JP4829157B2 - 3次元表示装置 - Google Patents
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Description
特に本発明は、コンピュータグラフィックによる3次元仮想空間で物体を表示する場合に、とりわけ、閲覧者の興味のあるもの、検索の対象となるもの、関心を注ぎたい対象物などの対象物群へ、他の物体から視覚的に区別しやすくかつ、心理的に興味を注がせる表現方法に関する。
・普通に見えるもの、
・実際のサイズが小さくて小さく見えるもの、
・実際のサイズが大きくても遠くて小さく見えるもの、
・実際のサイズが小さくても近くで大きく見えるもの、
・実際のサイズが大きくても形状が横長なので横から見ると小さく見えるもの、
・他の物体により視覚的に遮断されて見えないもの、
・閲覧者のすぐ近くにあっても閲覧者が違う方向を見ているので視界の境界に入らず見えないものなどである。したがって、その状況に応じて、適切な視覚的表示方法を、対象物に適用しなければいけない。
・たまたま対象物の建物の左右の少し手前に隣接する建物があれば、建物が左右に揺れても、動きが隠れてしまうなどの問題がある。
・さらに、対象物が複数ある場合、対象物を揺らしても、一つの対象物が視点から近くにあり、他の対象物ははるか遠くにあるとき、遠い方の物体の動的変化が小さすぎてわかりにくい。
・もしくは、近い方の対象物が、視界以上に大げさに揺れ、閲覧者に目障りと感じられる。
・また、心理的な問題としても、閲覧者が自分を無視して、対象物が無機的に一方的に動いていると悟ってしまうと、動く対象物への関心を失ってしまう。
前記障害物がない場合の前記視界内に存在する前記対象物の視界内外における全体の面積S1と、前記障害物がある場合の前記対象物の前記視界内の可視部分の面積S2とを算出して、前記対象物の前記視界内での可視部分の面積率=S2/S1を算出する面積率算出手段と、
前記面積率=S2/S1が小さいほど目立つ画像変化で表示して前記面積率=S2/S1が大きいほど目立たない画像変化で表示する手段とを、
有することを特徴とする。
この構成により、障害物がある場合の対象物の可視部分の面積率=S2/S1が小さいほど目立つ画像で表示して、面積率=S2/S1が大きいほど目立たない画像変化で表示するので、閲覧者の視点に応じた適切な画像変化を用いて対象物の3次元画像を目立たせて表示することができる。
また、前記障害物がある場合の対象物の可視部分の面積S2を大きくして前記面積率=S2/S1を大きくする画像変化で、前記可視部分を目立たせることを特徴とする。
また、前記面積率算出手段は、前記視点から近い対象物から先に順次、前記面積率=S2/S1を算出してその対象物の可視部分の面積S2を大きくして、面積S2を変化させた対象物の前記面積率=S2/S1の変化を考慮して、その後方の対象物の前記面積率=S2/S1を算出することを特徴とする。
また、前記3次元仮想空間又は3次元概念空間における前記対象物の体積を算出し、前記算出した体積が小さい対象物ほど目立つ画像変化で表示し、前記算出した体積が大きいほど目立たない画像変化で表示することを特徴とする。
また、前記対象物を目立たせた画像で表示してもその前に表示される障害物により目立たない場合に、前記対象物が目立つように前記障害物を形状変化させることを特徴とする。
また、前記3次元仮想空間は上空から下方の建物を見たものであって、前記対象物は前記建物内のフロアであり、前記障害物は前記フロアより上のフロアであることを特徴とする。
・一つ目のパラメータは、対象物が障害物や視界の境界のために、どれほど隠れてしまうかを示す、「遮断」、「陰面」に関する指標である。他の建物による障害物や、視界から外されていたりすると、対象物が閲覧者から見られていないと判断し、見える位置まで体を背伸びしたり、傾けたり、視覚的障害物を傾けたりする。
・もう一つのパラメータは、3次元物体が視界の2次元のスクリーン上でどのくらいの大きさでスクリーン全体を占めているかを示す指標である。これは、前述のように、対象物がいくら背伸びをしたり頭を傾けたりして閲覧者に見られるように形状変化をしても、対象物が閲覧者の目から遠い位置にあり自分が小さくしか見えないか、もしくはもともと対象物のサイズが小さいので、小さくしか見えないなどの見過ごされそうかどうかを示す指標である。その場合は対象物は、画像変化させたり、ジャンプや、踊り、などの激しい動きをして、手を振って「おーい、こっち!」と人間的な演出の画像変化(顔テクスチャ)で主張させる。
はじめに、一般的な対象物や障害物に、いかに形状の画像変化を与えられるかについて図1で述べる。形状の画像変化とは、対象物や障害物が必要に応じて、左右にゆれたり、形状が伸びたり、拡大したりして画像が変化することを言う。図1(a)に、マップデータから得られた建物の3次元データにもとづくポリゴン形状を示す。形状変化を必要とされる際は、なめらかな建物の形状の歪みを再現するため、通常の形状(3次元データ)をさらに分割する。例えば単純な直方体の建物の場合、図1(b)に示すように垂直方向に10分割したセグメント1に書き換える。これは、すべての建物をはじめから分割するとコンピュータの使用メモリを増やしてしまうため、対象となる建物に対してのみ随時分割処理を施せばよい。
「可視部分面積率」
=「可視部分の対象物面積S2」/「障害物がない場合の視界内外の対象物面積S1」
「視界内外面積率」
=「障害物がない場合の視界内外の対象物面積S1」/「視界全体の面積S0」
「視界内外面積率=S1/S0」と「可視部分面積率=S2/S1」の両方が大きいと、その対象物は目立つということとなり、両者を掛け算した、投影面積率=S2/S0が大きいことと同じになる。
