JPH06503194A - Object image creation system in alternating geometry - Google Patents
Object image creation system in alternating geometryInfo
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 交代幾何学におけるオブジェクト画像作成システム発明の技術分野 本発明は画像作成装置の分野に関し、教育、科学、商業及び/または娯楽の各分 野で使用されるものである。[Detailed description of the invention] Technical field of invention of object image creation system in alternating geometry The present invention relates to the field of image production devices, for educational, scientific, commercial and/or entertainment applications. It is used in the field.
発明の背景技術 19世紀の中頃から幾何学の分野でユークリッドの分率以外の分率に基礎をおい た幾何学に対する興味が示されている。ロバチェフスキーやリーマンのような数 学者がユークリッド分率を弛める可能性を検討した。特に注目されるユークリッ ドの[平行線分率Jは[ある与えられた点があるある与えられた直線上にない場 合、その点を通り、しかもその与えられた直線と交わらない直線はただ一つしか ない」としている。Background technology of the invention Since the mid-19th century, the field of geometry has been based on fractions other than Euclid's fractions. He has shown an interest in geometry. numbers like Lobachevsky and Riemann Scholars have considered the possibility of relaxing Euclidean fractions. Euclid, which has received particular attention. [Parallel line segment ratio J of [If a given point is not on a given straight line] If the given line passes through that point, there is only one straight line that does not intersect the given line. "No."
平行分率を弛めるには、与えられた直線の外にある点を通る任意の数の直線が与 えられた直線と交わらないと証明するか、それらの直線の何れもが交差しないこ とを証明しなければならない、このような緩和は双曲幾何学とか彎曲した空間を 生みだすこととなる。ユークリッドの「平行線分率」 。To relax the parallel fraction, any number of straight lines passing through points outside the given straight line are given. Prove that it does not intersect with the given straight line, or prove that none of those straight lines intersect. We have to prove that this kind of relaxation does not apply to hyperbolic geometry or curved spaces. It will be produced. Euclid's "parallel line fraction".
のこのような変換はtllI造が劇的に変化した空間であることが見いだされた 。It was found that such a transformation of is a space in which the tllI structure has changed dramatically. .
例えば、ロバチェフスキーの幾何学は双曲幾何学であるが、そこではある形の寸 法を変えるには同時にその形を変更しなければならない、これは、長さに絶対の 基準があることを意味しているのである。For example, Lobachevsky's geometry is hyperbolic geometry, in which the dimensions of a shape are To change the law, you must also change its shape, which means that the length has an absolute This means that there are standards.
また、3次元より大である次元の種々の幾何学に共通に当て嵌まる数字が成長し てきた。そして過去1世紀に亘り、「第4次元」について広範囲にIIり推論が なされてきた。距離空間幾何学以外に非距離空間幾何学が完全に成長した。非距 離空間幾何学は長さの概念を前提として置かない、一般に空間の構造について最 も意味の広い理論をもち、位相幾何学の領域において理論を系統化してきている 。微分幾何学は湾曲空間の理論の構成を可能とした。Also, numbers that apply commonly to various geometries in dimensions greater than three dimensions grow. It's here. And over the past century, there has been extensive speculation about a "fourth dimension." It has been done. Besides metric space geometry, non-metric space geometry has fully grown. non-distance Distant geometry does not assume the concept of length, and is generally a has a wide-ranging theory and has systematized the theory in the area of topology. . Differential geometry made it possible to construct a theory of curved spaces.
4次元幾何学の応用の一つでは第4の次元は時間として解釈されている。In one application of four-dimensional geometry, the fourth dimension is interpreted as time.
アインシュタインの特殊相対性理論は第4次元は時間であるとの仮定をあたりま えののものと受けとられるようにした。一方物理的空間の曲率あるいは空間一時 間の連続体はアインシュタインの一般相対性理論が話題となることによりごく普 通の概念に変化した。17かしながら、これは幾何学自体ど関わ−)ているオ) けではない。そこには空間を叙述するための第4の空間座標が存在するのである 。Einstein's special theory of relativity assumes that the fourth dimension is time. I made it so that it would be accepted as Eno's. On the other hand, the curvature of physical space or spatial temporality The continuum between The concept has changed to that of a connoisseur. 17 However, this has nothing to do with geometry itself. Not only. There exists a fourth spatial coordinate for describing space. .
アンリ・ポアンカレは我々の直観的幾何学概念と我々がよく知っている固体物体 の@舞いのあいだには密接な関係があると指摘している。殊に人間の眼は3次元 のユークリッド幾何学の固体物体の運動につれて動く固体物体として考えること が出来る。数学者もその他の人々も一般に我々の空間的な直観はこのように[7 で成長発達、遺伝、あるいは人間の性質により3次元空間に合わせて形成、限定 されていると考えられ°Cいる。形式的、あるいは知的には交代幾何学における 種々の形や諸関係を理解することは出来るが、これらの形や関係を直接視覚化す ることは無理であると一般に与えられている。しかしながら、多くの数字者のみ ならず、学生、教師、技術者、及び他の職業人で応用数字を利用する人々にとっ て「空間的直観」13が時として数学上の理解の大きな助けとなることが広く認 められている。Henri Poincaré explains our intuitive geometrical concepts and the solid objects we are familiar with. It has been pointed out that there is a close relationship between @mai. Especially the human eye is 3D Think of it as a solid object that moves with the motion of a solid object in Euclidean geometry. I can do it. Mathematicians and others generally agree that our spatial intuitions are like this [7 Formed and limited according to three-dimensional space due to growth development, genetics, or human nature It is believed that the temperature is at °C. formally or intellectually in alternating geometry Although we can understand various shapes and relationships, we cannot directly visualize these shapes and relationships. It is generally accepted that it is impossible to do so. However, only many numbers It is useful for students, teachers, engineers, and other professionals who use applied numbers. It is widely recognized that ``spatial intuition''13 can sometimes be a great aid to mathematical understanding. being admired.
「空間的直観]と言うのは人間の視覚システムが昔からの持っているものであ− )て、2次元の情報を示されたときにそれに付属する3次元の情報と受け入れ、 当然のこととして3次元の存在を推定する能力のことである。"Spatial intuition" is something that the human visual system has had since ancient times. ), when presented with 2D information, accept it as 3D information attached to it, It is the ability to presume the existence of three dimensions as a matter of course.
これでわかるように、我々は一つの次元に対する自分達の洞察力を利用して次の 次元、あるいは更に高い次元を理解することをしている1例えば、我々の眼の網 膜は2次元のものでしかない、それでも3次元の物体を感知することできるのは 一連の2次元の画像が次々と網膜の上に形成され、それから我々が3次元の物体 の奥行きを拡張して直観するからである。我々は無意識に頭を動かしたりして物 体がその背景に対しどのような角度にあるかと判断したりする技術を使用してい る6そのような場合、我々の眼の網膜上の2次元画像の一つ一つは実際には我々 の視線軸に対して後ろ、前、横、上などのように相対的な位置に置かれている。As you can see, we can use our insight into one dimension to For example, the web of our eyes The membrane is only two-dimensional, yet it can sense three-dimensional objects. A series of two-dimensional images are formed one after another on the retina, and then we see a three-dimensional object. This is because we intuit it by expanding its depth. We unconsciously move our heads and do things. It uses technology that determines the angle of the body relative to the background. 6 In such a case, each two-dimensional image on the retina of our eye actually It is placed in a relative position, such as behind, in front, to the side, above, etc., with respect to the line of sight axis.
4次元ユークリッド幾何学のような交代幾何学における物体感知能力の欠如と考 えられてきたものは重要なハンディキャップであると考えられ、この直観力欠如 を補う方法が多く考えられた。これらの方法では物体の表示が交代幾何学例えば 4次元ユークリッド幾何学内でなされたりしている。Consider the lack of object sensing ability in alternating geometry such as 4-dimensional Euclidean geometry. This lack of intuition is considered to be an important handicap. Many methods have been considered to compensate for this. In these methods, the representation of the object is based on alternating geometry, e.g. It is done within four-dimensional Euclidean geometry.
その場合、投影、交差、あるいはモデルなどの通例の空間あるいは3次元ユーク リッド幾何学の手法が数々の形態で利用されている。一般的に言って、これらの 方法はある種の変換(transformation )により、それまでに交 代幾何学で正式に定義した形を3次元ユークリッド空間の中の形として窩像する ことで行なわれる。このようにして始めて我々は形を通常の方法で吟味すること が出来るのである。最も簡単な場合はこのような形は交代幾何学の中の形の3次 元のユークリッド空間との一つの交わりであるかもしれない、しかし、複雑にな れば、それは立体の3次元モデルであって、3次元空間および/または三次元投 影の中で回転させることが出来るものであるかもしれない、このような方法では 、元の形の形式と複雑性は元の空間で回転させる、投影のモードあるいは中心を 変えてみる、そして結果としてみられる物体において効果を観察することにより 現われてくるかもしれない、多年に亘りこの種の線図やモデルは交代幾何学を討 論するうえで大きな助けとなってきた7 電子計’lji機の出現と共に交代幾何学を可視化する能力が大いに強化され、 画像は命令にしたがって高速で形成され変換される。また種々の仮定の照明モー ドのもとての色の変化、アニメーションでの変化が表現されている。In that case, customary spatial or three-dimensional structures such as projections, intersections, or models may be used. The method of lid geometry is used in a number of forms. Generally speaking, these The method uses some kind of transformation to Image the shape formally defined in surrogate geometry as a shape in three-dimensional Euclidean space It is done by Only in this way can we examine the form in the usual way. This is possible. In the simplest case, such a shape is a cubic form of a shape in alternating geometry. It may be an intersection with the original Euclidean space, but it becomes complicated. If so, it is a three-dimensional model of the solid, and is In this way it may be something that can be rotated in the shadow. , the form and complexity of the original shape can be rotated in the original space, the mode of projection or the center by changing it and observing the effect in the resulting object. Line diagrams and models of this kind may appear over the years, and may be used to discuss alternating geometry. It has been a great help to me in my discussion7 With the advent of electronic meters, the ability to visualize alternating geometry was greatly enhanced, Images are formed and transformed at high speed according to instructions. Also, various hypothetical lighting modes The changes in the original color of the do and the changes in the animation are expressed.
しかしながら、これらの画像はまだ3次元ユークリッド空間の中での物体の投影 であり、交わりであり、モデルであって、交代幾何学それ自身の中で現われる物 体とは違うことを覚えておく必要がある。4次元ユークリッド幾何字のこのよう な物体の投影、交わり、モデルはコンピュータシステムで表示されてきた0例え ば、Thomas Banchoffによるよ芝二月)口囲曵Dimensio n: Geome 、Com uferGra hics and Hi he rDimension (1990)と、■ による映画TheHercube:Pro’ectionsandSIicin (1978)を参照のこと、これらの作品中でBanchoff氏は4D空間 中のハイパーキューブのような4Dのオブジェクトを定義し、通常の空間中の窩 像を交わり、直交投影あるいはステレオグラフィックな投影として計算し表示し ている。直交投影では通常の座標は変化を受けずそのまま投影され、第4の座標 (無限遠の距離にある光源からの投影に相当する)は無視される。ステレオグラ フィック投影では無限遠の距離にある点から発する光線あるいは直線により3次 元の物体が発生される。このようにして発生された画像は4Dキユーブまたはハ イパーキューブ、及び4Dスフエアまたはハイパースフェアのアニス映画を制作 するために利用されているにれらの映画では物体(オブジェクト)を回転すると 劇的なアニスの連続動作がフルカラーで、コンピュータにより強化された光と影 の効果で生みだされる。作りだされた画像は4次元物体の直観的感知を非常にう まく写し取っている。しかしながら、これらの画像では交代幾何学中の物体から 直接放射された光線の効果を再生しているわけではない。従って、4Dオブジエ クト自身の画像を示しはしない。4Dオブジエクトの3Dへの投影を示すのみで ある。However, these images are still projections of objects in three-dimensional Euclidean space. is an intersection, a model, and appears within the alternating geometry itself. You need to remember that it is different from your body. 4-dimensional Euclidean geometric characters like this The projections, intersections, and models of such objects are examples of how they have been displayed on computer systems. By Thomas Banchoff Dimensio n: Geome, Com ufer Gra hics and Hi he rDimension (1990) and ■ The film by The Hercube: Pro’ection and SIicin (1978), in which Mr. Banchoff uses 4D space. Define a 4D object like a hypercube inside a hole in normal space. Intersect images and calculate and display them as orthogonal or stereographic projections. ing. In orthogonal projection, the normal coordinates are projected as they are without any change, and the fourth coordinate (corresponding to the projection from a light source at an infinite distance) is ignored. stereograph In Fickian projection, a ray or straight line emanating from a point at an infinite distance creates a third-dimensional image. The original object is generated. The image thus generated is a 4D cube or Produce anis movie of Ipercube and 4D Sphere or Hypersphere In Nira's movies, which are used to rotate objects, Dramatic Anis movement in full color with computer-enhanced light and shadows is produced by the effect of The images produced greatly enhance intuitive sensing of four-dimensional objects. I'm taking lots of pictures. However, in these images, from objects in alternating geometry It does not reproduce the effect of directly emitted light. Therefore, the 4D object does not show images of himself. It only shows the projection of a 4D object into 3D. be.
交代幾何学には広い範囲に亘り応用が可能である。数学の範囲内では、例えば位 相関数により平面をそれ自身に真像する場合には常に4次元が必要である。また は複素変数の関数のグラフを描く場合のように一つの数対の他の数対への窩像の 場合も同様である。物理学者と技術者はしばしば3より多い変数を持つシステム につい゛C仕事することがある。一般に3より多い変数のシステムの配回空間の グラフを描くとより高い次元性のの軌跡が生まれる0曲線座標を使用すると良い 結果を得る。二とが多い、非線形システムは曲線座標で表現するとしばしばよい 結果をもたらす、しかしながら、3次元空間の曲率を可視化するにはそれを4次 元の線形空間中に埋め込むことが必要である。グラフィカルデザインと画像表出 のための豊富なコンピュータ技術が利用可能になった今日、種々のモードの仮想 現実の経験も可能であり、交代幾何学中の物体の視覚的直観を強化するためにあ る種の器具が必要ではないだろうか、このような器具は従来の技術の投影、モデ ル、交わりでなく、交代幾何学の中の物体そのものを直接可視化する効果を与え ることが必要であると思われる。Alternating geometry has a wide range of applications. Within mathematics, for example, place A fourth dimension is always required when a plane is imaged onto itself by means of a correlation number. Also is the image of one pair of numbers to another, as in the case of drawing the graph of a function of a complex variable. The same applies to the case. Physicists and engineers often use systems with more than three variables. There are times when I do some work. In general, the configuration space of a system with more than three variables is It is better to use 0 curve coordinates, which create a trajectory with higher dimensionality when drawing a graph. Get results. It is often best to express nonlinear systems using curved coordinates. However, to visualize the curvature of a three-dimensional space it is It is necessary to embed it in the original linear space. Graphical design and image representation Today, a wealth of computer technology is available for various modes of virtualization. Real-life experiences are also possible and can be used to enhance visual intuition of objects in alternating geometry. Isn't there a need for some type of equipment that is a projection and model of conventional technology? This gives the effect of directly visualizing the object itself in the alternating geometry, rather than the intersection. It seems necessary to
発明の開示 本発明の目的は交代幾何学中にある物体の直接可視化及び/あるいはこのような 交代幾何学の空間中の物体のの運動とうつしだすシステムを提供することにある 。このような交代幾何学の例としては4次元ユークリッド幾何字と3次元口バチ エフスキー幾何字が挙げられるが勿論これらに限定されるものではない。Disclosure of invention The purpose of the invention is to directly visualize objects in alternating geometry and/or to The objective is to provide a system for the movement and projection of objects in alternating geometry space. . Examples of such alternating geometry are 4-dimensional Euclidean geometry and 3-dimensional bee. Examples include Evsky geometric characters, but are not limited to these.
本発明のつぎの目的は交代幾何学中の物体のモデル、交わり、または投影によら ないで物体の直接可視化を行なうシステムを提供することである。A further object of the invention is to solve the problem by modeling, intersecting or projecting objects in alternating geometry. The purpose of the present invention is to provide a system that allows direct visualization of objects without having to use them.
本発明のつぎの目的は特に4次元ユークリッド幾何字中の物体の直接可視化を行 なうシステムを提供することである。A further object of the present invention is to directly visualize objects in four-dimensional Euclidean geometry. The goal is to provide a system that can help.
本発明のつぎの目的は3次元ラボチェフスキー幾何字中の物体の直接可視化を行 なうシステムを提供することである。The next objective of the present invention is to directly visualize objects in 3D Labochevsky geometry. The goal is to provide a system that can help.
本発明のつぎの目的は物体の直接可視化を行なうシステムであって、同時に対話 的可視化と交代幾何学中の物体の可視化された画像の操作(マニピユレーション )が可能なシステムを提供することである。The next object of the present invention is to provide a system for direct visualization of objects, which also allows interaction. Visualization and manipulation of visualized images of objects in alternating geometry ) is to provide a system that makes it possible.
本発明のつぎの目的は物体の直接可視化を行なうシステムであって、同時に対話 的可視化と物体の可視化された画像の操作を特に4Dユ一クリツド幾何字中で行 なうことを可能とするシステムを提供することである。The next object of the present invention is to provide a system for direct visualization of objects, which also allows interaction. Visualization and manipulation of visualized images of objects, especially in 4D unified geometry. The goal is to provide a system that allows you to do what you want.
本発明のつぎの目的は物体の直接可視化を行なうシステムであって、同時に対話 的可視化と物体の可視化された画像の操作を特に3Dロバチエフスキー幾何学中 で行なうことを可能とするシステムを提供することである。The next object of the present invention is to provide a system for direct visualization of objects, which also allows interaction. Visualization and manipulation of visualized images of objects, especially in 3D Lobatievsky geometry The aim is to provide a system that allows this to be done.
本発明のつぎの目的は交代幾何学中にある物体の変換と平面上における回転を可 能とするシステムを提供することである。The next object of the present invention is to enable transformation of objects in alternating geometry and rotation on a plane. The objective is to provide a system that enables
本発明のつぎの目的は特に4Dユークリツド幾何学中にある物体の変換と平面上 における回転を可能とするシステムを提供することである6本発明のつぎの目的 は特に3Dロバチエフスキー幾何学中にある物体の変換と平面上における同情を 可能とするシステムを提供することである。The next object of the present invention is especially to transform objects in 4D Euclidean geometry and to 6. The next object of the present invention is to provide a system that allows rotation in the In particular, we consider the transformation of objects in 3D Lobatievsky geometry and the symmetry on the plane. The goal is to provide a system that makes it possible.
本発明のつぎの目的は平面上の回転と移動運動を交代幾何学中の物体を見ている ユーザーに帰属することを可能とするシステムを提供することである。The next purpose of the present invention is to observe an object in geometry that alternates rotation and translation motion on a plane. The goal is to provide a system that allows attribution to users.
本発明のつぎの目的は交代幾何学中の物体の画像化を可能とするシステムを提供 することである。A further object of the invention is to provide a system that allows imaging of objects in alternating geometry. It is to be.
本発明のつぎの目的は特に4Dユークリツド幾何学中の物体の画像化を可能とす るシステムを提供することである。A further object of the invention is to specifically enable the imaging of objects in 4D Euclidean geometry. The objective is to provide a system that allows
本発明のつざの目的は交代幾何学中の物体の幾何学的構成またはドローイングを 可能とするシステムを提供することである。The object of the present invention is to improve the geometric construction or drawing of objects in alternating geometry. The goal is to provide a system that makes it possible.
本発明のつぎの目的は特に3Dロバチエフスキー幾何学中の物体の幾何学的構成 またはドローイングを可能とするシステムを提供することである。A further object of the invention is in particular the geometric configuration of objects in 3D Lobatievsky geometry. Or to provide a system that enables drawing.
本発明のつぎの目的は交代幾何学中の物体とそれらが交代幾何学の空間に現われ る通りに画像化するシステムを含むということである。この場合交代幾何学には 4Dユークリツド幾何学と3Dロバチエフスキー幾何学を含むが、それらに限定 されるものではない。The next object of the present invention is to understand objects in alternating geometry and how they appear in the space of alternating geometry. This means that it includes a system that images the image as it appears. In this case, alternating geometry has Includes but is limited to 4D Euclidean geometry and 3D Lobachievsky geometry It is not something that will be done.
これらの目的は本発明のシステムと方法に従うことにより達成される。These objectives are achieved by following the systems and methods of the present invention.
本発明はユーザーの眼の網膜上に一つの交代幾何学中の物体の画像を形成するシ ステムと方法である。システムには交代幾何学と物体(オブジェフート)が入力 される。トランスジューサにより交代幾何学中のオブジェクトを形成しているオ ブジェクト点を相当する3Dユ一クリツド空間中の2次元画像点に変換する。す るとシステムの処理装置が変換した画像点を組み立てて交代幾何学中に置かれた ユーザーの眼に直接うつる様なオブジェクトの画像とする。処理装置から出力さ れた情報は出力装置を制御して、ユーザーの眼に移るオブジェクトを構成してい る組み立てられた画像点を提示する。The present invention is a system that forms an image of an object in an alternating geometry on the retina of the user's eye. stem and method. Alternating geometry and objects are input to the system. be done. The transducer detects objects forming objects in alternating geometry. Convert object points to corresponding 2D image points in 3D uniclid space. vinegar Then, the system's processing unit assembles the transformed image points and places them in the alternating geometry. The image should be of an object that is directly visible to the user's eyes. output from the processing device The input information controls the output device to compose the objects that the user sees. The assembled image points are presented.
更に詳細に説明すれば、本発明の画像形成システムと方法は4Dユークリツドや 3Dロバチエフスキーの様な交代幾何学における物体(オブジェクト)をそのま ま見る表示を行なう。その上この画像形成システムと方法はオブジェクトの平面 回転と移動及び/または交代幾何学中のユーザーの視点を対話的に行なう方法を 提供することにより完全に対話的な画像形成システムとなっている。More specifically, the image forming system and method of the present invention are based on 4D Euclidean and Objects in alternating geometry such as 3D Lobachievsky are Performs a visual display. Moreover, this imaging system and method How to interactively change the user's perspective during rotation and translation and/or alternating geometry This provides a fully interactive imaging system.
更に、トランスジューサは、交代幾何学の幾何学的関係を使用して、オブジェク トのオブジェクト点からの光線がユーザーの眼の3Dユ一クリツド空間に入射す る際の角度をXとy軸を基準として決定するように動作する。Furthermore, the transducer uses the geometric relationships of the alternating geometry to A ray from an object point enters the 3D unified space of the user's eye. The X and Y axes are used as references to determine the angle at which the X and Y axes should be used.
つぎにトランスジューサは得られた入射角により出力装置とユーザーの眼におけ る3D空間における相当角を決定する。この場合、一つ一つの画像点の網膜上の 座標を決定する基礎になる3Dユークリツド幾何学の関係が使用される。コンピ ュータは画像点を集めて組立て、コンピュータモニタに送り、交代幾何学におい てそのまま現われるようにオブジェクトを表示できるようにする。The transducer then uses the resulting angle of incidence to direct the output device and the user's eye. Determine the equivalent angle in 3D space. In this case, each image point on the retina The underlying 3D Euclidean geometric relationships are used to determine the coordinates. compilation The computer collects and assembles the image points, sends them to a computer monitor, and analyzes them in alternating geometry. Allows objects to be displayed as they appear exactly as they appear.
図面の簡単な説明 本発明につき既に述べた目的及びその他の目的、形態、実例を以下の図面を参照 してより詳細に説明する。ここで第1図は4Dハイパーキユーブの一例を図示す る。Brief description of the drawing For the objects already mentioned and other objects, forms, and examples of the present invention, please refer to the following drawings. This will be explained in more detail. FIG. 1 here illustrates an example of a 4D hypercube. Ru.
第2図は人間の眼の3Dユ一クリツド空間を図示する。FIG. 2 illustrates the 3D unified space of the human eye.
第3図は与えられた3D空間の外側にある一つの4D点がらの光線は3D空間と 1点においてしか交わることは出来ないという事実を図示する。Figure 3 shows that a ray from a 4D point outside a given 3D space is a 3D space. It illustrates the fact that they can only intersect at one point.
第4図は4D空間中の靴の回転を3Dユ一クリツド空間中で見たところを図示す る。Figure 4 illustrates the rotation of a shoe in 4D space as seen in 3D unified space. Ru.
第5〈a)図と5(b)図はおのおの3Dユ一クリツド空間中で回転する「F」 字を2Dの駅でなんの助けも受けずそのまま見た眺めと、同じ対象を本発明の助 けを借りて見た眺めを示す8 第6図は本発明のトランスジューサのシステムの眼のある3Dユ一クリツド空間 (通例の空間)と4I)ユークリッド空間の一点Pを示す6第7図はある特定の 位置と方向からある3Dオブジエクトを何らの助けも借りずに見ている人間の眼 を示す。Figures 5(a) and 5(b) each show "F" rotating in 3D unified space. The view of the character as it is at a 2D station without any help, and the view of the same object with the aid of the present invention. 8 Showing the view taken from a distance FIG. 6 shows the 3D unified space with eyes of the transducer system of the present invention. (usual space) and 4I) Figure 7 shows a point P in Euclidean space. The human eye sees a 3D object from its position and direction without any help. shows.
第8 (a)−8(d)図は2Dの眼が3D空間中にある2Dのオブジェクトを 本発明のシステムを使用して見ているところを図示する。Figures 8(a)-8(d) show the 2D eyes detecting 2D objects in 3D space. Figure 3 illustrates what is viewed using the system of the present invention.
第9図は本発明のシステムの全機能を説明するフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating all functions of the system of the present invention.
第1O図は本発明システムの一般的機能を段階をおって説明するフローチャート である。FIG. 1O is a flowchart illustrating, step by step, the general functionality of the system of the present invention. It is.
第10(a)図は本発明に従った装置の例を示す。Figure 10(a) shows an example of a device according to the invention.
第11図は4D空間の一オブジェクト点からの一光線が本発明のシステムにより 3D空間中に変換される幾何学的関係を図示する。Figure 11 shows how one ray from one object point in 4D space is generated by the system of the present invention. 3 illustrates geometric relationships that are transformed into 3D space.
第11(a)図は本発明のトランスジューサにはユーザーの眼に光線を投影し、 交代空間中のオブジェクトの画像をそのままユーザーの眼の網膜上に形成する効 果があることを図示し、また、人間の眼にそのままの画像を表示する表示装置の スクリーンの相殺効果を示す。FIG. 11(a) shows that the transducer of the present invention projects a light beam onto the user's eye; The effect is to form an image of an object in an alternating space on the retina of the user's eye. It also shows how the display device displays the image as it appears to the human eye. Showing the offset effect of the screen.
第12−14図は本発明のトランスジューサが使用する画面上に一光線が一画像 点を形成する際に見られる3D空間における幾何学的関係を図示する。Figures 12-14 show that a single beam of light produces an image on a screen used by the transducer of the present invention. Figure 3 illustrates the geometric relationships in 3D space seen in forming points.
第15図は本発明の「対話的可視化と操作」(INTERACTIVEVISU ALIZATION AND MANIput、AnoN′)モードにおける「 行く/見る/触れる(タッチ)J(Go几00に7rOUCH)モード用のコン トロールパネルとスクリーン表示を示す。FIG. 15 shows the “Interactive Visualization and Operation” of the present invention. ALIZATION AND MANIput, AnoN') mode Go/View/Touch (touch) J (Go 几00に7rOUCH) mode controller Troll panel and screen display shown.
