JPS61265677A - 隠れ線・隠れ面演算処理方式 - Google Patents

隠れ線・隠れ面演算処理方式

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JPS61265677A
JPS61265677A JP60106899A JP10689985A JPS61265677A JP S61265677 A JPS61265677 A JP S61265677A JP 60106899 A JP60106899 A JP 60106899A JP 10689985 A JP10689985 A JP 10689985A JP S61265677 A JPS61265677 A JP S61265677A
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JP
Japan
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triangle
data
projected image
coordinates
calculation
Prior art date
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Pending
Application number
JP60106899A
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English (en)
Inventor
Fujio Yamaguchi
山口 富士夫
Ryoji Ebisawa
良二 海老沢
Takaomi Tatemichi
立道 孝臣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/003D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/10Geometric effects
    • G06T15/40Hidden part removal
    • G06T15/405Hidden part removal using Z-buffer

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】 (技術分野) 本発明は、図形表示やモデリングシステムに適した図形
演算処理方式、より詳しく云うならば複数の図形相互間
で生じる隠れ線や隠れ面を処理するための図形演算処理
方式に関する。
(従来技術) コンピュータ援用設計(CAD)やコンピュータ援用生
産(CAM)等の普及に伴なって所望の図形を精密に表
示する要求が高くなり、第7図に示したように表示すべ
き図形H1及び図形Jをそれぞれ複数の平面h1〜h5
・・・・、及び平面J1〜J4・・・・によりモデリン
グした、いわゆる多面体近似のソリッドモデルが採用さ
れている。
ところで、CAD/CAMやアニメーシ鵞ン作成等に使
用する図形表示システムやモデリングシステムでは、独
立する2つの図形、例えば図形Hと図形Jt−重ね合わ
せて新しい図形を構成することが頻繁に行なわれる(第
7図)。このような図形の再構成に際しては1図形相互
の干渉性、とりわけ個々の図形の前後関係によって生じ
る隠れ面や隠れ線の処理が重要な問題となる。
従来、このような図形相互による隠れ面や隠れ線の処理
は、モデルを構成する各境界面を表わす関数それ自体を
データとして演算を行なっていたので、頂点数の多い多
角形や凹条角形などに対しては統一・的な処理を行なう
ことができず、複雑な演算処理と膨大な演算時間を必要
とするという問題があった。
(目的) 本発明はこのような問題に鑑み、面の集合により表わさ
れた図形相互の隠れ面や隠れ線を統一的な演算により消
去処理することができる図形演算処理方式を提供するこ
とを目的とする。
(構成) そこで、以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づい
て説明する。
第1図は、本発明の実施例を示す装置のブロック図であ
って、図中符号1は、三角形分割処理回路で、ホストコ
ンピュータ2から入力された近似多面体の1つの境界面
を定義する多角形に、 L(第3図)を対角線により複
数の三角形T八〜To、及びT。T1に分割し、第4図
に示したように調査すべき表示側の二角形Toの3頂点
の座標 Vo = (Xo  、 Yo  、 Zo )Vl 
= (X+  、Y+  、Zt )V2 = (X2
 、Y2 、Z2) を生成して入力データテーブル(表1)に出力し、また
干渉を生じる虞れがある三角形T^′の3頂点の座標 V^°=(X^′、Y^゛、Z^゛) Vl ’= (Xs  ’ +Y11 °、Z*’)v
o °= (Xc ’ 、Yc ’ 、Zc ’)を後
述する座標変換回路3に出力するように構成されている
3は前述の座標変換回路で、干渉を生じる虞れのある三
角形1合′を表示三角形Toを含む面に投影したときの
3頂点の座標 V^= (X^、Y^、Z^) Vl = (Xi  +Yll  、Zo)Vc = 
(Xc  +YC、Zc) を入力データテーブル(表1)に出力するように構成さ
れている。
表1 4は、干渉性の有無を判定する選別回路で、三・角形分
割処理部lから出力された表示三角形T。
と、これより前方に表示される三角形T^ °が画面上
