JP5272264B2 - グラフィック処理装置、グラフィック処理方法、及びグラフィック処理プログラム - Google Patents
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Description
フィック処理装置として機能させる。
先ず、本実施形態に係る地球地図作成ソフトウェアの基本的なアルゴリズムについて説明する。
次に、本実施形態に係る地球地図作成ソフトウェアの座標系系列アルゴリズムについて説明する。
地球表面形状を示す地表データを用いて、例えば、標高値、気象データ又は衛星画像等を画像データ化し、描画時にGPUのフラグメントプログラムにより描画色を決定し地球儀モデル又は地球地図として表示させるようになっている。
floor(λ/Z)
…式(1)
とし、この階層でディスプレイ上に表示されるデータを取得する。
y=sin(lat)
z=―cos(lat) ・cos(lng)
…式(2)
ここで、latは緯度(latitude)を、lngは経度(longitude)を夫々表す。
Lng=atan2(x、y)
…式(3)
(2)地球儀モデルの回転に関するアルゴリズム(DataSphere座標系からStaticSphere座標系への変換及び逆変換)
上述したように地球儀モデルは、ユーザはマウスで地球儀モデルをドラッグしつつ当該マウスを動かすことで、ディスプレイ上に表示された地球儀モデルを回転させることができる。この様な地球儀モデルの回転は、DataSphere座標系からStaticSphere座標系への変換(b)及び逆変換(g)によって実現されている。
…式(4)
ここで、回転に関するアルゴリズムは、一般的に例えば4×4の行列Mで表される。例えば、ある物体をx軸周りに回転した場合に、当該物体上の点(x、y、z)が当該回転によって移動した点(x´、y´、z´)は、行列Mxを用いて、下記式(式5)で表される。
…式(6)
なお、変換(g)は、変換(b)による回転方向を正方向とした場合に、逆方向の回転を示している。
ここでは、変形及び透視投影を行って、StaticSphere座標系3の地球儀モデルを前記平面的な地球地図としてAtlas座標系4へと写像させている。当該写像によって、前記展開又は逆展開する態様を連続するアニメーション表示として表示するようになっている。
Er=1
…式(7)
円C1は、C0上の点a1と、パラメータαで移動するガイドポイントb1を通り、中心がz軸上に存在する円であるとする。このとき、円C1は、半径C1r、中心C1cである。これらの関係は式(8)で表される。即ち、円C1を変形可能な円として、円C1の形状に応じて上記展開又は逆展開する態様が決定されることとなる。
α∈[0, sin−1(0.5)]
b1=(cos(α), 0, sin(α)−1)
C1r =1/(2sin(α))
C1c =(0, 0, C1r −1)
…式(8)
α =sin−1(0.5)のとき、円C1と円C0は一致し、αが0に近づくにつれて中心C1cがz軸正方向に移動し、半径C1rの値が増加する。即ち、円C1が変形することとなる。また、α=0のときは特別なケースで、z=−1の直線とする。
…式(9)
そして、球Eの各断面全ての断面において上記写像を行うことによって、経度方向における上記展開又は逆展開する態様を連続するアニメーション表示として表示するようになっている。
b2=a2+(−vx・sin(β), cos(β), −vz・sin(β))
C2L= C1c + v ・t
…式(10)
円C2は、半径C2r、中心C2cとなり、これらの関係は式(11)で表される。
C2c=((C1r−1/(2sin(β)))・sin(lng/C1r),0,(C1r−1)−(C1r−1/(2sin(β)))・cos(lng/C1r))
…式(11)
そしてこれらの関係から、球Eの緯度経度(lat, lng)は式(12)で表される。
y = C2r・sin(lat/C2r)
z = C1r−1−(C1r+C2r(cos(lat/C2r) −1)) ・cos(lng/C1r)
…式(12)
このように球Eに写像させる。この写像結果の形状は、主半径C1r−C2r、副半径C2rのトーラスである。
y =C1r・sin(q/C1r) ・sin(θ)
z =C1r−1−C1r・cos(r/C1r)
…式(13)
ここで、q、θ及びpは、式(14)で表される。
θ=atan2(p.y,p.x)
p=(cos(lat)・sin(Ing),sin(lat),-cos(lat)・cos(Ing))
…式(14)
この形状にCamからの透視投影を行ったものがAtlas座標(空間)である。
