JPH1083465A

JPH1083465A - 仮想空間表示装置、仮想空間編集装置、及び仮想空間編集表示装置

Info

Publication number: JPH1083465A
Application number: JP8236872A
Authority: JP
Inventors: Yoshisuke Mimura; 義祐三村; Shuichi Shimizu; 秀一清水; Shigeaki Watanabe; 茂晃渡邉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】近景用のオブジェクトの大きさや相互距離と
の相対関係を無視して遠景用のオブジェクトを編集で
き、かつ、この遠景用オブジェクト群が視線方向の変化
に対応しつつ、常に近景用オブジェクトの背後に表示さ
れる仮想空間編集表示装置を提供する。【解決手段】近景及び遠景のオブジェクトをそれぞれ
別に編集して各記憶部に記憶させ、視点位置を固定して
視線方向のみを可変として遠景を表示し、その後バッフ
ァの初期化により、遠景オブジェクトを最遠のものとし
た上で、視点位置・視線方向とも可変として近景オブジ
ェクトを表示して合成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の三次元グラ
フィックオブジェクトが配置された三次元仮想空間情報
に基づいて任意の視点位置から任意の視線方向に眺めた
場合に得られるべき画像を表示する仮想空間表示装置、
三次元仮想空間上に複数の三次元グラフィックオブジェ
クトを配置編集するための仮想空間編集装置、及び三次
元仮想空間上に複数の三次元グラフィックオブジェクト
を配置編集し、また、上記配置された三次元仮想空間情
報に基づいて任意の視点位置から任意の視線方向に眺め
た場合に得られるべき画像を表示するための仮想空間編
集表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、三次元コンピュータグラフィック
スの技術は、ゲーム機器やプレゼンテーションシステム
等に広く利用されている。

【０００３】特に、三次元仮想空間上に複数の三次元グ
ラフィックオブジェクトを配置し、この仮想空間内で視
点位置や視線方向を自由に変更できるようにして、あた
かも使用者がその場に居合せたかのごとく仮想体験をす
ることができるバーチャルリアリティの分野は普及が著
しく、中でもいわゆる「バーチャルウォークスルー」と
呼ばれる、仮想空間中を徒歩で、あるいは移動手段によ
って移動する様な感覚を与える応用システムは、ドライ
ブゲームやフライトシミュレーションゲーム、電子ショ
ッピングシステムなどに向けて多数開発されている。

【０００４】これらのバーチャルウォークスルー応用シ
ステムの開発者にとっては、三次元グラフィックス表示
制御プログラムの作成以外にも、表示する三次元グラフ
ィックオブジェクトの作成、およびそれらのオブジェク
トの三次元仮想空間上での配置編集という作業が必要と
なる。

【０００５】従来から、この三次元グラフィックオブジ
ェクトの作成およびそれらのオブジェクトの三次元仮想
空間上での配置編集を行なうための装置には、「モデラ
ー」と呼ばれるシステムが多数開発され、利用されてい
る。モデラーは基本的には機構系ＣＡＤシステムと同様
の技術により実現されている。すなわち、三次元の直交
座標系に基づき上面図、正面図、側面図からなる三面図
を表示し、使用者がこれらの図面を編集することにより
三次元グラフィックオブジェクトを構成する個々の頂点
の三次元座標を決定していくようになっている。より具
体的には、例えば任意のオブジェクトの配置を変更す
る、すなわち座標を変更する場合、使用者は上面図、正
面図、側面図のいずれかの編集画面上で当該オブジェク
トを構成する辺などをマウスのようなポインティングデ
バイスで選択した後、マウスによるドラッグ操作で所望
の位置に移動させ、ドロップ操作で位置を確定させると
いう一連の操作を行なうようになっている。

【０００６】このようなシステムによって、三次元グラ
フィックオブジェクトの作成や配置編集は、なされてい
るのであるが、この種のバーチャルウォークスルー応用
システムでは、しばしば背景画面の表示が望まれる。例
えば、屋外の景観などの仮想空間化において、遠方の山
脈や太陽、雲などの風景を背景として表示することによ
り、リアリティのある表現をしたい場合などに必要とさ
れる。

【０００７】従来はこのような場合、以下のいずれかの
方法により対応していた。第１の方法は、他の全てのオ
ブジェクトより外側の位置に背景用のオブジェクトを配
置する方法、すなわち背景についてもオブジェクトとし
て他のオブジェクトと同様に取り扱う方法である。例え
ば、街の背景に山を表示したい場合、図２２のように街
を構成する建物オブジェクト１５０１〜１５０６と同一
の三次元座標空間内に、これらを取り囲むように山オブ
ジェクト１５１１〜１５１３を配置する。これにより、
視点位置が街の領域内に存在する限り、三次元グラフィ
ックス表示画面上で背景用のオブジェクトは常に他のオ
ブジェクトより背面に表示されることが保証される。

【０００８】第２の方法は、第１の方法を簡略化したも
ので、背景以外の全てのオブジェクトを壁のような三次
元オブジェクトで取り囲み、この壁オブジェクトの内側
に風景写真などの二次元イメージデータをテクスチャと
して張り付ける方法である。例えば図２３のように街を
構成する建物オブジェクト１６０１〜１６０６と同一の
三次元座標空間内にこれらを取り囲むように壁オブジェ
クト１６１１〜１６１３を配置し、それぞれに山テクス
チャ１６２１〜１６２３を張り付ける。この場合も同様
に、視点位置が街の領域内に存在する限り、張り付けら
れた二次元イメージデータは常に他のオブジェクトより
背面に表示されることが保証される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】遠景である背景のオブ
ジェクトと、近景であるそれ以外のオブジェクトとを比
較すると、近景用の個々のオブジェクトの大きさやオブ
ジェクト間の距離と比較して、遠景用のオブジェクトの
大きさやそのオブジェクトまでの距離は相対的に桁違い
に大きい。従って、上記の従来法のいずれの方法に従っ
た場合でも、遠景用のオブジェクトの大きさや、その遠
景用オブジェクトまでの距離の相対関係を正しく編集し
ようとすると、編集装置、再生装置ともに巨大な仮想空
間を扱わなければならなくなる。通常、この種の装置で
取り扱うことのできる座標値は有限であるため、対象仮
想空間が大きくなると分解能の低下に直結してしまう。

【００１０】また、二次元イメージデータのデータ量は
倍率の２乗に比例して増大するため、従来技術の第２の
方法のような二次元イメージデータをテクスチャとして
張り付ける方法は壁オブジェクトがある程度大きくなる
と、それだけの膨大な量のデータを扱うことは事実上不
可能となる。

【００１１】そこで、この相対関係を無視して仮想空間
を編集すること、すなわち山のように本来非常に大き
く、非常に遠い位置にあるべきオブジェクトを、扱いと
しては小さくして近くに置き、視覚的な効果に頼って大
きいものが遠くにあるかのように見せることなどを行
う。しかしこの場合には、表示装置において視点の移動
を行なうと、背景用オブジェクトも他のオブジェクトと
同等に扱われるために、不自然な表示がされることもあ
る。すなわち、前述の従来例の場合、使用者がたかだか
家一軒分の距離だけ視点移動したにもかかわらず、背景
の山の表示位置まで大きく変化してしまうことが起こり
得る。また、上記した従来法のように、遠景用・近景用
双方のオブジェクトが同一座標軸系で扱われている場合
には、使用者は遠景用のオブジェクトの配置されている
位置をも越えて、視点位置を移動してしまうことも操作
上では可能であり、この場合には遠景が全く表示されな
くなってしまう状況も起こり得る。

