JPH08249500A

JPH08249500A - ３次元図形の表示方法

Info

Publication number: JPH08249500A
Application number: JP7052386A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Iwanaga; 知久岩永; Masayoshi Yagyu; 正義柳生
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1995-03-13
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】グラフィック装置において、直感的な操作で３
次元空間における像の回転移動を指定する方法を提供す
る。【構成】図形表示用のウィンドウ１に投影された３次元
物体２１像（ａ）上の点をマウスカーソル２を用いて選
択すると（ｂ）、その点２２に対応する３次元物体上の
点２２が計算される。次に、３次元空間中の１つ又は複
数の物体に外接する直方体を前記３次元物体上の点を基
準点として比例縮小し、ウィンドウ１に投影し、回転指
定用図形２３とする（ｃ）。回転指定用図形２３上の点
をマウスカーソル2で選択し、そのままドラッグする
と、比例縮小された直方体が上記３次元物体上の点２２
を中心として３次元的に回転する（ｄ）。回転指定用図
形２３の形は回転移動後の物体に外接する直方体の縮小
イメージを表している。所望の角度になった後物体の再
描画を行い、回転移動が完了する（ｅ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は３次元図形の表示方法、
更に詳しくいえば、３次元図形表示（グラフィックス）
装置で、マウスやペンのような入力手段を用いて、３次
元物体の視点位置の変更や３次元物体を回転させる３次
元図形の表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】グラフィックス装置において、３次元空
間中に定義された物体（以下単に物体とも略称）を様々
な角度から見た像を２次元表示面の表示装置（ディスプ
レイ）に表示するためには、その物体を見るための視点
（目の位置）と視点から見ている点（以下では目標点と
記す）を指定する必要がある。これら視点や目標点の位
置を一意に定義するのには、視点や目標点の３次元空間
中の位置を特定するためそれぞれを３パラメータずつ必
要とする。

【０００３】従来、これらのパラメータを指定する方法
として視点や目標点の３次元座標を直接数値入力する方
法がある。この３次元座標を直接数値入力する方法で
は、３次元図形（物体像）を直感的に捉え難い３次元座
標を数値で指定しなければならないため、ユーザの希望
通りの物体像の表示を得るまでに何度も試行錯誤を行う
ことがしばしば必要となる不便さがある。

【０００４】この不便さを除き、物体像の回転を直感的
に捉え易く行う表示方法として、米国マイクロソフト社
のソフトウェアであるMicrosoft(R) Excel Ver.4.0 for
theMacintosh(R)（以下、Excelと略記す）における３
次元グラフの回転移動方法がある（マニュアル「Micros
oft(R) Excel Ver.4.0 for the Macintosh(R) 機能辞
典（操作編）」初版、 417頁、マイクロソフト株式会社
発行を参照）。この３次元グラフの回転移動方法は、図
１２に示すように、まず、任意のデータを与えて３次元
グラフ表示を行うと、３次元空間上の物体全体と、物体
を定義している座標系のXY面、YZ面、ZX面の各面に平行
な面で構成された物体全体を包含する直方体の面のう
ち、視点から遠い側にある面及び四角柱の棒グラフが表
示される（図１２(a)）。

【０００５】次に、表示されている直方体の頂点ｐ１…
ｐ８のいずれか１つ（例えばｐ７）をマウスでクリック
すると、直方体の頂点が黒点ｐ１…ｐ８で表示される
（図１２(b)）。この黒点ｐ１…ｐ８の１つをマウスで
ドラッグすると、棒グラフの四角柱は画面から消され、
直方体の枠組みとマウスで選択している頂点Ｋのみが表
示され（図１２(c)）、マウスのドラッグとともにこの
直方体の中心を回転中心として直方体が回転する（図１
２(d)）。この直方体の回転が視点の回転移動を表して
おり、新しい視点から見た物体全体を包含する直方体を
表示している。ドラッグ指定中に入力装置の特定のキー
ボードを押すことにより、四角柱の輪郭線を表示するこ
ともできる（図１２(e)）。マウスのドラッグを止めて
マウスのボタンを離すと、新しい視点から見た３次元棒
グラフが再描画される（図１２(f)）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記Excelの３次元グ
ラフの回転移動方法では、視点の回転移動の中心となる
回転中心点が固定されている、すなわち直方体の中心が
回転中心となる。また、物体全体すなわち直方体が常に
表示されるようにスケールが自動調節されるようになっ
ている。従って、物体全体の中心でなく、ユーザの希望
する位置に回転の中心点を設定できないため、物体上の
ある点に着目し、その点付近を様々な角度から見る動作
を行うことができず、用途を狭めている。

