JPH0261684A - Ｃａｄホログラフィシステム - 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〕 本発明は、物体を３次元で表示するホログラフィ技術を
ＣＡＤ　−ＣＧ技術と組み合わせ、建築物の構成データ
から立体図形データを生成しホログラフィを製作できる
ようにしたＣＡＤホログラフィシステムに関する。

〔従来の技術〕

建築は、−品受注生産を基本としており、工業製品のよ
うに実物で製品品質を確認し、顧客に対して購買意思を
促進するといった方法が採用できない、このため、建築
設計では、設計の各段階で設計、計画内容に対する顧客
の合意を得ながら業務を進めることが重要となる。そこ
で、従来から、この合意形成のためのプレゼンテーショ
ン手法に対する関心が高い。

このようなプレゼンテーション手法として従来より採用
されている方法には、例えば設計図や計画図に従って模
型を作成して模型により設計、計画内容を説明する方法
、手回きでバースを作成して設計、計画内容を説明する
方法、アニメーションのビデオを作成して設計、計画内
容を説明する方法等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記いずれの方法も、設計、計画内容に
応じて実際に模型を作成したり、手書きでパースを作成
したり、説明に合わせてアニメーションを考えたりしな
ければならず、多大な労力と時間がかかり、コストも高
くなるという問題がある。また、模型は、複数セットを
作成する場合にも各セットに同じ作成時間や労力、コス
トがかかる。しかも、量産するようなものではないため
、変更があると作り直しとなる。従って、通常は、費用
等の問題から多数の模型を用意することはないため、顧
客において複数の意思決定機関（者）があり、それぞれ
の機関にプレゼンテーションを行う必要がある場合には
、持ち廻りすることになり、迅速な意思決定ができない
という問題がある。

このような問題は、手書きのパースでも同様である。ま
た、現物のないものを想像して立体的に如何に表現する
かが製作者の大きな負担でもあり、実際に立体的に表現
することが難しい。

以上のように従来のプレゼンテーション手法は、立体視
でき且つ簡便な再現装置でしかも多数のものを製作する
には労力や時間、コストもかかり、さらには、なかなか
説得力のあるものを得ることが難しいことから、説得力
があり従来の方法に代わる新しいプレゼンテーション手
法の導入に対する期待も高まっている。

本発明は、こうした背景から、建築界で普及しつつある
ＣＡＤ　−ＣＧと、基本的技術の確立している立体ホロ
グラフィ（マルチプレフクス）を結びつけた新しいプレ
ゼンテーション手法の提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明は、建築物の構成データからホログラ
ムを製作し、立体ホログラフィにより建築物の立体像を
表示するＣＡＤホログラフィシステムにおいて、構成デ
ータを入力することにより立体図形データを生成するデ
ータ生成手段、立体図形データから所定の条件に従って
パース画像データを作成する画像作成手段、パース画像
データについて歪み補正処理を行う歪み補正手段、歪み
補正後の画像をフィルムに撮影しホログラムを製作する
手段を備えたことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明のＣＡＤホログラフィシステムでは、建築物の設
計データを入力することにより立体図形データが生成さ
れ、続いてパース画像が作成されてそのパース画像の歪
み補正処理がなされるので、その画像をフィルムに撮影
することによって設計データからホログラムが製作され
る。従って、設計データを変更することによって柔軟に
ホログラムを変更することができる。また、複写も容易
に行えるので、複数のホログラムを簡単に製作すること
ができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係るＣＡＤボログラフィシステムのプ
レゼンテーション手法を説明するための図である。

まず、本発明に係るＣＡＤホログラフィシステムの全体
フローを第１図により説明する。

■　ＣＡＤの機能を使い、設計図に基づいて建築物の外
形寸法や各構造部材の位置寸法、階高等、建築物の構成
データ（寸法データ、材料データ、形状データ）を入力
し、この構成データから図形データを生成し、ＣＧ（コ
ンピュータグラフィック）ａ能を使い、相対座標や角度
情報等を有する立体図形データを生成する。

■、■　次に、ホログラムにするための規格化データに
基づいてスケールの設定や、視点距離、画角の設定を行
って ■　規格化データとホログラムの構成、サイズに応して
パース画像を作成する。

