JPH10293862A - 三次元オブジェクトデータ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＧにおいて、視点が変わるたびに多数のオ
ブジェクトに対する座標計算等をやり直していたため、
リアルタイムの描画に限界があった。 【解決手段】 ワークステーション２は、ビューボリュ
ームに含まれるオブジェクトを探索する空間探索部６、
ビューボリュームを描画するラスタライズ部１２、ユー
ザの指示に従って複数のオブジェクトをグループ化し、
そのグループの画像データを二次元のテクスチャデータ
として生成するテクスチャデータ生成部１０を含む。グ
ループごとにテクスチャデータとして描画される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は三次元オブジェク
トデータを処理する方法、特に、予めオブジェクトの三
次元データが記憶装置に準備されているとき、描画関連
処理の対象空間に含まれるオブジェクトを記憶装置から
探索して読み出し、これに処理を加えて表示等を行う方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータグラフィックス（ＣＧ）の
世界では、ユーザの視点に応じて多数のオブジェクトを
描画する処理がよく行われている。例えば、ビル群を上
空から見た図を作成したいとき、まずユーザが視点の位
置と視線方向などのパラメータを指定する。このパラメ
ータからビューボリュームとよばれる視野空間が定ま
る。つづいてビルなどのオブジェクトの三次元データが
読み込まれ、これに対して透視投影のための座標変換が
行われる。この後、ビューボリュームから外れるオブジ
ェクトを除去するために、クリッピングが行われる。ク
リッピングで残ったオブジェクトにラスタライズ（レン
ダリング）処理が施され、オブジェクトの表面に必要な
色などが付され、画面に表示される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＣＧの用途として、ド
ライビングシミュレーション、ウォークスルーシミュレ
ーションなど、刻々と変化する視点に追従して画像を表
示する場合がある。しかし上述の方法では、視点が変わ
るたびにすべてのオブジェクトに対して座標変換等の処
理をやり直す必要がある。このため、オブジェクトの数
が多い場合には、リアルタイム処理に支障をきたすこと
がある。最近はコンピュータパワーが急激に伸びたとは
いえ、ＣＧに対する要請はその伸びを上回る状況にあ
り、多数のオブジェクトを処理するための計算時間が三
次元ＣＧのひとつのネックとなっている。特に、前述の
ドライビングシミュレーションが複雑な都市空間をカバ
ーしなければならない場合や、種々の設備をもつ工場の
ウォークスルー映像を得る場合、オブジェクトは膨大な
数になる。従来一般的な方法では、ある程度大容量の三
次元データに対するリアルタイムの可視的シミュレーシ
ョンは諦めざるをえない状況であった。

【０００４】本発明はこうした課題に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、オブジェクトが多数存在する場
合でも、高速の描画を可能とするための三次元オブジェ
クトデータ処理方法の提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の三次元オブジェ
クトデータ処理方法は、予めオブジェクトの三次元デー
タが記憶装置に準備されているとき、記憶装置に含まれ
るオブジェクトのうち描画関連処理の対象空間に含まれ
るものを探索してひとつのグループに統合し、統合され
たオブジェクトの三次元データを視点に依存する平面に
投影し、投影後に得られる二次元データをそのグループ
のテクスチャデータとして保持するというものである。
「描画関連処理の対象空間」の例として後述の統合直方
体がある。「視点に依存する平面」の例は、視点からオ
ブジェクトを見たとき、オブジェクト付近にあって視線
と直交する平面である。「投影」の例に平行投影があ
る。「テクスチャデータ」とは、主観的には模様を表す
データであり、客観的には画素データの集合に係る二次
元データ等、二次元画像を生成することの可能なデータ
をいう。本発明では、複数のオブジェクトを前記平面に
投影したとき、各オブジェクトをその平面の「模様」と
みなす点に特徴がある。したがって、本発明ではテクス
チャデータの生成がオブジェクトの三次元データの投影
処理から行われるため、もともと存在する三次元データ
のみを材料にしてテクスチャデータを生成することがで
きる。このため、既存の三次元データの有効活用ができ
る。

【０００６】以上、この構成によれば、複数のオブジェ
クトのデータが二次元データであるテクスチャデータと
して保持されるため、それ以降視点に変化があっても、
オブジェクトごとに三次元データの座標変換等をする必
要がない。この結果、計算負荷が軽減され、リアルタイ
ム処理に有利である。さらに、本発明では投影という手
法を用いるため、表面がフラットでないオブジェクトに
ついても二次元のテクスチャデータで表現できるため、
応用が広い。

