JPH01155481A - ３次元形状表示装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は対話的に３次元形状モデルの作成を行う３次元
図形処理システムにおいて、多面体形状が平面により切
断除去されている画像を高速に表示する３次元形状表示
装置に関する。

（従来の技術） 多面体形状が平面により切断除去されている画像を表示
する方式としては特願昭６２−０１４５８８号「図形表
示装置」に記載きれている方式があった。第２図はこの
方式の動作を説明した図である。多面体形状が平面を境
に切断後除去される側と残存する側に分けられており、
多面体の全ての稜線２０１が、除去きれる稜線２０２．
残存する稜線２０３、平面と交差する稜線２０４に分類
きれる。そして、残存する稜線２０３と、平面と交差す
る各稜線の残存側に属する部分２０５が画面に表示され
、さらに平面と多面体各面による交線２０６も画面に表
示される。このようにして多面体形状が切断除去きれて
いる画像２０７が画面上に完成することになる。

（発明が解決しようとする問題点） 切断に用いる平面を連続的に動かした場合には、表示さ
れる多面体の切断除去画像も変化していく、平面の動き
に遅れないようにアニメーション的に切断除去画像を変
化させようとすると、多面体の切断除去画像の表示を高
速に行わねばならない、さらに、表示するだけでなく、
直前に表示した画像の消去も必要になってくる。

ところが、上述した１図形表示装置」では、多面体の残
存する稜線２０３の全ての稜線を毎回表示する必要があ
り、多面体の稜線数が非常に多くなった場合には、表示
処理に要する時間も増加し、アニメーション的に画像を
連続的に変化きせることができないという問題点があっ
た。

本発明の目的は、このような問題点を解消し、多面体の
稜線数が多くなった場合にも、表示処理に要する時間を
抑えて、平面の動きに合わせて多面体の切断除去画像の
アニメーション表示を可能にする３次元形状表示装置の
提供にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の３次元形状表示装置は、多面体の形状データを
格納する形状データ格納手段と、多面体を切断する平面
の平面パラメータを入力する平面パラメータ入力手段と
、前記形状データ格納手段の内容と前記平面パラメータ
入力手段の出力から多面体形状と平面との交差データを
生成する交差データ生成手段と、前記交差データ生成手
段の出力を記憶する交差データ記憶手段と、前記交差デ
ータ生成手段の出力のうち多面体各稜線の平面との交差
状態を記憶する稜線交差状態記憶手段と、前記交差デー
タ生成手段から新しい交差状態データが出力されるごと
に前記稜線交差状態記憶手段の内容を退避転送する転送
手段と、前記転送手段より転送きれる多面体各稜線の交
差状態を記憶する稜線旧交差状態記憶手段と、前記稜線
交差状態記憶手段の内容と前記稜線旧交差状態記憶手段
の内容とを比較して多面体各稜線に表示処理と消去処理
をそれぞれ行うか否かを判定する判定手段と、前記形状
データ格納手段の内容と前記交差データ記憶手段の内容
と前記稜線交差状態記憶手段の内容と前記判定手段の出
力から多面体形状が平面によって切断除去されている画
像を線画表示する形状表示手段とから構成きれる。

（作用） 第１図は本発明の全体構成を示すブロック図である。

第１図において１０１は形状データ格納手段であり、多
面体の形状データが格納されている。

１０２は平面パラメータ入力手段であり、多面体を切断
する平面の平面パラメータが少しずつ変化しながら次々
と入力きれてくる。

１０３は交差データ生成手段であり、平面パラメータ入
力手段１０２から平面パラメータを入力し、形状データ
格納手段１０１内の多面体形状データにアクセスして、
多面体と平面との交差データを生成する。交差データは
多面体の切断除去画像を表示するのに必要な多面体各稜
線の交差状態や交点座標などから構成きれる。

１０４は交差データ記憶手段であり、交差データ生成手
段１０３で生成された交差データを記憶する。

１０５は稜線交差状態記憶手段であり、交差データ生成
手段１０３で生成きれた交差データのうち多面体各稜線
の平面との交差状態を取り込み記憶する。交差状態とは
、平面を境にして稜線が除去側にあるのか残存側にある
のか平面と交差しているのかの区別である。

