JP4047981B2 - ３次元ｃａｄモデルに対する陰影処理方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、３次元ＣＡＤ（computer aided design ）等で作成され、サーフェイスモデルやソリッドモデルなどにより与えられた３次元ＣＡＤモデル（立体）を平面的な２次元表示装置に表示する際に、前記立体に対して明るさや色等の階調情報を付与して、より現実に近い質感を与える、いわゆるレンダリング手法に関連する３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＧ（computer graphics ）の分野においては、３次元ＣＡＤ等で作成したモデル（立体であり３次元ＣＡＤモデルともいう。）を表示装置に表示する際に、前記立体を構成する各面に対して、光源位置や周囲環境条件により定まる明るさ等の階調情報を決定する手法であるシェーディング処理手法が知られている。このシェーディング処理手法によれば、ディスプレイに表示される立体に対して陰影が付けられる。
【０００３】
この種のシェーディング処理手法に関する技術が特開平１−２６３８８６号公報に公表されている。
【０００４】
この技術は、立体を構成する面を微小な複数の三角形に分割し、分割した三角形の各頂点の色情報を光源と視点が同一にあるという条件の下で求め、求めた色情報が、予め作成しておいたカラールックアップテーブルのいずれのインデックス値に近いかを求める。この３頂点のインデックス値を使用し内挿処理により、微小三角形の内部を構成する各画素のインデックス値を求めて、各画素の色情報を求める技術である。なお、カラールックアップテーブルは、入力階調に対するインデックス値に対して、ＲＧＢ出力階調を割り付けたテーブルであり、このようなインデックス値をアドレスとするカラールックアップテーブルを用いることで、色情報を得るまでの時間を高速化することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車やオートバイ等のように、形状とともに外観も重んじられる製品においては、その外観に係る表面形状の細かいうねり、歪み、さらには曲面間の接続部分の折れ具合を、短期間にかつ低コストに確認するために、３Ｄ（３次元）モデルの設計開発段階（この段階では、例えば、製品を低コストで大量生産するために使用する金型等の製作工程も含む。）でチェックしたり修正するための評価手法が必要とされている。
【０００６】
しかしながら、上記特開平１−２６３８８６号公報に公表された技術では、３次元ＣＡＤモデルを、表示装置上で、陰影の付けられた立体として自然な感じに見えるようにすることができるだけであり、この技術による表示では、モデル面の細かいうねり、曲がり、あるいは歪みを確認したり、修正するための評価手法として使用するには、きわめて不十分である。
【０００７】
このような曲面の微妙な凹凸等を判別する評価手法として、光学的な干渉を利用するモアレ手法が提案されているが計算量が膨大であり、また、このモアレ手法では曲面の微妙な凹凸等を判別する評価手法として必ずしも適当でない場合がある。
【０００８】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、３次元ＣＡＤ等により生成された立体モデル（３次元ＣＡＤモデル）の形状表面の微妙な凹凸（例えば、うねり、歪み、曲がり、面の接続部分の折れ具合等）を少ない計算量で精度よく評価することを可能とする３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理方法は、コンピュータを用いたシェーディング処理により、製品の外観に係る３次元ＣＡＤモデルの形状表面の凹凸を評価するための前記３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理方法において、前記３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対して決定された階調情報を、該階調情報の大きさに比例して増加あるいは減少するインデックス値に変換する階調情報・インデックス値変換過程と、インデックス値に変換された前記階調情報を、前記インデックス値の増加あるいは減少に応じて階調情報の大きさが複数回周期的に増減する特性を有するインデックス値・階調情報変換手段により階調変換するインデックス値・階調情報変換過程と、階調変換後の階調情報を前記３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対する陰影付けのための階調情報とする過程とを有することを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００１０】
この発明によれば、階調変換後の階調情報が、入力階調の増加あるいは減少に対して周期的に複数回増減するように階調を変換しているので、この周期の不連続性等を確認することにより、３次元ＣＡＤモデル（立体モデル）の形状表面の微妙な凹凸を精度よく評価することが可能となる。また、光学的なモアレ処理を模した演算ではないので、処理の高速化が保持される。
【００１１】
この場合、階調情報変換過程におけるインデックス値・階調情報変換手段の特性を、入力階調の増加に応じて出力階調が、方形波的、のこぎり波的、三角波的、または正弦波的に増減する特性として設定することで、評価対象である３次元ＣＡＤモデルの表面形状に応じて最適な評価手法を選択することができる（請求項２記載の発明）。
【００１２】
この発明に係る３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理装置は、コンピュータを用いたシェーディング処理により、製品の外観に係る３次元ＣＡＤモデルの形状表面の凹凸を評価するための前記３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理装置において、３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対して決定された階調情報を、該階調情報の大きさに比例して増加あるいは減少するインデックス値に変換する階調情報・インデックス値変換部と、前記インデックス値の増加あるいは減少に応じて、階調情報の大きさが、複数回周期的に増減する特性を有するインデックス値・階調情報変換部とを有し、前記階調情報・インデックス値変換部によりインデックス値に変換された階調情報を、前記インデックス値・階調情報変換部により階調変換し、該階調変換後の階調情報により前記各面の前記各画素に陰影が付けられた前記３次元ＣＡＤモデルを表示装置上に表示するようにしたことを特徴とする（請求項３記載の発明）。
【００１３】
この発明によれば、インデックス値・階調情報変換部により階調変換された後の階調情報が、シェーディング処理により各画素に対して決定された階調情報に比例するインデックス値の増加あるいは減少に対して、周期的に複数回増減するようにされるので、この周期の不連続性等を表示装置で確認することにより、３次元ＣＡＤモデル（立体モデル）の形状表面の微妙な凹凸を精度よく評価することが可能となる。また、光学的なモアレ処理を模した演算ではないので、処理の高速化が保持される。
