JPH01154282A - Metaball display system - Google Patents

Metaball display system

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JPH01154282A
JPH01154282A JP62314718A JP31471887A JPH01154282A JP H01154282 A JPH01154282 A JP H01154282A JP 62314718 A JP62314718 A JP 62314718A JP 31471887 A JP31471887 A JP 31471887A JP H01154282 A JPH01154282 A JP H01154282A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metaball
potential
screen
sum
metaballs
Prior art date
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Pending
Application number
JP62314718A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Murakami
公一 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP62314718A priority Critical patent/JPH01154282A/en
Publication of JPH01154282A publication Critical patent/JPH01154282A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To execute the display at a high speed although it is two-dimensional by calculating the potential sum in each picture element by a potential function generated in accordance with metaball information which has been inputted and bringing it to gradation display. CONSTITUTION:A potential function generating part 1 generates a potential function [for instance, in the expression (1), p0 and (r) denote a value of a potential in the center of a metaball and a distance from the center of the metaball, respectively], based on metaball information (number of metaballs, center position, potential function, cross section information, etc.) which has been inputted. A potential calculating part 2 calculates a potential function, and derives the sum of potential values of each metaball with regard to each position (picture element) on the screen. A display part 3 displays the sum of the potential values related to each picture element by a gradation on the screen 4.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 メタボールの表示を行うメタボール表示方式に関し、 メタボールの各位置におけるポテンシャルを算出して濃
淡で表示し、高速に表示することを目的とし、 指定されたメタボール情報に基づいてポテンシャル関数
を生成するポテンシャル関数生成部と、このポテンシャ
ル関数を計算して各メタボールによる画面上の各位置に
おけるポテンシャルの和を算出するポテンシャル算出部
と、このポテンシャル算出部によって算出されたポテン
シャルの和を、濃淡の態様で画面上に表示する表示部と
を備え、この表示部によってメタボールを画面上に濃淡
の態様で表示するよう°に構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding the metaball display method for displaying metaballs, the purpose is to calculate the potential at each position of the metaball and display it in shading, and to display it at high speed. a potential function generation unit that generates a potential function based on the potential function, a potential calculation unit that calculates the sum of potentials at each position on the screen by each metaball by calculating this potential function, and a potential function generation unit that generates a potential function based on the potential function. The present invention includes a display section that displays the sum on the screen in a shading manner, and the display section is configured to display the metaballs on the screen in a shading manner.

(産業上の利用分野) 本発明は、メタボールの表示を行うメタボール表示方式
に関するものである。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a metaball display method for displaying metaballs.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、コンピュータグラフィックスにおいては、曲面を
表示する手段として、電荷ポテンシャル場を応用したメ
タボール(濃度球)の技法が知られている。これは、各
電荷の三次元空間上での位置を指定し、ある闇値の場で
表現される曲面を表示するようにしたものである。閾(
直を変えることによって、様々な形を表現できるので、
多くの場面で利用されている。
Conventionally, in computer graphics, a metaball (concentration sphere) technique that applies a charge potential field has been known as a means of displaying a curved surface. This designates the position of each charge in three-dimensional space and displays a curved surface expressed in a field of certain dark values. Threshold (
By changing the straightness, you can express various shapes,
It is used in many situations.

しかし、このメタボールによる映像生成は、通常レイト
レースを用いて行なわれるため、パラメータを指定し、
その形状が求まるまでに多くの時間が必要となる。しか
も、メタボールを用いなモデリングは、形状が予期し難
いため、対話的にパラメータを変えつつ複数回行って所
望の映像を生成する必要がある。このため、レイトレー
スによって、画面上に3次元的に表示しようとする各画
素について、視点とメタボールとの交点、およびこの交
点における法線を順次求め、当該メタボールを照射して
いる光源の角度などから濃淡を一々算出していたのでは
、1画面を求めるのに多大の時間例えば10数分も要し
ていたのでは、迅速に所望の映像を生成し難いという問
題点があった。
However, video generation using metaballs is usually done using ray tracing, so parameters must be specified and
It takes a lot of time to find the shape. Moreover, since the shape of modeling using metaballs is difficult to predict, it is necessary to perform modeling multiple times while interactively changing parameters to generate a desired image. Therefore, for each pixel that is to be displayed three-dimensionally on the screen, ray tracing is used to sequentially find the intersection between the viewpoint and the metaball and the normal line at this intersection, and calculate the angle of the light source illuminating the metaball. If the shading was calculated one by one from the above, it would take a long time, for example, more than 10 minutes, to obtain one screen, making it difficult to quickly generate a desired image.