【００１２】さらに、近年の三次元グラフィックス技術
においては処理を高速化するため、視点からある一定距
離以上離れたオブジェクトは表示しない、いわゆるクリ
ッピング機能を採用するものが多い。かかるクリッピン
グ機能を持つ表示装置で、遠景を有する仮想空間を扱う
場合には、視点から最も距離をおいて設置されることに
なる遠景用オブジェクトや遠景テクスチャを張り付けた
壁オブジェクトはほとんどの場合表示されなくなること
も起こり得る。

【００１３】以上のように、従来の方法によっては、真
にリアリティのある表現をするためには、装置の能力と
して莫大なものが求められ、視覚効果に頼った表現で
は、仮想空間として不十分なものとなってしまうという
問題点があった。

【００１４】本発明はかかる事情に鑑みて成されたもの
であり、遠景と近景とを有する仮想空間に関して、仮想
空間でのオブジェクトの配置編集を効率的に行える仮想
空間編集装置、仮想空間内での視点の移動によっても不
自然さのない表示を可能とする仮想空間表示装置、およ
び、このような編集と表示がともに可能な仮想空間編集
表示装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる発明は、複数の三次元グラフィッ
クオブジェクトが配置された三次元仮想空間情報に基づ
いて任意の視点位置から任意の視線方向に眺めた場合に
得られるべき画像を表示する仮想空間表示装置におい
て、近景用の三次元オブジェクトの位置および形状のデ
ータを記憶している近景オブジェクト記憶部と、遠景用
の三次元オブジェクトの位置および形状のデータを記憶
している遠景オブジェクト記憶部と、仮想空間内におけ
る視点位置を記憶する視点位置レジスタと、仮想空間内
における視線方向を記憶する視線方向レジスタと、使用
者の操作に応じて上記視点位置レジスタおよび上記視線
方向レジスタの内容を更新する入力制御部と、ディスプ
レイに表示すべき画像を記憶するフレームメモリと、上
記遠景オブジェクト記憶部に記憶されているオブジェク
ト群を対象として、視点を座標系の原点に置き、視線を
視線方向レジスタに記憶された方向に向けて、仮想空間
内で眺めた場合に得られるべき画像を、透視法により生
成してフレームメモリに格納する遠景レンダリング部
と、上記近景オブジェクト記憶部に記憶されているオブ
ジェクト群を対象として、視点を視点位置レジスタに記
憶された位置に置き、視線を視線方向レジスタに記憶さ
れた方向に向けて、仮想空間内で眺めた場合に得られる
べき画像を、透視法により生成してフレームメモリに格
納する近景レンダリング部と、上記入力制御部により上
記視点位置レジスタまたは上記視線方向レジスタの内容
が更新された場合に、最初に上記遠景レンダリング部を
起動し、引き続いて上記近景レンダリング部を起動する
遠景近景合成部とを備えたことを特徴とする仮想空間表
示装置である。

【００１６】また、請求項２にかかる発明は、請求項１
に記載の仮想空間表示装置において、上記近景レンダリ
ング部は、上記視点位置を基準として、定められた距離
以上に離れた位置に存在するオブジェクトに対してはこ
れを表示しないクリッピング機能を有するものであるこ
とを特徴とする仮想空間表示装置である。

【００１７】また、請求項３にかかる発明は、請求項１
または２に記載の仮想空間表示装置において、上記遠景
レンダリング部は、オブジェクトをかすませて表示する
フォグ機能を有するものであることを特徴とする仮想空
間表示装置である。

【００１８】また、請求項４にかかる発明は、三次元仮
想空間上に複数の三次元グラフィックオブジェクトを配
置編集するための仮想空間編集装置において、近景用の
三次元オブジェクトの位置および形状のデータを記憶す
る近景オブジェクト記憶部と、遠景用の三次元オブジェ
クトの位置および形状のデータを記憶する遠景オブジェ
クト記憶部と、近景編集モードと遠景編集モードとを相
互に切り替えるモード選択部と、使用者からの編集操作
によって、三次元オブジェクトを仮想空間中で配置した
編集結果を、上記近景編集モードまたは上記遠景編集モ
ードに応じて、上記近景オブジェクト記憶部または上記
遠景オブジェクト記憶部に保存するレイアウト編集部と
を備えたことを特徴とする仮想空間編集装置である。

【００１９】また、請求項５にかかる発明は、請求項４
に記載の仮想空間編集装置において、遠景編集モードに
おいてオブジェクトのかすみの度合いを設定するフォグ
濃度設定部を備えたものであることを特徴とする仮想空
間編集装置である。

【００２０】また、請求項６にかかる発明は、請求項４
または５に記載の仮想空間編集装置において、上記レイ
アウト編集部は、遠景編集モードにおいて、編集座標系
の原点を内部に含む閉曲面を設定し、この閉曲面の内部
に任意のビットマップデータをテクスチャとして張り付
ける機能を有するものであることを特徴とする仮想空間
編集装置である。

【００２１】また、請求項７にかかる発明は、請求項６
に記載の仮想空間編集装置において、上記レイアウト編
集部が設定する閉局面が、立方体であることを特徴とす
る仮想空間編集装置である。

【００２２】また、請求項８にかかる発明は、請求項６
に記載の仮想空間編集装置において、上記レイアウト編
集部が設定する閉局面が、球面であることを特徴とする
仮想空間編集装置である。

【００２３】また、請求項９にかかる発明は、三次元仮
想空間上に複数の三次元グラフィックオブジェクトを配
置編集し、また、上記配置された三次元仮想空間情報に
基づいて任意の視点位置から任意の視線方向に眺めた場
合に得られるべき画像を表示するための仮想空間編集表
示装置において、近景用の三次元オブジェクトの位置お
よび形状のデータを記憶する近景オブジェクト記憶部
と、遠景用の三次元オブジェクトの位置および形状のデ
ータを記憶する遠景オブジェクト記憶部と、近景編集モ
ード、遠景編集モード、及び表示モードを相互に切り替
えるモード選択部と、使用者からの編集操作によって、
三次元オブジェクトを仮想空間中で配置した編集結果
を、上記近景編集モードまたは上記遠景編集モードに応
じて、上記近景オブジェクト記憶部または上記遠景オブ
ジェクト記憶部に保存するレイアウト編集部と、仮想空
間内における視点位置を記憶する視点位置レジスタと、
仮想空間内における視線方向を記憶する視線方向レジス
タと、使用者の操作に応じて上記視点位置レジスタおよ
び上記視線方向レジスタの内容を更新する入力制御部
と、ディスプレイに表示すべき画像を記憶するフレーム
メモリと、上記遠景オブジェクト記憶部に記憶されてい
るオブジェクト群を対象として、視点を座標系の原点に
置き、視線を視線方向レジスタに記憶された方向に向け
て、仮想空間内で眺めた場合に得られるべき画像を、透
視法により生成してフレームメモリに格納する遠景レン
ダリング部と、上記近景オブジェクト記憶部に記憶され
ているオブジェクト群を対象として、視点を視点位置レ
ジスタに記憶された位置に置き、視線を視線方向レジス
タに記憶された方向に向けて、仮想空間内で眺めた場合
に得られるべき画像を、透視法により生成してフレーム
メモリに格納する近景レンダリング部と、上記入力制御
部により上記視点位置レジスタまたは上記視線方向レジ
スタの内容が更新された場合に、最初に上記遠景レンダ
リング部を起動し、引き続いて上記近景レンダリング部
を起動する遠景近景合成部とを備えたことを特徴とする
仮想空間編集表示装置である。

【００２４】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．本発明の実施の形態１は、仮想空間にお
ける近景及び遠景のオブジェクトの配置を編集する仮想
空間編集装置である。図１は本発明の実施の形態１によ
る仮想空間編集装置の構成図である。本装置は、近景オ
ブジェクト記憶部１０１と、遠景オブジェクト記憶部１
０２と、モード選択部１０３と、レイアウト編集部１０
４と、ディスプレイ１１３と、マウス１１４とを備えて
いる。