第16(a)−16(d)図は本発明の「対話的可視化と操作」(′IN″rE RAC″rIVEVISUALIZATION AND MANIPULATI ON’ )モードにおける「行く/見る/触れるJ (Go/LOOK/TOU CH)と「動かす/回す/触れるJ (MOVE/TURN/TOUCH)モー ド用のコントロールパネルの各機能モジュールを図示する。Figures 16(a)-16(d) illustrate the ``Interactive Visualization and Manipulation'' ('IN''rE RAC″rIVE VISUALIZATION AND MANIPULATI “Go/Look/Touch J” (Go/LOOK/TOU) in ON’) mode CH) and “Move/Turn/Touch J (MOVE/TURN/TOUCH) mode” The figure shows each functional module of the control panel for the board.
第17図は[行く/見る/触れるJ (Go/LOOK/rOUcH)モードの 「触れる(タッチ) J (TOUCH)テストのフローチャートを図示する。Figure 17 shows the [Go/Look/Touch J (Go/LOOK/rOUcH) mode] “Touch (Touch) J (TOUCH) test flowchart is illustrated.
第18(a)−18(d)図は本発明の「対話的可視化と操作J (’INTE RACTIVEVISUALIZATION AND MANIPULATIO N’ )モードにおける「行く/見る/′触れるJ (Go/LOOK/TOU CH)モードの例によってスクリーン表示とパネルコントロールを説明する図で ある。18(a) to 18(d) illustrate the “Interactive Visualization and Manipulation J” (’INTE) of the present invention. RACTIVE VISUALIZATION AND MANIPULATION Go/LOOK/TOU in N’) mode CH) A diagram illustrating the screen display and panel controls by way of example mode. be.
第19(a)−19(c)図は本発明のシステムにより3Dロバチ工フスキー空 間中の一オブジェクト点からの一光線が3D空間に変換される場合の幾何学的関 係を図示する。Figures 19(a)-19(c) show the 3D Lobatsky ski sky created by the system of the present invention. Geometric relationship when a ray from an object point in between is transformed into 3D space Illustrating the person in charge.
第19(d)図は3Dロバチ工フスキー空間からの一光線が本発明のトランスジ 1−サが使用する画面上に一画像点を形成する際の3D空間中の幾何学的関係を 図示する。FIG. 19(d) shows that a ray from the 3D Lobatsky space is transformed into the transducer of the present invention. 1- Geometric relationships in 3D space when forming one image point on the screen used by the server Illustrated.
第20(a)−20(h)図は4【)ユークリッド空間において一点を描くため の本発明の「描図/画像形成J (GRAPHINO/IMAOING)モード におけるスクリーン表示とパネルコントロールを図示する。Figures 20(a)-20(h) are 4[) to draw a point in Euclidean space. ``Drawing/Image Formation J (GRAPHINO/IMAOING) Mode'' of the present invention Figure 3 illustrates the screen display and panel controls for.
第21(a)−21(d)図は4D空間におけるデカル)へ座標格子線の可視化 とそれに相当する4変数をもつ関数のプロットを本発明の「グラフ化/画像形成 」(GRAPHIN(3/IMAGING)モードに従って行なう場合を図示す る。Figures 21(a)-21(d) are visualizations of coordinate grid lines (decals in 4D space). The graphing/image forming method of the present invention can be used to plot a function with four variables corresponding to ” (Illustrating the case of performing according to GRAPHIN (3/IMAGING) mode Ru.
第22(a)−22(d)図は4Dにおける複素数のグラフ化を本発明の「グラ フ化/画像形成J (ORAPHING/IMAGING)モードに従って行な う場合を図示する。22(a)-22(d) show the graphing of complex numbers in 4D according to the present invention. Follow the formatting/image forming J (ORAPHING/IMAGING) mode. The following is an illustration of the case.
第23(a)−23(d)図は4Dにおける双曲線コサインのグラフ化を本発明 の「グラフ化/画像形成」(GRAPHINO/IMAGING)モードに従っ て行なう場合を図示する。Figures 23(a)-23(d) show the graphing of hyperbolic cosine in 4D according to the present invention. According to the “Graphing/Imaging” mode (GRAPHINO/IMAGING) of The following figure shows a case in which this is done.
第24(a)−24(d)図は第η図における画像を4Dの中でおのおの60度 、120度、150度、180度の角度で回転した場合を図示する。Figures 24(a)-24(d) show the images in Figure η at 60 degrees in 4D. , 120 degrees, 150 degrees, and 180 degrees of rotation are illustrated.
第25(a)−25(e)図は第24図のグラフについて任意の4D方向の平面 のデータ構造を示す区分化を図示する。Figures 25(a) to 25(e) are planes in any 4D direction for the graph in Figure 24. Figure 3 illustrates a partitioning showing the data structure of.
第26図は互いに接続した2つの共鳴システムからの実験室入力を・受は入れる ハイパーグラフ(HYPERGRAPH)装置を図示する。Figure 26 receives laboratory input from two resonant systems connected to each other. 1 illustrates a HYPERGRAPH device;
第27(a)−27(e)図は交代幾何学内でオブジェク+−を幾何学的に構成 するための本発明の黒板(BLACKBOARD)モードの仮想黒板スクリーン 表示とパネルコントロールを示す。Figures 27(a)-27(e) geometrically construct objects +- in alternating geometry. Virtual blackboard screen in BLACKBOARD mode of the present invention for Showing display and panel controls.
第28(a)−28(c)図はユークリッド黒板上で交代幾何学の幾何学的オブ ジェクトを構成する際の問題をスクリーン表示で示す。Figures 28(a)-28(c) show the geometric objects of alternating geometry on the Euclidean blackboard. Provides a screen display of problems when configuring a project.
第29(a)−29(b)図は本発明のシステムの黒板モードにおいて、3Dロ バチ工フスキー幾何字中でのランベルトの4辺形の作成とユークリッド黒板上で 行なった場合とロバチェフスキー黒板上で行なった場合のスクリーン表示をそれ ぞれ示す。Figures 29(a)-29(b) show the 3D robot in the blackboard mode of the system of the present invention. Creation of Lambert's quadrilateral in Bachikowsky geometry and on the Euclidean blackboard The screen display when the test was performed and when the test was performed on the Lobachevsky blackboard are shown below. Shown below.
第30図は3Dユ一クリツド空間中のX、Y、 Z、 mの各辺を持つランベル ト4辺形を示す。Figure 30 is a label with each side of X, Y, Z, and m in 3D unified space. This shows a quadrilateral.
第31(a)−31(b)図は黒板(BLACKBOARD)モードのロバチェ フスキー黒板上に2点PとQを通る一本の直線を引く場合を図示する。Figures 31(a)-31(b) show Lovatache in BLACKBOARD mode. This figure illustrates the case of drawing a straight line passing through two points P and Q on a ski blackboard.
第32図は本発明のシステムの黒板モードにおいて第31(a)−31(b)図 の描図を行なうシステムの手順のフローチャートである。Figure 32 shows Figures 31(a)-31(b) in the blackboard mode of the system of the present invention. 2 is a flowchart of the procedure of a system for drawing a diagram.
第33(a)−33(d)図は第31(a)−31(b)図の描図を黒板モード で第32図のフローチャートにしたがって行なう場合を示し、3Dユークリツド 黒板上で行なった場合の相当する結果も示している。Figures 33(a)-33(d) are the drawings of Figures 31(a)-31(b) in blackboard mode. shows the case where the procedure is performed according to the flowchart in Fig. 32, and the 3D Euclidean Corresponding results when performed on a blackboard are also shown.
発明を実施するための最良の形態 本発明に関する諸概念と十分に理解するため、第1−8図と次の一般的導入部に 言及してから発明の詳細な説明に移ることとする。また、1984年に始めて出 版されたE、 /L Abbot著したFlatland、 (Slgnet C1assic、 1984)についても、Wの世界に住み、2Dの眼を持ち、 1次元の網膜を持つ人々という仮定の場合を直観的に把握するための背景として 言及することにする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION For a thorough understanding of the concepts related to the present invention, please refer to Figures 1-8 and the following general introduction. After mentioning this, I will move on to a detailed description of the invention. Also, it was first released in 1984. Flatland, written by Abbott, published by E, /L (Slgnet C1assic, 1984) also lives in the world of W, has 2D eyes, As a background for intuitively understanding the hypothetical case of people with one-dimensional retinas. I'll mention it.
より高次元の物体を感得するために、また(この方がより大切なのであるが)本 発明の光学システムの能力を理解するために、幾何学的物体の基礎的理解が必要 である。幾何学的な形は次元性の中に存在し、それらが定義されている空間の定 理や分率に従って存在している。従って、仮定の2D−ユークリッド空間ないし は世界(つまり平面)においては正方形が代表的な形であり、それに対して3次 元のユークリッド空間では立方体が代表となる。一方ロバチェフスキーの幾何学 では正方形は考えられない形である。In order to perceive higher-dimensional objects, and (this is more important) A basic understanding of geometric objects is required to understand the capabilities of inventive optical systems. It is. Geometric shapes exist in dimensionality and depend on the definition of the space in which they are defined. It exists according to principles and proportions. Therefore, the hypothetical 2D-Euclidean space or In the world (that is, a plane), the typical shape is a square, whereas the cubic shape is In the original Euclidean space, a cube is representative. On the other hand, Lobachevsky's geometry A square is an unthinkable shape.
次元性の問題について考えるとき、我々は一つの次元にある物体とそれより一つ 高い次元の物体の間の幾何学的関係から始めて我々自身の次元より高い次元の物 体の形を理解する方向に進むことが出来る。更に広い立場から一つの「点」のよ うに次元のないオブジェクトから始めて幾何学的な連続性を辿り、ハイパーキュ ーブのような4Dユークリツド幾何学のオブジェクトに達しようとすることも出 来る。0次元の点を1次元と言う新しい次元に単位距離だけ拡張して、線と言う ものが創造出来る。これは一つの点が獲得した新しい自由度を示すものである。When we think about the problem of dimensionality, we consider objects in one dimension and objects in one dimension. Starting from the geometric relationships between objects of higher dimensions, objects of a higher dimension than our own You can move towards understanding the shape of your body. From a broader perspective, I think of a single “point.” Starting from a dimensionless object, we can trace geometric continuity and create a hypercube. It is also possible to try to reach objects of 4D Euclidean geometry, such as curves. come. A point in the 0th dimension is extended by a unit distance to a new dimension called the 1st dimension, which is called a line. Things can be created. This shows the new degree of freedom that one point has gained.
同じようにして、2D空間では一つの直線がその長さと直角に単位距離だけ動け ば正方形が作りだされる。Similarly, in 2D space, a straight line can move perpendicular to its length by a unit distance. A square is created.
3次元の場合は正方形がその平面から直角に単位距離動けば立方体が出来上がる 。更に4次元空間まで進んで、立方体がその体積から単位距離だけ動けば、第1 図に示す(本発明により作られた)ハイパーキューブという4D物体が形成され る。幾何学的連続ということは第1図のハイパーキューブが16の頂角を持つに 対して立方体が8の頂角を持つ事実がら見て理解できる。In the case of three dimensions, if a square moves a unit distance perpendicular to its plane, a cube is created. . Proceeding further to four-dimensional space, if the cube moves by a unit distance from its volume, the first A 4D object called a hypercube (created according to the invention) shown in the figure is formed. Ru. Geometric continuity means that the hypercube in Figure 1 has 16 vertex angles. On the other hand, this can be understood by looking at the fact that a cube has an apex angle of 8.
「空間」と言う用語はここでの議論で使用する言葉通りの意味に限定せず、一つ の現に存在するシステムについて使用するr色空間」、「トーン空間」、「構成 空間」の場合のように、喰えとしてまた抽象的な意味としても理解されるべきで ある。このようにして、本発明はそれが作りだす可視的画像により、抽象的、図 式的、陰愉的な空間にも同じように応用が可能である。The term "space" is not limited to the literal meaning used in this discussion; ``color space'', ``tone space'', ``configuration'' used for currently existing systems. As in the case of ``space'', it should be understood both as food and in an abstract sense. be. In this way, the present invention allows the visual images it produces to It can be similarly applied to formal and melancholy spaces.
第2図には3Dユ一クリツド空間に閉じ込められた形の人間の眼が示されでいる 。第2図で示された眼は平面π(網膜)とその平面の外側にある点く瞳、0)か らなっており、物体として3次元に限定されている。眼は空間S0として示され ている。空間式は箱として図示されているが、実際にはそれは第3図に見られる 「稜」を持たない。一般に人間は眼のある通常の空間式、すなわち3Dユ一クリ ツド空間に閉じ込められていると信じられている。したがって眼の3Dユ一クリ ツド空間の外側にある物体を直接見るには問題がある。 3Dユ一クリツド空間 の外側のある交代幾何学中の物体くオブジェクト)上の点Pから出射した光線は この空間と交わるとしても唯の一回だけであり、2度とそれを繰り返すことは出 来ないということは数学的に証明することが出来る。Figure 2 shows the human eye trapped in a 3D unified space. . The eye shown in Figure 2 has a plane π (retina) and a bright pupil located outside that plane, 0). It is limited to three dimensions as an object. The eye is shown as space S0 ing. The spatial formula is illustrated as a box, but it can actually be seen in Figure 3. It does not have a "ridge". In general, humans use normal spatial equations with eyes, that is, 3D units. It is believed to be trapped in Tsudo space. Therefore, the 3D uniformity of the eyes There is a problem with directly looking at objects outside of Tsudo space. 3D unique space A ray of light emitted from a point P on an object in alternating geometry outside of is Even if you intersect with this space, it will only be once, and you will never be able to repeat it again. It is possible to prove mathematically that it will not come.
第2図では通常の空間S。の外側に交代幾何学の空間中の点Pを示している。そ こで第3図に示すように、外側の交代幾何学の空間に発した光線が瞳と交わると すれば、その光線は網膜と交わることが出来ず、可視化されないことになる。今 日に至るまで数学界においてこの論理は全く正当であると受け取られ、4Dユ一 クリツド空間中の物体の様な交代幾何学中の物体は、その特性を論理的に理解し 、通常のユークリッド空間の中で種々の手法を使ってモデル化することは出来る にしても、それを見ることが可能であるなどとは考えられていなかった。このよ うにして、本発明の以前には人が4Dの物体を直接投影した図を見ることは出来 ないと思われていた0本発明はこの問題をトランスジューサの使用により克服し た。これについては以下に述べる。In Figure 2, it is a normal space S. A point P in the space of alternating geometry is shown outside of . So Now, as shown in Figure 3, when a ray of light emitted into the outer space of alternating geometry intersects with the pupil, If this happens, the light rays will not be able to intersect with the retina and will not be visible. now This logic was accepted as completely valid in the mathematical community to this day, and 4D Objects in alternating geometry, such as objects in cliched space, have their properties logically understood. , can be modeled using various methods in ordinary Euclidean space. However, it was never thought possible to see it. This way In this way, prior to the present invention, it was not possible for people to see a direct projection of a 4D object. The present invention overcomes this problem by using a transducer. Ta. This will be discussed below.
アン9・ポアンカレは経験をつんだ数学者は練習をつんで4Dユークリッ1;空 間の現象も眼で見られるようになっているはずだと言っていた。 4Dユ一クリ ツド空間では左向き物体が何時も回転されて右向き物体になるのである。と言う ことは、左足用の靴が回転されて右足用の靴になると言うことである。これは第 4の空間座標により自由度が追加されるがらである。第4図では0空間にある靴 の回転を通常の空間内で見た場合の眺めが示されている。ここで示されるように 、左足用の靴1は回転しているようには見えず、段々縮んでいってやがて消えて しまう。しかしそれはまた再登場し、大きくなり実物大の右足用の靴1となる。Anne 9 Poincaré says that experienced mathematicians practice 4D Euclidean 1; He said that it should be possible to see the phenomena between them with the naked eye. 4D Yukuri In Tsudo space, an object pointing to the left is always rotated to become an object pointing to the right. say This means that the shoe for the left foot is rotated to become the shoe for the right foot. This is the first The 4 spatial coordinates provide an additional degree of freedom. In Figure 4, shoes in 0 space A view of the rotation in normal space is shown. as shown here , Shoe 1 for the left foot does not appear to be rotating, but gradually shrinks and eventually disappears. Put it away. However, it reappears and grows into a life-sized shoe for the right foot.
ここで本発明が克服した問題は全説明した束の間の3D画像でなく、4Dの物体 の明確な全貌を動作の始終を通じで観察出来るようにすることである。これは仮 定の2Dの世界(即ち平面)を示す第5(a)図を参照すればより簡単に理解で きる。Here, the problem that the present invention overcomes is that it is not a fleeting 3D image as described above, but a 4D object. The goal is to be able to clearly observe the entire picture from the beginning to the end of the movement. This is temporary This can be more easily understood by referring to Figure 5(a), which shows a fixed 2D world (i.e., a plane). Wear.
ここで示されるようにこのような2D空間にいる人間は2Dであり、2Dの眼と 1次元の網膜を持っている。第5(a)図では2Dの外部からの助けを受けない 眼が左向き(Ievularlの「F」字が回転するのを見たところを示してい る。As shown here, humans in such a 2D space are 2D and have 2D eyes and It has a one-dimensional retina. In Figure 5(a), no help is received from outside 2D. Eyes turned to the left (showing where you saw the “F” in Ievular rotate) Ru.
2Dの眼には左向きのr F Jは現われたと思うと縮み始め、やがて消えてし まい、次に再び右向き[dextrallの[FJ字として現われる。しかしな がら、第5[b1図が示すように、もしも2Dの眼が如何に説明する本発明の助 けを借りて見ることができれば、それは[F)が現に3Dの空間(つまり通常の 空間)内で回転していて、寸法などは変えず、ただ180度の回転(つまり裏返 しになること)を行なうのを見るはずである。3D空間はrl−」字に自由度を 余計に一す−えるので、2Dの世界や空間の平面からは回転により姿を消すこと がある。これは第4図の靴が通常の空間s0がら4Dの空間に姿を消したのと同 じことである。In 2D's eyes, the left-facing r F J appeared, then began to shrink and then disappeared. Then, it turns right again [dextral's [FJ] appears. However However, as shown in Figure 5 [b1], if the 2D eyes are If you can look at it with a helper, it means that [F] is actually in 3D space (that is, in normal It rotates in space), does not change its dimensions, but simply rotates 180 degrees (that is, turns inside out). You should see them doing something (becoming something). 3D space has degrees of freedom in rl-” shape. Due to the extra weight, it disappears from the 2D world or spatial plane by rotation. There is. This is the same as the shoes in Figure 4 disappearing from the normal space s0 to the 4D space. The same thing.
以下に説明する本発明の使用により靴の回転を見ることができ、いがなる3D物 体でも4D空間で移動、回転することができるようになる。従来の技術の3Dの 投影、モデル、交わりの手法に比べて、本発明はヒトの3Dの眼が4D空間内の 4Dの物体を事実上置接見ることを可能とする6また本発明は3Dロバチ工フス キー幾何字などいかなる交代幾何学にも拡張することができる。By using the present invention as described below, it is possible to see the rotation of the shoe and create a 3D object. You will be able to move and rotate your body in 4D space. Conventional technology 3D Compared to projection, model, and intersection techniques, the present invention allows human 3D eyes to 6 The present invention also provides a 3D robot that enables 4D objects to be viewed virtually in situ. It can be extended to any alternating geometry, such as key geometries.
本発明がいかにして上に説明した例えば4D物体を直接見ることを可能にするか を説明することは重要である。 4Dの世界の視覚データがヒトの2Dの瞳の中 に詰め込まれると、重畳や見かけの視覚上の混乱がどうしても起こってくる。全 ての物体がそれらが始めに見かけられた方向にあるわけではない。その意味では これらの画像は「直接」ではない。それらは屈折して眼に入るかのように見える 。それは丁度池に差し込まれた棒が水面下で屈折して見えるのによく似ている。How the invention enables direct viewing of e.g. 4D objects as described above It is important to explain. Visual data from the 4D world enters the human 2D eyes When the images are packed into a large number of images, superimposition and apparent visual confusion inevitably occur. all Not all objects are in the direction in which they were first seen. In that sense These images are not "direct". They appear to be refracted into the eye. . This is similar to how a stick inserted into a pond appears to bend under the water's surface.
そのような場合でも棒が折れたわけでないことは眼を適当な位置に移して棒の全 長にわたって見るようにすれば確認できる0丁度それと同じように、本発明は何 れの場合でも物体を回してそれを直視できるようにし、それからシステムの眼の 瞳と4Dの物体の距離をゼロに向けて減少して確認を行なう。このプロセスでは 物体は直接見るだけでなく、近づいて「されるJ 1touchlことができる 。この特長はより具体的には以下に説明する[行く/見るJ (Go/LOOK ]と「動かす/回す」(MOVE/TURNIと言うモードに組み込まれている 。Even in such a case, the fact that the stick is not broken means that you can move your eyes to an appropriate position and look at the entire stick. If you look at it for a long time, you will be able to confirm that In either case, rotate the object so that you can look at it directly, and then Confirm by decreasing the distance between the pupil and the 4D object toward zero. In this process Objects can not only be seen directly, but also approached and touched. . This feature will be explained more specifically below. ] and "Move/Turn" (built into a mode called MOVE/TURNI) .
本発明で使用するトランスジューサは人間の眼の瞳を「システムの眼」で置き換 えたものであり、眼の通常の空間S。と物体(オブジェクト)が挿入された交代 幾何学の空間S、の間でインタフェースとして機能している。The transducer used in this invention replaces the pupil of the human eye with a "system eye". The normal space S of the eye. and an alternation in which an object is inserted It functions as an interface between the geometric spaces S.
トランスジューサはユーザーの眼と交代幾何学空間に適合させ、事実上交代幾何 学の中に挿入することが出来るようにするのである。The transducer is adapted to the user's eye and alternating geometry space, effectively alternating geometry. This makes it possible to insert it into the academic field.
−i的に言ってトランスジューサには2つの機能がある。先ずそれはオブジェク トからの光線がシステムの眼の瞳に入射する角度をシステムの眼の基準軸に対し て決定する。この場合空間S、の交代幾何学の三角法の法則が使用される。次に 、3Dユークリツド幾何学である通常の空間S。の法則により、トランスジュー サは入射角からシステムの眼の空間S。における画像点の位置を決定し、次に、 それに付随してユーザーの眼を決定する。-i-wise, the transducer has two functions. First of all, it is an object The angle at which the ray from the target enters the pupil of the system eye relative to the reference axis of the system eye. to be determined. In this case the trigonometry laws of alternating geometry of the space S, are used. next , an ordinary space S that is a 3D Euclidean geometry. According to the law of S is the eye space S of the system from the angle of incidence. Determine the position of the image point in , and then The user's eyes are determined accordingly.
例えば第6図ではトランスジューサのシステムの眼の通常空間は晃と指定されて いる。空間S。の外側の点Pは交代幾何学の空間S、の中にある0点αは眼の瞳 を示し、平面πは#IMである。直線αはトランスジューサを通して対象を見て いる空間S1中の眼の視線軸を表わす、光線には交代幾何学の空間中に横たわり 、トランスジューサあるいは眼の瞳に点αこおいて入射する。トランスジユーサ は田が眼のシステムのXと増となす角αとβを決定し、眼がある通常空間S。内 に新しい光線〜を2つの軸に対して決定した角をなすように発生させる。■は眼 の空間に属し、網膜に入射して2D画像点Qを形成する。このようにしてトラン スジューサは任意の交代幾何学の空間S1におけるオブジェクト点に対応する画 像点を通常の空間S。中に発生させる。光線(イ)と(層は2つの空間における 角度が等しい場合は同じ線であるように見えるが、それらは同じ線でないことを 覚えておくことが大切である。また、角度が等しいのは使用した表示のタイプの せいであって、それらが等しいことは必要でない。この光字トランスジューサを 使用するごとにより始めて網膜上にに画像点Qを得ることが出来る。空間slが 4D空間であるなら、オブジェクトのそれぞれのオブジェクト点P (x、 y 、 z、 v)を画像点Qに変換することにより我々は4Dユ一クリツド空間の オブジェクトの網膜上の画像あるいは画像平面上の画像を形成する。各々の画像 点Qは座標ξとηを持つこととなる。For example, in Figure 6, the normal eye space of the transducer system is designated as Akira. There is. Space S. The point P outside is the space S of alternating geometry, and the 0 point α inside is the pupil of the eye. , and the plane π is #IM. The straight line α looks at the object through the transducer. The rays represent the line of sight axis of the eye in the space S1, which lies in the space of alternating geometry. , enters the transducer or the pupil of the eye at a point α. transducer Determine the angles α and β between the eye system X and the normal space S where the eye is located. Inside generate a new ray ~ at a determined angle to the two axes. ■Is an eye belongs to the space of , and is incident on the retina to form a 2D image point Q. In this way, The suc- cuer is an image corresponding to an object point in an arbitrary alternating geometry space S1. The image point is in normal space S. Generate inside. The rays (a) and (layers are in two spaces If the angles are equal, they appear to be the same line, but they are not the same line. It's important to remember. Also, the angles are equal depending on the type of display used. It is not necessary that they be equal. This optical transducer Only after each use can an image point Q be obtained on the retina. space sl If it is a 4D space, each object point P (x, y , z, v) into image points Q, we obtain Form an image of the object on the retina or on the image plane. each image Point Q will have coordinates ξ and η.
視点の平面回転と移動により、ユーザーは自分の網膜上の2Dの視覚画像から直 観的に4D空間中の4Dオブジエクトがどう見えるかを感じ取ることが出来る。Planar rotation and movement of the viewpoint allows the user to move directly from the 2D visual image on his or her retina. Visually, you can get a sense of how 4D objects look in 4D space.
これはユーザーが既に自分の2Dの網Ifの2D画像から通常の空間中の3Dユ 一クリツド物体を直観的に感得したのと同じことである。第7図は通常の空間に いる一人の人間の助けを受けない眼を示す。この人間は通電立方体のような3D の物体を一つの角度と位置から見る。この人間の眼の網膜は3Dのオブジェクト をそれの2Dの破片として見るだけで、無意識的にではあるが直観的に立方体の 破片の一つ一つが何処にあるがを決定し、そこに3Dのオブジェクトを形成する 。This means that the user has already created a 3D unit in normal space from a 2D image of his or her 2D network If This is the same as intuitively sensing a single clit object. Figure 7 shows normal space. It shows the eyes that do not receive help from the one person who is there. This human is 3D like an energized cube View an object from one angle and position. The retina of this human eye is a 3D object Just by looking at it as a 2D fragment of it, we unconsciously but intuitively understand the shape of a cube. Determine where each piece is and form a 3D object there. .
ユーザーが本発明により表示された2D画像点をもとにして、自分の網膜上に形 成された2Dの破片から4D物体を見る際にも同じ直観が助けとなる。The user can draw a shape on his/her retina based on the 2D image points displayed by the present invention. The same intuition helps when looking at 4D objects from created 2D fragments.
対象物の移動と回転、あるいはユーザーの眼への帰属はユーザーの網膜上に重畳 した画像点を整理するには必要欠くべがらざるものである。The movement and rotation of the object or its attribution to the user's eyes is superimposed on the user's retina. This is indispensable for organizing the image points.
本発明の詳細な説明するに先立って、本発明にょる3Dユ一クリツド空間中の3 D物体の移動と回転がどのように2Dの世界(つまり平面)にいる2D−の人々 にとり助けになるかを知ることも有益であろう、3Dの人々が3Dの物体を遠近 法で見るように、2Dの人々も2Dの物体を遠近法で見ている。同じように2D の人々が3Dの画像を見る際の問題は3Dの人々が4Dの物体を見る時の問題と 共通している。Before explaining the present invention in detail, we will explain the 3D unified space according to the present invention. D How objects move and rotate 2D- people in a 2D world (i.e. a plane) It would also be useful to know how 3D people view 3D objects in perspective. Just as we see in law, 2D people also see 2D objects in perspective. Similarly 2D The problems people have when viewing 3D images are the same as the problems 3D people have when viewing 4D objects. They have something in common.