１０６は稜線交差状態を転送する転送手段であり、稜線
交差状態記憶手段１０５に新しい交差状態データが入力
されるごとに１画面前の古い交差状態を退避転送する。

１０７は稜線旧交差状態記憶手段であり、転送手段１０
６から転送される稜線の交差状態を記憶する。

１０８は稜線の描画あるいは消去処理を行うかどうか判
定する判定手段であり、稜線交差状態記憶手段１０５か
も現在の交差状態を取り込み、稜線旧交差状態記憶手段
１０６から１画面前の交差状態を取り込み、それらを比
較して描画処理あるいは消去処理を行うかどうかの判定
信号を出力する。

１０９は形状表示手段であり、形状データ格納手段１０
１内の形状データと、交差データ記憶手段１０４内の交
差データにアクセスし、さらに判定手段１０８から出力
される稜線の描画および消去処理を行うか否かの判定に
基づき、１画面前における多面体各稜線の消去、現画面
における各稜線の描画を行い、多面体の切断除去画像の
表示更新を行う。

切断に用いる平面を連続的に動かした場合、毎回の切断
除去画像が急激に変化することはない。

例えば、第３図（ａ）から第３図（ｂ）に画像が変化し
たとする。両者の変化を、平面と立体表面との交線、除
去される稜線、残存する稜線、平面と交差する稜線に分
けて考える。除去される稜線のグループからは稜線３０
１が外れるが、それ以外の稜線は何の変化も受けない。

残存する稜線のグループは稜線３０２と稜線３０３が加
わるが、それ以外の稜線について何の変化も受けない、
平面と交差する稜線のグループは稜線３０４と稜線３０
５が外れ、稜線３０６が加わり、それ以外の稜線３０７
と稜線３０８も端点の位置が変化する。平面と立体表面
との交線のグループ３０９は個数および端点の位置が変
化して交線のグループ３１０のようになる。

この例から考察すると、多面体の切断除去画像を構成す
る線分のうち、変化するのは切断する平面と直接関係し
ている部分、すなわち平面と交差する稜線および交線の
みであり、それ以外の稜線は変化を受けないということ
がわかる。例えば、第３図において残存稜線のグループ
３１１の部分は変化を受けない。

本発明の構成においては、交差データ生成手段において
多面体の各稜線の平面との交差状態、すなわち除去側か
残存側か交差するのかという状態が判定され、稜線交差
状態記憶手段に出力される。また、転送手段を介して、
１画面前の切断除去画像における稜線の交差状態が稜線
旧交差状態記憶手段に転送される。判定手段においては
、稜線交差状態記憶手段と稜線旧交差状態記憶手段をア
クセスして、多面体の各稜線ごとの現在の交差状態と１
画面前の交差状態を比較することによって、各稜線の消
去処理と描画処理が必要か否かを判定する。形状表示手
段では、不必要な稜線については消去処理、描画処理を
行わないようにする。

このような構成をとることにより、表示上変化のない大
分部の稜線については、従来行っていた消去、描画処理
を省くことになるので、画像書き換えに要する時間を稜
線数の増加にたいしても抑えることができ、多面体の切
断除去画像のアニメーション表示が可能となる。

（実施例） 第４図は本発明の一実施例を示す回路ブロック図である
。

４０１は平面パラメータ入力回路であり、例えば特願昭
６１−１８５５５８号「平面入力装置」に記載されてい
るような回路構成により、平面のパラメータを外部より
入力し一時的に記憶する処理が繰り返し行われる。

４０２は形状データメモリであり、多面体形状における
頂点、稜線および面のデータが記憶されている。それぞ
れ頂点ＩＤ、稜線１．Ｄおよび面ＩＤによってアクセス
可能となっている。

４０３は稜線判定回路であり、平面パラメータ入力回路
から送られる平面パラメータを入力し、形状データメモ
リをアクセスして、多面体各稜線が平面の除去側にある
のか残存側にあるのか交差するのかを判定し、判定結果
を数値表現したものを出力する。きらに交差する場合に
はその交点の投影位置データも出力する。

４０４は交差稜線対応づけ回路であり、多面体各稜線の
うち多面体の同一面を共有する交差稜線の組を全て算出
し記憶する。

なお、形状データメモリ４０２．稜線判定回路４ｏ３゜
交差稜線対応づけ回路４０４は特願昭６２−０１４５８
８号１図形表示装置Ｊに記載されている回路構成で実現
できる。