【００２５】近景オブジェクト記憶部１０１は、主記憶
装置や補助記憶装置の一部の領域等の記憶装置で実現さ
れ、近景用の三次元オブジェクトの位置および形状のデ
ータを記憶する。遠景オブジェクト記憶部１０２は、例
えば主記憶装置や補助記憶装置の一部の領域（近景オブ
ジェクト記憶部１０１と別の領域を使用する。）等の記
憶装置で実現され、遠景用の三次元オブジェクトの位置
および形状のデータを記憶する。

【００２６】モード選択部１０３は、状態記憶メモリに
より実現され、グラフィカルユーザインターフェースを
用いたメニュー等を表示して、近景編集モード又は遠景
編集モードのいずれかを使用者に選択させ、そのモード
を記憶する。レイアウト編集部１０４は、ＣＰＵおよび
三次元図形編集プログラムにより実現され、選択されて
いるモードが近景編集モードまたは遠景編集モードであ
る場合、それぞれ近景オブジェクト記憶部１０１または
遠景オブジェクト記憶部１０２に記憶されている個々の
オブジェクトを編集画面に投射し、該編集画面上でオブ
ジェクトの移動、変形、回転等の編集操作を受け付け、
編集結果を近景オブジェクト記憶部１０１または遠景オ
ブジェクト記憶部１０２に保存する。

【００２７】ディスプレイ１１３は、編集画面を表示
し、マウス１１４はモード切り替え指示、及び編集操作
指示のための使用者からの入力装置として用いる。

【００２８】以上のように構成された本実施の形態１の
仮想空間編集装置の動作を、Ａ．編集のうちの（１）近
景編集、（２）遠景編集、について、図１及び図２〜図
７を用いて以下に説明する。

【００２９】Ａ．編集（１）近景編集図２はモード選択部１０３によるモード選択のメニュー
画面を示す。２１はマウスカーソル、２２と２３は近景
編集、遠景編集のそれぞれのモード用の選択ボタンであ
る。使用者はマウス１１４によってマウスカーソル２１
を移動させ、２２の近景編集モード選択ボタン上におい
てマウスボタンをクリックするなどの動作で近景編集モ
ードを選択することができる。

【００３０】近景編集モードが選択されると、レイアウ
ト編集部１０４によって近景編集用の編集画面がディス
プレイ１１３に表示される。

【００３１】図３は近景編集画面を示す。初期状態では
近景オブジェクト記憶部１０１の記憶内容は空なので、
(a) に示すように画面上にはオブジェクトは何も表示さ
れない。

【００３２】続いて使用者はマウス１１４を用いて編集
画面上に近景用の三次元オブジェクトを配置する。三次
元オブジェクトの配置にあたっては、まず、あらかじめ
市販の三次元モデリングツールなどで作成した個々のオ
ブジェクトのファイルを読み込む。例えばファイルより
オブジェクト２０１を読み込んだ場合、図２(b) に示す
ように画面上のデフォルト位置にオブジェクト２０１が
表示されるので、使用者はマウス１１４によってマウス
カーソル２１を移動してオブジェクト２０１に重ね、マ
ウスボタンのクリックによってオブジェクト２０１を選
択し、図３(c)に示すようにマウス１１４のドラッグ・
アンド・ドロップ操作によって、選択したオブジェクト
２０１を所望する位置に移動して、位置合わせを行な
う。

【００３３】図４(a) は編集後の表示画面例で、同図
(b) はこの編集結果による仮想空間の概念図であり、ビ
ルや家の配置された街並みを示す近景の様子を表してい
る。同図のように、近景用の三次元オブジェクト２０１
〜２０６をレイアウト編集した後、近景編集モードを終
了すると、その編集結果が近景オブジェクト記憶部１０
１に記憶される。

【００３４】図５は近景オブジェクト記憶部１０１の記
憶内容を示す概念図である。同図のように、各オブジェ
クトはオブジェクトを特定するオブジェクトＩＤと、近
景用の三次元グローバル座標系における中心座標（ｘ，
ｙ，ｚ）と、オブジェクトの形状との組で記憶される。
実際にはオブジェクトの形状は頂点座標の集合として定
義され、また記憶されるものであるが、ここでは簡略に
表現している。

【００３５】（２）遠景編集次に、使用者は再び、図２のモード選択部１０３による
選択画面を呼び出し、「（１）近景編集」で説明したの
と同様の操作で、遠景編集モードを選択する。レイアウ
ト編集部１０４は遠景編集用の編集画面をディスプレイ
１１３に表示するが、初期状態では遠景オブジェクト記
憶部１０２の記憶内容は空なので、図３(a) と同様に画
面上にはオブジェクトは何も表示されない。

【００３６】続いて使用者は図３に示したように、近景
編集時と同様の方法で編集画面上に遠景用の三次元オブ
ジェクトを配置する。

【００３７】図６(a) は編集後の表示画面例であり、同
図(b) は編集された仮想空間の概念図であって、街を囲
む山を示す遠景の様子を表している。但し、近景編集用
に用いた三次元グローバル座標系と遠景編集用に用いる
三次元グローバル座標系は独立した座標系である。同図
のように、遠景用の三次元オブジェクト４０１〜４０３
をレイアウト編集した後、遠景編集モードを終了する
と、その編集結果が遠景オブジェクト記憶部１０２に記
憶される。

【００３８】図７は遠景オブジェクト記憶部１０２の記
憶内容を示す概念図である。

【００３９】以上のように近景および遠景の編集が行な
われ、編集結果である近景及び遠景のオブジェクトの配
置は近景オブジェクト記憶部１０１及び遠景オブジェク
ト記憶部１０２に記憶された状態となる。

【００４０】このように、本実施の形態１による仮想空
間編集装置では、モード選択部によって近景と遠景とで
編集モードを切り替えることで、遠景用の三次元オブジ
ェクト群を近景用の三次元オブジェクト群とは異なるグ
ローバル座標空間上で、レイアウト編集部によって編集
することができる。従って、近景用グローバル座標空間
の定義域の拡大に左右されずに、比較的小さな編集画面
上で遠景用の三次元オブジェクト群を編集することがで
き、かつ近景用の三次元オブジェクトとの大きさの相対
関係にとらわれることなく、編集に適した大きさのオブ
ジェクトを配置することができる。そして、近景と遠景
の編集の結果はそれぞれ近景オブジェクト記憶部及び遠
景オブジェクト記憶部に記憶されるので、例えば、ある
近景との組み合わせを意図して編集した遠景のデータ
を、保存している別の近景と組み合わせて用いることな
ども可能であり、編集結果を効率的に保存し、柔軟に活
用することができるようになる。

【００４１】実施の形態２．本発明の実施の形態２は、
近景及び遠景を有する仮想空間を表示する仮想空間表示
装置である。図８は本発明の実施の形態２による仮想空
間表示装置の構成図である。本装置は、近景オブジェク
ト記憶部１０１と、遠景オブジェクト記憶部１０２と、
モード選択部１０３と、視点位置レジスタ１０５と、視
線方向レジスタ１０６と、入力制御部１０７と、フレー
ムメモリ１０８と、Ｚバッファ１０９と、遠景レンダリ
ング部１１０と、近景レンダリング部１１１と、遠景近
景合成部１１２と、ディスプレイ１１３と、マウス１１
４とを備えている。

【００４２】図において、１０１と１０２については実
施の形態１の装置と同様であり、説明を省略する。モー
ド選択部１０３は、状態記憶メモリにより実現され、グ
ラフィカルユーザインターフェースを用いたメニューを
表示して、仮想空間表示モードを使用者に指示させ、仮
想空間の表示を開始する。