【００１４】
この場合、インデックス値・階調情報変換部の増減の仕方を選択可能とするとともに、増減周期数を所望の値に設定可能とすることで、例えば、表示装置上の陰影付き３次元モデルを観測しながら評価対象である３次元ＣＡＤモデルの表面形状に応じて最適な評価手法を容易に選択することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、この発明の一実施の形態が適用されたＣＡＤ装置１０を示す。このＣＡＤ装置１０は、キーボード、マウス等の入力装置１２と、中央処理装置（ＣＰＵ）やプログラム記憶部（ＲＯＭ）や作業用記憶部（ＲＡＭ）等を備えるコンピュータ本体１４と、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置１６とを有するコンピュータとして構成される。
【００１７】
コンピュータ本体１４は、基本的には、該コンピュータにより達成される機能と記憶部とに分割される。この中、機能としては、３次元ＣＡＤモデル（サーフェイスモデルやソリッドモデル）を生成する３次元ＣＡＤモデル生成部１８と、生成された３次元ＣＡＤモデルの表面を構成する画素に階調情報を与えるシェーディング処理部２２と、階調情報の与えられた画素を表示装置１６上に表示するためにラスタライズする（ラスター化する）ラスタライズ部２３と、シェーディング処理部２２により与えられた階調情報をインデックス値に変換する階調情報・インデックス値変換部としての階調情報・インデックス値変換テーブル２４と、インデックス値に変換された階調情報を階調変換するインデックス値・階調情報変換部としてのインデックス値・階調情報変換テーブル２６とを有する。
【００１８】
また、記憶部としては、３次元ＣＡＤモデル生成部１８で生成されたデータである３次元ＣＡＤモデルを格納する３次元ＣＡＤモデル格納部２０と、ラスタライズ部２３によりラスタライズされた画素（データ）を格納するフレームバッファ２５と、表示用フレームバッファ２７とを備える。
【００１９】
次に、このように構成されるＣＡＤ装置１０の動作について図２に示す陰影付け工程を表すフローチャートに基づいて説明する。
【００２０】
なお、３次元ＣＡＤモデル生成部１８における生成動作については、この発明では冗長となるので説明しない。
【００２１】
３次元ＣＡＤモデル生成部１８で生成された３次元ＣＡＤサーフェイスモデル（単に、サーフェイスモデルともいう。）あるいは３次元ＣＡＤソリッドモデル（単に、ソリッドモデルともいう。）がデータとして３次元ＣＡＤモデル格納部２０に格納され、その３次元ＣＡＤモデルに対してシェーディング処理部２２により３次元ＣＡＤモデルの表面（サーフェイス）を構成する各画素の色情報である階調情報を求めるシェーディング処理が行われる（ステップＳ１）。
【００２２】
このシェーディング処理では、例えば、上述した特開平１−２６３８８６号公報にも開示されているように、３次元ＣＡＤモデル（立体モデル）を構成する各面を複数の微小な多角形（通常は、三角形）に分割し（ステップＳ１ａ）、分割した多角形の各頂点位置における色情報である階調情報を光源位置や周囲環境条件により定める（ステップＳ１ｂ）。次に、多角形の各頂点位置で求めた色情報である階調情報を補間して、多角形を構成する各画素の色情報である階調情報を求める（ステップＳ１ｃ）。なお、この実施の形態では、説明の簡単化のために、ステップＳ１で得られた色情報がグレーの情報であるものとする。すなわち、色情報として得られる３原色の赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、および青（Ｂ）色の階調値が等しい、いわゆるグレー（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ）であるものとする。もちろん色味の存在する情報であってもよい。
【００２３】
色情報である階調情報が求められた各画素は、表示のためにラスタライズ部２３によりラスタライズされ、いわゆるドット形式でフレームバッファ２５に記憶される（ステップＳ２）。
【００２４】
次いで、３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対して決定された色情報である階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）（この実施の形態では、上述したようにＲ＝Ｇ＝Ｂ）を、階調情報・インデックス値変換テーブル２４を参照してソートしインデックス値に変換する（割り振る）（ステップＳ３）。
【００２５】
図３に階調情報・インデックス値変換テーブル（カラールックアップテーブルともいう。）２４の内容の例を示す。このカラールックアップテーブル２４では、色情報がＲ値、Ｇ値、Ｂ値の各階調の組合せによって決定され、そのグレーの階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の組合せに対してインデックス値Ｉｎｄ１が一意に決定される。例えば、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，２５５，２５５）は、ハイライト（白）を意味し、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０）は、シャドウ（黒）を意味しているが、それらは、それぞれインデックス値Ｉｎｄ１＝０およびインデックス値Ｉｎｄ１＝４０９５に一意に変換される。
【００２６】
この場合、インデックス値Ｉｎｄ１は、グレーの４０９６階調分に対応するので、インデックス値Ｉｎｄ１の値１の増分に対する１階調値は、２５６／４０９６＝０．０６２５になっている。したがって、例えば、階調情報（Ｒ４０９４，Ｇ４０９４，Ｂ４０９４）は、（Ｒ４０９４，Ｇ４０９４，Ｂ４０９４）＝（０．０６２５，０．０６２５，０．０６２５）となる。
【００２７】
このカラールックアップテーブル２４を参照することで、ステップＳ１のシェーディング処理で求められた３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対して決定された色情報である階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を、対応するインデックス値Ｉｎｄ１に高速かつ容易に変換することができる。なお、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を、対応するインデックス値Ｉｎｄ１に変換する処理は、このようなルックアップテーブルによる処理ではなく、計算式を利用した処理で行うこともできる。
【００２８】
次に、表示装置１６の画面に表示される３次元ＣＡＤモデルの表面に、この発明に特徴的な縞模様（ゼブラパターンともいう。）を付けて表示させるための変換を行うが、その縞模様（ゼブラパターン）ＺＰｎの種類（種類はｎの値で表される。）および縞模様ＺＰｎの本数（周期数ともいう。）Ｎを入力装置により入力する（ステップＳ４）。
【００２９】
