JPH05210711A - 視点・光源機能の直接操作システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 視点や光源の制御機能を有する３次元情報処
理システムに関し、視点や光源機能を３次元仮想空間で
操作者の意図どおりに操作できないという問題を解決
し、各機能の操作に必要な属性値を３次元図形として視
覚化することにより、これら機能の直観的かつ迅速な空
間直接操作を可能とすることを目的とする。 【構成】 視点や光源の各機能属性を記録する視点及び
光源機能属性記録手段１５、１８と、これら属性値を視
覚化した３次元図形の幾何・位置データを記録する視点
及び光源機能形状位置記録手段１４、１８を分離管理す
ることにより、各機能属性変更に対する形状幾何データ
や形状位置データの更新を行い、各形状にマッチした機
能効果の描画データをリアルタイムに制御する視点及び
光源機能表現制御手段１２、１６を設定したことによ
り、操作者は直観的かつ迅速に視点や光源機能を操作で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３次元形状を高速に描
画できるコンピュータ・グラフィックス装置を用いた３
次元形状の工業意匠、建築、機械等の設計を支援する３
次元情報処理システムで使用される視点機能や光源機能
を容易にかつ効率的に操作するためのインタフェース方
式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来には図５に示す表示装置５１と２次
元入力装置５２（マウス）とキーボード５３を装備した
視点や光源の制御機能を有する３次元情報処理システム
が存在した。通常、このようなシステムを使用する操作
者５４は、はじめに、２次元入力装置５２を操作して、
表示装置５１のスクリーン５５上を水平・垂直方向にの
み動かすことができるカーソル５６を操作対象指定メニ
ュー５７上へ移動させ、自分の興味のある操作対象を指
定する。操作対象メニューには、物体操作５８、視点操
作５９、光源操作５１０があり、指定した操作対象だけ
が、操作可能となる。操作対象が確定すると、各対象別
に階層サブメニューが、５１１に現れ、視点や光源属性
等の更に詳細な指定を行う。

【０００３】図６は、従来の視点機能の操作画面の一例
である。操作者が視点操作メニュー６５を指定すると、
表示画面６１中のメイン描画ウィンドウ６２に視点変更
機能を示すカメラ等の視点形状６３が表示され、これと
同時に、この形状の存在する位置から見た３次元仮想空
間中の景観が別のサブ描画ウィンドウ６４に表示され
る。操作者は、入力装置を用いてメイン描画ウィンドウ
６２中にカーソル６６を移動させ、この形状を３次元仮
想空間中で平行・回転移動させることによって、いろい
ろの位置・方向からの景観をサブ描画ウィンドウ６４に
見ることができる。なお、この視点形状の３次元仮想空
間中の平行・回転の基準点は、システムにより予め決め
られている。

【０００４】視点形状の回転・平行移動操作は、キーボ
ード上の特定のキーや２次元入力装置に装備されている
特定のボタンを押しながら、２次元入力装置を卓上で前
後・左右に移動することによって行われる。このボタン
の押下操作と入力装置の移動操作の併用により、視点形
状をメイン描画ウィンドウ上で水平・垂直方向に平行移
動させたり、水平・垂直方向の軸回りに回転移動させた
り、操作者から表示装置に向かって奥行き方向に平行移
動させる。操作者は、これらの操作の組合せを考えなが
ら自分の意図する空間位置・方向へ視点形状を動かす。

【０００５】図７は、従来の光源変更機能の操作画面の
一例である。光源種には、平行光源、点光源、スポット
光源の３種類があり、図７の７ａは平行光源形状を、図
７の７ｂは点光源形状を、図７の７ｃはスポット光源形
状を示している。これらの光源種は、光源操作の指定後
に表示される階層サブメニュー７ａ１１で指定する。各
光源の操作は、ほぼ同様であるため、以後、平行光源の
場合を中心に述べる。

【０００６】光源操作の指定後に表示される階層サブメ
ニュー７ａ１１で、平行光源の操作を指定すると、図７
の７ａに示すように、表示画面７ａ１中の描画ウィンド
ウ７ａ２に、平行光源の方向を示す矢印等の線画の光源
形状７ａ３が表示され、これと同時に、平行光源特性に
従ったシーンが同一の描画ウィンドウ７ａ２中に描画さ
れる。操作者は、入力装置を用いて、描画ウィンドウ中
にカーソルを移動させて、平行光源形状７ａ３を３次元
仮想空間中で平行・回転移動させることによって、いろ
いろの方向に平行光源を向けたときの光源シーンを見る
ことができる。なお、この光源形状の操作の基準点は、
視点操作の場合と同様にシステムによって決められてい
る。