【０００７】本発明では、あるグループを描画する際、
そのグループのテクスチャデータを視点から見て前記対
象空間の遠い側に配置して表示してもよい。その場合、
その対象空間に新たなオブジェクトが現れたとき、これ
が視点に近い側にきて前記テクスチャデータに遮られな
いため、表示の際に好都合である。

【０００８】また本発明では、あるグループについて詳
細度の異なる複数のテクスチャデータを生成して保持し
ておき、そのグループを描画する際、そのグループと視
点との距離に応じて所望のテクスチャデータを選択して
もよい。従来より、ＣＧにはＬＯＤ（Level Of Detail
s）という考え方がある。これはオブジェクトの画像デ
ータを詳細度に応じて複数モデル用意しておき、視点か
ら遠いものは詳細度の低いモデルを表示するというもの
である。本発明では、このＬＯＤを複数のオブジェクト
からなるグループに対して適用することより、例えば視
点から近いグループは詳細に描き、そうでないグループ
はデータ量を落として描く等の処理が可能になる。本発
明では、こうした処理をグループ単位で行うため、オブ
ジェクト単位で行う場合よりも処理が高速化できる。

【０００９】さらに本発明では、座標をキーとして構成
されたツリー、例えばｋ−ｄツリー（k dimensional tr
ee）を用いて前記探索を行うとともに、そのツリーの中
にグループに関する情報を埋め込むことにより、そのツ
リーを探索のみならずグループ管理に用いてもよい。こ
の構成によれば、例えばオブジェクトを探索するとき、
同時に、そのオブジェクトがなんらかのグループに属し
ているかどうかが判明するため、必要に応じてオブジェ
クト単独の処理をグループに対する一括処理に変更する
ことができる。このため、グループ化を行う本発明の処
理に非常に有利である。

【００１０】本発明の三次元オブジェクトデータ処理方
法は、複数のオブジェクトをその空間的な位置関係に着
目してグループ化し、そのグループに含まれるオブジェ
クトの画像データをグループ単位でテクスチャデータに
変換して保持するものである。「空間的な位置関係」と
は、例えば論理的な位置関係を除く趣旨である。論理的
な位置関係とは、例えば人の「顔」の中に「目」がある
ことに基づいて「顔」の下位に「目」を従属させるよう
な、論理上把握可能な階層的位置関係をいう。オブジェ
クトを階層的に把握する技術自体は既知である。本発明
では、オブジェクトどうしの論理上の関係の有無には注
目せず、単にそれらの空間的な位置関係に注目してグル
ープ化を図る。一例として、視点から同様の距離にあ
り、かつ視点からそれらに向かう視線ベクトルが近いよ
うな複数のオブジェクトをグループ化する。この方法に
よれば、もともと位置的に近いオブジェクトを同一のグ
ループに含めるような処理が可能であり、それらをひと
つのテクスチャデータで保持すればウォークスルーをは
じめとする描画に都合がよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態である三
次元オブジェクトデータ処理方法を、その方法を利用し
た空間探索システムによって説明する。

【００１２】［１］６−ｄツリー 本発明では６−ｄツリー（6 dimensional tree）によっ
てオブジェクトの三次元データのうち座標データを管理
する。６−ｄツリーは一般にｋ−ｄツリーと呼ばれるも
のにおいてキーｋが６の場合に相当する。ｋ−ｄツリー
はバイナリサーチに利用される二分木に探索のキーをｋ
個持たせたツリーである。二次元領域の探索にｋ−ｄツ
リーを利用する技術は知られているが、ここではこれを
三次元領域の探索に拡張して用いる。このツリーの理解
のために、１−ｄツリー、２−ｄツリー、６−ｄツリー
の順に説明する。なお、こうしたｋ−ｄツリーを平面探
索に利用する技術については、例えば、J.L.Bentley著
「Multidimensional binarysearch trees used for ass
ociative searching. Communication of the ACM 18.50
9-517 1975」や J.B.Rosenberg著「Geographical data
structures compared: A study of data structures su
pporting region querys. IEEE Trans. on CAD, Vol. C
AD-4, No.1, 53-67, Jan.1985」に記述されている。

【００１３】（１）１−ｄツリー １−ｄツリーはバイナリーツリー、すなわち二分木であ
る。図１に１−ｄツリーの例を示す。ここではａ〜ｆで
表す６個のノードがあり、各ノードはひとつずつキー
（数値データ）をもっている。ルートはノードｄ、その
チャイルド（chdとも表記）はノードｆとｅである。ま
た、リーフ、すなわち木の末端のノードはノードｂ、
ｃ、ａである。このツリーの生成規則は以下のとおりで
ある。