このゼブラパターンＺＰｎの種類およびゼブラパターンＺＰｎの本数Ｎが入力されたときに、インデックス値・階調情報変換部としてのインデックス値・階調情報変換テーブル（ゼブラインデックステーブルともいう。）２６に設定される内容について説明する。
【００３０】
図４は、インデックス値・階調情報変換テーブル２６の一般的な構成を示している。例えば、インデックス値Ｉｎｄ１がＩｎｄ１＝０の画素は、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（ＲＧＢ０，ＲＧＢ０，ＲＧＢ０）に変換される。
【００３１】
図５、図７は、周期数ＮがＮ＝５に設定されたときのゼブラインデックステーブル２６に設定される２種類のゼブラパターンＺＰ１、ＺＰ３を示している。図６、図８、図９は、周期数ＮがＮ＝１０に設定されたときのゼブラインデックステーブル２６に設定される３種類のゼブラパターンＺＰ２、ＺＰ４、ＺＰ５を示している。
【００３２】
図５〜図９において、横軸は、値０〜値４０９６をとるインデックス値Ｉｎｄ１であり、縦軸は、シャドウに対応する階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０）からハイライトに対応する階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，２５５，２５５）をとる階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）である。なお、簡単のために、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（ｎ，ｎ，ｎ）は、階調情報ＲＧＢ値（ｎ，ｎ，ｎ）とも記す。また、横軸に記載している符号ＧＲ１〜ＧＲ１０は、インデックス値のグループを示し、各グループＧＲには、インデックス値の総数をグループ数１０で割った値４０９６／１０に近い数の整数個のインデックス値が含まれるようになっている。
【００３３】
したがって、例えば、ゼブラパターンＺＰ１が設定されたゼブラインデックステーブル２６（ＺＰ１）は、図１０に示す内容となる。
【００３４】
すなわち、図１０から分かるように、グループＧＲ１のインデックス値Ｉｎｄ１＝０〜４０９が、階調情報ＲＧＢ値（０，０，０）に変換され、グループＧＲ２のインデックス値Ｉｎｄ１＝４１０〜８１９が、階調情報ＲＧＢ値（２５５，２５５，２５５）に変換され、以下、同様に、最終的には、グループＧＲ１０のインデックス値Ｉｎｄ１＝３６８６〜４０９５が、階調情報ＲＧＢ値（２５５，２５５，２５５）に変換される。このように、図５に示したゼブラインデックステーブル２６（ＺＰ１）は、インデックス値Ｉｎｄ１の増加に対応して、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の大きさが方形波的に増減する特性とされている。
【００３５】
同様に、図６に示すゼブラインデックステーブル２６（ＺＰ２）は、インデックス値Ｉｎｄ１の増加に対応して、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の大きさがのこぎり波的に増減する特性とされている。
【００３６】
同様に、図７および図８に示すゼブラインデックステーブル２６（ＺＰ３）、２６（ＺＰ４）は、インデックス値Ｉｎｄ１の増加に対応して、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の大きさが三角波的に増減する特性とされている。
【００３７】
同様に、図９に示すゼブラインデックステーブル２６（ＺＰ５）は、インデックス値Ｉｎｄ１の増加に対応して、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の大きさが正弦波的に増減する特性とされている。
【００３８】
ステップＳ４において、入力装置１２を利用して、ゼブラパターンＺＰｎの種類およびゼブラパターンＺＰｎの本数Ｎが入力されたときに、インデックス値・階調情報変換部としてのインデックス値・階調情報変換テーブル（ゼブラインデックステーブル）２６（ＺＰｎ）が設定される（ステップＳ５）。
【００３９】
次に、階調情報・インデックス値変換テーブル２４により変換され、各画素に対応してフレームバッファ２５に記憶されているインデックス値Ｉｎｄ１が読み出され、所望のゼブラパターンＺＰｎが設定されたインデックス値・階調情報変換テーブル（ゼブラインデックステーブル）２６（ＺＰｎ）を参照して階調変換され（ステップＳ６）、変換後の各画素に対応する階調情報ＲＧＢ値（ｎ，ｎ，ｎ）が表示用フレームバッファ２７に記憶されることで表示装置１６の画面上に、階調変換後の階調情報ＲＧＢ値（ｎ，ｎ，ｎ）により各面の各画素に陰影が付けられた３次元ＣＡＤモデルが表示される（ステップＳ７）。
【００４０】
図１１は、このようにして陰影が付けられた３次元ＣＡＤモデル３０の表示装置１６上の表示例を示している。この３次元ＣＡＤモデル３０は、オートバイのフロントカバーからレッグシールドにかけての略左半面部分を示している。
【００４１】
図１２は、この３次元ＣＡＤモデル３０で評価しようとするオートバイ４０の斜視構成を示している。図１２中、ハッチングを施した部分（便宜上、フロントカバー部４２という。）が、図１１表示例の３次元ＣＡＤモデル３０に対応する部分である。このフロントカバー部４２は、基本的には、凹部線４６とこの両側の膨出部４８、５０とから構成され、質感・量感が出るようにデザインされている。また、中央側の膨出部４８の中央付近にはメッキ飾り凸部４４が設けられ、高級感・精悍性が出るようにデザインされている。
【００４２】
図１１から分かるように、この実施の形態に係る縞模様の陰影（ゼブラシェーディングという。）がついた３次元ＣＡＤモデル３０では、前記フロントカバー部４２の表面の凹凸等の程度に応じて、縞模様の周期が変動した等高線的図形が得られる。このため、この等高線的図形の変形具合（周期の不連続性等）から、３次元ＣＡＤモデル３０、この場合、フロントカバー部４２のうねりや歪みあるいは面の接続部分の折れの具合、さらには質感・量感等を、縞模様の間隔・幅等を判定することにより定量的に精度よく、さらに定性的にも把握することができるようになっている。
【００４３】
なお、図１１に示す３次元ＣＡＤモデル３０において、さらに、うねりや歪みあるいは折れ具合の強調度合いを変化させたい場合には、ステップＳ８の判定処理を否定的として、異なるゼブラパターンＺＰｎ、本数Ｎを入力して表示装置１６上に新たな陰影付き３次元ＣＡＤモデルを表示させればよい。
【００４４】
このようにして最適化された３次元ＣＡＤモデル３０から、例えば、ＮＣ工作機械のカッターパスを指示するＮＣデータが作成され、このＮＣデータを利用するＮＣ工作機械により、例えば、前記オートバイ４０のフロントカバー用の樹脂成形用型を削り出すことができる。
【００４５】
図１３は、比較例としての本願発明者等が行っていた従来技術に係るシェーディング処理による、表示装置１６上の画像である３次元ＣＡＤモデル５２を示している。この従来技術に係る３次元ＣＡＤモデル５２では、ぼんやりと凹凸が分かる程度（陰影の付けられた立体として自然な感じに見える程度）であり、微妙な折れの具合、質感、量感等を定量的にはもちろんのこと、定性的に把握することも難しいことが理解される。
