JP4915518B2 - ３次元モデル表示装置、そのプログラム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は３次元モデルを表示する３次元モデル表示装置、そのプログラム及び方法に関し、特に、表示処理の負担の少ない３次元モデル表示装置、そのプログラム及び方法に関する。

近年、解析精度向上のためにシェルサイズが細かくなる傾向があり、モデルの回転操作などが容易にできなくなってきている。比較的グラフィックボードへの負担が軽いと言われてきたシェルモデルにおいても、要素数、部品点数があまりにも多くなると、シェーディング表示時に描画レスポンスが遅くなっている。

これに対して描画レスポンスを向上させるための技術が下記特許文献１及び特許文献２に開示されている。

特許文献１に開示される３次元図形描画装置は、高速に座標変換する幾何処理部を利用して物体の物体座標系の座標データを視点座標系の座標データに変換し、この変換した座標データから求めたｘ、ｙ、ｚ座標値の最大値および最小値をレジスタに書き込み、これを位置判定手段としてのＣＰＵが読み出すことによりその物体を囲む３次元境界領域（バウンディングボックス）を形成し、複数の物体間の位置関係・距離を検知したり、物体間の衝突の有無を判定する。これによれば、ＣＰＵに負担をかけずに３次元物体間の位置関係を高速に検知することができる。

また、特許文献２に開示される三次元画像生成システムは、複数のオブジェクト群から構成される所定のグラフィックデータを入力する入力手段と、前記入力手段が入力した複数のオブジェクト群から表示対象となるオブジェクト群を選別するオブジェクト群選別手段と、前記オブジェクト群選別手段により選別されたオブジェクト群を構成する複数のポリゴンから描画対象のポリゴンを選別するポリゴン選別手段と、前記ポリゴン選別手段により選別された描画対象のポリゴンに従って、画像を描画する画像描画手段とを備える。そして、入力手段が入力した複数のオブジェクト群から表示対象となるオブジェクト群を選別し、オブジェクト群選別手段により選別されたオブジェクト群を構成する複数のポリゴンから描画対象のポリゴンを選別し、選別された描画対象のポリゴンに従って、例えば、レンダリング処理により画像を描画する。これによれば、表示対象とならないオブジェクト群が一括して省かれ、また描画対象とならないポリゴンが省かれるため、三次元グラフィックデータに従った画像生成の処理速度が向上され、表示サイクルを短縮することができる。
特開平８−３１５１８０号公報 特開２０００−３１１２５４号公報

特許文献１の３次元図形描画装置によれば物体毎のバウンディングボックスを用いて物体間の位置関係を高速に検知することで衝突など物体間の位置関係の更新を把握する必要がある描画の場合には全体として描画レスポンスが向上する。しかしながら、物体間の位置関係が描画において更新されない場合においてはレスポンス向上が望めないという課題を有する。例えば、静止している物体を視点を変えて描画する場合に、特許文献１の技術を適用したとしてもレスポンスは向上しない。また、物体間の衝突を検出して大まかに描画するゲーム用ソフトに特許文献１の技術を適用することで描画レスポンスは向上するものの、ＣＡＥ(Computer Aided Engineering)でのシミュレーション解析などの高い精度が求められる描画処理においてその技術を適用することは極めて困難である。つまり、衝突解析で高精度の解析データを得る必要があり衝突の有無も必然的に検出されるため、衝突の有無のみが別途の低負荷の処理で検出されたとしても意味がなく、逆に２重の処理となって無駄となる。

また、特許文献２の三次元画像生成システムによればポリゴン毎ではなくその塊となるオブジェクト群毎に前処理として表示を行うか否かの選別を行っておりポリゴン毎に処理を行う場合と対比して描画レスポンスが向上する。しかしながら、そのオブジェクト群毎の選別処理は、詳細にはオブジェクトのバウンディングボックスを求めてその座標をワールド座標からビュー座標に変換して変換後の座標に従って行われるため、視点の変化の度に必要となって描画レスポンスの改善が一定に踏みとどまるという課題を有する。

本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、視点が変更した場合でも表示の不要な部品等を表示処理の対象とすることなく、モデルの描画レスポンスを向上させる３次元モデル表示装置、そのプログラム及び方法を提供することを目的とする。

シェーディング表示時に部品内部に隠れている部品は自動的に非表示にすることでモデルの描画レスポンスを向上させる。

本発明は後説する実施形態において自動車を例示とする空間が完全に閉じられているＣＡＥモデルを好適な一例として説示している。
より具体的には、シェル要素モデルにおけるＭｉｎＭａｘＢＯＸの８頂点のＸ、Ｙ、Ｚ方向のベクトルのいずれも他の部品との交点を持つ場合は、その要素を非表示にする。
処理のトリガとしては、データの読み込み時、データの更新時、部品の表示マスク切り替え時（部品の表示の指定時）に部品単位で表示・非表示の判定を行う。