【００１４】規則１．任意のノードｘについて、 Ｋ（ｘ）≧Ｋ（ptree；root＝left_chd（ｘ）） 規則２．任意のノードｘについて、 Ｋ（ｘ）＜Ｋ（ptree；root＝right_chd（ｘ）） ここでＫはキー、Ｋ（ｉ）はノードｉのキーを示す。ま
た、ptree；root＝left_chd（ｘ）とptree；root＝righ
t_chd（ｘ）は、それぞれノードｘの左側および右側の
チャイルドをルートとする部分木 ptree に含まれる任
意のノードを示す。

【００１５】この１−ｄツリーにより、領域探索が可能
になる。例えば、 条件： Ｋ＜３ という探索条件が与えられたとき、ノードｆとノードｂ
が条件を満たすものとして選び出される。この際、まず
ルートのノードｄが前記条件を満たすかどうかが判定さ
れる。ノードｄのキーは３で前記条件の上限を超えるた
め、この時点でこのノードの右側のチャイルドをルート
とする部分木に含まれるノードに対するチェックが全く
不要になる。こうして、与えられた探索条件とキーの大
小関係から所望のノードを高速に見つけ出すことができ
る。

【００１６】（２）２−ｄツリー ２−ｄツリーは２つのキーに対してそれぞれ条件が与え
られたとき、所望のノードを高速に見い出すことのでき
るツリーである。これら２つのキーは本来互いに無関係
であるため、それらをひとつのツリーに組み込む工夫が
必要である。

【００１７】図２に２−ｄツリーの例を示す。ここでは
８個のノードａ〜ｈがあり、各ノードはそれぞれ２つの
キーをもっている。ここでは便宜的に、上のキーを「０
番目のキー」、下を「１番目のキー」と名付ける。ま
た、ルートのノードｄの深さ（Ｄとも表記）を０、二段
目のノードｆおよびｅの深さを１、以降、ｎ段目の深さ
を（ｎ−１）と定義し、 ｄｐｔ＝Ｄ ｍｏｄ ｋ なる数、ｄｐｔを定義する。ｋはキーの数で、ここでは
２であるため、ｄｐｔは０、１の繰り返しになる。この
ツリーの生成規則は以下のとおりである。

【００１８】規則１．任意のノードｘのｄｐｔ番目のキ
ーＫ（x,dpt）について、 Ｋ（x,dpt）≧Ｋ（ptree；root＝left_chd（ｘ），dp
t） 規則２．任意のノードｘのｄｐｔ番目のキーＫ（x,dp
t）について、 Ｋ（x,dpt）＜Ｋ（ptree；root＝right_chd（ｘ），dp
t） この規則を図２で説明する。まず、ルートのノードｄに
ついて、ｄｐｔ＝０と決まる。したがって、規則１、２
は以下のように書き換えることができる。

【００１９】規則１．ノードｄの０番目のキーである
「７」は、ノードｄの左側のチャイルドであるノードｆ
をルートとする部分木のすべてのノードの０番目のキー
以上である。実際に、それらのノードのキーは「５」
「４」「３」であり、正しい。

【００２０】規則２．ノードｄの０番目のキーである
「７」は、ノードｄの右側のチャイルドであるノードｅ
をルートとする部分木のすべてのノードの０番目のキー
よりも小さい。実際に、それらのノードのキーは「９」
「１１」「８」「１３」であり、正しい。

【００２１】したがって、ノードｄとそれ以下のすべて
のノードは、０番目のキーを根拠として関連づけられて
いる。

【００２２】つづいて、例えばノードｅを考える。ノー
ドｅについてｄｐｔ＝１であるため、規則１、２は以下
のように書き換えられる。

【００２３】規則１．ノードｅの１番目のキーである
「５」は、ノードｅの左側のチャイルドであるノードｃ
をルートとする部分木のすべてのノードの１番目のキー
以上である。実際に、それらのノードのキーは「３」
「１」であり、正しい。

【００２４】規則２．ノードｅの１番目のキーである
「５」は、ノードｅの右側のチャイルドであるノードａ
をルートとする部分木のすべてのノードの１番目のキー
よりも小さい。実際に、そのノードのキーは「８」であ
り、正しい。

【００２５】したがって、ノードｅとそれ以下のすべて
のノードは、１番目のキーを根拠として関連づけられて
いる。以下同様に、ｄｐｔ＝０であるノードはそれ以下
の全ノードと０番目のキーで関連づけられ、ｄｐｔ＝１
であるノードはそれ以下の全ノードと１番目のキーで関
連づけられている。２−ｄツリーには２つのキーが含ま
れるものの、ノードを特定しさえすれば（１）の二分木
と把握することができる。