【００４３】視点位置レジスタ１０５及び視線方向レジ
スタ１０６は、いずれも半導体メモリ等で実現され、使
用者が仮想空間内でオブジェクトや背景を見る、仮想空
間内の視点の位置と視線の方向とを記憶する。仮想空間
内のオブジェクト及び背景の見え方、すなわち装置によ
る表示は、この視点の位置及び視線の方向によって決定
される。

【００４４】視点位置レジスタ１０５は、近景オブジェ
クト記憶部１０１で採用している三次元グローバル座標
系と同一の座標空間内で、現在の視点が位置する座標点
を記憶する。視点位置レジスタ１０５に記憶される座標
点は、３つの座標軸上の座標値の組であって、（ｘ，
ｙ，ｚ）で表記される。視線方向レジスタ１０６は、近
景オブジェクト記憶部１０１および遠景オブジェクト記
憶部１０２に記憶された三次元オブジェクト群を眺める
場合の視線の方向を示すベクトルを記憶する。このベク
トルは、Ｘ軸を中心とした時計回りの回転角ｒx 、Ｙ軸
を中心とした時計回りの回転角ｒy の組であって、（ｒ
x ，ｒy ）で表記され、（ｒx ，ｒy ）＝(0,0) はＺ軸
の正の向きを指すものとする。

【００４５】入力制御部１０７は、ＣＰＵおよび制御プ
ログラムにより実現され、使用者の操作に応じて視点位
置レジスタ１０５および視線方向レジスタ１０６の内容
を更新する。ここでは、マウス１１４がディスプレイ１
１３の中央より右にある場合は視線方向の右回転、中央
より左側にある場合は視線方向の左回転の操作指示と見
なし、視線方向レジスタ１０６の内容（ｒx,ｒy ）のｒ
y の値を一定値だけ増加、または減少させ、また、マウ
ス１１４がディスプレイ１１３の中央より上側にある場
合は視点の前進、中央より下側にある場合は視点の後退
の操作指示と見なし、視線方向と同じ向きにとった単位
ベクトルの各成分を視点位置レジスタ１０５の内容
（ｘ，ｙ，ｚ）に加算または減算するものとする。

【００４６】フレームメモリ１０８は、デュアルポート
メモリで構成され、ディスプレイ１１３に表示すべき画
像を記憶する。Ｚバッファ１０９はフレームメモリ１０
８上の各点の奥行き値を例えば１６ビットで記憶し、各
オブジェクトは、このＺバッファに記憶された奥行き値
によって、手前にあるか奥にあるかを判断される。即
ち、各オブジェクトが描画される際には、よく知られた
隠面消去法により、対象ピクセルのＺ値が対応するＺバ
ッファ１０９の記憶内容より小さい、即ち手前にあると
判断された場合に限ってフレームメモリ１０８およびＺ
バッファ１０９の値が更新される。

【００４７】遠景レンダリング部１１０、及び近景レン
ダリング部１１１は、ともに高速グラフィックスハード
ウェアおよびその制御ソフトウェアにより構成され、そ
れぞぞれ遠景、及び近景のオブジェクトについて、仮想
空間内における描画を行う。遠景レンダリング部１１０
は、視点の位置を座標系の原点とし、視線方向を視線方
向レジスタ１０６の方向として、遠景オブジェクト記憶
部１０２に記憶されているオブジェクト群を眺めた場合
に得られるべき画像を、透視法により生成してフレーム
メモリ１０８およびＺバッファ１０９に格納する。近景
レンダリング部１１１は、視点位置を視点位置レジスタ
１０５の位置とし、視線方向を視線方向レジスタ１０６
の方向として、近景オブジェクト記憶部１０１に記憶さ
れているオブジェクト群を眺めた場合に得られるべき画
像を透視法により生成し、フレームメモリ１０８および
Ｚバッファ１０９に格納する。

【００４８】遠景近景合成部１１２は、制御ソフトウェ
アにより構成され、入力制御部１０７により視点位置レ
ジスタ１０５または視線方向レジスタ１０６の内容が更
新された場合に、最初に遠景レンダリング部１１０を、
次に近景レンダリング部１１１を機能させて、遠景と近
景とを重ねて描画させる。この際、近景レンダリング部
を起動するに先立って、Ｚバッファ１０９のすべての値
を、その取りうる最大値に更新し、しかる後に近景レン
ダリング部１１１を起動することによって、近景レンダ
リング部１１１で描画されるすべてのオブジェクトが遠
景レンダリング部１１０による描画結果に対し、常にオ
ーバーラップ表示されるようにする。

【００４９】ディスプレイ１１３は、フレームメモリ１
０８を参照して仮想空間表示画面を表示し、マウス１１
４は、使用者が仮想空間表示の開始を指示するための、
また、視点位置および視線方向の変更を指示するための
入力装置として用いる。

【００５０】以上のように構成された本実施の形態２の
仮想空間表示装置の動作を、Ｂ．表示のうちの（１）初
期表示、（２）仮想空間内の移動、について、図８及び
図９〜図１７を用いて以下に説明する。

【００５１】Ｂ．表示（１）初期表示ここで、本実施の形態２の装置の近景オブジェクト記憶
部１０１及び遠景オブジェクト記憶部１０２には、例え
ば実施の形態１に示した編集装置による近景および遠景
の編集結果である近景及び遠景のオブジェクトの配置が
記憶された状態となっているものとする。ただし、本装
置が扱う仮想空間情報については、実施の形態１による
編集装置の編集結果に限られるものではなく、他の編集
装置等によっても、近景及び遠景用オブジェクトのデー
タが、図５及び図７に示すような適切な形式で各記憶部
に記憶されてさえいれば良い。

【００５２】使用者は仮想空間を実際に三次元表示する
ために、モード選択部１０３により、図９のモード選択
画面において、マウスカーソル２１によって表示ボタン
２４を選択することにより、仮想空間表示モードを開始
する。

【００５３】この時、視点位置および視線方向の初期値
は、手前からすべての近景オブジェクト２０１〜２０６
が見渡せる位置および方向、たとえば視線位置レジスタ
１０５の記憶内容（ｘ，ｙ，ｚ）が(0,20,-40)、視線方
向レジスタ１０６の記憶内容（ｒx,ｒｙ）が(0 ,0 ) と
設定されるものとする。

【００５４】遠景近景合成部１１２は、まず最初にフレ
ームメモリ１０８とＺバッファ１０９を初期化する。フ
レームメモリ１０８はゼロクリアされ、１６ビットのＺ
バッファ１０９は最大値である２の１６乗の６５５３５
に初期化され、その後、遠景近景合成部１１２はまず遠
景レンダリング部１１０を起動する。

【００５５】遠景レンダリング部１１０は、遠景オブジ
ェクト記憶部１０２に記憶されている図７に示したオブ
ジェクト群４０１〜４０３を遠景用グローバル座標系の
原点において視線方向(0 ,0 ) を眺めた場合に得られる
べき画像を透視法により生成し、フレームメモリ１０８
およびＺバッファ１０９に格納する。すなわち、図１０
におけるＬＢ−Ｏ−ＲＢの視野における画像を描くこと
になる。この場合、オブジェクト４０２のみが視野に入
るので表示され、視野に入らないオブジェクト４０１お
よび４０３は表示されないことになる。その結果、フレ
ームメモリ１０８の記憶内容による画面表示は図１１と
なる。なお、山の像に対応するＺバッファ１０９上の領
域には、視点からオブジェクト４０２までの距離である
１０前後の値が設定される。

【００５６】遠景レンダリング部１１０の動作が完了し
た後、遠景近景合成部１１２はＺバッファ１０９のすべ
ての値を再度最大値の６５５３５に更新し、しかる後に
近景レンダリング部１１１を起動する。

