブジェクト3が描画対象とされ、距離dが半透明距離d0より短いと判断された場合には描画対象のオブジェクト3が不透明で描画され、距離dが半透明距離d0より長いと判断された場合には描画対象のオブジェクト3が半透明で描画される(ステップS3)。
【0021】
そして、描画されたオブジェクトが表示される(ステップS4)。
たとえば、図1には、距離に応じて半透明率が変化するオブジェクト3と、半透明率が変化しないオブジェクト4とが仮想3次元空間1内に配置されているものとする。オブジェクト3は、オブジェクト4の上に配置されているものとする。
【0022】
オブジェクト3は、視点2から遠ざかるオブジェクトである。最初は、視点2からオブジェクト3までの距離dがd≦d0となる位置にオブジェクト3が配置されている。その後、オブジェクト3が視点2から遠ざかり、視点2からオブジェクト3までの距離dがd0<d≦d1となる。さらにオブジェクト3が視点2から遠ざかると、視点2からオブジェクト3までの距離dがd1<dとなる。
【0023】
距離dがd≦d0の場合には、オブジェクト3は描画対象となる。このとき、オブジェクト3は不透明で描画される。なお、オブジェクト4は常に描画対象である。従って、距離dがd≦d0の場合の画面5には、オブジェクト3の画像5aとオブジェクト4の画像5bとが表示される。
【0024】
距離dがd0<d≦d1の場合には、オブジェクト3は描画対象となる。このとき、オブジェクト3は半透明で描画される。従って、距離dがd0<d≦d1の画面6には、オブジェクト3の半透明の画像6aとオブジェクト4の画像6bとが表示される。
【0025】
距離dがd1<dの場合には、オブジェクト3は描画対象とはならない。従って、距離dがd1<dの場合の画面7には、オブジェクト4の画像7bのみが表示される。
【0026】
このようにして、視点2から遠ざかるオブジェクト3は、半透明の状態を経由して、非表示の状態となる。その結果、処理負荷の軽減のために、視点から遠方のオブジェクトを表示対象から除外する処理を行った場合であっても、動画像の表示中に、オブジェクト3が突然消滅するようなことがなくなる。これにより、違和感のない動画像が表示される。
【0027】
本発明は、たとえば、仮想3次元空間内に3次元モデルのオブジェクトで街並みを構築し、ユーザの操作入力に応答して視点を移動させ、仮想3次元空間内を動画像で表示させる場合に有効に利用することができる。
【0028】
図2は、本発明による動画像の一例を示す図である。図2(A)は不透明のオブジェクトを表示する画面を示しており、図2(B)は半透明のオブジェクトを表示する画面を示しており、図2(C)はオブジェクトが消えたときの画面を示している。
【0029】
図2(A)には、2つのオブジェクト31、32が表示されている。オブジェクト31は車を表しており、オブジェクト32はガソリンスタンドを表している。
【0030】
車のオブジェクト31は、視点から遠ざかると非表示にするオブジェクトである。一方、ガソリンスタンドのオブジェクト32は、街並みの主要部を構成するオブジェクトであるため、視点から遠ざかっても非表示にはしないオブジェクトである。
【0031】
図2(A)の状態から視点を引いていく(見ている方向に対して後ろへ視点を移動させる)と、図2(B)の画面22に遷移する。
図2(B)の画面22では、3つのオブジェクト31〜33が表示されている。オブジェクト33は、ガソリンスタンドのオブジェクト32よりも手前に配置された工場を表している。視点からオブジェクト31、32までの距離が遠ざかったことにより、車のオブジェクト31とガソリンスタンドのオブジェクト32とは、画面21のときよりも小さく表示されている。また、車のオブジェクト31が半透明で描画されている。
【0032】
図2(B)の状態からさらに視点を引いていくと、図2(C)の画面23に遷移する。
図2(C)の画面23では、2つのオブジェクト32,33が表示されている。視点からオブジェクト32、33までの距離が遠ざかったことにより、ガソリンスタントのオブジェクト32と工場のオブジェクト33とは、画面22のときよりも小さく表示されている。また、画面22で半透明で表示されていた車のオブジェクト31は、画面23では非表示となっている。
【0033】
このように、視点からオブジェクト31が遠ざかる場合、オブジェクト31は半透明の状態を経由して、非表示状態となる。オブジェクト31は、画面で小さく表示されるようになってから半透明となり、さらに小さくなってから消滅する。そのため、連続した動画像の表示中にオブジェクト31を表示対象から除外しても、違和感を生じさせずにすむ。
【0034】
次に、本発明をコンピュータで実現するための実施の形態について具体的に説明する。
