JPH02150968A

JPH02150968A - ３次元カーソル制御装置

Info

Publication number: JPH02150968A
Application number: JP63304011A
Authority: JP
Inventors: Hideki Fujii; 秀樹藤井; Seiichi Niino; 新納　誠一; Masahiro Goto; 正宏後藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-12-02
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1990-06-11
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JP2892360B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ＣＡＤ端末等の図形処理に好適な３次元カー
ソル制御装置に関する。

〔従来の技術〕

３次元図形を２次元に透影し、この透影後の図形をＣＲ
Ｔ等の表示面に表示する従来例は、公知である。かかる
表示面への表示に際して、図形の奥行きを明らかにさせ
たい要求がある。

図形の奥行き表示のための従来例には、「コンビ五−タ
・グラフィックス」　（日本コンピュータ協会編、第５
５５頁〜第５５６頁。フォーリイ　ヴアンダム（Ｆｏｏ
ｌｌｙ　Ｖａｎ　Ｄａｍ）著、今宮淳美訳）がある。

この従来例には１図形の明度を図形の奥行きに併せて変
化させる例、奥行き方向にクリッピング（切り取り）を
させる例がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例は、奥行きを表示できる旨の記載はある。し
かし、ＣＡＤ等の処理に際しては、カーソルで図形を指
示して処理を行わせる。カーソルでの図形指示に際して
、カーソルの指示位置がいかなる奥行き位置にあるかを
知ることは有益である。しかし、前記従来例には、カー
ソルと奥行きとの関連についての記載はない。

更に、ＣＡＤ等で対話的に図形の編集を行う際には、カ
ーソルの位置が平面上の位置（ｘ＊ｙ）のみ定義されて
おり、奥行き（２座標）位置での定義はされていない、
また、ソリッドモデルの図形表示の場合、カーソルが表
示図形面の裏側に位置すると、カーソルの表示が行われ
ない。この結果、前者の例では１表示図形の２軸方向の
位置とカーソルとの位置関係がはっきりせず、後者の例
では、カーソルが一時的に画面上から消えてしまったり
、ワイヤフレーム型のモデルの場合は１面が形成されず
、実質、奥行きの位置は意味はない等の問題がある。

更に、従来例での奥行き方向の位置でクリッピングを行
うやり方では、クリッピングされて表示されない部分が
あるため、図形とカーソルの位置関係が判別しにくいと
の問題がある。

本発明の目的は、カーソル位置と奥行きとの関係をわか
りやすく表示面に表示させるようにした３次元カーソル
制御装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、カーソル位置の奥行き方向の移動に際して、
奥行き方向に垂直であってカーソル近傍に形成される立
体部を設定し、この立体部中の３次元図形を強調表示す
ることとした。

〔作用〕

本発明によれば、カーソルの奥行き方向への移動に際し
て、そのカーソルを含む近傍の立体部中の３次元図形が
強調表示される。この結果、３次元図形のピック処理等
の操作が簡明に可能になる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の３次元カーソル制御の説明図である
０画面Ａにワイヤフレーム形の３次元図形１２を表示し
た例を示す。この図形は、３次元図形を投影処理して得
られた図形であり１表示そのものは２次元表示であるが
、奥行き方向（２方向）を考慮して表示しているため、
以下の説明では、３次元図形と称することにする。

かかる３次元図形１２に対して、カーソル）１を表示し
、この図形を指示させる。カーソルｌｌは、ピック処理
等のために使用する。

さて、カーソル１１の近傍に、このカーソルを含む小さ
な立体部１３を形成する。立体部１３の形状としては、
立方体、直方体、四角柱等種々存在する。

いかなる形状とするかは１図形処理内容によって定める
こととし、この決定は、カーソル操作者がキーボード入
力により、縦と横との長さ及び高さを指定することによ
って行う０図では、奥行き方向（２方向）を高さ、奥行
きに直角な平面（ｘ−ｙ平面）について縦と横とをとる
ことにする。