【０００７】基本操作は、視点機能と同じなので省略す
る。図８は、前記した従来システムの構成を示すブロッ
ク図である。図中、線と矢印は、データの流れを示す。
通常、入力装置制御手段８１は、２次元入力装置やキー
ボードを制御して、２次元入力装置からのＸ，Ｙの２次
元位置データやボタン情報を受け取る。このデータの
内、２次元位置データは、画像座標系変換処理手段８２
により、表示装置の物理的なスクリーン位置座標値に変
換されると同時に、ここでカーソルの新しい移動位置へ
の描画がカーソル描画手段８１６を用いて行われる。こ
のスクリーン位置座標値と入力装置制御手段８１からの
２次元入力装置やキーボードのボタン情報によって、命
令判別・実行処理手段８３では、現行の操作者からの指
示が、操作対象の切り替え要求か、操作対象の回転・平
行移動操作要求か、操作対象の属性変更要求かを判断
し、各要求に従って、操作対象切り替え処理手段８４、
操作対象制御手段８６、操作対象属性変更処理手段８８
のいずれかを起動する。

【０００８】操作対象切り替え処理手段８４に起動が掛
かると、命令判別・実行処理手段８３から渡された操作
対象物のＩＤを操作対象物記録手段８５に記録する。

【０００９】また、操作対象制御手段８６に起動が掛か
ると、まず、命令判別・実行処理手段８３から渡された
入力装置の２次元位置データを３次元座標系位置・方向
計算処理手段８７を用いて、３次元仮想空間中の座標値
に変換する。次に、操作対象物記録手段８５から、現行
の操作対象ＩＤを読み込んで、そのＩＤ従った操作対象
物の位置・方向計算処理手段８９、８１１または８１３
を起動する。

【００１０】例えば、操作対象ＩＤが、物体を示してい
た場合には物体移動位置方向計算手段８１１を、視点を
示していた場合には視点移動位置方向計算手段８９を、
光源を示していた場合には光源移動位置方向計算手段８
１３が起動される。各移動位置方向計算手段では、操作
対象ＩＤと３次元座標系位置・方向計算処理手段８７で
計算された３次元座標データを基に、各操作対象の新し
い空間位置・方向を計算し、物体・視点・光源の各形状
・属性記録手段８１０、８１２または８１４の位置・方
向データを更新する。表示生成手段８１５では、物体形
状・属性記録手段８１２、視点形状・属性記録手段８１
０、光源形状・属性記録手段８１４からの形状幾何デー
タや属性データを基に、３次元仮想空間中に存在する全
ての対象物を表示装置に描画する。

【００１１】更に、操作対象属性変更処理手段８８に起
動が掛かると、まず、操作対象物記録手段８５から、現
行の操作対象ＩＤを読み込んで、そのＩＤに従った物体
・視点・光源の各形状・属性記録手段８１０、８１２ま
たは８１４の中の現行の属性値と入力装置制御手段８１
から入力され命令判別・実行処理手段８３を経由して入
ってきた操作者指定の属性値とを交換する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の視点・光源機能の直接操作システムによる視点
や光源機能の操作では、これら機能が３次元仮想空間に
及ぼす影響範囲や空間的な位置・方向が視覚的に理解し
にくいため、操作者のイメージする画像シーンや光源シ
ーンを得るための視点・光源形状の空間操作が難しく、
希望のシーンを得るために多くの時間を必要とした。

【００１３】また、視野領域の大きさや光源強度等の属
性を変更して、自分の意図どおりの視点・光源機能に仕
立てる場合にも、理解しづらい入力数値や記号からその
機能の変更内容を予測するか、属性変更後に視点・光源
機能の形状を実際に操作してその結果から変更内容が正
しいかどうかを判断していた。このために、操作者のイ
メージする属性をもつ視点・光源機能を作り出すため
に、多くの試行錯誤を必要とし、結果として、多大の時
間を要するという問題があった。