図3は、本発明の実施の形態に用いるコンピュータのハードウェア構成例を示す図である。コンピュータ100は、CPU(Central Processing Unit)101によって装置全体が制御されている。CPU101には、バス107を介してRAM(Random Access Memory)102、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)103、グラフィック処理装置104、入力インタフェース105、および通信インタフェース106が接続されている。
【0035】
RAM102は、CPU101に実行させるOS(Operating System)のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、RAM102には、CPU101による処理に必要な各種データが格納される。HDD103は、OSやアプリケーションプログラムが格納される。
【0036】
グラフィック処理装置104には、モニタ11が接続されている。グラフィック処理装置104は、CPU101からの命令に従って、画像をモニタ11の画面に表示させる。入力インタフェース105には、キーボード12とマウス13とが接続されている。入力インタフェース105は、キーボード12やマウス13から送られてくる信号を、バス107を介してCPU101に送信する。
【0037】
通信インタフェース106は、ネットワーク10に接続されている。ネットワーク10は、たとえばインターネットのような広域ネットワークである。通信インタフェース106は、ネットワーク10を介して、他のコンピュータとの間でデータの送受信を行う。
【0038】
以上のようなハードウェア構成によって、本実施の形態に係るオブジェクト表示プログラムを実行させれば、本実施の形態の処理機能をコンピュータ100で実現することができる。すなわち、コンピュータ100がオブジェクト表示装置として機能する。
【0039】
図4は、本発明の機能構成例を示すブロック図である。コンピュータ100は、入力装置12aからの入力に応答して画像生成処理を実行し、生成した画像をモニタ11に表示させる。入力装置12aは、図3に示すキーボード12やマウス13である。
【0040】
コンピュータ100は、視野情報格納部111、オブジェクト情報格納部112、ユーザインタフェース部113、視点状態決定部114、距離計算部115、半透明率決定部116、描画部117および表示処理部118で構成される。
【0041】
視野情報格納部111には、視点や投影面に関する情報(視野情報)が格納される。視野情報は、ユーザの操作入力に応じて逐次更新される。
オブジェクト情報格納部112には、オブジェクトの形状や色などの情報(オブジェクト情報)が格納される。
【0042】
ユーザインタフェース部113は、入力装置12aからの入力信号に対応して視点に対する制御命令を生成し、その制御命令を視点状態決定部114に渡す。
視点状態決定部114は、ユーザインタフェース部113から送られる制御命令に応答して、視点情報を決定する。決定する視点情報は、視点の位置や視線ベクトルである。視点状態決定部114は、決定した視点情報を視野情報格納部111に格納するとともに、視点の位置を距離計算部115に渡す。
【0043】
距離計算部115は、視点の位置を受け取ると、オブジェクト情報格納部112内の情報を参照し、視点から各オブジェクトまでの距離を計算する。距離の計算結果は、半透明率決定部116に伝えられる。
【0044】
半透明率決定部116は、オブジェクト情報格納部112内の情報を参照し、距離計算部115から送られた視点からオブジェクトまでの距離に基づいて、半透明率を決定する。半透明率決定部116は、決定した半透明率を、オブジェクト情報格納部112に設定する。
【0045】
描画部117は、視野情報格納部111とオブジェクト情報格納部112との内容に基づいて、所定の間隔(たとえば、1/60秒)で3次元モデルを投影面に透視投影し、透視画像を描画する。透視画像の描画が所定の間隔で連続的に行われることで、動画像が生成される。
【0046】
表示処理部118は、描画部117が描画した透視画像を画像信号に変換してモニタ11に送信する。
図5は、視野情報格納部のデータ構造の一例を示す図である。視野情報格納部111には、視点位置E、視線ベクトルV、アップベクトルU、投影面の視点からの距離、投影面の法線ベクトルSn、およびウィンドウサイズが含まれている。
【0047】
視点位置Eは、視点の位置を、仮想3次元空間の座標(Ex,Ey,Ez)で表している。視点位置Eは、ユーザからの操作入力に応じて変更されるデータである。
【0048】