【００４６】
一方、これに対して、図１１に示した、この発明が適用された縞模様付きの３次元ＣＡＤモデル３０では、モデル面の細かいうねり、曲がり、質感、面の張り具合、形成される皺の程度等、曲面の微妙な凹凸等を略一目で判別できることが分かる。
【００４７】
結果として、例えば、上述したフロントカバー用の樹脂成形用型の製作回数を最小限の回数とすることができる。
【００４８】
上述したステップＳ６における階調変換処理は、ルックアップテーブルを利用した変換処理であるので、計算量が少なく処理の高速性が確保される。
【００４９】
このように上述した実施の形態によれば、コンピュータを用いたシェーディング処理により、３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対して決定された階調情報ＲＧＢを、該階調情報ＲＧＢの大きさに比例して増加あるいは減少するインデックス値Ｉｎｄ１に階調情報・インデックス値変換テーブル２４により変換した後、インデックス値Ｉｎｄ１の増加（あるいは減少）に応じて、階調情報ＲＧＢの大きさが、複数回周期的に増減する特性を有する階調変換手段としてのインデックス値・階調情報変換テーブル２６により、インデックス値Ｉｎｄ１に変換された階調情報ＲＧＢを、新たな階調情報ＲＧＢに階調変換し、該階調変換後の階調情報ＲＧＢにより３次元ＣＡＤモデルの各面の各画素に陰影（縞模様の陰影）が付けられた３次元ＣＡＤモデル３０を表示装置１６上に表示するように構成している。
【００５０】
このため、この縞模様の陰影の周期の不連続性等を表示装置１６で確認することにより、３次元ＣＡＤモデル（立体モデル）３０の形状表面の微妙な凹凸を精度よく評価することが可能となる。また、この縞模様を付ける処理は、光学的なモアレ処理を模した演算ではないので、処理の高速化が保持される。
【００５１】
この場合、インデックス値・階調情報変換テーブル２６における増減の仕方をゼブラパターンＺＰｎの選択により選択可能とするとともに、縞模様の本数（増減周期数）Ｎを所望の値に設定することで、例えば、表示装置１６上の陰影付き３次元ＣＡＤモデル３０を観測しながら評価対象である３次元ＣＡＤモデル３０の表面形状に応じて最適な評価手法を容易に選択することができる。
【００５２】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、例えば、他の３次元ＣＡＤモデル生成装置に接続し、該３次元ＣＡＤモデル生成装置からデータとしての３次元ＣＡＤモデルを得、該３次元ＣＡＤモデルに対してこの実施の形態のＣＡＤ装置１０により陰影処理を施す構成とする等、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、シェーディング処理により得られた階調情報を階調変換して、階調に増減が発生するようにしたので、３次元ＣＡＤモデルの表面上でモアレ的な縞を簡易に発生させることが可能となり、３次元ＣＡＤ等により生成された立体モデル（３次元ＣＡＤモデル）の形状表面の微妙な凹凸を少ない計算量で（高速性を保持したまま）精度よく評価することができるという効果が達成される。
【００５４】
また、階調の増減パターン（増減の仕方と回数）を選択・設定可能としたので、陰影付け対象物である３次元ＣＡＤモデルの特徴的な形状に応じて所望の縞模様を付け得る可能性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態が適用されたＣＡＤ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１例のＣＡＤ装置の動作説明に供される工程図である。
【図３】画素に付けられた色情報である階調情報をインデックス値に変換する階調情報・インデックス値変換テーブルの構成を示す表図である。
【図４】変換されたインデックス値にもとづいて、さらに階調変換するための一般的なインデックス値・階調情報変換テーブルの構成を示す表図である。
【図５】インデックス値・階調情報変換テーブルに設定される方形波的階調変換特性を示す線図である。
【図６】インデックス値・階調情報変換テーブルに設定されるのこぎり波的階調変換特性を示す線図である。
【図７】インデックス値・階調情報変換テーブルに設定される三角波的階調変換特性を示す線図である。
【図８】インデックス値・階調情報変換テーブルに設定される周期の短い三角波的階調変換特性を示す線図である。
【図９】インデックス値・階調情報変換テーブルに設定される正弦波的階調変換特性を示す線図である。
【図１０】具体的なインデックス値・階調情報変換テーブルの構成を示す表図である。
【図１１】縞模様付き陰影の付けられた３次元ＣＡＤモデルの表示例を示す線図である。
【図１２】図１１の表示例の製品上での該当個所を説明する斜視図である。
【図１３】従来技術に係る陰影の付けられた３次元ＣＡＤモデルの表示例を示す線図である。
【符号の説明】
１０…ＣＡＤ装置 １２…入力装置
１４…コンピュータ本体 １６…表示装置
１８…３次元ＣＡＤモデル生成部 ２０…３次元ＣＡＤモデル格納部
２２…シェーディング処理部 ２３…ラスタライズ部
２４…階調情報・インデックス値変換テーブル（階調情報・インデックス値変換部、カラールックアップテーブル）
２５…フレームバッファ
２６…インデックス値・階調情報変換テーブル（インデックス値・階調情報変換部、ゼブラインデックステーブル）
２７…表示用フレームバッファ ３０、５２…３次元ＣＡＤモデル
４０…オートバイ ４２…フロントカバー部
４４…メッキ飾り凸部 ４６…凹部線
４８、５０…膨出部 Ｎ…周期数
ＺＰ１〜ＺＰ５…ゼブラパターン
【発明の属する技術分野】
この発明は、３次元ＣＡＤ（computer aided design ）等で作成され、サーフェイスモデルやソリッドモデルなどにより与えられた３次元ＣＡＤモデル（立体）を平面的な２次元表示装置に表示する際に、前記立体に対して明るさや色等の階調情報を付与して、より現実に近い質感を与える、いわゆるレンダリング手法に関連する３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＧ（computer graphics ）の分野においては、３次元ＣＡＤ等で作成したモデル（立体であり３次元ＣＡＤモデルともいう。）を表示装置に表示する際に、前記立体を構成する各面に対して、光源位置や周囲環境条件により定まる明るさ等の階調情報を決定する手法であるシェーディング処理手法が知られている。このシェーディング処理手法によれば、ディスプレイに表示される立体に対して陰影が付けられる。
【０００３】
この種のシェーディング処理手法に関する技術が特開平１−２６３８８６号公報に公表されている。
【０００４】