【００１４】本発明は、上記課題に鑑み、視点・光源機
能の操作に必要な全ての属性を３次元図形として視覚的
に表現し、その属性表現にマッチした機能効果を、操作
者の視点・光源機能の形状操作に追従して描画すること
により、操作者のイメージする画像シーンや光源シーン
を迅速かつ容易に得られるようにするためのインタフェ
ース方式を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の技術的手段は、２次元入力装置やキーボード
からの２次元位置データやボタン情報を入力する入力装
置制御手段と、前記入力装置制御手段からの２次元位置
データを表示装置の物理的なスクリーン座標値に変換す
る画面座標系変換処理手段と、前記画面座標系変換処理
手段からのデータを基に２次元カーソルの描画を行うカ
ーソル描画手段と、前記入力装置制御手段からのボタン
情報と前記画面座標系変換処理手段からのスクリーン座
標値から操作者の命令を判断・実行する命令判別・実行
処理手段と、前記命令判別・実行処理手段からのデータ
を基に、操作者の指定した操作対象を記録する操作対象
記録処理手段と、前記操作対象記録処理手段からの現行
操作対象ＩＤデータを基に各操作対象表現制御手段を実
行する操作対象制御手段と、前記命令判別・実行処理手
段からの２次元位置データを基に前記操作対象制御手段
からの要求により３次元仮想空間座標系での位置・方向
データを計算する３次元座標系位置・方向計算処理手段
と、視野領域の大きさや光源強度等の操作対象属性を変
更する操作対象属性変更処理手段と、操作対象となって
いる物体の新たな３次元仮想空間中での位置・方向を計
算する物体移動位置方向計算手段と、物体の形状・位置
データを記録する物体形状・位置記録手段と、物体の
色、材質特性等のデータを記録する物体属性記録手段
と、前記物体移動位置方向計算手段と前記物体形状・位
置記録手段と前記物体属性記録手段の関係から物体の３
次元仮想空間への表現方法を制御する物体表現制御手段
と、視点機能の新たな３次元仮想空間中での位置・方向
を計算する視点移動位置方向計算手段と、前記視点移動
位置方向計算手段からの視点機能の新規位置・方向デー
タや視点の形状を記録する視点機能形状位置記録手段
と、視点機能の視野角度、視野領域等の属性データを記
録する視点機能属性記録手段と、前記視点移動位置方向
計算手段と前記視点機能形状位置記録手段と前記視点機
能属性記録手段の関係から視点機能の３次元仮想空間へ
の表現方法を制御したり、視点機能属性データに従って
視点機能形状データを更新する視点機能表現制御手段
と、光源機能の新たな３次元仮想空間中での位置・方向
を計算する光源移動位置方向計算手段と、前記光源機能
移動位置方向計算手段からの光源機能の新規位置・方向
データや光源の形状を記録する光源機能形状位置記録手
段と、光源の色や強度等の属性データを記録する光源機
能属性記録手段と、前記光源移動位置方向計算手段と前
記光源機能形状位置記録手段と前記光源機能属性記録手
段の関係から光源機能の３次元仮想空間への表現方法を
制御したり、光源機能属性データに従って光源機能形状
データを更新する光源機能表現制御手段と、前記物体表
現制御手段と前記視点機能表現制御手段と前記光源機能
表現制御手段の関係から対象となる全物体を表示装置に
描画する表示生成手段からなる視点・光源機能の直接操
作システムを構成したことである。

【００１６】

【作用】上記の手段を有した本発明に於いては、操作者
は２次元入力装置やキーボードを操作することにより２
次元位置データやボタン情報を入力する。入力装置制御
手段は、前記２次元位置データとボタン情報を各入力装
置から読み取り、命令判別・実行処理手段と画面座標系
変更処理手段に渡す。画面座標系変更処理手段では、表
示装置の物理的なスクリーン位置座標値に前記２次元位
置データを変換し、命令判別・実行処理手段とカーソル
描画手段に渡す。カーソル描画手段では、２次元カーソ
ルを前記スクリーン位置座標値を基に表示装置上に再描
画する。命令判別・実行処理手段では、前記入力装置制
御手段からのボタン情報と前記画面座標系変換処理手段
からのスクリーン位置座標値から、操作者の指示が、操
作対象の切り替え要求か、操作対象の回転・平行移動操
作要求か、操作対象の属性変更要求かを判断し、各要求
に従って、操作対象記録処理手段、操作対象制御手段、
操作対象属性変更処理手段のいずれかを実行する。

【００１７】操作対象記録処理手段では、前記命令判別
・実行処理手段から渡された操作対象物のＩＤを操作対
象物記録手段に記録する。操作対象ＩＤとして渡される
ものは、物体、視点、光源の３つのカテゴリー分類番号
とこの分類中で実際に操作対象物としてシステムがサポ
ートしている機能や操作者の登録した物体形状の番号で
ある。

【００１８】操作対象制御手段では、前記命令判別・実
行処理手段から渡された２次元位置データを３次元座標
系位置・方向計算処理手段を用いてシステムで取り扱っ
ている３次元座標値に変換し、前記操作対象記録処理手
段からの操作対象ＩＤにより、適切な操作対象の表現制
御手段を実行する。

【００１９】物体表現制御手段では、前記操作対象制御
手段からの３次元座標値と操作対象ＩＤを基に対象とな
っている物体の新たな３次元仮想空間中の位置・方向デ
ータを物体移動位置方向計算手段を用いて計算し、物体
形状・位置記録手段の中の対象となっている物体の位置
・方向データを更新する。更に、色や材質感等の物体属
性データを物体属性制御記録手段から読み込み、前記物
体の形状データや位置・方向データと共に表示生成手段
へ渡す。

【００２０】視点機能表現制御手段では、前記操作対象
制御手段からの３次元座標値から視点機能の新たな３次
元仮想空間中の位置・方向データを視点移動位置方向計
算手段を用いて計算し、視点機能形状位置記録手段の中
の視点機能の位置・方向データを更新すると共に、現行
の視野角度や視野領域等の視点機能属性を視点機能属性
記録手段より読み込んで、このデータに従って視点機能
形状データを更新する。更に、前記視点機能属性記録手
段からの視点機能属性データと前記視点機能形状位置記
録手段からの形状データや位置・方向データと共に表示
生成手段へ渡す。

