JP4274377B2 - 3次元グラフィックスデータ表示装置 - Google Patents
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Description
ここで、3次元グラフィックスデータは、3次元形状の形、表面の色、性質等を表現するデータから構成される。形状の表現としては、ポリゴンデータや曲面データが用いられる。表面の色、性質の表現としては、表面色のRGB(Red,Green,Blue)値と鏡面反射、鏡面度、透明度などからなるデータが用いられ、これは、マテリアルと呼ばれる。また、このマテリアルに代えて、2次元画像データを用いることもでき、これをテクスチャと呼ぶ。テクスチャを用いる場合には、2次元画像の3次元表面への貼り付け位置、倍率なども指定する必要がある。
ところで、通常、コンピュータシステムが使用する表示デバイスは2次元表示デバイスであり、上記のような3次元データを直接表示することは出来ない。そのため、3次元データの表示装置においては、3次元形状データとその表示状態を指定するための表示パラメータを用いて、レンダリング処理と呼ばれる処理を行い、2次元データを作成し、作成した2次元データを表示デバイスに出力することにより3次元データの表示を行っている。
一般に、レンダリングは、3次元グラフィックスデータに対して、そのデータの表す3次元形状を特定の位置、方向から見た時の見え方に従った2次元グラフィックスデータまたは画像を作成する処理(投影変換処理)である。レンダリングを行うには、3次元グラフィックスデータ(以下、モデルと呼ぶことがある)の他に、視点の位置と方向(カメラと呼ぶこともある)、照明その他の条件を考える必要がある。以下、この条件を総称して表示パラメータと呼ぶ。
投影変換では3次元グラフィックスデータに含まれるすべての形状データに対して、形状データの座標値とグループの配置情報に基づき、視点の位置から見たときに、画面上のどの位置に見えるのかを計算し、画面上の座標に沿った二次元データに変換する。
投影処理が終了すると、投影面上のグラフィックスデータが得られる。このデータに陰面消去、シェーディング、テクスチャマッピングなどの処理を行って最終的な2次元データを得る。このように3次元データを表示するためには、表示対象となる3次元モデルに加えて、表示状態を決定するための表示パラメータのセットが必要である。
したがって、同一の3次元データであっても、この表示パラメータのセットを構成する各パラメータが変わると全く違った表示となる。3次元表示システムはこの機能を利用し、利用者の操作によって表示パラメータを変化させることによって、3次元データの表示状態を変化させ、3次元データの操作を実現する。例えば、マウスなどの操作によって、視点の位置をモデルに対して上下、左右に移動させれば、利用者は3次元モデルを移動(パン)させたように感じ、視点の位置をモデルに近づければ、利用者は3次元モデルを拡大(ズームイン)したように感じ、逆に遠ざければ、3次元モデルを縮小(ズームアウト)したように感じる。さらに、視点の位置をモデルの点を中心とする円上を移動させ、移動量に応じて視点の方向を変化させていれば、利用者はモデルを回転させているように感じられる。
このように、視点を位置を連続的に移動させることで表示パラメータを変化させることができ、これにより利用者に対して自由な3次元モデルの操作を提供できる。
ところで、上述したように、表示パラメータの決定は、3次元グラフィックスを表示させた状態でマウス等による操作を行い、視点を連続的に移動させて決定する。従って、3次元グラフィックスの操作を行うことなく、前記表示パラメータを任意に設定するのみで特定の表示状態を得るのは困難である。前記表示パラメータは相互関係を有し、それらが視点の位置に応じて互いに関連しあって変換するものであるからである。結果として、利用者がある表示状態から別の表示状態に変化させた後で、前記表示パラメータを任意に設定して元の表示状態に回復させるということ等は困難である。
なお、一般に元の状態に回復するための操作としてUNDO(アンドゥ)あるいは、取り消しと呼ばれる操作があるが、UNDOでは操作を取り消すだけなので、操作を一つづつ戻していく必要があり、また保存しておける表示状態は一連の操作上の状態に限られる。また、UNDOの記録は一時的な記憶領域であるスタック上に保存されているため、表示プログラムを終了すると、表示を戻す機能は動作できなくなる。
また、別の方法として、利用者の指示に従って表示パラメータを切替え、設定するようなプログラムを作成して利用する方法がある。例えば、表示パラメータである視点の位置、方向などを数値として入力させ、入力された数値を表示パラメータとしてセットするプログラムによって表示を切り替えるのである。しかしこの方法の欠点は、前記プログラムを動かすために座標値などの数値の入力が必要になることであり、3次元モデルの数学的な理解が必要となる。
また、3次元形状の前、後、左、右、上、下などの特定の位置の視点座標と方向をあらかじめプログラム中に記憶し、利用者が、前、後、左、右から一つを選択することによって予め設定された座標と方向を設定し、これによって特定の表示状態に切り替える方法も考えられる。しかしながら、このような方法は、予め決められた方向からの表示状態しか設定できず、任意の表示状態に設定することはできない。
また、利用者が切り替えたい表示パラメータとしては、視点の位置と方向だけではなく、シェーディングで表示するか、線画で表示するかの選択、3次元形状の一部の非表示など多岐に亘っているという問題もある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、3次元グラフィックスデータの表示において、グラフィックスの表示状態の全部または一部を容易に保存し、利用者の指示によって選択、回復する3次元データ表示装置を提供することを目的とするものである。
