JPH02178785A - 立体表示方法およびその装置 - Google Patents

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〉 この発明は立体表示方法およびその装置に関し、さらに
詳細にいえば、球体、円柱等を表示する場合に好適な球
体表示方法およびその装置に関する。

〈従来の技術、および発明が解決しようとする課題〉 従来から３次元グラフィックス表示装置においては、種
々の立体を表示するたために、表示対象となる立体の表
面を多数の三角形、または四角形に分割し、分割された
各図形に対して光源計算を行なうことによりピクセル毎
に色データを得、得られた色データに基づくぬりつぶし
表示を行なうようにしている。

このような方法を採用すれば、立体の如何に拘らず、光
源ベクトル、視線ベクトルを考慮してリアルな立体表示
を行なうことができる。しかし、立体表示の画質を向上
させる必要がある場合には、表示対象となる立体を著し
く多数の三角形、または四角形に分割しなければならず
、この結果、演算量、処理量が著しく増加し、実際に表
示されるまでの所要時間が著しく長くなってしまうとい
う問題がある。

特に、表示対象となる立体が球体である場合には、光源
ベクトル、視線ベクトルが変化してもほぼ同一の立体表
示となるにも拘らず、表示すべき球体毎に同一の演算、
処理が必要になり、無駄が著しく増加することに伴なっ
て表示のための所要時間が必要以上に長くなっていると
いう問題がある。

また、表示対象となる立体が円柱である場合にも、光源
ベクトル、視線ベクトルが変化してもほぼ同様の立体表
示となるにも拘らず、表示すべき円柱毎に同一の演算、
処理が必要になり、無駄が著しく増加することに伴なっ
て表示のための所要時間が必要以上に長くなっていると
いう問題がある。

さらに、表示対象となる立体が球体、円柱以外であって
も、光源ベクトル、視線ベクトルの鹿化により余り立体
表示が変化しないものであれば上記と同様の問題が発生
することになる。

具体的には、不定形の立体の場合には、一般的に３次元
グラフィックス表示装置により反復的に表示される可能
性が低いのであるが、球体、円柱等は、例えば、分子設
計の分野で使用される分子構造表示において必須であり
、しかも同一画面上に表示される球体、円柱の数が著し
く多いのであるから、上記の問題が特に顕著に表れる。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
３次元グラフィックス表示装置における球体、円柱等の
表示速度を、画質の低下を伴なうことなく、著しく高め
ることができる立体表示方法およびその装置を提供する
ことを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の立体表示方法
は、方向性等の影響が少ない立体を示すピクセル単位の
画像データを予め作成しておき、この画像データを読出
して所定領域にマッピングするとともに、隠面処理をも
施す方法である。

但し、上記立体としては球体であることが最も好ましい
が、円柱であってもよい。

そして、上記立体を示すピクセル単位の画像データが、
所定の色データに基づいて予め作成されていることが好
ましい。

上記の目的を達成するための、この発明の立体表示装置
は、方向性等の影響が少ない立体を示すビセル単位の画
像データを保持する立体データ保持手段と、立体を示す
画像データを読出して所定領域にマッピングするマッピ
ング手段と、マッピング先の奥行きデータと立体を示す
画像データに含まれる奥行きデータとに基づいて隠面処
理を施す隠面処理手段とを具備している。

但し、上記立体データ保持手段が、予め設定された色デ
ータに基づいて作成された少なくとも１種類の、立体を
示すピクセル毎の画像データを保持するものであり、マ
ッピング手段が、所望の色データに基づいて作成された
立体を示す画像データを読出して所定領域にマッピング
するものであることが好ましい。

く作用〉 以上の立体表示方法であれば、方向性等の影響が少ない
立体を示すピクセル単位の画像データを予め作成してお
き、この画像データを読出してマッピングするだけで所
望領域に立体を表示することができる。そして、マッピ
ングと同時に隠面処理をも施すので、既に表示されてい
る画像により隠されない部分のみを表示することができ
る。即ち、従来方法と同様な表示画面を得ることができ
る。しかし、従来方法と比較して、ピクセル単位の演算
を行なう必要がないので、演算量および処理量を著しく
減少させて立体表示の高速化を達成することができる。