【０００７】また、一般に３次元図形表示を行う際、物
体全体の表示ではなく、物体の一部を拡大表示すること
もよく行われるが、視点の回転移動の中心となる点が固
定されていると、物体の一部を拡大表示している場合に
回転の中心点が表示面の表示範囲内にない場合があり、
その場合、物体像の回転移動を行うと動きが直感的に分
かりにくい。さらに、回転を指定するための直方体は物
体全体を包含するように生成されるため、物体の一部を
拡大表示しているような場合には、この直方体が大きす
ぎて直方体の頂点が表示範囲内に表示されないことがあ
り、回転の指定ができなくなる場合もある。

【０００８】従って、本発明の目的は３次元図形表示
（グラフィックス）装置において、３次元図形における
物体の回転中心点と回転角を任意に指定でき、直感的な
操作で、物体像の回転移動ができる３次元図形の表示方
法を提供することにある。本発明の他の目的は、物体の
一部を拡大表示している場合においても直感的な操作で
３次元空間における物体の回転中心点と回転角を指定で
きる３次元図形の表示方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、３次元図形表示（グラフィックス）装置
において、入力手段を用いて表示画面の物体像の回転の
中心点を指定し、表示画面に回転を指定するための回転
指定用図形を表示し、上記入力手段を用いて上記回転指
定用図形を移動あるいは変形、すなわち、回転移動し、
上記物体を上記回転の中心点に対して上記回転指定用図
形の回転と同じ回転をした物体像を表示面面に描画す
る。

【００１０】上記回転指定用図形の好ましいものは上記
物体の存在する空間を規定する直方体、例えば上記物体
に外接する直方体を上記回転中心点を基準として縮小し
た図形であるが、これに限定されず、回転の状態が視覚
的に認識しやすい立体図形とする。

【００１１】上記回転指定用図形を回転移動するため、
回転指定用図形上の点を上記入力手段を用いて指定し、
上記回転中心点と上記回転指定用図形上の他の点との３
次元空間中の距離を一定に保ちながら上記入力手段によ
って入力される他の点の位置の変更に追従して上記回転
指定用図形を回転する。

【００１２】さらに、本発明の好ましい形態では、上記
物体像の描画において、上記回転指定用図形を回転移動
している間は上記回転指定用図形のみを再描画し、物体
像は回転移動を行わず（静止のまま又は消去）、上記回
転指定用図形が希望する位置に回転を行った時点に上記
回転指定用図形と同じ回転をした物体像を表示面に描画
する。

【００１３】

【作用】本発明によれば、回転の中心点を物体像の任意
の位置に指定できるため、ユーザの着目している任意の
点を回転中心とした回転が行える。回転指定用図形を表
示し、マウス等の入力手段で回転指定用図形を指示しな
がらその回転指定用図形を回転移動することにより３次
元空間中の視点位置又は物体を回転の中心点のまわりに
回転することでユーザの所望の回転移動が直感的に分か
り易く操作できる。

【００１４】また、回転指定用図形として物体に外接す
る直方体の大きさを変更したものを回転の中心点のまわ
りに表示した図形を用いる場合、物体の一部を拡大表示
している場合においても物体全体の角度のイメージを捉
えながら回転移動を指定することができる。

【００１５】さらに、本発明によれば、回転指定用図形
上の点を入力手段で指定し、回転中心点と回転指定用図
形上の点との３次元空間中の距離を一定に保ちながら入
力手段によって入力される位置の変更に追従して回転指
定用図形を回転することにより、入力手段によって入力
される回転指定用図形上の点を手で掴んで図形を回転す
るような感覚で回転移動を行うことができる。