しかる後、 ■　歪み補正処理を行って、 ■　３５ｍｍフィルムにその画像を撮影し、■　ホログ
ラムを作成する。

上記の如くホログラム作成手順において、本発明に係る
ＣＡＤホログラフィシステムでは、設計図の構成データ
から立体図形データを生成し、さらに、これから所定の
条件設定によりホログラフィ作成用画像データを作成す
るので、その作成にそれほど負担はかからない、また、
−ｉのホログラフィでは、歪み補正を行わない場合もあ
るが、直線の多い建築物を立体像として表示する場合に
は、この直線の歪みが問題になると共により鮮明な像を
得るため処理する画素数が多くなるために歪み補正処理
の容量も多くなる。そこで、本発明のＣＡＤホログラフ
ィシステムでは、このような建築物特有の歪みを補正す
るために補正処理に工夫をしている。

次に具体的な各部の構成を説明する。

第２図はホログラフィ作成用画像データの作成処理シス
テムの構成例を示す図、第３図は円筒型マルチプレック
ス・ホログラムに複数の光源を用いた構成例を示す図で
ある。図中、■はデータ入力部、２は解析部、３はＣＧ
データ作成部、４はパース画像作成部、５は歪み補正処
理部、６は記憶部、７は表示制御部、８は表示部、１１
は円筒型マルチプレックス・ホログラム、１２と１３は
光源を示す データ入力部１は、キーボードや表示画面とマウス、カ
ーソルによる組み合わせ等を用いてデータやシステムの
制御指令等を人力するものである。

解析部２は、データ入力部ｌから入力された情報（デー
タ、指令）を識別、解析し、ＣＧデータ作成部３、パー
ス画像作成部４、歪み補正処理部５、表示制御部７等を
制御するものである。ＣＧデータ作成部３、パース画像
作成部４、及び歪み補正処理部５はそれぞれのモードで
動作し、解析部２を通して入力されるデータ、記憶部６
に格納されているデータを基にＣＧデータやパース画像
データを作成し、歪み補正処理を行って記憶部６に格納
する処理を行うものである。表示部８は、ＣＧデイスプ
レィからなり、表示制御部７は、記憶部６に格納されて
いるＣＧデータやパース画像データ、その歪み補正処理
を行ったデータの画像を表示部８の画面に表示するため
の制御処理を行うものである。

上記の如きシステムにより歪み補正されたパース画像デ
ータが得られると、例えば３５ｍｍフィルムにパース画
像が撮影され、複数コマのホログラムが作成される。そ
して、第３図に示すような円筒型マルチプレックス・ホ
ログラム１１により設計、計画された建築物の立体像が
再生される。

この円筒型マルチプレックス・ホログラム１１は、円筒
型であるため、全周から観察可能であり、ホログラムを
二重に焼き付ける、或いはホログラムを２枚重ねるなど
して上下に光＃１２．１３を設ける場合には、２つの像
が再生可能になっている。

第４図はホログラフィを適正な形に表現するための条件
を説明する図である。

第４図において、ＭＨはホログラム、ＡＢはＣＧデータ
、Ｅは視点、ＯＥは視点距離を示す。

いま、 ０Ａ＝ＯＢ＝９０ｍｍ ＯＨ−２００ｍｍ ＯＥ＝　１０００ｍｍ とすると、このような円筒直径４０９ｍｍφのマルチプ
レックス・ホログラム（３６０’）では、ホログラムの
ピッチが０．５１４ｍｍで１．総ホログラム数が２４４
５となる。従って、原画シネフィルムの総コマ数は２４
４５／ｎ（ｎは整数）となるが、本発明では、原画１フ
レームから４つのホログラムをつくるので（ｎ＝４）、
原画シネフィルムの総コマ数は６１１となる。

一方、第４図において、 ＺＯＨＡ＝２４．２３゜ ＺＯＨＥ＝１５５．７７’ とし、ＺＨＯＣ＝ｘとすると、 ＯＨ／ｓｉｎ　（２４，２３ｘ）　　＝ＯＢ／ｓｉｎ　
１５５．７’７であるからｘ＝１９．５２”　となり、
ＣＨ（１９゜５２６）の円弧上には１３２．５の要素ホ
ログラムが含まれることになる。従って、Ｅ点からは、
２６５の要素ホログラムを同時に見ることになる。