ここで、前記レンダリング処理手段は、ユーザーの操作に従って、表示パラメータ保持部が保持する表示パラメータのセットの値が変化した場合に、変化後の値を用いてレンダリング処理を実行し、ディスプレイモニターに表示することによってユーザーの操作をデイスプレイに反映させるものである。
このような構成によれば、3次元グラフィックスデータの表示において、グラフィックスの表示状態の全部または一部を容易に保存し、利用者の指示によって選択、回復することができる。
この発明の1の実施形態によれば、この装置は、画面上に、前記3次元グラフィックスを操作可能に表示するためのメインウィンドウと、状態保存に係る2次元データを表示するためのサブウィンドウとを表示するものである。この表示切替手段は、前記ユーザの選択に係る表示パラメータを使用してレンダリング処理した2次元データを、その前に表示されている2次元データに替えて前記メインウィンドウに表示するものであることが好ましい。
このような構成によれば、サブウィンドウを選択することで、メインウィンドウに操作可能な3次元グラフィックスを再生することが可能になる。
なお、前記表示切替手段は、前記ユーザの選択に係る表示パラメータを使用してレンダリング処理した2次元データを、別のメインウィンドウを生成して操作可能に表示するものであっても良い。
この発明の更なる別の一実施形態によれば、前記状態保存手段は、前記各表示パラメータのセットで表示される2次元データを各表示パラメータのセットに関連付けて保存するものである。この場合、前記状態保存手段は、前記ユーザの状態保存指令を受けると前記レンダリング手段に再度レンダリング処理を行わせ、それによって出力された2次元データを前記2次元データとして保存するものであることが好ましい。さらに、前記状態保存手段は、前記レンダリング手段の2次元データの出力解像度を変更する出力解像度変更手段を有するものであることが好ましい。
また、この発明の更なる別の一実施形態によれば、この装置はさらに、上記3次元グラフィックスデータ保持手段に保持されている3次元データが変更されたことに基づき、変更後の3次元グラフィックスデータに前記状態保存手段に格納されている表示パラメータのセットを適用してレンダリング処理を実行させ、変更後の3次元グラフィックスデータに対応する2次元データを生成し、この2次元データを前記状態保存手段に保存されている2次元データと置き換えて更新する更新手段を有する。
この発明の別の一の実施形態によれば、前記状態保存手段は、ユーザからの状態保存指令に基づいて当該指令時に前記表示パラメータ保持手段に保持されている表示パラメータのセットをコピーして保存するものである。この場合、前記状態保存手段は、3次元グラフィックスデータをレンダリングするのに必要な全ての表示パラメータを、前記表示パラメータのセットとして保存するものであっても良いし、3次元グラフィックスデータをレンダリングするのに必要な表示パラメータの一部のみを前記表示パラメータのセットとして保存するものであっても良い。
ここで、前記状態保存手段に保存する表示パラメータの一部としては、
・3次元グラフィックスデータに対する視点の位置と方向、表示装置の動作モード、3次元グラフィックスデータの座標系、および投影方法の全部または一部、
・3次元グラフィックスデータに含まれる面、線、および点の表示の有無ならびに陰線処理表示の有無、
・3次元グラフィックスデータを構成する部品それぞれの表示、非表示状態、
・3次元データを構成する部品の選択状態、
・3次元データを構成する部品各々の移動、回転、縮小拡大パラメータからなる配置情報、
・断面表示の有無と、断面の位置と方向、
・3次元形状の表面の色や模様を示すマテリアルおよびテクスチャ、
等がその目的に応じて選択されるようになっていることが好ましい。
また、前記状態保存手段に保存する表示パラメータの一部としてマテリアルやテクスチャを使用する場合には、前記2次元データとしてマテリアルまたはテクスチャの見本を保存しておいて、これらの見本を選択させることにより3次元グラフィックスを再現するものであることが好ましい。
また、更なる別の実施形態によれば、前記3次元グラフィックスデータは、複数の表示パラメータのセットを保持するものであり、各表示パラメータの組のセットには識別子が付与されており、前記状態保存手段は、前記表示パラメータとして前記識別子を保存するものである。
更なる別の実施形態によれば、前記状態保存手段は、複数の3次元グラフィックスデータを保持するものであり、前記切替手段は、前記状態保存手段に保存された3次元グラフィックスデータの一つを上記3次元グラフィックスデータ保持手段に設定するものである。
更なる別の実施形態によれば、上記状態保存手段は、複数の3次元部品データまたは部品データの組を保存するものであり、上記データ保存手段に保存された3次元部品または部品データの組の一つを上記3次元グラフィックスデータ保持手段に保持された3次元グラフィックスデータに加える、または3次元グラフィックスデータの一部を置き換えるものである。
第2図は、プリンターの3次元グラフィックスデータの構造を概略的に示した図である。
第3図は、一般的なレンダリング処理の工程を示すフローチャートである。
第4図は、表示画面の例を示す図である。
第5図は、表示画面の例を示す図である。
第6図は、表示画面の例を示す図である。
第7図は、状態保存時の動作を示すフローチャートである。
第8図は、データベース中のテーブルを示す図である。
第9図は、本発明におけるレンダリング処理の工程を示すフローチャートである。
第10図は、本発明の変形例に係る表示画面の例を示す図である。
第11図は、更新処理の工程を示すフローチャートである。
第12図は、本発明の変形例に係る表示画面の例を示す図である。
第13図は、状態保存部の構成を示すブロック図である。
第14図は、表示パラメータの一部である「表示状態」のみを変更した場合の例を示す図である。
第15図は、表示パラメータの一部である「視点の位置と方向」のみを変更した場合の例を示す図である。
