JPH0559472B2 - - Google Patents

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JPH0559472B2
JPH0559472B2 JP61138837A JP13883786A JPH0559472B2 JP H0559472 B2 JPH0559472 B2 JP H0559472B2 JP 61138837 A JP61138837 A JP 61138837A JP 13883786 A JP13883786 A JP 13883786A JP H0559472 B2 JPH0559472 B2 JP H0559472B2
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JP61138837A
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Keiji Nemoto
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、複数の部分より構成される物体を、
部分的もしくは全体的に変形して画像表示するこ
とのできる、物体画像表示装置に関する。
(従来の技術) 従来の物体画像表示装置としては、物体を多面
体で近似表現して物体の表示を行なうものが知ら
れている。このような物体画像表示装置において
は、例えば特願昭60−190723号明細書のように、
表示される物体を複数の部分に分割し、各部分に
それぞれ複数の形状を与えたうえで、これらの形
状のひとつを選択するか、もしくは形状間の補間
操作を行い、各部分の形状をそれぞれ独立に生成
することで、複雑な物体を容易に変形して画像表
示することができる。
このような物体画像表示装置を利用することに
より、柔軟に変形する物体の形状を対話処理によ
つて部分的に変更して、必要とする物体形状を容
易に作成することができる。また、このような柔
軟に変形する物体を対象としたアニメーシヨン
を、容易に作成することができる。
一例として、顔を対象物体とした場合に、目、
口、鼻といつた部分の形状をそれぞれ数種類ずつ
用意しておけば、これらの形状を組み合わせて
様々な形状の顔の画像を作成することができる。
こうして様々な顔の画像を作成することができれ
ば、特定の個人に似た顔を作成したり、様々な顔
の表情や動きを表現することが可能となる。
また、顔を対象物体とするだけでなく、柔軟に
変形する様々な物体、例えば人間の手や動物一
般、といつた生物体を対象として、これらの形状
を作成したり、そのアニメーシヨンを作成するた
めに、この物体画像表示装置を有効に利用するこ
とができる。
(発明が解決しようとする問題点) 従来の物体画像装置において、物体の各部分を
対話的に変形して表示しようとする場合は、キー
ボード等を用いて変形のための情報をコマンドと
して入力していた。このため、キーボードから入
力するコマンドの種類が非常に多くなつてしま
い、情報の入力操作が非常に複雑であるという問
題点があつた。
また、多くのコマンドを覚えなければならない
ので、熟練者でなければ情報の入力操作を行えな
いという問題点があつた。
さらに、熟練者であつてもコマンドが複雑なの
で、情報の入力操作に非常に多くの時間を要する
という問題点があつた。
本発明はこのような問題点を解決しようとする
もので、物体の変形のための情報を簡単な操作で
入力できるようにした、物体画像表示装置を提供
することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明の、複数の部分より構成される物体の画
像表示を行なう物体画像表示装置は、上記部分の
それぞれの構造を記憶する部分構造記憶部と、上
記部分毎にその部分に対応する複数の形状を記憶
する部分記憶形状記憶部と、この部分形状記憶部
に記憶された上記複数の形状のひとつを選択ある
いは形状間の補間操作により表示すべき上記物体
の各部分の形状を生成して記憶する表示形状生成
部と、上記部分構造記憶部に記憶された上記各部
分の構造と上記表示形状生成部に記憶された上記
各部分の形状とを参照して上記物体の画像表示を
行なう画像表示部と、上記表示形状生成部におけ
る上記形状の選択あるいは上記補間操作のための
情報を上記各部分の形状情報として対話的に入力