【００１６】さらに、本発明の好ましい形態によれば、
回転指定用図形を回転移動している間は回転指定用図形
のみを描画することによって、複雑な物体像の回転処理
のための演算装置の演算処理を少なくでき、視点や図形
の回転移動の際に装置の負荷を軽くし、良好な応答速度
を得ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。図１は本発明による３次元図形の表示方法の
一実施例の説明する表示画面図である。（ａ）（ｂ）
（ｃ）（ｄ）及び（ｅ）は本実施例の表示方法の各ステ
ップにおけるグラフィック装置の表示画面であるウィン
ドウ１に表示される物体像及び回転指定用図形を示す。
図２は上記物体像の元となる物体が定義されている３次
元空間の全体を示す図を示す。図２において、３１ａ、
３１ｂ、３１ｃはいずれも３次元空間中で定義されてい
る物体、３２は３次元空間の回転中心となる点、３３は
３次元空間中に仮想的に設けられた回転指定用図形、３
３ａは３次元空間中の物体３１ａ、３１ｂ、３１ｃに外
接する直方体である。本実施例では、３次元空間中の回
転中心点３２を基準点として３次元空間中の物体に外接
する直方体３３ａを比例縮小した図形を３次元空間中の
回転指定用図形３３として用いる。図１は図２の物体の
図形の一部を拡大して表示画面に表示される物体像、す
なわち表示面のウィンドウに表示されている図形を示し
ている。

【００１８】以下に、視点の移動を行う場合を例にとっ
て本実施例の物体像の回転移動による図形の表示方法を
説明する。最初にグラフィック装置の動作状態を物体像
の回転移動にし、図２の３次元空間中の物体３１ａの一
部をウィンドウ１に拡大表示する。ウィンドウ１では物
体像２１として表示する（図１（ａ））。次に、マウス
によってマウスカーソル２を物体２１上の回転中心に設
定したい位置に移動し、回転中心点の設定命令を入力す
る。マウスカーソル２によって指定されたところに回転
中心点が設定されると、ウィンドウ１に回転中心点を表
すマーク２２が表示される（図１（ｂ））。マーク２２
は図２の３次元空間中の回転中心点３２に対応する。３
次元空間中の回転中心点３２は３次元空間における回転
中心点であると同時に、回転移動後の新たな視点から見
ている目標点でもある。回転中心点２２が指定される
と、回転中心点２２のまわりに回転指定用図形２３が表
示される（図１（ｃ））。ウィンドウ１の回転指定用図
形２３を見ると、物体３１ａをどのくらいの角度から見
ているかが分かる。また、回転指定用図形２３と回転中
心点２２の位置関係から、３次元空間中の直方体３３ａ
における３次元空間中の回転中心点３２の相対位置の概
要が分かる。

【００１９】次に、回転指定用図形２３上の任意の点を
マウスカーソル２を用いて選択し、さらにマウスのボタ
ンを押したままマウスカーソル２を動かす（以下、この
操作を「ドラッグする」とも表現する）と、マウスカー
ソル２の動きに追従して３次元空間中の回転指定用図形
３３が３次元空間中の回転中心点３２を中心として回転
する。これはウィンドウ１上では、回転指定用図形２３
がウィンドウ１の回転中心点２２を中心として３次元的
に回転移動しているように表示される（図１（ｄ））。
回転移動した回転指定用図形２３が新しい視点から見た
３次元空間中の物体に外接する直方体３３ａを表してい
る。所望の視点になると、例えば、回転移動終了ボタン
を押す等の方法により、新しい視点から見た物体像２
１’が再描画される（図１（ｅ））。