画像8(a)にj、t2Dの人間がトランスジューサを通して3Dの世界を見て いるところを示す、 2Dの人間は2Dの物体を見ている時の距離の感覚が3D 空間の中でも残っていることに気づくであろう、つまり対象物体が2D空間に垂 直な一つの軸を瞳から離れて遠ざかるにつれて、物体は距離に比例して寸法が小 さくなる様に見えるであろう、より具体的に言えば、2D空間では、線分店で表 わされる物体の端はそれが視線軸を遠ざかるにつれて、線分A’B’で示される ように大きさが小さくなる。同じようにして、3D空間では2D物体の線分■は それが2D空間に対して垂直な軸上を遠ざかるにつれて、線分C’D’で示され るように大きさが小さくなる。第8(b)図では、簡略化のため、1次元の網膜 を持つWの眼が2Dの物体(すなわち正方形)上の点Pと9を3D中で見ている ところを示している。4D空間の2と熾はユーザーの20−の網膜上で合一する が、同じようにここではyと2軸が1次元の網膜上で合一し、「まっすぐに進ん で行く」様に見える。そこで1次元の網膜上の2つの軸および点pとqを見分け るためには適正な座標軸を中心とする回転が必要となる。第8(c)図はX軸を 中心とする回転は潰と道を見分ける役には立たないことを示している。しかし第 8(D)図は清を中心とする回転が速やかに一つの軸をらう一つの軸から区別し 、同じようにしてp点q点を区別することを示している。In image 8(a), a t2D human sees the 3D world through a transducer. 2D humans have a 3D sense of distance when looking at 2D objects. You will notice that it remains in the space, i.e. the object is perpendicular to the 2D space. As an object moves away from the pupil along a single straight axis, its dimensions decrease in proportion to distance. More specifically, in 2D space, it may appear as a line segment store. The edge of the object being passed over is indicated by the line segment A'B' as it moves away from the viewing axis. The size becomes smaller. Similarly, in 3D space, the line segment ■ of a 2D object is As it moves away on the axis perpendicular to the 2D space, it is shown by the line segment C'D'. The size becomes smaller so that In FIG. 8(b), for simplicity, a one-dimensional retina The eye of W, who has It shows the place. 2 and 熾 in 4D space merge on the user's 20- retina. However, in the same way, here, the y and two axes merge on the one-dimensional retina, and the result is ``progressing straight.'' It looks like "I'm going to go there." Therefore, distinguish the two axes and points p and q on the one-dimensional retina. In order to do this, rotation around the appropriate coordinate axes is required. Figure 8(c) shows the X axis. This shows that rotation around the center is of no use in distinguishing between destruction and path. But the first Figure 8 (D) shows that the rotation around the center can be quickly distinguished from the one axis that takes one axis. , shows that points p and q are distinguished in the same way.
同様にしてユーザーが4D空間をのぞき込むと、ユーザーの網膜上に2Dの画像 点が形成される。しかし、この場合V軸と漏の合一が起こるかもしれない。ユー ザーの111M上で重畳している2軸と複数の画像を分離するためには移動と回 転が必要となる。しかL7ながら、ここでは回転は軸回転でなく、平面を中心と したもの(つまり「平面回転」)である、 2D画像が分離さtlればユーザー は直観的手法をつがって対象物体の画像の成分を見分けることが出来る。次に、 更に回転と移動を進めてこれらの成分の再組立を始めることが出来る。この再組 立はユーザーが通常の空間である画像の2D−成分から3Dの物体を組み立てる ときの普通のやり方で行なわれる。物理的には現在の進化段階では平面回転は不 可能である。しかし、本発明で移動と平面回転の使用により、平面運動を4D空 間で4Dあるいは3D物体を見ているユーザーに帰属することが出来る。このよ うにして我々人類が現在の進化の11階で持つ視覚システムでは得られない視覚 効果の自由度を経験することが可能となる。Similarly, when a user looks into a 4D space, a 2D image appears on the user's retina. A point is formed. However, in this case, merging of the V axis and the leakage may occur. You In order to separate the two axes and multiple images that are superimposed on the 111M of the laser, movement and rotation are required. rotation is required. However, although it is L7, the rotation here is not an axial rotation, but around a plane. If the 2D image is separated (i.e. "plane rotation"), the user can distinguish the components of an image of a target object using an intuitive method. next, Further rotation and translation can begin to reassemble these components. This reorganization In this case, the user assembles a 3D object from the 2D components of the image, which is a normal space. It is done in the usual manner. Physically, plane rotation is not possible at the current evolutionary stage. It is possible. However, in the present invention, by using translation and plane rotation, plane motion can be translated into 4D space. It can be attributed to a user viewing a 4D or 3D object in between. This way In this way, we human beings have vision that cannot be obtained with the visual system that we have on the 11th floor of our current evolution. It becomes possible to experience the degree of freedom of effect.
本発明ではコンピュータを1〜ランスジユーサとして使用する。かくしてコンピ ュータは、交代幾何学内での物体の画像作成において、汎用光学機器としての役 割を、可視的な画像化においてもあるいは他の手段による画像化においても、果 たすことになる。In the present invention, a computer is used as a lance gauge. Thus the compilation The computer serves as a general-purpose optical instrument in creating images of objects in alternating geometry. In contrast, both visual and other means of imaging I will do it.
第9図においては線図の形式により本発明のシステムの全体的な機能を描き出し ている。システムには選択した交代幾何学の特性を入力するための入力システム 10と交代幾何学の空間S1中の一つの物体を含んでいる。この様な入力システ ムには物体の位置や運動の検出器、グラフ作成装置、あるいはキーボードと、コ ンピュータに対する音声による命令入力装置が含まれよう0画像作成システムは 更にトランスジューサ11を含む、これはユーザーの眼を事実上交代幾何学の空 間S、に置き、そこに位置する眼の瞳に到達する光線の方向を決定する0次に、 トランスジューサは、眼がある通常の空間S。(つまり3Dのユークリッド空間 )の中に全く新しい光線の集まりと、それらが各々1uicまたは画平面)と交 わる点(即ち画像点)を発生させる。システムには通常空間間中に現実の像を出 力するシステム12があり、選択した形式にしたがって像を提示する。それらは フィルム、テープ、コンピュータスクリーン、あるいはステレオスコープ的なス ペクタクル、立体音響、図形操作用ハンドル、その他であり、バーチャルリアリ ティ(仮想現実)の感覚を発生ずるようデザインされている。FIG. 9 depicts the overall functionality of the system of the present invention in the form of a line diagram. ing. The system has an input system for entering the properties of the selected alternating geometry. 10 and one object in the space S1 of alternating geometry. This kind of input system The system may include object position and motion detectors, graphing devices, or a keyboard and controls. The image creation system may include a device for inputting voice commands to the computer. It further includes a transducer 11, which effectively directs the user's eye to the sky in an alternating geometry. 0th order, which determines the direction of the ray of light that reaches the pupil of the eye located there, The transducer is placed in the normal space S where the eye is located. (In other words, 3D Euclidean space ) and each of them intersects a 1uic or drawing plane). A point (ie, an image point) is generated. The system usually emits images of reality throughout space. There is a system 12 that inputs images and presents images according to a selected format. They are Film, tape, computer screen, or stereoscopic screen spectacles, stereophonic sound, shape manipulation handles, etc., and virtual reality. It is designed to generate the sensation of virtual reality.
現在のコンピュータ技術により誰にでも、あるいはすぐにでも入手可能となった 高速のコンピュータワークステーションで本発明を完全に実用化すれば、本発明 のシステムの出力は入力後遅延が感知出来ないほどの早さで得ることが出来る。available to anyone or immediately due to current computer technology Full implementation of the invention on a high-speed computer workstation would make the invention The output of the system can be obtained so quickly that there is no perceivable delay after the input.
そこで、システムはジョイスティックの動きや制御用のトラックボールの回転に 従って直ちに反応して可視画像を示す、従って、ユーザーは与えられた交代空間 内で運動を行なうという純粋経験を得ることが出来る。ユーザーはこの空間内で 一つの[世界Jとか環境を構成するように指定された物体群の中を思うままに、 即座に行動して動き回ることが出来る。以下に説明する「グラフ化/画像化)[ GRAPHING/IMAGINGIモード中でこれを実施すると、システムは 例えばOの画像作成システムからの出力を得ることも出来るし、複数の現に存在 するシステムからの4本のデータストリームを実時間でグラフ化することも出来 る。しかもユーザーはプロセス中に表示のパラメータを変えることも出来る。こ のようにユーザーはシステムを対話的に利用してプロセスを制御することが出来 るのである。Therefore, the system controls the movement of the joystick and the rotation of the trackball for control. Therefore, it immediately reacts and shows the visible image, so the user can see the given alternating space. You can get the pure experience of exercising internally. Within this space, the user You can move freely within a group of objects designated to make up a single world or environment. You can take immediate action and move around. “Graphing/imaging) [ If you do this while in GRAPHING/IMAGINGI mode, the system will For example, it is possible to obtain output from O's image creation system, and It is also possible to graph the four data streams from the system in real time. Ru. Moreover, the user can also change display parameters during the process. child The user can interact with the system to control the process. It is.
システムの主要構成要素の中でトランスジューサはこの新発明の最も本質的な部 分である。ト・ランスジューサにより交代幾何学の空間で定義されスミ仮想物体 の直接的な現実の画像の表示が可能となる。このシステムの機能は先ず第2節で より一般的な意味で4Dユークリツド幾何学に関連して説明される。そして第3 節では4Dユ一クリツド幾何字と3Dロバチエフスキー幾何学の両方についてシ ステムの一つ一つの動作モードにつき、より具体的な説明がなされている。それ だけでなく、本発明はいがなる交代幾何学に対しても応用できることを覚えてお かれたい。ここで4Dユ一クリツド幾何字と3Dロバチエフスキー幾何学は例と して説明されたのであって、本発明を限定するものではない。Among the main components of the system, the transducer is the most essential part of this new invention. It's a minute. A virtual object defined in the space of alternating geometry by transducer It becomes possible to directly display real images. The functions of this system will be explained first in Section 2. It is described in a more general sense in relation to 4D Euclidean geometry. and the third In this section, we present the simulations for both 4D uniform geometry and 3D Lobatievsky geometry. More specific explanations are provided for each operating mode of the stem. that It should be noted that the present invention can also be applied to alternating geometry. I want to be loved. Here, 4D uniform geometry and 3D Lobatievsky geometry are taken as examples. The above description is not intended to limit the present invention.
Il、具体的実施例 A、システムの一般的機能 第1O図と10(a)図に言及しつつ交代幾何学、より限定的には4次元(4− D )ユークリッド幾何字におけるオブジェクトの画像処理システムおよび方法 の実施具体例における手順を説明する。本発明のシステムと方法は他の実施例に おいても同じように使用できるものであり、本実施例はやがて明らかになるよう に単に説明の手段として示すものである。Il, Specific Examples A. General functions of the system Referring to Figures 1O and 10(a), alternating geometry, more specifically four-dimensional (4- D) Image processing system and method for objects in Euclidean geometry The procedure in a specific implementation example will be explained. The systems and methods of the present invention are applicable to other embodiments. It can be used in the same way even if the It is provided merely as a means of explanation.
この実施例では、手順の第1段において第10(a)図中の入力装置14aを使 用してモード構成記憶装置14bに記憶されているシステム動作モードを選択す る。システム中では多数の動作モードの存在が可能であるが、基本モードとして は「可視化と操作」モードがある。このモードには「行く/見る/触れる」およ び「動かす/回す/触れる」と言う表示モードを含んでいる。これらのモードは システムの他のモードと協同して使用することむ出来る。システムの他のモード の例としては「グラフ化/画像作成」モードがあり、選択した交代幾何学による グラフの作図と表示をすることができる。さらに、幾何学的図形の形成に使用す る「黒板」モードもある。このモードではその目的に必要となる適当なCAI) (computPaided design)用ツールが備えられている。In this embodiment, the input device 14a in FIG. 10(a) is used in the first step of the procedure. to select the system operation mode stored in the mode configuration storage device 14b. Ru. Although many operating modes can exist in a system, the basic mode is has a "visualization and manipulation" mode. This mode includes “go/see/touch” and and ``move/turn/touch'' display modes. These modes are Can be used in conjunction with other modes of the system. Other modes of the system An example of this is the Graph/Image mode, which allows you to Able to draw and display graphs. In addition, it can be used to form geometric shapes. There is also a "blackboard" mode. In this mode, the appropriate CAI required for the purpose) A tool for (compute-paid design) is provided.
次の第2段において、交代幾何学と、その中の1つあるいは多数のオブジェクト の特性を定義する。これは入力装置+4aによる入力が、あらかじめ定義された 交代幾何学記憶装置14cおよびオブジェクト記憶装置14dがらの選択により 行なわれる。多数のシステム特性は、それらを定義して交代幾何学的空間S1の 中の世界乃至は環境をいわば創造し、管理し、変更することが出来る。これは希 望する交代幾何学の複雑さ、詳細度に拘わらず行なうことが出来る0本質的な特 性の一つは特定なモードを得るためある交代幾何学を選択することである。これ により、プロセスは選択された幾何学の領域に入ることになる0本質的な特性の 第2は交代幾何学内の座標系Σの設定である。更に定義を必要とされるのは少な くとも1個の何らかの望む形の表示オブジェクトであるにのオブジェクトの定義 には交代幾何学中における位置および回転または運動を含むことになる。他のオ ブジェクトは静止オブジェクト、ゲートウェイまたはこの交代幾何学中のその他 のオブジェクトを眺めるベンチマーク(基準点)として定義されることがある0 本発明を映画なりアニスを制作するために完全実施する場合には、生物または無 生物の形をあられすオブジェクトはどの様に、いがなる速度で動かしてもよいし 、互いに影響しあう動作を行なってもよい。オペレータの命令に応じて動くのも よいし、どのような形式の記憶装置でもよいがそこからの命令にしたがって動く ようになっていてもよい。In the second step, we will discuss alternating geometry and one or more objects within it. Define the characteristics of This means that the input from input device +4a is predefined. By selecting from the alternating geometry storage device 14c and the object storage device 14d. It is done. A number of system properties define them and describe them in the alternating geometric space S1. It is possible to create, manage, and change the world or environment inside. This is rare 0 essential features that can be performed regardless of the complexity and detail of the desired alternating geometry. One of the possibilities is to choose a certain alternating geometry to obtain a particular mode. this With 0 essential properties that fall into the region of the selected geometry, the process The second is the setting of the coordinate system Σ in alternating geometry. Few further definitions are needed. Definition of an object that is at least one display object of some desired shape will include position and rotation or movement in alternating geometry. other o object is a stationary object, gateway or other object in this alternating geometry. 0 is sometimes defined as a benchmark (reference point) from which to view objects. When the invention is fully implemented to produce a movie or anis, living or non-living Objects that create the shape of living things can be moved at any speed that creates the shape of a living creature. , may perform operations that influence each other. It also moves according to the operator's commands. It can be any type of storage device, but it operates according to instructions from it. It may be as follows.
次の第4段では一つあるいはそれ以上のオブジェクトの移動(ずらし)と回転が 更に行なわれる。これはオブジェクトを表示する前に行なう場合もあるし、オブ ジェクトを表示した後にフィードバック、人間工学、または対話的入力システム の一部として行なう場合もある。更に配置記憶装置+4e (即ち位置、回転等 )から事前にプログラムした継続表示を選択して行なう場合らある。オペレータ が2Å以上いる場合には、ここで説明する方法により2個以上の入力またはステ ーションを単一のシステムに接続してそれらから命令を出すことが出来るように し、システム制御における現行優先に備えることができる。その他の特性の中に は例えば色とアニメーションを含むことが考えられる。色と模様に望みの詳細度 をもたせた多数のオブジェク1〜を選択するとその環境内で生き生きとした臨場 怒を与えることが出来る。The next step, the fourth stage, involves moving (shifting) and rotating one or more objects. More will be done. This may be done before displaying the object, or it may be done before displaying the object. Feedback, ergonomics, or interactive input systems after displaying objects Sometimes it is done as part of. Furthermore, location storage device +4e (i.e. position, rotation, etc.) ) may be used to select a pre-programmed continuous display. operator is 2Å or more, use the method described here to connect two or more inputs or steps. applications can be connected to a single system and commands can be issued from them. and prepare for current priorities in system control. Among other characteristics may include colors and animations, for example. Desired level of detail in color and pattern When you select a large number of objects with It can make you angry.
手順の第3段は入力システムの最終ステップになる。この段では、入力装置+4 aの使用によりトランスジューサのシステムの眼が4D空間S、の中に配置され 、同時に3Dユ一クリツド空間S0(即ち通常の空間)として定義される。その 結果、新たな3Dの座標系が設定されることになる。こうしてトランスジューサ のシステムの眼とそれに相応するユーザの眼は、始めに設定し7’、:41)座 標系中で瞳の位置を決め、視線の軸の方向を特定することの出来る位置に定めら れることとなる。第4段における交代幾何学とオブジェクトの全ての特性および オブジェクトおよび/あるいはシステムの眼の移動と回転は入力装置14aまた は他の入力装置の関数として種々の形で変わる可能性がある。当の幾何学の性質 とか特性の複雑性により、空間S1の幾何学中で入力システムを使用する広範囲 の数々の決定が必要になることもあり得る。The third stage of the procedure is the final step for the input system. In this stage, input device +4 The eyes of the transducer system are placed in the 4D space S by the use of a. , and is simultaneously defined as a 3D unified space S0 (ie, a normal space). the As a result, a new 3D coordinate system will be set. Thus the transducer The eyes of the system and the corresponding eyes of the user are initially set to 7', :41) Determine the position of the pupil in the standard system, and set it at a position where the direction of the axis of sight can be specified. It will be. All properties of alternating geometry and objects in stage 4 and Eye movements and rotations of objects and/or systems are performed via input device 14a or may vary in various ways as a function of other input devices. properties of the geometry in question Due to the complexity of the properties, there is a wide range of possibilities for using the input system in the geometry of the space S1. A number of decisions may be necessary.
次の31から30への変換はトランスジューサ+1により行なわれる。これは第 10(a)図中CPU 14fにより制限無しに実行出来る。 CPUは第10 図に示す手順の第5段において上記の2空間において事実上動作する。原理上ト ランスジューサは眼があるスペースの幾何学とそれとは異なった分率構造をもつ 幾何学の間に明瞭度の問題が起きた場合に機能する。現在の例において本発明の システムの一般機能は空間S1に対するユークリッドの4次元幾何字により説明 される。The next 31 to 30 conversion is performed by transducer +1. This is the first 10(a) The CPU 14f in the figure can execute without restrictions. The CPU is the 10th In the fifth stage of the procedure shown in the figure, it actually operates in the two spaces mentioned above. In principle The transducer has a fractional structure that differs from the geometry of the space in which the eye is located. Works when clarity problems arise during geometry. In the present example the invention The general function of the system is explained by Euclidean's four-dimensional geometry for the space S1. be done.
トランスジューサはS1内でそこの幾何学の分率と定理にしたがって動作し、全 ての入力データを処理して、その幾何学において一つのオブジェクトのオブジェ クト点のそれぞれからの入射光線が第3段で位置と方向を定めである瞳0におい てシステムの眼の軸と交差する角度を決定する。次に、第6段と第7段において 、トランスジューサは幾何学的領域を移動し、システムの眼の光線を通常空間S 0内の相当画像点に対して決定する。第6段においてはシステムの出力モードの 選択と、空間S。にあるオブジェクトからの光線の計算に必要な基準化とを行な わなければならない。選択モードの例としては、ある種の光学的効果を示す広角 レンズや望遠レンズの使用か挙げられる。第7段では空間S0における実際の画 像点を決定する。その後には、トランスジューサとは別に、システムのCPU 14fと、適当な出力手段14gと、出力記憶装置14hとがスクリーン表示や 他の出力に必要な信号を発生させる。第8段では、入力装置14aにより種々の 制御を可能とする。The transducer operates within S1 according to the fractions and theorems of its geometry, and the object of one object in its geometry. In the third stage, the incident rays from each of the vertices points are determined in position and direction at pupil 0. Determine the angle at which the system intersects the eye axis. Next, in the 6th and 7th stages , the transducer moves through the geometrical domain and directs the system's eye rays into the normal space S Determine for equivalent image points within 0. In the 6th stage, the output mode of the system is Selection and space S. performs the scaling necessary to calculate the rays from an object in You have to. An example of a selection mode is wide angle, which shows some kind of optical effect. Examples include using a lens or a telephoto lens. In the seventh stage, the actual image in space S0 is Determine the image point. After that, apart from the transducer, the system's CPU 14f, suitable output means 14g, and output storage device 14h for screen display and Generate the necessary signals for other outputs. In the eighth stage, various Allows control.
例えば、幾つかのパネル制御によりユーザーは、第2段と第3段で指定したオブ ジェクトおよび/あるいはシステムの眼の位置(つまり移動および/あるいは回 転)の多様な再定義を行なうことが出来る。For example, some panel controls allow the user to specify the objects specified in the second and third rows. object and/or system eye position (i.e. movement and/or rotation) It is possible to perform various redefinitions of (conversion).
トランスジューサが数学的に言って別々な2つの世界でこのように機能できるの は次の幾何学的事情に基礎をおいた能力のためである。これについてl1図き参 照して説明する。本図において0は眼の瞳であり、Pは眼がある空間の外にある 一つの点であり、ここでは4次元空間S、の中の一点として仮定している0本発 明では、トランスジューサは光線POが眼のあるシステム中の1軸に交わる角度 を決定する0例えば図中のX軸はPOとαなる角度をなしている0点0、X座標 、およびPにより一つの平面が定義される。これはSoでは一般に平面とはいわ れないが、さしあたり必要な角度αの測定を可能にすることは出来る。本発明の トランスジューサはこのようにして光線OQが軸Xと軸yと交わる角度αとβを 適当な幾何学の法則に即して決定することになる。ここに示す例では角度の決定 はごく簡単であるが、他の場合、例えば3I)ロバチェフスキー幾何字の場合な どではもつと複雑になることがある。How can a transducer function like this in two mathematically separate worlds? is due to the ability based on the following geometrical circumstances. Please refer to figure 1 for this. I will refer to and explain. In this diagram, 0 is the pupil of the eye, and P is outside the space where the eye is. One point, here assumed as one point in the four-dimensional space S, is the 0-shot In the light, the transducer measures the angle at which the ray PO intersects one axis in the eye system. For example, the X axis in the figure is the point 0, which makes an angle α with PO, and the X coordinate , and P define one plane. This is generally not called a plane in So. However, it is possible to measure the necessary angle α for the time being. of the present invention The transducer thus determines the angles α and β at which the ray OQ intersects the axes X and y. It will be determined according to the laws of appropriate geometry. In the example shown here, determining the angle is quite simple, but in other cases, such as the case of 3I) Lobachevsky geometry. However, things can get complicated.
相応する光線を出力システムに渡すと、トランスジューサは事実上「立場が違っ て」きて、3Dユークリツド幾何学くつまり通常の幾何学)の法則のもとで出力 光線の方向を決定する。X軸との角度αとy軸との角度βの2角度の計算はS0 空間における出力光線OQの方向決定に必要にして十分である。By passing the corresponding beam to the output system, the transducer is effectively output according to the laws of 3D Euclidean geometry (that is, normal geometry). Determine the direction of the ray. Calculation of two angles, angle α with the X axis and angle β with the y axis, is S0 This is necessary and sufficient for determining the direction of the output ray OQ in space.
本発明においてシステムの眼は交代幾何学空間S、中にじかに置かれる。In the present invention the eyes of the system are placed directly into the alternating geometry space S.
オブジェクト点からシステムの眼の瞳に引かれた線POはその空間における直線 である。今の例ではS、は41)ユークリッド空間として仮定されているので2 これはユークリッド距離であって、Pから0への距離rはピタゴラスの関係を( り用して計算される。但しこの場合第4の成分Vを使用する。ここで゛、システ ムの眼はそれ自体は通常の幾何学の3次元のシステムであるが、本発明の特徴と [、て、一方でその瞳においζ81の4座標全部のセットを割り当てられている という、二と、またその3軸が31の4直交軸のうちの3軸と合うように配列出 来るということがある。瞳の各座標が(x、、、 ”/(1+ zヶv0)と! 2て一すえらノ1.ているとすると、オブジェクトからシステムの眼への距11 1POは次の式で与えらtする6 r = [(X−XQ)2+ (y−yo)2+ (z−z、)2+ (v−v o)21”’。The line PO drawn from the object point to the pupil of the system's eye is a straight line in that space. It is. In the current example, S is assumed to be a 41) Euclidean space, so 2 This is the Euclidean distance, and the distance r from P to 0 expresses the Pythagorean relationship ( Calculated using However, in this case, the fourth component V is used. Here, system The eye of the mouse is itself a three-dimensional system of ordinary geometry, but it has the features of the present invention. [, on the other hand, the set of all four coordinates of ζ81 is assigned to the pupil. The two and three axes are arranged so that they align with three of the four orthogonal axes of 31. Sometimes it comes. Each coordinate of the pupil is (x,,,”/(1+zkav0)! 2 teichisuera no 1. , the distance from the object to the system's eye is 11 1PO is given by the following formula 6 r = [(X-XQ)2+ (y-yo)2+ (z-z,)2+ (v-v o) 21”’.
一つまたはそれ以上のオブジェクトの各点は第2段で定義されているが、この量 rは第5段においてトランスジューサにより決定しなければならない、結果は行 列の形で記憶され、プロセスの後段において必要に応じてアクセス出来るように される。これについて以下に説明する。Each point of one or more objects is defined in the second stage, but this quantity r must be determined by the transducer in the fifth stage, the result is Stored in column format so that it can be accessed later in the process as needed. be done. This will be explained below.
一つ一つのオブジェクト点Pについて、以下の三角法の関係を利用してそれに当 たる角度αが計算され、同じようにして記憶される。For each object point P, use the following trigonometric relationships to find the corresponding object point P. The angle α is calculated and stored in the same way.
α= cos”(x/r) ここでXはPのX座標であり、rは今決定したばかりの値である。もう一つ必要 とされる角度βはPOがy軸となす角であるが、上記に相応する次に示す関係に より計算される。α=cos”(x/r) Here, X is the X coordinate of P, and r is the value just determined. need one more The angle β is the angle that PO makes with the y-axis, but according to the following relationship corresponding to the above: calculated from
β= cos’(y/r) 第6段で、眼のある空間S0中の新光線が同じ角度で放射されると言う最も簡単 なケースにおいては α°= α と β゛= β と設定すればよい、しかし 、他の関数を使用して種々の光学レンズの効果が感じられるような調整を可能に してらよい。β=cos’(y/r) In the sixth step, the simplest way is to say that the new rays in the space S0 where the eye is located are emitted at the same angle. In such cases, it is sufficient to set α°=α and β゛=β, but , other functions can be used to adjust the effects of various optical lenses. You can do it.
α°とβ′により\内の光線OQの方向が決定されるのであるがら、α′とβ′ が決まれば1−ランスジューサの役割は完了する。従って、第7段と第9段にお ける出力システムの役割は伝統的な代数と三角法を使用して出力表示装置による 表示を決定する(例えばスクリーン上に一つの絵の平面、つまりシステムの眼の 網膜、を示す)ということになる、この幾何学は12図に示すように次の関係を 生みだす。Since the direction of the ray OQ in \ is determined by α° and β′, α′ and β′ Once this is determined, the role of the 1-transducer is completed. Therefore, in the 7th and 9th The role of the output system is to use traditional algebra and trigonometry to Determine the display (e.g. one picture plane on the screen, i.e. the system's eye As shown in Figure 12, this geometry has the following relationship: produce.
r°町1/cosγ゛ 及び CY)Sγ−jl−cOs’α’−eos2β1′/2、ユこて′r゛はαとβ およびスクリーンとの距離d(即ち焦点距離)の関数である。r°machi 1/cosγ゛ and CY) Sγ-jl-cOs'α'-eos2β1'/2, Yukote'r゛ is α and β and the distance d to the screen (ie, the focal length).