【００２１】光源機能表現制御手段では、視点機能表現
制御手段と同様に、前記操作対象制御手段からの３次元
座標値から光源機能の新たな３次元仮想空間中の位置・
方向データを光源移動位置方向計算手段を用いて計算
し、光源機能形状位置記録手段の中の光源機能の位置・
方向データを更新すると共に、現行の光源色、強度等の
光源機能属性データを光源機能属性記録手段より読み込
んで、このデータに従って前記光源機能形状位置記録手
段中の光源機能形状データを更新する。更に、前記光源
機能属性記録手段からの光源機能属性データと前記光源
機能形状位置記録手段からの光源機能の形状データや位
置・方向データと共に表示生成手段へ渡す。

【００２２】表示生成手段では、前記物体表現制御手段
と前記視点機能表現制御手段と前記光源機能制御手段か
らの各種データを基に視点計算、光源計算を行い全ての
対象物を表示装置に描画する。

【００２３】操作対象属性変更処理手段では、前記命令
判別・実行処理手段から起動が掛かると操作対象記録処
理手段から現行の操作対象ＩＤを読み込んで、そのＩＤ
に従った物体・視点・光源の各形状・属性記録手段の中
の現行の属性値と入力装置制御手段から入力され命令判
別・実行処理手段を経由して入ってきた操作者の指定し
た属性値とを交換する。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は、本発明の実施例の構成を示
すブロック図、図２及び図３は、本発明の実施例に於け
る表示画面例を示す。図２の２ａは、視点機能の中心投
影指定時の表示画面例を示し、図２の２ｂは、視点機能
の平行投影指定時の表示画面例を示している。図３の３
ａは光源機能の平行光源指定時の表示画面例を、図３の
３ｂは光源機能の点光源指定時の表示画面例を、図３の
３ｃは光源機能のスポット光源指定時の表示画面例を示
している。

【００２５】まずはじめに、視点機能の表現方法と操作
方法を説明する。表現方法としては、図２の２ａ及び図
２の２ｂに示すように、視点機能の位置・方向を３次元
のカメラ形状２ａ１で表示し、カメラから見ることがで
きる視点機能の有効範囲（視界）と視界内の景観の表示
方法の種類（中心投影、平行投影）を半透明の立体２ａ
２または２ｂ２で表現する。遠近感をつけて景観を表示
する中心投影方法の場合は、図２の２ａ２のように四角
錘体で表し、遠近感をつけないで景観をそのまま表示す
る平行投影法の場合は、図２の２ｂ２のように直方体で
表現する。これは、各投影方法の視野領域をそのまま視
覚化したものである。この半透明の立体内に入った景観
は、カメラ寄りの領域の境界を示す面（ニアー平面）２
ａ３または２ｂ３に、各表現方法にしたがって投影さ
れ、この投影像がサブウィンドウ２ａ４または２ｂ４に
表示される。

【００２６】なお、ニアー平面とサブウィンドウへの投
影面を同一にしていることから、図４の４２に示すよう
に、このニアー平面を任意の物体へ押し当てると、４１
のように、その内部をサブウィンドウ中に見ることも可
能となる。

【００２７】操作方法としては、操作者により視点機能
が選択されると、この時に設定されている視点機能の属
性に従って視野領域形状がカメラの前方に表示され、２
次元入力装置とカメラが連動される。操作者は、空間中
でカメラを移動し、半透明の立体内に操作者の見たい箇
所が入るように操作する。このカメラ操作に追従して、
半透明の立体内の景観が、カメラのファイダーを操作者
が覗いているかのごとくサブウィンドウに即座に表示さ
れる。操作者は、おおよその視点の位置・方向をカメラ
で、視線と視界を半透明立体で、さらにカメラから覗い
た景観をサブウィンドウで確認しながら、見たい箇所へ
カメラと半透明の視野領域形状で表現された視点機能を
操作する。

【００２８】次に、光源機能について、その表現方法と
操作方法を説明する。表現方法としては、平行光源を図
３の３ａに示すように、方向性のある無限遠点の光とい
う特徴からその方向を矢印で示した長方形の平面３ａ１
で表現し、その光源効果が物体３ａ２、３ａ３、３ａ４
におよんだ状態を同一画面中に表現している。図３の３
ａの表示画面例では、物体３ａ２、３ａ３、３ａ４に対
して、３次元仮想空間中、斜め後方から平行光源を照射
しているため、画面に向かって手前の各物体の面に光源
があたらない暗い部分ができている。点光源は、図３の
３ｂに示すように、特定の位置から等方的な光を発する
光源であることから球３ｂ１で表現し、更にその光のお
よぶ範囲を半透明の球３ｂ２で表現している。