本発明は、メタボールの各位置におけるポテンシャルを
算出して濃淡で表示し、高速に表示することを目的とし
ている。
The present invention aims to calculate the potential at each position of a metaball, display it in shading, and display it at high speed.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1図を参照して問題点を解決するための手段を説明す
る。
Means for solving the problem will be explained with reference to FIG.

第1図において、ポテンシャル関数生成部1は、入力さ
れたメタボール情報に基づいて、ポテンシャル関数を生
成するものである。
In FIG. 1, a potential function generation unit 1 generates a potential function based on input metaball information.

ポテンシャル算出部2は、画面上の各位置に対して、生
成された各ポテンシャル関数を計算してポテンシャルの
和を算出するものである。
The potential calculation unit 2 calculates the sum of the potentials by calculating each generated potential function for each position on the screen.

表示部3は、ポテンシャル算出部2によって算出された
ポテンシャルの和に対応した濃淡で画面4上にメタボー
ルを表示させるものである。
The display section 3 displays the metaball on the screen 4 in a shade corresponding to the sum of the potentials calculated by the potential calculation section 2.

画面4は、メタボール(濃度球)などを表示するもので
ある。
The screen 4 is for displaying metaballs (density spheres) and the like.

〔作用〕[Effect]

本発明は、第1図に示すように、ポテンシャル関数生成
部lが入力されたメタボール情報に基づいてポテンシャ
ル関数を生成し、ポテンシャル算出部2がこのポテンシ
ャル関数を計算して画面4上の各位置におけるポテンシ
ャルの和を算出し、表示部3がこの算出されたポテンシ
ャルの和を画面4上に濃淡で表示するようにしている。
In the present invention, as shown in FIG. 1, a potential function generation unit 1 generates a potential function based on input metaball information, and a potential calculation unit 2 calculates this potential function at each position on a screen 4. The sum of the potentials is calculated, and the display unit 3 displays the calculated sum of the potentials on the screen 4 in shading.

従って、入力されたメタボール情報に対応するメタボー
ルの概要を極めて高速に濃淡で二次元的に表示すること
が可能となる。
Therefore, it is possible to display an overview of the metaball corresponding to the input metaball information in two-dimensional shading at extremely high speed.

〔実施例〕〔Example〕

次に、第1図から第3図を用いて本発明の1実施例の構
成および動作を順次詳細に説明する。
Next, the configuration and operation of one embodiment of the present invention will be explained in detail using FIGS. 1 to 3.

第1図において、ポテンシャル関数生成部1は、入力さ
れたメタボール情報(メタボールの数、中心位置、ポテ
ンシャル関数、断面情報など)に基づいて、画面4上に
濃淡で表示させようとする各メタボールのポテンシャル
関数例えば下式(1)を夫々生成するものである。
In FIG. 1, the potential function generation unit 1 generates each metaball to be displayed in shading on the screen 4 based on input metaball information (number of metaballs, center position, potential function, cross section information, etc.). Potential functions such as the following equation (1) are generated respectively.

pi ”I)6 eす2 ・・・・・・・・・・・・f
i+ここで、p、は画面4上に濃淡で表示しようとする
ポテンシャルの値、poはメタボールの中心におけるポ
テンシャルの値(電荷)、rはメタボールの中心からの
距離を表す。
pi ”I)6 esu2 ・・・・・・・・・・・・f
i+Here, p represents the potential value to be displayed in gradation on the screen 4, po represents the potential value (charge) at the center of the metaball, and r represents the distance from the center of the metaball.