この技術は、立体を構成する面を微小な複数の三角形に分割し、分割した三角形の各頂点の色情報を光源と視点が同一にあるという条件の下で求め、求めた色情報が、予め作成しておいたカラールックアップテーブルのいずれのインデックス値に近いかを求める。この３頂点のインデックス値を使用し内挿処理により、微小三角形の内部を構成する各画素のインデックス値を求めて、各画素の色情報を求める技術である。なお、カラールックアップテーブルは、入力階調に対するインデックス値に対して、ＲＧＢ出力階調を割り付けたテーブルであり、このようなインデックス値をアドレスとするカラールックアップテーブルを用いることで、色情報を得るまでの時間を高速化することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車やオートバイ等のように、形状とともに外観も重んじられる製品においては、その外観に係る表面形状の細かいうねり、歪み、さらには曲面間の接続部分の折れ具合を、短期間にかつ低コストに確認するために、３Ｄ（３次元）モデルの設計開発段階（この段階では、例えば、製品を低コストで大量生産するために使用する金型等の製作工程も含む。）でチェックしたり修正するための評価手法が必要とされている。
【０００６】
しかしながら、上記特開平１−２６３８８６号公報に公表された技術では、３次元ＣＡＤモデルを、表示装置上で、陰影の付けられた立体として自然な感じに見えるようにすることができるだけであり、この技術による表示では、モデル面の細かいうねり、曲がり、あるいは歪みを確認したり、修正するための評価手法として使用するには、きわめて不十分である。
【０００７】
このような曲面の微妙な凹凸等を判別する評価手法として、光学的な干渉を利用するモアレ手法が提案されているが計算量が膨大であり、また、このモアレ手法では曲面の微妙な凹凸等を判別する評価手法として必ずしも適当でない場合がある。
【０００８】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、３次元ＣＡＤ等により生成された立体モデル（３次元ＣＡＤモデル）の形状表面の微妙な凹凸（例えば、うねり、歪み、曲がり、面の接続部分の折れ具合等）を少ない計算量で精度よく評価することを可能とする３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理方法は、コンピュータを用いたシェーディング処理により、製品の外観に係る３次元ＣＡＤモデルの形状表面の凹凸を評価するための前記３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理方法において、前記３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対して決定された階調情報を、該階調情報の大きさに比例して増加あるいは減少するインデックス値に変換する階調情報・インデックス値変換過程と、インデックス値に変換された前記階調情報を、前記インデックス値の増加あるいは減少に応じて階調情報の大きさが複数回周期的に増減する特性を有するインデックス値・階調情報変換手段により階調変換するインデックス値・階調情報変換過程と、階調変換後の階調情報を前記３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対する陰影付けのための階調情報とする過程とを有することを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００１０】
この発明によれば、階調変換後の階調情報が、入力階調の増加あるいは減少に対して周期的に複数回増減するように階調を変換しているので、この周期の不連続性等を確認することにより、３次元ＣＡＤモデル（立体モデル）の形状表面の微妙な凹凸を精度よく評価することが可能となる。また、光学的なモアレ処理を模した演算ではないので、処理の高速化が保持される。
【００１１】
この場合、階調情報変換過程におけるインデックス値・階調情報変換手段の特性を、入力階調の増加に応じて出力階調が、方形波的、のこぎり波的、三角波的、または正弦波的に増減する特性として設定することで、評価対象である３次元ＣＡＤモデルの表面形状に応じて最適な評価手法を選択することができる（請求項２記載の発明）。
【００１２】
この発明に係る３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理装置は、コンピュータを用いたシェーディング処理により、製品の外観に係る３次元ＣＡＤモデルの形状表面の凹凸を評価するための前記３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理装置において、３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対して決定された階調情報を、該階調情報の大きさに比例して増加あるいは減少するインデックス値に変換する階調情報・インデックス値変換部と、前記インデックス値の増加あるいは減少に応じて、階調情報の大きさが、複数回周期的に増減する特性を有するインデックス値・階調情報変換部とを有し、前記階調情報・インデックス値変換部によりインデックス値に変換された階調情報を、前記インデックス値・階調情報変換部により階調変換し、該階調変換後の階調情報により前記各面の前記各画素に陰影が付けられた前記３次元ＣＡＤモデルを表示装置上に表示するようにしたことを特徴とする（請求項３記載の発明）。
【００１３】
この発明によれば、インデックス値・階調情報変換部により階調変換された後の階調情報が、シェーディング処理により各画素に対して決定された階調情報に比例するインデックス値の増加あるいは減少に対して、周期的に複数回増減するようにされるので、この周期の不連続性等を表示装置で確認することにより、３次元ＣＡＤモデル（立体モデル）の形状表面の微妙な凹凸を精度よく評価することが可能となる。また、光学的なモアレ処理を模した演算ではないので、処理の高速化が保持される。
【００１４】
この場合、インデックス値・階調情報変換部の増減の仕方を選択可能とするとともに、増減周期数を所望の値に設定可能とすることで、例えば、表示装置上の陰影付き３次元モデルを観測しながら評価対象である３次元ＣＡＤモデルの表面形状に応じて最適な評価手法を容易に選択することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、この発明の一実施の形態が適用されたＣＡＤ装置１０を示す。このＣＡＤ装置１０は、キーボード、マウス等の入力装置１２と、中央処理装置（ＣＰＵ）やプログラム記憶部（ＲＯＭ）や作業用記憶部（ＲＡＭ）等を備えるコンピュータ本体１４と、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置１６とを有するコンピュータとして構成される。
【００１７】
コンピュータ本体１４は、基本的には、該コンピュータにより達成される機能と記憶部とに分割される。この中、機能としては、３次元ＣＡＤモデル（サーフェイスモデルやソリッドモデル）を生成する３次元ＣＡＤモデル生成部１８と、生成された３次元ＣＡＤモデルの表面を構成する画素に階調情報を与えるシェーディング処理部２２と、階調情報の与えられた画素を表示装置１６上に表示するためにラスタライズする（ラスター化する）ラスタライズ部２３と、シェーディング処理部２２により与えられた階調情報をインデックス値に変換する階調情報・インデックス値変換部としての階調情報・インデックス値変換テーブル２４と、インデックス値に変換された階調情報を階調変換するインデックス値・階調情報変換部としてのインデックス値・階調情報変換テーブル２６とを有する。
