JPH01154282A

JPH01154282A - メタボール表示方式

Info

Publication number: JPH01154282A
Application number: JP62314718A
Authority: JP
Inventors: Koichi Murakami; 公一村上
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1989-06-16

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】〔概要〕メタボールの表示を行うメタボール表示方式に関し、メタボールの各位置におけるポテンシャルを算出して濃
淡で表示し、高速に表示することを目的とし、指定されたメタボール情報に基づいてポテンシャル関数
を生成するポテンシャル関数生成部と、このポテンシャ
ル関数を計算して各メタボールによる画面上の各位置に
おけるポテンシャルの和を算出するポテンシャル算出部
と、このポテンシャル算出部によって算出されたポテン
シャルの和を、濃淡の態様で画面上に表示する表示部と
を備え、この表示部によってメタボールを画面上に濃淡
の態様で表示するよう°に構成する。

（産業上の利用分野）本発明は、メタボールの表示を行うメタボール表示方式
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、コンピュータグラフィックスにおいては、曲面を
表示する手段として、電荷ポテンシャル場を応用したメ
タボール（濃度球）の技法が知られている。これは、各
電荷の三次元空間上での位置を指定し、ある闇値の場で
表現される曲面を表示するようにしたものである。閾（
直を変えることによって、様々な形を表現できるので、
多くの場面で利用されている。

しかし、このメタボールによる映像生成は、通常レイト
レースを用いて行なわれるため、パラメータを指定し、
その形状が求まるまでに多くの時間が必要となる。しか
も、メタボールを用いなモデリングは、形状が予期し難
いため、対話的にパラメータを変えつつ複数回行って所
望の映像を生成する必要がある。このため、レイトレー
スによって、画面上に３次元的に表示しようとする各画
素について、視点とメタボールとの交点、およびこの交
点における法線を順次求め、当該メタボールを照射して
いる光源の角度などから濃淡を一々算出していたのでは
、１画面を求めるのに多大の時間例えば１０数分も要し
ていたのでは、迅速に所望の映像を生成し難いという問
題点があった。

本発明は、メタボールの各位置におけるポテンシャルを
算出して濃淡で表示し、高速に表示することを目的とし
ている。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図を参照して問題点を解決するための手段を説明す
る。

第１図において、ポテンシャル関数生成部１は、入力さ
れたメタボール情報に基づいて、ポテンシャル関数を生
成するものである。

ポテンシャル算出部２は、画面上の各位置に対して、生
成された各ポテンシャル関数を計算してポテンシャルの
和を算出するものである。

表示部３は、ポテンシャル算出部２によって算出された
ポテンシャルの和に対応した濃淡で画面４上にメタボー
ルを表示させるものである。

画面４は、メタボール（濃度球）などを表示するもので
ある。

〔作用〕

本発明は、第１図に示すように、ポテンシャル関数生成
部ｌが入力されたメタボール情報に基づいてポテンシャ
ル関数を生成し、ポテンシャル算出部２がこのポテンシ
ャル関数を計算して画面４上の各位置におけるポテンシ
ャルの和を算出し、表示部３がこの算出されたポテンシ
ャルの和を画面４上に濃淡で表示するようにしている。

従って、入力されたメタボール情報に対応するメタボー
ルの概要を極めて高速に濃淡で二次元的に表示すること
が可能となる。

〔実施例〕

次に、第１図から第３図を用いて本発明の１実施例の構
成および動作を順次詳細に説明する。

第１図において、ポテンシャル関数生成部１は、入力さ
れたメタボール情報（メタボールの数、中心位置、ポテ
ンシャル関数、断面情報など）に基づいて、画面４上に
濃淡で表示させようとする各メタボールのポテンシャル
関数例えば下式（１）を夫々生成するものである。

ｐｉ　”Ｉ）６　ｅす２　・・・・・・・・・・・・ｆ
ｉ＋ここで、ｐ、は画面４上に濃淡で表示しようとする
ポテンシャルの値、ｐｏはメタボールの中心におけるポ
テンシャルの値（電荷）、ｒはメタボールの中心からの
距離を表す。

ポテンシャル算出部２は、ポテンシャル関数生成部１に
よって生成されたポテンシャル関数例えば式（１１を計
算し、画面４上の各位置（画素）について各メタボール
のポテンシャルの値を計算し、和を求めるものである。

表示部３は、ポテンシャル算出部２によって算出された
画面４上の各位置についてのボー／−／ノヤルの和を、
濃淡で画面４上に表示するものである（第３図（ロ））
。

次に、第２図フローチャートに示す手順に従って、第３
図を参照しつつ第１図構成の動作を順次詳細に説明する
。

第２図において、図中■は、メタボールの数、中心位置
の設定を行う状態を示す。これは、例えば第３図（イ）
に示すように、メタボールＡ、Ｂの故“２”、および図
示メタボールＡ、　Ｂ　（ある面で切断したものである
）の中心位置（図中Ｘ印を付す）の設定を行うことを意
味している。尚、この第３図（イ）に示すように、メタ
ボールをｊ■に線画表示したのでは、複雑な形状を設計
者は理解することがきない。

図中■は、断面を指定する状態を示す、これは、図中■
で説明した第３図（イ）に示すように、メタボールＡ、
Ｂの位置を指定する際に、合わせて断面情報（Ｚｏ）を
用いて当該メタボールＡ、Ｂを切断する位置を指定する
ことを意味している。