ポテンシャル算出部2は、ポテンシャル関数生成部1に
よって生成されたポテンシャル関数例えば式(11を計
算し、画面4上の各位置(画素)について各メタボール
のポテンシャルの値を計算し、和を求めるものである。
The potential calculation unit 2 calculates the potential function generated by the potential function generation unit 1, for example, equation (11), calculates the potential value of each metaball for each position (pixel) on the screen 4, and calculates the sum. be.

表示部3は、ポテンシャル算出部2によって算出された
画面4上の各位置についてのボー/−/ノヤルの和を、
濃淡で画面4上に表示するものである(第3図(ロ))
The display unit 3 displays the sum of Bo/-/Noyal for each position on the screen 4 calculated by the potential calculation unit 2.
It is displayed on the screen 4 in shading (Figure 3 (b)).
.

次に、第2図フローチャートに示す手順に従って、第3
図を参照しつつ第1図構成の動作を順次詳細に説明する
Next, follow the steps shown in the flowchart in Figure 2 to
The operation of the structure shown in FIG. 1 will be explained in detail with reference to the drawings.

第2図において、図中■は、メタボールの数、中心位置
の設定を行う状態を示す。これは、例えば第3図(イ)
に示すように、メタボールA、Bの故“2”、および図
示メタボールA、 B (ある面で切断したものである
)の中心位置(図中X印を付す)の設定を行うことを意
味している。尚、この第3図(イ)に示すように、メタ
ボールをj■に線画表示したのでは、複雑な形状を設計
者は理解することがきない。
In FIG. 2, ■ in the figure indicates a state in which the number of metaballs and the center position are set. This can be seen, for example, in Figure 3 (a).
As shown in the figure, this means setting the center position (marked with an X in the figure) of the metaballs A and B, and the center position of the metaballs A and B shown (cut along a certain plane). ing. It should be noted that if the metaballs are displayed as line drawings as shown in FIG. 3(a), the designer will not be able to understand the complex shapes.

図中■は、断面を指定する状態を示す、これは、図中■
で説明した第3図(イ)に示すように、メタボールA、
Bの位置を指定する際に、合わせて断面情報(Zo)を
用いて当該メタボールA、Bを切断する位置を指定する
ことを意味している。
■ in the figure indicates a state in which a cross section is specified.
As shown in Figure 3 (a) explained in , metaball A,
This means that when specifying the position of B, the cross-sectional information (Zo) is also used to specify the position at which the metaballs A and B are to be cut.

図中■は、ポテンシャル計算を行う状態を示す。■ in the figure indicates a state in which potential calculation is performed.

これは、図中■、■の設定によって生成されたポテンシ
ャル関数例えば式(1)の計算を行い、画面4上の各位
置におけるポテンシャルの和を、例えば第3図(ハ)に
示すC言語によって算出(後述する)することを意味し
ている。
This is done by calculating the potential function generated by the settings of ■ and ■ in the figure, for example, using equation (1), and then calculating the sum of the potentials at each position on the screen 4 using, for example, the C language shown in Figure 3 (c). It means to calculate (described later).

図中■は、濃淡表示を行う状態を示す。これは、図中■
で算出した画面4上の各位置におけるポテンシャルの和
を、濃淡で表示例えば第3図(ロ)に示すように表示す
ることを意味している。
■ in the figure indicates a state in which gradation is displayed. This is shown in the figure.
This means that the sum of the potentials calculated at each position on the screen 4 is displayed in shading, for example, as shown in FIG. 3 (b).

図中■は、画面4上に濃淡で表示したメタボールが、設
計者が希望する映像であるか否かを判別する状態を示す
、Noの場合(希望する映像でないない場合)には、図
中■でメタボールの数、位置などを変更し、図中■、■
を繰り返し行う。YESの場合には、図中■、■による
高速なメタボールの濃淡表示による概要が把握できたの
で、次に、図中■で時間のかかる当該メタボールの公知
のレイトレーシングを行い、図中@で三次元物体として
画面4上に表示する状態を示す。
■ in the figure indicates a state in which it is determined whether the metaball displayed in shading on the screen 4 is the image desired by the designer. Change the number, position, etc. of metaballs with ■, and
Repeat. If YES, you can get an overview of the high-speed metaball shading displayed by ■ and ■ in the figure, so next, perform well-known ray tracing of the metaball, which takes time, in ■, and @ in the figure. A state in which a three-dimensional object is displayed on the screen 4 is shown.