で干渉するか否かをボクシングにより判定して、表示三
角形TOに対して三角形T^が干渉する場合にはその投
影像T^に関するデータを後述する干渉判定処理部5に
出力し、三角形T八′が干渉しない場合には三角形T。
についてのデータをそのまま出力するように構成されて
いる。
5は、前述の干渉判定処理部であって1図中群号6は、
外向き法線ベクトル演算回路で、三角形分割処理部1か
らの表示三角形Toと選別回路4から出力された投影像
T^の頂点座標データに基づいて、第5図に示したよう
に各三角形の面積と、頂点を反時計方向に追ったとき手
前側を正方向として三角形の向きを表わすベクトル、つ
まり外向き法線ベクトル NO=[nx l nX r nX ] −N=[nx
 ’  * nx ’  + nz ’ ]ただし、 及び、外向き法線ベクトル方向の無限遠点の同次座標[
nx l  Y + nZ +0]を求めるように構成
されている。
表2 7は、交差判定演算部で、三角形の頂点データ及び外向
き法線ベクトルに基づいて三角形内部、辺、及び頂点相
互間の交差状態を4行4列の行列式演算により判定して
交差状態を交差状態テーブル(表2)に書込み、同時に
後述する交点座標計算部8に交点座標の計算を要求する
ように構成されている。
この交差判定演算部7について以下に詳説する。
この交差判定演算の原理は、3次元空間における3つの
点 Vo ” (Xo l ”10 l zo )vs =
 (xL  + Y 1+ Zl)■2 = (X 2
1 V 21 z2 )を含む面と成る任意の点■^=
(X^、y^。
2^)に対して4行4列の行列式 (以下、このように頂点■o、v1.v2により定義さ
れる三角形T。と、点V^との関係を表わす行列式を5
AOr2と呼ぶ) を構成し、行列式S^。12の演算結果が、(a) S
AOl 2 =Oならば、点V^は二角形Toを含む平
面上に存在、 (b)S^。、2〉0 ならば、点V^は三角形TOを
含む平面の外側に存在。
(c) SAo l 2 <Oならば、点v^は三角形
Toを含む平面の内側に存在、 するという関係を利用したものである。
第2図は、上述の交差判定演算部7の実施例を示す装置
のブロック図で、図中符号 7aは、三角形Toと、こ
の三角形を含む平面上に存在する辺E^との関係を調べ
る第1の行列式演算回路で、三角形Toをそれぞれの3
辺E。、El、E2に展開して後述する第2の行列式演
算回路7bに移して、各辺Eo 、 El、E2のそれ
ぞれが投影像T^の各辺Eo 、E+ 、E2と交差す
るか否か判断させ、回路7bの演算結果に基づいて二角
形Toと三角形T^の交差状態を判断し、この判断結果
を交差状態テーブル(表2)に出力するように構成され
ている。
7bは、同一平面上に存在する2本の線分が交差するか
否かを判断する第2の行列式演算回路で、両端点V^と
v8により定義される線分E^と、両端点V。とV□に
より定義される線分EOに対し、−・方の線分を1辺と
し、他方の線分の1端点を頂点とする2つの三角形を想
定し、[((SNo+^≧0)八(SNOI@≦0))
■((SNOIA≦0)八(SN o Ia≧0))1
八[((SN^、。≧O)八(SNAI11≦0)IV
((SNAIIO≦O)八(SN A B 1≧0))
】・・・・(2) なる条件式が成立するか否かを4行4列の行列演算によ
り判断し、成立する場合には2本の線分が平面上に交差
すると判断して交点座標計算部8に交点座標の演算を要
求し、同時にこの判断結果を交点状態テーブル及び第1
の行列演算回路7aに出力するように構成されている。
再び第1図に戻って1図中符号8は、前述の交点座標演
算回路で、交差判定演算部7からの交点計算要求に対し
て、 P=V^+(Vll−VA)XSAO12/(SAO1
25sotz)”(3) なる演算式に基づいて演算を行なって交点座標p (x
 + y + z)を求め、その演算結果を交点座標テ
ーブル(表3)に出力するように構成されている。
表3 9は、交差状態データ出力部で、交差状態判定演算部7
、及び交点座標計算部8からの出力を交差状態テーブル
及び交点座標値テーブルに格納して後述する形状判定処
理部10からの要求に応じて出力するように構成されて
いる。lOは、前述の形状判定処理部で、上記演算によ
り新しく形成された図形の形状を判定し、多角形や凹条
角形である場合には、この新しい図形のデータを三角形
分割処理部1に戻すように構成されている。
表4 次に、このように構成した装置の動作について説明する
表示すべき2つの独立した図形のデータが図示しないホ
ストコンピュータ2かも出力されると、三角形分割処理
部1は、各図形を対角線により複数の三角形に分割し、
表示図形を形成する1つの三角形T0の頂点Vo 、V
s 、Vxを表す座標を入力データテーブルに格納する
。一方、手前側に位置して三角形T、に干渉する虞れが
ある三角形TA゛の頂点V^1、Vi ’、Vc °の
座標データを座標変換回路3に出力してこれの投影像T
^の座標を求めて入力データテーブルに格納する。
これら表示三角形To と投影像TAに関するデータは
、選別回路4に送出されて二角形T八′が三角形Toに
干渉しているか否かが判定され、三角形T^゛が干渉し
ない場合には表示三角形Toは変更を加えられることな
くそのまま表示される。一方、表示三角形Toに対して
三角形T^゛が干渉する場合には三角形T^′の投影像