４０５は稜線描画用の稜線ＩＤ発生カウンタであり、順
に全ての稜線ＩＤを発生する。

４０６は交差状態転送用の稜線ＩＤ発生カウンタであり
、順に全ての稜線ＩＤを発生する。

４０７は稜線交差状態メモリであり、稜線判定回路４０
３から送られる稜線の交差状態を数値化したものを稜線
ＩＤごとに記憶する。きらに稜線ＩＤ発生カウンタ４０
５あるいは稜線ＩＤ発生カウンタ４０６から稜線ＩＤを
入力しその稜線の交差状態の値を出力する。

４０８はデータ転送回路であり、稜線交差状態メモリ４
０７から出力される稜線の交差状態の値を稜線旧交差状
態メモリ４０９に送る。

４０９は稜線旧交差状態メモリであり、データ転送回路
４０８から転送される稜線の交差状態の値を稜線ＩＤカ
ウンタ４０６かも入力した稜線ＩＤに従って記憶する。

４１０は描画判定回路であり、稜線交差状態メモリ４０
７と稜線旧交差状態メモリ４０９かも稜線の現在の交差
状態の値と１画面前の交差状態の値を入力して、１画面
前の各稜線を消去するかしないか、現画面において残存
稜線として稜線の両端を結ぶ線分を描画するかしないか
、現画面において交差稜線として稜線の一端と交点を結
ぶ線分を描画するかしないかを判定する０判定の結果、
消去オンオフ信号、残存稜線描画オンオフ信号、交差稜
線オンオフ信号を出力する。

４１１は残存稜線描画回路であり、稜線ＩＤ発生カウン
タ４０５から稜線ＩＤが入力され、描画判定回路４１０
から残存稜線描画オンの信号が送られている場合に、形
状データメモリ４０２をアクセスして稜線両端の頂点の
投影位置を得て、それを結ぶ線分を描く。

４１２は交差稜線描画回路であり、稜線ＩＤ発生カウン
タ４０５から稜線ＩＤが入力され、描画判定回路４１０
から交差稜線描画オンの信号が送られている場合に、形
状データメモリ４０２をアクセスして稜線の残存側の頂
点の投影位置を得て、さらに稜線判定回路４０３をアク
セスして交点の投影位置を得て、両者を結ぶ線分を描く
。

４１３は稜線描画メモリであり、稜線ＩＤ発生カウンタ
４０５から稜線ＩＤを入力し、残存稜線描画回路４１１
および交差稜線描画回路４１２において描画した稜線の
両端点の投影位置を入力し、稜線ＩＤごとに記憶する。

４１４は稜線消去回路であり、稜線ＩＤ発生カウンタ４
０５から稜線ＩＤを入力し、描画判定回路４１０から消
去オンの信号が送られている場合に、稜線描画稜線メモ
リ４１３をアクセスして、画面上に既に描画されている
稜線の両端点の投影位置を得て、稜線を画面から消去す
る。

４１５は交線描画回路であり、交差稜線対応づけ回路４
０４から出力される対応する交差稜線ＩＤに組のデータ
をもとに稜線判定手段４０３をアクセスして各交差稜線
の交点の投影位置を得て、両者を結ぶ線分を描く。

４１６は交線描画メモリであり、交線描画回路４１５に
おいて描画した交線の両端点の投影位置を入力し順に記
憶する。

４１７は交線消去回路であり、交線描画メモリ４１６を
アクセスして画面上に既に描画されている交線の両端点
の投影位置を得て、全ての交線を画面から消去する。

４１８は残存稜線描画回路４１１．交差稜線描画回路４
１２、稜線消去回路４１４．交線描画回路４１５．交線
消去回路４１７において描画あるいは消去きれる線分を
表示するデイスプレィ画面である。

以上の韮うな構成の３次元形状表示装置において、多面
体形状の切断除去画像が更新表示きれる動作を説明する
。

（１）稜線ＩＤ発生カウンタ４０６から順に全ての稜！
ｌＩＤが発生し、稜線交差状態メモリ４０７内の稜線の
交差状態の値が、データ転送回路４０８を介して、稜線
旧交差状態メモリ４０９へ転送きれる。

これで１画面前の稜線の交差状態が稜線旧交差状態メモ
リ４０９に退避きれる。

（２）平面パラメータ入力回路４０１において新しい平
面パラメータが入力される。

（３）稜線判定回路４０３において、新しい平面による
多面体各稜線の交差状態を算出し稜線交差状態メモリ４
０７に出力する。また、交点の投影位置も算出し記憶す
る。

（４）交差稜線対応づけ回路４０４において、対応する
交差稜線の組を算出し記憶する。

（５）稜線ＩＤ発生カウンタ４０５から順に稜線ＩＤが
発生する。

（６）（５）で発生した稜線ＩＤの稜線について稜線交
差状態メモリ４０７および稜線旧交差状態メモリ４０９
内における現在の交差状態と１画面前の交差状態の値が
描画判定回路４１０へ送られる。