視線ベクトルVは、視点から仮想3次元空間内を見る方向(Vx,Vy,Vz)を表す単位ベクトルである。視線ベクトルVは、ユーザからの操作入力に応じて変更されるデータである。
【0049】
アップベクトルUは、視点の上方向(Ux,Uy,Uz)を定めた単位ベクトルである。アップベクトルは、あらかじめ設定されている。本実施の形態では、アップベクトルUは、常に仮想3次元空間の垂直方向(Z軸と平行)であるものとする。従って、Ux=Uy=0である。
【0050】
投影面の視点からの距離は、視点位置Eから投影面の基準点(たとえば、投影面の中心)までの距離Dである。投影面の視点からの距離Dは、あらかじめ設定されている。
【0051】
投影面の法線ベクトルSnは、投影面の法線方向(Sx,Sy,Sz)を表すデータである。投影面の法線ベクトルSnは、視線ベクトルVなどに基づいて算出される。
【0052】
ウィンドウサイズは、投影面の大きさ(Wx,Wy)を示すデータである。ウィンドウサイズは、あらかじめ設定されている。
図6は、オブジェクト情報格納部のデータ構造の一例を示す図である。オブジェクト情報格納部112には、オブジェクト毎に、形状の情報、色の情報、基準位置の情報および半透明率の情報とが格納されている。
【0053】
形状の情報には頂点座標、法線ベクトル、および面の情報が含まれている。
頂点座標は、オブジェクトを構成する各頂点の仮想3次元空間内での座標P1(P1x、P1y、P1z)、P2(P2x、P2y、P2z)・・・である。頂点座標は、頂点の識別子P1,P2・・・に対応づけて登録されている。
【0054】
法線ベクトルは、各頂点の法線方向N1(N1x、N1y、N1z)、N2(N2x、N2y、N2z)・・・を示している。法線ベクトルは、識別子N1,N2・・・に対応づけて登録されている。法線ベクトルは、それぞれ頂点に対応付けられている。
【0055】
面の情報は、オブジェクトを構成する面の各頂点の集合である。面の情報は、オブジェクトを構成する面毎に登録されている。面を構成する頂点は、その頂点の識別子で特定されている。面が4角形であれば、4つの頂点が登録される。また、面が3角形であれば、3つの頂点が登録される。
【0056】
色の情報には、モデルの色、光源の色、および光源の位置の情報が含まれている。
モデルの色は、オブジェクトを構成する面の色が、RGB(赤、緑、青)の各色の明度(Mr,Mg,Mb)で示されている。モデルの色は、オブジェクトを構成する面毎に定めることもできる。
【0057】
光源の色は、光源が放つ光の色が、RGB(赤、緑、青)の各色の明度(Lr,Lg,Lb)で示されている。
光源の位置は、仮想3次元空間内での光源の位置を示す座標(Lx,Ly,Lz)である。
【0058】
基準位置の情報には、オブジェクトの位置Pの座標(Px,Py,Pz)が設定されている。
半透明率の情報には、半透明距離、非表示距離、および半透明率αとが含まれている。
【0059】
半透明距離は、オブジェクトを不透明で表示する領域と半透明で表示する領域との境界までの、視点からの距離d0(d0>0)である。
非表示距離は、オブジェクトを半透明で表示する領域と非表示にする領域との境界までの、視点からの距離d1(d1>0)である。非表示距離は、半透明距離よりも長い距離が設定される。すなわち、距離d0<距離d1である。
【0060】
半透明率αは、オブジェクトの半透明の度合いを示す数値である。半透明率αは、視点からオブジェクトまでの距離dに応じて、逐次更新される。
なお、半透明距離と非表示距離とを設定可能な最大値にした場合には、対応するオブジェクトは、視点からの距離dに関係なく一定のα値(たとえば「0」)となる。また、オブジェクト毎にフラグを設けて、そのフラグが立っている場合にのみ、視点からの距離dに応じた半透明率の変更を行うようにしてもよい。
【0061】
半透明率αは、オブジェクトの半透明の度合いを0〜1の数値で表している。半透明率αの値が大きいほど、オブジェクトが透明度が上がる。半透明率αが0の場合には、オブジェクトは不透明である。半透明率αが1の場合には、オブジェクトは透明である。
【0062】
具体的には、あるオブジェクトを半透明率αで描画する場合、そのオブジェクトを表す画像と、それ以前に描画されていた画像との合成が行われる。合成処理においては、オブジェクトを表す画像の明度値(RGBの各色の明るさ)を1−α倍する。また、オブジェクトを表す画像を書き込むべき領域の画像の明度値をα倍する。そして、オブジェクトを表す画像の明度値を、書き込むべき領域の明度値に加算する。これにより、オブジェクトを任意の半透明率αによって描画することができる。
【0063】
本実施の形態では、半透明率αは、視点からオブジェクトまでの距離dに基づいて、以下の式により算出される。
【0064】
【数1】
・d<d0の場合、