【００５７】近景レンダリング部１１１は、近景オブジ
ェクト記憶部１０１に記憶されている図５に示したオブ
ジェクト群２０１〜２０６を近景用グローバル座標系の
点ＶＰ(0,20,-40)において視線方向(0 ,0 ) を眺めた場
合すなわち図１２におけるＬＦ−ＶＰ−ＲＦの視野に得
られるべき画像を透視法により生成しフレームメモリ１
０８およびＺバッファ１０９に格納する。この場合、各
オブジェクトの描画時にはＺバッファ１０９を参照して
オブジェクト間の前後関係が判定され、手前にあるオブ
ジェクトは奥にあるオブジェクトにオーバーラップして
描画される。但し、先に遠景レンダリング部１１０で描
画された山のオブジェクト４０２は、その後近景レンダ
リング部１１１の起動に先立ったＺ値の初期化の処理に
おいて、最大の値が設定されているため、近景レンダリ
ング部１１１で描画されるオブジェクトは必ずオブジェ
クト４０２にオーバーラップする、すなわち手前に描画
されることになる。その結果が、フレームメモリ１０８
の記憶内容とされ、このフレームメモリ１０８の内容が
ディスプレイ１１３に表示されると、画面表示は図１３
のように山を表すオブジェクト４０２の手前に建造物の
オブジェクト２０１〜２０６が配置されたものとなる。

【００５８】（２）仮想空間内での移動図１４(a) は本実施の形態２の装置による、仮想空間内
での移動を指示する手段について説明するための図であ
る。図１４(a) に示すように、表示された仮想空間を分
割して、分割されたそれぞれの領域を移動方向を指定す
る領域とし、ここにマウスカーソルを位置させることで
移動方向を指定するものである。仮想空間内での移動、
すなわち仮想空間内での視点の移動を指示する手段とし
ては、図１４(a) に示す方法に限られるものではなく、
例えば図１４(b) に示す方法、すなわち仮想空間を表示
する領域と別に移動方向を指示する部分を設定し、ここ
にマウスカーソルを位置させることで、移動方向を指定
するもの等の各種の方法を用いることができる。一般に
図１４(a)(b)のような方法において、前進又は後退の指
示を行う場合、仮想空間内で前進又は後退で移動する距
離については、１回の指示により定められた量だけ移動
するものとされることが多い。

【００５９】ここで、使用者がこの仮想空間内で現在眺
めている視線の方向に前進したいとする。このことは、
図１４(c) に示すように使用者がマウス１１４を用いて
カーソル２１をディスプレイ１１３の中央より上側に位
置することにより指示される。入力制御部１０７は、こ
の指示を受けて、視点位置レジスタ１０５の記憶内容
(0,20,-40)を視線方向レジスタ１０６が指す方向(0 ,0
) すなわちＺ軸の正の方向に一定距離だけ前進した位
置に更新する。この場合前進する一定距離を４０とし、
視点位置レジスタ１０５の記憶内容は(0,20,0)に更新さ
れる。

【００６０】視点位置レジスタ１０５の内容が更新され
たため、遠景近景合成部１１２が再度起動される。
「（１）初期表示」の場合と同様に、遠景近景合成部１
１２は、まず最初にフレームメモリ１０８とＺバッファ
１０９を初期化する。フレームメモリ１０８はゼロクリ
アされ、１６ビットのＺバッファ１０９は最大値である
２の１６乗の６５５３５に初期化される。フレームメモ
リ１０８がクリアされるので、この瞬間にはディスプレ
イ１１３による画面には何も表示されない。

【００６１】遠景近景合成部１１２はまず遠景レンダリ
ング部１１０を起動する。遠景レンダリング部１１０に
ついては、視点の位置を座標系の原点と定めているの
で、視点位置レジスタ１０５の内容の変更の影響を受け
ない。そして、この場合には視線方向レジスタ１０６の
内容が更新されていないため、描画の対象範囲は図１０
におけるＬＢ−Ｏ−ＲＢと同一であり、従ってフレーム
メモリ１０８の記憶内容は変更されず、ディスプレイ１
１３による画面表示も図１１と同一になる。

【００６２】引き続いて近景レンダリング部１１１が起
動される。視点位置が近景用グローバル座標系の点Ｖ
Ｐ’(0,20,0)に変更になっているため、描画の対象範囲
は図１２におけるＬＦ’−ＶＰ’−ＲＦ’となる。その
結果、フレームメモリ１０８の記憶内容が変更され、こ
のフレームメモリ１０８の内容がディスプレイ１１３に
表示されて、画面表示は図１５のようになる。仮想空間
内における移動に伴って画面表示が図１３から図１５に
変化するが、この変化において山のオブジェクト４０２
は変化せず、建造物のオブジェクトについてはオブジェ
クト２０２の家のみが拡大されて見えるように変化す
る。

【００６３】さらにここで使用者がこの仮想空間内で現
在眺めている視線の方向を左に４５°旋回したいと仮定
する。このことは、図１４(c) に示すように、使用者が
マウス１１４を用いてカーソルをディスプレイ１１３の
中央より左側に位置することにより実現される。これに
対し、入力制御部１０７は、視線方向レジスタ１０６の
記憶内容(0 ,0 ) を(0 ,45 )に更新する。

【００６４】視線方向レジスタ１０６の内容が更新され
たため、遠景近景合成部１１２が再度起動される。遠景
近景合成部１１２はフレームメモリ１０８とＺバッファ
１０９を初期化してから、まず遠景レンダリング部１１
０を起動する。この場合、描画の対象範囲は図１０にお
けるＬＢ”−Ｏ−ＲＢ”となり、従ってフレームメモリ
１０８の記憶内容が変更されて、ディスプレイ１１３に
よる画面表示は図１６のようになる。引き続いて近景レ
ンダリング部１１１が起動される。視点位置は先と同じ
近景用グローバル座標系の点ＶＰ’(0,20,0)であるが、
描画の対象範囲は図１２におけるＬＦ”−ＶＰ’−Ｒ
Ｆ”となる。その結果、フレームメモリ１０８の記憶内
容が変更され、さらにこのフレームメモリ１０８の内容
がディスプレイ１１３に表示されると画面表示は図１７
のようになる。左旋回に対する画面の変化は図１５から
図１７であり、山のオブジェクトは山４０２だけが見え
ていた状態から山４０２と山４０１のそれぞれ一部分が
見える状態に、建造物については、家２０２の一部と、
ビル２０１が見える状態に変わる。

【００６５】このように、本実施の形態２による仮想空
間表示装置では、近景及び遠景のオブジェクトはそれぞ
れの記憶部に記憶されており、表示に際しては遠景近景
合成部がまず遠景レンダリング部を起動して、固定した
視点位置に基づいて遠景のオブジェクトを表示し、オブ
ジェクト間の前後関係の判定に用いるバッファを初期化
した後に近景レンダリング部を起動して、近景のオブジ
ェクトを必ず遠景のオブジェクトの手前に置かれるよう
に表示する。従って、使用者が視点位置の変更操作を行
なっても、遠景用オブジェクト群については眺める基準
点は変更されないので、使用者がたかだか家一軒分の距
離だけ視点移動したにもかかわらず、背景の山の表示位
置まで大きく変化してしまうといった不自然な状況は発
生せず、また、操作によって可能ないかなる移動を行っ
ても、近景のオブジェクトは遠景のオブジェクトの前に
表示されることが保証され、現実性のある仮想空間の表
示が可能となる。そして、近景オブジェクトとは別に遠
景オブジェクト記憶部に記憶された比較的小さな三次元
オブジェクトを遠景に用いることができるため、装置の
メモリ使用量を低減することができる。