するための形状入力手段と、上記画像表示部にお
ける画像表示を制御する複数の情報を表示情報と
して対話的に入力するための表示入力手段とが設
けられるとともに、上記形状入力手段が、上記各
部分の上記形状情報をそれぞれ入力する複数の入
力器を備えている。
(作用) 本発明の物体画像表示装置において、物体の一
部分を変形して表示する方法について述べる。既
に表示された物体のある部分を変形したい場合、
形状入力手段に備えられた入力器の内で、変形し
たい部分に対応する入力器を用いて、形状情報を
入力する。この形状情報は、その部分のもつ複数
の形状の内の1つを選択するか、2つの形状を選
択してそれらの補間走査を行うための情報であ
る。
入力された形状情報を受けて、表示形状生成部
は部分形状記憶部から対応する部分の部分形状を
読み出し、形状の選択や補間操作を行い、表示す
べき部分形状を生成する。
生成された部分形状を受けて、画像表示部は部
分構造記憶部から対応する部分の部分構造を読み
出して、その部分のみを再度画像表示する。物体
のそれ以外の部分は既に画像表示されているの
で、特定の部分のみを変形した物体の画像を表示
できる。
以上の処理を繰り返すことにより、物体の任意
の部分を変形して表示できる。
また、表示情報を表示入力手段によつて変化さ
せることによつて、変形した物体の視点方向等を
変化させこともできる。
(実施例) 以下、図面により本発明の一実施例としての物
体画像表示装置について説明する。
第1図は、本発明の一実施例としての物体画像
表示装置の全体を示す、構成図である。画像表示
すべき物体Oは、R個の部分r(r=1,2,…
…,R)に分割されている。第1図に示すよう
に、画像表示すべき物体Oの構造を部分r毎に記
憶するための、部分構造記憶部1が設けられてい
る。この部分構造記憶部1に記憶された各部分r
の構造は、接続線5を通じて読み出される。
また、その物体Oの形状を部分r毎に記憶する
ための、部分形状記憶部2が設けられている。こ
の部分形状記憶部2には、各部分rに対応してそ
れぞれ複数個の形状が記憶される。このように各
部分rに対応して記憶された複数個の形状は、接
続線6を介して読み出される。
さらに、この接続線6を通じて部分形状記憶部
2に記憶された各部分rに対応する複数個の形状
を読み出して、表示すべき各部分rの形状を生成
するための、表示形状生成部3が設けられてい
る。同時に、生成された各部分rの形状は、表示
形状生成部3に記憶される。この表示形状生成部
3に記憶された各部分rの形状は、接続線7を通
じて読み出される。
この表示形状生成部3における各部分rの形状
の生成を制御するために必要な情報を、形状情報
として対話的に入力するための形状入力手段8が
設けられており、接続線9を介して表示形状生成
部3と接続されている。
そして、部部構造記憶部1に記憶された各部分
rの構造と、表示形状生成部3に記憶された各部
分rの形状とを、読み出し線5および読み出し線
7を通じて読み出して、物体Oの画像表示を行な
うための、画像表示部4が設けられている。
この画像表示部4における画像表示を制御する
ための複数の情報を、表示情報として対話的に入
力するための表示入力手段10が、接続線11を
介して画像表示部4に接続されている。
第1図は、画像表示される物体Oの内容を説明
するための、説明図である。第2図に示すよう
に、物体Oは、R個の部分r(r=1,2,……,
R)に分割されている。また、この物体Oは多面
体で表現されており、各部分rもやはり多面体で
表現されている。
第3図は、各部分rの内容を示すための説明図
である。各部分rを構成する多面体の各面は、多
角形で構成されている。一例として、第3図aに
示すように、多角形p1,p2とその頂点v1,v2,
v3,v4によつて構成される多面体の場合を説明
する。第3図bはその多面体の構造を示す表であ
り、第3図cはその形状を示す表である。第3図
bに示すように、多面体の構造は、各多角形p1,
p2の頂点の接続順序として表現される。また第
3図cに示すように、多面体の形状は、各頂点
v1,v2,v3,v4の3次元空間内での位置座標と
して表現される。
このような形式で多面体を定義することによ
り、特定の構造を持つた多面体に対して、複数の
異なる形状を簡単に、かつ少ないデータ量で定義
することができる。
すなわち、頂点v1や頂点v3のように2つの多