α=0 ・・・(1)
【0065】
【数2】
・d0≦d<d1の場合、
α=(d−d0)/(d1−d0) ・・・(2)
【0066】
【数3】
・d<d1の場合、
α=1 ・・・(3)
なお、視点からオブジェクトまでの距離dは、以下の式で算出される。
【0067】
【数4】
d=|E−P| ・・・(4)
図7は、視点からの距離と半透明率との関係を示す図である。図7は、横軸が視点からの距離dであり、縦軸が半透明率αである。
【0068】
図7に示すように、視点からの距離dが0から半透明距離d0までは半透明率αが0であり、オブジェクトが不透明で表示される。距離dが半透明距離d0以上となると、半透明率α>0となり、オブジェクトは半透明で表示される。
【0069】
距離dが半透明距離d0以上、非表示距離d1未満の範囲内にある場合、距離dの値が大きくなるのに伴い半透明率が連続的に変化し、半透明率αの値が大きくなる。すなわち、視点からの距離dが大きいほど、オブジェクトが透明に近づく。
【0070】
距離dが非表示距離d1以上の場合、半透明率αが1となり、オブジェクトは透明になる。なお、透明なオブジェクトは画面に表示されないため、透視投影などによる描画処理を行う必要はない。
【0071】
このように、図5,図6に示した各種情報によって、場面毎の透視投影の状況が確定する。そして、視野情報格納部111とオブジェクト情報格納部112の内容に基づいた3次元透視投影が行われる。
【0072】
図8は、3次元透視投影の概念を示す模式図である。仮想3次元空間内には、視点201、投影面202、オブジェクト203、および光源204が定義されている。視点201には、視点位置Eや視線ベクトルVが定義される。投影面202には、投影面の法線ベクトルSnなどが定義される。オブジェクト203には、オブジェクト203の位置Pの座標が定義される。なお、視点位置Eとオブジェクト203の位置Pの座標とに基づいて、オブジェクト203の視点201からの距離dが算出される。光源204には、光源の位置や光源の色などが定義される。
【0073】
次に、本実施の形態におけるコンピュータによる処理手順を説明する。
図9は、オブジェクト表示処理の処理手順を示すフローチャートである。以下に、図9に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【0074】
[ステップS11]ユーザインタフェース部113は、入力装置12aを用いたユーザの操作入力を受け付ける。ユーザインタフェース部113は、視点201や視線ベクトルVの移動を示す操作入力であれば、その操作入力に応じた視点201の制御情報を視点状態決定部114に送る。
【0075】
[ステップS12]ユーザインタフェース部113は、操作入力の内容が、処理の終了を指示する操作入力か否かを判断する。処理の終了を指示する操作入力であれば、処理を終了する。処理の終了を指示する操作入力でなければ、処理がステップS13に進められる。
【0076】
[ステップS13]視点状態決定部114は、制御情報に従って、視点情報を決定する。視点情報は、視点201の位置Eや視線ベクトルVである。視点状態決定部114は、決定した視点情報を視野情報格納部111に登録するとともに、視点201の位置Eを距離計算部115に渡す。
【0077】
[ステップS14]距離計算部115は、オブジェクト情報格納部112に登録されている未処理のオブジェクト203を1つ選択する。
[ステップS15]距離計算部115、半透明率決定部116および描画部117とにより、描画処理が行われる。描画処理の詳細は後述する。
【0078】
[ステップS16]距離計算部115は、未処理のオブジェクトがあるか異なかを判断する。未処理のオブジェクトがあれば処理がステップS14に進められる。すべてのオブジェクトに対して処理が終了していれば、処理がステップS17に進められる。
【0079】
[ステップS17]表示処理部118は、描画部117により描画された画像を、モニタ11の画面に表示する。その後、処理がステップS11に進められる。
【0080】
図10は、描画処理の詳細を示すフローチャートである。以下に、図10に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
[ステップS21]距離計算部115は、視点状態決定部114から受け取った視点位置Eと、オブジェクト情報格納部112に格納されているオブジェクトの位置Pとの距離dを計算する。距離計算部115は、算出した距離dを、半透明率決定部116に渡す。
【0081】