β′の決定後、出力システムは出力座標ξとηを第13.14図に示される関係 に合わ1するように決定する。この場合η−r’cO5β′ であり、 網膜上の平面−C′あるξのX座標に月する相応する式は次のようになる。After determining β′, the output system sets the output coordinates ξ and η in the relationship shown in Figure 13.14. It is decided to set the value to 1 according to the . In this case, η-r'cO5β', The corresponding formula for expressing the plane −C′ on the retina to the X coordinate of a certain ξ is as follows.
ξ −r’cos α。ξ − r’cos α.
l比特定のモードにおGするオペレーションへ対話的叶視化と操作モー■・ 本発明のシステムは、「対話的可視化と操作」では「行</′見る/触れるJ( QO/1.oOK/TOUCH)が「動がず/回ず/触れるJ (MOVE/I ″tJRN/Y01JCt()の何れかのビュー (眺め)モードを使用するこ とが出来る。「行く5・艷る。7′触れる」モードでは、運動は交代幾何学内の 一つの物体があるいは複数の物体を眺めるユーザに帰属される。眺めの方向また は視線軸は自由に選択できる。その上、ユーザーは交代幾何学内の任意の点に触 れることが出来るよう移動および/または回転をおこなうことが出来る。ユーザ ーは例えば4Dユークリツド的ないしは3Dロバチエフスキー的運動が出来るよ うになる経験を持つ。このモードではユーザー/′ビューワー(眺める者)は事 実上通常の空間の束縛から開放されている。交代幾何学空間内のいかなる物体や 点を選択し、必要な仮想運動を行なってその物体や点を見る、そこに行く、そし てそれに触ることが出来る。これらの帰属された仮想運動は一般に余りなじみの ない種類のものである。ユーザーの頭や手足を軸中心の動作で回さないで、回転 の平面を中心として回す(説明の便宜上ここでは「平面的回転J ’plana r rotation’と言っている)などがその例である。[動かす/回す/ 触れる」モードでは、一つの、あるいは複数の選択された物体が動かしたり、回 したりすることで可視化、操作される。Interactive visualization and operation mode for operations that change to a specific mode. The system of the present invention uses "line</'see/touchJ" in "interactive visualization and manipulation". QO/1. oOK/TOUCH) is “Do not move/turn/touch J (MOVE/I You can use any view mode of ``tJRN/Y01JCt(). I can do that. In the ``Go 5, Ride. 7' Touch'' mode, the motion is within the alternating geometry. An object is attributed to a user viewing one or more objects. direction of view The viewing axis can be freely selected. Moreover, the user can touch any point within the alternating geometry. It can be moved and/or rotated so that it can be moved. A user - can perform, for example, 4D Euclidean or 3D Lobatievskian motion. have the experience of becoming In this mode, the user/viewer In effect, it is freed from the constraints of normal space. Any object in alternating geometric space or Select a point and perform the necessary virtual movements to see, go to, and You can touch it. These attributed virtual motions are generally less familiar It's the kind of thing that doesn't exist. Rotate without rotating the user's head or limbs around an axis (For convenience of explanation, we use “plane rotation J’plana An example is ``r rotation'). [move/turn/ In "Touch" mode, one or more selected objects can be moved or rotated. It is visualized and manipulated by doing things like
ここで説明する実施例は、第1O図と第10(a)図で図示される本方法とシス テムの制御とビューイングはコンピュータを使用し、現在利用できるコンピュー タモニタで得られたコントロールパネルと表示スクリーンのデザインによって実 現出来る。その[行く/見る/触れるjモードにおける一例は第15図に示され ている。完全に実施した場合、ここでコンピュータスクリーンに示されのはコン ピュータとは分離し、そして/あるいは遠隔の、人間工学的な現実の形をとる制 御部と読取部である。第15図に示す例はマツキントラシュコンピュータでマセ マティ力(MAT)(EMATICA)というソフトウェアを使用し、ハイパー スタック(HYPE R3TACK)のカードにより実施することが出来る。そ れはその便利さとフレキシビリティ−の故に開発の目的で現に実施されている。The embodiments described herein are based on the method and system illustrated in Figures 1O and 10(a). control and viewing of the system is done using a computer, and The design of the control panel and display screen obtained from the computer monitor It can appear. An example of the go/see/touch mode is shown in Figure 15. ing. If fully implemented, what you see on the computer screen here is the computer control that takes the form of an ergonomic reality that is separate and/or remote from the computer. The main part and the reading part. The example shown in Figure 15 is machined using a Matsukin trash computer. Using software called MAT (EMATICA), hyper This can be implemented using a stack (HYPE R3TACK) card. So This is currently being implemented for development purposes because of its convenience and flexibility.
しかしながら、パーソナルコンピュータで一般に使用できるハイパーカード、マ セマティ力、あるいはその他のシステムはある種の応用の場合に非常に貴重なも のであるが、本発明はその意図するところの人間工学的で現実的な入出カシステ ムを備え、より進歩した、反応速度が早い対話的システムによっても実施するこ とが出来る。スクリーン上に示された「ボタン」はアクティブであって、第15 図に示すスクリーンに触ることにより制御出来る。また、「マウス」、「トラッ クボール」、キーバッド、その他の装置を利用して制御することも出来る。それ らはユーザーのコマンドを受け付ける。スクリーン上の読取部では、現時点にお ける座標と方向を表示している。パネルの構成は与えられた幾何学や使用モード に合うように変更することが出来る。使用モードとしては「対話的可視化と操作 」モード、「黒板」モード、および「グラフ化/画像化」モードがある。However, HyperCard, which is commonly used in personal computers, Sematism, or other systems, can be invaluable in certain applications. However, the present invention provides an ergonomic and realistic input/output system as intended. This can also be done through more advanced, fast-responsive, and interactive systems. I can do that. The "button" shown on the screen is active and the 15th It can be controlled by touching the screen shown in the figure. Also, "Mouse", "Track" It can also be controlled using a keyboard, keypad, or other device. that accept user commands. The on-screen reader will display the current It shows the coordinates and direction. Panel configuration depends on given geometry and mode of use can be changed to suit. The usage mode is ``Interactive visualization and operation''. ” mode, “blackboard” mode, and “graphing/imaging” mode.
第15図に示した[対話的可視化と操作」モードにあるコントロールパネルのモ ジュールは第16(a)−(d)図で更に図示されている。これらのモジュール は「行く/見る/触るJモードと[動かす/回す/触る」モードの2モードにつ いて説明する。The control panel model in “Interactive Visualization and Manipulation” mode shown in Figure 15. Joules are further illustrated in Figures 16(a)-(d). these modules There are two modes: "Go/See/Touch J mode" and "Move/Turn/Touch" mode. I will explain.
第15図中のスクリーンモジュール20はコンピュータモニタのスクリーンの中 のウィンドウであり、任意のスクリーンとか、記録、プリントアウトなどを含む 何らかの形態の表示装置の形態を示している。The screen module 20 in FIG. 15 is inside the screen of a computer monitor. window, including any screens, records, printouts, etc. It shows the form of some form of display device.
第15図と第16(a)図に示す位Haみ取りモジュール25には現在の位置と 姿勢(attitude)をしめず指示部26がある。「動かず/回す/触るJ モードでは、これらは操作中の対象物体の位置と姿勢を報告する。左から右へ並 ぶ指示部は、対象物体の中心あるいは基準点のX、y、 z、 vの座標に対す る。残り2つの指示部はμ平面とW平面を中心とする回転の角度の値UとWを各 々示している。第15図で示すように、[行く/見る/触れる」モードでは、同 じ指示部が同じようにユーザーの位置と方向を交代幾何学の座標システムによっ て報告する。As shown in FIG. 15 and FIG. 16(a), the Ha sampling module 25 has the current position There is an attitude instruction section 26. “Stay still/turn/touch J In mode, they report the position and orientation of the object being manipulated. Lined up from left to right The instruction unit indicates the X, y, z, and v coordinates of the center of the target object or the reference point. Ru. The remaining two instructions indicate the rotation angle values U and W around the μ plane and W plane, respectively. It shows many things. As shown in Figure 15, in the [Go/See/Touch] mode, the same The same indicator similarly determines the user's position and orientation using an alternating geometry coordinate system. Report.
第15図と第16(b)図にしめず移動モジュール30には対象物体(オブジェ クト)(「動かす/凹す/触る」モートの場合)あるいはオペレータ(「行く/ 見る/触れる」モードの場合)の位置を管理するに便利な種類の装置を持ってい る。ここで示されているのは幾つかのボタン31の配列(スライダでも同じであ る)であって、一つの軸上の運動を制御するようになっている。この運動制御は システムの眼牙基準とする座標系、あるいはユーザーの選択によっては、交代幾 何学空間の絶対座標により行なう。今の例ではオペレーションの制御部にはマウ ス(またはl・ラックボール)、活動状態にあるボタン、あるいはそれに相当す るI!l能のタッチ・スクリーン・ポジション型装置がある。これらはこの発明 の初期の実施形態を示すが、対象空間においてより人間工学的に能率的なオブジ ェクト操作用制御法の提供が意図されている0両端にある2つのボタン32はボ タン位1間の内挿、あるいはくマウスをダブルクリックした場合に)その軸の該 当する側の最先端まで自動的m続的な動きを始める目的で使用される。ここに示 す例ではある与えられた時間において管理下にある軸は一つだけである。現在管 理下にある軸が何であるかは読取部33に示されている。管理する軸の選択は「 選択」モジュールにより直ちに変更することが出来る。As shown in FIGS. 15 and 16(b), the moving module 30 has a target object (object). ) (for "move/indent/touch" motes) or Operator (for "go/touch" motes) If you have a convenient type of device to manage the position (in case of “see/touch” mode) Ru. Shown here is an arrangement of several buttons 31 (the same is true for sliders). ) and is designed to control movement on one axis. This motor control Depending on the system's eye-referenced coordinate system or the user's selection, the alternating geometry This is done using absolute coordinates in mathematical space. In this example, the control part of the operation is (or rack ball), active button, or equivalent. I! There are touch screen and position type devices that can be used for a variety of purposes. These are this invention shows an early implementation of the The two buttons 32 at each end are intended to provide control methods for operating the object. interpolate between positions (or double-click the mouse) It is used for the purpose of automatically starting continuous movement to the leading edge of the target side. Shown here In this example, only one axis is under control at a given time. current tube The reading unit 33 shows which axis is under consideration. To select the axis to manage, select You can make immediate changes using the "Select" module.
第15図と第16(c)図にしめず回転モジュール35にはアクティブボタン晃 が放射状に配置された表示を有している。さて、これからは第15図のフォーマ ットのタッチスクリーンの使用を前提して説明する。但し、この場合でも、マウ ス、キーボード、その他の情報入力装置ら使用可能である。各々のボタンは、座 標平面を中心とする回転でオブジェクト([動かす/回す/触れる」モードの場 合)あるいはユーザー(「行く/見る/触れる」モードの場合)を30度毎のス テップで各々の角度位置に持っていく、この場合で6ある与えられた時間におい て唯一つの平面だけが管理下にある0選択された平面は表示部37に示されてい る。ボタン38により30度毎の動きを続けて行なうことが出来る。もしマウス をダブルクリックすれば、指示した方向にオブジェクト(またはユーザー)がl I!続して回転するようになる。As shown in FIG. 15 and FIG. 16(c), the rotation module 35 has an active button. has radially arranged displays. Now, from now on, we will use the format shown in Figure 15. This explanation assumes that you will be using the touch screen of the cutter. However, even in this case, the mouse computer, keyboard, and other information input devices. Each button has a Objects (in [Move/Rotate/Touch] mode) rotate around the reference plane. ) or the user (in Go/See/Touch mode) step to each angular position, in this case 6 at a given time. If only one plane is under management, the selected plane is not shown on the display 37. Ru. The button 38 allows continuous movement in 30 degree increments. if mouse Double-click to move the object (or user) in the specified direction. I! It will continue to rotate.
ボタン39は回転がそれを中心に行なわれる平面の選択を行なうためのものであ る。ボタン39a はホーム(HOME)ボタンであり、オブジェクトなりユー ザーを座標中心または交代幾何学の基準位置まで戻す時に使用される。ボタン3 6aはタッチ(TOUCH)ボタンである。これは出力の中に見えるオブジェク トが本当に「手の届くところ」にあるかどうかテス1−するためのものである6 1手の届くところJとはある規定されたテスト間隔のことであって、これにつ いては後に第17図に関連して説明する。本発明のオペレーションと正しい動作 により、ここで示す4D世界のいかなる物体でも近寄って「触れる」(’!ou ch″)ことが出来るのであるが、そばにあるよう(二見える物体だからといっ て「手の届くところ」にあるとは限らない、うまく「夕・lチ」が出来たときは ボタン36aが点灯するとか、あるいはそれに変わる何ら力)の信号が示される 。Button 39 is for selecting the plane around which the rotation is to be performed. Ru. Button 39a is the home button, and is used for objects or users. Used when returning the user to the coordinate center or alternating geometry reference position. Button 3 6a is a touch (TOUCH) button. This is the object you see in the output The purpose of this test is to test whether the target is truly “within reach”6. 1. Within reach J refers to a certain specified test interval, with respect to which The details will be explained later in connection with FIG. Operation and correct operation of the invention By this, you can approach any object in the 4D world shown here and "touch" it ('!ou ``ch''), but it seems that it is nearby (because it is an object that can be seen). It's not always within your reach, but when you're able to do it well, The button 36a lights up, or some other force) signal is indicated. .
第15図と第16(d)図にしめず制御モジュール40にはボタン41がある。15 and 16(d), there is a button 41 on the control module 40. As shown in FIG.
このボタンは移動モジュール30によりある軸に添って移動を行なう場合Gこそ の軸の選択を早急に行なうためのものである。エリア42はコンピュータシステ ムの制御ボタン(「次のスクリーンへ」「最初のスクリーンへ」等のボタン)を 配置できる部分である。This button is pressed when the movement module 30 moves along a certain axis. This is to quickly select the axis. Area 42 is a computer system control buttons (“Go to next screen”, “Go to first screen”, etc.). This is the part that can be placed.
1、4Dユークリツド幾何学の場合の[行く/見る/触れるJモード次に詳細に 説明するのは第To(a)図に図示する装置におり)で第10図の手+1@によ り実施する4Dユークリツド幾何学についての[行く/見る/触れる」モードの 例である。具体的には、これはマ・ンキント・lシュコンピュータで第15図に 示すように実施されたものである。1. [Go/See/Touch J mode in case of 4D Euclidean geometry Next, in detail The explanation is based on the device shown in Figure To(a)) and the hand +1 @ in Figure 10. Go/See/Touch mode for 4D Euclidean geometry This is an example. Specifically, this is a computer shown in Figure 15. It was carried out as shown.
第1段 ここで示す例では[対話的操作と可視化jのデノくイスモードを選択し、特定モ ードとして「行く/見る/触れるJを選択する。このモードコンビネーションで はユーザーは交代幾何学の空間S1の中を動き回ること力く出来る。1st stage In the example shown here, [Interaction and Visualization] mode is selected, and a specific model is selected. Select “Go/View/Touch” as the mode. With this mode combination, The user can easily move around in the space S1 of alternating geometry.
第2段 先ず交代幾何学の特性を定義する必要がある。今のモードでは選択された交代幾 何学は4Dユークリツド幾何学である。座標系Σを定義しなければならない。こ こではこれは直交座標(XI’yl’ z、、 v、)からなるものと考える。2nd stage First, we need to define the properties of alternating geometry. In the current mode, the selected alternating The geometry is 4D Euclidean geometry. We must define the coordinate system Σ. child Here, it is assumed that this consists of orthogonal coordinates (XI'yl' z, , v,).
その他、対数座標、極座標、その他の非線形座標系のごとき座標系も必要な場合 には使用できる。座標系の原点はΩであり、座標系ではつぎのようにオールゼロ で定義できる。Other coordinate systems such as logarithmic coordinates, polar coordinates, and other nonlinear coordinate systems are also required. It can be used for The origin of the coordinate system is Ω, and the coordinate system has all zeros as follows. It can be defined as
Ω = (o、o、o、o) 一つ一つのオブジェク1一点が4つの座標の選択に相当し、それらがベクトルを 形成する。4つの座標軸には各々つぎの単位ベクトルがつく:r、’J+ k、 Tここで、 ↑−(1,0,0,0) 4Dユークリツド幾何学の空間Slの座標系Σの中ではいかなる数のオブジェク トでも定義可能である。オブジェクトはストリートとか、建物とか、ゲートウェ イとか、あるいはあらゆる種類のベンチマークとして使用可能である、オブジェ クトは相互関係で見ることが出来る0例えば、一つのオブジェクトが対話的操作 の対象として選ばれる一方、もう一つのオブジェクトは背景とかベンチマークと して使用される。ここではあらゆるオブジェクトは幾何学的なものとして座標に より解釈されるが、その上に表現、色付け、影付けその他の付属的なコンピュー タ命令も付は加えて解釈される。はじめに何らかの形式で作画されそして/ある いは記憶された画像をここに定義され説明されたベクトルにより決定された幾何 学的な枠の中に挿入してもよい、ここで次の2項についての決定が必要である。Ω = (o, o, o, o) Each object 1 point corresponds to the selection of 4 coordinates, which create a vector. Form. The following unit vectors are attached to each of the four coordinate axes: r, 'J+ k, THere, ↑−(1,0,0,0) Any number of objects in the coordinate system Σ of the 4D Euclidean geometry space Sl? It can also be defined in Objects can be streets, buildings, gateways, etc. objects that can be used as benchmarks or benchmarks of any kind. Objects can be viewed in terms of their interrelationships. For example, one object can be interacted with while the other object is used as a background or benchmark. used. Here, every object is expressed as a geometric object in coordinates. It is interpreted as The ta command is also interpreted in addition. First drawn in some form and/or or the stored image with the geometry determined by the vectors defined and described here. The following two items need to be determined here.
(1)オブジェクトの内部の構成、および(2)座標系内の位置と方向である。(1) the internal configuration of the object, and (2) the position and orientation within the coordinate system.
一つあるいは複数のオブジェクトを定義するには先ずオブジェクトに頂角の様な 決定点を座標系Σに間して与えることにより定義するのがよい、そうすると、オ ブジェクトはどの座標位置(X+ Y+ z、■)にでも動かすことが出来、座 標平面を中心に回転することにより思う通りに方向づけることが出来る。To define one or more objects, first add a value to the object, such as a vertical angle. It is best to define the decision point by giving it in the coordinate system Σ, then the The object can be moved to any coordinate position (X + Y + z, ■), and the object can be moved to any coordinate position (X + Y + z, By rotating around the reference plane, you can orient it as you want.
オブジェクトはベクトルの1セツトとして、次の形式で定義される。An object is defined as a set of vectors in the form:
?i:H−(q、、、・丸、・Qii;ち)ここで記号丸はi番目のオブジェク トの」番目の点である。この様にあるオブジェク?−iは一つまたは複数の点j から成り立つことになる。? i:H-(q,,,・circle,・Qii;chi) Here, the symbol circle is the i-th object This is the ``th'' point. An object like this? −i is one or more points j It will consist of
第3段 し行く/見る/触れる1の選択にはトランスジューサのシステムの眼のための空 間S。の座標系の定義づけが必要となる。既に説明したようにシステムの眼その ものは3次元のツー−クリッド空間ちを構成する。しかしそれは4D空間S、の 座標系Σ中にいつも置かれ、方位づけられている。始めはシステムの眼は便宜上 空間S。に置かれる。これはそノ1の通常空間内の原点◇(0,0,0) (つ まりシステムの眼の瞳)がΩと合致し、その軸(x、 y+ z)がΣの軸(x 、+ Y1+ 21)と合致する様にするためである。始めはもはΣ内の空間で あってそのV、は v、−〇である。So内では瞳は原点0であり、網膜あるい は画平面はOから距離d(つまり焦点距離)のところにあり、座標はξ、ηであ る。3rd stage Go/See/Touch 1 option has a sky for the eyes of the transducer system Between S. It is necessary to define the coordinate system of As already explained, the eyes of the system Objects constitute a three-dimensional two-dimensional space. However, it is 4D space S. It is always located and oriented in the coordinate system Σ. At first, the eyes of the system were for convenience. Space S. placed in This is the origin in the normal space from Part 1 ◇(0,0,0) The pupil of the system's eye) coincides with Ω, and its axis (x, y + z) is the axis of Σ (x , +Y1+21). At the beginning, it is a space inside Σ Then, its V is v, -0. Within So, the pupil is at the origin 0, and the retina or The image plane is at a distance d (that is, the focal length) from O, and the coordinates are ξ and η. Ru.
従って、ユーザーはΣ中のトランスジューサのシステムの眼により代表される。The user is thus represented by the eyes of the system of transducers in Σ.
トランスジューサは入力情報を出力に変換し、それが最後にはユーザーの側の知 覚と反応になる。第15図と16図のコンピュータのモニタスクリーンは画平面 として作用し、ユーザーの眼に入射する光線を発生する。A transducer converts input information into an output that ultimately Become a sense and reaction. The computer monitor screen in Figures 15 and 16 is the picture plane. act as a ray, producing a ray of light that enters the user's eye.
これは元の光線がΣ中のシステムの眼に入射するのと同じである。「画乎面」と は、その上に形成された画像がユーザーの眼の1!till上に似た画像を投影 できる平面のことである。それは、光線をユーザーの眼に投影し、その光線によ りユーザーの網膜上に交代空間中に存在するオブジェクトの直接の画像が、まる でユーザーの眼が直接その空間中に置かれたように形成されるという最終効果を 有している。そこで、第11(a)図において、外部の点Pからの光[POはト ランスジューサのシステムの眼のX軸と角アルファをなす。最も単純な実施態様 において、新しい光線OQは同じ角度をなし、スクリーンないしは画平面にQに おいて入射する0点Qはスクリーン上において光点となる0点Qからの光線QS はユーザーの眼に瞳Sにおいて入射し、同じ角度αでユーザーの眼の網膜上の点 Rに達する。このようにしてスクリーンは媒介者の役割を果たし、光線QSがユ ーザーの眼にスクリーンが受け取ったと同じ角度で入射するようにする。光線Q Rは光線OQと同値であり、システムは点0を事実上ユーザーの眼とするか、事 実上ユーザーの眼を交代空間中に置き、直接点Pを見ることが出来るようにする 。角度と距離が等しいので、スクリーンは仲介的な役割を果たすだけであり、全 体のプロセスとしては「相殺」機能を持つ、この点で、本発明は他の4次元物体 像を作画する方法と違っている。他の方法では絵とか立体画像投影のごとき投影 を作成するのが目的であり、作成したものは眼が直接4Dの物体を見た眺めとは 違う17、そういう効果を得られるとも称していない。This is the same as the original ray entering the eye of the system in Σ. ``Paper mask'' The image formed on it is one of the user's eyes! Project a similar image on till It is a plane that can be created. It projects a beam of light into the user's eye and uses the beam to The direct image of an object existing in alternate space appears on the user's retina completely. The final effect is that the user's eyes are shaped as if they were placed directly in the space. have. Therefore, in FIG. 11(a), light from an external point P [PO is a point It forms an angle alpha with the eye X-axis of the transducer system. Simplest implementation , the new ray OQ has the same angle and is placed on the screen or picture plane at Q. The 0 point Q incident on the screen is the ray QS from the 0 point Q, which becomes a light point on the screen. is incident on the user's eye at pupil S, and at the same angle α a point on the retina of the user's eye Reach R. In this way the screen plays the role of an intermediary and the ray QS so that it is incident on the user's eye at the same angle as the screen received. Ray Q R is equal to the ray OQ, and the system uses point 0 effectively as the user's eye, or Practically places the user's eyes in the alternating space so that he or she can directly see the point P. . Since the angles and distances are equal, the screen only plays an intermediary role; In this respect, the present invention has a "cancellation" function as a body process. This is different from the method of drawing images. Other methods of projection such as painting or stereoscopic image projection The purpose is to create a No 17, it doesn't even claim to have that kind of effect.
これは種々のやり方で眼に対して両平面を配置してこの効果を変化させ、例えば 広角レンズ、望遠レンズ、あるいは光学的変化が得られるがもしれないという可 能性を8定するものではない、第15図に示される本発明の’?j</見る/′ 触れる1七−ドでは、コントロールパネルは中央作業入力部であり、ユーザーが Σ空間中を思う通りに動くことが出来る仮想現実の実現を目的としている。第3 段で入力した値はユーザーが交代幾何学空間中−(可行って」 「見る」様に選 択する目的の場所を支配するパラメータであるので、実際の人力は現実的な形式 (ジョイスティック、グローブ、ヘルメット等)であったばつがよい。This can be done by positioning both planes relative to the eye in various ways to vary this effect, e.g. Wide-angle lenses, telephoto lenses, or other options that may result in optical changes. The present invention shown in FIG. 15 does not determine the performance of the invention. j</see/′ In the Touch 17-D, the control panel is the central work input and allows the user to ΣThe aim is to realize virtual reality where you can move as you wish in space. Third The values entered in the rows can be selected by the user in the alternating geometry space. The actual manpower is a parameter governing the location of the destination to be selected, so (joystick, gloves, helmet, etc.).
第4段 「行<27見る/触れる」モードでは、ユーザーはシステムの眼の位置と(−の 仮想軸の方向を選ぶことが出来る。そしてユーザー/ビューツー(観′祭8)が E見るJ方向、即ち「前進」方向を制御し、「触れる」モードでそこに到達する ことが出来る。眼の位置(あるいは「動かす/凹す」モードの対象物)は対話的 に動かずことが出来る。システムの眼の位置の変化はシステムの眼の移動と回転 とその視線軸を基として行なわれる。移動は位置の変化をおこすこと、回転は視 線軸の方向に影響を与えることにより効果を発生ずる。このほかのモードではシ ステムの眼の位置の定義はそれほど重要ではない、しばしば眼の位置はデフォル トのままでよいことがある。対話型オペレーションの完全な実行は一周して元に 戻るサイクルになっている。ユーザーの行なう入力に始まり、それに対してシス テムは対応する出力を提示する。サイクルはユーザーが対話的に反応して自分の 目的に叶った新しい入力を要求することで完了する。システムのサイクルを始め るにはユーザーは第3段で指定した元の位置から決めたシステムの眼の位置まで の動くことが考えられる。この場合、移動と回転で眼の位置を指定する。実際の ところ、システムの眼は4D空間の何処にでも「行く」ことが出来る。4th stage In the “row < 27 see/touch” mode, the user can adjust the system's eye position and (-) You can choose the direction of the virtual axis. And user/view two (Kan'sai 8) Control the E-looking J direction, that is, the "forward" direction, and reach there in the "touch" mode. I can do it. Eye position (or object in “move/indent” mode) is interactive I can do things without moving. Changes in the position of the system's eyes correspond to movement and rotation of the system's eyes. This is done based on the line of sight axis. Movement means a change in position, and rotation means a change in position. The effect is generated by influencing the direction of the line axis. In other modes, the Defining the eye position of the stem is not very important, often the eye position is the default Sometimes it is better to leave it as is. A complete execution of an interactive operation comes full circle. It's a cycle of going back. It starts with the input the user makes and the system responds to it. The system will present the corresponding output. Cycles allow users to interact with and create their own Complete by requesting new input that meets the purpose. start the system cycle To do this, the user must move from the original position specified in step 3 to the determined system eye position. It is possible that the movement of In this case, specify the eye position by moving and rotating. actual However, the system's eyes can "go" anywhere in 4D space.