【００２６】図３〜５は２−ｄツリーと二次元領域の関
係を示す図である。ここでは、０番目のキーをｘ軸、１
番目のキーをｙ軸にとっている。まず図３のごとく、ル
ートであるノードｄにより、ｘ＝７で二分されている。
ノードｄ以下の全ノードは二分された領域のいずれかに
属する。

【００２７】つづいて図４のごとく、ノードｆとｅによ
り、それらが属する領域がそれぞれｙ＝７、５で二分さ
れている。図５ではノードｂ、ｃ、ａにより、各領域が
再びｘ＝４、１１、８で二分されている。以下、どのよ
うなキーをもつノードが新たに登録されても、それは図
３等に示す二次元領域のいずれかの領域にプロットされ
るため、必ず２−ｄツリーのいずれかのリーフとして接
続することができる。したがって、複数のノードのうち
いずれをルートに据えても、必ずすべてのノードをツリ
ーに入れることができる。

【００２８】以上のごとく生成された２−ｄツリーによ
り、２つのキーに対する条件による領域探索が可能にな
る。例えば、 条件０：０番目のキー＞７ 条件１：１番目のキー＞６ という２つの探索条件が与えられたとき、ノードａのみ
が条件を満たすものとして選び出される。この際、まず
ルートのノードｄが条件０を満たすかどうかがチェック
される。ノードｄの０番目のキー「７」は条件０の下限
に満たないため、この時点でノードｄの左側のチャイル
ドであるノードｆ以下のノードが考慮が外れる。

【００２９】一方、ノードｅは条件０を満たすため、こ
のノードについて条件１がチェックされる。ノードｅの
１番目のキー「５」は条件１の下限に満たないため、こ
の時点でノードｅの左側のチャイルドであるノードｃ以
下のノードが考慮が外れる。以下、同様のチェックを繰
り返すことでノードの候補が効率的に絞り込まれてい
く。

【００３０】（３）６−ｄツリー ２−ｄツリーでは、２つのキーに対する範囲設定を探索
条件とすることができた。その意味で、ノードをｘｙ平
面上の所望の領域に含まれる点とみなして探索すること
が可能であった。キーを４個に拡張すれば、各ノードに
ついてｘ_min、ｘ_max、ｙ_min、ｙ_maxを記述することがで
きるため、ノードをｘｙ平面上の矩形領域として定義す
ることができる。

【００３１】一方、６−ｄツリーは６個のキーをもつ。
本実施形態ではこれら０〜５番目のキーを順に第ｉオブ
ジェクトに関するｘｉ_min、ｙｉ_min、ｚｉ_min、ｘ
ｉ_max、ｙｉ_max、ｚｉ_maxとする。ｘｉ_minは第ｉオブジ
ェクトの占める空間の最小ｘ座標、ｘｉ_maxは同最大ｘ
座標、その他は同様にｙ、ｚ座標に関する。これら６個
の座標は後述の対象直方体を示すものに当たる。ツリー
の生成規則自体は２−ｄツリーと同様であるため図示し
ないが、 ｄｐｔ＝Ｄ ｍｏｄ ｋ のｋが６である点で異なる。こうして生成された６−ｄ
ツリーに対する探索は後述する。

【００３２】［２］システム構成 図６は本実施形態に係る三次元オブジェクトデータ処理
方法を用いた空間探索システムの構成図である。

【００３３】同図のごとく、システムはワークステーシ
ョン２とそれに内蔵または外付けされる記憶部１４から
なる。記憶部１４はオブジェクトの６−ｄツリー、オブ
ジェクトに関するデータ（以下、単にオブジェクトデー
タともいう）、およびグループに関するデータ（以下、
単にグループデータともいう）を記憶している。ワーク
ステーション２は、ユーザからの指示を受け付けるユー
ザインタフェイス（以下、ＵＩ）部４、ビューボリュー
ムに含まれるオブジェクトまたはグループを探索する空
間探索部６、記憶部１４から読み出した６−ｄツリーを
オンメモリで保持する６−ｄツリー保持部８、ユーザの
グループ化指示に基づいて複数のオブジェクトを統合
し、テクスチャデータを生成するテクスチャデータ生成
部１０、ビューボリュームを表示するよう指示されたと
き、このビューボリュームに含まれるオブジェクトおよ
びグループをクリッピングによって探索し、これに座標
変換を加えて表示するラスタライズ部１２を含む。