この立体部１３内に３次元図形１２の一部が含まれる。

この含まれた一部図形１２Ａを強調表示させる。

例えば１点滅させるとか１色の種類や明度を変化させる
とかする０図では、太線化した強調表示例を示した。

第２図は、第１図の表示例をｘ−ｙ平面で切断した例で
ある０図形１２の立体部１３内に含まれる一部図形１３
が太線で強調表示した例が示されている。

但し、２方向の大きさはｄとした。

以上の実施例で、ワイヤフレーム型の図形１２を扱った
理由は、以下である。即ち、ワイヤフレーム型の図形１
２は、その奥行き方向の位置関係が識別しずらく１図形
要素の編集を行う際のピック処理等では、操作性が劣化
するためである。そこで、本実施例では、カーソル位置
の２軸方向の移動に伴い図形の一部が強調表示され、こ
れにより、図形の前後関係が容易に理解可能となるとの
効果を得る。

第３図は１本発明のカーソル制御装置の実施例図を示す
、このカーソル制御装置は、ＣＰＵ２１゜主メモリ２２
．キーボード２３．フレームメモリ２４゜ＣＲＴ２５．
グラフィックプロセッサ２６．ｚバッファ２７．セグメ
ントバッファ２８．及び共通バスＩＯ。

マウス２９より成る。

この制御装置の各構成要素の動作は以下となる。

ＣＰＵ２１・・・グラフィックデータの作成演算処理等
を行う。

主メモリ２２・・・グラフィックデータ、管理テーブル
などを記憶する。

キーボード２３・・・カーソル位置座標、ビューボリュ
ームの座標等の入力を行う。

フレームメモリ２４・・・ＣＲＴ２５に表示する画素デ
ータを記憶するメモリであり、セグメントバッファ２８
上のグラフィックコマンド、グラフィックデータをグラ
フィックプロセッサ２６が解釈、演算実行して、フレー
ムメモリ２４上に画素データを展開する。

ＣＲＴ２５・・・画像、文字等の表示を行う。

グラフィックプロセッサ２６・・・セグメントバッファ
２８上に格納されているグラフィックコマンド。

グラフィックデータを解釈し、演算処理を行う。

グラフィックコマンドは、・線分は円弧の命令と座標な
どから成る。これにより、フレームメモリ２４上に描画
、イメージ等を、画素データとして展開する。

セグメントバッファ２８・・・グラフィックプロセッサ
２６が解釈、実行できるコマンドを格納する。グラフィ
ックコマンドは、ＣＰＵ２１が作成し、セグメントバッ
ファ２８に格納する。

２バツフア２７・・・３次元の図形を描画する際に、図
形の２座標値を記憶する。３次元の図形で重っている部
分は、Ｚ値が視点に近い方が表示されなければならない
。グラフィックプロセッサ２６はフレームメモリ２４に
図形を展開する際に、ｚバッファに記憶されている２座
標値と、これから描画する図形の２座標値を比較して、
Ｚ値が、より視点に近ければ描画する。

マウス２９・・・図形指示等を行う。

第４図は、立体部の概念図を示す。ビューボリューム３
１は、３次元図形をクリッピングするための基準図形で
あり、Ｚ軸方向には、無限遠に延びる直方体の空間であ
る。ビューボリューム３１外の空間中の図形は、上下左
右でクリッピングされ。

表示面上には表示されない。従って、ビューボリューム
３１内に含まれる図形のみが表示される。

更に、ビューボリューム３１において、前クリップ面３
５と後クリップ面３６とを設定し、この２つの面３５と
３６とで挟まれた部分に含まれる図形のみを残し、クリ
ップ面３５と３６との外側の部分に含まれる図形はクリ
ッピングされ、表示させない。

更に、ビューボリューム３１内にハイライトボリューム
３２を設定する。ハイライトボリューム３２も直方体で
あり、大きさ（ｗ、　ｘ　ｗ、　ｘ　Ｗｓ）は、オペレ
ータがキーボードから設定する。但し、Ｗｓは、ビュー
ボリュームと同じ大きさとした。