[ステップS22]半透明率決定部116は、距離計算部115で算出された距離dが、非表示距離d1を超えたか否かを判断する。距離dが非表示距離d1を超えていれば、処理が図9のステップS16に進められる。距離dが非表示距離d1以下であれば、処理がステップS23に進められる。すなわち、図7に示したような定義に基づくと、非表示距離d1以上の場合には半透明率αが1となり、オブジェクトが表示されない。そのため、そのオブジェクトの描画処理をスキップさせて、処理効率を上げている。
【0082】
[ステップS23]半透明率決定部116は、距離dが半透明距離d0を超えたか否かを判断する。半透明距離d0を超えていれば、処理がステップS25に進められる。半透明距離d0以下であれば処理がステップS24に進められる。
【0083】
[ステップS24]半透明率決定部116は、オブジェクト情報格納部112の半透明率αの値を0に設定し、処理をステップS26に進める。
[ステップS25]半透明率決定部116は、半透明率αを式(2)に基づいて算出し、算出されたαの値をオブジェクト情報格納部112に設定する。その後、処理がステップS26に進められる。
【0084】
[ステップS26]描画部117は、視野情報格納部111とオブジェクト情報格納部112との情報に基づいて、3次元のオブジェクトの透視変換などの処理を行い、投影面202に対応する描画領域(たとえば、グラフィック処理装置104内に設けられたフレームバッファ)にオブジェクトを表す図形を描画する。
【0085】
以上のようにして、オブジェクト毎に、視点201からの距離dに応じた半透明率αを設定し、その半透明率αに基づいた描画を行うことができる。
図11〜図17に、本実施の形態に基づいた画像表示例を示す。
【0086】
図11は、本実施の形態の第1の画面例を示す図である。この画面121には、街並みの中に、車のオブジェクトが表示されている。この画面121では、視点201から車までの距離dは、半透明距離d0未満である。従って、車の画像は、不透明に表示されている。
【0087】
図12は、本実施の形態の第2の画面例を示す図である。この画面122は、図11に示した画面121から視点201を引いたときの状態を示している。視点201を引くことにより、画面122内における車のオブジェクトの表示領域が小さくなる。この画面122では、まだ視点201から車までの距離dは、半透明距離d0未満である。従って、車の画像は、不透明で表示されている。
【0088】
図13は、本実施の形態の第3の画面例を示す図である。この画面123は、図12に示した画面122から視点201をさらに引いたときの状態を示している。視点201を引くことにより、画面123内における車のオブジェクトの表示領域がさらに小さくなる。この画面123では、視点201から車までの距離dが、半透明距離d0より長くなっている。従って、車の画像の色が薄くなっている。
【0089】
図14は、本実施の形態の第4の画面例を示す図である。この画面124は、図13に示した画面123から視点201をさらに引いたときの状態を示している。視点201を引くことにより、画面124内における車のオブジェクトの表示領域がさらに小さくなる。この画面124では、視点201から車までの距離dが離れることで、車の画像の色がさらに薄くなっている。
【0090】
図15は、本実施の形態の第5の画面例を示す図である。この画面125は、図14に示した画面124から視点201をさらに引いたときの状態を示している。視点201を引くことにより、画面125内における車のオブジェクトの表示領域がさらに小さくなる。この画面125では、視点201から車までの距離dが離れることで、車の画像の色がさらに薄くなっている。
【0091】
図16は、本実施の形態の第6の画面例を示す図である。この画面126は、図15に示した画面125から視点201をさらに引いたときの状態を示している。視点201を引くことにより、画面126内における車のオブジェクトの表示領域がさらに小さくなる。この画面126では、視点201から車までの距離dが離れることで、車の画像の色がさらに薄くなり、背景の画像にとけ込んでしまっている。
【0092】
図17は、本実施の形態の第7の画面例を示す図である。この画面127は、図16に示した画面126から視点201をさらに引いたときの状態を示している。画面127では、視点201を引くことにより、視点201と車のオブジェクトとの間の距離dが離れ、非表示距離d1を超えている。そのため、画面127には、車が表示されていない。
【0093】
以上のように、本実施の形態によれば、視点201から表示対象のオブジェクト(図形データ)までの距離dに応じて、図形の表示状態を半透明状態を経由して非表示状態に遷移するようにした。そのため、視点201から遠ざかるオブジェクトは、徐々に透明度が増していき、画面内での大きさが小さくなった頃に画面から消える。従って、従来のように、オブジェクトが画面から突然姿を消すようなことがなくなり、オブジェクトを非表示にする際の違和感をなくすことができる。