第16図は、表示パラメータの一部である「部品の表示、非表示」のみを変更した場合の例を示す図である。
第17図は、表示パラメータの一部として用いられる、シェーディング表示、ワイヤ表示等を変更した場合の例を示す図である。
第18図は、表示パラメータの一部として用いられる「部品の選択状態」を変更した場合の例を示す図である。
第19図は、表示パラメータの一部である3次元グラフィックスデータの切断面の位置と方向を変更した場合の例を示す図である。
第20図は、本発明における他の実施例を示すブロック図である。
第21図は、本発明における他の実施例を示すブロック図である。
第1図はこの実施形態に係るシステム1を示すブロック図である。
このシステム1は、3次元グラフィックスデータ2を保持する3次元グラフィックスデータ保持部3と、上記3次元グラフィックスデータ2を表示するための表示パラメータのセット4を保持する表示パラメータ保持部5と、上記3次元グラフィックスデータ2と表示パラメータのセット4に基づいてレンダリング処理を行い、画面表示用の2次元画像データ6を出力するレンダリング処理部7と、ユーザからの状態保存指令に基づき、前記表示パラメータ保持部5に保持された表示パラメータのセット4のコピー4’及び前記レンダリング処理部7により出力された2次元画像データ6のコピー6’を保存する状態保存部8と、前記ユーザからの表示切替指令に基づいて、前記状態保存部8に保存された3次元表示パラメータのセット4’を上記表示パラメータ保持部5に設定し、この表示パラメータのセット4’を用いて前記レンダリング処理部7に再レンダリング処理を行わせる表示切替部9とを具備する。
このシステム1は、実際には図示しないCPUやメモリ等を有するコンピュータシステムから構成されており、上記構成要素1〜9はこのコンピュータシステムの図示しないハードディスク等の記憶媒体に確保された一定の領域及びこれらの領域にインストールされたコンピュータソフトウエアプログラムである。そして、これらのプログラムは、前記CPUにより前記RAM等に呼び出されて実行されることにより本発明の各構成要素として構成され機能するようになっている。
また、このシステム1には、前記レンダリング処理部7によりレンダリング・出力された2次元画像データ6を表示するためのディスプレイモニター10が接続されている。さらに、前記表示切替部9はこのシステム1に接続されたキーボードやマウス等の入力デバイス11からの入力指令に応じて作動するようになっている。
以下、上記各構成要素の構成を、その機能及び動作と共に詳しく説明する。
まず、3次元グラフィックスデータ保持部3は、CAD等で作成されハードディスク等に格納されている3次元グラフィックスデータ2をRAM等のメモリに読み出して保持するものである。
この実施形態で用いる3次元グラフィックスデータ2は、XVL(ラティス・テクノロジー株式会社の登録商標)フォーマットのものであり、このフォーマットは1つの3次元グラフィックスデータ内に複数の部品形状を包含し、複数の部品形状の組み合わせにより一つのグラフィックスデータを表現するようになっている。部品形状の組み合わせは第2図に示すような木構造で表現され、木構造の末端には部品の形状データを置き、末端でない節点は部品をまとめるグループとなっている。
例えば、第2図は、プリンターの3次元グラフィックスデータの構造を概略的に示したものである。この図で、「Panel」14、「Panel Glass」15、「Top Cover」16、「 Top Cover Lid」などは部品の形状を表すデータであり、「Top Block」17が4つの部品をまとめるグループである。グループにはグループの配置情報と表示/非表示などの情報、グループ全体のマテリアル、テクスチャなどのデータを持たせることができる。また、処理や選択対象のグループを指定するために各グループに識別子をつけることができるようになっている。第2図の例では、「Top Block」17、「Printer」18及び「Tray」19という識別子がつけられている。
ここで、配置情報とは、グループに含まれる部品の形状データを移動、回転、縮小拡大する指定であり、2次元のマトリックスで表すことができる。表示/非表示の情報とは、当該グループに属する形状を表示するか否かを示すフラグであり、非表示の場合は、当該グループに属する形状は表示されなくなる。また、3次元グラフィックスデータの操作指示のために、部品や部品の組に相当する節点に識別子を付けることもできる。
前記レンダリング処理部7は、上記3次元グラフィックスデータ2の透視変換を行って投影表示に係る表示パラメータを決定し、これをその他の表示パラメータと共に用いて前記3次元グラフィックスデータ2のレンダリング処理を行う。以下、このレンダリング処理部7の構成及び機能について説明する。
通常、コンピュータシステムが使用する表示デバイスは2次元表示デバイスであり、3次元データを直接表示することは出来ない。そのため、3次元データの表示装置においては、3次元形状データとその表示状態を指定するための表示パラメータを用いて、レンダリング処理と呼ばれる処理を行い、2次元画像データ6を作成し、作成した2次元画像データを表示デバイスに出力することにより3次元グラフィックスの表現を行なうようになっている。
このレンダリング処理については、例えば“Computer Graphics PRINCEPLES AND PRACTICE SECOND EDITION”(ISBN 0−201−12110−7)に説明されており、この文献の内容はこの参照により明細書に一体化される。
また、このレンダリング処理部7は、2次元画像データ6の出力目的に応じてその解像度を変更する解像度変更処理部12を有する。この解像度変更処理部12は、後で詳しく説明するように、画面状態保存の目的で2次元画像データ6を生成する場合には、予め定められた解像度よりも下げてあるいは上げてこの2次元画像を生成・出力するように構成されている。