ハイライトボリューム３２は、強調表示のための基準空
間である。このハイライトボリューム３２中であって、
カーソル表示位置の近傍に位置する２つの平面３３と３
４とを設定する。平面３３は前平面、平面３４は後平面
である。平面３３と３４とは、カーソル位置の２座標位
置を中心として距離ｄ／２だけずらした位置に設定する
。その詳細例を第５図に示した。大きさｄはキーボード
より与える。この結果、小さな立体部１３が形成される
。

かかる立体部１３内に含まれる図形の一部を強調表示す
る０強調表示は、強調表示プレーンフレーム内のデータ
をそのような状態にさせることによって可能である。

この実施例によれば、平面３３と３４とが、カーソルの
２軸方向の近傍に自動的に設定できる。且つカーソルが
２軸方向に移動すれば、そのカーソルの移動に追従して
平面３３と３４とが自動的に設定される。この際１、幅
ｄのみを外部から設定するだけでよい、更に、カーソル
を含む立体部１３内に含まれる図形は、強調表示され、
カーソルの奥行き方向と図形との関係が視覚上明瞭とな
る。

尚、本実施例では、立体部１３内の中心は、カーソルの
Ｋｅ　ｙ座標位置と常に一致する。

第６図は、本発明のカーソル制御の処理フローの実施例
図である。

ステップ６１・・・３次元の図形モデルに対し、投影の
ための座標変換処理を施し、表示画面に描画するための
変換行列を設定する。

ステップ６２・・・後クリップ面３６とハイライト後平
面３４によるＺ軸方向のクリップ処理を施す。

ステップ６３・・・ビューボリューム３１によるＸ軸、
ｙ軸方向のクリップ処理を施す。

ステップ６４・・・ステップ６１で設・定した変換行列
を用いてステップ６２．６３のクリップ処理後の３次元
図形を画面上に表示する。ここで表示される図形は、ス
テップ６２．６３で設定したクリップエリアにより、定
まった空間上の図形であり、即ち、ビューボリューム３
１と後クリップ面３６とハイライト後平面３４で囲まれ
る空間に属する３次元図形上の要素である。

ステップ６５・・・ハイライト後平面３４とハイライト
前平面３３とによるＺ軸方向のクリップ処理を施す。

ステップ６６・・・ハイライトボリューム３２によるＸ
軸、ｙ軸方向のクリップ処理を施す。

ステップ６７・・・ステップ６１で設定した変換行列を
用いて、３次元図形を画面上に表示する。表示（描画）
実行時は、図形データを強張表示するために、描画する
対象のフレームメモリをハイライトプレーンとする。表
示対象図形は、ステップ６５と６６でクリップされた直
方体１３内に含まれる図形であり、且つ表示形式は強調
表示である。

ステップ６８・・・ハイライト前面３３と前クリップ面
３５によるＺ軸方向のクリップ処理を施す。

ステップ６９・・・ビューボリューム３１によるＸ軸。

ｙ軸方向のクリップ処理を施す。

ステップ７０・・・ステップ６１で設定した変換行列を
用いて、３次元図形を画面上に描画する。この際、ステ
ップ６８と６９で設定したクリップエリアにより、ビュ
ーボリューム３１とハイライト前平面３３と前クリップ
面３５で囲まれる空間に属する図形の要素が表示される
。

尚、ステップ６３．６９でのビューボリューム３１によ
るＸ軸、ｙ軸方向のクリップ処理の代りに、ハイライト
ボリューム３２によるＸ軸、ｙ軸方向のクリップ処理で
あってもよい。

尚、３次元図形としては、ワイヤフレーム型以外にも適
用できることは云うまでもない。

ステップ６１の座標変換処理とは、ビューイング変換処
理のことである。ビューイング変換は、モデル図形が定
義されているＷＣ空間（世界軸）から、ビューボリュー
ムを設定するＮＤＣ空間（Ｎｏｒｍａｌ　Ｄｅｖｉｃｅ
　Ｃｏｒｄｉｎａｔｅｓ）空間への座標系の変換を表わ
す。ビューイング変換の手順は以下となる。