【００３４】図７は記憶部１４の内部構成を示す図であ
る。同図のごとく、記憶部１４には大別してオブジェク
トデータを記憶する領域２０、グループデータを記憶す
る領域２２、および６−ｄツリーを記憶する領域２４が
ある。オブジェクトデータはオブジェクトＡの領域２０
ａ、オブジェクトＢの領域２０ｂ等に分かれており、同
様にグループデータはグループＡの領域２２ａ、グルー
プＢの領域２２ｂ等に分かれている。６−ｄツリーは領
域２４から読み出され、通常は図６の６−ｄツリー保持
部８にロードされ、利用される。

【００３５】図８は、図７のオブジェクトＡの領域２０
ａの内部構成をさらに示す図である。同図のごとくオブ
ジェクトＡの領域２０ａは、オブジェクトＡの座標デー
タ領域３０と、オブジェクトＡの画像に関連する情報を
記憶する画像データ領域３２からなる。オブジェクトを
ポリゴンで表現する場合、各ポリゴンの頂点の座標が座
標データ領域３０に記憶され、各ポリゴンの色データ等
が画像データ領域３２に記憶される。一方、図９は、図
７のグループＡの領域２２ａの内部構成を示している。
同図のごとくグループＡの領域２２ａは、グループＡの
座標データ領域４０と、グループＡの画像に関連する情
報を詳細度に応じて記憶するＬＯＤデータ領域４２ａ，
ｂ等からなる。例えば、視点からグループＡまでの距離
が小さい場合、詳細モデルであるＬＯＤ１データを利用
し、距離が大きい場合、いくぶん簡略化されたモデルで
あるＬＯＤ２データを利用する。ＬＯＤデータはすべて
二次元のテクスチャデータである。

【００３６】［３］システムの動作 本システムの動作は大別して編集過程と表示過程に分か
れる。編集過程では、複数のオブジェクトをグループ化
してテクスチャデータを生成し、これを登録しておく。
表示過程では、ビューボリュームに含まれるオブジェク
トとグループを探索し、ラスタライズ処理を施して表示
する。

【００３７】（１）編集過程 図１０は空間探索システムの編集過程の手順を示すフロ
ーチャートである。大まかな手順はつぎのとおりであ
る。まず、ユーザの指示によって視点を定め、ビューボ
リュームを決める（Ｓ１０）。このビューボリュームに
含まれるオブジェクトをすべて探索して表示する（Ｓ１
４〜Ｓ１８）。ユーザはこれらのオブジェクトの中から
グループとして統合したいものを含む直方体領域（この
直方体を「統合直方体」とよぶ）を指定する（Ｓ２
０）。つづいて、統合直方体に含まれるオブジェクトが
クリッピングによって探索され（Ｓ２２）、これが視点
から見て統合直方体の背面に当たる平面（これを投影平
面とよぶ）に投影され、テクスチャデータが生成される
（Ｓ２４）。これをそのグループに関連づけて記憶部１
４に登録する（Ｓ２６）。以下、これらを詳述する。

【００３８】ユーザはまず、ＵＩ部４を介し、ワークス
テーション２に対して編集の開始を指示する。つづい
て、編集したい空間映像を表示させるために、ビューボ
リュームを特定すべくパラメータを入力する。パラメー
タとしては、視点の位置、視線ベクトルなどがある。こ
のパラメータに従い、空間探索部６はビューボリューム
を定める（Ｓ１０）。これと並行し、記憶部１４から６
−ｄツリーが読み込まれて６−ｄツリー保持部８に置か
れる（Ｓ１２）。つぎに、空間探索部６にて、ビューボ
リュームに関する基準直方体の算出を行う（Ｓ１４）。

【００３９】図１１は基準直方体６２を示す図である。
「基準直方体」とはビューボリューム６０を中に包含す
る直方体であり、その３辺はｘ、ｙ、ｚ軸に平行にとら
れる。したがって、基準直方体の８個の頂点のｘ、ｙ、
ｘ座標の最大値および最小値（ｘｓ_max、ｘｓ_min、ｙｓ
_max、ｙｓ_min、ｚｓ_max、ｚｓ_minと表記）の６個の数値
で基準直方体を記述することができる。

【００４０】一方、図１２は対象直方体６６を示す図で
ある。「対象直方体」とは各オブジェクト６４を包含
し、かつその３辺がそれぞれｘ、ｙ、ｚ軸に平行である
直方体をいう。オブジェクトｉは６個の数値、ｘ
ｉ_max、ｘｉ_min、ｙｉ_max、ｙｉ_min、ｚｉ_max、ｚｉ_min
で記述でき、これら６個の数値をもとに、基準直方体に
対して各対象直方体のクリッピングが行われる。なお、
実際にはオブジェクト６４はビューボリューム６０に比
べて相当小さい場合が多いが、ここでは拡大して描いて
いる。