このレンダリング処理部7によるレンダリング処理は一般的に第3図に示すような処理ステップからなる。以下、各ステップを簡単に説明する。
まず、「レンダリング」とは、3次元グラフィックスデータ2に対して、そのデータの表す3次元形状を特定の位置、方向から見た時の見え方に従った2次元グラフィックスデータまたは画像を作成する処理である。
レンダリングでは、まず投影変換処理(ステップS1)を行なう。レンダリングを行うには、モデルの他に、視点の位置と方向(カメラと呼ぶこともある)、照明その他の条件を考える必要がある。この条件を総称して表示パラメータと呼ぶ。
投影変換は3次元グラフィックスデータに含まれるすべての形状データに対して、形状データの座標値とグループの配置情報に基づき、視点の位置から見たときに、画面上のどの位置に見えるのかを計算して、画面上の座標に変換することである。
透視変換では、まず、形状の座標系を単一の座標系(ワールド座標系)に変換する(ステップS1.1)。この変換は形状データに含まれるすべての座標値に各グループの持つ配置情報を示すマトリックスを適用することにより計算できる。
次にこのワールド座標系で表された部品の座標値情報をワールド座標系における視点の位置と方向の値を用いて、視点座標系のデータに変換する(S1.2)。3次元グラフィックスデータのすべての座標値を視点座標系に変換したならば、次に、投影変換を行う。投影変換を行うためには、空間に1つの投影面を設定し、投影方法に従って投影面上の位置を計算する(ステップS1.3)。
なお、投影方法には、平行投影と透視投影の二種類がある。平行投影は、視点が無限遠にあるとして投影変換を行う方法であり、また透視投影は、空間における点を、有限の距離にある視点から見て投影面上に投影する処理である。
投影処理が終了すると、投影面上のグラフィックスデータが得られる。このデータに陰面消去(ステップS2)、シェーディング(ステップS3)、テクスチャマッピング(ステップS4)などの処理を行って最終的な2次元データを得る。
隠面消去処理とは、現在の視点の位置から別の形状の陰に隠れて見えない面を消去する処理である。この処理方法としては例えばZバッファ法を用いることができる。Zバッファ法は、ポリゴンを表現するピクセル単位にZバッファと呼ばれる作業領域を用いて処理を行い、前後関係を処理する処理であり、正確な隠面消去ができる。
シェーディングは、3次元グラフィックスデータ内に定義された光源データと形状やグループに付与されたマテリアルデータを用いて、光源の位置、強さ、色、面の傾きなどを考慮して各面の色を決定する処理である。
テクスチャマッピングは、シェーディングでは表現しきれない物体表面の模様や質感を表現するための処理であり、画像データを3次元グラフィックスデータの面に貼り付けるような処理である。
このように、3次元データを表示するためには、表示対象となる3次元モデルに加えて、表示状態を決定するためのパラメータの組が必要である。
この表示パラメータのセットは、例えば上記したパラメータを含めて以下のようなパラメータで構成される。
1) 3次元モデルを見る位置と方向を示すための視点位置とその方向、
グラフィックスデータが使用している座標系、表示に用いる投影方法
2) 面、線、点を表示をするかどうかを示す表示状態
3) 部品形状を表示するかどうかを示す部品の表示、非表示状態
4) どの部品が選択されているかを示す部品の選択状態
5) 3次元モデルが断面表示されている場合の断面の位置と方向
6) 部品の移動量、回転量、拡大縮小量を示す部品の配置情報
したがって、同一の3次元グラフィックスデータであっても、この表示パラメータのセットを構成する各表示パラメータが変更されると全く異なった表示となる。このシステムはこの性質を利用し、利用者の操作によって表示パラメータを変化させることによって、3次元データの表示状態を変化させ、3次元データの操作を実現している。例えば、マウスなどの操作によって、視点の位置をモデルに対して上下、左右に移動させれば、利用者は3次元モデルを移動(パン)させたように感じ、視点の位置をモデルに近づければ、利用者は3次元モデルを拡大(ズームイン)したように感じ、逆に遠ざければ、3次元モデルを縮小(ズームアウト)したように感じる。視点の位置をモデルの点を中心とする円上を移動させ、移動量に応じて視点の方向を変化させていれば、利用者はモデルを回転させているように感じられる。
この実施形態では、3次元モデルの操作を前記ディスプレイモニター10上でマウス等の入力デバイス11を使用して行えるようになっている。
第4図以下は、このシステムによる表示画面の例を示すものである。
この例では、通常のワープロソフトのような感覚で、第4図(a)に示すような新規文書22を作成し、その文書22中に任意の大きさで前記3次元グラフィックスを表示・操作するためのメインウィンドウ23を作成することができるように構成されている。この第4図(a)の例は、新規文書の図に示す位置に、マウス等で新規メインウィンドウの大きさを指定した状態を示すものである。なお、メインウィンドウ23の位置及び大きさは既定値であっても良い。
次に、ハードディスク等に格納されている任意の3次元グラフィックスデータ2を選択し、前記3次元グラフィックスデータ保持部3に呼び出す。このことで、前記レンダリング処理部7が起動し、前記の表示パラメータのセット4を用いてこのメインウィンドウ23に前記2次元画像化された3次元モデルを表示する(第4図(b))。このとき、前記3次元グラフィックスデータ2はXVLフォーマット(3次元グラフィックスデータ)中に格納されたデフォルトの視点、マテリアル、テクスチャでレンダリングされる。
このメインウィンドウ23において、ユーザはマウスを利用して3次元モデルを回転、ズーム等の操作をすることが出来る。また、この実施形態における3次元モデルの構造に従い、一部の部品のみの表示や、分解等の操作も行なえる。そして、テクスチャーやマテリアル等の他のパラメータも変化させることができる。