移動には、空間S1のΣ座標中のシステムの眼の瞳の原点◇の新しい位置を定義 する必要がある。定義はペクト/K>で行なう、ここで、◇−(Xo+ YOr ZO+ Vo)4D空間におけるシグマの中の新しい決定点は0によって表わ されるシステムの眼のΣ中の斜位置により決定される6また、Σの原点Ωと単位 ベクトルはシステムの眼の位置の移動を参照して移動される。新しいオブジェク トのベクトル、単位ベクトル、およびシグマの原点は次の関係から移動される。To move, define a new position of the origin ◇ of the pupil of the system's eye in the Σ coordinate of space S1 There is a need to. The definition is given by pect/K>, where ◇−(Xo+YOr ZO+Vo) The new decision point in sigma in 4D space is represented by 0 6 Also, the origin Ω of Σ and the unit The vector is moved with reference to the movement of the system's eye position. new object The origin of the point vector, unit vector, and sigma are moved from the following relationships:
q’、−q、−0 1・−↑−6 に’−k。q', -q, -0 1・-↑-6 ni'-k.
↑−1−6 システムの眼の視線軸の方向は平面回転により変化させることも出来る。↑-1-6 The direction of the viewing axis of the system's eyes can also be changed by plane rotation.
第3段ではじめに定義した様に、システムの眼の視線軸はそれ自身に平行のまま であり、ある意味では無限遠の同じ点、システムの眼の導のほうを見ている。シ ステムの眼の方向を変えるには第4次元中での回転が必要である。これは軸を中 心とする回転でなく、平面を中心とする回転である。As defined at the beginning in paragraph 3, the line of sight axis of the system's eye remains parallel to itself. In a sense, we are looking at the same point at infinity, the system's eye guide. S Changing the eye orientation of the stem requires rotation in the fourth dimension. This is centered around the axis. It is not a rotation around the center, but a rotation around a plane.
今の例では、幾つかの回転がセットとして次のように定められている。In the current example, several rotations are defined as a set as follows.
芦平面を中心として角度Sの回転 V平面を中心として角度tの回転 μ平面を中心として角度Uの回転 W平面を中心として角度Wの回転 回転は3Dにおけるおなじみの剛性回転の拡張である各々相当する行列により支 配される。これらをT、、 T、、 Tu、 T、の名で呼ぶことにする。たと えば芦座標平面を中心として角度Sの回転をする場合を考えてみよう、必要な計 算はQ−v+ T、 ”qv ここで9′。は移動の後、但し回転の前に点を定義するベクトル、q−、は回転 後の座標、 そしてTs(fsの角度の剛性回転を示す行列、即ち、そしてTsはSの角度の 剛性回転を示す行列、即ち、cossoo 5ins00 T、 − −sins00 ■ss、 O oot もし回転がS度でなくu度であったら回転の行列は次の通りになる。Rotation by angle S around the reed plane Rotation by angle t around V plane Rotation of angle U around μ plane Rotation of angle W around W plane The rotations are supported by each corresponding matrix, which is an extension of the familiar rigid rotation in 3D. will be arranged. These will be called T, , T, , Tu, and T. and For example, let's consider the case of rotating by an angle S around the Ashi coordinate plane. The calculation is Q-v+T, "qv 9′ here. is the vector defining the point after translation but before rotation, q− is the rotation Later coordinates, and Ts (matrix indicating the rigid rotation of the angle of fs, i.e., and Ts is the matrix of the rigid rotation of the angle of S Matrix indicating rigid rotation, i.e. cossoo 5ins00 T, - -sins00 ■ss, O oot If the rotation is u degrees instead of S degrees, the rotation matrix would be:
cosu OO5inu Ol 0 0 u− −sinu OOcosu 単位ベクトルとΣの原点Ωも次のように回転させなければならない。cosu OO5inu Ol 0 0 u- -sinu OOcosu The unit vector and the origin Ω of Σ must also be rotated as follows.
i″−Ts @i’。i″-Ts @i’.
T−−75やr。T--75 and r.
k” −TsΦに′および 1″−Ts参I゛。k”−TsΦ′ and 1″-Ts reference I゛.
Ω”−TsΦΩ′ この時点で、運動はシステムの眼に帰属されて望む位置にもってくるようになっ ており、一つあるいは複数のオブジェクトのベクトルq4、単位ベクトル、Σの 原点Ωは皆S。について再定義されている。しかしながら、結果として得られる システムの眼ちの方位はその各軸の角度の位置についてΣに関して指定する必要 がある。結果としてえられるS。の方位を決定するには既に回転により新位置に 来ている単位ベクトルを逆移動してへの原点までもってくる必要がある。これは それらの座標から座標系Σの原点の座標を差し引くことによりつぎのように行な われる。Ω”−TsΦΩ′ At this point, the motion is attributed to the system's eyes and is brought to the desired position. and the vector q4 of one or more objects, the unit vector, Σ The origin Ω is all S. has been redefined. However, the resulting The orientation of the system must be specified in terms of Σ for the angular position of each of its axes. There is. The resulting S. To determine the orientation of the It is necessary to move the coming unit vector backwards and bring it to the origin. this is By subtracting the coordinates of the origin of the coordinate system Σ from these coordinates, be exposed.
−−i” Ω″。--i" Ω".
」′″−」” Ω′。”′″−”” Ω′.
k−−k−Ω”および I−一]″−Ω゛。k−−k−Ω” and I-1]″-Ω゛.
結果としての単位ベクトルの座標はそれの臨の各々の軸に対する投影である。そ してこれらは凡の方向を決定する角度の方向コサインである。視線軸はシステム の眼の空間S0のなかの2軸である。そこで、視線軸の濤に線軸はシステムの眼 の空間S0のなかの2軸である。そこで、視線軸の濃に対する角度を決定するた めに我々は単位ベクトルの各々の2成分を使用し、方向コサインから次の関係を 得、そこから角度α、β、γ、δを決定した。The coordinates of the resulting unit vector are its projection onto each of its critical axes. So and these are the direction cosines of the angles that determine the general direction. The line of sight is a system These are the two axes in the eye space S0. Therefore, the line axis is the system's eye axis. These are the two axes in the space S0. Therefore, in order to determine the angle of the line of sight axis with respect to the For this we use the two components of each unit vector and form the following relation from the direction cosine: from which the angles α, β, γ, and δ were determined.
α+Co5tz。α+Co5tz.
β−CO5” T:’。β-CO5''T:'.
かくしてΣとの関係において示されるシステムの眼の方向は角度α、β、γ、δ と、X0+Y(pZorvoにより表わされるΣ中の30の位置によって示され る。Thus the eye directions of the system shown in relation to Σ are the angles α, β, γ, δ and X0+Y (denoted by the 30 position in Σ represented by pZorvo) Ru.
第5段 新しいシステムの眼の座標、視線軸の方向、およびオブジェクト点の座標が計算 されると、本発明ののシステムは第5段の変換機能をスタートする。光線74, 5が眠から放射されシステムの眼の瞳6に向かうと考える。第11図に示される ように上記の光線と眼のシステムのy軸を含む平面を想像する。5th stage The new system's eye coordinates, gaze axis direction, and object point coordinates are calculated. Then, the system of the present invention starts the fifth stage conversion function. ray 74, Consider that 5 is radiated from sleep and goes to pupil 6 of the system's eye. Shown in Figure 11 Imagine a plane containing the rays above and the y-axis of the eye system.
丸は一般に眼の3次元空間S0内にないので、この空間もそこにはない。しかし それはこのトランスジューサの使用には支障を及ぼさない。Since the circle is generally not within the three-dimensional space S0 of the eye, this space is also not there. but It does not interfere with the use of this transducer.
この光線がy軸とy軸となす角度の計算が必要である。そのためにはまずr、が qoからの実際の距離であることを理解しておくことは重要である。と言うのは 、遠近法的効果、ステレオブティコンの利用法、それから音響効果さえ、第4次 元空間におけるオペレータとオブジェクト間の真の距離の影響を現わすからであ る。It is necessary to calculate the angle that this ray makes with the y-axis. For that purpose, first r, It is important to understand that the actual distance from qo. That is to say , perspective effects, the use of stereobuticons, and even sound effects. This is because it shows the effect of the true distance between the operator and the object in the original space. Ru.
次に、一つ一つの入射光線の方向コサインが次の関係から計算される。Next, the direction cosine of each incident ray is calculated from the following relationship:
λj ” ”’it ”i μ。=q″、 /r。λj ””’it ”i μ. =q″, /r.
上に述べた計算の結果から、各々のオブジェクト点からの光線がシステムのめの y軸とy軸に対してなず角度α。とβ。が、次の関係により計算される。From the results of the above calculations, we can see that the rays from each object point The angle α between the y-axis and the y-axis. and β. is calculated using the following relationship.
α〜cos−’λ β−ω51λ このようにして、一つ−っのオブジェクト点につき、角度α。とβ。がQuと0 が各々y軸とy軸と交差する点に存在する。α〜cos−’λ β−ω51λ In this way, for each object point, the angle α. and β. is Qu and 0 exist at the y-axis and the point intersecting the y-axis, respectively.
すべてのqij点についてこれらの2角度が計算されたところで第5段は完了す る。システムの眼のy軸となす入射角度r、Iは使用されないことに注意しよう 。The fifth stage is completed when these two angles have been calculated for all qij points. Ru. Note that the angle of incidence r, I with respect to the y-axis of the system eye is not used. .
第8[9におけるコンピュータのパイ・生コンl−ロールを使用して行なう第1 1段への継続的フィードバックにおいて、システムの実施を高速なJI算速度で 行なう程、第8段と第4段間のループは急速に閉じることができる。No. 8 Continuous feedback to the first stage enables system implementation at high JI calculation speed. The more you do this, the more rapidly the loop between the eighth and fourth stages can close.
度で行なう程、第8段と第4段間のループは急速に閉じることができる。The higher the speed, the more rapidly the loop between the eighth and fourth stages can be closed.
そうするとオペレータは4次元空間中の運動の現実感をより即座に感じることが 出来る。This allows the operator to more immediately feel the reality of movement in four-dimensional space. I can do it.
第6.7段 一つ一つのオブジェクト点についての入射光線の角度が全て決定されてしまうと 、第5段は完了し、l・ランスジューサへの入力の仕事に移る。トランスジュー サは各々のオブジェクト点1゜について、座標ξとηをもつ画像点Qijを網膜 または画平面上に発生させる。トランスジューサは各々のオブジェクト点す。に 対する入射角度α、とβ。からシステムの眼のある空間ち中の新しい光線を決定 し、ユーザから見られるようにする。第6段では提示と尺度設定のモードの選択 が必要である。オブジェクト点に相当する光線は、空間S0のシステムの眼の知 覚を思うように調整して望みのモードで投影することが出来る。これには出力光 線の決定を変化させて望遠レンズや広角レンズから見る効果を出すとか、任意の 光字レンズを使用するとかの方法がとられる。システムの出力の利用法は第7段 における実際の計算に重要な影響を及ぼすが、この例においては出力はプロジェ クタ−やスクリーンの形式による最終的なプレゼンテーションに使用すること、 および第6段における選択は尺度設定であることを前提しておく、そこで、新し い光線はシステムの眼の空間S0のなかで同じ角度で投影される。従って、ここ ではα、とβ、をシステムの眼の空間も中の投影角度ととり、α′−α。とβ′ ゆ一βUを設定すればよい。しかし、望むならその他のモードや光学的効果を作 りだしてもよい、もしも広角レンズや望遠レンズの光学的効果を考慮に入れるな ら、関数を均一性からα’、 −r(αg)Iここで「(α5)は上記効果を考 慮にいれた関数lと調整する必要がある。Step 6.7 Once all the angles of the incident rays for each object point are determined, , the fifth stage is completed and we move on to the input to the l transducer. transju For each object point 1°, image point Qij with coordinates ξ and η is placed on the retina. Or generate it on the screen plane. A transducer points to each object. to the angle of incidence α, and β. Determine a new ray in the system's eye space from and make it visible to the user. In the sixth step, the selection of modes of presentation and scaling is necessary. The ray corresponding to the object point is the eye knowledge of the system in space S0. You can adjust the sense as you wish and project it in the desired mode. This includes the output light By changing the line determination, you can create the effect of viewing from a telephoto or wide-angle lens, or create an arbitrary Methods such as using optical lenses are used. How to use the output of the system is in step 7 In this example, the output is for use in the final presentation in the form of a computer or screen; and the selection in step 6 is scale setting, so the new The new rays are projected at the same angle in the system's eye space S0. Therefore, here Let α, and β be the projection angles in the eye space of the system, and α′ − α. and β′ It is sufficient to set Yuichi βU. However, you can create other modes and optical effects if you wish. If you do not take into account the optical effects of wide-angle or telephoto lenses, From the homogeneity of the function, α', -r(αg)I, where "(α5) It is necessary to adjust the function l taken into consideration.
ここで追及する最も単純なケースでは、システム出力はコンピュータのモニタス クリーンに写しだされて人間の眼に提示される。前述したように、これはシステ ムの眼の網膜を表わす。ユーザーの眼の網膜に一つの画像(それはスクリーン上 に再生されるのだが)を投影するには、システムの眼の焦点距離d0をユーザー がモニターを見る読み取り距離と等しくなるように設定する必要がある0通常ユ ーザーがいる世界ではこれは約Xインチ(約51センチメートル)である。便宜 上これを今の例の4D空間で自然単位長としよう。In the simplest case pursued here, the system output is the computer monitor. The image is displayed cleanly and presented to the human eye. As mentioned earlier, this It represents the retina of the human eye. One image on the retina of the user's eye (that is on the screen) ), the system's eye focal length d0 is set by the user Normally, the unit should be set so that the reading distance at which the monitor is viewed is equal to the reading distance. In a world with users, this is about X inches (about 51 centimeters). convenience Let this be the natural unit length in the 4D space of the current example.
次の第7段ではオブジェクト点殉がある空間S0中の光線を決定して、相当する 画像点Q、をシステムの眼の網膜または画平面のLに形成する。まず新しく発生 された光線の一つ一つが乳中の2軸に対してなす角度γ′、を決定する。ここで 30中のy軸にお(jる角度7・′、は3次元のユークリッド幾何学の分率と定 理に基づいて計算されるということは覚えておく必要がある。今の例のように角 度α“。とβ′、がそれぞれα。とβ非等しいものと考えるとしても、γ゛、で はそうは行かない、γ°−は次の関係式から計算する。In the next seventh stage, determine the ray in the space S0 where the object point is located, and An image point Q, is formed at the retina or image plane L of the system's eye. first new occurrence The angle γ' that each of the rays made with respect to the two axes in the milk is determined. here The angle 7・' on the y-axis of 30 It is important to remember that the calculation is based on logic. As in the current example, the corner Even if we consider that degrees α” and β′ are not equal to α and β, respectively, γ゛, This is not the case, and γ°− is calculated from the following relational expression.
γ’、=cos’[1−λ2.− u 2j+″次に、あるオブジェクト点罵の 光線についての30における距離を決定する。距離はRで表わされる。関係は以 下の通りである。γ',=cos'[1-λ2. −u 2j+''Next, a certain object point Determine the distance at 30 for the ray. The distance is represented by R. The relationship is as follows It is as below.
R,=dハSγ′。R,=dSγ'.
fi後に、別空間中のシステムの眼の網膜あるいは画平面上の画像点を決定する 0画像点は一つ一つ変換された相当オブジェクト点を代表し、座標ξとηで表わ される。一つ一つの画像点の座標は次の関係式から決定される。After fi, determine the image point on the retina or image plane of the system's eye in another space. The 0 image point represents the corresponding object point that has been transformed one by one, and is expressed by the coordinates ξ and η. be done. The coordinates of each image point are determined from the following relational expression.
ξ、=R1cosα′i η。−R,cosβ′、。ξ,=R1 cos α′i η. −R, cosβ′,.
第8段 この段階では表示用の出力制御と表示されたオブジェクトを対話的にさらに操作 するための制御部を設定する。与えられた装置は何れも画像点(ξ。、η、)を 組立て利用するための交代モードを任意の数だけもっことが出来る。ここで示す 例の「可視化と操作」モードでは、出力はコンピュータのモニタスクリーンに送 られる。そして組み立てられて変換された画像点は第9段の出力段階に引き渡さ れる。8th stage At this stage, output control for display and further interactive manipulation of the displayed objects are required. Set up the control section to do this. Any given device has an image point (ξ., η,) It is possible to have any number of alternate modes for assembly and use. shown here In the example “visualize and manipulate” mode, the output is sent to the computer monitor screen. It will be done. The assembled and transformed image points are then delivered to the ninth output stage. It will be done.
先に[行く/見る/触れる」モードの説明においてコンピュータのパネル上の制 御部の設定はユーザーにとり表示の調整のようなものであった。In the explanation of the [Go/View/Touch] mode, we will explain the controls on the computer panel first. Settings in the control section were like adjusting the display for the user.
すなわちそれはあるすぐにでも調整可能な一つあるいは複数のオブジェクトを見 ている(行って/見る)ということであった、実のところ、あのモードでは表示 におけるいがなる変更も第4段に送り返され、そこで完全に新しい出力のセット を発生するようになっている。この意味で本システムは完全に対話型であるとい える。That is, it looks at one or more objects that can be adjusted at a moment's notice. In fact, in that mode, the display Any changes that occur are also sent back to the fourth stage, where they are updated with a completely new set of outputs. is starting to occur. In this sense, this system can be said to be completely interactive. I can do it.
第8段における「触れる」または[タッチJ (TOUCH)コマンド(第16 (C)図のボタン36a)の制御によると、ユーザーは4Dユ一クリツド空間の ごとき交代幾何字中の点とがオブジェクトに事実1触れることが出来る。オブジ ェクト(物体)はそれが同じ空間s0にあり、ユーザーが一歩踏み出してオブジ ェクトに触れることができる規定の届く距離内にある場合にのみオブジェクトに 触れることが出来る。視線軸上にある4D空間中のオブジェクトの場合にタッチ テストを適用するには、2つの規準が用いられる。“Touch” or [TOUCH] command in the 8th stage (16th (C) According to the control of button 36a) in the figure, the user can A point in an alternating geometry such as a point can actually touch an object. object The object is located in the same space s0, and the user takes a step toward the object. touch an object only if it is within a specified reaching distance where you can touch the object. You can touch it. Touch for objects in 4D space on the viewing axis Two criteria are used to apply the test.
(1) されろうとするオブジェク1〜点または点罵までの距離があらかじめ設 定した最大値以内で「手の届く」距離であること、そして、(2) 各々のオブ ジェクト点曳の第4座標ないしはV座標がゼロであって、オブジェクト点がシス テムの眼の空間S0中にあり、遠くでそれに直交しないこと。(1) The distance from object 1 to the point or point to be touched is set in advance. (2) the distance of each object must be “reachable” within the specified maximum value; The fourth coordinate or V coordinate of the object point is zero and the object point is be in the subject's eye space S0 and not be perpendicular to it at a distance.
もしこのような要求が満たされればオブジェクトはタッチコマンドを使って触れ ることが出来る。If these requirements are met, the object can be touched using touch commands. Rukoto can.
このテストを今の例に適用した場合のより詳細な説明は第17図のフローチャー トに示されている。第17図ではタッチテストが選択されている0次にテストす るオブジェクト点爪が選択される。タッチ規準が選択され、手を延ばしてオブジ ェク1−に触れるための最大テスト距離(d、)は へ≦2d、として定義され ている。その上一つの点あるいは複数の点りはシステムの眼の空間もの中に存在 しなければならない、規準が入力されるとそれぞれのテスト要求事項が確認され る。もしもqv(7)v座標が0であり、r、が2d0とひとしいかより小であ ると、オブジェクトがS。の中にあり、触れることが出来る距離にあるという条 件が確認されたことになる。しかしながら、これらの条件の何れかが満足されな ければ、否定的結果となり、オブジェクトに触れることは出来ない、その場合に は、第8段のコントロールパネルによりシステムの眼とその視線軸を操作してタ ッチの要求条件が満たされるようにしなければならない。A more detailed explanation of applying this test to the current example is shown in the flowchart in Figure 17. As shown in the figure below. Figure 17 shows the 0th order test with touch test selected. The object point nail is selected. The touch criterion is selected and the hand reaches out to touch the object. The maximum test distance (d,) for touching the object 1- is defined as ≦2d, ing. Moreover, a point or points exist in the eye space of the system. The criteria must be entered and the respective test requirements verified. Ru. If qv(7)v coordinate is 0 and r, is equal to or smaller than 2d0. Then, the object is S. The condition is that it is within the area and within touching distance. The matter has been confirmed. However, if any of these conditions are not met, If it is, the result is negative and the object cannot be touched, in which case The control panel on the 8th stage operates the system's eye and its line of sight axis. shall ensure that the requirements of the
第9段 ゛ 前述したコンピュータの様な処理装置を本発明との関連において第8段で使 用すると画像点Quth組み立てることが出来る。組み立てたものは第9段にお いて、今説明する例ではモニタに出力する。組み立てた画像点は4Dユ一クリツ ド空間S1中に現われた一つないしは複数のオブジェクトを表わす、出力情報は いかなる表示装置にら合うように構成できる0例えばビデオテープ、フィルム、 あるいはその他の存在する記録装置に使用でき、またはコンピユータ化した作画 システム、CADシステムにも入力できる。その他映画やビデオテープアニメー ションあるいは編集機械等を含むがそれらに限定されない種々の形式のコンピュ ータ処理の形態で使用出来る。これらの表示装置に使用する場合、トランスジュ ーサのシステムの眼がユーザーを代表する。トランスジューサは入力情報を出力 情報に変換し、最終的にはユーザーの知覚と反応にまで達する。出力は画像化し て絵としてプリントできる。元の光線は交代幾何学空間S1中のシステムの眼に 入るが、今の例では、コンピュータモニタが出力装置で、それが画平面として動 作し、光線を受けて表示するようになっている0表示された光線がユーザーの眼 に入るわけである。第6段で説明したように、ユーザーが尺度を制御する。しか し、正常モードではシステムの眼とユーザーの眼における入射角度は等しい。従 って、システムは最終的にはシステムの眼自体が見ているものをそのまま網膜上 の画像としてオペレータの眼まで届けることになる。このような意味で、本発明 の全システムはコンピユータ化した光学計器として、交代幾何学の空間からオブ ジェクトの光線を最終的にはそれらを人間の眼の網膜上の画像として提示する。9th stage ``A processing device such as a computer as described above is used in the eighth stage in connection with the present invention. Using this, image points Quth can be assembled. The assembled item is in the 9th stage. and, in the example I will now explain, it will be output to the monitor. The assembled image points are 4D unique The output information represents one or more objects appearing in the code space S1. Can be configured to fit any display device, such as videotape, film, etc. Or can be used with other existing recording devices or computerized drawings It can also be input into the system and CAD system. Other movies and videotape animations computers in various forms, including but not limited to It can be used in the form of data processing. When used with these display devices, the transducer The eyes of the server's system represent the user. Transducer outputs input information It converts into information and ultimately reaches the user's perception and reaction. The output is converted into an image. It can be printed as a picture. The original ray reaches the eye of the system in alternating geometry space S1. In this example, the computer monitor is the output device, and it acts as the screen plane. The rays displayed on the screen are designed to receive the rays of light and display them. That's why it goes into . As explained in paragraph 6, the user controls the scale. deer However, in normal mode, the angle of incidence at the system's eye and the user's eye are equal. subordinate Therefore, the system ultimately displays what the system's eyes itself see on the retina. This will be delivered to the operator's eyes as an image. In this sense, the present invention The entire system is a computerized optical instrument that extracts objects from the space of alternating geometry. rays of light that ultimately present them as images on the retina of the human eye.
触れる Ia、4Dユークリツド幾何学中の「行く/見る/触れる」モードの視覚例 以下の視覚例について、デバイスモード(第1段)として「行く/見る/触れる 」を選び、交代幾何学として4I)ユークリッド幾何学を選んだ。touch Ia, visual example of “go/see/touch” mode in 4D Euclidean geometry For the visual example below, the device mode (first stage) is ``go/see/touch''. ” and chose 4I) Euclidean geometry as alternating geometry.
空間S1中の1セツトのオブジェクトを定義する必要がある(第2段)6オブジ エクトは3Dでよいが、4Dのユークリッド幾何学の空間中になければならない 。既に第1段から第9段まで説明した3Dユ一クリツド空間中での光線の発生は トランスジューサのシステムの眼の網膜上に何が現われるかを決定するために使 用される。4次元空間S1の座標系Σの原点Ωでゲートウェイの様なものが設定 される。この例ではゲートウェイを[原点におけるアーチ」と呼ぶ。次に2つの ベンチマークを設定して座標の2方向のコースをマークする。一つは遠く離れた 2軸(視線軸)に沿っなマーカであり、もう一つは等しい距離にありv軸に沿っ て延び第4次元中に入っている。これら2マーカは各々「Zオペリスク」、「■ オペリスク」と呼ばれる。システムの眼の瞳から網膜までの距[doは一種の自 然単位と受(〕取られている。始めはこれら2つのオペリスクはそれぞれの軸に 沿って原点からtooo単位の距離にある。もしシステムの眼の網膜がそこにあ る画像を等しい角度で、そして正常の観察距離で見ている人間の眼まで送り届け るとすると、d、に対する自然単位は約Xインチ(約51センチメートル)とい う観察距離となる。そしてオペリスクはアーチから約3分の1マイル(約536 メートル)の距離にある。この仮想世界において、これらの3次分の基底はΣ座 標系において次の座標に落ぢ着く。It is necessary to define a set of objects in space S1 (second stage) 6 objects The ect can be in 3D, but it must be in the space of 4D Euclidean geometry. . The generation of light rays in the 3D unified space, which has already been explained in steps 1 to 9, is A system of transducers used to determine what appears on the retina of the eye. used. Something like a gateway is set at the origin Ω of the coordinate system Σ in the four-dimensional space S1. be done. In this example, the gateway is called the arch at the origin. then two Set a benchmark and mark the course in two directions of coordinates. one is far away One marker is along two axes (the line-of-sight axis), the other is at an equal distance and is along the v-axis. It extends into the fourth dimension. These two markers are "Z operation risk" and "■ It's called "operisk". The distance from the pupil to the retina of the system's eye [do is a kind of auto Initially, these two operational risks were placed on their respective axes. is at a distance of too many units from the origin along the line. If the system's eye retina is there The image is delivered to the human eye at the same angle and at a normal viewing distance. Then, the natural unit for d is approximately X inches (approximately 51 centimeters). This is the observation distance. And the operisk is about one-third of a mile from the arch (approximately 536 meters) away. In this virtual world, the basis of these third orders is Σ Arrive at the next coordinate in the standard system.
原点におけるアーチ: (o、o、o、o)Zオペリスク:(0,0,+000 . O)■オペリスク: (0,O,0,1000)。Arch at origin: (o, o, o, o) Z operation risk: (0, 0, +000 .. O)■Operisk: (0,O,0,1000).
何処でオブジェクトを見るかという選択は任意である。少し遠近怒を得ようと思 えばユーザーを300単位の距離だけz軸に沿って遠い位置におき、IO単位の 高さにする。システムの眼に代表されるユーザーの眼はΣで座標(0,10,− 300,0>に置く、第18(a)図に示すように、第4次元におけるオブジェ クトの位置は三角法とピタゴラスの定理を第4次元の第4座標を含むように拡張 したものを使って決定する。The choice of where to view the object is arbitrary. I'm trying to get a little perspective For example, if you place the user 300 units away along the z-axis and Make it high. The user's eye, which is represented by the system's eye, has coordinates (0, 10, - 300,0>, as shown in Figure 18(a), the object in the fourth dimension is The location of the kuto extends trigonometry and the Pythagorean theorem to include the fourth coordinate in the fourth dimension. Decide using what you learned.