そして、立体が球体である場合には、可視的に表示され
る側のみについてビクセル単位の画像データを算出して
おくだけでよいから、分割数を等しく設定すれば表示画
質を高めることができる。

また、立体が円柱である場合には、光源ベクトル、視線
ベクトルの正確な影響を受けないため、ある程度画質が
低下する可能性があるが、円柱らしさは表現することが
でき、しかも円柱表示を著しく高速化することができる
。

さらに、立体を示すビクセル単位の画像データが、所定
の色データに基づいて予め作成されている場合には、使
用頻度が高い色データに基づく画像データを作成してお
き、該当する色データに基づく画像データを選択するだ
けで、所望の色彩の立体を高速に表示することができる
。

上記の目的を達成するだめの、この発明の立体表示装置
は、方向性等の影響が少ない立体を示すビセル単位の画
像データを作成して立体データ保持手段に格納しておけ
ばよく、該当する立体を表示すべきことが指示された場
合に、マッピング手段により、立体を示す画像データを
立体データ保持手段から読出して所定領域にマッピング
することにより、ピクセル毎の色データの算出を行なう
ことなく、該当する立体を可視的に表示することができ
る。そして、単にマッピングするのではなく、隠面処理
手段による隠面処理をも施すのであるから、他の立体に
より隠されない部分のみを可視的に表示することができ
、従来方法と同程度、または従来方法より優れた立体の
可視的表示を達成することができる。

そして、上記立体データ保持手段が、予め設定された色
データに基づいて作成された少なくとも１種類の、立体
を示すピクセル毎の画像データを保持するものであり、
マッピング手段が、所望の色データに基づいて作成され
た立体を示す画像データを読出して所定領域にマッピン
グするものである場合には、使用頻度が高い色データに
基づく画像データを作成して立体データ保持手段、に格
納しておくだけでよく、該当する色データに基づく立体
を高速に表示することができる。そして、立体データ保
持手段が予め設定された色データに基づいて作成された
複数種類の、立体を示すピクセル毎の画像データを保持
するものであれば、該当する色データに基づく画像デー
タを選択するだけで、所望の色彩の立体を高速に表示す
ることができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の立体表示方法の一実施例を示すフロ
ーチャートであり、球体を表示する場合を示している。

ステップ■においてフレームメモリ（７）（第３図参照
）における球体の中心座標アドレス（ｘ　Ｏ。

ｙ　Ｏ，ｚ　Ｏ）および半径ｒが供給されるまで待った
後、ステップ■においてスケール値Ｓ（予め作成されて
いる球体の半径Ｒと表示されるべき球体の半径「の比で
あり、Ｓ−Ｒ／ｒ）を算出し、ステップ■においてフレ
ームメモリ（７）における球体表示領域の平面座標アド
レス（ｘｌ、ｙｌ）（但し、ｘ。

「≦ｘｉ≦ｘＯ＋ｒ、かつ、ｙＯ−ｒ≦ｙ１≦ｙＯ＋ｒ
）を順次生成し、ステップ■において、上記中心座標ア
ドレス（ｘ　Ｏ，ｙ　Ｏ）、算出された平面座標アドレ
ス（ｘ　ｌ、　ｙ’ｌ）およびスケール値Ｓに基づいて
マッピングメモリ（第２図参照）における平面座標アド
レス（Ｘ、Ｙ）（但し、Ｘ−（ｘｌ　−ｘＯ）　・Ｓ％
Ｙ−（ｙｌ　−’１０　）　　・Ｓｔを算出し、ステッ
プ■においてマッピングメモリ（４）から平面座標アド
レス（Ｘ、Ｙ）に対応する色データ１層および奥行きデ
ータＺｍを読出す。そして、ステップ■において、上記
奥行きデータｚＯ，読出された奥行きデータＺｍおよび
スケール値Ｓに基づいてフレームメモリ（７）に対する
書込みのための奥行きデータＺｍａ（但し、Ｚｍｍｍｚ
Ｏ＋ＺＩＩ−８）を算出する。その後は、ステップ■に
おいて、算出された平面座標アドレス（Ｘ【。