前記ユーザが上記の操作を行なうたびに、前記表示パラメータ保持部5に保持される表示パラメータのセットの値が変化し、値が変化すると、前記レンダリング処理部7は、前記3次元グラフィックスデータ保持部3に保持された3次元グラフィックスデータ2のレンダリング処理を行い、この表示パラメータ4を用いて2次元データを生成して前記メインウィンドウ23に表示する。このことで、ユーザは保存したい表示状態を特定する。
ついで、ユーザは、このシステムに状態保存指令を実行させる。この例では、マウスで前記メインウィンドウ23の表示2次元画像をドラッグしてメインウィンドウ23外にドロップすることで、前記新規文書上にサブウィンドウ25が表示され(第5図(a))、そこに上記画像と同じ画像が貼り付けられ(第5図(b))、その状態にかかる表示パラメータのセットのコピー4’と前記2次元画像のコピー6’が前記状態保存部8によってハードディスクに格納される。この例では、前記表示パラメータのセットのコピー4’はデータベースの1レコードとしてIDを付して格納される。
第7図は、この状態保存時の動作を示すフローチャートである。
この実施形態では、状態保存指令がなされると上記表示パラメータを利用して再度レンダリング処理を行い、保存用に通常よりも解像度の低い2次元画像を生成して前記サブウィンドウ25に表示すると共に前記状態保存部8に格納する。
すなわち、状態保存指令がなされると、前記3次元表示パラメータのコピー4’を取得する(ステップS5)。ついで、変更部12がレンダリング処理手段の出力解像度を変更し、通常のレンダリング処理に使用する解像度よりも小さい値を設定し、前記レンダリング手段に渡す(ステップS6)。ついで、レンダリング手段から解像度の下げられた2次元画像データを受取ると(ステップS7)、これを前記表示パラメータと共にハードディスク等に格納する(ステップS8)。また、このとき、前記2次元画像を前記サブウィンドウ25に表示する。これらの処理が終了すると、前記レンダリング処理手段の出力解像度を元に戻す(ステップS9)。
このように、出力解像度として、通常のレンダリング処理に使用する解像度より小さな値を使用すれば、利用者に提示する2次元データのデータ量が小さくなる。ディスプレイ上での表示面積が小さくなるので、より多くの2次元画像が一覧できるという利点がある。
逆に、出力解像度として、通常のレンダリング処理に使用する解像度よりも高い値を使用すれば、より高画質の2次元データを得ることが出来るので、特に2次元データを印刷する用途では有用である。
なお、このようにサブウィンドウ25を作成することなしに、メニューから「状態保存」を指令することで、そのときの前記表示パラメータのセットのコピー4’のみをハードディスクに直接保存するようにしても良い。このようにサブウィンドウ25を表示しない場合には、前記レンダリング処理部7を起動せずに表示パラメータのみを保存するようにしても良い。
なお、後での選択がしやすいように保存にかかる表示パラメータにコメントをつけるようにしてもよく、このコメントも前記データベースレコードの1フィールドとして格納される。なお、前記のように2次元画像を保存する場合であってもこのコメントを付する事が可能である。第5図(b)の例では、サブウィンドウ25の下に表示された表題26を、このコメントとして保存するようにしている。
ユーザがメインウィンドウ23で3次元グラフィックスを操作しながら上記状態保存を実行していくことで、前記状態保存部8は、上記データベースに表示パラメータのセットのコピー4’をIDと共に次々に格納していく。第6図(a)は、その際に画面表示の例を示す図、第8図はデータベース中のテーブルを示す図である。この第6図(a)は、第5図(b)に示す状態から、メインウィンドウ内で画像を回転させかつズームさせた状態をメインウィンドウ23に表示し、これをドラッグアンドドロップの動作によりサブウィンドウ25’にコピーした状態を示したものである。
また、この実施形態では、第8図に示すように、データベースの各レコードに、第6図(a)のサブウィンドウに表示された各2次元画像データを関連付けて保存するようになっている。
一方、前記表示切替部9は、利用者の入力にしたがって、状態保存部8に保存されているデータベースから、表示パラメータのセットを一組を取り出し、表示パラメータ保持部5に設定する機能を有する。この例では、表示パラメータの指定は、第6図のサブウィンドウ25、25’を選択してクリックすることで行なえる。例えば、第6図(a)の1番目のサブウィンドウ25をクリックすると、このウィンドウ(ID)に関連付けられた表示パラメータの組が前記状態保存部8から取り出され、前記表示パラメータ保持部5のメモリにコピーされる。
このことに応じて前記レンダリング処理部7は、前記第1のサブウィンドウ25の表示にかかる表示パラメータと、前記3次元グラフィックスデータを用いて再度レンダリング処理を行い、前記メインウィンドウに操作可能な3次元グラフィックスを表示する(第6図(b))。このことにより、ユーザは任意の状態表示を選択的に前記メインウィンドウに操作可能な状態で再現することが可能になる。
第9図は、この処理を示すフローチャートである。
まず、ステップS10で前記2次元画像(サブウィンドウ25)、その他の方法で保存データが選択可能に表示されているかを判断する。されていない場合にはリスト表示してユーザに選択可能に表示し、ユーザの選択を待つ(ステップS11、S12、S13)。
いずれかの保存状態が選択されたならば、選択された表示パラメータのセットを前記状態保存部8から取得する(ステップS14)。そして、その表示パラメータを前記表示パラメータ保持部5のメモリにセットする(ステップS15)。この表示パラメータを使用して、前記レンダリング処理部7によってレンダリング処理が行われ、前記メインウィンドウ23に3次元グラフィックスが操作可能な状態で表示されることになる。