【００６６】実施の形態３．図１８は本発明の実施の形
態３による仮想空間編集表示装置の構成図である。本装
置は、近景オブジェクト記憶部１０１と、遠景オブジェ
クト記憶部１０２と、モード選択部１０３と、レイアウ
ト編集部１０４と、視点位置レジスタ１０５と、視線方
向レジスタ１０６と、入力制御部１０７と、フレームメ
モリ１０８と、Ｚバッファ１０９と、遠景レンダリング
部１１０と、近景レンダリング部１１１と、遠景近景合
成部１１２と、ディスプレイ１１３と、マウス１１４と
を備えている。

【００６７】１０１と１０２、及び１０４は実施の形態
１の装置と同様であり、１０５〜１１２は実施の形態２
の装置と同様であるので、説明を省略する。

【００６８】モード選択部１０３は、状態記憶メモリに
より実現され、例えばグラフィカルユーザインターフェ
ースを用いたメニューを表示して、近景編集モード、遠
景編集モード、仮想空間表示モードのいずれかを使用者
に選択させ、そのモードを記憶する。ディスプレイ１１
３は、フレームメモリ１０８を参照して編集画面または
仮想空間表示画面を表示し、マウス１１４はモード切り
替え指示、編集操作指示、視点位置および視線方向の変
更指示のための使用者からの入力装置として用いる。

【００６９】図１９はモード選択部１０３によるモード
選択のメニュー画面を示す。２１はマウスカーソル、２
２〜２４は近景編集、遠景編集、表示のそれぞれのモー
ド用の選択ボタンである。使用者はマウス１１４によっ
てマウスカーソル２１を移動させ、２２〜２４の選択ボ
タン上においてマウスボタンをクリックするなどの動作
でモードを選択することができる。

【００７０】モードが選択されてから後の本実施の形態
３の仮想空間編集表示装置の動作は、編集に際しては、
実施の形態１のＡ．編集における（１）近景編集、
（２）遠景編集、と表示に際しては、実施の形態２の
Ｂ．表示における（１）初期表示、（２）仮想空間内の
移動、と同様となるので説明を省略する。

【００７１】このように、本実施の形態３による仮想空
間編集表示装置では、編集にあたって比較的小さな編集
画面上で、適当な大きさのオブジェクトを用いて遠景オ
ブジェクトを配置でき、表示にあたっては、使用者が視
点位置の変更操作を行なっても近景と遠景のアンバラン
スなど不自然な表示がされることがない。加えて、近景
及び遠景オブジェクト記憶部に記憶されるオブジェクト
や、入力及び表示のための手段などを編集と表示におい
て共有して、編集と表示とをモード選択部によって切り
替えて、一つの装置において行えるため、編集結果を即
時表示させて確認することが可能となり、より効率的か
つ柔軟に編集を行うことができるようになる。

【００７２】なお、遠景の表示についてバラエティ豊か
な表現効果を得られるように、遠景レンダリング部にお
いて、オブジェクトを霧がかかったようにかすませて表
現するための、三次元グラフィックス技術で公知のフォ
グ（ミスト）機能を備えてもよい。また、遠景のかすみ
度合を可変にするために、モード選択部により選択され
たモードが遠景編集モードの場合のみ起動され、オブジ
ェクトをかすませる度合いを指定するフォグ濃度設定部
を備えてもよい。

【００７３】実施の形態４．本発明の実施の形態４は、
遠景の編集において、画像データの張り付けが可能な仮
想空間編集装置である。

【００７４】本実施の形態４による編集装置は、実施の
形態１に示した編集装置と同様の構成であり、構成図は
図１を用いる。

【００７５】本実施の形態４では、レイアウト編集部１
０４は、使用者がモード選択部１０３を用いて「遠景編
集モード」を選択した場合、自動的に遠景画像張り付け
用オブジェクトを生成する。その他の符号は実施の形態
１と同じであり、説明を省略する。

【００７６】本実施の形態４による仮想空間編集装置の
動作は、Ａ．編集において（１）近景編集、と（２）遠
景編集、とを行うものであるが、このうち（１）近景編
集、については実施の形態１と同様の動作であるので、
説明を省略し、以下に（２）遠景編集、の動作を、先の
実施の形態１と同じ仮想空間について説明する。

【００７７】（２）遠景編集実施の形態１の場合と同様にして、モード選択部によっ
て遠景編集モードが選択されると、レイアウト編集部は
自動的に図２０に示す遠景画像張り付け用オブジェクト
１３０１〜１３０６を生成する。そして、これらの６つ
のオブジェクトで取り囲まれた立方体の面の１つを選択
して編集画面に表示し、任意の画像データを張り付ける
ための編集操作を受け付ける。張り付けられる画像デー
タとしては、図２１に示す最大３２０×３２０ピクセル
であって、各ピクセルごとにＲ、Ｇ、Ｂ各８ビットカラ
ーを指定できる一般的なビットマップデータなどを用い
ることができる。レイアウト編集部１０４で張り付けら
れた画像データは対応する遠景画像張り付け用オブジェ
クトのテクスチャデータとしてオブジェクト１３０１〜
１３０６とともに遠景オブジェクト記憶部１０２に記憶
される。但し、オブジェクト１３０１〜１３０６の位置
は、遠景用グローバル座標空間上の原点から等距離に設
定される。

【００７８】このように、本実施の形態４の編集装置に
よれば、使用者は単に図２１に示すような山の風景の画
像データを用意し、これを遠景画像張り付け用オブジェ
クト１３０１〜１３０３に張り付けるだけでよい。この
ように編集した遠景オブジェクトが遠景オブジェクト記
憶部に記憶されている場合も、例えば実施の形態２によ
る表示装置での表示結果は先の場合と同様のものとな
る。

【００７９】このように、本実施の形態４による仮想空
間編集装置では、レイアウト編集部が、遠景画像張り付
け用オブジェクトを自動生成し、任意の画像データを張
り付けることによって遠景の編集を行うので、山や雲な
どの遠景用三次元オブジェクトを個々に作成する必要が
なく、より効率的に編集を行うことが可能となり、ま
た、風景写真などの写実的なデータを利用することなど
で、高画質の遠景によってより現実味のある仮想空間の
表示が可能となる。

【００８０】なお、本実施の形態４の編集装置では、遠
景画像張り付け用オブジェクト群を立方体状に生成する
ものとしたが、これを球面状に生成するものとしてもよ
い。これは、具体的には、正多面体の面数を増大して球
面を近似することによって実現が可能である。

【００８１】実施の形態５．本発明の実施の形態５は、
クリッピング機能を持つ仮想空間表示装置である。本実
施の形態５による表示装置は、実施の形態２に示した表
示装置と同様の構成であり、構成図は図８を用いる。

【００８２】本実施の形態５では、近景レンダリング部
１１１は、指定された視点位置から特定距離以上離れた
位置に存在するオブジェクトを表示しないクリッピング
機能を備える。その他の符号は実施の形態２と同じであ
り、説明を省略する。

【００８３】本実施の形態５による仮想空間表示装置を
用いたＢ．表示における動作は、ほぼ実施の形態２と同
様であり、近景レンダリング部１１１が、指定された視
点位置から特定距離以上離れた位置に存在するオブジェ
クトを表示しない点のみが異なる。なお、この場合であ
っても、遠景レンダリング部１１０ではそのようなクリ
ッピングが行なわれないため、遠景としての山の表示は
保証される。

【００８４】本実施の形態５による表示装置では、近景
レンダリング部が、仮想空間内で離れて位置するオブジ
ェクトを表示しないクリッピング機能を有することによ
り、近景オブジェクト記憶部に多数のオブジェクトが記
憶されている場合でも、離れたオブジェクトの表示を省
略することによって表示処理の高速化を図ることができ
る。また、遠景のオブジェクトについては、遠景オブジ
ェクト記憶部に記憶し、遠景レンダリング部が表示を行
うことで、近景のオブジェクトとは別に扱うので、クリ
ッピングの対象とならず、クリッピング機能によって遠
景の表示に支障が出るような、従来の表示装置で問題と
なった不都合は起こらない。