（１）隠れ部品の表示対象外
本発明に係る３次元モデル表示装置は、読み込まれた複数部品からなる３次元モデルを表示する３次元モデル表示装置であって、読み込まれた複数部品からなる３次元モデルの一の部品を矩形状に取り囲むＭｉｎＭａｘＢｏｘを作成するＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段と、当該ＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段にて作成された矩形状のＭｉｎＭａｘＢｏｘの処理対象となる処理対象頂点と一辺を介して接続する頂点である接続頂点から当該処理対象頂点への方向ベクトルで、当該処理対象頂点を始点とする半直線である頂点ベクトルを算出する頂点ベクトル算出手段と、当該頂点ベクトル算出手段にて算出されたＭｉｎＭａｘＢｏｘの各頂点の頂点ベクトルが処理対象部品以外の他の部品と交わっているか否かを判断し、全ての頂点ベクトルが他の部品と交わっていると判断した場合に処理対象部品を表示しないとする部品表示判定手段とを含むものである。

このように本発明においては、処理対象部品を取り囲むＭｉｎＭａｘＢｏｘを作成し、このＭｉｎＭａｘＢｏｘの各頂点を始点とし当該各頂点の接続頂点から当該各頂点への方向ベクトルとなる頂点ベクトルを求め、当該求めた頂点ベクトルと他の部品との交わりを調べ、処理対象部品の全ての頂点についての頂点ベクトルが他の部品と交わる場合に処理対象部品を表示しないので、３次元モデルを構成する部品のうち表示しない部品が特定され、この特定された部品に関しては少なくとも描画処理を実行しなくともよくなり、描画レスポンスの向上に繋がるという効果を奏する。また、表示しないとされた部品は視点の変更が生じたとしてもＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段、頂点ベクトル算出手段及び部品表示判定手段の各手段の処理実行を不要とし、背景技術と比較しても優れた効果を有する。
部品表示判定の後、３次元モデル中の表示する部品のみを表示装置に出力する。

（２）以降のモデル読み込み時の高速表示
本発明に係る３次元モデル表示装置は必要に応じて、前記部品表示判定手段で表示しないとした部品及び／又は当該表示しないとした部品を除く表示する部品を示す部品表示判定データを処理対象となった３次元モデルに対応付けて記録するものである。

このように本発明においては、部品表示判定データを処理対象となったモデルに対応付けて記録しているので、３次元モデルがアンロードとされて再度読み込みがなされた場合であっても読み込み対象の３次元モデルに対応付けて記録している表示しないとした部品及び／又は表示するとした部品が判明すればＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段、頂点ベクトル算出手段及び部品表示判定手段の各手段の処理実行が不要となり、処理低減となって高いレスポンスを得ることができるという効果を有する。
後説する実施形態においては表示しないとした部品及び表示する部品を示す部品表示判定データで説示したが、表示しないとした部品若しくは表示する部品を示す部品表示判定データを用いても表示の不要な部品を表示しない処理を行うことができる。

（３）ＭｉｎＭａｘＢｏｘの辺の方向ベクトルの指定
本発明に係る３次元モデル表示装置は必要に応じて、前記ＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段で作成する矩形状のＭｉｎＭａｘＢｏｘの各辺が処理対象のモデルの座標空間の座標軸のいずれかに平行であるものである。

このように本発明においては、各部品を取り囲むＭｉｎＭａｘＢｏｘの辺がモデルの座標空間の座標軸のいずれかと平行であるため、ＭｉｎＭａｘＢｏｘ自体が同じ座標軸を有する原点の異なる小さな座標空間となり、頂点ベクトルも６種の方向ベクトル（ｘ軸方向、ｘ軸逆方向、ｙ軸方向、y軸逆方向、ｚ軸方向、ｚ軸逆方向）のみからなって誤りの偏らない部品表示判定が可能となるという効果を有する。各部品のＭｉｎＭａｘＢｏｘの辺が所定方向を向かず、ＭｉｎＭａｘＢｏｘの縦方向、横方向、奥行き方向が様々となって安定した精度で部品表示判定を行うことができない。

（４）表示の指定
本発明に係る３次元モデル表示装置は必要に応じて、３次元モデルを構成する部品のうち表示指定された部品をＭｉｎＭａｘＢｏｘ作製手段の処理対象の部品とし、表示指定されなかった部品を前記部品表示判定手段での処理対象部品以外の他の部品とせず、表示指定されなかった部品をＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段の処理対象の部品とせずに表示指定されなかった部品を表示しないものである。

このように本発明においては、３次元モデルを構成する部品のうち表示が不要な部品をＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段、頂点ベクトル算出手段及び部品表示判定手段の各手段での処理対象の部品としないためにその分不要な処理が回避され、全体としてのレスポンス向上に寄与すると共に、表示指定されなかった部品が処理対象部品に対する他の部品として取り扱われず表示指定されなかった部品の非表示に合致したモデル表示が可能となるという効果を有する。