【００２９】図３の３ｂの表示画面例では、物体３ｂ
３、３ｂ４、３ｂ５及び作業平面３ｂ６の内、この点光
源の効果のおよぶ範囲を示した半透明の球内に入ってい
る物体３ｂ３、３ｂ４及び作業平面３ｂ６の一部が、明
るくなっている。スポット光源は、図３の３ｃに示すよ
うに、特定の位置から指向性のある光を発する光源であ
ることから、スポットライトをイメージした形状３ｃ１
で表現し、その光のおよぶ範囲を半透明の円錐３ｃ２で
表現している。図３の３ｃの表示画面例では、物体３ｃ
３、３ｃ４、３ｃ５及び作業平面３ｃ６の内、この点光
源の効果のおよぶ範囲を示した半透明の円錐内に入って
いる物体３ｃ３の光源方向の上表面及び作業平面３ｃ６
の一部が、明るくなっている。

【００３０】操作方法としては、操作者により光源機能
及び光源種が選択されると、この時に設定されている指
定光源の機能属性に従って光源形状が表示される。点光
源とスポット光源の場合は、さらに光源効果のおよぶ領
域が半透明の立体で表示される。光源機能の形状表示の
後、２次元入力装置と光源形状が連動され、形状の移動
操作に追従して、光源シーンが即座に変化する。平行光
源の場合、操作者は、空間中で光源形状の位置・方向を
変えることにより、この光源効果を画面中より確認しな
がら、希望の光源シーンを得る。点光源とスポット光源
の場合、操作者は、空間中で光源形状の位置と方向を変
え、半透明の光源効果を示す立体内に光源を照射したい
対象物を入れるように操作することによって、希望の光
源シーンを得る。

【００３１】次に、図１を参照しながら本実施例の構成
と動作を説明する。図１において、ブロックは処理手段
を示し、線と矢印はデータの流れを示す。まず、構成に
ついて述べる。図中、１は２次元入力装置やキーボード
からの２次元位置データやボタン情報を入力する入力装
置制御手段、２は入力装置制御手段からの２次元位置デ
ータを表示装置の物理的なスクリーン座標値に変換する
画面座標系変換処理手段、２１は画面座標系変換処理手
段２からのデータを基に２次元カーソルの描画を行うカ
ーソル描画手段、３は入力装置制御手段１からのボタン
情報と画面座標系変換処理手段２からのスクリーン座標
値から操作者の命令を判断・実行する命令判別・実行処
理手段、４は命令判別・実行処理手段３からのデータを
基に操作者の指定した操作対象を記録する操作対象記録
処理手段、５は操作対象記録処理手段からの現行の操作
対象ＩＤデータを基に各操作対象表現制御手段８、１２
または１６を実行する操作対象制御手段、６は命令判別
・実行処理手段３からの２次元位置データを基に操作対
象制御手段の要求により３次元仮想空間座標系での位置
・方向データを計算する３次元座標系位置・方向計算処
理手段、７は視野領域の大きさや光源強度等の操作対象
属性を変更する操作対象属性変更処理手段、９は操作対
象となっている物体の新たな３次元仮想空間中での位置
・方向を計算する物体移動位置方向計算手段、１０は物
体の形状・位置データを記録する物体形状・位置記録手
段、１１は物体の色・材質特性等のデータを記録する物
体属性記録手段、８は物体移動位置方向計算手段９と物
体形状・位置記録手段１０と物体属性記録手段１１の関
係から物体の３次元仮想空間への表現方法を制御する物
体表現制御手段、１３は視点機能の新たな３次元仮想空
間中での位置・方向を計算する視点移動位置方向計算手
段、１４は視点移動位置方向計算手段からの視点機能の
新規位置・方向データや視点機能の形状を記録する視点
機能形状位置記録手段、１５は視点機能の視野角度・視
野領域等の属性データを記録する視点機能属性記録手
段、１２は視点移動位置方向計算手段１３と視点機能形
状位置記録手段１４と視点機能属性記録手段１５の関係
から視点機能の３次元仮想空間への表現方法を制御した
り視点機能属性データに従って視点機能形状データを変
更する視点機能表現制御手段、１７は光源機能の新たな
３次元仮想空間中での位置・方向を計算する光源移動位
置方向計算手段、１８は光源移動位置方向計算手段１７
からの光源機能の新規位置・方向データや光源の形状を
記録する光源機能形状位置記録手段、１９は光源の色や
強度等の属性データを記録する光源機能属性記録手段、
１６は光源移動位置方向計算手段１７と光源機能形状位
置記録手段１８と光源機能属性記録手段１９の関係から
光源機能の３次元仮想空間への表現方法を制御したり光
源機能属性データに従って光源機能形状データを変更す
る光源機能表現制御手段、２０は物体表現制御手段８と
視点機能表現制御手段１２と光源機能表現制御手段１６
からのデータを基に視点計算・光源計算を行い対象とな
る全物体を表示装置に描画する表示生成手段である。