【００４１】つづいて、空間探索部６で基準直方体に対
する各対象直方体のクリッピングを行う（Ｓ１６）。こ
のために、本実施形態で利用する６−ｄツリーでは、各
オブジェクトに対応する各対象直方体をノードとし、ｘ
ｉ_max等の６個の数値を各ノードのキーとして生成して
おく。クリッピングでは、この６−ｄツリーに対し、基
準直方体の６個の数値ｘｓ_maxを探索の条件として処理
が行われる。例えば、ある対象直方体全体が基準直方体
に完全に入る場合、探索の条件は、 条件０：０番目のキーｘｉ_min≧ｘｓ_min 条件１：１番目のキーｙｉ_min≧ｙｓ_min 条件２：２番目のキーｚｉ_min≧ｚｓ_min 条件３：３番目のキーｘｉ_max≦ｘｓ_max 条件４：４番目のキーｙｉ_max≦ｙｓ_max 条件５：５番目のキーｚｉ_max≦ｚｓ_max の６つとなる。ｙ方向およびｚ方向は完全に基準直方体
に入るが、ｘ方向の一部がはみ出す対象直方体は、条件
０のみを、 条件０：０番目のキーｘｉ_min＜ｘｓ_min とするか、または条件３のみを、 条件３：３番目のキーｘｉ_max＞ｘｓ_max とする。ｙ方向またはｚ方向のみがはみ出す場合を考え
併せれば、結局、条件０〜５のうち任意の１つを不参照
にすることにより、一方向がはみ出す場合も含めた探索
が可能となる。同様に、二方向にはみ出す場合も含めた
探索は、 （条件０か３を不参照）×（条件１か４を不参照）＋
（条件０か３を不参照）×（条件２か５を不参照）＋
（条件１か４を不参照）×（条件２か５を不参照） で可能である。三方向にはみ出す場合も含めれば、 （条件０か３を不参照）×（条件１か４を不参照）×
（条件２か５を不参照） で探索できる。以上を総合し、逆に参照すべき条件の組
合せを考えれば、 （条件０か３）×（条件１か４）×（条件２か５） の８通りでよいことがわかる。以下、これら８通りの各
組合せについて２−ｄツリーのときと同様の過程を経て
基準直方体に含まれうる対象直方体を拾い出す。以上で
クリッピングは終了する。

【００４２】つぎにラスタライズ部１２による処理がな
される。このため、クリッピングで選び出されたオブジ
ェクトに関するデータが記憶部１４からロードされ、こ
れらのオブジェクトについて既知の座標変換が行われ、
ラスタライズが実行され、表示される（Ｓ１８）。以上
で編集の準備が整う。

【００４３】図１３はＳ１８によって表示されたビュー
ボリュームの例を示している。ここでは、室内に置かれ
た制御盤７０が描画されている。この制御盤７０はディ
スプレイ、各種スイッチ、ボタンなど、多数のオブジェ
クトから構成されているが、これらのオブジェクトはＣ
Ｇの処理上はそれぞれ別個の存在であり、クリッピング
や座標変換が個別に行われている。本実施形態では、こ
の制御盤７０全体をひとつのグループにすることを考え
る。

【００４４】ユーザはそのために、図１３の状態で制御
盤７０全体が含まれるよう統合直方体７２をマウスで大
まかに描く（Ｓ２０）。同図では統合直方体の縦横は描
けるが、奥行き方向は描けないため、奥行き方向はデフ
ォルト値を入れる等、既知の手法で対処する。ユーザの
描いた統合直方体は、ＵＩ部４を介して空間探索部６に
送られ、ここでその三辺がそれぞれｘ、ｙ、ｚ軸に平行
になるよう調整される。これはクリッピングを配慮した
ものであり、こうして調整された統合直方体を「修正統
合直方体」とよぶ。

【００４５】つづいてクリッピングが行われる（Ｓ２
２）。今回のクリッピングは、修正統合直方体の中にい
ずれの対象直方体が含まれるかを決めるものであり、そ
の方法自体はＳ１６と同様である。この結果、修正統合
直方体に含まれるオブジェクトが判明し、これらがひと
つのグループにまとめられる。図１４はノードａ〜ｈが
含まれる６−ｄツリーの概念図であり、ここではノード
ａとノードｃがひとつのグループ８０に統合されてい
る。グループ化のために、６−ｄツリーの各ノードには
グループ名を記録する領域が設けられており、同図のご
とくノードａとｃには「グループＡ」というグループ名
が記述されている。グループ名が書き込まれると、６−
ｄツリー保持部８内の６−ｄツリーがメモリ上で更新さ
れる。グループＡが定まれば、そのグループの空間位置
を示す座標データが図９の座標データ領域２２ａに記述
される。以下簡単のために、この座標データはグループ
Ａに関する統合直方体の頂点の座標であるとする。図１
３の制御盤７０の場合、相当多数のオブジェクトが単一
のグループＡに統合される。