（５）透過性のある部品への対応
本発明に係る３次元モデル表示装置は必要に応じて、３次元モデルを構成する部品のうち透過性のある部品を部品表示判定手段での処理対象部品との交わりの有無の比較対象となる他の部品としないものである。

このように本発明においては、所定以上の透過性のある部品を部品表示判定手段での処理対象部品に対する他の部品として取り扱わないので、処理対象部品の他の部品と交わりを有する頂点ベクトルについての交わる他の部品が透過性のある部品のみである場合には表示しない部品から表示する部品となり、表示時に透過性のある部品を通して部品に取り囲まれている部品を適切に表示することができるという効果を有する。

前記発明は装置として説示してきたが、３次元モデル表示プログラム、３次元モデル表方法として把握することができる。
後説する実施形態では本発明をＣＡＥシステムの一機能として説示しているが、当然に単体の装置として実現することもできる。例えば、３次元モデルのビューワー(Viewer)として実装することができる。

これら前記の発明の概要は、本発明に必須となる特徴を列挙したものではなく、これら複数の特徴のサブコンビネーションも発明となり得る。

視点変更の度に表示・非表示の判定を行わなくてよく、特に部品点数の多いモデルを扱う場合、描画レスポンスが向上するためストレスなく作業でき、作業効率が向上する。そして、部品単位で判定を行うことにより、シェルやポリゴン単位より絶対数が少ない為、判定回数を少なくすることができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明は多くの異なる形態で実施可能である。したがって、本実施形態の記載内容のみで解釈すべきではない。また、本実施の形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

本実施の形態では、主にシステムについて説明するが、所謂当業者であれば明らかな通り、本発明はコンピュータで使用可能なプログラム及び方法としても実施できる。また、本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、または、ソフトウェア及びハードウェアの実施形態で実施可能である。プログラムは、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光記憶装置または磁気記憶装置等の任意のコンピュータ可読媒体に記録できる。さらに、プログラムはネットワークを介した他のコンピュータに記録することができる。

以下の実施形態においては、ＣＡＥシステムでの本発明の適用例を示すが、所謂当業者であれば明らかであるように、ＣＡＤシステム、ＣＡＭシステムにも本発明を適用することができ、いくつかの部品からなりある部品が一又は複数の他の部品により内包される立体的な対象物を表示する装置においては適用することができる。つまり、本発明はＣＡＥシステム、ＣＡＤシステム、ＣＡＭシステムなどのコンピュータを用いて３次元表示処理する技術の一種である。

（本発明の第１の実施形態）
［１．システム構成］
［１．１ ハードウェア構成］
図１は本実施形態に係るＣＡＥシステムが構築されているコンピュータのハードウェア構成の模式図である。
ＣＡＥシステムが構築されているコンピュータ１００は、図１に示すように、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０１、メインメモリ１０２、マザーボードチップセット１０３、ビデオカード１０４、ＨＤＤ(Hard Disk drive)１１１、ブリッジ回路１１２、光学ドライブ１２１、キーボード１２２及びマウス１２３からなる。

メインメモリ１０２は、ＣＰＵバス及びマザーボードチップセット１０３を介してＣＰＵ１０１に接続されている。
ビデオカード１０４は、ＡＧＢ(Accelerated Graphics Port)及びマザーボードチップセット１０３を介してＣＰＵ１０１に接続している。
ＨＤＤ１１１は、ＰＣＩ(Peripheral Component Interconnect)バス及びマザーボードチップセット１０３を介してＣＰＵ１０１に接続している。

光学ドライブ１２１は、低速バス、低速バスとＰＣＩバスのブリッジ回路１１２、ＰＣＩバス及びマザーボードチップセット１０３を介してＣＰＵ１０１に接続している。同様の接続構成で、キーボード１２２及びマウス１２３も、ＣＰＵ１０１に接続している。光学ドライブ１２１は、光ディスクにレーザー光を照射してデータを読み込む（又は読み書きする）ドライブであり、例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブなどが該当する。

なお、図１は本実施形態に係るＣＡＥシステムの構築されるコンピュータのハードウェア構成を模式的に示した一例に過ぎず、本実施形態を適用可能であれば、他の様々な構成を採ることができる。その他、ＣＡＥシステムは周知のように集中形、分散形、スタンドアロン形として構成することができる。

ＣＡＥシステムは、コンピュータ１００にＣＡＥプログラムの記録された光学媒体を光学ドライブ１２１から読み出し、ＨＤＤ１１１に複製してメインメモリ１０２に複製したＣＡＥプログラムがロード可能に構成する所謂インストール（ここで説示したインストールは例示に過ぎない）を行うことで構築することができ、コンピュータを制御するＯＳ(Operating System)へ利用者がＣＡＥシステムの起動を命令することでＣＡＥプログラムがメインメモリ１０２にロードされて起動する。

［１．２ システム構成要素］
図２は本実施形態に係るＣＡＥシステムのモジュール構成図である。
本実施形態に係るＣＡＥシステムは、モデルデータ読込手段１１、ＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段１２、頂点ベクトル算出手段１３、部品表示判定手段１４及びモデルデータ描画手段１５を含む構成である。