つまり、この２６５の要素ホログラムを６コマ合成で再
生した場合には、映画のコマ６６．２５コマ（＝２６５
／４）を同時に見ていることになる。

これは、映画のコマを６６等分して並べ変えればよいこ
とを意味する。

なお、以下の説明では、ｎ＝４．６１１画面で構成した
例により説明する。

第５図は歪み補正処理を説明するための図で、（ａ）は
原画像、（ｂ）は新画像、（Ｃ）は画面構成例、（ｄ）
は表示画像を示し、第６図は新画像の構成例を示す図で
ある。

ホログラムの歪み補正処理では、既によく知られている
ように原画像０．を再構成して新画像Ｎ、をつくるが、
この再構成処理では、１枚の原画像０．をＸ等分する。

この分割された１本１本ａ、　ａｔ　　　　ｓａ３　　
　　　　”。−、ａｉ　　　　　　’°””、ａ′を面
素といい、これを並べ変えた新画像（補正画像）Ｎｓの
面素ａ、は、原画像０Ｓ−ａの面素ａ、′となるように
する。ここで、Ａはｘ＋１ であり、原画像０１−４は、Ｓ−Ａ番目の原画像を意味
している。

第５図（Ｃ）は５１２Ｘ５１２の画面で６４の分割数に
設定した例を示しており、この場合には１面素が８ライ
ンからなる。このような新画像を画面に表示すると、右
側Ｒのデータは、より左から見た絵になり、左側りのデ
ータは、より右から見た絵になる（第５図（Φ）。

説明を簡単にするために、第６図（ａ）に示すように５
枚の原画像０．〜０．からなりそれぞれを４等分した例
により画像の再構成処理を説明する。

いま、新画像Ｎ、についての処理をみると、その面素ａ
、の原画像は、上記の式のＳ−Ａから、Ｓが３、Ａが（
５／２）−Ｌすなわち ５−Ａ＝３−　　（−−１） ＝３−　　（２−１）＝２ となるので、Ｏ，となる。同様に 新画像Ｎ、の面素ａ２は原画像０．の面素ａ２面素ａ３
は原画像０．の面素ａ。

面素ａ４は原画像Ｏ１の面素ａ４ により再構成される。以上のようにして再構成した新画
像Ｎ１〜Ｎ、を示したのが第６図（ｂ）である。

ここで、例えば新画像Ｎ、の面素ａ１に対しては、５−
Ａ＝１−　（−−１） ＝１−　（２−１）＝Ｏ→５ により原画像０．の面素ａ１が割り当てられ、新画像Ｎ
、の面素ａ、に対しては、５−Ａ＝６→１により原画像
０１が、また、新画像Ｎ、の面素ａ４に対しては、５−
Ａ＝７→２により原画像０□が割り当てられる。

上記の処理を第５図（Ｃ）に示す画面に適用すると、５
−Ａ＝１−　（（６５／２）−１） ＝１−３１＝−３０→５８１ になる。従って、１枚目の新画像Ｎ、の面素ａｌは原画
像０３，１の面素ａ、でつくられ、１枚目の新画像Ｎ、
は、原画像０，８．〜０１１．２枚目の新画像Ｎ２は、
原画像ｏｓｅｚ−０，，、・・・・・・、６１１枚目の
新画像Ｎ、□は、原画像０，８０〜０３！からつくられ
ることになる。

次に具体的なデータ処理の例を説明する。

第７図はデータ処理の流れを説明するための図、第８図
は歪み補正処理の流れを説明するための図である。

例えば本発明のホログラフィを実現するために最低必要
な構成データとしては、外壁、柱、屋根、窓、扉、敷地
状況（木やポール）に関するデータがあり、まず同図（
ａ）に示すようにこれらの平面的なデータが設計図や計
画図等に基づいて入力される。この場合、材質や光、陰
影、色等が必要に応じて付加される。これらの入力デー
タから、ＣＡＤ−ＣＧにより同図（ｂ）に示すような立
体的な図形データが生成され、さらに同図（Ｃ）に示す
ように各立体的な面データとして認識される。そして、
このようなデータから同図（ｄ）に示すように所定の条
件でパース画像データが作成される。これは、例えば成
る画角、視点距離で写真措影したような映像が１８ｃｍ
サイズのホログラムで表現するものである。このパース
画像データが記憶装置ＭＴに格納されると、次は、歪み
補正処理が行われる。