（７）描画判定回路４１０では稜線の交差状態のデータ
に基づき、その稜線の消去処理及び描画処理を行うか否
かを判定し、消去オンオフ信号、残存稜線描画オンオフ
信号、交差稜線描画オンオフ信号を発生する。なお、判
定処理は次の表に示す論理に従って論理回路化きれてい
る。

（８）描画判定回路４１０から消去オンの信号が出力さ
れた場合には、稜線消去回路４１４において、稜線ＩＤ
発生カウンタ４０５による稜線ＩＤに基づき、稜線描画
メモリ４１３をアクセスしてデイスプレィ画面４１８か
ら１画面前の該当する稜線を消去する。

（９）描画判定回路４１０から残存稜線描画オンの信号
が出力された場合に、は、残存稜線描画回路４１１にお
いて、稜線ＩＤ発生カウンタ４０５による稜線ＩＤに基
づき、稜線の両端の頂点の投影位置を形状データメモリ
４０２から入力し、稜線描画メモリ４１３に書き込み、
それを結ぶ線分をデイスプレィ画面４１８に描画する。

（１０）描画判定回路４１０から交差稜線描画オンの信
号が出力された場合には、交差稜線描画回路４１１にお
いて、稜線ＩＤ発生カウンタ４０５による稜線ＩＤに基
づき、稜線の一端の頂点と交点の投影位置を形状データ
メモリ４０２および稜線判定回路４０３から入力し、稜
線描画メモリ４１３に書き込み、それを結ぶ線分をデイ
スプレィ画面４１８に描画する。

（１１）交線消去回路４１７は交線描画メモリ４１６を
アクセスしてデイスプレィ画面４１８から１画面前の全
ての交線を消去する。

（１２）交線描画回路４１５は交差稜線対応づけ回路４
０４から平面と多面体の面による各交線の両端に位置す
る交差稜線の稜線ＩＤの組を入力し、稜線判定手段４０
３にアクセスして交線の端点となるべき交点投影位置を
得て、交線描画メモリ４１６に書き込み、それを結ぶ線
分をデイスプレィ画面４１８に描画する。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、この発明によると、多面
体の平面による切断除去画像の連続的な表示において、
表示上変化しない稜線については描画処理、消去処理が
省かれるから、多面体の稜線数が多くなった場合でも表
示に要する時間を抑えることができ、切断面が徐々に動
いていくような切断除去画像のアニメーション表示が可
能となる。さらにこのような機能によって、画面上の切
断除去表示を見ながら、３次元空間において平面を連続
的に動かして位置ぎめすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成を示すブロック図、第２図は
多面体形状を平面により切断するときに従来の３次元形
状表示装置で行う表示の概念を示す図、第３図は多面体
形状を切断する平面が変化するときに本発明で行う表示
の概念を示す図、第４図は本発明の一実施例を示す回路
ブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多面体の形状データを格納する形状データ格納手段と、 多面体を切断する平面の平面パラメータを入力する平面
   パラメータ入力手段と、 前記形状データ格納手段の内容と前記平面パラメータ入
   力手段の出力から多面体形状と平面との交差データを生
   成する交差データ生成手段と、前記交差データ生成手段
   の出力を記憶する交差データ記憶手段と、 前記交差データ生成手段の出力のうち多面体各稜線の平
   面との交差状態を記憶する稜線交差状態記憶手段と、 前記交差データ生成手段から新しい交差状態データが出
   力されるごとに前記稜線交差状態記憶手段の内容を退避
   転送する転送手段と、 前記転送手段より転送される多面体各稜線の交差状態を
   記憶する稜線旧交差状態記憶手段と、前記稜線交差状態
   記憶手段の内容と前記稜線旧交差状態記憶手段の内容と
   を比較して多面体各稜線に表示処理と消去処理をそれぞ
   れ行うか否かを判定する判定手段と、 前記形状データ格納手段の内容と前記交差データ記憶手
   段の内容と前記稜線交差状態記憶手段の内容と前記判定
   手段の出力から多面体形状が平面によって切断除去され
   ている画像を線画表示する形状表示手段と からなることを特徴とする３次元形状表示装置。