図３は本実施形態に係るＣＡＥシステムで処理対象となる３次元モデル例を示している。この２ドアタイプ普通乗用車の３次元モデルを正面斜め上方向から見下ろした視点で示している。このような普通乗用車の３次元モデルは図３で表示されているシェルだけでなく、表示されていない左側面の車体のシェルなどの視点を変えると表示可能なシェルと、フロントシート、ヘッドレストなどの内装部品などの視点を変えても表示不可能なシェルからも構成される。なお、ここでは、フロントガラス、クォーターガラスなどの透過性のある部品を透過して見える部品も表示できないこととする。これはＣＡＥシステムで解析する場合には各種解析に応じた表示となり、現実世界で視認可能なモデルを表示する必要が必ずしもないからである。ただし、後説するように透過性のある部品に対応してこの透過性のある部品を透過して見える部品を表示する仕組みを有することもできる。

本実施形態のＣＡＥシステムでは前記視点を変えても表示不可能なシェルのみからなる部品、つまり、他の部品により全方向において取り囲まれている部品を表示対象外として、３次元モデルを構成するそれ以外の部品を表示対象とする。他の部品により全方向において取り囲まれている部品は他の部品により被覆されるために、その他の部品の外側から見た場合には内部にあって視点方向、視点位置を変えてもその部品を見ることができない。

図４は本実施形態に係るＣＡＥシステムでの部品毎の表示判定処理の説明図である。部品毎に実施される部品表示判定処理は、ＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段１２で部品のＭｉｎＭａｘＢｏｘを作成し、頂点ベクトル算出手段１３で作成したＭｉｎＭａｘＢｏｘの頂点ベクトルを求め、最後に部品表示判定手段１４で求めた頂点ベクトルが処理対象の部品以外の他の部品と交わるか否かにより部品表示判定を行う。図４では頂点ベクトルのうちｘ座標軸と平行なベクトル（ｘ座標軸方向、ｘ座標軸逆方向）に関して各頂点において他の部品との交わりを検出している状況を示している。例図されているヘッドレストのｘ座標軸に平行な頂点ベクトルは全て左側ドア若しくは右側ドアと交わっている。図４では示していないが、ｙ座標軸及びｚ座標軸に平行な頂点ベクトルも同様に他の部品と交わるために処理対象部品のヘッドレストは他の部品から全方向において取り囲まれているとして表示しない部品として決定される。

モデルデータ読込手段１１は利用者から指定を受けたモデルデータを読み出す機能である。ＣＡＥシステムにおいてはこのモデルデータはシェルデータに相当する。シェルデータはシェル毎に通常節点及び要素からなる（図５（ａ）参照）。節点はシェルを構成する点座標であり、シェルが矩形である場合には４点の座標からなる。ここでのモデルはシェルから構成されるシェルモデルである。シェルデータ中のシェルは部品単位で区分された構成となっている。よって、部品を指定すると該当するシェル群を特定でき、このシェル群を描画処理して表示装置１３１に出力することで指定した部品が表示される。なお、ここではシェルモデルについて説示したが、ソリッドモデルにおいても本実施形態を適用することができる。これは、ソリッドモデルがシェルモデルに比して面のどちらに実体があるかという情報が付加されているに過ぎないからである。なお、ＣＡＤシステムにおいてシェルモデルはサーフェスモデルに相当する。

ＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段１２は部品のシェルで構成される部品を内包する長方体であって、それを構成するいずれの長辺もいずれかの座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）と平行となっているＭｉｎＭａｘＢｏｘを作成する機能を有する。ＭｉｎＭａｘＢｏｘはバウンディングボックスと呼称されることもあり、２次元で用いられるエクステントを３次元に拡張したものである。ＭｉｎＭａｘＢｏｘ自体は８つの座標からなり、ある部品を構成するシェルの座標の集合からｘ座標の最小点、ｙ座標の最小点、ｚ座標の最小点、ｘ座標の最大点、ｙ座標の最大点及びｚ座標の最大点を求め、これらを用いてその部品のＭｉｎＭａｘＢｏｘを特定する。

・（ｘ座標の最小点、ｙ座標の最小点、ｚ座標の最小点）
・（ｘ座標の最小点、ｙ座標の最小点、ｚ座標の最大点）
・（ｘ座標の最小点、ｙ座標の最大点、ｚ座標の最小点）
・（ｘ座標の最小点、ｙ座標の最大点、ｚ座標の最大点）
・（ｘ座標の最大点、ｙ座標の最小点、ｚ座標の最小点）
・（ｘ座標の最大点、ｙ座標の最小点、ｚ座標の最大点）
・（ｘ座標の最大点、ｙ座標の最大点、ｚ座標の最小点）
・（ｘ座標の最大点、ｙ座標の最大点、ｙ座標の最大点）