なお、この例ではサブウィンドウ25から復元するべき状態を選択させたが、このようなサブウィンドウ25によらず、一覧表示の中から選択させるようにしても良い。画像を保存していない場合には、表示パラメータのIDと前記コメントの一覧表(第8図に示すテーブルの一部)を表示させ、ユーザの選択を容易にすることが好ましい。また、上記2次元画像等の2次元画像データ6’を前記表示パラメータのセット4’に関連付けて保存している場合には、サムネイル形式にこの画像等を前記新規文書とは別画面に表示してそこから選択させるようにしても良い。また、2次元データとしては、前記2次元画像に限らず、前記表示パラメータの組を想起させるような記号、図形、文字列、番号等であってもよい。
以上のような構成によれば、このように状態保存部8に必要な3次元表示パラメータのセットを保存しておくことにより、3次元グラフィックスデータを所望の3次元表示状態に瞬時に切り替えることができるようになる。
一方、この実施形態にかかるシステムでは、上記第1の実施形態のシステムの状態保存部8内に、状態保存データ一括更新部28を有する。
この更新部28は3次元グラフィックスデータ保持部3が保持する3次元グラフィックスデータ2が入れ替えられた場合、または変更された場合、状態保存部8が保存している2次元画像データを3次元データの変更に合わせて変更する機能を有する。
第11図は、この更新部28での処理を示すフローチャートである。
まず、上記状態保存データ一括更新部28は、データ更新指令を受け取ったならば(ステップS16)、状態保存部8に保存されている3次元表示パラメータのセットを順次取り出し(ステップS17)、これを新しい3次元グラフィックスデータに適用して上記と同様なレンダリング処理を行って、新たな2次元画像データを得る(ステップS18)。そして、この処理に用いた表示パラメータに対応して保存されていた2次元画像データを、上記レンダリング処理によって得られた新たな2次元画像データで置き換える(ステップS19)。そして、ステップS17〜S19の処理を状態保存部8に格納された表示パラメータのセット全てについて実施する(ステップS20)。このような処理を行った場合、更新された新たな2次元画像データを前記新規文書22上にも表示して、各サブウィンドウ25の表示を更新する。
このような構成によれば、元の3次元グラフィックスデータを変更した場合、これに基づいて、全ての表示パラメータのセットを用いたレンダリングを自動的に実行しなおし、更新することができる。
なお、この発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
例えば、上記実施形態では、前記表示切替部9に切替を指示すると、メインウィンドウ23に指定された現在の3次元画像を、指定された表示パラメータでの3次元画像で置き換えて表示するようにしていたが、これに限定されない。例えば、第12図に示すように、前記文書22中に、新たな第2のメインウィンドウ23’を生成し、そこに指定された表示パラメータでの3次元グラフィックスを表示するようにしても良い。この例は、2つのメインウィンドウ23、23’が表示されることになり、どちらのウィンドウでも画像が操作可能になっている。
すなわち、この例は、利用者によって表示切替が指示された場合に、表示されている3次元データの表示を切り替えるのではなく、新規に3次元グラフィックス表示部分を作成して、指定された表示パラメータでの表示を行うものである。
また、メインウィンドウを文書中に設けず、ポップアップページに3次元画像を表示するようにしても良い。また、指定された場合にのみ指定にかかる表示パラメータの3次元画像がポップアップするようにしても良い。
第10図(a)、(b)は、この例を示したものである。この例では、第10図(a)で、サブウィンドウのみをサムネイル式に表示しておき、この中から1つを指定することにより、第10図(b)に示すように3次元画像のウィンドウがポップアップするようになっている。
このようにすれば、通常時は3次元データを表示、操作する必要がないとき、画面の大きさの制約などで通常は大きな3次元表示を行えないなどの場合に特に有効である。
また、上記一実施形態では、表示を切り替える際に、3次元グラフィックスの2次元表示に必要なパラメータの全てを状態保存部8から取り出して、表示パラメータ保持部5に設定するようにしたが、表示パラメータの一部のみを設定するようにしても良い。
このために、前記表示切替部9は、変更したい表示パラメータを選択するための変更表示パラメータ選択部30を有する。この変更表示パラメータ選択部30は、ユーザに変更したい表示パラメータを選択させ、選択された表示パラメータ(表示パラメータのセットの一部)のみを表示パラメータ保持部5に設定する。
また、上記一実施形態では、3次元グラフィックスの2次元表示に必要なパラメータの全てを状態保存部8に格納するようにしたが、表示パラメータの一部のみを格納するようにしても良い。
この場合、変化させるパラメータのみを前記保存部8に格納し、変化しない共通の表示パラメータは前記3次元グラフィックスデータ保持部3に格納された表示パラメータを用いるようにする事が好ましい。また、共通する表示パラメータを、前記変動するパラメータとは別に前記状態保存部8に格納するようにしても良い。
このために、前記状態保存部8は、第13図に示すように、変更したい表示パラメータを選択するための変更表示パラメータ選択部30を有する。この変更表示パラメータ選択部30は、ユーザに変更したい表示パラメータを選択させ、選択された表示パラメータ(表示パラメータのセットの一部)のみをハードディスクに格納する。
以下は、変更できる表示パラメータの例と、そのパラメータを変化させた場合の表示例である。
例えば、第14図(a)、(b)は、表示パラメータの一部である「表示状態」のみを変更した場合の例を示すものである。第14図(b)は、当該表示パラメータを変化させた状態を示すものである。なお、視点の位置と方向のみを設定した場合には、第14図(c)に示すような状態に変化する。