アーチと空間S1の座標系Σの原点の向こう側でユーザーは第4次元の最初の画 像として■オペリスクを見ることが出来る。Zオペリスクはその背後の少し遠い 所にある。ユーザーの網膜上での像の重なり合いのため、ユーザーはZオペリス クを見ることは出来ない6■オペリスクからの光線はX成分をもっていないので それらを表わすためトランスジューサが発生した画像点は直接視線軸に沿うよう になる。視線軸はく実)z軸と(代F!りv軸としての役割を果たし、2軸から の画像は網膜上で重畳する。ユーザーは2次元に4次元を詰めこんだための複雑 さを整頓することを覚える必要がある。Beyond the arch and the origin of the coordinate system Σ in the space S1, the user sees the first image in the fourth dimension. You can see ■Operisk as a statue. Z-operisk is a little far behind it. It's there. Due to the overlap of images on the user's retina, the user 6. The light rays from the operational risk do not have an X component, so To represent them, the image points generated by the transducer are aligned directly along the viewing axis. become. The line-of-sight axis serves as the z-axis and the v-axis, and from the two axes images are superimposed on the retina. Users are complicated due to packing 4 dimensions into 2 dimensions. I need to remember to keep things tidy.
視線軸を出来るだけ少なく回転することで2つの軸をより分けることが出来る。By rotating the viewing axis as little as possible, the two axes can be separated.
第18(b)図には4度回転した場合の結果を示している。但し、これは普通の 意味での回転ではない。ユーザーは軸を中心とした回転には慣れているが、平面 を中心とした回転には馴染みがない、ここでは回転はyv平面を中心として行な われる。つまり、その平面上の点くXとyの座標が欠けているもの)はちょうど 3D回転の場合の軸がそうであるようにしっかりとして動かず、一方他の点は3 次元の場合と同じように剛性の回転を行なう。FIG. 18(b) shows the result when rotated by 4 degrees. However, this is normal It's not a rotation in the sense of the word. Users are accustomed to rotating around an axis, but I'm not familiar with the rotation around the yv plane, here the rotation is around the yv plane. be exposed. In other words, the point on the plane whose x and y coordinates are missing) is exactly It is rigid and unmoving as the axis in case of 3D rotation, while other points are 3 Rotate the rigidity in the same way as for dimensions.
さて、■軸が明瞭にその姿を表わしてくる0次にユーザーは第4次元内で仮想運 動を行なうことが出来る。この例ではユーザーは直接第4次元にはいり、■軸を 下って実際にVオペリスクに触れることになる。Now, the ■axis clearly represents the 0th dimension, and the user can perform virtual operations within the fourth dimension. can perform movements. In this example, the user enters directly into the fourth dimension and selects the ■ axis. You will go down and actually touch the V-operisk.
ユーザーは第8段で説明した制御部を使用してv軸を下りある一点に達する。本 発明のシステムはシステムの眼をユーザーが選択した場所に置くことが出来る。The user uses the control unit described in step 8 to move down the v-axis to a certain point. Book The inventive system allows the eyes of the system to be placed in a location selected by the user.
今の例では、オペリスクからある程度離れていて、当たりの光景を眺めるには十 分な位置に選択した。第4次元に900単位入ったところで、■オペリスクから は100単位離れている。ユーザーは次にXと2次元をゼロとし、システムの眼 (事実上ユーザーの眼)を大体眼の高さに置くのに必要なだけのy値を残してお く、この移動は第13(c)図に示されている。In this example, the location is a certain distance from the operational risk and far enough away to see the scene. I chose the right location. After entering 900 units into the fourth dimension, ■From the operational risk are 100 units apart. The user then sets X and the second dimension to zero, and the system's eye Leave as many y values as necessary to place (effectively the user's eyes) at approximately eye level. This movement is shown in FIG. 13(c).
第18(c)図ではオペリスクはユーザーの目の前に立っている。ユーザーは今 やオペリスクについている入り口とドアの把手まで見ている。ユーザーは前進し てドアの把手にされろうと思う、眼に映るものの混乱でくそれには徐々に慣れて きているが)原点にあるアーチはかなり遠く(900単位だけ背景の方)に見え る。一方、以前は良く見えていたz軸がこの例では除かなかったオペリスクに向 けて4度だけ方向を変えている。In Figure 18(c), the oprisk is standing in front of the user. The user is now I even looked at the entrance and door handles attached to the operation risk. the user moves forward I felt like I was being turned into a door handle, and I was so confused by what I saw that I gradually got used to it. The arch at the origin can be seen quite far away (900 units towards the background). Ru. On the other hand, the previously visible z-axis now points toward the operational risk that was not removed in this example. It changed direction by only 4 degrees.
ユーザーは次に一歩前進してドアの把手にされろうとする。この例では25慴位 であれば十分近い距離であり、第18(d)図に示すようにタッチテスl−の要 求を満たずことが出来る。ユーザーはシステムの眼を必要なだけ動かし2て上記 の位置まで近付く、ドアの把手に触れるためにはユーザーは次の2つのテスI〜 をバスしなければならない。The user then takes a step forward and attempts to become the door handle. In this example, 25th rank If so, the distance is sufficiently close, and the key point of the touch test l- as shown in Fig. 18(d). It is possible to meet the requirements. The user moves the system's eyes as much as necessary to In order to approach the position and touch the door handle, the user must perform the following two tests: Must take a bus.
(1) ユーザーはオペリスクからテスト距離以内の所にいなければならない。(1) The user must be within the testing distance from the operational risk.
それは25早位と設定されている6そして、(2)ユーザーは触れるべきオブジ ェクトと同じ空間にいなければならない、したがって、オブジェクトはシステム の眼の空間S0の中に存在し、なければならない。It is set to 25 early 6 and (2) the user has an object to touch. must be in the same space as the object, so the object must be in the same space as the system must exist in the eye space S0.
今の場合ドアの把手への距離を計算した結果は20.0432単位である。これ はシステムの眼を介したユーザーの眼がドアの把手より高かったからて゛あるが 、これはテスト限界の25より十分近い、したがって第一の規準は満している。In this case, the calculated distance to the door handle is 20.0432 units. this This is because the user's eye through the system's eye was higher than the door handle. , which is sufficiently close to the test limit of 25, so the first criterion is met.
次にシステムはドアの把手がユーザーの手の届くところにあるが否がのテストに バスしなければならない、これはシステムの眼の座標系ちに対するオブジェクト の[が見られる]関係を測るベクトルを発生することにより決定される。ここで ベクトルは (0,8321,−1,01,0,20)である。The system then tests whether the door handle is within the user's reach or not. This is the object relative to the system's eye coordinate system. is determined by generating a vector that measures the relationship between here The vector is (0,8321,-1,01,0,20).
最初の2座標(すなわち3D空間の座標)は理解可能である。即ち、それは少し 右寄りである(センターラインに乗っていない)。そして少々目の高さより低く なっている。しかし、それが20単位α成分を含んでいることはそれが本当にユ ーザーの視線軸(それは道のはずである)に乗っていないで、ユーザーからまだ 離れている(つまり空間式の外側でまだ他の次元にいる)ことを示している。ユ ーザーが見ている光線はトランスジューサにより作成されたものである。そして 入り口のドアは本当は幻影である。The first two coordinates (ie coordinates in 3D space) are understandable. That is, it is a little It is on the right side (not on the center line). and a little lower than eye level It has become. However, the fact that it contains a 20 unit α component indicates that it is truly not on the user's line of sight (which is supposed to be the way) and still It shows that it is far away (that is, it is still outside the spatial equation and in another dimension). Yu The light beam that the user sees is created by the transducer. and The entrance door is actually an illusion.
この場合の問題はユーザーはまだ事実上V軸に直交な空間にいるということであ る。ユーザーは第4軸上の一点に立っているがまだオブジェクトに対し顔を向け ていない、ユーザーは、彼が立っている軸にないし直角方向に向いたままである 。もしユーザーが一歩r前にJ踏み出してドアの把手にされろうとすれば、ユー ザーはそれとは直角の方角に歩い・て行ってしまうことになる。この問題を解決 するには、ユーザーは一つの平面を中心として回転しなければならない、そうす ると2軸(ユーザの元の前進方向)をV軸(新しい、オペリスクに向かう「前進 」方向)に取り替えることになる。ユーザーは古いZ軸を新しいVと取り替える ことになるので、Xとyは不動でいる必要がある。そして回転はq平面を中心に してなされなければならない。前述したように、これは第1II節A、1の第1 −9 vgLの説明にある手法を使用して発生される。The problem in this case is that the user is still effectively in a space perpendicular to the V-axis. Ru. The user is standing at a point on the fourth axis but is still facing the object. The user remains oriented not orthogonally to the axis on which he stands . If the user takes a step forward and is about to be grabbed by the door handle, the user The person ends up walking in a direction perpendicular to that direction. solve this problem To do this, the user must rotate around one plane, so Then, the 2nd axis (the user's original forward direction) is changed to the V-axis (the new forward direction towards the operational risk). ” direction). User replaces old Z axis with new V Therefore, X and y must remain unchanged. And the rotation is around the q plane must be done. As mentioned above, this is Section 1II A, 1. -9 Generated using the technique described in vgL.
ユーザーが入った第4次元の光景は第18(d)図に示されている。これはユ・ =す′−が始め一歩前に踏み出そうとする前に見た光景と同じである。The fourth dimensional view into which the user has entered is shown in Figure 18(d). This is Yu. It was the same scene that =Su'- saw before she tried to take a step forward.
大慶の平面回転により第4次元を第3次元で置き換えたのだが、それによって何 事も変わらなかった様に見える。しかしながら、以前は第4次元の幻影を見てい たのだが、−歩前に踏み出したことによってユーザーは第3次元に引き戻され、 今はオペリスクを真の位置に見る様になっている。アーチと焉が今度は幻影とな っている。一方■オペリスク、ドア、およびドγの把手は皆同じ空間乳中にある 。The 4th dimension was replaced by the 3rd dimension by Daqing's plane rotation, but what does this mean? It looks like things haven't changed. However, I have previously seen illusions of the fourth dimension. However, by taking a step forward, the user was pulled back to the third dimension, Now we are beginning to see the Opelsk in its true position. The arch and the end are now illusions ing. On the other hand, the operating risk, door, and door handle are all in the same space. .
前方への移動を行なうとユーザーは直接第4軸上と動くことになり、ユーザーは ドアの所まで到着し、オペリスクのドアの把手に触れることが出来る。これと確 認のベニめ、ドアの把手のベクトルを見てみる。ユーザーが以前にベクI−ル< 0.8231.−1.01.0.20)を見たところに今はユーザーはベクトル (0,8231、−1,01,20,O)を見いだす。第3成分と第4成分が本 当に位置を交換したのである。軸に沿ってユーザーとドアの間に横たわっていた X単位の距離は今でも第4次元中にあり、ユーザーの視線軸と前進方向に直角で あった、システムの眼を平面回転したのでオブジェクトは今はユーザーの正面に ある。Forward movement causes the user to move directly on the fourth axis, and the user You can reach the door and touch the handle of the Opelsk door. This is certain You idiot, take a look at the vector on the door handle. If the user previously 0.8231. -1.01.0.20) and now the user is a vector Find (0,8231,-1,01,20,O). The third and fourth components are the main They actually swapped positions. lay between the user and the door along the axis The distance in X units is still in the fourth dimension, perpendicular to the user's line of sight axis and forward direction. I rotated the system's eyes to the plane so the object is now in front of the user. be.
ドアの把手は4次元の空間S1のΣ座標系中のオブジェクトである。Sl中て′ ユーザーに対し閉ざされている場所は何処にもない。網膜上の単一の画像はユー ザーの空間知覚の全体的基準とは違う、そこで、ユーザーはこれらの圧縮された 2D画像の連続を集合的に取扱うことにより有効な知覚に到達し、結果として規 則的な手順を経て望む場所に[行きJ、任意の方向を・「見て1、任意のオブジ ェクトの空間に入るのである。ユーザーが本発明について経験を積むにつれて、 ユーザーは大度の平面回転を先ず始めに行ない、それから着実に、また自信を6 って、第4次元に入って行く手法を覚える様になるだろう。The door handle is an object in the Σ coordinate system of the four-dimensional space S1. In Sl' No place is closed to users. A single image on the retina is The user's overall standard of spatial perception differs, so the user uses these compressed Effective perception is reached by collectively handling a series of 2D images, resulting in a standard Go to the desired location through regular steps. It enters the space of the object. As the user gains experience with the invention, The user performs large plane rotations first, then steadily and confidently. So, you will learn how to enter the fourth dimension.
2.3Dロバチ工フスキー幾何字中の「行く/見る/触れるJモード「行く/見 る/触れる」モードにおいてロバチェフスキー(双曲)幾何学を選択した場合で も第10図のフローチャートは同じである。但し、第5段における光線の発生は 詳細においてかなり変わってくる。ここでもオブジェクトはユーザーの命令と対 話的操作によりベクトルとして定義される。しかしながら、オブジェクトベクト ル罵からシステムの眼の上の@Oに対する入射角α非βμ移るのははるかに複雑 な仕事になる。2. “Go/See/Touch J mode” in 3D Lobachi Ski Geometric When Lobachevsky (hyperbolic) geometry is selected in “Touch/Touch” mode, The flowchart in FIG. 10 is also the same. However, the generation of light rays in the fifth stage is The details vary considerably. Again, the object interacts with the user's commands. Defined as a vector by discourse operations. However, the object vector It is much more complicated to move from angle of incidence α to @O on the system's eye to βμ It's going to be a great job.
第2段では、交代幾何学と一つあるいは複数のオブジェクトの特性は双曲座標系 Δ中で定義しなければならない、トランスジューサにおける相異は、オブジェク トからの光線の入射角を決定する第5段において見られる。ここで線と角度を3 Dロバチエフスキー幾何学の交代空間SIの中で決定しなければならない。そこ で双曲三角法の規則によってオペレーションを行なわなければならない。(双曲 三角法については、例えばWolfe。In the second stage, the alternating geometry and the properties of one or more objects are expressed in hyperbolic coordinates. Differences in transducers that must be defined in Δ This is seen in the fifth stage, which determines the angle of incidence of the ray from the target. Here, the line and angle are 3 D must be determined in the alternation space SI of Lobatievsky geometry. There The operations must be performed according to the rules of hyperbolic trigonometry. (Hyperbolic Regarding trigonometry, see Wolfe, for example.
H,E、、 Introduction to Non−Euclidean Geome+ (New York 1954)の第5章を参照のこと、)ロバ チェフスキー幾何学で使用する座標系については最初に決定をしなければならな い、ここで示す例については[ロバチェフスキー座標」系を選択するのが便利で ある。この座標系で示された点Pが第19(a)図(Wolfe、 p、 + 38)に図示されている。ここで重要なのは第19(a)図において距iAPは 我々がPのX座標としてとる距MoBと等しくないことを知ることである。H, E, Introduction to Non-Euclidean (See Chapter 5 of Geome+ (New York 1954)) A decision must first be made about the coordinate system to be used in Chevsky geometry. For the example shown here, it is convenient to select the Lobachevsky coordinate system. be. The point P shown in this coordinate system is shown in Figure 19(a) (Wolfe, p, + 38). What is important here is that in Fig. 19(a) the distance iAP is It is to know that it is not equal to the distance MoB that we take as the X coordinate of P.
トランスジューサのシステムの眼が事実上点Pを見る時の角度の決定に際しては 、ある双曲直角三角形を決定しなければならない。眼の瞳が第19(b) −1 9(c)図に示されるように距離dの所にあるとすれば、直角三角形の双曲三角 法の規則により、次の関係式が与えられる。In determining the angle at which the eyes of the transducer system effectively view point P, , we have to determine a certain hyperbolic right triangle. The pupil of the eye is No. 19(b)-1 9(c) If it is located at a distance d as shown in figure 9(c), then the hyperbolic triangle of the right triangle The rules of law give the following relation:
−nλ−tanh x / 5inh d。-nλ-tanh x / 5inh d.
eosh s −cosh d cosh x。eosh s-cosh d cosh x.
嶋θ−tanh y / 5inh s。Shima θ-tanh y/5inh s.
これらの3つの関係式により2つの角度λとθを決定することが出来、点Oにお いて光線がトランスジューサの眼の瞳に入射する際の角度を測ることが出来る。Using these three relational expressions, the two angles λ and θ can be determined, and the angles λ and θ can be determined at point O. The angle at which the light beam enters the pupil of the transducer's eye can be measured.
これらの角度は4Dユークリツド幾何学の場合に決定した角度と同じものではな いことに注意しよう。したがって、網膜上あるいは画平面上の座標への簡約(第 1O図における第5−7段)も変わってくる。These angles are not the same as those determined for 4D Euclidean geometry. Be careful. Therefore, reduction to coordinates on the retina or on the picture plane (the first Stages 5-7 in Figure 1O) will also change.
これが今や眼のあるユークリッド空間の「以内の」三角法の問題であることにも 注意しよう、トランスジューサが役割を果たしたのでこうなったのである。した がって第10図に示す第6−7段で既に説明した馴染みのある形式をとって行な うこととなる。ここでξとηは111股ないしは画平面の直交座標である。もし 瞳からIP!膜までの距離を便宜的に単位元とすれば、第19(d)図の関係は 次のようである。It is also true that this is now a trigonometry problem ``within'' Euclidean space with eyes. Mind you, this happened because the transducer did its job. did Therefore, we will follow the familiar format already explained in paragraphs 6-7 shown in Figure 10. That will happen. Here, ξ and η are 111 points or orthogonal coordinates of the image plane. if IP from the eyes! If we use the distance to the membrane as a unit element for convenience, the relationship in Figure 19(d) is It is as follows.
ξ−tan^ η−1anθ/cos^。ξ-tan^ η-1anθ/cos^.
3.4Dユークリツド幾何学中の[動かす7回ず/触れるJモード[動かす7回 ず/触れる]モードのトランスジューサは第111節A、1で説明した[行く/ 見る/触れる」モードのトランスジューサと本質的には同じである。オペレーシ ョンのシーケンスも第10図のものと同じである。主な相異と言えば本モードで はシステムの眼が固定され、オブジェクトの方がシステムの眼との相対位置に関 して操作されるということである。従って、第2段において空間S1の座標系Σ 、単位ベクトルr+ L L r*および原点豆を定義するほかに、4Dユーク リツド座標系R6をオブジェク1−のために定義して、それに相当する単位ベク トル”+ Y* g*F+および座標(o、 o、 o、 o)をもつRoの原 点局も定義する必要がある。また第2段ではユーザーは操作の対象となるオブジ ェクトを再定義する。これにはベクトルの形でオブジェクトの成分がベクトルp −として定義される。他のベンチマークまたは背景として使用されるオブジェク トは前と同じようにベクトルiで定義される。第4段ではこのモードでの移動は オブジェクトとその座標系R8に関してなされる。このようにして、このモード の第4段では座標系Σ中で原点うの位置を ’5;−(x、y、z、v−として 見いだす作業も含まれる。それから、オブジェクトpuは単位ベクトルと共に、 座標系Σの中に次の関係を使用して変換される。3. In 4D Euclidean geometry [7 times of movement / J mode of touching [7 times of movement] A transducer in the [go/touch] mode described in Section 111A, 1 It is essentially the same as a "see/touch" mode transducer. operation The sequence of operations is also the same as that shown in Figure 10. The main difference is this mode. The system's eye is fixed, and the object is relative to the system's eye. This means that it is operated by Therefore, in the second stage, the coordinate system Σ of the space S1 , in addition to defining the unit vector r+ L L r* and the origin bean, the 4D Yuk Define a lid coordinate system R6 for object 1- and find its corresponding unit vector. The origin of Ro with the coordinates (o, o, o, o) Point stations also need to be defined. In the second stage, the user selects the object to be manipulated. redefine the object. This includes the components of the object in the form of a vector, the vector p − is defined as Objects used as other benchmarks or backgrounds The vector i is defined as before by the vector i. In the fourth stage, movement in this mode is This is done with respect to the object and its coordinate system R8. In this way, this mode In the fourth step, the position of the origin in the coordinate system Σ is set as '5;-(x, y, z, v-) It also includes the work of finding it. Then, the object pu with the unit vector is It is transformed into the coordinate system Σ using the following relationship.
f + f + G 官=1+◇ ■・−宿層 第3段で、システムの眼の位置は「行く/見る/触れるJモードでは上に示すよ うに定義されなければならない1次に、第4段の回転でも相異がある。というの は今や回転するのはオブジェクト下、であって、システムの眼ではないからであ る。先ずオブジェクト下。の座標系Rが交代空間S1の座標系Σ中で方向付けら れる。s、 t、 u、 wの指定された平面回転は同じである0次にオブジェ クト〒、Iを回転するために平面回転の一つを選択しなければならない。例えば 、平面回転が5のまわりのに度の回転であれば、代表的な回転の行列は cosk O5ink 0 Q− −sink Ocosk O o 0 0 0 オブジエクトへクトl−p。の回転とそれらの相当する単位ベクトルεj、i、 T+は次に以下の関係により決定される。f + f + G Official=1+◇ ■・-Inn layer In the third stage, the system's eye position is set to ``Go/See/Touch J mode as shown above. There are also differences in the rotation of the first and fourth stages, which must be defined as follows. That's what I mean is now rotated under the object, not in the eye of the system. Ru. First, under the object. The coordinate system R of is oriented in the coordinate system Σ of the alternating space S1. It will be done. The specified plane rotations of s, t, u, and w are the same for zero-order objects. One of the plane rotations must be selected to rotate the vector 〒,I. for example , if the plane rotation is a rotation of degrees around 5, then the representative rotation matrix is cosk O5ink 0 Q- -sink Ocosk O o 0 0 0 Object hect l-p. rotations and their corresponding unit vectors εj,i, T+ is then determined by the following relationship.
下パ。−I′Q”l”ii ’F” = To ’ 2’ ト”−Te↑ 宜・−T、介・ 同じようにし、て、他の背景オブジェクトの回転、Σの原点Ω′、および座標系 Σの単位ベクトルもまた決定しなければならない。結果として、五−4互−1, Ω−2および1−2?・、辷をか各々決定される。Lower pa. -I'Q"l"ii 'F' = To' 2' ト”−Te↑ Yi・-T、Suke・ Similarly, with the rotation of the other background object, the origin Ω′ of Σ, and the coordinate system The unit vector of Σ must also be determined. As a result, 5-4 mutually-1, Ω-2 and 1-2?・The size of the legs is determined individually.
結果として得られたベクトルを使用し、オブジェクトベクトルp、 t s。Using the resulting vector, the object vector p, ts.
との関係で決定する必要がある。これには次の関係式を使用する。It is necessary to decide in relation to The following relational expression is used for this.
下U′″″町+5と“ 次に、ペクトl叶C1ηビQ、、、 s−、、バ、1ゝ、?−,?’、i”、1 −により残りの第6段から第9段までが「行く/見る/触れるJモードにつき第 1II節A、l中で既に説明され、関係技術に熟達した者に知られた通に実行さ れる。Lower U′″″ town +5 and “ Next, Pect l C1η BiQ,,,s-,,Ba,1ゝ,? −,? ’, i”, 1 -, the remaining 6th to 9th stages are ``Go/See/Touch J mode''. As previously described in Section 1II, A.l, and carried out as known to those skilled in the relevant art. It will be done.
4.3Dロボチエフスキー幾何学中の「動かず7回ず/触れる」モード既に説明 したように、ロボチェフスキ−(双曲)幾何学の選択では、ただ第1O図のフロ ーチャート中で行なう交代幾何学と一つあるいは複数のオブジェクトの特性定義 において使用する三角法的関係が変わるだけである。相異はトランスジューサの 中で起こってくる。具体的には第5段におけるオブジェクトからの光線の入射角 の発生に相異がある。このモードでは線と角度を3Dロバチエフスキー幾何学の 交代空間S1中で行なわねばならない、そこで双曲三角法の規則にしたがって操 作しなければならない、しかしながら、これらの操作はよく知られたものであり 、それらを加えることはこの技術に熟達した者にとっては単に代替的三角法の関 係を利用するというだけのものである。但し、それらは上記の第3節A、2に[ 行く/見る/触れる」モードの説明のロバチェフキ−3D幾何学の項でやや詳し く述べられている。[動く/回す/触れる」モードの41)の「行く/見る/触 れる」モードとの相異についての第1II節A、3における概説はここでも同じ ように当て嵌まるので、これ以上詳論する必要はない。4. “No moving 7 times/touching” mode in 3D Robotievsky geometry already explained As mentioned above, the selection of Robochewski (hyperbolic) geometry simply requires the flow of Figure 1O. - alternating geometry and defining properties of one or more objects in a chart The only difference is the trigonometric relationship used in . The difference is in the transducer. It happens inside. Specifically, the incident angle of the ray from the object in the fifth stage There are differences in the occurrence of This mode converts lines and angles into 3D Lobatievsky geometry. The operation must be performed in the alternating space S1, where the operation is performed according to the rules of hyperbolic trigonometry. However, these operations are well known and , their addition is simply an alternative trigonometry exercise for those skilled in the art. It is simply a matter of using the person in charge. However, they are specified in Section 3 A, 2 above [ Lobachevki's explanation of the "Go/See/Touch" mode - a little more detailed in the 3D geometry section It has been described extensively. 41) “Go/See/Touch” in the “Move/Turn/Touch” mode. The outline in Section 1II A, 3 regarding the differences from the “mode that is used” is the same here. As this applies, there is no need to discuss it in further detail.
8、4Dユ一クリツド幾何字におけるグラフ化/画像作成モードグラフ化/画像 作成モードによりニーデーは交代幾何学において関数をグラフ化することが出来 る。したがって、これは計測器、画像形成装置、あるいはデータ七ツ1〜からの データ入力をグラフ化したり、可視化することが出来、交代幾何学における変数 間の関係を検討するのに有用である。[グラフ化」モードではオブジェクトは交 代幾何学中のグラフである。それは、既に述べたように、「対話型可視化と編集 加工Jモードの1行く/見る/触れる」および「動かす/回す/触れる」モード の中で、本発明のトラ〉スジユーザを使用して可視化し、編集加工することが出 来る。このように、交代幾何学の中の点やオブジェクトのそれぞれは第1O図の フローチャートにしたがって、相当する画像点に変換されることが出来る。視覚 上の直観は、デカルトの昔から、相互に関係する量の間の関係の理解に大きな助 けとなることが解かっている0本発明における「グラフ化/画像作成」モードは この利点が、例えば4つの関連する測定がセットになっている場合とか、あるオ ブジェクトを見るのが唯一つの3次元的見地からにとどまらない画像作成装置か らのデータにも利用可能とするものである0本発明は4次元のグラフ化と画像作 成を、技術者、科学者、医療を職業とするしの、芸術家、あるいはデータセット の精成や空間中の関係の可視化に関わっている人々にとり、何時でも利用できる 手法として提供するものである。8. Graphing/image creation mode in 4D unified geometric characters Graphing/image Creation mode allows Needy to graph functions in alternating geometry. Ru. Therefore, this is a measurement instrument, an image forming device, or a data source. Data input can be graphed and visualized, and variables in alternating geometry can be It is useful for examining the relationship between In Graph mode, objects are This is a graph in substitute geometry. It is, as already mentioned, "Interactive visualization and editing" Machining J mode 1 Go/See/Touch and Move/Turn/Touch modes In the process, it is possible to visualize and edit using the tracker of the present invention. come. In this way, each point or object in the alternating geometry is shown in Figure 1O. According to the flowchart, the corresponding image points can be converted. vision The above intuition has been of great help in understanding the relationships between interrelated quantities since Descartes' time. The "graphing/image creation" mode in the present invention is known to be This advantage can be used, for example, when a set of four related measurements is An image-making device that does not only view objects from a three-dimensional perspective? The present invention can also be used for data such as four-dimensional graphing and image creation. Whether you are an engineer, scientist, medical professional, artist, or dataset Available at any time for those involved in the refinement of information and the visualization of relationships in space. This is provided as a method.