【００１８】
また、記憶部としては、３次元ＣＡＤモデル生成部１８で生成されたデータである３次元ＣＡＤモデルを格納する３次元ＣＡＤモデル格納部２０と、ラスタライズ部２３によりラスタライズされた画素（データ）を格納するフレームバッファ２５と、表示用フレームバッファ２７とを備える。
【００１９】
次に、このように構成されるＣＡＤ装置１０の動作について図２に示す陰影付け工程を表すフローチャートに基づいて説明する。
【００２０】
なお、３次元ＣＡＤモデル生成部１８における生成動作については、この発明では冗長となるので説明しない。
【００２１】
３次元ＣＡＤモデル生成部１８で生成された３次元ＣＡＤサーフェイスモデル（単に、サーフェイスモデルともいう。）あるいは３次元ＣＡＤソリッドモデル（単に、ソリッドモデルともいう。）がデータとして３次元ＣＡＤモデル格納部２０に格納され、その３次元ＣＡＤモデルに対してシェーディング処理部２２により３次元ＣＡＤモデルの表面（サーフェイス）を構成する各画素の色情報である階調情報を求めるシェーディング処理が行われる（ステップＳ１）。
【００２２】
このシェーディング処理では、例えば、上述した特開平１−２６３８８６号公報にも開示されているように、３次元ＣＡＤモデル（立体モデル）を構成する各面を複数の微小な多角形（通常は、三角形）に分割し（ステップＳ１ａ）、分割した多角形の各頂点位置における色情報である階調情報を光源位置や周囲環境条件により定める（ステップＳ１ｂ）。次に、多角形の各頂点位置で求めた色情報である階調情報を補間して、多角形を構成する各画素の色情報である階調情報を求める（ステップＳ１ｃ）。なお、この実施の形態では、説明の簡単化のために、ステップＳ１で得られた色情報がグレーの情報であるものとする。すなわち、色情報として得られる３原色の赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、および青（Ｂ）色の階調値が等しい、いわゆるグレー（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ）であるものとする。もちろん色味の存在する情報であってもよい。
【００２３】
色情報である階調情報が求められた各画素は、表示のためにラスタライズ部２３によりラスタライズされ、いわゆるドット形式でフレームバッファ２５に記憶される（ステップＳ２）。
【００２４】
次いで、３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対して決定された色情報である階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）（この実施の形態では、上述したようにＲ＝Ｇ＝Ｂ）を、階調情報・インデックス値変換テーブル２４を参照してソートしインデックス値に変換する（割り振る）（ステップＳ３）。
【００２５】
図３に階調情報・インデックス値変換テーブル（カラールックアップテーブルともいう。）２４の内容の例を示す。このカラールックアップテーブル２４では、色情報がＲ値、Ｇ値、Ｂ値の各階調の組合せによって決定され、そのグレーの階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の組合せに対してインデックス値Ｉｎｄ１が一意に決定される。例えば、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，２５５，２５５）は、ハイライト（白）を意味し、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０）は、シャドウ（黒）を意味しているが、それらは、それぞれインデックス値Ｉｎｄ１＝０およびインデックス値Ｉｎｄ１＝４０９５に一意に変換される。
【００２６】
この場合、インデックス値Ｉｎｄ１は、グレーの４０９６階調分に対応するので、インデックス値Ｉｎｄ１の値１の増分に対する１階調値は、２５６／４０９６＝０．０６２５になっている。したがって、例えば、階調情報（Ｒ４０９４，Ｇ４０９４，Ｂ４０９４）は、（Ｒ４０９４，Ｇ４０９４，Ｂ４０９４）＝（０．０６２５，０．０６２５，０．０６２５）となる。
【００２７】
このカラールックアップテーブル２４を参照することで、ステップＳ１のシェーディング処理で求められた３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対して決定された色情報である階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を、対応するインデックス値Ｉｎｄ１に高速かつ容易に変換することができる。なお、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を、対応するインデックス値Ｉｎｄ１に変換する処理は、このようなルックアップテーブルによる処理ではなく、計算式を利用した処理で行うこともできる。
【００２８】
次に、表示装置１６の画面に表示される３次元ＣＡＤモデルの表面に、この発明に特徴的な縞模様（ゼブラパターンともいう。）を付けて表示させるための変換を行うが、その縞模様（ゼブラパターン）ＺＰｎの種類（種類はｎの値で表される。）および縞模様ＺＰｎの本数（周期数ともいう。）Ｎを入力装置により入力する（ステップＳ４）。
【００２９】
このゼブラパターンＺＰｎの種類およびゼブラパターンＺＰｎの本数Ｎが入力されたときに、インデックス値・階調情報変換部としてのインデックス値・階調情報変換テーブル（ゼブラインデックステーブルともいう。）２６に設定される内容について説明する。
【００３０】
図４は、インデックス値・階調情報変換テーブル２６の一般的な構成を示している。例えば、インデックス値Ｉｎｄ１がＩｎｄ１＝０の画素は、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（ＲＧＢ０，ＲＧＢ０，ＲＧＢ０）に変換される。
【００３１】
図５、図７は、周期数ＮがＮ＝５に設定されたときのゼブラインデックステーブル２６に設定される２種類のゼブラパターンＺＰ１、ＺＰ３を示している。図６、図８、図９は、周期数ＮがＮ＝１０に設定されたときのゼブラインデックステーブル２６に設定される３種類のゼブラパターンＺＰ２、ＺＰ４、ＺＰ５を示している。
【００３２】
図５〜図９において、横軸は、値０〜値４０９６をとるインデックス値Ｉｎｄ１であり、縦軸は、シャドウに対応する階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０）からハイライトに対応する階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，２５５，２５５）をとる階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）である。なお、簡単のために、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（ｎ，ｎ，ｎ）は、階調情報ＲＧＢ値（ｎ，ｎ，ｎ）とも記す。また、横軸に記載している符号ＧＲ１〜ＧＲ１０は、インデックス値のグループを示し、各グループＧＲには、インデックス値の総数をグループ数１０で割った値４０９６／１０に近い数の整数個のインデックス値が含まれるようになっている。