以上のように、メタボールによるポテンシャルの和を算
出し、これを画面4上に7農淡で表示することにより、
極めて高速にメタボールを表示させることが可能となる
As mentioned above, by calculating the sum of potentials by metaballs and displaying this on screen 4 in 7 scales,
It becomes possible to display metaballs at extremely high speed.

第3図(イ)は、メタボールA、Hのある断面を線画表
示したものを示す。図中6x″がメタボールA、Bの中
心位置である。
FIG. 3(a) shows a line drawing of a cross section with metaballs A and H. In the figure, 6x'' is the center position of metaballs A and B.

第3図(ロ)は、本発明に係わるメタボール表示例を示
す、これは、既述したように、メタボールA、Hの中心
位置に電荷を置き、各位置におけるポテンシャルの和を
求め、これを濃淡で表示したものである。これにより、
メタボールA、Bによって生成される映像を、レイトレ
ースして3次元的に表示する場合に比し、極めて迅速に
表示させ、対話的にメタボールASBの位置、数など変
更しつつ希望の映像を決定することが可能となる。
FIG. 3 (b) shows an example of metaball display according to the present invention. As mentioned above, this is done by placing charges at the center positions of metaballs A and H, finding the sum of potentials at each position, and It is displayed in shading. This results in
Compared to the case where the images generated by Metaballs A and B are displayed three-dimensionally by ray tracing, the images are displayed extremely quickly and the desired image can be determined while interactively changing the position, number, etc. of Metaballs ASB. It becomes possible to do so.

そして、3次元物体の最終的な映像は、多くの時間を必
要とする公知のレイトレースを行って生成すればよい、
” 第3図(ハ)は、画面4上の各画素(vol)について
ポテンシャルの和(i n L)を算出するためのC言
語を用いて既述したプログラム例を示す。以下簡単に説
明する。
Then, the final image of the three-dimensional object can be generated by performing well-known ray tracing, which requires a lot of time.
” Figure 3 (c) shows an example of the program already described using the C language for calculating the sum of potentials (in L) for each pixel (vol) on the screen 4. A brief explanation will be given below. .

第3図(ハ)において、第1行目のfor(各メタボー
ルについてどは、各メタボールに対して第2行目ないし
第7行目までの演算処理を行うことを意味している。
In FIG. 3(C), the first line for (for each metaball) means that the calculation processing from the second line to the seventh line is performed for each metaball.

第2行目のf or (0≦x SX)”は、第3図(
ロ)に示すように、画面4上のX方向について0からX
までの区間の画素について第3行目から第6行目までの
演算処理を行うことを意味している。
The second line “f or (0≦x SX)” is shown in Fig. 3 (
As shown in b), from 0 to X in the X direction on screen 4.
This means that the arithmetic processing from the third row to the sixth row is performed on the pixels in the section up to.

第3行目のfor(0≦y≦Y)”は、第3図(ロ)に
示すように、画面4上のy方向について0からYまでの
区間の画素について第4行目および第5行目の演算処理
を行うことを意味している。
"for(0≦y≦Y)" in the third line is the fourth and fifth line for pixels in the section from 0 to Y in the y direction on the screen 4, as shown in FIG. This means that the arithmetic processing in the row is performed.

第4行目の1nt=+IIeta(x、y) ;’は、
座標(x。
1nt=+IIeta(x,y);' in the 4th line is
Coordinate (x.

y)の位置におけるポテンシャルの値を算出例えば式(
11を用いて算出することを意味している。
Calculate the value of the potential at the position of y). For example, use the formula (
11.