【００２０】以下、上記各処理の詳細について説明す
る。図３は物体を定義する座標系であるワールド座標系
とウィンドウの座標系の関係を説明する図である。ワー
ルド座標系３の直交座標軸を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表す。便
宜上、ワールド座標系３のＺ座標の正の向きを鉛直上向
きとし、Ｘ座標及びＹ座標は適当に定める。ワールド座
標系３の空間内に視点ＶＰ及び目標点ＯＰを設ける。視
点ＶＰと目標点ＯＰとの間の線を視線ベクトルＶＬと
し、ワールド座標系３の原点を目標点ＯＰに平行移動し
た極座標表示を用いて視線ベクトルＶＬ（ｒ，θ，φ）
とする。

【００２１】視線ベクトルＶＬに垂直で視点ＶＰと目標
点ＯＰの間に位置する平面上にウィンドウ１を設ける。
図では、視点ＶＰがウィンドウ１上にある場合を示して
いる。視点ＶＰと目標点ＯＰを結ぶ直線とウィンドウ１
の交点が必ずしもウィンドウ１の平面の中心にある必要
はない。ウィンドウ１上の点を表すのに都合がいいよう
に新たにウィンドウ座標系４を設け、ウィンドウ座標系
４の直交座標軸を（ｘ，ｙ，ｚ）で表す。視点ＶＰから
目標点ＯＰを見る向きにウィンドウ１を見たときに、ウ
ィンドウ１の左から右をウィンドウ座標系４のｘ座標の
正の向き、ウィンドウ１の上から下をｙ座標の正の向
き、視線ベクトルＶＬに平行で視点ＶＰから目標点ＯＰ
への向きをｚ座標の正の向きとする。また、ウィンドウ
１にワールド座標系３の座標軸を投影したときにワール
ド座標系３のＺ座標の正の向きが常にウィンドウ１上で
上向き（ウィンドウ座標系４のｙ座標の負の向き）に一
致するようにする。

【００２２】視点ＶＰ、目標点ＯＰ、視線ベクトルＶＬ
のうちいずれか２つが決まると残りの１つは一意に決ま
るので、以下では最初に目標点ＯＰを決定し、その後視
線ベクトルＶＬを決定することにより視点ＶＰを定める
場合について説明する。

【００２３】最初に目標点（回転中心点）ＯＰの決定法
について述べる。図４は３次元空間中の目標点ＯＰを指
定する方法を説明する図である。目標点ＯＰは３次元空
間内で着目している点であり、さらに視点ＶＰの回転移
動の中心点でもある。図４において、３次元空間中の物
体３１ａの一部がウィンドウ１に投影され、ウィンドウ
１に物体像２１として表示されている。ここで、物体像
２１上の点をマウスカーソル２で選択すると、マウスカ
ーソル２で指定されたウィンドウ１上の点を通ってウィ
ンドウ１の２次元平面に垂直な直線と３次元空間中の物
体３１ａとの交点が計算される。交点が複数ある時に
は、ウィンドウ座標系４のｚ座標の一番小さなものを選
択する。その交点を３次元空間中の回転中心点３２とす
る。３次元空間中の回転中心点３２はウィンドウ１上で
は回転中心点２２として表示される。

【００２４】３次元空間中の回転中心点３２が決定する
と、回転中心点３２を基準点として３次元空間中の物体
に外接する直方体３３ａを比例縮小した図形を生成し、
これを３次元空間中の回転指定用図形３３とする。３次
元空間中の回転指定用図形３３はウィンドウ１上では回
転指定用図形２３として表示する。回転指定用図形２３
の少なくとも一部がウィンドウ１に表示されるように３
次元空間中の回転指定用図形３３は縮小されている。こ
こで、回転指定用図形２３と回転中心点２２は３次元空
間中の回転指定用図形３３と３次元空間中の回転中心点
３２を現在の視点から見たときの見え方を表しており、
かつ、３次元空間中の回転指定用図形３３と３次元空間
中の物体に外接する直方体３３ａは共に３次元空間中の
回転中心点３２を基準点とする相似図形であるから、回
転指定用図形２３と回転中心点２２が３次元空間中の物
体に外接する直方体３３ａと３次元空間中の回転中心点
３２を現在の視点から見たときの見え方を表している。
３次元空間中の回転中心点３２は目標点ＯＰでもあるか
ら、３次元空間中の物体に外接する直方体３３ａ中のど
のあたりが回転指定後に表示されるのかを把握しながら
回転指定を行うことができる。