ｙｌ）に対応するフレームメモリ（７）の奥行きデータ
Ｚｒおよび上記奥行きデータＺｍ＋ｇの大小を比較する
ことによりフレームメモリ（７）に対する書込みを行な
うべきか否かを判別し、フレームメモリ（７）に対する
書込みを行なうべきであると判別された場合には、ステ
ップ■において、上記平面座標アドレス（ｘｌ、ｙｌ）
に対応するフレームメモリσ）のビクセルを上記色デー
タＩｍとし、ステップ■において必要なビクセルに対す
る処理が完了したか否かを判別し、完了していないと判
別された場合には、再びステップ■の処理を行なう。ま
た、上記ステップ■においてフレームメモリ（７）に対
する書込みを行なうべきでないと判別された場合にはそ
のままステップ■の判別を行なう。

そして、ステップ■において必要なビクセルに対する処
理が完了したと判別された場合にはそのまま次の処理に
備える。

したがって、以上の一連の処理が必要回数だけ行なわれ
、かつ他の必要な処理が行なわれた後は、フレームメモ
リ■の内容をＣＲＴデイスプレィ装置等（８）に可視的
に表示することができる。

〈実施例２〉 第４図はこの発明の立体表示装置の一実施例を示すブロ
ック図であり、フレームメモリ（７）における球体の中
心座標アドレス（ｘ　Ｏ，ｙ　Ｏ，ｚ　Ｏ）および半径
「を−時的に保持しておくためのデータ保持部（９）と
、データ保持部（９）から読出された平面座標アドレス
（ｘ　Ｏ，ｙ　Ｏ）および半径「に基づいてフレームメ
モリ（７）における球体表示領域の平面座標アドレス（
ｘｌ、ｙｌ）（但し、ｘＯ−ｒ≦ｘ１≦ｘＯ＋ｒ、かつ
、ｙＯ−「≦ｙ１≦ｙＯ＋ｒ）を順次生成するフレーム
メモリアドレス生成部（１）と、データ保持部（９）か
ら読出された半径「およびマッピングメモリ（４）に格
納されている球体の半径Ｒとに基づいてスケール値Ｓ　
−＝　Ｒ／　ｒを算出するスケール値算出部０と、上記
中心の平面座標アドレス（ｘｏ、ｙＯ）、生成された平
面座標アドレス（ｘｉ。

ｙｌ）およびスケール値Ｓ　ｌ、：基づいてＸ−（ｘｌ
ｘＯ）・５ＳＹ−（ｙｌ−ｙＯ）・Ｓの演算を行なうこ
とによりマッピングメモリ（４）における平面座標アド
レス（Ｘ、Ｙ）を算出するマッピングメモリアドレス生
成部（３）と、第２図Ａに示すように予め球体に対応す
る色データが格納されているとともに、同図Ｂに示すよ
うにマッピングメモリ内部における相対的な奥行きデー
タが格納されているマッピングメモリ（４）と、上記平
面座標アドレス（Ｘ、Ｙ）に基づいてマッピングメモリ
（４）から読出された奥行きデータＺ　ｔａ　ｓデータ
保持部ｅ）から読出された奥行きデータｚＯおよびスケ
ール値Ｓに基づいてＺ■−−ｚＯ＋Ｚｉ　−８の演算を
行なうことによりフレームメモリ（７）に対する書込み
のための奥行きデータＺａｕａを算出する奥行きデータ
算出部（５）と、算出された奥行きデータＺＩｌ−およ
びフレームメモリ（７）から読出された奥行きデータＺ
ｆとの大小を比較して、上記平面座標アドレス（ｘｌ、
ｙｌ）に対応するビクセルに、平面座標アドレス（Ｘ、
Ｙ）に基づいてマッピングメモリ（４）から読出された
色データＩ１１を書込むべきか否かを制御するフレーム
メモリ書込み制御部（６）と、フレームメモリ■の内容
に基づく可視的表示を行なうＣＲＴデイスプレィ装置（
８）とを有している。