頂点ベクトル算出手段１３は、ＭｉｎＭａｘＢｏｘの処理対象頂点とこの処理対象頂点と一辺で接続する接続頂点を用いて接続頂点から処理対象頂点への方向ベクトルを有し、処理対象頂点を始点とする半直線である頂点ベクトルを求める機能を有する。各頂点の座標には前記ＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段１２で求めた各座標を用いる。つまり、処理対象頂点と接続頂点の２座標から空間における直線の方程式を用いて直線の方程式を求める。ただし、始点が処理対象頂点である半直線が頂点ベクトルである。また、ＭｉｎＭａｘＢｏｘの各辺がいずれかの座標軸と平行となっているために、頂点ベクトルの方向ベクトルはｘ軸方向、ｘ軸逆方向、ｙ軸方向、ｙ軸逆方向、ｚ軸方向、ｚ軸逆方向のいずれかとなる。頂点ベクトルが様々な方向を向いていないために頂点ベクトルの方向ベクトルも座標計算を経て求める必要がない。これにより、ＭｉｎＭａｘＢｏｘの横方向、縦方向、奥行き方向が雑多とならず、安定して部品表示判定を行うことができる。例えば、一の部品を対象としたＭｉｎＭａｘＢｏｘの横方向、縦方向、奥行き方向が、他の部品を対象としたＭｉｎＭａｘＢｏｘの横方向、縦方向、奥行き方向と異なり、同様に部品毎に全て異なっていた場合にはある領域内に位置する部品群では誤った部品表示判定がなされ、一部分が被覆されていない複数部品が表示対象とならないということが頻発する場合がある。

図６は本実施形態に係る頂点ベクトルの説明図である。ＭｉｎＭａｘＢｏｘは長方体であり、頂点では３つの辺が交わる（図６（ａ）参照）。処理対象頂点に接続する３つの辺を介して接続する３つの接続頂点がある。接続頂点の座標から処理対象頂点の座標への方向ベクトルを算出する（図６（ｂ）（ｃ）参照）。この算出された方向ベクトルと処理対象頂点から半直線である頂点ベクトルを求める。各頂点において３つの頂点ベクトルが求まり、長方体であるＭｉｎＭａｘＢｏｘの総頂点数は８つであるため２４の頂点ベクトルが求まることになる（図６（ｄ）参照）。ここで、頂点ベクトルの方向ベクトルの算出方法を説示したが、本実施形態においては前記したように頂点ベクトルの取り得る方向ベクトルは座標軸方向、座標軸逆方向であるため、３次元空間上の２座標から求める必要はない。例えば、（ｘ座標の最大点、ｙ座標の最大点、ｚ座標の最小点）からなる頂点７においては、頂点ベクトルの方向ベクトルはｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸逆方向に定まる。他の頂点も同様である。なお、本実施形態ではＭｉｎＭａｘＢｏｘの全ての頂点上の頂点ベクトルを求めて用いているが、一部の頂点の頂点ベクトル、一部の頂点ベクトル若しくは一部の頂点の一部の頂点ベクトルを用いて表示判定処理を実行してもよい。

部品表示判定手段１４は、前記頂点ベクトル算出手段１３で求めた頂点ベクトルと他の部品との交点を有するか否かにより表示するか否かを決定する機能を有する。ＭｉｎＭａｘＢｏｘの各頂点からの頂点ベクトルが全て他の部品と交わるということはその部品は他の部品により被覆されている。部品表示判定手段１４の判定結果は、図５（ｂ）に示す部品識別情報と表示判定フラグのフィールドを有するリストからなる部品表示判定データである。図５（ｃ）はその部品表示判定データの具体例を示している。この図５（ｃ）では普通乗用車では内装品になるヘッドレスト、フロントシートに対して表示判定フラグが立って表示対象外となる。

モデルデータ描画手段１５は読み出したモデルデータから部品表示判定手段１４により表示すべき部品のみのデータを取り出して描画する機能を有する。つまり、モデルデータ描画手段１５は部品表示判定データを参照して表示判定フラグが立っていない部品のみを表示対象部品として描画する。

［２．動作］
図７は本実施形態に係るＣＡＥシステムでの表示処理の動作フローチャートである。
利用者がＣＡＥシステムを起動してシェルデータのファイル名を指定すると、モデルデータ読込手段１１は利用者から指定を受けたモデルデータをＨＤＤ１１１からメインメモリ１０２にロードする（ステップＳ１００）。

ＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段１２はモデルデータ読込手段１１がロードしたシェルデータを部品毎に処理対象として捉え、その処理対象の部品におけるシェルの座標の集合からｘ座標の最小点、ｙ座標の最小点、ｚ座標の最小点、ｘ座標の最大点、ｙ座標の最大点及びｚ座標の最大点を求め、これらの座標を用いてＭｉｎＭａｘＢｏｘの頂点の座標を求める（ステップＳ１０５）。
ループ処理を示すステップＳ１１０からステップＳ１４５までに含まれるステップＳ１１５からステップＳ１４０までの処理が部品数分繰り返して処理される。

