JPH05324852A - Computer graphics technique - Google Patents
Computer graphics techniqueInfo
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- JPH05324852A JPH05324852A JP15560692A JP15560692A JPH05324852A JP H05324852 A JPH05324852 A JP H05324852A JP 15560692 A JP15560692 A JP 15560692A JP 15560692 A JP15560692 A JP 15560692A JP H05324852 A JPH05324852 A JP H05324852A
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- meshes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はコンピュータグラフィッ
クス手法、さらに詳しくはメッシュを用いてシャープな
影を表現することを特徴とするコンピュータグラフィッ
クス手法に関するものである。本発明は設計段階で建築
や自動車等の内部光環境を予測する手法として幅広く利
用可能である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a computer graphics technique, and more particularly to a computer graphics technique characterized by expressing a sharp shadow using a mesh. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used as a method of predicting the internal light environment of a building or an automobile at the design stage.
【0002】[0002]
【従来の技術】リアリティの高い3次元コンピュータグ
ラフィックス映像を得る手段として、レイトレーシング
やラジオシティ法といった手法が提案され、コンピュー
タの性能向上と共に多方面で実用化されてきた。ラジオ
シティ法はコンピュータグラフィックスの描画手法とい
うよりは、室内の壁面間相互反射を定量化する解析一手
法として提案されたものである。具体的には解析空間を
構成する壁面をメッシュ分割して、各パッチ間の幾何学
的位置関係に基づき壁面間相互反射量の計算を行う。壁
面間相互反射が定量化されているため、ラジオシティ法
に基づくコンピュータグラフィックスはリアリティが高
いという特徴がある。2. Description of the Related Art Techniques such as ray tracing and the radiosity method have been proposed as means for obtaining highly realistic three-dimensional computer graphics images, and have been put to practical use in various fields as computer performance has improved. The radiosity method was proposed not as a computer graphics drawing method but as an analysis method for quantifying the mutual reflection between the walls in the room. Specifically, the walls forming the analysis space are divided into meshes, and the mutual reflection amount between the walls is calculated based on the geometrical positional relationship between the patches. Computer graphics based on the radiosity method are characterized by high realism because the mutual reflection between the walls is quantified.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】レイトレーシングは非
常にリアルな画像を生成することが可能であり、点光源
が生み出すシャープな影を表現することも行えるが、計
算時間がかかり過ぎるという問題点を抱えている。また
レイトレーシングは、あくまでもコンピュータグラフィ
ックスの描画手法であり、例えば照度分布などの大域的
な光環境解析には向かない。Although ray tracing can generate a very realistic image and can express a sharp shadow generated by a point light source, it has a problem that it takes too much calculation time. I'm holding. Further, ray tracing is a computer graphics rendering method, and is not suitable for global light environment analysis such as illuminance distribution.
【0004】一方、ラジオシティ法のように解析空間を
構成する壁面にメッシュ分割を施す手法は、大域的な光
環境解析には向いているが、直射日光に代表される点光
源が生み出すシャープな影を表現することが困難とされ
ていた。この対策として、メッシュの分割を細かくする
ことも考えられるが、これに伴う計算時間の増加は大き
い損失である。On the other hand, the method of performing mesh division on the wall surface forming the analysis space, such as the radiosity method, is suitable for global light environment analysis, but it is a sharp point light source represented by direct sunlight. It was considered difficult to express the shadow. As a countermeasure for this, it is possible to divide the mesh into smaller pieces, but the increase in calculation time associated with this is a large loss.
【0005】本発明は建築や自動車等の内部光環境解析
での利用を念頭に置き、大域的な光環境解析を行うべく
メッシュを用いた上でかつ、効率的にシャープな影を表
現することを目的としている。The present invention is intended for use in internal light environment analysis of buildings, automobiles, etc., and uses meshes to perform global light environment analysis, and efficiently expresses sharp shadows. It is an object.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の目的を
達成すべくなされたものであり、図形演算処理により影
の境界部とメッシュとの交点を算出し、メッシュを影の
境界部に沿って再設定することで、シャープな影を明確
に表現できるようにしたことを特徴とするコンピュータ
グラフィックス手法、特には3次元表現に適したコンピ
ュータグラフィックス手法を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to achieve the above-mentioned object, and calculates the intersection point of the shadow boundary portion and the mesh by the graphic calculation processing to make the mesh the shadow boundary portion. The present invention provides a computer graphics method characterized in that sharp shadows can be clearly expressed by resetting along the same, and particularly a computer graphics method suitable for three-dimensional expression.