【００２５】次に、視点ＶＰの指定法について述べる。
図５及び図６はいずれも３次元空間中の回転角を指定す
る方法を説明する図で、ウィンドウ１の表示平面に垂直
な方向から物体を見た図である。説明の都合上、ウィン
ドウ１に投影された物体像２１は省略してある。また、
３次元空間中の回転指定用図形３３と回転中心点３２は
それぞれウィンドウ１に投影された回転指定用図形２３
及び回転中心点２２と重なって表示されている。マウス
カーソル２を用いてウィンドウ１の回転指定用図形２３
上の点を選択すると、前述の３次元空間中の回転中心点
３２を指定したときと同様に、マウスカーソル２で指定
されたウィンドウ１上の点を通ってウィンドウ１に垂直
な直線と３次元空間中の回転指定用図形３３との交点が
計算される。交点が複数ある時には、ウィンドウ座標系
４のｚ座標の一番小さなものを選択する。その交点をＰ
１とする。３次元空間中の回転指定用図形３３上の点Ｐ
１を決定すると、３次元空間中の回転中心点３２を中心
として点Ｐ１（図では回転指定用図形３３の頂点となっ
ているが、物体の面との交点でもよい）を通る球面５が
仮想的に生成され（ウィンドウ１には表示されない）、
図５に示すように、３次元空間中の回転中心点３２を原
点とした点Ｐ１の極座標の値（ｒ，θ１，φ１）が計算
される（ｒは球面５の半径を表している）。

【００２６】続いて、マウスカーソル２をドラッグして
Ｐ２に移すと、マウスカーソル２で指定されたウィンド
ウ１上の点Ｐ２を通ってウィンドウ１に垂直な直線と球
面５との交点が計算される。交点Ｐ２は一般に、球面５
のうち３次元空間中の回転中心点３２のウィンドウ座標
系４におけるｚ座標よりも小さい側と大きい側の２つの
半球面上のそれぞれ１カ所ずつに存在するが、それらの
点のうちＰ１が存在する半球面と同じ側の点をＰ２とす
る。

【００２７】点Ｐ２が決定すると、３次元空間中の回転
中心点３２を原点とした点Ｐ２の極座標の値（ｒ，θ
２，φ２）が計算される。ここで、ｄθ１＝θ２−θ１ｄφ１＝φ２−φ１と定義する。３次元空間中の回転中心点３２を中心とし
て３次元空間中の回転指定用図形３３を（θ，φ）＝
（ｄθ１，ｄφ１）だけ回転移動させ、点Ｐ１で指定さ
れた３次元空間中の回転指定用図形３３上の点をＰ２に
一致させる。これにより、ウィンドウ１上では回転指定
用図形２３がマウスカーソル２に追従して回転中心点２
２を中心として回転移動したように見える。以下、ドラ
ッグを行う毎に点Ｐ３、Ｐ４、…と求め、ｄθ（ｎ）＝θ（ｎ＋１）−θ（ｎ）ｄφ（ｎ）＝φ（ｎ＋１）−φ（ｎ）でｄθ（ｎ）及びｄφ（ｎ）を計算していく。ここで上
式は、例えばｎ＝３のときｄθ３＝θ４−θ３ｄφ３＝φ４−φ３を表すものとする。

【００２８】もし、図６に示すように、マウスカーソル
２で球面５上の点を指定中にウィンドウ１上でマウスカ
ーソル２が球面５の外側のＰ４に出たときは、マウスカ
ーソル２で指定されたウィンドウ１上の点を通ってウィ
ンドウ１に垂直な直線が球面５と交わらなくなるため、
そのままでは球面５上の点が指定できない。このような
場合、マウスカーソル２で指定された点Ｐ４を通ってウ
ィンドウ１に垂直な直線との距離が最短となる球面５上
の点Ｐ３を求め、点Ｐ３がマウスカーソル２によって指
定された点とする。