頂点ベクトル算出手段１３はＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段１２で求めたＭｉｎＭａｘＢｏｘの頂点の座標を用いて頂点ベクトルを全て求める（ステップＳ１１５）。ＭｉｎＭａｘＢｏｘの頂点が８［個］であり、１頂点につき３つの頂点ベクトルが求まることから、１部品につき２４個の頂点ベクトルを求めることになる。

ループ処理を示すステップＳ１２０からステップＳ１４０までに含まれるステップＳ１２５からステップＳ１３５までの処理が処理対象部品について頂点ベクトル数分繰り返して処理される。

部品表示判定手段１４は、現在処理対象となっている頂点ベクトルが他の部品との交点を有するか否かを判断し（ステップＳ１２５）、他の部品との交点を有しないと判断した場合にはステップ１４５に進み、ステップＳ１１０に戻る。そうすることで、次の部品を処理対象とし、前の部品は表示判定フラグが立たないことから表示対象となる。

前記ステップＳ１２５で他の部品との交点を有すると判断した場合には、部品表示判定手段１４が処理対象部品における処理対象の頂点ベクトルが最後のベクトルか否かを判断する（ステップＳ１３０）。最後のベクトルであると判断した場合には部品表示判定手段１４が処理対象部品の表示判定フラグを立て（ステップＳ１３５）、ステップＳ１４０に進む。最後のベクトルでないと判断した場合は直接ステップＳ１４０に進む。ここで最後のベクトルとは、処理対象となり得る頂点ベクトルが処理対象の頂点ベクトルを除いて部品表示判定処理済みである場合の処理対象の頂点ベクトルのことを示す。

モデルデータ描画手段１５は部品表示判定データを参照し、ロードされているモデルデータのうち部品表示判定手段１４にて表示判定フラグが立っていない部品からなる描画データを作成し（ステップＳ１５０）、その作成した描画データで表示装置１３１に表示する（ステップＳ１５５）。つまり、表示判定フラグが立っている部品については、描画処理をせずに描画データを作成しないために、表示装置１３１で描画データに従って表示すると表示判定フラグが立っている部品は表示されない。

以上のようにして利用者の指定した３次元モデルが表示装置１３１に表示される。これ以降の処理として、利用者は視点を変更する場合がある。視点の変更を受け付けた場合には再度ステップＳ１００若しくはステップＳ１０５から始まるのではなく、部品表示判定データは既に現在の３次元モデルに対しては求まっているのでステップＳ１５０からの処理となる。つまり、部品表示判定データで表示対象とすべき部品に対してのみ視点を変更した後の描画データを作成して表示する。

［３．本実施形態の効果］
このように本実施形態に係るＣＡＥシステムによれば、他の部品に全方向において取り囲まれる部品に関しては表示対象とせず、他の部品にて全方向を被覆されない部品を表示対象として描画データを作成して表示し、以降も繰り返して既に求めた表示対象の部品に関して描画データを作成して表示するので、視点の変更の度に表示される部品を特定して表示する表示処理技術と比べて表示処理の負担を低減して優れた描画レスポンスを得ることができる。なお、特許文献２の三次元画像生成システムで説示した技術を、本実施形態によって表示対象の部品を特定した後に、適用することもできる。

なお、本実施形態においては求めた部品表示判定データを記録することもでき、例えば、モデルデータの属性情報として記録してモデルデータの読込時に同様にロードすることで、部品表示判定データを記録した以降のモデルデータの読込による表示はステップＳ１０５ないしステップＳ１４５の処理を経ることなく描画データの作成・表示に移行することができるために高速に３次元モデルを表示することができる。さらに、部品表示判定データの更新は部品の形状変更が生じた場合に必要となり、部品の形状変更がなされた後にステップＳ１０５ないしステップＳ１４５の処理を実行することが望ましい。ただし、利用者が部品の形状を編集している途中での部品表示判定処理は煩雑となるので、モデルデータの保存時、モデルデータのアンロード時、ＣＡＥシステムの終了時において部品の形状変更に伴う部品表示判定処理を実行することが望ましい。そして、部品の形状の編集が開始されて部品表示判定処理がなされるまでの間は更新前の部品表示判定データを用いて表示処理を実行するのではなく、全ての部品を表示させることが好適である。

また、本実施形態においては部品単位にＭｉｎＭａｘＢｏｘを作成して表示判定処理を行ったが、部品を組み立てたユニット、アセンブリなどの単位でＭｉｎＭａｘＢｏｘを作成して表示判定処理を行うこともできる。アセンブリを用いたモデル設計は特にＣＡＤシステム上で実装されている。このように部品単位だけでなく、ユニット単位、アセンブリ単位で部品表示判定処理を実行する場合には、原則としては部品単位で実行し、利用者が指定したユニット、アセンブリに対してはそのユニット、アセンブリに含まれる部品単位で実行するのではなくユニット、アセンブリ単位で実行する。