歪み補正処理では、同図（ｆ）に示すように例えばｎ枚
の新画像（補正画像）生成領域Ｍ、ＩＩ−Ｍ、１．．と
１枚の原画像領域Ｍ。を作業領域に用意しているとする
と、記憶袋ｒＩＩＭＴから１枚の原画像を原画像領域Ｍ
。を読み出し、各面素を対応する新画像生成領域Ｍ□〜
Ｍ０に書き込んでゆく。ｎ枚の新画像が出来上がるまで
同様の処理を繰り返し行い、記憶装置ＭＴに格納する。

さらに、所定枚数の新画像が出来上がるまで新画像生成
領域ＭＮＩ〜Ｍ０を使った画像生成処理を繰り返す。

例えば新画像生成領域ＭＨ１〜ＭＮ、ｌとして１５枚分
（ｎ＝１５）あり、６４面素により１画像を構成する場
合には６３＋１５＝７８枚の原画像が読み出されること
になる。すなわち、逆に７８枚の原画像を１度に読み出
すと、１５枚の新画像を作成することができる。そして
続いて１５枚の新画像を作成しようとすると、さらに１
５枚の原画像を読み出す必要がある。つまり、６４面素
により構成する画像の場合には、６４枚の新画像が作成
されるまではそれに相当する原画像を読み出しておくこ
とが必要であるが、その後は原画像を加えるのではなく
ＦＩＦＯにより書き換えてゆけばよい、従って、１２７
枚の原画像を読み出すと、６４枚の新画像が作成でき、
その後はｉ枚の原画像を読み出す（書き換える）毎にｉ
枚の新画像が作成できることになる。

先の例のように１枚目の新画像Ｎ、は、原画像０□１〜
Ｏｏ、２枚目の新画像Ｎ２は、原画像Ｏ３，〜０，４、
・・・・・・、６１１枚目の新画像Ｎ　６１１　は、原
画像ＯＳ、。〜Ｏｏから作成される場合には、これを３
回に分けて行うと第８図に示すように１度に取り扱う画
像枚数を２７３枚（２１０枚＋６３枚）とすると、１回
に２１０枚の新画像を作成することができ、１５枚ずつ
にすると１４回に分割される。従って、６１１枚の歪み
補正は、この処理単位を３回繰り返し行うことによって
完了させることができる。このようにすることによって
、画像数の多い建築物のホログラムでも、メモリの少な
い作業領域で、かつホストコンピュータを使用した場合
にも専有時間を分割して効率よく歪み補正処理を行うこ
とができる。

第９図は輝度変換を説明するための図である。

一般にＣＡＤシステムの画像データは輝度が高いため、
本発明のＣＡＤホログラフィシステムにこのデータをそ
のまま使用してホログラムを作成すると、全体として明
るすぎコントラストの悪い映像となる。そこで、本発明
では、フィルム撮影する場合の画像データの輝度に一定
の修正を施している。その変換カーブの例を示したのが
第９図である。第９図において、横軸を入力（ＣＧデー
タの輝度）、縦軸を出力（撮影データの輝度）とすると
、カーブＡは、高輝度部分を圧縮した例であり、高輝度
部分では人力データの輝度変化が大きくても出力データ
での輝度変化を小さくするものである。また、カーブＢ
は、カーブＡとは逆に高輝度部分で人力データが小さな
輝度変化であっても出力データとしては輝度変化を太き
（するものである。

次に円筒型マルチプレックス・ホログラム原画用映画撮
影について説明する。

原画は、３５ｍｍシネカメラでモノフィルムにより撮影
し、カメラ若しくは被写体を回転させて回転軸が映画フ
ィルムの長手方向に一敗するように撮影する。そして、
被写体は、回転テーブルの中心にセントし、被写体のま
わりをカメラを回転させて撮影するときは被写体を回転
中心におく。

なお、撮影機のコマ数をｍ（３７７秒）、回転テーブル
の一回転時間あるいはカメラの一回転時間をｔ秒とする
と、１フレームから２つのホログラムをつくる場合には
、ｍ−ｔ＝１２２３コマとなる。例えば一回転時間が４
５秒の場合には撮影コマ数は２７（３７７秒）となる。