【0094】
同様に、視点201から遠方にあったオブジェクトが視点201に近づいてくる場合にも、そのオブジェクトは、半透明状態を経由して、不透明状態となる。そのため、画面内にオブジェクトが突然現れるようなことがなくなる。
【0095】
しかも、本実施の形態によれば、オブジェクト毎に半透明距離と非表示距離とを設定することができる。これにより、たとえば、サイズの小さいオブジェクトは、大きいオブジェクトよりも半透明距離と非表示距離とを短く設定することができる。サイズの小さいオブジェクトは大きいオブジェクトに比べ画面内の表示領域が狭いため、早めに半透明、非表示に移行しても、違和感を与えずにすむ。
【0096】
また、オブジェクトの重要度に応じて、非表示にするか否かを設定することができる。たとえば、町の再開発事業の計画立案のため、開発計画案に沿った街並みをコンピュータグラフィックスで再現する場合、街並みを構成する建造物は重要な要素であるが、路上の車のような移動してしまうものは重要度が低い。そこで、建造物は視点201からの距離に関係なく不透明とし、車は視点201からの距離に応じて半透明率を変化させる。これにより、重要なオブジェクトが非表示になることを防ぐことができる。
【0097】
なお、上記の説明では、図7に示したように、視点201からオブジェクトまでの距離dが半透明距離d0を超えると、距離dが大きくなるのに伴い連続的に半透明率αが変化するにようにしたが、半透明率αを段階的に変えるようにすることもできる。
【0098】
図18は、半透明率を段階的に設定する場合の視点201からの距離と半透明率との関係を示す図である。図18において、横軸は視点201からの距離dであり、縦軸は半透明率αである。図18の例では、視点201からの距離が半透明距離d0未満の場合には、半透明率αは0である。視点201からの距離が半透明距離d0を超えると、半透明率αの値は、段階的(図18の例では、5段階)に大きくなり、視点201からの距離dが非表示距離d1となった段階で、半透明率αが1になる。
【0099】
以上のようにして、視点201からオブジェクトまでの距離が遠ざかる際には、段階的に半透明率αを上げることができる。また、視点201からオブジェクトまでの距離が近づく際には、段階的に半透明率αを下げることができる。
【0100】
なお、上記の説明では、オブジェクトが半透明距離d0よりも視点201に近いときには不透明で表示するものとしているが、そのオブジェクトを半透明で表示することもできる。半透明で表示されていたオブジェクトが視点から遠ざかる際には、距離dが半透明距離d0より遠くなるに従い、元々設定されていた半透明率を1に近づけていけばよい。
【0101】
なお、上記実施の形態においては、動画像を表示する処理について説明したが、本発明で対象とする画像は、動画像に限らず、静止画像であっても同様の効果が得られる。
【0102】
また、上記実施の形態においては、個々のオブジェクト毎に半透明率の情報を保持するように構成されているが、例えば全てのオブジェクト共通の半透明の情報を別に保持したり、オブジェクトをいくつかのグループにグルーピングし、各グループのオブジェクトに共通の半透明の情報を別に保持する構成も考えられる。
【0103】
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、コンピュータが有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記録装置には、ハードディスクドライブ(HDD)、フレキシブルディスク(FD)、磁気テープなどがある。光ディスクには、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−RAM(Random Access Memory)、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Recordable)/RW(ReWritable)などがある。光磁気記録媒体には、MO(Magneto-Optical disc)などがある。
【0104】
プログラムを流通させる場合には、たとえば、そのプログラムが記録されたDVD、CD−ROMなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
【0105】
プログラムを実行するコンピュータは、たとえば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送される毎に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