角形p1,p2に共有されている頂点の位置座標を
定義する場合、第3図cに示す表に、頂点v1,
v3の位置座標を1回だけ記述してしまうだけで、
2つの多角形p1,p2の形状を表現できる。この
ため、多角形p1,,2毎にそれぞれすべての頂点
の位置座標を与えてその形状を表現するのに比べ
て、ここで示すように多面体の構造と形状を分け
て記述する方が、はるかに少ないフアイル容量で
その形状を表現できる。
また、多面体の異なる形状を定義する場合で
も、第3図cに示す表において、頂点v1やv3の
位置座標を変更するだけで、多角形p1,p2両方
の形状を変更できてしまう。従つて、特定の構造
を持つた多面体に対して複数の形状を定義する場
合でも、変更すべき頂点毎にそれぞれ1回ずつ位
置座標を変更するだけで、簡単に異なる形状を定
義できる。
このような構造と形状とで表現される多面体
で、各部分rを表現する。
第4図は、部分構造記憶部1の記憶内容を示
す、説明図である。第4図に示すように、部分構
造記憶部1には、物体Oを構成する各部分r(r
=1,2,……,R)毎に、各部分rに含まれる
多角形pri(i=1,2,……)の頂点の接続順序
が、記憶されている。これによつて各部分rを構
成する多面体の構造が示されている。
この部分構造記憶部1には、まず部分rを示す
部分番号が記述されている。次に、その部分rに
属している多角形priを示すための、多角形番号
が記述されている。その次に、多角形priの頂点
の接続順序vri1,vri2,vri3,……が記述されてい
る。最後に、多角形priの属性zriが記述されてい
る。この属性zriとは、多角形priの色や材質など、
利用分野に合わせて使用する情報である。
第5図は、部分形状記憶部2の記憶内容を示
す、説明図である。第5図に示すように、部分形
状記憶部2には、物体Oを構成する各部分r(r
=1,2,……R)毎に、各部分rに含まれる頂
点vri(i=1,2,……)の複数の形状としての
位置座標が、記憶されている。これによつて、各
部分rを構成する多面体の形状が示されている。
この部分形状記憶部2には、まず部分rを示す
部分番号が記述されている。次に、その部分rに
属している頂点vri(i=1,2,……)を示すた
めの、頂点番号が記述されている。
この頂点vriは、各部分rの複数の形状として、
位置座標1、位置座標2、位置座標3、……位置
座標nを有している。これらの複数の位置座標
1、位置座標2、位置座標3、……位置座標n
は、それぞれ各部分rの異なる形状を示してい
る。
例えば、頂点v11の位置座標1は、部分1の第
一の形状を表わしている。同様に、頂点v11の位
置座標2は、部分1の第二の形状を表わしてい
る。
このように、部分r毎に頂点vriの位置座標に
よつてその複数の形状が定義されている。
第6図は、表示形状生成部3の全体を示す構成
図である。第6図に示すように、表示形状生成部
3には、接続線6を介して部分形状記憶部2から
各部分rの形状を読み出して、部分r毎にその表
示する形状を生成する表示形状生成器32が、設
けられている。この表示形状生成器32で形成さ
れた各部分rの形状を記憶する、表示形状記憶器
33が設けられており、接続線36を介して、表
示形状生成器32に接続されている。
また、この表示形状生成器32で各部分rの形
状を生成するために必要な形状情報を設定するた
めの、表示形状設定器31が設けられ、接続線3
5を介して表示形状生成器32と接続されてい
る。この表示形状設定器31には、形状情報の初
期値が予め設定される。
さらに、各部分rの形状を生成するために必要
な形状情報を入力して、この表示形状設定器31
に設定された形状情報を変更するための形状入力
手段8が設けられており、接続線9を介して表示
形状設定器31と接続されている。
第7図は、形状入力手段8の全体を示す説明図
である。第7図に示すように、形状入力手段8は
R個の入力器81を備えており、各入力器81は
それぞれ1個の部分rに対応している。そして、
表示形状設定器31に設定された各部分rの形状
情報は、対応する入力器81からの入力情報によ
つて、変更される。
第8図は、入力器81の全体を示す、説明図で
ある。第8図に示すように、入力器81は、基本
形状選択ボタン81aと、変化形状選択ボタン8
1bと、2つの内分値設定ボタン81c,81d
とを備えている。
最初に物体Oの画像表示を行う場合には、表示