【0007】本発明においても通常のラジオシティ法が
行うように、解析空間を構成する壁面にメッシュ分割を
施す。メッシュの形状は特に限定されることはないが、
好ましくは三角形メッシュを使用する。またメッシュの
細かさについても限定されることはないが、以下に述べ
るメッシュの再設定を施す前は、計算時間を短縮する理
由で好ましくは粗いメッシュを使用する。メッシュの粗
さは計算精度に悪い影響を与えることはない。粗いメッ
シュでもシャープな影を表現しうることが、本手法の特
徴でもある。Also in the present invention, a mesh division is applied to the wall surface forming the analysis space, as is done by the usual radiosity method. The shape of the mesh is not particularly limited,
A triangular mesh is preferably used. Although the fineness of the mesh is not limited, a coarse mesh is preferably used before the resetting of the mesh described below for the purpose of shortening the calculation time. The roughness of the mesh does not adversely affect the calculation accuracy. The feature of this method is that a sharp shadow can be expressed even with a coarse mesh.
【0008】メッシュはそれを構成する各頂点列により
法線方向が定まる。したがって、点光源より発せられた
光に対して、向いているか否かの判定が行える。光源よ
り発せられた光に向いていないメッシュを選択し、光源
に向いている他のメッシュへ光の向きに応じて投影す
る。The normal direction of the mesh is determined by each of the apex sequences forming the mesh. Therefore, it is possible to determine whether or not the light emitted from the point light source is facing. A mesh that does not face the light emitted from the light source is selected and projected onto another mesh that faces the light source according to the direction of the light.
【0009】投影されたメッシュと投影を受けたメッシ
ュ(被投影メッシュ)との同一平面上での2次元集合演
算により、被投影メッシュを積(交わり)の部分と差の
部分とに分類する。積、差の部分を新たなメッシュとす
ることで、メッシュの再設定が行われる。ここで、積の
部分が影の部分となる。以下に本発明の典型例を図1の
フローチャートに従って詳しく説明する。The projected mesh is classified into a product (intersection) portion and a difference portion by a two-dimensional set operation of the projected mesh and the projected mesh (projected mesh) on the same plane. The mesh is reset by setting a new mesh for the product / difference portion. Here, the product part becomes the shadow part. A typical example of the present invention will be described below in detail with reference to the flowchart of FIG.
【0010】形状モデリング CADにより室内空間構成する壁面をサーフェスモデル
で構築、すなわち形状モデリングを施す。Shape Modeling A wall surface forming an indoor space is constructed by a surface model by CAD, that is, shape modeling is performed.
【0011】メッシュ設定 形状モデリングにより作成された各サーフェスモデルを
三角形メッシュに分割、すなわちメッシュの設定を行
う。計算時間を考慮してメッシュの細かさを粗くして
も、シャープな影を生成することが可能である。Mesh setting Each surface model created by shape modeling is divided into triangular meshes, that is, meshes are set. Even if the mesh is made finer in consideration of the calculation time, it is possible to generate a sharp shadow.
【0012】光源の設定 点光源を太陽として計算を実施した。この場合光源より
発する光は平行光である。Setting of Light Source Calculation was carried out with the point light source as the sun. In this case, the light emitted from the light source is parallel light.
【0013】太陽に向いていないメッシュの選定 各メッシュの法線方向をもとに太陽光に対する向きを判
定し、そのうち太陽に向いていないメッシュのみを選択
し、太陽方向を向いている他のメッシュへ平行投影す
る。Selection of mesh not facing the sun The direction of the sun is determined based on the normal direction of each mesh, and only the mesh not facing the sun is selected and other meshes facing the sun are selected. Parallel projection to.
【0014】集合演算 投影したメッシュと投影を受けたメッシュとが交わりを
持つようであれば、両者の交点を算出する。更に集合演
算により投影を受けたメッシュを積(交わり)の部分
と、差の部分とに分類する。Set Operation If the projected mesh and the projected mesh intersect each other, the intersection of the two is calculated. Further, the mesh projected by the set operation is classified into a product (intersection) part and a difference part.
【0015】メッシュの再設定 集合演算における積、あるいは差の部分が三角形であれ
ば、それらを新たなメッシュに設定し、三角形でなけれ
ば、それらを三角形に分割した上で新たなメッシュに設
定する。図2に再設定される前のメッシュを、図3に再
設定された後のメッシュを示す。すなわち、図2、図3
において1は要素、2は節点、5は影の境界、Sは影の
部分、Lは日照部分、である。図3において3S、3L
は、影の境界に沿って算出された交点であり、これらを
新たな節点とすることでメッシュ再設定が行われる。な
お理解しやすいように3Sと3Lを切り離しているが、
実際には両者は同一座標上にある。また、図3において
4S、4Lはメッシュの再設定により新たに生成された
要素である。Resetting the mesh If the product or difference in the set operation is a triangle, set them as a new mesh, and if they are not triangles, divide them into triangles and set them as a new mesh. .. FIG. 2 shows the mesh before being reset, and FIG. 3 shows the mesh after being reset. That is, FIG. 2 and FIG.
1 is an element, 2 is a node, 5 is a boundary of a shadow, S is a shadow part, and L is a sunshine part. In FIG. 3, 3S, 3L
Is an intersection calculated along the boundary of the shadow, and the mesh is reset by using these as new nodes. Note that 3S and 3L are separated for ease of understanding,
Actually, both are on the same coordinate. Further, in FIG. 3, 4S and 4L are elements newly generated by resetting the mesh.