また、原画像１フレームから３つのホログラムをつくる
場合（ｎ＝３）には、ｍ−ｔ＝８１５コマとなる。

本発明では、上記のような被写体の回転又はカメラが回
転する状況の画像をコンピュータ上で再現しているため
、回転の高精度化が容易に行える。

第１Ｏ図はホログラフィの利用例を説明するための図で
ある。

本発明に係るホログラフィの利用は、基本的に外観デザ
インの計画案を２案作成し、その得失を説明した上で、
顧客の最終的な意思決定を受けるようにするものである
。

説明の手順としては、まず、第１０図（ａ）に示すよう
にＡ案の設計趣旨をその像が回転している間に説明し、
調光可能なスイッチでＡ案の像を徐々に消し、Ｂ案を徐
々に浮かび上がらせる。そして、Ｂ案の設計趣旨をその
像が回転している間に説明する。

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。例えば上記の実施例では
、２つの光源を用いて２つの絵を切り換えて出すように
したが、１つの光源のみを用いて１つの絵を出すように
してもよい。

例えば２つの光源を用いて複数の絵を出して提案を行う
のに効果的なプレゼンテーションには、外観デザインや
建物配置計画についてＡ案、Ｂ案の複数案を比較する場
合、構造計画について構造体（骨組み）と完成建物とを
対比する場合、建替計画について建替前と建替後とを比
較する場合、景観計画について建設前の町並みと建設後
の町並みとを比較する場合等がある。他方、１つの光源
のみでも効果的に行えるプレゼンテーションには、環境
アセスメントについて計画建物による周辺へのビル風の
影響を説明する場合や日陰の影響を説明する場合等があ
る。特にビル風の影響を絵にする場合には、パース画像
を作成する処理において、構成データにある変数を与え
ることによって揺れの状態を動的に表示することもでき
る。

また、具体的に数値を示しホログラムを６１１画面、６
４分割（面素）による例で説明したが、これらは、ホロ
グラフィとして５１２Ｘ５１２で１８ｃｍサイズの絵を
表示する場合に好適な例として示したものであって、基
礎とするサイズが変わればそれに伴って最適な数値が導
出されるものであることはいうまでもない、歪み補正の
処理単位についても同様である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、複数
光源の使用や、回転する間での像の動き等によりストー
リーを構成することができるので、計画内容のプレゼン
テーションの場で、短い時間に間合いをおかず提案の項
目単位、必要な情報をストーリー性をもって的確に提供
することができる。しかも、設計検討のために使われた
データからほぼ自動的にホログラム作成用画像データと
なるので、設計担当者にも大きな負担をかけることもな
い、また、設計や計画の内容に一部変更や変形があって
も、入力データの一部を修正するだけの僅かな労力と時
間で柔軟に所望の絵を出すことができる。さらには、ホ
ログラムの複写も容易に行えるので、複数のホログラフ
ィを用意することができ、複数の場所でも並行してプレ
ゼンテーションを実行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＣＡＤホログラフィシステムのプ
レゼンテーション手法を説明するための図、第２図はホ
ログラフィ作成用画像データの作成処理システムの構成
例を示す図、第３図は円筒型マルチプレックス・ホログ
ラムの構成例を示す図、第４図はホログラフィを適正な
形に表現するための条件を説明する図、第５図は歪み補
正処理を説明するための図で、（ａ）は原画像、■）は
新画像、（Ｃ）は画面構成例、（ｄ）は表示画像を示し
、第６図は新画像の構成例を示す図、第７図はデータ処
理の流れを説明するための図、第８図は歪み補正処理の
流れを説明するための図、第９図は輝度変換を説明する
ための図、第１０図はホログラフィの利用例を説明する
ための図である。 ■・・・データ入力部、２・・・解析部、３・・・ＣＧ
データ作成部、４・・・パース画像作成部、５・・・歪
み補正処理部、６・・・記憶部、７・・・表示制御部、
８・・・表示部、１１・・・円筒型マルチプレックス・
ホログラム、１２と１３・・・光源。 出　願　人　　清水建設株式会社（外１名）代理人　弁
理士　阿　部　ｎｋ　　吉（外４名）第２図 第３図 第５図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 第６図（ａ） 第７ 図 第６図（ｂ） 第８図 ＃９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）建築物の構成データからホログラムを製作し、立
   体ホログラフィにより建築物の立体像を表示するＣＡＤ
   ホログラフィシステムにおいて、構成データを入力する
   ことにより立体図形データを生成するデータ生成手段、
   立体図形データから所定の条件に従ってパース画像デー
   タを作成する画像作成手段、パース画像データについて
   歪み補正処理を行う歪み補正手段、歪み補正後の画像を
   フィルムに撮影しホログラムを製作する手段を備えたこ
   とを特徴とするＣＡＤホログラフィシステム。