形状設定器31には、形状情報の初期値が設定さ
れている。この初期値に従つて、表示形状生成器
32において、部分形状記憶部2の記憶内容が読
み出されて、すべての頂点vriの位置座標が生成
される。このように生成された位置座標が、表示
形状記憶器33に、各部分rの形状として記憶さ
れる。そして、記憶された形状に従つて物体Oの
画像表示が行なわれる。
こうして表示された物体Oの部分rの形状を変
更したい場合は、部分rに対応する形状入力手段
8の入力器81を用いて、表示形状設定器31の
内容を変更する。この変更に従つて、表示形状生
成器32は部分rの各頂点vriの変更後の位置座
標を生成する。このように生成された位置座標
が、表示形状記憶器33に、部分rの形状として
記憶される。そして、記憶された形状に従つて物
体Oの部分rのみを再度画像表示する。ただし、
物体Oのその他の部分については、以前の画像表
示を残しておく。以上の処理により、物体Oの部
分rの形状を、対話的に変更して画像表示するこ
とができる。
第9図は、表示形状設定器31に設定器31に
設定される、各部分rの形状を生成するために必
要な形状情報の内容を示す、説明図である。第9
図に示すように、表示形状設定器31には、各部
分r(r=1,2,……,R)について、それぞ
れその部分rの形状を生成するために必要な形状
情報が記述されている。
この表示形状設定器31には、まず各部分rを
示す部分番号が記述されている。この部分番号の
次には、各部分rの基本形状srを示す、基本形状
番号srが記述されている。この基本形状番号sr
は、予め初期値として1に設定されており、初期
状態としては、部分rの第一の形状が表示される
ことになる。この基本形状番号srは、各部分rに
対応する入力器81の基本形状選択ボタン81a
によつて変更される。
また、表示形状設定器31には、各部分rの変
化形状s′rを示す変化形状番号s′rと、内分値trを示
す内分値trとが記述されている。これらは、予め
初期値として0に設定されており、それぞれ各部
分rに対応する入力器81の、変化形状選択ボタ
ン81bと2つの内分値選択ボタン81c,81
dとによつて変更される。
次に、形状入力手段8を用いた、部分rの形状
の変形方法を説明する。ここで、部分形状記憶部
2に部分rの形状が3つ記憶されているとする。
最初は、部分rの第一の形状が表示されいてい
る。また、表示形状設定器31の部分rに対応す
る形状情報としては、基本形状番号srが1、変化
形状番号s′rが0、内分値trが0に初期設定されて
いる。
もし、部分rを変形してその第二の形状を表示
したい場合は、部分rに対応する入力器81の基
本形状選択ボタン81aを1回押す。すると、表
示形状設定器31の部分rに対応する基本形状番
号srが2に変更される。このような変更を行なう
と、表示形状生成器32では、部分rに含まれる
すべての頂点vriの位置座標として、部分形状記
憶部2に記憶された第二の形状の位置座標2を読
み出して、これを表示形状記憶器33に記憶させ
る。
第10図は、表示形状記憶器33の記憶内容を
示す、説明図である。第10図に示すように、表
示形状記憶器33には、物体Oの部分rを示す部
分番号と、その部分rに含まれる頂点vriを示す
頂点番号と、表示すべき形状を示す頂点vriの位
置座標(xri,yri,zri)とが、表示形状として記
憶される。
こうして記憶された位置座標に従つて部分rの
みが再度画像表示されて、変形された部分rが表
示される。
また、基本形状選択ボタン81aをもう1回押
すと、表示形状設定器31の基本形状番号srは3
に変更されて、部分rの第三の形状が表示され
る。
さらに基本形状選択ボタン値1aをもう1回押
すと、部譜面rの形状は3つしか記憶されていな
いので、表示形状設定器31の基本形状番号sr
1に戻り、第一の形状が表示される。
次に、部分rの形状として第一の形状と第二の
形状の感を選択したい場合は、まず部分rに対応
する基本形状選択ボタン81aを押して、表示形
状設定器31の基本形状番号srを1に設定し、変
化形状選択ボタン81bを押して、変化形状番号
S′rを2に設定する。さらに、2つの内分値設定
ボタン81c,81dの一方を押して、表示形状
設定器31の内分値trに第一の形状と第二の形状
の各位置座標の間を補間する内分値(0から1の
小数値)を設定す。ただし、内分値設定ボタン8