同じく、第15図(a)は、表示パラメータの一部である「視点の位置と方向」のみを変更した場合の例を示すものである。
同じく、第16図(a)〜(c)は、表示パラメータの一部である「部品の表示、非表示」のみを変更した場合の例を示すものである。
同じく、第17図(a)〜(e)は、表示パラメータの一部として用いられる、シェーディング表示、ワイヤ表示等を変更した場合の例を示すものである。
同じく、第18図(a)〜(c)は、表示パラメータの一部として用いられる「部品の選択状態」を変更した場合の例である。
第19図(a)、(b)は、表示パラメータの一部である3次元グラフィックスデータの切断面の位置と方向を変更した場合の例である。
また、前記一実施形態では、前記表示パラメータのセットを前記状態保存部8がハードディスク内のデータベース2に格納するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、前記3次元グラフィックスデータ内に格納するようにしても良い。
この場合、例えば、第20図に示すように、表示パラメータの組をCamera1〜Camera3として3次元グラフィックスデータ2内に保持するようにする。すなわち、この例では、前記状態保存部8は表示パラメータの組そのものを保持するのではなく、Cemera1〜Camera3といった表示パラメータの組を示す識別子4’’’を保持するようにする。
また、第21図は、本発明の別の実施例を示したもので、この実施例では状態保存部8が表示パラメータの代わりにそのときの表示パラメータを格納するXVL形式の3次元グラフィックスデータ2’を保存する。この場合、前記表示切替部9は、利用者の入力に従い、保存されている3次元グラフィックスデータ2’から一つを取り出し、前記3次元グラフィックスデータ保持部3に設定する。これによって、メインウィンドウ23の3次元表示が変化する。
この例は、例えば、3次元表示を同じ角度、大きさに保ったままで、複数の3次元データを切り替えて表示して、比較、検討する場合などに特に有効である。
以上述べたことから明らかなように、本発明によれば、3次元グラフィックスデータの表示において、グラフィックスの表示状態の全部または一部を容易に保存し、利用者の指示によって選択、回復する3次元データ表示装置を提供することができる。
Claims (17)
- (a)3次元グラフィックスデータを保持する3次元グラフィックスデータ保持手段と、
(b)前記3次元グラフィックスデータに係る3次元グラフィックスをメインウィンドウ上に操作可能に2次元化画像表示するための表示パラメータのセットを複数格納する状態保存手段と、
(c)ユーザに、前記状態保存手段に格納された複数の表示パラメータのセットから、1つの表示パラメータのセットを選択させる表示切替手段と、
(d)前記選択された表示パラメータのセットを保持する表示パラメータ保持手段と、
(e)前記表示パラメータ保持手段が保持する表示パラメータのセットに基づいて前記3次元グラフィックスデータ保持手段が保持する3次元グラフィックスデータのレンダリング処理を行い、前記選択された表示パラメータのセットに係る3次元グラフィックスの2次元化画像をメインウィンドウ上に出力するレンダリング処理手段と
を具備し、
前記表示切替手段は、前記複数の表示パラメータのセットによる3次元グラフィックスの2次元化画像のコピーを各々表示するための複数のサブウィンドウを有し、前記サブウィンドウのうちの1つを選択することで、前記状態保存手段に格納された複数の表示パラメータのセットから、1つの表示パラメータのセットを選択させるものであり、
前記表示パラメータ保持手段は、ユーザの前記メインウィンドウ上での3次元グラフィックスの操作に従って保持する表示パラメータのセットの値を変化させるものであり、
前記レンダリング処理手段は、変化後の表示パラメータのセットに基づいてレンダリング処理を実行し、操作後の3次元グラフィックスの2次元化画像を前記メインウィンドウ上に出力することで、ユーザの操作を反映するものであり、
前記状態保存手段は、ユーザの状態保存指令に基づき、そのとき表示パラメータ保持手段に保持されている表示パラメータのセットを更新して保存するとともに、前記メインウィンドウに表示されている2次元化画像のコピーを前記サブウィンドウに更新して表示する
ことを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項1記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記状態保存手段は、前記ユーザの状態保存指令を受けると前記レンダリング手段に再度レンダリング処理を行わせ、それによって出力された2次元データを前記2次元データとして保存するものであることを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項2記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記状態保存手段は、前記レンダリング手段の2次元データの出力解像度を変更する出力解像度変更手段を有することを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項1記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
さらに、前記3次元グラフィックスデータ保持手段に保持されている3次元データが変更されたことに基づき、
変更後の3次元グラフィックスデータに前記状態保存手段に格納されている表示パラメータのセットを適用してレンダリング処理を実行させ、
変更後の3次元グラフィックスデータに対応する2次元データを生成し、
この2次元データを前記状態保存手段に保存されている2次元データと置き換えて更新する更新手段を有する