【００４６】つぎに、テクスチャデータ生成部１０によ
り、グループＡに属するすべてのオブジェクトを投影平
面に投影してテクスチャデータを生成する（Ｓ２４）。
図１５はオブジェクトの投影の様子を示す図で、簡単の
ため、修正統合直方体９０には三角錘オブジェクト９
２、球オブジェクト９４、直方体オブジェクト９６のみ
が含まれるとして描いている。また、点Ｐは視点位置で
ある。本実施形態では、視点方向から見て修正統合直方
体９０の背面に当たる平面を投影平面９８とし、３つの
オブジェクトを平行投影手法によってこの平面に投影す
る。背面に投影するのは、この修正統合直方体領域に別
のオブジェクトが現れたとき、これがテクスチャデータ
の平面に遮られて表示されなくなる状態を回避するため
である。同図では、この処理によって投影された各オブ
ジェクトの像１００、１０２、１０４が斜線で示されて
いる。

【００４７】こうして投影平面にグループＡのテクスチ
ャデータが得られたとき、テクスチャデータ生成部１０
は、まずこの画像を図９のＬＯＤ１データ領域４２ａに
格納する（Ｓ２６）とともに、この画像の画素を間引く
など既知の処理により、解像度の低い画像を生成する。
こうして得られた画像をＬＯＤ２データ領域４２ｂに格
納し、以下必要に応じてさらに詳細度の低い画像を別の
ＬＯＤデータ領域（図示せず）に格納していく（Ｓ２
６）。最後に、ユーザが希望すれば６−ｄツリー保持部
８に最終的に残った６−ｄツリーを記憶部１４に書き戻
し、編集を終了する。

【００４８】（２）表示過程 表示過程は編集過程とは別個の過程であり、必ずしも編
集過程の後につづけて行われるものではない。システム
を起動してすぐに表示過程に入ることもでき、その場合
はそれ以前に登録されたグループが利用可能になる。グ
ループに属さないオブジェクトはそれぞれ個別に利用さ
れる。

【００４９】図１６は表示過程を示すフローチャートで
ある。表示過程における大まかな手順は、編集過程の前
半、つまり図１０のＳ１８（表示）までとほぼ同等であ
るが、グループに関する配慮が入る。

【００５０】まず編集過程同様、表示したい空間、すな
わちビューボリュームをＵＩ部４を介して特定する（Ｓ
３０）。これと並行してオブジェクトデータに関する６
−ｄツリーが読み込まれてメモリに置かれる（Ｓ３
２）。つづいて、基準直方体が算出される（Ｓ３４）。

【００５１】つぎに、空間探索部６で基準直方体に対す
る対象直方体のクリッピングを行う（Ｓ３６）。すなわ
ち、通常どおり６−ｄツリーを上から探索していき、基
準直方体に入るオブジェクトｘが選ばれる。そこで、そ
のノードにグループ名が記述されているかどうかを判定
する。グループ名が記述されていなければ、そのオブジ
ェクトに関する座標データ３０と画像データ３２だけを
処理する。一方、グループ名、例えば「グループＡ」が
記述されていれば、上述のデータに加えてグループデー
タ領域２２にもアクセスし、図９に示すグループＡの座
標データ４０を読み出す。この後、クリッピングが終わ
ればラスタライズ部１２で編集過程同様の処理を経て表
示を行う。このとき、グループＡが視点から近ければ図
９のＬＯＤ１データ４２ａを利用し、遠ければＬＯＤ２
データ４２ｂを利用する。他のグループについても同様
である。

【００５２】以上が表示過程である。本実施形態によれ
ば、各グループに含まれる複数のオブジェクトに関する
クリッピングが一括して完了すること、座標変換やラス
タライズ処理が二次元データであるテクスチャデータに
対して行われること、によって処理時間の大幅な短縮に
結びつく。

【００５３】なお、当然ながらグループのテクスチャデ
ータについても透視変換が可能であるため、例えば図１
３において制御盤７０に対して左右に移動する場合のウ
ォークスルー映像を容易に生成することができる。例え
ば視点が右に移動すれば、制御盤７０の左側の高さが相
対的に低く見えるはずであり、これが透視変換で表現で
きるためである。