1cを押すと表示形状設定器31の内分値trは連
続的に減少し、内分値設定ボタン81dを押す
と、表示形状設定器31の内分値trは連続的に増
加する。
このような設定を行なうと、表示形状生成器3
2では、部分rに含まれるすべての頂点vriの位
置座標が、部分形状記憶部2に記憶された第一の
形状の位置座標1と第二の形状の位置座標2との
内分として、計算される。
第11図は、2つの形状の内分を示す、説明図
である。第11図に示すように、頂点vriの位置
座標(x,y,z)は、第一の形状の位置座標
(xri1,yri1,zri1)と、第二の形状の位置座標
(xri2,yri2,zri2)と、その頂点vriが含まれる部分
rの内分値trとから次のように求められる。
x=(1−tr)*xri1+tR*xri2 y=(1−tr)*yri1+tr*yri2 z=(1−tr)*zri1+tr*zri2 求められた頂点vriの位置座標(x,y,z)
は表示形状記憶器33に記憶される。
こうして記憶された位置座標に従つて部分rの
みが再度画像表示されて、変形された部分rが表
示される。
なお、変化形状選択ボタン81bを押して変化
形状番号s′rを0に戻せば、このような内分は行
われなくなり、基本形状番号srで示される形状が
表示される。 第12図aおよびbは、表示形状
生成器32で行なわれる処理の内容を示す流れ図
である。この流れ図に従つて、各部分r毎に処理
が実行される。第12図に示すように、表示形状
生成器32において部分rの形状を生成する場合
は、まずiが1に設定される。次に、部分形状記
憶部2から、頂点番号vriが読み出されて、頂点
vとして設定される。続いて、表示形状設定器3
1から基本形状番号srが読み出されて、基本形状
番号sとして設定される。
また、部分形状記憶部2から、頂点vのs番目
の位置座標(xris,yris,zris)を読み出して、頂
点vの位置座標(x,y,z)として設定する。
さらに表示形状設定器31から変化形状番号
s′rが読み出されて、変化形状番号s′として設定さ
れる。
ここで、もし変化形状番号s′が0の場合には、
前述の通り頂点vの位置座標(x,y,z)を表
示形状記憶器33に記憶させる。この変化形状番
号s′が0でない場合には、部分形状記憶部2か
ら、頂点vのs′番目の位置座標(xris′,yris′,
zris′)を読み出して、頂点vの変化位置座標
(x′,y′,z′)として設定する。そして、表示形
状設定器31から、部分番号rに対応する内分値
trを読み出して、内分値tとして設定する。その
後は、前述の通り計算を行なつて位置座標(x,
y,z)を求めて、これを頂点vの位置座標とし
て表示形状記憶器33に記憶させる。
この処理が終わつたのちに、iを1増加させ
る。もし、iが部分rに含まれる頂点の数Vr
り小さければ、さらに処理が続けられる。
このようにして、表示形状生成部3において、
表示形状の生成が行なわれる。
第13図は、画像表示部4の全体を示す、構成
図である。第13図に示すように、描画情報読出
し器41において、部分構造記憶部1から、各部
分rに含まれる多角形priの頂点の接続順序vri1
vri2,……と属性情報zriとが、読み出される。同
時に、描画情報読み出し器41において、表示形
状生成器3から、頂点vri1,vri2,……の位置座標
も読み出される。これらの情報が、接続線45を
通じて画像描画器43へ出力される。
この画像描画器43は、接続線46を通じて描
画パラメータ設定器42と、接続線47を通じて
画像表示器44と、それぞれ接続されている。
また、この画像描画器43では描画パラメータ
設定器42に設定された描画パラメータに従つ
て、画像表示器44への物体Oの画像表示を行
う。この描画セラメータとは、物体の表示範囲、
視点位置、照明位置であり、それぞれの応用に合
わせて設定される。
この描画パラメータを設定するために、表示入
力手段10と描画パラメータ設定器42とが、接
続線11を介して接続されている。この表示入力
手段10を用いて、対話的に描画パラメータの設
定や変更を行なうことができる。
このように設定される描画パラメータに従つ
て、描画情報読み出し器41から入力される多角
形priが、画像表示器44に表示される。この画
像表示器44は、デイジタル画像を記憶するフレ
ーム・メモリと、そのフレーム・メモリに記憶さ