【００３３】
したがって、例えば、ゼブラパターンＺＰ１が設定されたゼブラインデックステーブル２６（ＺＰ１）は、図１０に示す内容となる。
【００３４】
すなわち、図１０から分かるように、グループＧＲ１のインデックス値Ｉｎｄ１＝０〜４０９が、階調情報ＲＧＢ値（０，０，０）に変換され、グループＧＲ２のインデックス値Ｉｎｄ１＝４１０〜８１９が、階調情報ＲＧＢ値（２５５，２５５，２５５）に変換され、以下、同様に、最終的には、グループＧＲ１０のインデックス値Ｉｎｄ１＝３６８６〜４０９５が、階調情報ＲＧＢ値（２５５，２５５，２５５）に変換される。このように、図５に示したゼブラインデックステーブル２６（ＺＰ１）は、インデックス値Ｉｎｄ１の増加に対応して、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の大きさが方形波的に増減する特性とされている。
【００３５】
同様に、図６に示すゼブラインデックステーブル２６（ＺＰ２）は、インデックス値Ｉｎｄ１の増加に対応して、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の大きさがのこぎり波的に増減する特性とされている。
【００３６】
同様に、図７および図８に示すゼブラインデックステーブル２６（ＺＰ３）、２６（ＺＰ４）は、インデックス値Ｉｎｄ１の増加に対応して、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の大きさが三角波的に増減する特性とされている。
【００３７】
同様に、図９に示すゼブラインデックステーブル２６（ＺＰ５）は、インデックス値Ｉｎｄ１の増加に対応して、階調情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の大きさが正弦波的に増減する特性とされている。
【００３８】
ステップＳ４において、入力装置１２を利用して、ゼブラパターンＺＰｎの種類およびゼブラパターンＺＰｎの本数Ｎが入力されたときに、インデックス値・階調情報変換部としてのインデックス値・階調情報変換テーブル（ゼブラインデックステーブル）２６（ＺＰｎ）が設定される（ステップＳ５）。
【００３９】
次に、階調情報・インデックス値変換テーブル２４により変換され、各画素に対応してフレームバッファ２５に記憶されているインデックス値Ｉｎｄ１が読み出され、所望のゼブラパターンＺＰｎが設定されたインデックス値・階調情報変換テーブル（ゼブラインデックステーブル）２６（ＺＰｎ）を参照して階調変換され（ステップＳ６）、変換後の各画素に対応する階調情報ＲＧＢ値（ｎ，ｎ，ｎ）が表示用フレームバッファ２７に記憶されることで表示装置１６の画面上に、階調変換後の階調情報ＲＧＢ値（ｎ，ｎ，ｎ）により各面の各画素に陰影が付けられた３次元ＣＡＤモデルが表示される（ステップＳ７）。
【００４０】
図１１は、このようにして陰影が付けられた３次元ＣＡＤモデル３０の表示装置１６上の表示例を示している。この３次元ＣＡＤモデル３０は、オートバイのフロントカバーからレッグシールドにかけての略左半面部分を示している。
【００４１】
図１２は、この３次元ＣＡＤモデル３０で評価しようとするオートバイ４０の斜視構成を示している。図１２中、ハッチングを施した部分（便宜上、フロントカバー部４２という。）が、図１１表示例の３次元ＣＡＤモデル３０に対応する部分である。このフロントカバー部４２は、基本的には、凹部線４６とこの両側の膨出部４８、５０とから構成され、質感・量感が出るようにデザインされている。また、中央側の膨出部４８の中央付近にはメッキ飾り凸部４４が設けられ、高級感・精悍性が出るようにデザインされている。
【００４２】
図１１から分かるように、この実施の形態に係る縞模様の陰影（ゼブラシェーディングという。）がついた３次元ＣＡＤモデル３０では、前記フロントカバー部４２の表面の凹凸等の程度に応じて、縞模様の周期が変動した等高線的図形が得られる。このため、この等高線的図形の変形具合（周期の不連続性等）から、３次元ＣＡＤモデル３０、この場合、フロントカバー部４２のうねりや歪みあるいは面の接続部分の折れの具合、さらには質感・量感等を、縞模様の間隔・幅等を判定することにより定量的に精度よく、さらに定性的にも把握することができるようになっている。
【００４３】
なお、図１１に示す３次元ＣＡＤモデル３０において、さらに、うねりや歪みあるいは折れ具合の強調度合いを変化させたい場合には、ステップＳ８の判定処理を否定的として、異なるゼブラパターンＺＰｎ、本数Ｎを入力して表示装置１６上に新たな陰影付き３次元ＣＡＤモデルを表示させればよい。
【００４４】
このようにして最適化された３次元ＣＡＤモデル３０から、例えば、ＮＣ工作機械のカッターパスを指示するＮＣデータが作成され、このＮＣデータを利用するＮＣ工作機械により、例えば、前記オートバイ４０のフロントカバー用の樹脂成形用型を削り出すことができる。
【００４５】
図１３は、比較例としての本願発明者等が行っていた従来技術に係るシェーディング処理による、表示装置１６上の画像である３次元ＣＡＤモデル５２を示している。この従来技術に係る３次元ＣＡＤモデル５２では、ぼんやりと凹凸が分かる程度（陰影の付けられた立体として自然な感じに見える程度）であり、微妙な折れの具合、質感、量感等を定量的にはもちろんのこと、定性的に把握することも難しいことが理解される。
【００４６】
一方、これに対して、図１１に示した、この発明が適用された縞模様付きの３次元ＣＡＤモデル３０では、モデル面の細かいうねり、曲がり、質感、面の張り具合、形成される皺の程度等、曲面の微妙な凹凸等を略一目で判別できることが分かる。
【００４７】
結果として、例えば、上述したフロントカバー用の樹脂成形用型の製作回数を最小限の回数とすることができる。
【００４８】
上述したステップＳ６における階調変換処理は、ルックアップテーブルを利用した変換処理であるので、計算量が少なく処理の高速性が確保される。
【００４９】
このように上述した実施の形態によれば、コンピュータを用いたシェーディング処理により、３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対して決定された階調情報ＲＧＢを、該階調情報ＲＧＢの大きさに比例して増加あるいは減少するインデックス値Ｉｎｄ１に階調情報・インデックス値変換テーブル２４により変換した後、インデックス値Ｉｎｄ１の増加（あるいは減少）に応じて、階調情報ＲＧＢの大きさが、複数回周期的に増減する特性を有する階調変換手段としてのインデックス値・階調情報変換テーブル２６により、インデックス値Ｉｎｄ１に変換された階調情報ＲＧＢを、新たな階調情報ＲＧＢに階調変換し、該階調変換後の階調情報ＲＧＢにより３次元ＣＡＤモデルの各面の各画素に陰影（縞模様の陰影）が付けられた３次元ＣＡＤモデル３０を表示装置１６上に表示するように構成している。
【００５０】
このため、この縞模様の陰影の周期の不連続性等を表示装置１６で確認することにより、３次元ＣＡＤモデル（立体モデル）３０の形状表面の微妙な凹凸を精度よく評価することが可能となる。また、この縞模様を付ける処理は、光学的なモアレ処理を模した演算ではないので、処理の高速化が保持される。