第5行目のvol (x)  (Y) =vol (x
)  (y)+1ntH”は、複数のメタボールが存在
する場合にこれらのメタボールによる各ポテンシャルの
和を、各画素について算出することを意味している。
5th line vol (x) (Y) = vol (x
) (y)+1ntH'' means that when a plurality of metaballs exist, the sum of potentials due to these metaballs is calculated for each pixel.

以上のプログラムによって、画面4上の各画素に対する
ポテンシャルの和が算出される。この算出されたポテン
シャルの和に対応して、画面4上に濃淡で表示すること
により、第3図(ロ)に示す本発明に係わるメタボール
表示が行われる。
The above program calculates the sum of potentials for each pixel on the screen 4. The metaball display according to the present invention shown in FIG. 3(B) is performed by displaying the calculated potential sum in shading on the screen 4.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、入力されたメタ
ボール情報に対応して生成したポテンシャル関数によっ
て、画面上の各画素におけるポテンシャルの和を算出し
、このポテンシャルの和を画面上に濃淡で表示する構成
を採用しているため、メタボールを極めて高速に濃淡で
画面上に表示することができる。これにより、膨大な時
間が必要となるメタボールの表示を、二次元的ではある
が、設計者に理解し得る範囲で、極めて高速に表示させ
、会話的に各種のメタボールを試行錯誤的に表示させて
所望の映像(シーン)を迅速に生成することが可能とな
る。
As explained above, according to the present invention, the sum of potentials at each pixel on the screen is calculated using a potential function generated in response to input metaball information, and this sum of potentials is displayed in shading on the screen. Because it uses a display configuration, metaballs can be displayed on the screen extremely quickly in shading. As a result, the display of metaballs, which would otherwise require a huge amount of time, can be displayed extremely quickly, albeit in a two-dimensional manner, to the extent that the designer can understand, and various metaballs can be displayed interactively through trial and error. It becomes possible to quickly generate a desired video (scene).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の1実施例構成図、第2図は本発明の動
作説明フローチャート、第3図は本発明の動作説明図を
示す。 図中、1はポテンシャル関数生成部、2はポテンシャル
算出部、3は表示部、4は画面、5は変更部を表す。 オJ腎」月の動作vL8月70−ナヤート第 2 図
FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart explaining the operation of the present invention, and FIG. 3 is a diagram explaining the operation of the present invention. In the figure, 1 represents a potential function generation section, 2 a potential calculation section, 3 a display section, 4 a screen, and 5 a change section. OJ Kidney'Month's Movement vL August 70-Nayat 2nd Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 メタボールの表示を行うメタボール表示方式において、 指定されたメタボール情報に基づいてポテンシャル関数
を生成するポテンシャル関数生成部(1)と、このポテ
ンシャル関数を計算して各メタボールによる画面(4)
上の各位置におけるポテンシャルの和を算出するポテン
シャル算出部(2)と、このポテンシャル算出部(2)
によって算出されたポテンシャルの和を、濃淡の態様で
画面(4)上に表示する表示部(3)とを備え、 この表示部(3)によってメタボールを画面(4)上に
濃淡の態様で表示するように構成したことを特徴とする
メタボール表示方式。
[Claims] A metaball display method for displaying metaballs includes a potential function generation unit (1) that generates a potential function based on specified metaball information, and a screen (1) that calculates this potential function and displays each metaball. 4)
A potential calculation unit (2) that calculates the sum of potentials at each position above; and this potential calculation unit (2).
and a display section (3) that displays the sum of the potentials calculated by on the screen (4) in a shaded manner, and the display section (3) displays the metaballs on the screen (4) in a shaded manner. A metaball display method characterized by being configured to.
JP62314718A 1987-12-10 1987-12-10 Metaball display system Pending JPH01154282A (en)

Priority Applications (1)

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JP62314718A JPH01154282A (en) 1987-12-10 1987-12-10 Metaball display system

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007142256A1 (en) * 2006-06-06 2007-12-13 The University Of Tokyo Object display processing device, object display processing method, and object display processing program

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007142256A1 (en) * 2006-06-06 2007-12-13 The University Of Tokyo Object display processing device, object display processing method, and object display processing program

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