【0106】
(付記1) 仮想3次元空間内の画像を表示するためのオブジェクト表示プログラムであって、
コンピュータに、
視点からオブジェクトまでの距離を計算し、
所定の半透明距離および前記半透明距離より長い所定の非表示距離と、計算された前記距離とを比較し、
計算された前記距離が前記非表示距離より短いと判断された場合にのみ前記オブジェクトを描画対象とし、前記距離が前記半透明距離より短いと判断された場合には描画対象の前記オブジェクトを不透明で描画し、前記距離が前記半透明距離より長いと判断された場合には描画対象の前記オブジェクトを半透明で描画し、
描画された前記オブジェクトを表示する、
処理を実行させることを特徴とするオブジェクト表示プログラム。
【0107】
(付記2) 前記半透明距離と前記非表示距離とは、複数のオブジェクトそれぞれに対して個別に定められていることを特徴とする付記1記載のオブジェクト表示プログラム。
【0108】
(付記3) 前記オブジェクトを半透明で描画する際には、前記距離が長いほど高い半透明率で前記オブジェクトを描画することを特徴とする付記1記載のオブジェクト表示プログラム。
【0109】
(付記4) 前記オブジェクトを半透明で描画する際には、前記距離の変化に応じて、前記オブジェクトの半透明率を連続的に変化させることを特徴とする付記1記載のオブジェクト表示プログラム。
【0110】
(付記5) 前記オブジェクトを半透明で描画する際には、前記距離の変化に応じて、前記オブジェクトの半透明率を段階的に変化させることを特徴とする付記1記載のオブジェクト表示プログラム。
【0111】
(付記6) 仮想3次元空間内の画像を表示するためのオブジェクト表示装置であって、
視点からオブジェクトまでの距離を計算する計算手段と、
所定の半透明距離および前記半透明距離より長い所定の非表示距離と、前記計算手段で計算された前記距離とを比較する比較手段と、
前記比較手段により前記距離が前記非表示距離より短いと判断された場合にのみ前記オブジェクトを描画対象とし、前記比較手段により前記距離が前記半透明距離より短いと判断された場合には描画対象の前記オブジェクトを不透明で描画し、前記距離が前記半透明距離より長いと判断された場合には描画対象の前記オブジェクトを半透明で描画する描画手段と、
前記描画手段で描画された前記オブジェクトを表示する表示手段と、
を有することを特徴とするオブジェクト表示装置。
【0112】
(付記7) 前記比較手段は、前記半透明距離と前記非表示距離とが、複数のオブジェクトそれぞれに対して個別に定められていることを特徴とする付記6記載のオブジェクト表示装置。
【0113】
(付記8) 前記描画手段は、前記距離が長いほど高い半透明率で前記オブジェクトを描画することを特徴とする付記1記載のオブジェクト表示装置。
(付記9) 前記描画手段は、前記距離の変化に応じて、前記オブジェクトの半透明率を連続的に変化させることを特徴とする付記1記載のオブジェクト表示装置。
【0114】
(付記10) 前記描画手段は、前記距離の変化に応じて、前記オブジェクトの半透明率を段階的に変化させることを特徴とする付記1記載のオブジェクト表示装置。
【0115】
(付記11) 仮想3次元空間内の動画像を表示するためのオブジェクト表示プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記コンピュータに、
視点からオブジェクトまでの距離を計算し、
所定の半透明距離および前記半透明距離より長い所定の非表示距離と、計算された前記距離とを比較し、
計算された前記距離が前記非表示距離より短いと判断された場合にのみ前記オブジェクトを描画対象とし、前記距離が前記半透明距離より短いと判断された場合には描画対象の前記オブジェクトを不透明で描画し、前記距離が前記半透明距離より長いと判断された場合には描画対象の前記オブジェクトを半透明で描画し、
描画された前記オブジェクトを表示する、
処理を実行させることを特徴とする記録媒体。
【0116】
(付記12) 仮想3次元空間内の動画像を表示するためのオブジェクト表示方法であって、
視点からオブジェクトまでの距離を計算し、
所定の半透明距離および前記半透明距離より長い所定の非表示距離と、計算された前記距離とを比較し、
計算された前記距離が前記非表示距離より短いと判断された場合にのみ前記オブジェクトを描画対象とし、前記距離が前記半透明距離より短いと判断された場合には描画対象の前記オブジェクトを不透明で描画し、前記距離が前記半透明距離より長いと判断された場合には描画対象の前記オブジェクトを半透明で描画し、
描画された前記オブジェクトを表示する、
ことを特徴とするオブジェクト表示方法。