【００３２】次に、各構成間の動作について述べる。操
作者は２次元入力装置やキーボードを操作することによ
り２次元位置データやボタン情報を入力する。入力装置
制御手段１は、操作者の２次元位置データとボタン情報
を各入力装置から読み取り、命令判別・実行処理手段３
と画面座標系変更処理手段２に渡す。画面座標系変更処
理手段２では、表示装置の物理的なスクリーン位置座標
値に２次元位置データを変換し、命令判別・実行処理手
段３とカーソル描画手段２１に渡す。カーソル描画手段
２１では、２次元カーソルをスクリーン位置座標値を基
に表示装置上に再描画する。命令判別・実行処理手段３
では、入力装置制御手段１からのボタン情報と画面座標
系変換処理手段２からのスクリーン位置座標値から、操
作者の指示が、操作対象の指示要求か、操作対象の回転
・平行移動操作要求か、操作対象の属性変更要求かを判
断し、各要求に従って、操作対象記録処理手段４、操作
対象制御手段５、操作対象属性変更処理手段７のいずれ
かを実行する。

【００３３】操作対象記録処理手段４では、命令判別・
実行処理手段３から渡された操作対象物のＩＤを記録す
る。操作対象ＩＤとして渡されるものは、物体、視点、
光源の３つのカテゴリー分類番号とこの分類中で実際に
操作対象物としてシステムがサポートしている機能や操
作者の登録した物体形状の番号である。

【００３４】操作対象制御手段５では、命令判別・実行
処理手段３から渡された２次元位置データを３次元座標
系位置・方向計算処理手段６を用いてシステムで取り扱
っている３次元座標値に変換し、操作対象記録処理手段
４からの操作対象ＩＤにより、適切な操作対象の表現制
御手段８、１２または１６を実行をする。

【００３５】物体表現制御手段８では、操作対象制御手
段５からの３次元座標値と操作対象ＩＤを基に対象とな
っている物体の新たな３次元仮想空間中の位置・方向デ
ータを物体移動位置方向計算手段９を用いて計算し、物
体形状・位置記録手段１０の中の対象となっている物体
の位置・方向データを更新する。更に、色や材質感等の
物体属性データを物体属性制御記録手段１１から読み込
み、物体の形状データや位置・方向データと共に表示生
成手段２０へ渡す。

【００３６】視点機能表現制御手段１２では、操作対象
制御手段５からの３次元座標値から視点機能の新たな３
次元仮想空間中の位置・方向データを視点移動位置方向
計算手段１３を用いて計算し、視点機能形状位置記録手
段１４の中の視点機能の位置・方向データを更新すると
共に、現行の視野角度や視野領域等の視点機能属性を視
点機能属性記録手段１５より読み込んで、このデータに
従って視点機能形状位置記録手段１４の中の視点機能形
状データを更新する。更に、視点機能属性記録手段１５
からの視点機能属性データと視点機能形状位置記録手段
１４からの形状データや位置・方向データと共に表示生
成手段２０へ渡す。

【００３７】光源機能表現制御手段１６では、視点機能
表現制御手段と同様に、操作対象制御手段５からの３次
元座標値から光源機能の新たな３次元仮想空間中の位置
・方向データを光源移動位置方向計算手段１７を用いて
計算し、光源機能形状位置記録手段１８の中の光源機能
の位置・方向データを更新すると共に、現行の光源色、
強度等の光源機能属性データを光源機能属性記録手段１
９より読み込んで、このデータに従って光源機能形状位
置記録手段１８中の光源機能形状データを更新する。更
に、光源機能属性記録手段１９からの光源機能属性デー
タと光源機能形状位置記録手段１８からの光源機能の形
状データや位置・方向データと共に表示生成手段２０へ
渡す。

【００３８】表示生成手段２０では、物体表現制御手段
８と視点機能表現制御手段１２と光源機能制御手段１６
からの各種データを基に視点計算、光源計算を行い全て
の対象物を表示装置に描画する。

【００３９】操作対象属性変更処理手段７では、命令判
別・実行処理手段３から起動が掛かると操作対象物記録
処理手段４から現行の操作対象ＩＤを読み込んで、その
ＩＤに従った物体・視点・光源の各形状・属性記録手段
１１、１５または１９の中の属性値と入力装置制御手段
１から入力され命令判別・実行処理手段を経由して入っ
てきた操作者指定の属性値とを交換する。