【0016】照度計算 メッシュの再設定を施した後、メッシュの各節点での直
射日光照度を算出する。直射日光照度は数1に示す計算
式により求める。式1においてEd:節点での太陽光照
度、Edn: 法線面直射日光照度、ti:直射日光を遮る可
視光透過性壁面の入射角別可視光透過率、φ: 節点への
直射日光入射角である。Illuminance Calculation After resetting the mesh, the direct sunlight illuminance at each node of the mesh is calculated. The direct sunlight illuminance is calculated by the calculation formula shown in Formula 1. In formula 1, Ed: sunlight illuminance at the node, Edn: direct sunlight from the normal surface, ti: visible light transmittance for each incident angle of the visible light-transmitting wall that blocks direct sunlight, φ: direct sunlight incident angle to the node is there.
【0017】[0017]
【数1】 [Equation 1]
【0018】Zバッファによるレンダリング メッシュの各節点での太陽光照度に応じて、Zバッファ
によるレンダリングを施すことにより、メッシュを用い
た手法でもシャープな影を有する3次元コンピュータグ
ラフィックス画像を生成することが可能となる。Rendering by Z-buffer By performing rendering by the Z-buffer according to the sunlight illuminance at each node of the mesh, it is possible to generate a three-dimensional computer graphics image having a sharp shadow even by the method using the mesh. It will be possible.
【0019】従来、メッシュを用いた方法でシャープな
影を表現するためには、メッシュを細かくする手法で対
処してきたことに対して、本手法は粗いメッシュであっ
てもシャープな影を表現しうる特徴を持っている。また
メッシュを用いるため、例えば視点が変化した際の描画
速度も同じくシャープな影を表現しうるレイトレーシン
グに対して圧倒的な優位性を持っている。Conventionally, in order to express a sharp shadow by a method using a mesh, a method of making a mesh fine has been dealt with, but in the present method, a sharp shadow is expressed even with a coarse mesh. Have a unique characteristic. Further, since a mesh is used, the drawing speed when the viewpoint changes, for example, also has an overwhelming advantage over ray tracing which can express a sharp shadow.
【0020】[0020]
【発明の効果】本発明により、メッシュを用いた大域的
な光環境解析において従来困難とされてきた、直射日光
に代表される点光源によるシャープな影をメッシュによ
り効率的に表現することが可能となった。この手法は、
メッシュ分割を前提としているため、解析結果をリアリ
ティの高い3次元コンピュータグラフィックスに容易に
結び付けることが可能である。特に建築や自動車といっ
た大域的な光環境解析が要求される分野で、リアリティ
の高い3次元コンピュータグラフィックスを効率的に生
成できるメリットは大きい。EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, it is possible to efficiently express a sharp shadow due to a point light source represented by direct sunlight by a mesh, which has been difficult in the global light environment analysis using a mesh. Became. This technique
Since the mesh division is premised, it is possible to easily connect the analysis result to highly realistic three-dimensional computer graphics. In particular, in fields where global light environment analysis is required, such as architecture and automobiles, there is a great merit that efficient three-dimensional computer graphics can be efficiently generated.
【図1】本発明の実施例を示すフローチャート。FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.
【図2】メッシュの再設定を施す前のメッシュの様子を
示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state of a mesh before resetting of the mesh.
【図3】メッシュの再設定を施した後のメッシュの様子
を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of a mesh after resetting of the mesh.
1:要素 2:節点 3S、3L:影の境界に沿って算出された交点 4S、4L:メッシュの再設定により生成された要素 5:影の境界 1: Element 2: Node 3S, 3L: Intersection calculated along the boundary of the shadow 4S, 4L: Element generated by resetting the mesh 5: Boundary of the shadow
Claims (1)
集合演算によりメッシュを影の境界部に沿って再設定す
ることで、シャープな影を明確に表現できるようにした
ことを特徴とするコンピュータグラフィックス手法。1. An intersection of a shadow boundary and a mesh is calculated,
A computer graphics method characterized in that sharp shadows can be clearly expressed by resetting the mesh along the boundary of the shadow by a set operation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15560692A JPH05324852A (en) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | Computer graphics technique |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15560692A JPH05324852A (en) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | Computer graphics technique |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05324852A true JPH05324852A (en) | 1993-12-10 |
Family
ID=15609704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15560692A Withdrawn JPH05324852A (en) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | Computer graphics technique |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05324852A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009525526A (en) * | 2006-02-01 | 2009-07-09 | レッドウェイ・3・ディー | Method for synthesizing virtual images by beam emission |
-
1992
- 1992-05-22 JP JP15560692A patent/JPH05324852A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009525526A (en) * | 2006-02-01 | 2009-07-09 | レッドウェイ・3・ディー | Method for synthesizing virtual images by beam emission |
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Legal Events
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---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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