1、ハイパーグラフ・インストラクタ グラフ化/画像作成モードのシステムと方法を説明するために、4次元のユーク リッド幾何学の場合について例を挙げよう、第一の問題は4次元の空間における 単一の点のグラフ化法を説明することである。原則として、一度一つの点がプロ ットされれば、その池の点も数がいくらあろうともプロット出来るので、完成し た画像でもグラフでも同じ様にして作り上げることが出来る。一般に、手順は第 1O図に関連して既に説明したものと同じであり、装置は第10(a)図で説明 したものと同じである。1. Hypergraph Instructor In order to explain the system and method of graphing/imaging mode, we Let's take the case of lid geometry as an example. The first problem is in a four-dimensional space. The purpose is to explain how to graph a single point. As a rule, one point at a time is Once plotted, you can plot any number of points in that pond, so the plot is complete. You can create images or graphs in the same way. Generally, the steps 10(a) and the apparatus is the same as that already described in connection with FIG. 10(a). It's the same as what you did.
第19(a) −19(b)図はグラフ化モードの一例として提案された「ハイ パーグラフ・インストラクタ−」を示す、第19(a) −19(h)図はマツ キントラシュコンピュータ上で走るハイパーカードとして作成された連続図であ る。Figures 19(a) to 19(b) show "high Figures 19(a) to 19(h) showing "Pergraph Instructor" are pine It is a continuous diagram created as a hypercard running on the Kintrash computer. Ru.
但し同じ効果は他のプログラミング手法でも実現でき、特にはるかに高速な対話 型ワークステーションを含む他のコンピュータでも走らせることが出来る0作成 された線図はコンピュータにより発生させたものであり、トランスジューサを利 用したシステムでのみ実現できるものである。However, the same effect can be achieved with other programming techniques, especially with much faster interactions. 0 creation that can be run on other computers, including type workstations. The resulting diagram is computer-generated and uses a transducer. This can only be achieved with a system that uses
この例ではマツキントラシュコンピュータで、ソフトウェアとしてマセマティ力 を使用して実現した。In this example, we will use the Matsukin Trash computer, and use the Mathematics power as software. Realized using.
今までのグラフ化では各点は座標軸に投影することにより得られるその点の座標 によって位置を与えられる。一つの点をプロットするには座標値が軸上に与えら れる。軸からの投影がなされ、一致した特異な交点において平面ないしは空間中 の点の位置が与えられる。「ハイパーゲラフィンストラクタ」は4Dのどの選択 された点についてもこれを実行する。パネルコントロールはいかなる望むモード にセットしてもよい、第19図には精成の一例が示されている。これらの設定を 変えることにより、結果としての形体を、いかなる位置からも、いかなる角度か らでも見ることが可能となる。したがって、これにより、対象のill造のより 総合的な感じをつかむことが出来る。第19図で示すのは4次元ユークリッド幾 何学における点Pのプロットで、座標(2,6,4,2)で、μ座標平面回転が 45度(すなわちU″)である0点(2,6)は先ずx、y平面上に位置を与え られる。それから点(4,2)がz、v平面上に位置を与えられる。点自体は、 第19(C)図に示すように、これらの点を横切り、軸平面に平行な平面の交点 である。本発明のトランスジューサはその交点を見つけ、それを眼に提示する。In conventional graphing, each point is the coordinate of that point obtained by projecting it onto the coordinate axes. The position is given by. To plot a single point, coordinate values are given on the axis. It will be done. A projection is made from the axis, and at a coincident singular intersection point it is projected onto a plane or into space. The position of the point is given. Which 4D choice is “Hypergerapin Structor”? Do this also for the points marked. Panel control can be in any desired mode An example of refinement is shown in FIG. These settings By changing the resulting feature, you can view it from any position and from any angle. You can also view it from anywhere. Therefore, this makes the illumination of the object more You can get a general feel. Figure 19 shows a four-dimensional Euclidean geometry. In the plot of point P in mathematics, at coordinates (2, 6, 4, 2), the μ coordinate plane rotation is The 0 point (2,6), which is at 45 degrees (i.e. U''), first gives its position on the x, y plane. It will be done. Then the point (4,2) is given a position on the z,v plane. The point itself is As shown in Figure 19(C), the intersection of planes that cross these points and are parallel to the axial plane It is. The transducer of the invention finds that intersection and presents it to the eye.
ハイパーゲラフィンストラクタは4D点Pをそれの成分座標からグラフ化する。The hypergelafin constructor graphs a 4D point P from its component coordinates.
また、逆に、4D空間内の点から成分座標を決定することも出来る。Conversely, component coordinates can also be determined from points in 4D space.
本発明のシステムは数の対を数の対の関数としてグラフ化することを可能とする 。言い換えると、一つの平面を4Dユ一クリツド空間の表面としてそれ自身に写 像することが出来る。表面またはグラフはほかのどの4Dオブジエクトとも同じ く、前に説明した「対話型可視化と編集加工」モードの「行く/見る/触れる」 モードと「動がす/回す/触れる」モードを利用した移動と平面回転により検討 することが出来る。The system of the invention makes it possible to graph pairs of numbers as a function of the pair of numbers. . In other words, a plane can be mapped to itself as a surface of a 4D unified space. It can be imaged. A surface or graph is like any other 4D object ``Go/See/Touch'' in the ``Interactive Visualization and Editing'' mode explained earlier. Examined by movement and plane rotation using the mode and "move/rotate/touch" mode You can.
第20(b) −20(j)図は第20(a)図に示された点Pの(2,6,4 ,2)グラフ化を図示している。先ずユーザーが江平面のどこかにQのごとき点 を選択しなければならない、第20(b)図に示すように、点Qは次の座標をも つ。Figures 20(b)-20(j) show the points (2, 6, 4) of the point P shown in Figure 20(a). , 2) illustrates graphing. First, the user finds a point like Q somewhere on the plane. As shown in Figure 20(b), the point Q has the following coordinates. One.
x−2,y−6゜ 点Qは江平面にあるのでその2とV座標は0である0次に、ユーザーは第20( c)図に示すように点Qを横切ってV平面に平行な平面を描くことにより点Qを 4Dグラフの空間に投影する。この平面上の全ての点は2とVの全ての値につい てq座標の2,6を共有する。「ハイパーグラフ・インストラクタ」は前に説明 したトランスジューサの方法を使用してこの「描画」を可能にする。その結果は 第20(d)図に示されている。第20(d)図では今し方ユーザーが描いた平 面が(x、 y、 z)座標系で示される3D空間の中にはないことに注意しよ う、この座標系のすべての点の■の値はv−0である。x-2,y-6゜ Since the point Q is on the plane, its 2 and V coordinates are 0.The user selects the 20th ( c) Determine point Q by drawing a plane parallel to the V plane across point Q as shown in the figure. Project into the 4D graph space. All points on this plane have values of 2 and V and share q coordinates 2 and 6. "Hypergraph Instructor" was explained earlier This "drawing" is possible using a transducer method. The result is This is shown in FIG. 20(d). In Figure 20(d), the plane drawn by the user Note that the surface is not in 3D space, described by the (x, y, z) coordinate system. Well, the value of ■ at all points in this coordinate system is v-0.
一般に4Dでは2千面は一つの点で交わる。ここでは座標平面と新平面は点Qに おいてのみ交わる。Generally, in 4D, 2,000 planes intersect at one point. Here, the coordinate plane and new plane are at point Q. They only meet when they are together.
次にユーザーは、第20(e)図に示すようにμ平面に任意の第2の点Rをとる 。ここで。たまたまRは次の座標をもっている。Next, the user takes an arbitrary second point R on the μ plane as shown in FIG. 20(e). . here. R happens to have the following coordinates.
z −4,v −2゜ 目的は4D空間中にQとRを組み合わせた座標をもつ点Pをプロットすることで ある。即ち、 X−2,y−6,z韓4.v−2 次にRを代わりに4D空間に投影するため、ユーザーは平面をRを横切って描く 。しか]7今回は第20(f)図に示すように、α平面に平行に描く、この新平 面ではZとV座標は一定に留まる。一方、Xとy座標は一定の範囲で自由に変化 する。z −4、v −2゜ The purpose is to plot a point P whose coordinates are a combination of Q and R in 4D space. be. That is, X-2, y-6, zhan4. v-2 The user then draws a plane across R to project R into 4D space instead. . 7 This time, as shown in Figure 20(f), this new plane is drawn parallel to the α plane. In the plane, the Z and V coordinates remain constant. On the other hand, the X and y coordinates can be changed freely within a certain range. do.
Rt&にユーザーは2投影平面が交わるようにする。すると第20(a)図に示 すように点P (2,6,4,2)が4Dユ一クリツド空間内に得られる。一般 に2平面は明瞭な3D空間に存在するので、それらは本発明のトランスジューサ の助けを受けず、ユーザーの眼に入ることはない、しかしながら、本発明の使用 により、ユーザーは4Dユ一クリツド空間の中を覗き、2平面が点Pで交わるの に気がつく0点Pこそユーザーがハイパーゲラフィンストラクタの助けにより見 つけようと思っていたものなのである。In Rt&, the user makes the two projection planes intersect. Then, as shown in Fig. 20(a), A point P (2, 6, 4, 2) is obtained in the 4D unified space as shown below. General Since the two planes exist in distinct 3D space, they can be However, the use of the invention , the user looks into the 4D unified space and finds that the two planes intersect at point P. The 0 point P that the user notices is the one that the user can see with the help of Hypergelafin Structor. That's what I was thinking of adding.
全プロセスは逆方向に進むことも出来る。即ち、第20(a)図に表示される4 D空間中の点Pから始まり、その成分座標をめることができる0例えば、点Pか ら2投影平面が同じように分れて行く、シかし、どちらの場合も与えられた点P を通り、平面を過ぎている。先ずユーザーはPから「前方」にα平面に対し投影 を行なう、第20(g)図で示されるように投影平面と江平面の交点Qを見いだ す、前述したように投影平面とα平面は明確な3D空間に属するので、2平面は Qにおいてのみ交わっている0次にユーザーはPから下方にV平面にむけた投影 をする。第20(h)図に示すように、投影平面とα平面が交わる唯一つ点がR である。The whole process can also proceed in the opposite direction. That is, 4 shown in FIG. 20(a) Starting from point P in D space, its component coordinates can be set to 0. For example, point P? However, in both cases, the given point P It passes through the plane. First, the user projects “forward” from P onto the α plane. Find the intersection Q of the projection plane and the plane as shown in Figure 20(g). As mentioned above, the projection plane and the α plane belong to a clear 3D space, so the two planes are The 0-order user, which intersects only at Q, projects downward from P to the V plane. do. As shown in Figure 20(h), the only point where the projection plane intersects the α plane is R It is.
このようにして、ユーザーには第20(g)図と第20(h)図に示すように4 D点であるPの成分が残される。前に示した4Dユ一クリツド空間中のグラフ作 成は交代幾何学空間中のグラフをユーザーの眼で見られる様変換する本発明の結 果である。グラフ化モードは前に説明した「行く/見る/触れる」モードと「動 かす/凹す/ユークリッド」モードを使用して図に示すように視覚化される。こ のようにして、4D空間にしめされるオブジェクト点あるいはグラフ点のそれぞ れは、第10図のフローチャートに従い、また4Dユークリツド幾何学の選択幾 何学中の2モードの例に従って、システムの眼のある空間乳中の相当画像点に変 換される。In this way, the user is given four The component of P, which is the point D, is left. Graph construction in the 4D unified space shown above The result of the present invention is to transform a graph in an alternating geometric space so that it can be seen by the user's eyes. It is a fruit. The graphing mode is the “go/see/touch” mode explained earlier and the “movement” mode. The images are visualized as shown in the figure using the "Scatter/Concavity/Euclidean" mode. child Each object point or graph point represented in 4D space is This is done according to the flowchart in Figure 10 and the selected geometry of the 4D Euclidean geometry. According to the two-mode example in the math, the system's eye changes to the corresponding image point in the spatial milk. will be replaced.
λグラフ化/画像作成の複素関数と変数第10(a)図で示す装置を第1O図の 手順で使用するシステムも4D空間のデカルト座標の格子点を可視化し、4変数 を含む諸関数を代表する形としてその中にプロットすることが出来る0例として 第21(a)図に4次元におけるデカルト座標平面を示す0次に、第21(b) 図に示す平面は4D空間におけるデカルト座標系を本発明のシステムと方法を用 いて可視化したものである。第21(c) −(d)図ではこの平面は通例の座 標系と共に示されている。平面上の点は事実上4D正射投影法と言うべき方法で 座標系に投影されている。もし3平面が原点で交差すると言う(事実その通りの )形で図示すると、種々の形が重なり合い、視覚的に混乱したものになる。そこ で、それらの形は今までの3D正射影法を拡張した形式で示される。この拡張モ ードが4D空間中のシステム的正射影法を形成する。第21 (a)図は基準と なる4次元座標軸を示す、これらの軸の中央は第21(b)図の原点にある。第 21 (a)図におけるq平面への投影はその平面上に通例の格子を形成する。Complex functions and variables for λ graphing/image creation The apparatus shown in Figure 10(a) is shown in Figure 1O. The system used in the procedure also visualizes grid points of Cartesian coordinates in 4D space, and As an example of 0 that can be plotted in it as a representative form of various functions including Figure 21(a) shows the Cartesian coordinate plane in four dimensions. The plane shown in the figure is a Cartesian coordinate system in 4D space using the system and method of the present invention. This is what was visualized. In Figures 21(c)-(d) this plane is the usual seat. Shown with standard system. A point on a plane is effectively a 4D orthographic projection method. projected into a coordinate system. If three planes intersect at the origin (which is true) ) shapes, the various shapes overlap and become visually confusing. There These shapes are shown in an expanded form of the conventional 3D orthographic projection method. This expansion module The codes form a systematic orthographic projection in 4D space. Figure 21(a) shows the standard and The center of these axes is at the origin of FIG. 21(b). No. The projection onto the q-plane in Figure 21(a) forms a customary lattice on that plane.
いっぽうV平面への投影では、z軸とy軸はXとyに垂直であり、もう一つのデ カルト格子が形成される。最初の座標枠中の座標x、y上で普通のやり方で置か れた任意の点Pは4D系に点Sに射影する0点Sは次にW平面の点Rに射影する 。このようにして江平面で選択された任意の軌跡の全ての点はW平面上に窩像さ れる。On the other hand, in the projection onto the V plane, the z and y axes are perpendicular to the A cult lattice is formed. placed in the usual way on the coordinates x, y in the first coordinate frame. Any point P projected onto point S in the 4D system.0 Point S then projected onto point R on the W plane. . In this way, all points of any locus selected on the E plane are imaged on the W plane. It will be done.
本発明は複素数のグラフ作成関数の問題ら解決する。以下の例ではこの領域で一 般に使用される記法を採用している。一つの複素数は一つの数対であり、実数部 と虚数部からなっている。そこで、一つの関数w−r(z) が書かれる場合、一つの数対であるWはもう一つの数対である2の関数であると する。このようにして4つの量が関係させられる。2の成分はx、yとして定義 される。Wの成分はu、vとして定義される。そこで、以下の説明と付図では我 々は慣習にしたがって変数と座標軸を(X+Y+u、■>と表わすこととする6 但し、この方法は本アプリケーションの他の部分における記法とは違うことを断 っておく。このような関係を3次元空間の限界内で説明するために、よく等角写 像が用いられる。この伝統的な方法では2つの形が描かれる。一つは一面内にあ り、2のLY値の選択を表わす軌跡である。もう一つはW平面内にあり、第一の 形からその関数の演算により現われてくる。2平面中の形はW平面上に写像され ると言う。The present invention solves the problem of complex graphing functions. In the example below, Commonly used notation is used. One complex number is one number pair, and the real part and the imaginary part. Therefore, one function wr(z) is written, then W, which is one pair of numbers, is a function of 2, which is another pair of numbers. do. In this way four quantities are related. 2 components are defined as x, y be done. The components of W are defined as u and v. Therefore, in the following explanation and attached figures, In accordance with convention, variables and coordinate axes are expressed as (X+Y+u,■>6 However, please note that this method is different from the notation used in other parts of this application. I'll keep it. To explain such relationships within the limits of three-dimensional space, we often use conformal mapping. A statue is used. This traditional method draws two shapes. One is on one side. This is a locus representing the selection of LY values of 2 and 2. The other is in the W plane, and the first It emerges from the shape by the operation of its function. The shapes in the two planes are mapped onto the W plane. That's what I say.
関数は2つの形の関係を考慮して検討される。この写像を4次元で可視化するこ とは本発明なしでは不可能である。Functions are considered in terms of two types of relationships. Visualizing this mapping in four dimensions would not be possible without the present invention.
トランスジューサは関数を直接代表する4次元のグラフ作成を可能にし、ZとW 平面中の軌跡をこの一つのグラフからの投影として提示することと可能とする。The transducer allows for the creation of a four-dimensional graph directly representative of the function, Z and W It is possible to present a locus in a plane as a projection from this one graph.
このグラフは関数全体をシステムの眼と人間の眼に対して提示するものである。This graph presents the entire function to the system's eye and to the human eye.
第22(a) −22(d)図に示すのは本発明のシステムと方法をハイパーグ ラフのモードで使用して特に製作した例である。このモードではこの関係でしば しば検討される一つの関数は4次元でグラフ化される。関数は双曲コサインで、 複素数記法で次のように書かれる。Figures 22(a)-22(d) illustrate the system and method of the present invention in a hypergroup. This is an example specially made using rough mode. In this mode, this relationship is often One function that is often considered is graphed in four dimensions. The function is a hyperbolic cosine, It is written in complex number notation as follows.
w −cosh (z) この双曲関数が示すように、坪面内のy軸に平行な直線はW平面では楕円として 写像される。このような変化を成し遂げる4次元グラフの形式は想像が難しい、 ここではその例示の意味もあってこの例を示した。w -cosh (z) As this hyperbolic function shows, a straight line parallel to the y-axis in the tsubo plane is an ellipse in the W plane. mapped. It is difficult to imagine the form of a four-dimensional graph that achieves this kind of change. This example is shown here for the sake of illustration.
第22(a)図において右側に示したのは(x、y)平面内の線の集まりであっ て、これらの線はy軸に平行である。従ってこれらの線はyの連続的な一定値を 表わす。これらの線は左の4D表面上にトレースされ、パラメータとしてこの表 面をyの観察点から見たものとして写し取る。4D表面の下方に示すのはこの表 面の(u、v)平面への投影である。これは同じようにyの連続的な値から写し 取られる。第22(b)図から(x、y)と(u、v)平面に投影するこの手続 きは、通例の3D正射投影と同値であり、したがって4D正射投影と呼ぶことが 出来る。What is shown on the right side in Figure 22(a) is a collection of lines in the (x, y) plane. , these lines are parallel to the y-axis. Therefore, these lines represent continuous constant values of y. represent. These lines are traced onto the 4D surface on the left and this table is used as a parameter. Copy the surface as seen from the observation point y. This table is shown below the 4D surface. It is the projection of the surface onto the (u,v) plane. This is similarly copied from continuous values of y. taken. This procedure of projecting onto the (x, y) and (u, v) planes from Figure 22(b) is equivalent to the usual 3D orthographic projection, and therefore can be called a 4D orthographic projection. I can do it.
第22(b)図においても同じ手続きがとられる。しかし、この場合は(x、y )平面の線はy軸に平行であり、Xの連続的定値を表わす、第22(b)図の左 側に示される4D表面はXの観察点から見たものとして写し取られ、複素数空間 形の第2の跡として与えられる。第22(b)図の4D表面の下には(u、v) 平面に対する投影がなされる。The same procedure is followed in FIG. 22(b). However, in this case (x, y ) plane line is parallel to the y-axis and represents a continuous constant value of The 4D surface shown on the side is copied as seen from the observation point of It is given as a second trace of shape. Below the 4D surface in Figure 22(b) are (u,v) A projection onto a plane is made.
第22(c)図では第22(a)図と第22(b)図の2つの投影が組み合わさ れて、4D表面形の単一視覚的印加がなされる。これは複素数双曲コサイン関数 の4Dグラフになっている。第22(d)図では、4座標軸が示されている。In Figure 22(c), the two projections in Figures 22(a) and 22(b) are combined. A single visual impression of the 4D surface shape is made. This is a complex hyperbolic cosine function It is a 4D graph. In FIG. 22(d), four coordinate axes are shown.
それらの構成はこれらの形を見る観察点の選択の結果として変わって来る。ここ ではユーザーの眼は原点から移動され、視線軸は傾いている。Their composition changes as a result of the selection of observation points from which these shapes are viewed. here In , the user's eyes are moved from the origin and the viewing axis is tilted.
その結果として視覚に関してこれらの軸は分離され、座標平面は可視化される。As a result, visually these axes are separated and a coordinate plane is visualized.
また(y、 z)平面を中心とする30度の回転もグラフそれ自身に与えられて いる。Also, a rotation of 30 degrees around the (y, z) plane is given to the graph itself. There is.
第23(a) −23(d)図も同じようにして4次元のcosh (z)のグ ラフを示し、投影をトレースする。それにより、2平面中のある特定の直線が従 属的変数の平面にスペースカーブにより一つの楕円を写像する。そこで、第23 (a)図では、Xの特定の負の値が選択され、(x、y)平面上に線分めとして 代表されている。第23(b)図では同じ線分は4Dグラフにスペースカーブa ’b′を投影する。この線分は次に第23(c)図にしめすように(u、v)平 面上(7:楕円線、ll)、loを投影する。このようにして、(x、y)平面 の直線がスペースカーブにより変形されて(u、v)平面上の曲線になることを 直観することが可能になる。第23(d)図では、前と同しように座標軸が基準 どして示されている。Similarly, in Figures 23(a)-23(d), the group of 4-dimensional cosh (z) is Show the rough and trace the projection. As a result, a certain straight line in two planes is Map an ellipse to the plane of the attribute variables using a space curve. Therefore, the 23rd (a) In the figure, a certain negative value of being represented. In Figure 23(b), the same line segment is a space curve a in the 4D graph. Project 'b'. This line segment is then transformed into a (u, v) plane as shown in Figure 23(c). Project lo onto the surface (7: ellipse line, ll). In this way, the (x,y) plane The straight line is transformed by the space curve to become a curve on the (u, v) plane. It becomes possible to intuit. In Figure 23(d), the coordinate axes are the reference as before. How is it shown?
第22(a) −22(d)図と第23(a) −23(d)図のグラフは単純 な「針金の枠jの形で示されている。ハイパーグラフモードの完全な実施では本 発明は影を付けることと照明(これは4次元で観察者が選んだ位置に置がれな光 源を使用)の手法が含まれているので、グラフはより読み取りやすくなっている 。しかしながら、これらのデータは複雑であり、新しい手法を直観的に使用する に必要な直観力を養うには時間と訓練が必要である。この対象は、人間の魂にと り多分に「知られざる秘境」的な所がある0以上の直観力が養われると、4Dに おける画像化は多くの科学、技術、その他経済とか社会科学のようにデータを使 用する分野において日常茶飯事になる。The graphs in Figures 22(a)-22(d) and 23(a)-23(d) are simple. This is shown in the form of a wire frame. A full implementation of hypergraph mode The invention was the creation of shadows and illumination (this is a 4-dimensional light that is placed at a position chosen by the viewer). The graph is easier to read because it includes the technique of . However, these data are complex and require new methods to be used intuitively. It takes time and practice to develop the intuition necessary to This object is to the human soul. There are many places that are like ``unexplored regions.'' When you develop intuition of 0 or higher, you can become 4D. Imaging in many sciences, technologies, and other fields such as economics and social sciences uses data. It becomes a daily occurrence in the field in which it is used.
第23(a) −23(d)図に示す極端な複雑性を解釈するには空間的直観力 の補助として第24(a) −24(d)図に示ず「動かす/回す」モードによ る形を操作する能力が役に立つ、第24(a) −24(d)図では、4Dグラ フが、先に説明したし動かす/回ずJモードのやり方で(y、z)平面を中心と して、連続的にω度、120度、150度、180度で回転されている。何れの 場合でも、それらは第22図と第23図に示されるユーザーの位置から眺められ ている。第24(a)図に示すω度の場合を見ると、この向きでは、(x、y) 平面は真横から見た形になり、一方(u、v)平面は完全に広がっている。第2 4(a)図の右下方に基準として示される座標形は事実州順軸とy座標軸が重な って見えていることを確認するものである。それと対敵的に、第24(c)図に 示す150度の場合は、(x、y)平面は完全に広がっており、一方(u、v) 平面は圧縮されてみえる。Spatial intuition is required to interpret the extreme complexity shown in Figures 23(a)-23(d). As an aid to the In Figures 24(a)-24(d), the ability to manipulate shapes is useful. The plane is centered around the (y, z) plane in the J-mode manner described earlier. Then, it is continuously rotated by ω degrees, 120 degrees, 150 degrees, and 180 degrees. which one even if they are viewed from the user's position as shown in Figures 22 and 23. ing. Looking at the case of ω degrees shown in Figure 24(a), in this orientation, (x, y) The plane is viewed from the side, while the (u,v) plane is fully extended. Second 4(a) The coordinate form shown as a reference in the lower right of the figure is such that the state forward axis and the y coordinate axis overlap. This is to confirm that it is visible. In contrast, in Figure 24(c) In the 150 degree case shown, the (x, y) plane is fully extended, while the (u, v) The plane appears compressed.
グラフの形は第24(b)図に示す120度回転の場合とか、第24(d)図に しめず180度の場合には大変異なった形に見える6、:の様にしてグラフの継 続的回転を眺め、また他の回転平面も見て、数学的関数の形の直観的視覚概念と 言うものを得ることが出来る。The shape of the graph is as shown in Figure 24(b) for 120 degree rotation, or as shown in Figure 24(d). In the case of 180 degrees, the shape looks very different6. By looking at continuous rotations, and also by looking at other planes of rotation, we can develop intuitive visual concepts of the form of mathematical functions. You can get what you say.
cosh (z)関数を代表する空間的形が4D空間内でω度、120度、15 0度、180度の角度で回転されると、他の見方では混乱する特徴が区別出来る ようになり、幾つかの眺めから総合した形を直観することが出来るようになる。The spatial shape representing the cosh (z) function is ω degrees, 120 degrees, and 15 degrees in 4D space. When rotated at 0 and 180 degrees, features that are otherwise confusing can be distinguished. As a result, you will be able to intuit the form that is synthesized from several views.
これについては、同じような事情として、我々が決して3D立方体の全体を[見 るJことはないが、多くの部分的なり面を見た経験による印象を組み立てて、立 方体の直観と形成することを思いだしてみるとよい、第24(a) −24(d )図に示されるような画像の回転のほかに[動かす/回すJモードで観察位置を 変えることにより他の種類の眺めを作りだすことも出来る。Regarding this, a similar situation is that we never [see] the entire 3D cube. Although I have never seen a lot of partial angles, I have assembled my impressions based on my experience of looking at many parts of the plane. It is helpful to remember the intuition and formation of a square, Sections 24(a)-24(d) ) In addition to rotating the image as shown in the figure, you can also use [Move/Rotate] to change the observation position in J mode. You can also create other types of views by changing it.
関数の直観はそれを他の方法で「区分化」することによっても強化することが出 来る。第25(a)−25(e)図において、同じ空間中の形がW平面でなく、 ■平面に投影されている。これは従属変数と独立変数の実の成分からなるので、 複雑な形の中により馴染み深い関係u −cosh xが含まれていることがわ かる。第25 (a )図では新しい区分平面が示されており、その上に形が投 影されることになっている。第25(b)図と第25(c)図では(u、v)平 面内の2セツトの曲線のトレースが示されている。これらの2セツトの曲線は第 25(d)図では(u、v)平面中で組み合わされて完全な形となっていること が示されている。これは垂れ下がったケーブルの形をしており、懸垂線の関係と して認識できる。一番下の図25(e)で示されるように、座標を変えて引き伸 ばすと、馴染みのある橋の形が現われて(る。Function intuition can also be strengthened by ``partitioning'' it in other ways. come. In Figures 25(a) to 25(e), the shape in the same space is not in the W plane, ■It is projected onto a flat surface. This consists of the actual components of the dependent variable and independent variable, so We can see that the more familiar relationship u-cosh x is included in the complex shape. Karu. In Figure 25(a) a new segmentation plane is shown, on which the shape is projected. It is supposed to be shadowed. In Figures 25(b) and 25(c), (u, v) The traces of two sets of curves in the plane are shown. These two sets of curves are In Figure 25(d), they are combined in the (u, v) plane to form a complete shape. It is shown. This is in the form of a hanging cable and is related to catenary lines. can be recognized as such. As shown in Figure 25(e) at the bottom, change the coordinates and enlarge. As I stood there, the familiar shape of a bridge appeared.