ことを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項1記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記表示切替手段は、
前記ユーザの選択に係る表示パラメータを使用してレンダリング処理した2次元データを、別のメインウィンドウを生成して操作可能に表示するものである
ことを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項1記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記状態保存手段は、
3次元グラフィックスデータをレンダリングするのに必要な全ての表示パラメータを、前記表示パラメータのセットとして保存するものである
3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項1記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記状態保存手段は、
3次元グラフィックスデータをレンダリングするのに必要な表示パラメータの一部を、前記表示パラメータのセットとして保存するものである
ことを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項7記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記状態保存手段に保存する表示パラメータの一部は、
3次元グラフィックスデータに対する視点の位置と方向、表示装置の動作モード、3次元グラフィックスデータの座標系、および投影方法の全部または一部を含む
ことを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項7記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記状態保存手段に保存する表示パラメータの一部は、
3次元グラフィックスデータに含まれる面、線、および点の表示の有無ならびに陰線処理表示の有無を含む
ことを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項7記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記状態保存手段に保存する表示パラメータの一部は、
3次元グラフィックスデータを構成する部品それぞれの表示、非表示状態を含む
ことを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項7記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記状態保存手段に保存する表示パラメータの一部は、
3次元データを構成する部品の選択状態を含む
ことを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項7記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記状態保存手段に保存する表示パラメータの一部は、
3次元データを構成する部品各々の移動、回転、縮小拡大パラメータからなる配置情報を含む
ことを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項7記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記状態保存手段に保存する表示パラメータの一部は、
断面表示の有無と、断面の位置と方向を含む
ことを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項7記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記状態保存手段に保存する表示パラメータの一部は、
3次元形状の表面の色や模様を示すマテリアルおよびテクスチャを含むものであり、
前記状態保存手段が保存する2次元データとしてマテリアルまたはテクスチャを用い、
前記表示切替手段は、利用者の選択に従ってマテリアルまたはテクスチャを表示パラメータ保持手段に設定するものである
ことを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項1記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記3次元グラフィックスデータは、
複数の表示パラメータのセットを保持するものであり、各表示パラメータの組のセットには識別子が付与されており、
前記状態保存手段は、前記表示パラメータとして前記識別子を保存するものである
ことを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項1記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記状態保存手段は、複数の3次元グラフィックスデータを保持するものであり、
前記表示切替手段は、前記状態保存手段に保存された3次元グラフィックスデータの一つを前記3次元グラフィックスデータ保持手段に設定するものである
ことを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。 - 請求項1記載の3次元グラフィックスデータ表示装置において、
前記状態保存手段は、複数の3次元部品データまたは部品データの組を保存するものであり、
前記データ保存手段に保存された3次元部品または部品データの組の一つを前記3次元グラフィックスデータ保持手段に保持された3次元グラフィックスデータに加える、または3次元グラフィックスデータの一部を置き換えることを特徴とする3次元グラフィックスデータ表示装置。
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