【００２９】以上の操作を繰り返し、ユーザの所望の角
度にウィンドウ１に投影された回転指定用図形２３が表
示された後、例えば視点入力終了ボタンを押すなどの操
作により、視線ベクトルＶＬを更新し、目標点ＯＰと視
線ベクトルＶＬから視点ＶＰを計算し、新しい視点ＶＰ
から目標点ＯＰを見た物体像を再描画する。新しい視線
ベクトルＶＬの値は、視点の回転移動を行う直前の視線
ベクトルＶＬのθ、φにΣ（ｄθ（ｎ））、Σ（ｄφ
（ｎ））をそれぞれ加えたものを用いる。

【００３０】図７は、本発明による３次元図形の表示方
法の一実施例のフローチャートを示す。まず、グラフィ
ック装置を視点回転移動状態にし（ステップ４１）、入
力手段のマウスでカーソルを移動し回転中心の設定を指
示する（ステップ４２）。上記指示を解読しカーソルの
座標を求め、物体を定義する座標情報とカーソルの座標
を用いて回転中心を求め、回転中心が求まったとき、回
転中心指示用マークを表示装置に表示する。回転中心点
がユーザの希望する位置に入力できていなければ（ステ
ップ４３）、ステップ４２に戻って再度回転中心点を入
力することができる。

【００３１】回転中心点の入力が完了すれば、装置の信
号処理部は上記回転中心点の座標と上記３次元空間中に
定義された物体に外接する直方体の座標を用いて上記回
転中心点を基準とした上記直方体の縮小直方体を演算に
よって求め、縮小直方体の像を、回転指定用図形として
表示装置に表示する（ステップ４４）。

【００３２】次に、回転角の入力を行う（ステップ４
５）。これはマウスによって回転指定用図形の任意の点
を選定しカーソルを移動し、ドラッグすることにより行
う。回転角の入力状態を判別し（ステップ４６）、回転
角がユーザの希望する角度になっていなければステップ
４３に戻る。ステップ４４に戻ってもよいが、ステップ
４３に戻ることにより回転中心点の再指定も容易に可能
になる。回転角の入力が完了すると、視点ＶＰ、目標点
ＯＰ等の設定を行い（ステップ４７）、ワールド座標系
３からウィンドウ座標系４への座標変換（ビューイング
変換）を行い（ステップ４８）、ウィンドウ１に表示さ
れている回転指定用図形を消去（ステップ４９）後、新
たな視点から見た物体を表示する（ステップ５０）。回
転移動完了かの判定を行い（ステップ５１）、未完了な
らステップ４２に戻る。完了ならば、視点回転移動入力
状態を終了する（ステップ５２）。ステップ４９の図形
消去はステップ４６の後やステップ４７の後にあっても
良い。場合によっては、ステップ４１の後に持ってき
て、回転指定開始時にウィンドウ１を消去しておいても
良い。

【００３３】図８は本発明による３次元図形の表示方法
を実施するグラフィック装置の一実施例の構成を示す。
グラフィック装置の構成において、表示装置６０、入力
装置６１、制御・演算部６２、図形命令格納部６５、カ
ーソル指示用バッファ６７、カーソル指示用レジスタ６
８、物体像表示制御部７０、カーソル指示用制御部７
１、表示制御部７２の構成は従来知られているグラフィ
ック装置と実質的に同じである。本実施例は特に任意の
回転中心を設定し、回転指示用図形の作成、表示を行
い、表示装置６０に表示された回転指示用図形を回転移
動するため、回転指定用図形命令格納部６３、回転指定
用図形のための画面バッファ６４、画面バッファ６４を
走査し表示制御部７２へ渡す回転指定用図形表示制御部
６９をもつ点、すなわち図７のフローチャートに示す動
作を行う構成要素をもつ点で従来のグラフィック装置と
異なる。ただし、一般に用いられているウィンドウシス
テムのように、６３、６４、６９を６５、６６、７０に
兼任させることも可能である。