【００５４】以上が本発明の三次元オブジェクトデータ
処理方法を用いた空間探索システムの構成と動作であ
る。なお、本実施形態について以下のような応用、変形
等が考えられる。

【００５５】１．本実施形態では制御盤という物理的に
一体の複数オブジェクトをグループ化したが、これは一
体である必要はない。空間的な位置に一定の関係のある
オブジェクトであれば、論理的、物理的な関係がなくて
もグループ化できる。例えば、視点からの距離がほぼ等
しく、それぞれの間隔もあまり大きくないようなオブジ
ェクトはグループ化に好適である。

【００５６】２．本実施形態ではクリッピングのために
基準直方体等の直方体を導入したが、これは必須ではな
い。既知の各種クリッピング手法を採用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 １−ｄツリーの例を示す図である。

【図２】 ２−ｄツリーの例を示す図である。

【図３】 ２−ｄツリーと二次元領域の関係を示す図で
ある。

【図４】 ２−ｄツリーと二次元領域の関係を示す図で
ある。

【図５】 ２−ｄツリーと二次元領域の関係を示す図で
ある。

【図６】 実施形態に係る三次元オブジェクトデータ処
理方法を用いた空間探索システムの構成図である。

【図７】 図６の記憶部の内部構成を示す図である。

【図８】 図７のオブジェクトＡの領域の内部構成を示
す図である。

【図９】 図７のグループＡの領域の内部構成を示す図
である。

【図１０】 空間探索システムの編集過程の手順を示す
フローチャートである。

【図１１】 基準直方体を示す図である。

【図１２】 対象直方体を示す図である。

【図１３】 編集過程のＳ１８で表示されたビューボリ
ュームの例を示す図である。

【図１４】 ノードａ〜ｈが含まれる６−ｄツリーによ
ってグループ化の概念を示す図である。

【図１５】 図１０のＳ２４のテクスチャデータ生成の
様子を示す図である。

【図１６】 空間探索システムの表示過程の手順を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

２ ワークステーション、４ ＵＩ部、６ 空間探索
部、８ ６−ｄツリー保持部、１０ テクスチャデータ
生成部、１２ ラスタライズ部、１４ 記憶部、２０
オブジェクトデータを記憶する領域、２０ａ オブジェ
クトＡの領域、２２ グループデータを記憶する領域、
２２ａ グループＡの領域、２４ ６−ｄツリーを記憶
する領域、３０ 座標データ領域、３２ 画像データ領
域、４０グループＡの座標データ領域、４２ａ，ｂ Ｌ
ＯＤデータ領域、６０ ビューボリューム、６２ 基準
直方体、６４ オブジェクト、６６ 対象直方体、７０
制御盤、７２ 統合直方体、８０ ひとつのグループ、
９０ 修正統合直方体、９２ 三角錘オブジェクト、９
４ 球オブジェクト、９６ 直方体オブジェクト、９８
投影平面、１００，１０２，１０４ オブジェクトの
像。

フロントページの続き (72)発明者 加納 裕 神奈川県横浜市西区平沼１丁目39番地３号 三石ヨコハマビル５Ｆ 株式会社スリー ディー内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予めオブジェクトの三次元データが記憶
   装置に準備されているとき、 記憶装置に含まれるオブジェクトのうち描画関連処理の
   対象空間に含まれるものを探索してひとつのグループに
   統合し、統合されたオブジェクトの三次元データを視点
   に依存する平面に投影し、投影後に得られる二次元デー
   タをそのグループのテクスチャデータとして保持する三
   次元オブジェクトデータ処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、 あるグループを描画する際、そのグループのテクスチャ
   データを視点から見て前記対象空間の遠い側に配置して
   表示する三次元オブジェクトデータ処理方法。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかに記載の方法に
   おいて、 あるグループについて詳細度の異なる複数のテクスチャ
   データを生成して保持しておき、そのグループを描画す
   る際、そのグループと視点との距離に応じて所望のテク
   スチャデータを選択する三次元オブジェクトデータ処理
   方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の方法に
   おいて、 座標をキーとして構成されたツリーを用いて前記探索を
   行うとともに、そのツリーの中にグループに関する情報
   を埋め込むことにより、そのツリーを探索とグループ管
   理に共用する三次元オブジェクトデータ処理方法。
5. 【請求項５】 複数のオブジェクトをその空間的な位置
   関係に着目してグループ化し、そのグループに含まれる
   オブジェクトの画像データをグループ単位でテクスチャ
   データに変換して保持する三次元オブジェクトデータ処
   理方法。