【００４０】以上本実施例によれば視点・光源機能の直
接操作システムで視点機能や光源機能の種類、位置、方
向、有効範囲という属性を３次元形状として操作者に視
覚的に表現できると共に、その形状の空間操作に追従し
た機能効果をリアルタイムに表示することが可能とな
る。また、操作者からの視点機能や光源機能の属性変更
に際しても、変更された属性値に従った形状が即座に再
描画される。これらの機能により、従来の視点機能や光
源機能の操作に必要な属性を３次元形状として視覚化し
ていないシステムに比べると、操作者は３次元仮想空間
中での視点機能や光源機能の内容、及び機能と対象物と
の間の空間的位置関係を直観的に把握できるようにな
り、自分の意図する位置・方向へ各機能を操作しやすく
なる。また、機能属性の変更時には、即座に変更内容が
表示されるので、高速かつ正確に各機能の属性変更が可
能となる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば３次元情報処理システムで視点機能や光源機能の
種類、位置、方向、有効範囲という属性を３次元形状と
して操作者に視覚的に表現でき、その形状の空間操作に
追従したリアルタイムな機能効果表示が可能となるため
に、操作者は３次元仮想空間中での視点機能や光源機能
の内容、及び機能と対象物との間の空間的位置関係を直
観的に把握できるようになり、自分の意図する位置・方
向へ機能を操作しやすくなる。

【００４２】また、視点機能や光源機能の属性変更に際
しても、変更された属性値に従った機能形状が即座に再
描画されるために、目でみてその変更内容を確認しなが
ら、高速かつ正確に属性の変更が可能となる。

【００４３】これにより、操作者は、頭の中のイメージ
する画像シーンや光源シーンを迅速かつ容易に得られる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による視点・光源機能の直接
操作システムの構成を示すブロック図