（その他の実施形態）
［透過性のある部品への対応］
前記第１の実施形態においては、窓ガラスなどの透過性のある部品と頂点ベクトルが交わる場合も含めて全ての頂点ベクトルが他の部品と交わる処理対象の部品は表示しないこととしたが、頂点ベクトルと窓ガラスなどの透過性のある部品との交わりは他の部品との交わりではないとみなす構成とすることもできる。そうすることで、窓ガラスなどの透過性のある部品のみと交わる頂点ベクトルを含み、それ以外の頂点ベクトルが他の部品と交わらない部品を処理対象とした場合においては、透過性のある部品と頂点ベクトルの交わりはそのみなしによって頂点ベクトルが他の部品と交わらないこととなるため、表示されなかった部品が表示対象の部品となる。

［表示の指定］
前記第１の実施形態においてはシェルデータ内の全ての部品を処理対象として内部にある部品を除いて表示する構成であったが、シェルデータ内の部品の表示の有無を利用者から受け付けることもでき、この場合利用者の指定した部品を除いて部品表示判定の処理対象とすることで対応することが可能となる。部品表示判定の処理対象とならない部品は、処理対象部品とならないだけでなく、前記ステップＳ１２５の他の部品としても取り扱われない。したがって、例えば、図３の２ドアタイプ普通乗用車のモデルの場合においてフロントガラスを利用者が表示無しと指定した場合にはフロントガラスを表示有りとしていれば表示対象とならなかったヘッドレストなどの内装品も表示対象となる。部品表示判定データを求めた後に利用者による表示の有無の指定に関連付けて記録することで、利用者が次回同じ表示の有無の指定を行った場合であっても再度表示判定データを求めることなくその指定に対応する記録した部品表示判定データを用いて高速に処理することができる。さらに、レイヤ(Layer)を用いて複数のシートに部品を分けて３次元モデルを作成している場合には、各シートの表示の有無に従って表示有りのシートに属する部品のみを処理対象とすることもできる。そして、レイヤに関連付けて求めた部品表示判定データを記録することで次回の処理を高速に実行することができる。

また、部品の表示の指定の後の部品表示判定データを求める処理は、一の部品の表示の指定毎に実行してもよいし、利用者がまとめて部品の表示の指定を行う場合にはその部品の表示の指定の完了の後に実行する。

［頂点ベクトルの拡張］
前記第１の実施形態においては図８（ａ）に示すようにＭｉｎＭａｘＢｏｘの頂点ベクトルが処理対象部品以外の他の部品と交わるか否かにより表示するか否かを決定していた。ここで前記第１の実施形態に係る各座標軸に従った頂点ベクトルを拡張した図８（ｂ）に示すようなＭｉｎＭａｘＢｏｘの頂点を中心とする全球方向の様々な方向の頂点ベクトルを用いることもできる。例えば、全球上に等しい角度間隔で設けられる頂点ベクトルを増加させる程誤りなく表示すべき部品を特定することができるが、部品表示判定データを求めるための処理が頂点ベクトルの増加に伴って負担増となる。なお、全球頂点ベクトルのうち処理対象部品のＭｉｎＭａｘＢｏｘ内部を通過する頂点ベクトルを除いて処理する必要がある。そうしなければ、処理対象部品との交点が生じるだけでなく、処理対象部品における他の頂点での頂点ベクトルと同じ方向について他の部品との交点を検索することとなり略重複した処理となるからである。ここで、頂点ベクトルの数が少ない場合に誤って表示すべき部品が表示されない例としては、格子状に空洞がある部品や空間が閉じられていないモデルがある。このようなモデルであっても部品表示判定するための頂点ベクトル数を増加させることで誤りなく判定することができる。また、前記第１の実施形態で一の処理対象部品のある頂点についての頂点ベクトルの方向ベクトルと他の処理対象部品の対応する頂点についての頂点ベクトルの方向ベクトルが一致していたように、全球頂点ベクトルであっても一の処理対象部品におけるある頂点についての頂点ベクトルの方向ベクトルと他の処理対象部品における対応する頂点についての頂点ベクトルの方向ベクトルは一致することが望ましい。つまり、図８（ｂ）に示す全球頂点ベクトルを雛形となる全球頂点ベクトルとして、この雛形の全球頂点ベクトルを平行移動させて各頂点での頂点ベクトルを求める。

以上の前記各実施形態により本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は実施形態に記載の範囲には限定されず、これら各実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能である。そして、かような変更又は改良を加えた実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれる。このことは、特許請求の範囲及び課題を解決する手段からも明らかなことである。

本発明の第１の実施形態に係るコンピュータのハードウェア構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るＣＡＥシステムのモジュール構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るＣＡＥシステムの表示対象のモデルの一例である。 本発明の第１の実施形態に係るＣＡＥシステムにおける部品単位での表示判定の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係るＣＡＥシステムが使用するシェルデータと部品表示判定データである。 本発明の第１の実施形態に係る表示判定に用いる頂点ベクトルの導出説明図である。 本発明の第１の実施形態に係るＣＡＥシステムでの表示処理の動作フローチャートである。 本発明のその他の実施形態に係る表示判定に用いる頂点ベクトルとその拡張の説明図である。