【0117】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、視点からオブジェクトまでの距離が、半透明距離より短ければオブジェクトを不透明で表示し、半透明距離より長く非表示距離より短ければオブジェクトを半透明で表示し、非表示距離より長ければ表示しないようにした。これにより、画像の中で視点から遠ざかるオブジェクトは、半透明状態を経由して消滅するため、違和感なく画面から消去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成図である。
【図2】本発明による動画像の一例を示す図である。図2(A)は不透明のオブジェクトを表示する画面を示しており、図2(B)は半透明のオブジェクトを表示する画面を示しており、図2(C)はオブジェクトが消えたときの画面を示している。
【図3】本発明の実施の形態に用いるコンピュータのハードウェア構成例を示す図である。
【図4】本発明の機能構成例を示すブロック図である。
【図5】視野情報格納部のデータ構造の一例を示す図である。
【図6】オブジェクト情報格納部のデータ構造の一例を示す図である。
【図7】視点からの距離と半透明率との関係を示す図である。
【図8】3次元透視投影の概念を示す模式図である。
【図9】オブジェクト表示処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図10】描画処理の詳細を示すフローチャートである。
【図11】本実施の形態の第1の画面例を示す図である。
【図12】本実施の形態の第2の画面例を示す図である。
【図13】本実施の形態の第3の画面例を示す図である。
【図14】本実施の形態の第4の画面例を示す図である。
【図15】本実施の形態の第5の画面例を示す図である。
【図16】本実施の形態の第6の画面例を示す図である。
【図17】本実施の形態の第7の画面例を示す図である。
【図18】半透明率を段階的に設定する場合の視点からの距離と半透明率との関係を示す図である。
【図19】図形データの詳細度を段階的に変更する場合の例を示す図である。
【符号の説明】
1 仮想3次元空間
2 視点
3,4 オブジェクト
5 画面
5a,5b 画像
6 画面
6a,6b 画像
7 画面
7b 画像
10 ネットワーク
11 モニタ
12 キーボード
13 マウス
100 コンピュータ
101 CPU
102 RAM
103 ハードディスクドライブ
104 グラフィック処理装置
105 入力インタフェース
106 通信インタフェース
107 バス
Claims (5)
- 仮想3次元空間内の画像を表示するためのオブジェクト表示プログラムであって、
コンピュータに、
視点からオブジェクトまでの距離を計算し、
所定の半透明距離および前記半透明距離より長い所定の非表示距離と、計算された前記距離とを比較し、
計算された前記距離が前記非表示距離より短いと判断された場合にのみ前記オブジェクトを描画対象とし、前記距離が前記半透明距離より短いと判断された場合には描画対象の前記オブジェクトを不透明で描画し、前記距離が前記半透明距離より長いと判断された場合には描画対象の前記オブジェクトを半透明で描画し、
描画された前記オブジェクトを表示する、
処理を実行させることを特徴とするオブジェクト表示プログラム。 - 前記半透明距離と前記非表示距離とは、複数のオブジェクトそれぞれに対して個別に定められていることを特徴とする請求項1記載のオブジェクト表示プログラム。
- 前記オブジェクトを半透明で描画する際には、前記距離が長いほど高い半透明率で前記オブジェクトを描画することを特徴とする請求項1記載のオブジェクト表示プログラム。
- 前記オブジェクトを半透明で描画する際には、前記距離の変化に応じて、前記オブジェクトの半透明率を連続的に変化させることを特徴とする請求項1記載のオブジェクト表示プログラム。
- 仮想3次元空間内の画像を表示するためのオブジェクト表示装置であって、
視点からオブジェクトまでの距離を計算する計算手段と、
所定の半透明距離および前記半透明距離より長い所定の非表示距離と、前記計算手段で計算された前記距離とを比較する比較手段と、
前記比較手段により前記距離が前記非表示距離より短いと判断された場合にのみ前記オブジェクトを描画対象とし、前記比較手段により前記距離が前記半透明距離より短いと判断された場合には描画対象の前記オブジェクトを不透明で描画し、前記距離が前記半透明距離より長いと判断された場合には描画対象の前記オブジェクトを半透明で描画する描画手段と、
前記描画手段で描画された前記オブジェクトを表示する表示手段と、
を有することを特徴とするオブジェクト表示装置。
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