【００８５】

【発明の効果】請求項１にかかる仮想空間表示装置は、
近景、及び遠景用の三次元オブジェクトの位置および形
状のデータを記憶している近景及び遠景オブジェクト記
憶部と、仮想空間内における視点位置、及び視線方向を
記憶する視点位置及び視線方向レジスタと、使用者の操
作に応じて上記両レジスタの内容を更新する入力制御部
と、ディスプレイに表示すべき画像を記憶するフレーム
メモリと、遠景オブジェクトを対象として、視点位置は
固定し、視線方向は視線方向レジスタの内容として、透
視法により生成した画像をフレームメモリに格納する遠
景レンダリング部と、近景オブジェクトを対象として、
視点位置及び視線方向を各レジスタの内容として、透視
法により生成した画像をフレームメモリに格納する近景
レンダリング部と、両レジスタの内容が更新された場合
に、最初に上記遠景レンダリング部を起動し、引き続い
て上記近景レンダリング部を起動する遠景近景合成部と
を備えたものであって、使用者が視点位置の変更操作を
行なっても遠景用オブジェクト群を眺める基準点を変更
しないようにしているため、使用者がわずかな距離だけ
視点移動したにもかかわらず背景の表示位置まで大きく
変化してしまうといった不自然な状況の発生を防止する
ことができる。また、比較的小さな三次元オブジェクト
を遠景に用いることができるため、装置のメモリ使用量
を低減することができる。さらに、使用者の操作により
視点位置が遠景を越えて移動してしまい遠景が表示され
なくなることを防止することができる。

【００８６】請求項２にかかる仮想空間表示装置は、請
求項１に記載の仮想空間表示装置において、近景レンダ
リング部が、視点位置を基準として、定められた距離以
上に離れた位置に存在するオブジェクトに対してはこれ
を表示しないクリッピング機能を有するものであって、
上記の効果に加え、視点から遠く離れたオブジェクトの
表示を省略することによって表示処理の高速化を図りつ
つも、遠景の表示を保証することができる。

【００８７】請求項３にかかる仮想空間表示装置は、請
求項１または２に記載の仮想空間表示装置において、上
記遠景レンダリング部が、オブジェクトを霧にかすんだ
ごとく表示するフォグ機能を有するものであって、上記
の効果に加え、遠景のみを霞ませて多様な表現効果を得
ることが可能となる。

【００８８】請求項４にかかる仮想空間編集装置は、近
景及び遠景の編集モードを切り替えるモード選択部と、
近景及び遠景用の三次元オブジェクトの位置および形状
のデータを記憶する近景及び遠景オブジェクト記憶部
と、編集モードによって各記憶部のオブジェクトを編集
画面に表示した上で、個々のオブジェクトについて使用
者による編集操作を受け、その結果を、各記憶部に保存
するレイアウト編集部とを備えたものであって、遠景用
の三次元オブジェクト群を近景用の三次元オブジェクト
群とは異なるグローバル座標空間上でレイアウト編集す
ることができるため、近景用グローバル座標空間の定義
域の拡大に左右されず比較的小さな編集画面上で遠景用
の三次元オブジェクト群を編集でき、かつ近景用の三次
元オブジェクトとの大きさの相対関係を無視して適当な
大きさのオブジェクトを配置することができる。また、
一度編集した遠景データを異なる近景データと組み合わ
せることも可能であり、編集した情報の利用範囲の拡大
を図れる。

【００８９】請求項５にかかる仮想空間編集装置は、請
求項４に記載の仮想空間編集装置において、遠景編集モ
ードで、オブジェクトをフォグ機能によって表示する際
のかすみの度合いを設定するフォグ濃度設定部を備えた
ものであって上記の効果に加え、遠景表示のかすみ度合
を可変に設定することができ、細やかな表現が可能とな
る。

【００９０】請求項６にかかる仮想空間編集装置は、請
求項４または５に記載の仮想空間編集装置において、レ
イアウト編集部が、遠景編集モードでは、編集座標系の
原点を内部に含む閉曲面を設定し、この閉曲面の内部に
任意のビットマップデータをテクスチャとして張り付け
る機能を有するものであって、上記の効果に加え、遠景
の編集時には三次元オブジェクトを作成する必要がな
く、また、風景写真などの写実的なデータを利用できる
ので、高画質の遠景を簡単に表示することができる。

【００９１】請求項７にかかる仮想空間編集装置は、請
求項６に記載の仮想空間編集装置において、設定する閉
局面が立方体であるもので、上記の効果に加え、遠景の
編集は６枚の画像データを張り付けるだけであり、より
編集の効率が向上する。

【００９２】請求項８にかかる仮想空間編集装置は、請
求項６に記載の仮想空間編集装置において、設定する閉
局面が球面であるもので、上記の効果に加え、個々の画
像データ間により滑らかな連続性を与えることが可能と
なる。

【００９３】請求項９にかかる仮想空間編集表示装置
は、近景及び遠景の編集モードを切り替えるモード選択
部と、近景及び遠景用の三次元オブジェクトの位置およ
び形状のデータを記憶する近景及び遠景オブジェクト記
憶部と、編集モードによって各記憶部のオブジェクトを
編集画面に表示した上で、個々のオブジェクトについて
使用者による編集操作を受け、その結果を、各記憶部に
保存するレイアウト編集部と、仮想空間内における視点
位置、及び視線方向を記憶する視点位置及び視線方向レ
ジスタと、使用者の操作に応じて上記両レジスタの内容
を更新する入力制御部と、ディスプレイに表示すべき画
像を記憶するフレームメモリと、遠景オブジェクトを対
象として、視点位置は固定し、視線方向は視線方向レジ
スタの内容として、透視法により生成した画像をフレー
ムメモリに格納する遠景レンダリング部と、近景オブジ
ェクトを対象として、視点位置及び視線方向を各レジス
タの内容として、透視法により生成した画像をフレーム
メモリに格納する近景レンダリング部と、両レジスタの
内容が更新された場合に、最初に上記遠景レンダリング
部を起動し、引き続いて上記近景レンダリング部を起動
する遠景近景合成部とを備えたものであって、編集にあ
たって比較的小さな編集画面上で、かつ適当な大きさの
オブジェクトを用いて遠景オブジェクトが配置でき、表
示にあたっては、使用者が視点位置の変更操作を行なっ
ても近景と遠景のアンバランスなど不自然な表示がされ
ることがない。加えて、近景及び遠景オブジェクト記憶
部に記憶されるオブジェクトや、入力及び表示のための
デバイスなどを編集と表示において共有して、編集と表
示とをモード選択部によって切り替えて、一つの装置に
おいて行えるため、編集結果を即時表示させて確認する
ことが可能となり、より効率的かつ柔軟に編集を行うこ
とができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による仮想空間編集装置
の構成図である。