符号の説明

１１ モデルデータ読込手段
１２ ＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段
１３ 頂点ベクトル算出手段
１４ 部品表示判定手段
１５ モデルデータ描画手段
１００ コンピュータ
１０１ ＣＰＵ
１０２ メインメモリ
１０３ マザーボードチップセット
１０４ ビデオカード
１１１ ＨＤＤ
１１２ ブリッジ回路
１２１ 光学ドライブ
１２２ （入力装置である）キーボード
１２３ （入力装置である）マウス
１３１ 表示装置

Claims (7)

1. 読み込まれた複数部品からなる３次元モデルを表示する３次元モデル表示装置であって、
   読み込まれた複数部品からなる３次元モデルの一の部品を矩形状に取り囲むＭｉｎＭａｘＢｏｘを作成するＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段と、
   当該ＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段にて作成された矩形状のＭｉｎＭａｘＢｏｘの処理対象となる処理対象頂点と一辺を介して接続する頂点である接続頂点から当該処理対象頂点への方向ベクトルで、当該処理対象頂点を始点とする半直線である頂点ベクトルを算出する頂点ベクトル算出手段と、
   当該頂点ベクトル算出手段にて算出されたＭｉｎＭａｘＢｏｘの各頂点の頂点ベクトルが処理対象部品以外の他の部品と交わっているか否かを判断し、全ての頂点ベクトルが他の部品と交わっていると判断した場合に処理対象部品を表示しないとする部品表示判定手段とを含む３次元モデル表示装置。
2. 前記部品表示判定手段で表示しないとした部品及び／又は当該表示しないとした部品を除く表示する部品を示す部品表示判定データを処理対象となった３次元モデルに対応付けて記録する
   前記請求項１に記載の３次元モデル表示装置。
3. 前記ＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段で作成する矩形状のＭｉｎＭａｘＢｏｘの各辺が処理対象のモデルの座標空間の座標軸のいずれかに平行である
   前記請求項１に記載の３次元モデル表示装置。
4. ３次元モデルを構成する部品のうち表示指定された部品をＭｉｎＭａｘＢｏｘ作製手段の処理対象の部品とし、
   表示指定されなかった部品を前記部品表示判定手段での処理対象部品以外の他の部品とせず、
   表示指定されなかった部品をＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段の処理対象の部品とせずに表示指定されなかった部品を表示しない
   前記請求項１に記載の３次元モデル表示装置。
5. ３次元モデルを構成する部品のうち透過性のある部品を部品表示判定手段での処理対象部品との交わりの有無の比較対象となる他の部品としない
   前記請求項１に記載の３次元モデル表示装置。
6. 読み込まれた複数部品からなる３次元モデルをコンピュータで表示させるための３次元モデル表示プログラムであって、
   読み込まれた複数部品からなる３次元モデルの一の部品を矩形状に取り囲むＭｉｎＭａｘＢｏｘを作成するＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段と、
   当該ＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成手段にて作成された矩形状のＭｉｎＭａｘＢｏｘの処理対象となる処理対象頂点と一辺を介して接続する頂点である接続頂点から当該処理対象頂点への方向ベクトルで、当該処理対象頂点を始点とする半直線である頂点ベクトルを算出する頂点ベクトル算出手段と、
   当該頂点ベクトル算出手段にて算出されたＭｉｎＭａｘＢｏｘの各頂点の頂点ベクトルが処理対象部品以外の他の部品と交わっているか否かを判断し、全ての頂点ベクトルが他の部品と交わっていると判断した場合に処理対象部品を表示しないとする部品表示判定手段としてコンピュータを機能させるための３次元モデル表示プログラム。
7. 読み込まれた複数部品からなる３次元モデルをコンピュータを用いて表示する３次元モデル表示方法であって、
   読み込まれた複数部品からなる３次元モデルの一の部品を矩形状に取り囲むＭｉｎＭａｘＢｏｘを作成するＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成ステップと、
   当該ＭｉｎＭａｘＢｏｘ作成ステップにて作成された矩形状のＭｉｎＭａｘＢｏｘの処理対象となる処理対象頂点と一辺を介して接続する頂点である接続頂点から当該処理対象頂点への方向ベクトルで、当該処理対象頂点を始点とする半直線である頂点ベクトルを算出する頂点ベクトル算出ステップと、
   当該頂点ベクトル算出ステップにて算出されたＭｉｎＭａｘＢｏｘの各頂点の頂点ベクトルが処理対象部品以外の他の部品と交わっているか否かを判断し、全ての頂点ベクトルが他の部品と交わっていると判断した場合に処理対象部品を表示しないとする部品表示判定ステップとを含む３次元モデル表示方法。