【００５１】
この場合、インデックス値・階調情報変換テーブル２６における増減の仕方をゼブラパターンＺＰｎの選択により選択可能とするとともに、縞模様の本数（増減周期数）Ｎを所望の値に設定することで、例えば、表示装置１６上の陰影付き３次元ＣＡＤモデル３０を観測しながら評価対象である３次元ＣＡＤモデル３０の表面形状に応じて最適な評価手法を容易に選択することができる。
【００５２】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、例えば、他の３次元ＣＡＤモデル生成装置に接続し、該３次元ＣＡＤモデル生成装置からデータとしての３次元ＣＡＤモデルを得、該３次元ＣＡＤモデルに対してこの実施の形態のＣＡＤ装置１０により陰影処理を施す構成とする等、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、シェーディング処理により得られた階調情報を階調変換して、階調に増減が発生するようにしたので、３次元ＣＡＤモデルの表面上でモアレ的な縞を簡易に発生させることが可能となり、３次元ＣＡＤ等により生成された立体モデル（３次元ＣＡＤモデル）の形状表面の微妙な凹凸を少ない計算量で（高速性を保持したまま）精度よく評価することができるという効果が達成される。
【００５４】
また、階調の増減パターン（増減の仕方と回数）を選択・設定可能としたので、陰影付け対象物である３次元ＣＡＤモデルの特徴的な形状に応じて所望の縞模様を付け得る可能性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態が適用されたＣＡＤ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１例のＣＡＤ装置の動作説明に供される工程図である。
【図３】画素に付けられた色情報である階調情報をインデックス値に変換する階調情報・インデックス値変換テーブルの構成を示す表図である。
【図４】変換されたインデックス値にもとづいて、さらに階調変換するための一般的なインデックス値・階調情報変換テーブルの構成を示す表図である。
【図５】インデックス値・階調情報変換テーブルに設定される方形波的階調変換特性を示す線図である。
【図６】インデックス値・階調情報変換テーブルに設定されるのこぎり波的階調変換特性を示す線図である。
【図７】インデックス値・階調情報変換テーブルに設定される三角波的階調変換特性を示す線図である。
【図８】インデックス値・階調情報変換テーブルに設定される周期の短い三角波的階調変換特性を示す線図である。
【図９】インデックス値・階調情報変換テーブルに設定される正弦波的階調変換特性を示す線図である。
【図１０】具体的なインデックス値・階調情報変換テーブルの構成を示す表図である。
【図１１】縞模様付き陰影の付けられた３次元ＣＡＤモデルの表示例を示す線図である。
【図１２】図１１の表示例の製品上での該当個所を説明する斜視図である。
【図１３】従来技術に係る陰影の付けられた３次元ＣＡＤモデルの表示例を示す線図である。
【符号の説明】
１０…ＣＡＤ装置 １２…入力装置
１４…コンピュータ本体 １６…表示装置
１８…３次元ＣＡＤモデル生成部 ２０…３次元ＣＡＤモデル格納部
２２…シェーディング処理部 ２３…ラスタライズ部
２４…階調情報・インデックス値変換テーブル（階調情報・インデックス値変換部、カラールックアップテーブル）
２５…フレームバッファ
２６…インデックス値・階調情報変換テーブル（インデックス値・階調情報変換部、ゼブラインデックステーブル）
２７…表示用フレームバッファ ３０、５２…３次元ＣＡＤモデル
４０…オートバイ ４２…フロントカバー部
４４…メッキ飾り凸部 ４６…凹部線
４８、５０…膨出部 Ｎ…周期数
ＺＰ１〜ＺＰ５…ゼブラパターン
Claims (4)
- コンピュータを用いたシェーディング処理により、製品の外観に係る３次元ＣＡＤモデルの形状表面の凹凸を評価するための前記３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理方法において、
前記３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対して決定された階調情報を、該階調情報の大きさに比例して増加あるいは減少するインデックス値に変換する階調情報・インデックス値変換過程と、
インデックス値に変換された前記階調情報を、前記インデックス値の増加あるいは減少に応じて階調情報の大きさが複数回周期的に増減する特性を有するインデックス値・階調情報変換手段により階調変換するインデックス値・階調情報変換過程と、
階調変換後の階調情報を前記３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対する陰影付けのための階調情報とする過程と、
を有することを特徴とする３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理方法。 - 請求項１記載の陰影処理方法において、
前記階調情報変換過程における前記インデックス値・階調情報変換手段の前記特性は、前記入力階調の増加に応じて前記出力階調が、方形波的、のこぎり波的、三角波的、または正弦波的に増減する特性として設定されている
ことを特徴とする３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理方法。 - コンピュータを用いたシェーディング処理により、製品の外観に係る３次元ＣＡＤモデルの形状表面の凹凸を評価するための前記３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理装置において、
３次元ＣＡＤモデルを構成する各面の各画素に対して決定された階調情報を、該階調情報の大きさに比例して増加あるいは減少するインデックス値に変換する階調情報・インデックス値変換部と、
前記インデックス値の増加あるいは減少に応じて、階調情報の大きさが、複数回周期的に増減する特性を有するインデックス値・階調情報変換部とを有し、
前記階調情報・インデックス値変換部によりインデックス値に変換された階調情報を、前記インデックス値・階調情報変換部により階調変換し、該階調変換後の階調情報により前記各面の前記各画素に陰影が付けられた前記３次元ＣＡＤモデルを表示装置上に表示するようにした
ことを特徴とする３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理装置。 - 請求項３記載の陰影処理装置において、
前記インデックス値・階調情報変換部の特性が、インデックス値の増加あるいは減少に応じて、階調情報の大きさが、方形波的、のこぎり波的、三角波的、または正弦波的に増減する複数の特性として設定され、
該特性の増減周期数が設定可能とされ、
前記複数の特性の中、所望の特性を選択するとともに、所望の増減周期数を設定する選択・設定手段を有することを特徴とする３次元ＣＡＤモデルに対する陰影処理装置。
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