【図２】同装置によるモード選択の画面を示す図であ
る。

【図３】同装置によるオブジェクト配置編集の画面を示
す図である。

【図４】同装置による近景編集画面を示す図である。

【図５】同装置による近景オブジェクト記憶部の記憶状
態を示す模式図である。

【図６】同装置による遠景編集画面を示す図である。

【図７】同装置による遠景オブジェクト記憶部の記憶状
態を示す模式図である。

【図８】本発明の実施の形態２による仮想空間表示装置
の構成図である。

【図９】同装置によるモード選択の画面を示す図であ
る。

【図１０】同装置による遠景レンダリング部の描画対象
範囲を示す模式図である。

【図１１】同装置による遠景のみをレンダリングした直
後のフレームメモリの記憶状態に基づいた画面表示を示
す図である。

【図１２】同装置による近景レンダリング部の描画対象
範囲を示す模式図である。

【図１３】同装置による遠景と近景を合成した後のフレ
ームメモリの記憶状態に基づいた画面表示を示す図であ
る。

【図１４】同装置による仮想空間内での視点の移動を指
示する操作を説明するための図である。

【図１５】同装置による視点移動後において、遠景と近
景を合成した後のフレームメモリの記憶状態に基づいた
画面表示を示す図である。

【図１６】同装置による視線方向旋回後において、遠景
のみをレンダリングした直後のフレームメモリの記憶状
態に基づいた画面表示を示す図である。

【図１７】同装置による視線方向旋回後において、遠景
と近景を合成した後のフレームメモリの記憶状態に基づ
いた画面表示を示す図である。

【図１８】本発明の実施の形態３による仮想空間編集表
示装置の構成図である。

【図１９】同装置によるモード選択の画面を示す図であ
る。

【図２０】本発明の実施の形態４の仮想空間編集装置に
よる遠景画像張り付け用オブジェクトの概念図である。

【図２１】同装置による遠景画像ビットマップデータの
一例を示す模式図である。

【図２２】従来の仮想空間編集表示装置を用いた背景画
面表示方法の一例を説明するための概念図である。

【図２３】従来の仮想空間編集表示装置を用いた背景画
面表示方法の他の例を説明するための概念図である。

【符号の説明】

１０１近景オブジェクト記憶部１０２遠景オブジェクト記憶部１０３モード選択部１０４レイアウト編集部１０５視点位置レジスタ１０６視線方向レジスタ１０７入力制御部１０８フレームメモリ１０９Ｚバッファ１１０遠景レンダリング部１１１近景レンダリング部１１２遠景近景合成部１１３ディスプレイ１１４マウス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の三次元グラフィックオブジェクト
が配置された三次元仮想空間情報に基づいて任意の視点
位置から任意の視線方向に眺めた場合に得られるべき画
像を表示する仮想空間表示装置において、近景用の三次元オブジェクトの位置および形状のデータ
を記憶している近景オブジェクト記憶部と、遠景用の三次元オブジェクトの位置および形状のデータ
を記憶している遠景オブジェクト記憶部と、仮想空間内における視点位置を記憶する視点位置レジス
タと、仮想空間内における視線方向を記憶する視線方向レジス
タと、使用者の操作に応じて上記視点位置レジスタおよび上記
視線方向レジスタの内容を更新する入力制御部と、ディスプレイに表示すべき画像を記憶するフレームメモ
リと、上記遠景オブジェクト記憶部に記憶されているオブジェ
クト群を対象として、視点を座標系の原点に置き、視線
を視線方向レジスタに記憶された方向に向けて、仮想空
間内で眺めた場合に得られるべき画像を、透視法により
生成してフレームメモリに格納する遠景レンダリング部
と、上記近景オブジェクト記憶部に記憶されているオブジェ
クト群を対象として、視点を視点位置レジスタに記憶さ
れた位置に置き、視線を視線方向レジスタに記憶された
方向に向けて、仮想空間内で眺めた場合に得られるべき
画像を、透視法により生成してフレームメモリに格納す
る近景レンダリング部と、上記入力制御部により上記視点位置レジスタまたは上記
視線方向レジスタの内容が更新された場合に、最初に上
記遠景レンダリング部を起動し、引き続いて上記近景レ
ンダリング部を起動する遠景近景合成部とを備えたこと
を特徴とする仮想空間表示装置。
【請求項２】請求項１に記載の仮想空間表示装置にお
いて、上記近景レンダリング部は、上記視点位置を基準とし
て、定められた距離以上に離れた位置に存在するオブジ
ェクトに対してはこれを表示しないクリッピング機能を
有するものであることを特徴とする仮想空間表示装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の仮想空間表示
装置において、上記遠景レンダリング部は、オブジェクトをかすませて
表示するフォグ機能を有するものであることを特徴とす
る仮想空間表示装置。
【請求項４】三次元仮想空間上に複数の三次元グラフ
ィックオブジェクトを配置編集するための仮想空間編集
装置において、近景用の三次元オブジェクトの位置および形状のデータ
を記憶する近景オブジェクト記憶部と、遠景用の三次元オブジェクトの位置および形状のデータ
を記憶する遠景オブジェクト記憶部と、近景編集モードと遠景編集モードとを相互に切り替える
モード選択部と、使用者からの編集操作によって、三次元オブジェクトを
仮想空間中で配置した編集結果を、上記近景編集モード
または上記遠景編集モードに応じて、上記近景オブジェ
クト記憶部または上記遠景オブジェクト記憶部に保存す
るレイアウト編集部とを備えたことを特徴とする仮想空
間編集装置。
【請求項５】請求項４に記載の仮想空間編集装置にお
いて、遠景編集モードにおいてオブジェクトのかすみの度合い
を設定するフォグ濃度設定部を備えたものであることを
特徴とする仮想空間編集装置。
【請求項６】請求項４または５に記載の仮想空間編集
装置において、上記レイアウト編集部は、遠景編集モードにおいて、編
集座標系の原点を内部に含む閉曲面を設定し、この閉曲
面の内部に任意のビットマップデータをテクスチャとし
て張り付ける機能を有するものであることを特徴とする
仮想空間編集装置。
【請求項７】請求項６に記載の仮想空間編集装置にお
いて、上記レイアウト編集部が設定する閉局面が、立方体であ
ることを特徴とする仮想空間編集装置。
【請求項８】請求項６に記載の仮想空間編集装置にお
いて、上記レイアウト編集部が設定する閉局面が、球面である
ことを特徴とする仮想空間編集装置。
【請求項９】三次元仮想空間上に複数の三次元グラフ
ィックオブジェクトを配置編集し、また、上記配置され
た三次元仮想空間情報に基づいて任意の視点位置から任
意の視線方向に眺めた場合に得られるべき画像を表示す
るための仮想空間編集表示装置において、近景用の三次元オブジェクトの位置および形状のデータ
を記憶する近景オブジェクト記憶部と、遠景用の三次元オブジェクトの位置および形状のデータ
を記憶する遠景オブジェクト記憶部と、近景編集モード、遠景編集モード、及び表示モードを相
互に切り替えるモード選択部と、使用者からの編集操作によって、三次元オブジェクトを
仮想空間中で配置した編集結果を、上記近景編集モード
または上記遠景編集モードに応じて、上記近景オブジェ
クト記憶部または上記遠景オブジェクト記憶部に保存す
るレイアウト編集部と、仮想空間内における視点位置を記憶する視点位置レジス
タと、仮想空間内における視線方向を記憶する視線方向レジス
タと、使用者の操作に応じて上記視点位置レジスタおよび上記
視線方向レジスタの内容を更新する入力制御部と、ディスプレイに表示すべき画像を記憶するフレームメモ
リと、上記遠景オブジェクト記憶部に記憶されているオブジェ
クト群を対象として、視点を座標系の原点に置き、視線
を視線方向レジスタに記憶された方向に向けて、仮想空
間内で眺めた場合に得られるべき画像を、透視法により
生成してフレームメモリに格納する遠景レンダリング部
と、上記近景オブジェクト記憶部に記憶されているオブジェ
クト群を対象として、視点を視点位置レジスタに記憶さ
れた位置に置き、視線を視線方向レジスタに記憶された
方向に向けて、仮想空間内で眺めた場合に得られるべき
画像を、透視法により生成してフレームメモリに格納す
る近景レンダリング部と、上記入力制御部により上記視点位置レジスタまたは上記
視線方向レジスタの内容が更新された場合に、最初に上
記遠景レンダリング部を起動し、引き続いて上記近景レ
ンダリング部を起動する遠景近景合成部とを備えたこと
を特徴とする仮想空間編集表示装置。