ここでは、拡大及び縮小表示を行うために、Atlas座標系の一部を切り出だすための変換を行っている。具体的には、図1の変換(d)が相当し、Atlas座標系の位置ベクトルPAは、Client座標系の位置ベクトルPCへ、式(15)のように変換される。
…式(15)
ここで、PA0はAtlas座標系の基準となる位置ベクトル、PC0はPA0が写像されるClient座標系の基準となる位置ベクトル、Zは拡大係数で、値が大きいほどズームアウト(縮小表示)される。本実施形態では、PC0は、スクリーンの中央位置である。ユーザのパン操作でPA0が、ズーム操作でZが変更される。
…式(16)
式(16)では、パラメータを一又は複数数設定することが可能であることを示している。
次に、インターフェースアルゴリズムについて説明する。
次に、パンから回転へのアルゴリズムについて説明する。かかるアルゴリズムは、前記地球儀モデル及び前記地球地図双方において可能であるが、本実施形態においては、前記地球儀モデルにおける回転から前記地球地図におけるパンまでを一の操作で連続的に切り替えることを可能としている。即ち、前記地球儀モデルから前記地球地図への前記展開及び逆展開におけるアルゴリズムについて示すものである。
k=1−α/sin−1(0.5)
…式(17)
ここで、係数kは,地球地図(上述したα=0の場合)が地球儀モデル(α=sin−1(0.5))に変形していくにつれて1から0に変化する値となる。rは補正の「速さ」を調整するパラメータであり、本実施形態ではr=3としているが、任意に変更することができる。
…式(18)
ここで、MAxはx軸を回転軸として緯度の差だけ回転させる行列で、MAyはy軸を回転軸として経度の差だけ回転させる行列である。
次に、本実施形態に係る地球地図作成ソフトウェアにおいて、表示された前記地球儀モデル及び前記地球地図における、任意の領域同士の比較を可能とするアルゴリズムについて説明する。
上述したように、本アルゴリズムによって、ユーザは前記地球儀モデル又は前記地球地図上の任意の領域を選択することができる。具体的には、操作部の一例としてマウスのドラッグ操作によって、表示部に表示された前記地球儀モデル又は前記地球地図上の任意の地点に矩形を作成する。
座標系系列のパラメータ補正アルゴリズムによって、ユーザが任意に指定した前記地球儀モデル又は前記地球地図上の領域を、常に表示部に表示される(可視領域にある)ことを保証するようになっている。即ち、前記地球儀モデル又は前記地球地図上に作成した矩形を常に可視領域に表示するようになっている。
…式(19)
ここで、Rcは、例えば、Client座標系5の座標情報のうち上記矩形で選択された範囲内の座標を示す。そして、Rcの任意の要素をRciとする。
本アルゴリズムは、マルチフォーカスビューで、地理的に離れた領域を表示する手法である。
…式(21)
NCL+NDL≧2
…式(22)
ここで、NCLはあるノードLの可視領域内にあるRcの要素数で、NDLはあるノードLが最も近いと判断された可視領域外のRcの要素数である。
本アルゴリズムでは、スクリーンが分割して表示された場合に、分割された表示部たるスクリーンに他の矩形が存在する方向及び距離を示す円が表示されるようになっている。
また、ユーザにより矩形で選択された領域のであって、一のスクリーンに、当該スクリーンに表示されていない前記他の領域の距離及び方向を円の大きさで認識することができるため、当該矩形の相互間の距離を視覚的に把握することができる。
DS 表示画面
LM 平面地図
G 中心軸
Claims (8)
- 地球表面形状を示す地表データを2次元座標系空間にマッピングし2次元的に視認可能に表示される平面的な地球地図を表示部に表示するとともに、
表示された前記地球地図をスクロール表示するスクロール表示手段と、
表示された前記地球地図を拡大又は縮小表示する際に、地点が拡大又は縮小される態様を連続するアニメーション表示として表示する拡大縮小表示手段とを備えたグラフィック処理装置であって、
前記地球地図上の領域内の所定地点を選択する選択手段と、
選択された前記地点が、前記スクロール表示、拡大表示及び縮小表示いずれの場合においても、常に前記表示部に表示されるように前記地球地図の表示態様を制御する表示態様制御手段と、
前記拡大縮小表示手段を一の操作で連続的に表示させる操作手段と、
を備え、
前記表示態様制御手段は、選択された前記地点の中心部を前記表示部へ表示させるように前記地球地図の表示態様を制御し、
前記選択手段は、所定地点を含む選択領域を選択し、少なくとも2以上の地球地図上の選択領域を選択し、
各前記選択領域が、前記表示部に表示されなくなるか否かを判定する判定手段を更に備え、
前記表示態様制御手段は、前記判定手段により前記表示部に表示されなくなると判定された場合に、選択された各前記選択領域を前記表示部へ表示させるために前記表示部を前記選択領域毎に分割し、前記分割された表示部に各前記選択領域を表示することを特徴とするグラフィック処理装置。 - 請求項1に記載のグラフィック処理装置において、