【００３４】すなわち、回転指定用図形命令格納部６３
は制御・演算部６２と共に、回転中心点の入力があった
とき、３次元空間における回転中心点の座標を求め、そ
の回転中心点を表すマークを画面バッファ６４に格納す
ること、上記回転中心点の座標を基準として前記回転指
示用図形を作成し画面バッファ６４に格納すること、回
転指定用図形の回転移動に従って、前述の回転角ｄθ
（ｎ）、ｄφ（ｎ）、Σ（ｄθ（ｎ））、Σ（ｄφ
（ｎ））を求め、座標変換を行い回転した回転指定用図
形の情報をドット情報に展開して画面バッファ６４に格
納する処理を行う。画面バッファ６４に格納された回転
中心点を表すマーク及び上記回転指示用図形の情報は回
転指定用図形表示制御部６９によって走査され表示制御
部７２へ渡される。表示制御部７２は回転指定用図形表
示制御部６９、物体像表示制御部７０及びカーソル表示
制御部７１から信号を合成し表示装置６０に表示する。

【００３５】以上の本発明の実施例について説明したが
本発明は上記実施例に限定されるものではない。例え
ば、３次元空間中の回転指定用図形３３として上記実施
例では陰線除去（視点位置から見えない部分の線を表示
しないこと）を行った直方体を用いているが、図９のよ
うに陰線を破線表示したものや、図１０のように直方体
の全線分を表示したもの、また、図１１のように直方体
の８個の頂点の１つを基準点６とし、基準点６を含む３
つの辺を実線表示し、その他の辺は破線表示等の上記３
つの辺と識別し易い線で表したものを用いても良い。特
に図１１の表示方法の場合は、視線ベクトルＶＬのφが
１８０度回転した場合でも元の直方体と異なった表示が
なされるため、回転角の指定がよりわかりやすくなる。
また、これらにおいて、実線、破線以外の区別、例え
ば、線の太さや線の色の区別、を用いても良いのは明ら
かである。

【００３６】また、物体やウィンドウ１に投影された回
転指定用図形２３をマウスカーソル２で選択する際に、
回転指定用図形２３の面ではなく、辺や頂点のみを選択
可能にしても良い。これにより、選択した場所によって
機能を分けることも可能である。また、この場合、ウィ
ンドウ１上に表示された辺や頂点上を厳密にマウスカー
ソル２で選択しなくても、辺や頂点の近傍に多少のマー
ジンを持たせて選択しやすくするのは有用である。

【００３７】また、３次元空間中の回転指定用図形３３
として必ずしも物体に外接する直方体をウィンドウ１に
少なくとも一部が表示されるように大きさを変更したも
のを３次元空間中の回転中心点３２のまわりに表示した
図形を用いなくても、一般的な３次元図形、例えば、物
体に外接しない直方体や、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸のみ
の表示、又は人間や飛行機などの形を用いても良い。コ
ンピュータの中に表現された仮想３次元空間を移動する
ソフトウェアなどでは人間や飛行機などの形の方がより
自然な感じを与え、より直感的である場合もある。

【００３８】また、ウィンドウ１上での座標を指定する
入力手段として、マウスカーソル２以外のもの、例え
ば、ペンや人間の指、タブレット等を用いても良い。ペ
ンや指を表示手段上で動かす方がより自然な感覚で操作
できる場合もある。

【００３９】また、本実施例では視点ＶＰの回転移動の
手法として説明したが、本発明は個々の物体の回転移動
の方法としても有用である。さらに、一般的な３次元ベ
クトルの指定法として用いることも可能である。

【００４０】また、本実施例では図５においてマウスカ
ーソル２で指定されたウィンドウ１上の点を通ってウィ
ンドウ１に垂直な直線と、球面５のうち３次元空間中の
回転中心点３２のウィンドウ座標系４におけるｚ座標よ
りも小さい側と大きい側の２つの半球面上のそれぞれ１
カ所ずつに存在する交点のうち、Ｐ１が存在する半球面
と同じ側の点をＰ２とするとしたが、例えばマウスカー
ソル２をウィンドウ１に投影された球面５の縁までドラ
ッグし、その後特定のキーを押しながら球面５の内側に
マウスカーソル２をドラッグしたときはそれまでＰ２が
あったのと反対側の半球面上にＰ２が動くようにしても
良い。この場合、１回のドラッグ操作であらゆる方向に
回転を行うことができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、３次元空間における回
転移動の中心点と回転角を２次元入力手段を用いて容易
かつ直感的に指定することができ、３次元表示グラフィ
ック装置における回転移動指定方法として極めて有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による３次元図形の表示方法の一実施例
を説明するための図である。