T^に関するデータを干渉判定処理部5に出力する。
外向き法線ベクトル演算回路6は、表示三角形T0と投
影像T^の座標データに基づいてそれぞれの外向き法線
ベクトルNQ、N合を演算する。
交差判定演算部7は、それぞれの三角形Toの頂点V。
、V、、V、及び外向き法線ベクトルN。
と、投影像T^の頂点V^、V、、VC及び外向き法線
ベクトルN^のデータを受けて交差判定に入る。
第1の行列式演算回路7aは、表示三角形T。
を3辺Eo 、El 、El及び頂点Vo、V、、v2
に、また投影像T^を3辺EA 、 E+s 、 Ec
及び頂点V^、V、、VCに展開して第2の行列式演算
回路7bに一旦、制御を移す、第2の行列式演算回路7
bは、第1の行列式演算回路7aから受は取った表示三
角形Toの辺Eo、E1、Elと投影像TAの辺、E、
、E、、Ecのデータ基にして表示三角形Toを形成し
ている辺Eo 、El 、Elと投影像TAを形成して
いる辺E^、ga 、ECが交差するか否かを判断し、
交差する辺に対して交点座標計算部8に交点座標計算を
要求する。
これらの演算結果は、それぞれ交差状態テーブル(表2
)に、また交点座標は交点座標テーブル(表3)にそれ
ぞれ記憶される。形状判定回路10は、これらの演算結
果に基づいて表示三角形T、を表わすデータの内、三角
形T八′により隠される部分を判定して新たな図形を生
成し、同時に隠れ面処理後のrg形の形状を判定する。
この図形が複数の三角形を含む図形、つまり4以上の頂
点を持つ図形である場合には、この図形についてのデー
タを再び三角形分割処理部1に戻し、上述した手順に従
って手前側に位置する図形を形成している他の三角形と
の干渉性についての演算を行なわせる。
以下、このような演算過程を繰返しながら表示すべき図
形相互間で生じる隠れ面や隠れ線について統一的な手順
により処理を続行する。
(効果) 以上、述べたように本発明によれば、干渉性の調査を行
なうべき図形をその頂点からの対角線により三角形に分
割し、これの頂点座標、外向き法線ベクトル、及びこの
ベクトルの無限遠点をデータとするようにしてので、複
雑な図形同士の干渉性の判断を4行4列の行列式演算に
より統一的に処理することができて隠れ面や隠れ線の消
去迅速に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例をなす装置のブロック図、
第2図は、同上装置の交差判定演算部の一実施例を示す
回路のブロック図、第3.4図は、それぞれ同上装置に
おける前処理を示す説明図、第5図は、同上装置の座標
変換部の動作を示す説明図、第6図は、多面体近似の一
例を示す斜視図、第7図は図形合成の一例を示す斜視図
である。 5・・・・干渉判定処理部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1、及び第2の図形モデルを形成する平面をその頂点
    からの対角線により三角形に分割し、各図形モデルを形
    成する三角形の頂点座標を出力する三角形分割処理手段
    、該三角形分割処理手段から出力された一方の三角形を
    他方の三角形に投影したときに形成される投影像の頂点
    座標を出力する座標変換手段、4行4列の行列式の値と
    行列式同士の論理値を計算する交差判定演算手段と、該
    演算手段の演算結果により作動する交点座標計算手段と
    、形状判定手段とを備え、前記座標変換手段からの投影
    像図形と前記他方の三角形に対し、その頂点座標と他の
    1点の座標とにより4行4列の行列式を構成して前記演
    算手段により演算を行なってその演算結果に基づいて前
    記交点座標計算手段を作動して新しく図形を生成する一
    方、新しく生成された図形の形状を前記形状判定手段に
    より判定して4頂点以上の図形の場合にはこの図形のデ
    ータを前記三角形分割処理手段に戻すことを特徴とする
    隠れ線・隠れ面演算処理方式。
JP60106899A 1985-05-21 1985-05-21 隠れ線・隠れ面演算処理方式 Pending JPS61265677A (ja)

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EP86303070A EP0212774A3 (en) 1985-05-21 1986-04-23 Display system

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US4855938A (en) * 1987-10-30 1989-08-08 International Business Machines Corporation Hidden line removal method with modified depth buffer
JP2800404B2 (ja) * 1990-11-20 1998-09-21 ダイキン工業株式会社 多角形分割方法およびその装置

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EP0212774A2 (en) 1987-03-04
EP0212774A3 (en) 1988-03-02

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