結論として、本発明では対象物が目立つということは、投影面積率=S2/S0が大きい、目立たないということは、小さいということになる。
注視点16にめがけて視線15があり、対象物14がある。視界は、視界の境界7の間にある空間であり、視線15を法線とし、視界の境界7を覆う面を陰面判定面17と呼ぶ。この陰面判定面17を視界の2次元のスクリーンと考える。陰面17は、例えば縦横m×n個の小さな領域(セル)に分割され、視点からそれぞれのセルの中心までのベクトルを考え、交差判定、つまり、途中で物体によりベクトルが遮断されて陰面になっていないか、レイ・トレーシングで判別判定を行う。ここでは、陰面となっているセル18は黒く塗られる。対象物14の射影面積は、この黒く塗られたセルの数によって判定される。本発明では、面積の比(S2/S1、S1/S0)のみを考えているため、単一セルあたりの面積を考慮しなくても、セルの数で面積S0、S1、S2を表せる。
・対象物である建物10は、下部分が建物8に隠れて見えない。
・対象物である建物11は、障害物はないが、閲覧者の視線が上を向いているため、下半分が視界の枠で見えない。
・対象物である建物12は、すべてが見える。
・対象物である建物13は、建物9に隠れ、全く見えない。
・対象物である建物14は、すべてが見える。
・対象物である建物10は、目立たせるつもりで張り付けた顔テクスチャ10aが下半分の見えない部分(建物8の部分)に張り付けられているので見えない。また、形状の上半分が拡大して目立ってはいるが、そもそも画面から大きく見える建物なので、拡大しても意味がない。ましてや、視界画面の枠を超えてはみ出ている。
・対象物である建物13は、目立つよう体を傾けたり元に戻ったり周期運動をして閲覧者の関心をひこうとしているが、傾く向きが視点からさらに奥の方向なので、障害物9に相変わらず隠れている。
・対象物である建物12は、顔テクスチャが閲覧者の視点の方を向いていない。
・対象物である建物11は、若干拡大しているが、拡大し足りない。上方向に背伸びをすべきである。また顔テクスチャの貼り付け位置も見えにくい位置にある。
・対象物である建物14は、普通に見えている。
以上のべたように、閲覧者の視点Pがどこにあり、個々の対象物が、自分がどのように閲覧者から見えるのかを知らない限り、適切に動的および画像変化を与えることができない。
2 分割されたポリゴンのセグメントのベクトル
3 対象物を形状変化によりもっていきたい地点
4 「視界全体の面積」を示す枠
5 「障害物がない場合の視界内外の対象物面積」を示す枠
6 「可視部分の対象物面積」を示す枠
7 視界の境界
8 障害物
9 障害物
10 対象物
11 対象物
12 対象物
13 対象物
14 対象物
15 視線
16 注視点
17 陰面判定面
18 陰面セル
19 昼食という名のフォルダ
20 公園という名のフォルダ
21 ビーチという名のフォルダ
22 フォルダ同士の関係を示す線
101 入力部
102 パラメータ評価部
103 画像形状変化評価部
104 投影面積計算部
105 3次元物体データ
106 ライブラリ
107 画像表示部
Claims (7)
- コンピュータグラフィックスによる3次元仮想空間又は3次元概念空間において対象物の画像を、前記対象物の視界を妨げる障害物の画像より目立つ画像変化を用いて表示する3次元表示装置において、
前記障害物がない場合の前記視界内に存在する前記対象物の視界内外における全体の面積S1と、前記障害物がある場合の前記対象物の前記視界内の可視部分の面積S2とを算出して、前記対象物の前記視界内での可視部分の面積率=S2/S1を算出する面積率算出手段と、
前記面積率=S2/S1が小さいほど目立つ画像変化で表示して前記面積率=S2/S1が大きいほど目立たない画像変化で表示する手段とを、
有することを特徴とする3次元表示装置。 - 閲覧者の視点から見た2次元スクリーンにおける視界全体の面積S0を算出して、視界内全体に対する対象物の可視部分の面積率=S2/S0を算出し、前記面積率=S2/S0が小さいほど目立つ画像で表示して前記面積率=S2/S0が大きいほど目立たない画像で表示することを特徴とする請求項1に記載の3次元表示装置。
- 前記障害物がある場合の対象物の可視部分の面積S2を大きくして前記面積率=S2/S1を大きくする画像変化で、前記可視部分を目立たせることを特徴とする請求項1又は2に記載の3次元表示装置。
- 前記面積率算出手段は、前記視点から近い対象物から先に順次、前記面積率=S2/S1を算出してその対象物の可視部分の面積S2を大きくして、面積S2を変化させた対象物の前記面積率=S2/S1の変化を考慮して、その後方の対象物の前記面積率=S2/S1を算出することを特徴とする請求項3に記載の3次元表示装置。
- 前記3次元仮想空間又は3次元概念空間における前記対象物の体積を算出し、前記算出した体積が小さい対象物ほど目立つ画像変化で表示し、前記算出した体積が大きいほど目立たない画像変化で表示することを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の3次元表示装置。
- 前記対象物を目立たせた画像で表示してもその前に表示される障害物により目立たない場合に、前記対象物が目立つように前記障害物を形状変化させることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の3次元表示装置。
- 前記3次元仮想空間は上空から下方の建物を見たものであって、前記対象物は前記建物内のフロアであり、前記障害物は前記フロアより上のフロアであることを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の3次元表示装置。
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