前記選択手段は2つの地球地図上の地点を選択し、
前記表示態様制御手段が、選択された前記選択領域を表示するために前記表示部を前記選択領域毎に分割して表示した場合に、前記分割表示された一の表示部に表示される前記選択領域が示す位置に他の前記選択領域の方向及び距離を示す円を表示することを特徴とするグラフィック処理装置。 - 請求項1に記載のグラフィック処理装置において、
前記グラフィック処理装置は、
地球表面形状を示す地表データを3次元オブジェクトにマッピングし3次元的に視認可能に表示される地球儀モデルをさらに前記表示部に表示し、
表示された前記地球儀モデルを回転表示する回転表示手段と、
前記表示された地球儀モデルを展開し前記地球地図として表示する際に、前記展開する態様を連続するアニメーション表示として表示する展開表示手段と、
前記表示された地球地図を逆展開し前記地球儀モデルとして表示する際に、前記逆展開する態様を連続するアニメーション表示として表示する逆展開表示手段と、
前記展開表示手段と前記逆展開表示手段をユーザによる操作部からの指示によって連続的に切り替える切替手段と、
を更に備え、
前記選択手段は、さらに前記地球儀モデルの地点を選択し、
前記判定手段は、各前記選択領域が前記地球儀モデルにおいて表を向いているか否に基づき判定し、
前記表示態様制御手段は、さらに前記回転表示する際においても、常に前記表示部に表示されるように前記地球地図の表示態様を制御することを特徴とするグラフィック処理装置。 - 請求項3に記載のグラフィック処理装置において、
前記表示態様制御手段は、選択された前記地点の中心部を前記表示部へ表示させるように前記地球地図の表示態様を制御することを特徴とするグラフィック処理装置。 - 請求項3に記載のグラフィック処理装置において、
前記選択手段は少なくとも2以上の地球儀モデル又は地球地図上の地点を選択し、
前記表示態様制御手段は、選択された各前記選択領域を前記表示部へ表示させるために前記表示部を前記選択領域毎に分割し、前記分割された表示部に各前記選択領域を表示することを特徴とするグラフィック処理装置。 - 請求項4又は5何れか一項に記載のグラフィック処理装置において、
前記選択手段は2つの地球儀モデル上の選択領域又は地球地図上の選択領域を選択し、
前記表示態様制御手段が、選択された前記選択領域を表示するために前記表示部を前記選択領域毎に分割して表示した場合に、前記分割表示された一の表示部に表示される前記選択領域が示す位置に他の前記選択領域の方向及び距離を示す円を表示することを特徴とするグラフィック処理装置。 - コンピュータを、請求項1乃至6の何れか一項に記載のグラフィック処理装置として機能させることを特徴とするグラフィック処理プログラム。
- 地球表面形状を示す地表データを2次元座標系空間にマッピングし2次元的に視認可能に表示される平面的な地球地図を表示部に表示するとともに、
表示された前記地球地図をスクロール表示するスクロール表示工程と、
表示された前記地球地図を拡大又は縮小表示する際に、地点が拡大又は縮小される態様を連続するアニメーション表示として表示する拡大縮小表示工程とを備えたグラフィック処理方法であって、
前記地球地図上の領域内の所定地点を選択する選択工程と、
選択された前記地点が、前記スクロール表示、拡大表示及び縮小表示いずれの場合においても、常に前記表示部に表示されるように前記地球地図の表示態様を制御する表示態様制御工程と、
前記拡大縮小表示工程を一の操作で連続的に表示させる操作工程と、
を備え、
前記表示態様制御工程において、選択された前記地点の中心部を前記表示部へ表示させるように前記地球地図の表示態様を制御し、
前記選択工程において、所定地点を含む選択領域を選択し、少なくとも2以上の地球地図上の選択領域を選択し、
各前記選択領域が、前記表示部に表示されなくなるか否かを判定する判定工程を更に備え、
前記表示態様制御工程において、前記判定工程において前記表示部に表示されなくなると判定された場合に、選択された各前記選択領域を前記表示部へ表示させるために前記表示部を前記選択領域毎に分割し、前記分割された表示部に各前記選択領域を表示することを特徴とするグラフィック処理方法。
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JP2008235651A JP5272264B2 (ja) | 2008-09-12 | 2008-09-12 | グラフィック処理装置、グラフィック処理方法、及びグラフィック処理プログラム |
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