れた画像を表示するためのデイスプレイとで構成
されている。物体Oの画像表示の際には、文献
「コンピユータ・グラフイツクス」、今宮淳美訳、
第15章隠陵・面除去アルゴリズムに記載されるよ
うな方法により、隠れ面処理を行なつて物体Oの
画像表示が行なわれる。
以上のようにして文体Oの画像表示を行なつ
て、さらに物体Oを変形して表示する場合は、表
示入力手段10を介して表示形状設定器31に設
定された情報を変更して、物体Oの表示を行なえ
ばよい。
また、表示入力手段10を介して描画パラメー
タ設定機42に設定された情報を変更することに
より、物体Oの同一形状に対して視点位置などを
変えて表示することもできる。
このような簡単な操作により物体Oの形状を部
分的に変更できるので、異なる形状の部分rの組
み合わせにより、様々な形状の物体Oを画像表示
することができる。
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明の物体画像表示装
置によれば、物体の各部分の形状を簡単な入力操
作により変形して表示できる。
このため、熟練者でなくても容易に物体の変形
操作を実行できる。
また、物体を変形して表示するためにようする
作業時間を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
第1から13図は、本発明の一実施例としての
物体画像表示装置を示すもので、第1図は、本発
明の一実施例としての物体画像表示装置の全体を
示す構成図、第2図は、画像表示される物体Oの
内容を説明するための説明図、第3図は、各部分
rの内容を示すための説明図、第4図は、部分構
造記憶部1の記憶内容を示す説明図、第5図は、
部分形状記憶部2の記憶内容を示す説明図、第6
図は、表示形状生成部3の全体を示す構成図、第
7図は、形状入力手段8の全体を示す説明図、第
8図は、入力器81の全体を示す説明図、第9図
は、表示形状設定器31に設定される、各部分r
の形状を生成するために必要な形状情報の内容を
示す説明図、第10図は、表示形状記憶器33の
記憶内容を示す説明図、第11図は、2つの形状
の内分を示す説明図、第12図aおよびbは、表
示形状生成器32で行なわれる処理の内容を示す
流れ図、第13図は、画像表示部4の全体を示す
構成図である。 1……部分構造記憶部、2……部分形状記憶
部、3……表示形状生成部、4……画像表示部、
5,6,7……接続線、8……形状入力手段、9
……接続線、10……表示入力手段、11……接
続線、31……表示形状設定器、32……表示形
状生成器、33……表示形状記憶器、35,36
……接続線、41……描画情報読み出し器、42
……描画パラメータ設定器、43……画像描画
器、44……画像表示器、45,46,47……
接続線、81……入力器、81a……基本形状選
択ボタン、81b……変化形状選択ボタン、81
c,81d……内分値設定ボタン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 複数の部分より構成される物体の画像表示を
    行なう物体画像表示装置であつて、上記部分のそ
    れぞれの構造を記憶する部分構造記憶部と、上記
    部分毎にその部分に対応する複数の形状を記憶す
    る部分形状記憶部と、この部分形状記憶部に記憶
    された上記複数の形状のひとつを選択あるいは形
    状間の補間操作により表示すべき上記物体の各部
    分の形状を生成して記憶する表示形状生成部と、
    上記部分構造記憶部に記憶された上記各部分の構
    造と上記表示形状生成部に記憶された上記各部分
    の形状とを参照して上記物体の画像表示を行なう
    画像表示部と、上記表示形状生成部における上記
    形状の選択あるいは上記補間操作のための情報を
    上記各部分の形状情報として対話的に入力するた
    めの形状入力手段と、上記画像表示部における画
    像表示を制御する複数の情報を表示情報として対
    話的に入力するための表示入力手段とが設けられ
    るとともに、上記形状入力手段が、上記各部分の
    上記形状情報をそれぞれ入力する複数の入力器を
    備えていることを特徴とする物体画像表示装置。
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