【図２】本発明の一実施例による視点・光源機能の直接
操作システムの視点機能の表示画面例

【図３】本発明の一実施例における視点・光源機能の直
接操作システムの光源機能の表示画面例

【図４】本発明の実施例における視点・光源機能の直接
操作システムの視点機能の物体内部表示機能の表示画面
例

【図５】従来の視点・光源機能の直接操作システムの使
用環境と表示画面例

【図６】従来の視点・光源機能の直接操作システムの視
点機能の表示画面例

【図７】従来の視点・光源機能の直接操作システムの光
源機能の表示画面例

【図８】従来の視点・光源機能の直接操作システムの構
成を示すブロック図

【符号の説明】

１ 入力装置制御手段 ２ 画面座標系変換処理手段 ３ 命令判別・実行処理手段 ４ 操作対象記録処理手段 ５ 操作対象制御手段 ６ ３次元座標系位置・方向計算処理手段 ７ 操作対象属性変更処理手段 ８ 物体表現制御手段 ９ 物体移動位置方向計算手段 １０ 物体形状・位置記録手段 １１ 物体属性記録手段 １２ 視点機能表現制御手段 １３ 視点移動位置方向計算手段 １４ 視点機能形状位置記録手段 １５ 視点機能属性記録手段 １６ 光源機能表現制御手段 １７ 光源移動位置方向計算手段 １８ 光源機能形状位置記録手段 １９ 光源機能属性記録手段 ２０ 表示生成部 ２１ カーソル描画手段 ２ａ１ 視点機能の位置・方向属性を表現した形状 ２ａ２ 中心投影法による視点機能の視野領域を表現し
た形状 ２ａ３ 中心投影法のニアー平面 ２ａ４ 中心投影法による視野領域内の表示 ２ａ２ 平行投影法の視点機能の視野領域を表現した形
状 ２ａ３ 平行投影法のニアー平面 ２ａ４ 平行投影法の視野領域内の表示 ３ａ１ 平行光源を表現した形状 ３ａ２ 平行光源の影響を受けた物体 ３ａ３ 平行光源の影響を受けた物体 ３ａ４ 平行光源の影響を受けた物体 ３ｂ１ 点光源を表現した形状 ３ｂ２ 点光源の影響範囲を表現した半透明形状の表示 ３ｂ３ 点光源の影響を受けた物体 ３ｂ４ 点光源の影響を受けた物体 ３ｂ５ 点光源の影響を受けた物体 ３ｂ６ 点源の影響を受けた作業平面 ３ｃ１ スポット光源を表現した形状の表示 ３ｃ２ スポット光源の影響範囲を表現した半透明形状 ３ｃ３ スポット光源の影響を受けた物体 ３ｃ４ スポット光源の影響を受けた物体 ３ｃ５ スポット光源の影響を受けた物体 ３ｃ６ スポット光源の影響を受けた作業平面 ４１ 視点機能の視野領域ニアー平面と物体との交差を
示したの表示画面 ４２ 視点機能の物体内部表示の画面 ５１ 表示装置 ５２ ２次元入力装置 ５３ キーボード ５４ 操作者 ５５ 表示スクリーン ５６ ２次元カーソル ５７ メニュー領域 ５８ 物体操作指示メニュー ５９ 視点操作指示メニュー ５１０ 光源操作指示メニュー ５１１ 階層メニュー領域 ６１ 視点機能の表示画面 ６２ 視点機能のメイン描画ウィンドウ ６３ 視点機能を表現した形状 ６４ 視点機能を表現した形状から見た景観を表示した
サブ描画ウィンドウ ６５ メニュー項目 ７ａ１ 視点機能の描画ウィンドウ ７ａ２ 平行光源による光源機能の描画ウィンドウ ７ａ３ 平行光源による光源機能を表現した形状 ７ａ１１ 光源機能を選択した時に表示される階層メニ
ュー項目例 ７ｂ１ 点光源による光源機能を表現した形状 ７ｃ１ 点光源による光源機能を表現した形状 ８１ 入力装置制御手段 ８２ 画面座標系変換処理手段 ８３ 命令判別・実行処理手段 ８４ 操作対象切り替え処理手段 ８５ 操作対象物記録手段 ８６ 操作対象制御手段 ８７ ３次元座標系位置・方向計算処理手段 ８８ 操作対象属性変更処理手段 ８９ 視点移動位置方向計算手段 ８１０ 視点形状・属性記録手段 ８１１ 物体移動位置方向計算手段 ８１２ 物体形状・属性記録手段 ８１３ 光源移動位置方向計算手段 ８１４ 光源形状・属性記録手段 ８１５ 表示生成手段 ８１６ カーソル描画手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置データ及び命令を入力する入力装置
   制御手段と、前記入力装置制御手段からの位置データを
   スクリーン座標値に変換する画面座標系変換処理手段
   と、前記画面座標系変換処理手段からのデータを基にカ
   ーソルの描画を行うカーソル描画手段と、前記入力装置
   制御手段からの命令と前記画面座標系変換処理手段から
   のスクリーン座標値から実行すべき操作を判断し実行す
   る命令判別・実行処理手段と、前記命令判別・実行処理
   手段からのデータを基に、指定された操作対象を記録す
   る操作対象記録処理手段と、前記操作対象記録手段に記
   憶されたデータを基に実行すべき操作を制御する操作対
   象制御手段と、前記命令判別・実行処理手段からの位置
   データを基に前記操作対象制御手段からの要求により３
   次元仮想空間座標系での位置・方向データを計算する３
   次元座標系位置・方向計算処理手段と、視野領域サイズ
   及び光源強度の操作対象属性を変更する操作対象属性変
   更処理手段と、操作対象の３次元仮想空間中での移動位
   置・方向を計算する物体移動位置方向計算手段と、物体
   の形状・位置データを記録する物体形状・位置記録手段
   と、特性データを記録する物体属性記録手段と、前記物
   体移動位置方向計算手段と前記物体形状・位置記録手段
   と前記物体属性記録手段の関係から物体の３次元仮想空
   間の表現方法を制御する物体表現制御手段と、視点機能
   の３次元仮想空間中での移動位置・方向を計算する視点
   移動位置方向計算手段と、前記視点移動位置方向計算手
   段からの視点機能の新規位置・方向データ及び視点機能
   の形状を記録する視点機能形状位置記録手段と、視点機
   能の視野角度及び視野領域の属性データを記録する視点
   機能属性記録手段と、前記視点移動位置方向計算手段と
   前記視点機能形状位置記録手段と前記視点機能属性記録
   手段の関係から視点機能の３次元仮想空間の表現方法を
   制御し視点機能属性データに従って視点機能形状データ
   を更新する視点機能表現制御手段と、光源機能の３次元
   仮想空間中での移動位置・方向を計算する光源移動位置
   方向計算手段と、前記光源移動位置方向計算手段からの
   光源機能の新規位置・方向データ及び光源機能の形状を
   記録する光源機能形状位置記録手段と、光源の属性デー
   タを記録する光源機能属性記録手段と、前記光源移動位
   置方向計算手段と前記光源機能形状位置記録手段と前記
   光源機能属性記録手段の関係から光源機能の３次元仮想
   空間への表現方法を制御し光源機能属性データに従って
   光源機能形状データを更新する光源機能表現手段と、前
   記物体表現制御手段と前記視点機能表現制御手段と前記
   光源機能表現制御手段の関係から全対象物を表示装置に
   描画する表示生成手段を備えた視点・光源機能の直接操
   作システム。
2. 【請求項２】 視点機能の視野領域の種類及び有効範囲
   を図形で表現することを特徴する請求項１記載の視点・
   光源機能の直接操作システム。
3. 【請求項３】 視点機能の有効範囲を表現する３次元図
   形の視点寄りの平面であるニアー平面と有効範囲内の景
   観をサブウィンドウに投影する投影面とを一致させるこ
   とを特徴とする請求項１記載の視点・光源機能の直接操
   作システム。
4. 【請求項４】 光源機能の属性及び有効範囲を図形で表
   現することを特徴する請求項１記載の視点・光源機能の
   直接操作システム。