したがって、この実施例の場合には、フレームメモリ（
７）に対する球体の表示領域に対応する中心座標アドレ
ス（ｘｏ、ｙｏ、ｚｏ）および半径ｒが供給されれば、
スケール値算出部■においてＳ−Ｒ／ｒの演算を行なう
ことによりスケール値Ｓを算出することができ、しかも
、フレームメモリアドレス生成部（１）において球体表
示領域に対応する平面座標アドレス（ｘｌ、ｙｌ）を順
次生成することができる。そして、順次生成される平面
座機アドレス（ｘｌ、ｙｌ）、中心座標アドレス（ｘＯ
，ｙＯ）およびスケール値Ｓに基づいてマッピングメモ
リアドレス生成部（３）において、上記平面座標アドレ
ス（ｘｌ、ｙｌ）に対応する平面座標アドレス（Ｘ、Ｙ
）を順次生成することができ、この平面座標アドレス（
Ｘ、Ｙ）をマッピングメモリ（４）に供給することによ
り対応する色データ１ｍおよび奥行きデータＺ■を読出
すことができる。但し、上記奥行きデータＺ１１はフレ
ームメモリ（７）における絶対的な奥行きデータとは異
なるのであるから、奥行きデータ算出部（５）において
、奥行きデータＺｉ、ｚＯおよびスケール値Ｓに基づい
てＺａｍ−ｚＯ＋ＺＩＩＩＳの演算を行なうことにより
フレームメモリ（７）に対する書込みのための奥行きデ
ータＺ１ｍ１１を算出することができる。

したがって、上記奥行きデータＺ＋ｕ＋とフレームメモ
リ（７）から読出された奥行きデータＺｒとの大小関係
をフレームメモリ書込み制御部（６）において判別し、
Ｚｌ≧Ｚｆであると判別された場合には、上記平面座標
アドレス（ｘｉ、ｙｌ）に基づいて色データＩ１１をフ
レームメモリ（７）に書込むことができる。この場合に
おいて、ｌ１１−０であれば、球体画像でないから書込
みを行なわない。

以上の説明から明らかなように、マッピングメモリ（４
）に格納しておく球体の色データおよび奥行きデータを
予め生成しておくだけでよく、しかもＩＦＩｉ類の大き
さの球体のみをマッピングメモリ（４）に格納しておく
だけでよいので、球体画像データを予めピクセル単位で
高精度に算出しておくことができ、このようにすれば、
実際の球体の表示画質を著しく高品位にすることができ
る。そして、この場合においても、実際に球体を表示す
るための所要時間は長くならず、表示の高速化を損なう
ことがない。

また、マッピングメモリ（４）に、複数種類の位置デー
タに基づく球体を予め格納しておき、指定された位置デ
ータに基づいて何れかの球体を選択することもでき、こ
の場合には球体の色別表示を簡単に行なうことができる
。

したがって、多数の球体を表示する必要がある分子構造
の表示等に適用することにより、著しく高速に、かつ高
品位に分子構造の表示を行なわせることができる。勿論
、球体を含む全画面が回転させられることがあるが、球
体は回転させられても同一の表示でよいから、上記実施
例により簡単に対処することができる。