図中■は、ポテンシャル計算を行う状態を示す。

これは、図中■、■の設定によって生成されたポテンシ
ャル関数例えば式（１）の計算を行い、画面４上の各位
置におけるポテンシャルの和を、例えば第３図（ハ）に
示すＣ言語によって算出（後述する）することを意味し
ている。

図中■は、濃淡表示を行う状態を示す。これは、図中■
で算出した画面４上の各位置におけるポテンシャルの和
を、濃淡で表示例えば第３図（ロ）に示すように表示す
ることを意味している。

図中■は、画面４上に濃淡で表示したメタボールが、設
計者が希望する映像であるか否かを判別する状態を示す
、Ｎｏの場合（希望する映像でないない場合）には、図
中■でメタボールの数、位置などを変更し、図中■、■
を繰り返し行う。ＹＥＳの場合には、図中■、■による
高速なメタボールの濃淡表示による概要が把握できたの
で、次に、図中■で時間のかかる当該メタボールの公知
のレイトレーシングを行い、図中＠で三次元物体として
画面４上に表示する状態を示す。

以上のように、メタボールによるポテンシャルの和を算
出し、これを画面４上に７農淡で表示することにより、
極めて高速にメタボールを表示させることが可能となる
。

第３図（イ）は、メタボールＡ、Ｈのある断面を線画表
示したものを示す。図中６ｘ″がメタボールＡ、Ｂの中
心位置である。

第３図（ロ）は、本発明に係わるメタボール表示例を示
す、これは、既述したように、メタボールＡ、Ｈの中心
位置に電荷を置き、各位置におけるポテンシャルの和を
求め、これを濃淡で表示したものである。これにより、
メタボールＡ、Ｂによって生成される映像を、レイトレ
ースして３次元的に表示する場合に比し、極めて迅速に
表示させ、対話的にメタボールＡＳＢの位置、数など変
更しつつ希望の映像を決定することが可能となる。

そして、３次元物体の最終的な映像は、多くの時間を必
要とする公知のレイトレースを行って生成すればよい、
” 第３図（ハ）は、画面４上の各画素（ｖｏｌ）について
ポテンシャルの和（ｉ　ｎ　Ｌ）を算出するためのＣ言
語を用いて既述したプログラム例を示す。以下簡単に説
明する。

第３図（ハ）において、第１行目のｆｏｒ（各メタボー
ルについてどは、各メタボールに対して第２行目ないし
第７行目までの演算処理を行うことを意味している。

第２行目のｆ　ｏｒ　（０≦ｘ　ＳＸ）”は、第３図（
ロ）に示すように、画面４上のＸ方向について０からＸ
までの区間の画素について第３行目から第６行目までの
演算処理を行うことを意味している。

第３行目のｆｏｒ（０≦ｙ≦Ｙ）”は、第３図（ロ）に
示すように、画面４上のｙ方向について０からＹまでの
区間の画素について第４行目および第５行目の演算処理
を行うことを意味している。

第４行目の１ｎｔ＝＋ＩＩｅｔａ（ｘ、ｙ）　；’は、
座標（ｘ。

ｙ）の位置におけるポテンシャルの値を算出例えば式（
１１を用いて算出することを意味している。

第５行目のｖｏｌ　（ｘ）　　（Ｙ）　＝ｖｏｌ　（ｘ
）　　（ｙ）＋１ｎｔＨ”は、複数のメタボールが存在
する場合にこれらのメタボールによる各ポテンシャルの
和を、各画素について算出することを意味している。

以上のプログラムによって、画面４上の各画素に対する
ポテンシャルの和が算出される。この算出されたポテン
シャルの和に対応して、画面４上に濃淡で表示すること
により、第３図（ロ）に示す本発明に係わるメタボール
表示が行われる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、入力されたメタ
ボール情報に対応して生成したポテンシャル関数によっ
て、画面上の各画素におけるポテンシャルの和を算出し
、このポテンシャルの和を画面上に濃淡で表示する構成
を採用しているため、メタボールを極めて高速に濃淡で
画面上に表示することができる。これにより、膨大な時
間が必要となるメタボールの表示を、二次元的ではある
が、設計者に理解し得る範囲で、極めて高速に表示させ
、会話的に各種のメタボールを試行錯誤的に表示させて
所望の映像（シーン）を迅速に生成することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例構成図、第２図は本発明の動
作説明フローチャート、第３図は本発明の動作説明図を
示す。図中、１はポテンシャル関数生成部、２はポテンシャル
算出部、３は表示部、４は画面、５は変更部を表す。オＪ腎」月の動作ｖＬ８月７０−ナヤート第　２　図

Claims

【特許請求の範囲】メタボールの表示を行うメタボール表示方式において、指定されたメタボール情報に基づいてポテンシャル関数
を生成するポテンシャル関数生成部（１）と、このポテ
ンシャル関数を計算して各メタボールによる画面（４）
上の各位置におけるポテンシャルの和を算出するポテン
シャル算出部（２）と、このポテンシャル算出部（２）
によって算出されたポテンシャルの和を、濃淡の態様で
画面（４）上に表示する表示部（３）とを備え、この表示部（３）によってメタボールを画面（４）上に
濃淡の態様で表示するように構成したことを特徴とする
メタボール表示方式。