【図２】３次元空間中の物体のイメージを示す図であ
る。

【図３】座標系についての説明図である。

【図４】本発明における２次元入力手段を用いて３次元
空間中の回転中心点を指定する方法を示す図である。

【図５】本発明による３次元図形の表示方法の一実施例
における２次元入力手段を用いて３次元空間中の回転角
を指定する方法を示す図である。

【図６】本発明による３次元図形の表示方法の一実施例
における２次元表示面を用いて３次元空間中の回転角を
指定する方法を示す他の図である。

【図７】本発明による３次元図形の表示方法の一実施例
における処理フローチャート図である。

【図８】本発明による３次元図形の表示方法が実施され
る３次元グラフィック装置の一実施例の構成図である。

【図９】本発明による３次元図形の表示方法の他の実施
例における回転指定用図形を示す図である。

【図１０】本発明による３次元図形の表示方法の更に他
の実施例における回転指定用図形を示す図回転指定用図
形の図である。

【図１１】本発明による３次元図形の表示方法の別の実
施例における回転指定用図形を示す図である。

【図１２】従来の３次元図形の表示方法を説明する図で
ある。

【符号の説明】

1…ウィンドウ 2…マウスカーソル 3…ワールド座標系 4…ウィンドウ座標系 21…ウィンドウ1に投影された物体 22…ウィンドウ1に投影された回転中心点 23…ウィンドウ1に投影された回転指定用図形 31a、31b、31c…３次元空間中の物体 32…３次元空間中の回転中心点 33…３次元空間中の回転指定用図形 33a…３次元空間中の物体に外接する直方体 VP…視点 OP…目標点 VL…視線ベクトル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元図形の表示を行うグラフィック装置
において、３次元空間中の物体の物体像を表示画面に表
示し、上記物体像上に３次元空間中の物体の回転中心と
なる点を入力手段を用いて指定する第１ステップと、上
記表示画面に回転を指定するための回転指定用図形を表
示する第２ステップと、上記回転指定用図形を上記回転
中心となる点のまわりに回転移動し表示する第３ステッ
プと、上記第３ステップで回転移動した回転指定用図形
の回転移動に対応して上記物体像の視点位置又は上記物
体像を上記回転中心となる点のまわりに回転移動して表
示する第４ステップとをもつことを特徴とする３次元図
形の表示方法。
【請求項２】上記第１ステップが上記表示画面の指示さ
れた点から表示画面に垂直に伸びた線と上記物体との交
点を求め、上記交点を上記回転中心となる点とすること
を特徴とする請求項１記載の３次元図形の表示方法。
【請求項３】上記第３ステップの期間中、上記物体像を
静止することを特徴とする請求項１記載の３次元図形の
表示方法。
【請求項４】上記第３ステップの期間中、上記回転指定
用図形のみを再描画することを特徴とする請求項１記載
の３次元図形の表示方法。
【請求項５】上記第２ステップにおいて、上記回転指定
用図形として、上記３次元空間中の物体の存在する空間
を規定する直方体を上記表示画面に少なくとも一部が表
示されるように大きさを変更したものを上記回転中心点
のまわりに表示した図形を用いることを特徴とする請求
項１ないし４のいずれか一に記載の３次元図形の表示方
法。
【請求項６】上記回転指定用図形の回転移動は、上記図
回転指定用図形上の任意の点を上記入力手段を用いて指
定し、上記回転中心点と上記任意の点との３次元空間中
の距離を一定に保ちながら上記入力手段によって入力さ
れる位置の変更に追従して上記図形を回転することを特
徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の３次元
図形の表示方法。