また、円柱をマッピングメモリ（４）に予め格納してお
く場合についてみれば、回転させられたような場合に光
源ベクトル、視線ベクトル等との相対関係が変化するの
である程度不自然なシェーディングが施されたような状
態になってしまう。但し、上記分子構造の表示等に適用
した場合には、円柱の丸みは表現できているのであるか
ら、全体としてみた場合に表示画質の低下は殆ど問題に
ならず、表示の高速化の利点が大きく生かされることに
なる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、球体、円柱以外の立体に適用することが可能
であるほか、マッピングメモリ（４）にインデックス値
を格納しておき、複数種類のカラールックアップテーブ
ル等を設けることにより色データの変化に対処すること
が可能であり、その他、この発明の要旨を変更しない範
囲内において種々の設計変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように第１の発明は、演算量および処理量を著し
く減少させて立体表示の高速化を達成することができる
とともに、隠面処理をも加味して、表示画質を高品位に
維持することができるという特有の効果を奏する。

第２の発明は・、可視的に表示される側のみについてビ
クセル単位の画像データを算出しておくだけでよいから
、分割数を等しく設定すれば球体の表示画質を高めるこ
とができるという特有の効果を奏する。

第３の発明は、円柱らしさは表現することができ、しか
も円柱表示を著しく高速化することができるという特有
の効果を奏する。

第４の発明は、使用頻度が高い色データに基づく画像デ
ータを作成しておき、該当する色データに基づく画像デ
ータを選択するだけで、所望の色彩の立体を高速に表示
することができるという特有の効果を奏する。

第５の発明は、立体を示す画像データを読出して所定領
域にマッピングするだけで、ビクセル毎の色データの算
出を行なうことなく、該当する立体を可視的に表示する
ことができるので表示の高速化を達成することができ、
しかも、単にマッピングするのではなく、隠面処理手段
による隠面処理をも施すのであるから、他の立体により
隠されない部分のみを可視的に表示することができ、従
来方法と同程度、または従来方法より優れた立体の再現
的表示を達成することができるという特有の効果を奏す
る。

第６の発明は、使用頻度が高い色データに基づく画像デ
ータを作成して立体データ保持手段に格納しておくだけ
でよく、該当する色データに基づく画像データを選択す
るだけで、所望の色彩の立体を高速に表示することがで
きるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の立体表示方法の一実施例を示すフロ
ーチャート、 第２図は球体がピクセル単位の画像データとして格納さ
れたマッピングメモリを概略的に説明する図、 第３図はフレームメモリを概略的に説明する図、第４図
はこの発明の立体表示装置の一実施例を示すブロック図
、 （１）・・・フレームメモリアドレス生成部、（３）・
・・マッピングメモリアドレス生成部、（４）・・・マ
ッピングメモリ、 （５）・・・奥行きデータ算出部、 （６）・・・フレームメモリ書込み制御部、（７）・・
・フレームメモリ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、方向性等の影響が少ない立体を示すピ クセル単位の画像データを予め作成して おき、この画像データを読出して所定領 域にマッピングするとともに、隠面処理 をも施すことを特徴とする立体表示方法。 ２、立体が球体である上記特許請求の範囲 第１項記載の立体表示方法。 ３、立体が円柱である上記特許請求の範囲 第１項記載の立体表示方法。 ４、立体を示すピクセル単位の画像データ が、所定の色データに基づいて予め作成 される上記特許請求の範囲第１項記載の 立体表示方法。 ５、方向性等の影響が少ない立体を示すピ セル単位の画像データを保持する立体デ ータ保持手段（４）と、立体を示す画像データを読出し
   て所定領域にマッピングする マッピング手段（１）（３）と、マッピング先の奥行き
   データと立体を示す画像データに 含まれる奥行きデータとに基づいて隠面 処理を施す隠面処理手段（５）（６）とを具備すること
   を特徴とする立体表示装置。 ６、立体データ保持手段（４）が、予め設定された色デ
   ータに基づいて作成された少な くとも１種類の、立体を示すピクセル毎 の画像データを保持するものであり、マ ッピング手段（１）（３）が、所望の色データに基づい
   て作成された立体を示す画像デー タを読出して所定領域にマッピングする ものである上記特許請求の範囲第５項記 載の立体表示装置。