（ｉ）　　モデル図形の座標系の原点を、ＷＣ空間の原
点に移動する。

（ｉｉ）　　ビュー平面法線を負Ｚ軸になるように回転
する。ここで、ビュー平面法線とは、投射面に垂直なベ
クトルを云う。

（ｆｉｔ）　　ピユーアップベクトルがｙ軸となるよう
に回転する。ここで、ピユーアップベクトル（Ｖｉｅｗ
　ｕｐ　ｖｅｃｔｏｒ）とはビューボリュームのｙ軸方
向ベクトルを云う。

尚、Ｉ）、　（ｆｉｔ）の２軸、ｙ軸とはＷＣ軸での２
軸なるＺ軸、ｙ軸を云う。

更に、画面に描画するためには。

（イ）ビューイング変換（ロ）ビューボリュームによるクリッピング（ハ）正規
化変換が必要となる。第６図の例でみるに、ステップ６４゜６
７、７０の図形描画処理が、（ハ）の正規化変換に該当
する。ステップ６２．６３．６５．６６、６８．６９が
（ロ）のクリッピングに該当する。

（ハ）の正規化変換の手順は以下となる。

（ｉ）３次元空間を２次元空間に投射する。即ち、ｚ＝
０．ｘｙ平面に投射する。

（ｉｉ）ＮＤＣ空間を画面座標に拡大する。ＮＤＣ空間
上の図形の縦、横の長さは画面対応にそれぞれ独自に拡
大する。

尚、ビューボリュームは直方体に限ることはなく、四角
錐等でもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、３次元図形表示において、カーソルの
移動にともない、カーソル位置の近傍の図形要素が強調
して表示される。このため、カーソルを用いて１図形の
削除、及び追加等の対話的な操作で図形の編集を行う時
に、カーソル位置が２次元平面（ｘ＋ｙ平面）だけでな
く、奥行き方向（Ｚ軸方向）も１表示図形の強調表示に
より、識別できるため、細かな３次元図形モデルでも、
容易に図形の選択が行うことができ、ピック処理等の操
作性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概要説明図、第２図はｘ−ｙ
切断面図、第３図は本発明の実施例図、第４図及び第５
図はビューボリューム及びハイライトボリュームによる
カーソル及び強調表示のための説明図、第６図は本発明
の処理フローチャート例図である。１１・・・カーソル、１２・・・３次元図形、１３・・
・ハイライト空間。代理人弁理士　　秋　　本　　正　　実第図３１ζ−−ホ゛リューム　　　３２八イ之イトＭリュー
ム　　３３　バイラ４ト前平面３４、ハ４フィト懐碍イ
動　　３５二ｍクリ７フ・面　　　　３６　イｉクリフ
ァ面未図一一＋１１°カーンル　　　　３２　へイフィト電麹−ム３３
　ハ４う１ト矯平面３４八４ライト懐千面

Claims

【特許請求の範囲】１、３次元図形に対してクリップ領域であるビューボリ
ュームを設定する手段と、該ビューボリューム内に表示
領域であるハイライトボリュームを設定する手段と、該
ハイライトボリューム内のカーソル指示位置近傍に強調
表示領域を設定する手段と、該強調表示領域内に属する
３次元図形要素を強調表示する手段と、より成る３次元
カーソル制御装置。２、上記ビューボリューム及びハイライトボリュームは
、奥行き方向と、該奥行き方向と直交する平面たるｘ軸
方向、ｙ軸方向との３軸構成より成る直方体とする請求
項１記載の３次元カーソル制御装置。３、上記強調表示領域はカーソル指示位置を中心とし奥
行き方向に一定長さとする請求項１記載の３次元カーソ
ル制御装置。