この例は本システムの重要な特徴を示している。つまり、本システムはデータ構 造を代表するグラフを任意の4D方向の平面による区分化を許す。This example illustrates important features of the system. In other words, this system has a data structure. The graph representing the structure can be segmented by planes in any 4D direction.
これは必ずしも元の座標平面の何れかと整列しているということではない。This does not necessarily mean that it is aligned with any of the original coordinate planes.
結果とj〜で、視覚上の知覚の助けによってデータに思いがけない規則性がある ことが解かることもある。これはデータセットの「因子分析法」に見られるよう な標準的な座標回転法の視覚面応用版とも言うべきものである。With the result and j~, there are unexpected regularities in the data with the aid of visual perception. Sometimes things become clear. This can be seen in the “factor analysis method” of the dataset. This method can also be called a visual application version of the standard coordinate rotation method.
同じシステムは経験的なデータの中にある関係を模索するような分野での実用的 応用可能である。第26図は実験室において入力部81において互いに接続した 2つの共鳴システム80からの入力データを受け取るハイパーグラフ装置を示し ている。ここでこの装置は電気的配線図として示されているが、これはいかなる 物理的、化学的、あるいは生物学的システムでもよいし、あるいは産業用プ17 セスでも医療用画像形成装置であってもよい。The same system is useful in fields such as exploring relationships in empirical data. It is applicable. Figure 26 shows the connections connected to each other at the input section 81 in the laboratory. shows a hypergraph device receiving input data from two resonant systems 80; ing. Although this equipment is shown here as an electrical wiring diagram, it is It can be a physical, chemical, or biological system, or an industrial It may be a process or a medical image forming apparatus.
一般にこれは収集したデータセットの検討においてデータの種類を問わず有用で ある。、:れはデータの収集・処理を行なう標準的な実験室用計測器、例えば標 準実験室用記憶オシロスコープ、の中で、モジュールとして機能する。このよう にして調べられたデータは、たとえば普通の形式のアナログ/′ディジタル変換 器を通して収集され、任意の便利なデータベース記憶装置82に記憶され、モジ ュール83のフィルタリング、フーリエ変換、その他の現存のチク、ノロジーに よる処理の後出力部84(コンピュータモニタ)に出力される。そこでデータは 任意の組み合わせで検討され、4次元で回転され、データセット中の相互関係は 、それらが最も良く示される位置から検討される。4以りの変数のセットのサン プリングを任意の4パラメタの組合わせで行ない、モジュール83中で望みのシ ーケンスで「パラメタ化」することが可能である。さらに、座標ξ、ηで定義さ れたデータの画像点を望みの外部の出力システムに出力するというオプションも 可能である。In general, this is useful when considering collected datasets, regardless of the type of data. be. ,: This is a standard laboratory instrument that collects and processes data, e.g. Functions as a module in a quasi-laboratory storage oscilloscope. like this The data examined in the collected through the device, stored in any convenient database storage device 82, and 83 filtering, Fourier transform, and other existing techniques and logic. After processing, the data is output to an output unit 84 (computer monitor). So the data is Considered in arbitrary combinations and rotated in four dimensions, the interrelationships in the data set are , are considered from the position where they are best shown. sample of a set of 4 or more variables Pulling is performed using any combination of four parameters, and the desired model is created in module 83. It is possible to "parameterize" it with a sequence. Furthermore, the coordinates ξ, η are defined as There is also an option to output the image points of the captured data to the desired external output system. It is possible.
本システムにおいては入力データを数値として扱うことは絶対に必要ではない、 走査あるいはその他の可能な方法で得られたデータ形式としての画像は本システ ムの方法で交代幾何学の中で、特に4次元を含む単一画像として提示できる。従 って、ユーザーは4座標軸上に2つのカメラとかその他の視覚的装置(fMえば 医療用画像形成装置など)で得られた2次元画像の集合体を見ることが出来る。In this system, it is absolutely not necessary to treat input data as numerical values. Images in the form of data obtained by scanning or other possible methods are not supported by this system. In this way, it can be presented as a single image containing four dimensions, especially in alternating geometry. subordinate Therefore, the user has two cameras or other visual devices (for example, fM) on the four coordinate axes. You can view a collection of two-dimensional images obtained by a medical image forming device, etc.
また、EKGあるいは、EEO記録装置の場合のように4チヤネル上のデータの 関係を検討することも出来る。練習を重ねれば、新しいレベルの情報を組み合わ せたより複雑な情報可視化が可能である。いわば「角を曲がった所に何があるか Jを見ることも出来る。もし時間を第4の座標軸にとれば、プロセスの4次元画 像化により、3D物体の運動を単一の画像中に見ることが出来るようになる。Also, data on 4 channels as in the case of EKG or EEO recording devices. You can also consider the relationship. With practice, you can combine information at new levels. It is possible to visualize more complex information. “What’s around the corner,” so to speak? You can also see J. If we take time as the fourth coordinate axis, we can create a four-dimensional picture of the process. Imaging allows the motion of 3D objects to be seen in a single image.
C1幾何学的描画(ドローイング)/デザイン用の「黒板」モード数学的見地か ら言えば「黒板」モードはそのプロセスが出力から始まる点で特異である。オブ ジェクトの入力用定義は「チョーク箱」(Chalk Tray)から出ず描画 コマンドの一種により行われる。その後の決定は逆に(「上流に」)S0中の光 線から交代幾何学中の光線に向かって進行する。第10図に示す方法は本来進行 方向の逆転が可能なのでこのような決定も可能である。唯、オブジェクトを十分 に記述することが条件となる。十分な記述が欠けている(よくありがちな)場合 にはシステムが勝手な選択を行ってしまう。C1 Geometric drawing/design “blackboard” mode from a mathematical perspective In other words, ``blackboard'' mode is unique in that the process begins with output. of The input definition of the object is drawn without leaving the "Chalk Tray". This is done by a type of command. The subsequent decision is to reverse ("upstream") the light in S0 Proceeding from a line to a ray in alternating geometry. The method shown in Figure 10 is originally Such a determination is also possible because the direction can be reversed. Just enough objects It is a condition that it be described in . Lack of sufficient description (common) The system makes arbitrary choices.
もしユーザーがユークリッド4次元空間に平面を描けというコマンドをそれ以上 の仕様はなにもなしで出したとすると、システムは座標平面の一つくたとえばq 平面)を選んで入力し、その画像を作成するやシステムの眼の位置についても、 他の情報がなにもない場合は本システムはデフォルトとしてそれを交代幾何学中 の空間に置き(第3段)、4座標が全てよく見える標準的で有利な構成を描き出 す、ユーザーが2点間に直線を引くためにカーソルを呼び出したが、2点につい ては別に定義しなかったとする。If the user issues any more commands to draw a plane in Euclidean 4D space, If we issue the specification for When you select a plane (plane) and input it to create that image, the system's eye position also changes. If there is no other information, the system defaults to alternating geometry. (3rd stage), and draw a standard and advantageous configuration in which all four coordinates can be clearly seen. The user invokes the cursor to draw a straight line between two points, but the Assume that it is not defined separately.
この場合には本システムはこの2点を平面xyに置くであろう、ユーザーが自分 の得た平面上のある一点に垂直線を引くことを要求すると、4次元ではこのよう な垂直線は唯一つではないので、システムはこの垂直線を30中に置き、Vをv −0と設定することになろう、ユーザーが次にある与えられた=一点(多分上記 の点)においてSoに対する垂直線を要求したとすると、問題がはっきりしたの で、システムはV軸に平行な一線を置くように反応する。In this case, the system will place these two points on the plane If we request to draw a perpendicular line to a certain point on the plane obtained by Since there is not only one vertical line, the system places this vertical line in 30 and sets V to v. -0, the user would then set a given = one point (perhaps above) If we request a perpendicular line to So at point ), the problem becomes clear. , the system reacts by placing a line parallel to the V axis.
全ての場合において、ユーザーの指定のあるなしに拘わらず、本システムは個々 のベクトルについて4座標を割り当てる。描がれなオブジェクトが3次元のもの であっても、システムはそれを4D空間に入れて描き、それ以りのコマンド(例 えばオブジェクトに対する4次元増分の要求)を待機する。この場合も、システ ムが第8段と第4段の間のループを早く閉じるほど代替媒体上での描画の反応が 直接的で、実際に描いているような感覚を起こさせると考えられる。マウスとカ ーソル、ライトペン、タッチスクリーン、グラフィックパッド、その他で置かれ た「マーク」はカーソル位置(事実上はよく使用される(ξ、η)出力座標〉と して認識され、そこから逆方向の位置決定が、4:の分野の技術に通じた者には 本説明を参照すれば自明なやり方で行なわれる。In all cases, whether specified by the user or not, the system will Assign four coordinates to the vector. The object that cannot be drawn is three-dimensional. Even if the for example, a request for a four-dimensional increment on the object). Again, the system The faster the system closes the loop between stage 8 and stage 4, the more responsive the drawing will be on the alternative medium. It is thought to be direct and give the feeling of actually painting. mouse and mosquito - Sol, light pen, touch screen, graphics pad, etc. The "mark" is the cursor position (actually the often used (ξ, η) output coordinates) and From there, position determination in the reverse direction is easy for those skilled in the field of 4. This is done in a manner that is self-explanatory upon reference to this description.
黒板への出力は非常に凝ったものであることもあろうが、検討の目的では「針金 枠」の描画の実施で十分である。この場合、重要な点のみが計算され、簡単な線 形内挿によりつなげられる。オペレータが通常の「ドローツールJによって行な うことも出来る。コンピュータシステムのパワーが十分でない場合はこのような 簡単な手続きがより早い反応を得るのに役立つかも知れない。一方大きなコンピ ュータシステムであれば、高度に発達した、多機能で柔軟性のあるCADプログ ラムを使用してフルスピードで作業することが出来る。The output on the blackboard may be very elaborate, but for the purpose of examination it is It is sufficient to draw a frame. In this case, only important points are calculated and simple lines Connected by shape interpolation. When the operator performs the drawing using the normal draw tool J. You can also do that. If your computer system is not powerful enough, A simple procedure may help get a faster response. On the other hand, a large compilation For computer systems, highly developed, multifunctional and flexible CAD programs are required. You can work at full speed using the ram.
「黒板」は仮想黒板として動作し、交代幾何学における種々の形やオブジェクト を構成したり研究したりするのに役立つ、第27(a) −27(e)図にはこ のモードを実施するために構成したコントロールパネルの一つが図示されている 。ここに示されたシステムは本例を実行するためマツキントラシュコンピュータ 上で走るようハイパーカードを使用して作成したものである。"Blackboard" acts as a virtual blackboard and displays various shapes and objects in alternating geometry. Figures 27(a)-27(e) are useful for constructing and studying the One of the control panels configured to implement the mode is shown. . The system shown here is a Matsukin Trash computer used to run this example. It was created using a hyper card to run on.
第27(a)図では「黒板」はコンピュータスクリーン9中のウィンドウ55と して示されている。この黒板は電子的出力により可視的な画像を提示する投影装 置あるいはその他の媒体であれば何でもよい。それは教室にある実際の黒板にコ ンピュータの表示を投影できる様な入手可能の商業用技術を利用したものであっ てもよい0本発明を構成するシステムの出力要素としてこれは仮想黒板と考える のが最も適当である。仮想黒板はまるで剛性の3次元のユークリッド物質とは違 うもので作られたかのように、交代幾何学の公準にしたがった動き方をする。ウ ィンドウ55はこのモードにおけるシステムのオペレーションを実施するための ある種の表示用途にも使われる。黒板に別の表示が与えられた場合でも、これら はコンピュータのスクリーン上に表示されるであろう。In FIG. 27(a), the "blackboard" is the window 55 on the computer screen 9. It is shown as This blackboard is a projection device that presents a visible image through electronic output. or any other medium. It is printed on the actual blackboard in the classroom. It utilizes available commercial technology that allows the projection of computer displays. This can be considered as a virtual blackboard as an output element of the system constituting the present invention. is the most appropriate. A virtual blackboard is not like a rigid three-dimensional Euclidean material. It moves in accordance with the postulates of alternating geometry, as if it were made of plastic. cormorant The window 55 is used to carry out the operation of the system in this mode. It is also used for certain display purposes. These even if a different display is given on the blackboard. will be displayed on the computer screen.
このモードではシステムは他の方法では得られない描画の便宜を与える。In this mode, the system provides drawing conveniences not available otherwise.
はとんどの場合、目的はオブジェクトを眺める際に便利でよく見える位置を探す ことなので、黒板のオブジェクトの位置や方位の管理ができれば十分である。こ のため黒板の通常表示はアナログ形式になっている。第27(a)図と第27( b )図に示すqアナログ読み取りモジュール6oはスクリーン上のXとyの位 置を直交座標で、そして■平面の角位置をダイヤル62で読み取る。In most cases, the goal is to find a convenient and visible position to view the object. Therefore, it is sufficient to be able to manage the position and orientation of objects on the blackboard. child Therefore, the normal display on the blackboard is in analog format. Figure 27(a) and Figure 27( b) The q analog reading module 6o shown in the figure reads the X and y positions on the screen. 2. Read the angular position of the plane using the dial 62.
同じようにして第27(a)図と第27(c)図に示すzvアナログ読み取りモ ジュール65はスクリーン上でzv座標を、そしてダイヤル67上でa平面につ いて角位置を読み取る。xyアナログ読み取りモジュール60とぎアナログ読み 取りモジュール65の間の切り替えはボタン63とボタン68をそれぞれ押すこ とにより行なわれる。In the same way, the zv analog reading model shown in FIGS. 27(a) and 27(c) is Joule 65 connects the zv coordinate on the screen and the a plane on the dial 67. and read the corner position. xy analog reading module 60 toggle analog reading To switch between the pickup modules 65, press the buttons 63 and 68, respectively. This is done by
第27(a1図と第27(d)図に示すオブジェクト・ハンドラ・モジュール7 0にはこの制御の中に左右と上下運動のための4ボタンが含まれる。読み取りモ ジュールの何れも常にこのハンドラのアクティブな制御下にある。アクティブモ ジュールはランプが点灯している。ボタン71とボタン72は回転時の継続的な 制御を与えている。ボタン71とボタン72は前と同じように回転の継続制御手 段を与え、ダブルクリックすると管理下のオブジェクトが継続的回転運動に入る 。ボタン73はアクティブになった時黒板の片隅に管理下にあるオブジェクトの 現在位置と方位を示すための数値読取部を現出させる。Object handler module 7 shown in Figure 27(a1) and Figure 27(d) 0 includes four buttons for left/right and up/down movements in this control. reading mode All modules are always under active control of this handler. Active mode Joule's lamp is on. Button 71 and button 72 are for continuous rotation during rotation. giving you control. Buttons 71 and 72 are used to control the continuation of rotation as before. When given a step and double-clicked, the managed object enters a continuous rotational motion. . Button 73 displays a list of objects under management in one corner of the blackboard when activated. A numerical reading section appears to indicate the current position and direction.
第27(a)図と第27(e)図に示すチョーク箱モジュール75はドロー(描 画)用モジュールであり、選択した幾何学中本発明のトランスジューサを使って 種々の図形を描くための定規とコンパスのような用具を含んでいる。今示すユー クリッド4次元空間の例では交代幾何学中に見られる通りのオブジェクトを持つ 道具箱が含まれている。ボタン76のうちのおのおのが一つの道具を呼び出すの に使用される。コンピュータがサポートする通常のドローイングあるいはデザイ ンプログラムで使用されるツールのように、これらは事実上該当幾何学の公準を 基礎として該当空間での幾何学的な図形の構成を可能としている。本発明はこの ような幾何学的な形を新しい方法で系統的に表わすことを可能にし、更に新方法 によってこのような系統的描画を可能にするのである。The chalk box module 75 shown in FIGS. 27(a) and 27(e) The transducer of the present invention can be used in selected geometries. Contains tools such as rulers and compasses for drawing various shapes. I'll show you now The Clid 4-dimensional space example has objects as seen in alternating geometry. Includes toolbox. Each of the buttons 76 calls one tool. used for. Regular computer-supported drawing or design Like tools used in design programs, these effectively define the postulates of the geometry in question. As a basis, it is possible to construct geometric figures in the relevant space. The present invention is based on this It makes it possible to systematically represent geometric shapes such as This makes such systematic drawing possible.
ユークリッド4D空間の場合、ハイパーキューブのようなオブジェクトを直接代 表させることが可能である。この場合ドローイング用道具を使用して定義した位 置の一つ一つが総合的フローチャートの第2段の入力として受け入れられ、次に 第5段でトランスジューサにより解釈され、それから相当画像点を黒板上で決定 する光線が計算され表示される。用具の呼び出し、点のマーキング、2点間の直 線による接続、第3の点による平面の決定、平面の通過、その他においてトラン スジューサの呼び出しが継続的に行なわれ、出力も生みだされる。システムは、 「グラフ化」モードの場合のように、(1点における)2千面の交差を決定する 能力があり、照明、影付け、色の使用、表面の指定、その他の能力もある。In the case of Euclidean 4D space, objects such as hypercubes can be directly represented. It is possible to express it. In this case, use a drawing tool to define the location. Each position is accepted as input to the second stage of the overall flowchart, and then Interpreted by the transducer in the fifth stage, then the corresponding image points are determined on the blackboard rays are calculated and displayed. Calling tools, marking points, directing between two points Connect by line, determine plane by third point, pass through plane, etc. The scheduler calls are made continuously and output is also produced. the system, Determine the intersection of 2,000 planes (at one point), as in "graph" mode There are also abilities such as lighting, shading, using color, specifying surfaces, and more.
これら全てについて、この説明の主旨に沿い、コンピュータによるドローイング とデザインの標準的なテクノロジーを直接適用して、この道に長けた人々を喜ば すようなチョーク箱ツールキットを作り上げることも出来よう、定規とコンパス で描いたオブジェクトは選択、カット、コピー、移動、その他の処理を受ける。For all of these, in line with the spirit of this explanation, computer drawings Directly apply standard technology of design and design to please those who are adept at this path. You can also create a chalk box tool kit with rulers and compasses. Objects drawn with can be selected, cut, copied, moved, and otherwise processed.
このように選択されたオブジェクトのみがオブジェクト・ハンドラ・モジュール 70の管理下に入る。定規はそれ自身でいかなる2点間でも線を引くことが出来 る。(つまりトランスジューサのために点を指定して、トランスジューサの正規 の出力として線を得ることが出来る。)製図板上の線は4次元の空間のいかなる 方向にも置かれ得る。その空間中のいかなる線も平面も回転して製図板の平面中 に入れ、可視化と操作を行なうことが出来る。Only objects selected in this way will be added to the object handler module. Under the control of 70. A ruler by itself can draw a line between any two points. Ru. (i.e. specify a point for the transducer and You can get a line as the output of ) The lines on the drawing board can be drawn anywhere in four-dimensional space. It can also be placed in the direction. Any line or plane in that space can be rotated into the plane of the drawing board. can be visualized and manipulated.
チョーク箱の上にあるボタン77は箱の上のボタンを識別するアイコンを呼び出 すことが出来る。一方、ボタン78はボタン76の内の一つに関連してその道具 のオプションを利用可能にするメニューの呼び出しを行なう、アイコンはチョー ク箱の真上に表示される。メニューの位置の方はユーザーのオプションとして移 動でき、通常は黒板のそばに現われる。黒板上のメニュー、アイコン、それから 種々の形は卓上型コンピュータの表示に見られるような形式で配列、管理されて よい。Button 77 above the chalk box calls up an icon that identifies the button above the box. I can do it. On the other hand, button 78 is associated with one of buttons 76 and its tool. Calls up a menu that makes options available, the icon is displayed directly above the box. The menu position can be moved as a user option. It can be moved around and usually appears next to the blackboard. Menu, icons, and more on the blackboard The various shapes are arranged and managed in a format similar to that seen on a desktop computer display. good.
外部の電子的出力可能の情報源からの情報を入力してそれを黒板上に表示するこ と、黒板上に作成された形を電子情報を受け取る能力のある何らかのシステム、 記憶ディバイドまたは媒体に出力することは通常のファイル取扱いルーチンによ り行なうことが可能となろう、このようにして黒板はグラフィックの材料の技術 あるいは教育用デザイン、書籍や雑誌記事用の挿絵、あるいはビデオや映画用の オブジェクトの位置の最初の決定に役立つ。Enter information from external electronically outputtable sources and display it on the blackboard. and some system capable of receiving electronic information from the shapes created on the blackboard, Outputting to a storage divide or medium is done through normal file handling routines. In this way, the blackboard will be able to utilize the technology of graphic materials. Or for educational design, illustrations for books and magazine articles, or for videos and films. Helps in initial determination of object position.
1.3Dロバチエフスキー幾同学における黒板モード非ユークリッド幾何字中の オブジェクトをユークリッド空間中で常に正確に描くことは不可能である0例え ば、ロボチェフスキー幾同字で単純ユークリッド正方形を描くのは不可能である 。第23(a)図に置いてユーザーがユークリッド3D黒板上にロバチェフスキ ー幾何学に基づく正方形を作成しようとすると、先ずユーザーは線分ABを選び 、ABと等しい長さの垂直線をAとBに対して引くであろう。しかしユーザーが 垂直線CΩを作ろうとすると、それはユーザーが正方形を完成するために狙って いる点りを外れてしまう。1. Blackboard mode in 3D Lobachievsky geometry in non-Euclidean geometry It is impossible to always accurately depict objects in Euclidean space. For example, it is impossible to draw a simple Euclidean square with Robochevsky geometry. . In Figure 23(a), the user places Lobachevsky on the Euclidean 3D blackboard. - When trying to create a square based on geometry, the user first selects line segment AB. , one would draw a vertical line to A and B of equal length to AB. But the user When trying to make a vertical line CΩ, it is the user aiming to complete the square. I miss the mark.
次にユーザーが431)を延長して、E点においてCDと交わろうとすると第2 8(b)図に示されるようにランベル1へ四辺形が作りだされ、角CEBは正方 形に必要な直角より小さい角になる。Next, if the user extends 431) and tries to intersect with CD at point E, the second As shown in Figure 8(b), a quadrilateral is created on Lambel 1, and the angle CEB is a square. The angle is smaller than the right angle required for the shape.
ユーザーは2点CとDの間に直線を引くよう強要することも出来る。しかし、ロ バチェフスキー幾何学では線分CDは直線でなく湾曲している。したがって、交 点角ACDとCDBは第28(c)図に示すように直角ではありえない。The user can also force a straight line to be drawn between two points C and D. However, Ro In Baczewski geometry, line segment CD is not straight but curved. Therefore, Point angles ACD and CDB cannot be right angles, as shown in FIG. 28(c).
一般に正方形の代わりにユーザーは5accheri四辺形を作成しているので ある。Since generally instead of a square the user is creating a 5accheri quadrilateral. be.
かくしてユーザーは一分率セット(即ちロバチェフスキー幾何学)に従って定義 された平面形を違う幾何学(I!I]ちユークリッド幾何学)の表面上に描くこ とは不可能であることに気づくのである。Thus the user is defined according to the fraction set (i.e. Lobachevsky geometry). It is possible to draw the plane shape on the surface of a different geometry (I!I, Euclidean geometry). I realized that this is impossible.
本発明はヒ1〜の眼の限界を克服するために変換機能をもつシステムの眼を提供 する。ヒトの眼はユークリッド表面であって、第23 (a )図と第23(b )図に示すように、ロバチェフスキー的オブジェクトを常に正確に可視化するこ とは出来ない0本発明を使用する黒板はトランスジューサのシステムの眼の画平 面であり、それが2種の互いに異なる幾何学を媒介するので黒板は事実上口バチ エフスキ一平面となる。The present invention provides a system eye with conversion function to overcome the limitations of the human eye. do. The human eye is a Euclidean surface, and Figures 23(a) and 23(b) ) As shown in the figure, Lobachevsky objects can always be visualized accurately. The blackboard using the present invention is the eye plane of the transducer system. Since it mediates two different geometries, the blackboard is effectively a mouthpiece. Evski becomes one plane.
第2’Ja)図は本発明の助けを受けない通常のユークリッド黒板を示す、ユー ザーはチョーク箱出のボタンにより使用できるCADドローイングシステムのツ ールを使用して第29(a)図に示ずLamberj四辺形を作成した。しかし ながら、黒板はユークリッドモードにあり、ユークリッド幾何学の公準に従って いる。その結果として、何の助けも受けないユークリッド的な眼には線分JFは 直線とは映らない、ユーザーは本発明を使用して黒板のモードをロバチェノスキ ー関係に変えることが出来る。そうすると、ユーザーの眼はトランスジューサの システムの眼を通じて、ランベルト四辺形を、ロバチェフスキー幾何学の空間の 表面に現われると考えられるようにに可視化することが出来る。システムの眼は ユーザーの網膜上にロバチェフスキー空間中に現われるようなランベルト四辺形 のオブジェクト点からの光線と相応する画像点を構成する光線を送出する。その 結果は第28(b)図に示すロバチェフスキー黒板上に表示される。第1O図の プロセスに従い、本発明はランベル1へ四辺形のオブジェクト点をそれに相当す る通常の眼の空間にある画像点に変換する。ランベルト四辺形は前に説明した本 発明の「可視化と操作モード」のうちの[行く/見る/触れる」あるいは「動か す/回す/触れる」モードのフローに従って黒板上で可視化と繰作処理を受けら れるオブジェクトである。「動かす/回す/触れる」モードではシステムは上述 した数学上のフローを使用するが、今は、三角法と3Dロバチエフスキー幾何学 の公準を使用している。同じように、「行く/触れる」モードでは先に40ユー クリツド幾何学の場合の説明と同じ数学的フローであるが、今はロバチェフスキ ー三角法と公準を使用している。Figure 2'Ja) shows a normal Euclidean blackboard without the aid of the present invention. The tool is a CAD drawing system tool that can be used with a button on the chalk box. A Lamberj quadrilateral, not shown in Figure 29(a), was created using the following tool. but While the blackboard is in Euclidean mode, following the postulates of Euclidean geometry There is. As a result, to the unaided Euclidean eye, the line segment JF is It does not appear as a straight line, users can use this invention to change the mode of the blackboard -Can be turned into a relationship. The user's eyes then look at the transducer. Through the eyes of the system, we can understand the Lambertian quadrilateral in the space of Lobachevsky geometry. It can be visualized as it appears on the surface. The eyes of the system Lambertian quadrilateral as it appears in Lobachevsky space on the user's retina The rays constituting the image points corresponding to the rays from the object points are transmitted. the The results are displayed on the Lobachevsky blackboard shown in Figure 28(b). Figure 1O According to the process, the present invention transfers the quadrilateral object point to label 1 with its corresponding image points in normal eye space. The Lambertian quadrilateral is explained earlier in the book Among the “visualization and operation modes” of the invention, “go/see/touch” or “move” Visualize and manipulate on the blackboard according to the flow in the "turn/turn/touch" mode. It is an object that can be In “move/turn/touch” mode, the system is as described above. using the same mathematical flow, but now using trigonometry and 3D Lobatievsky geometry. It uses the postulate of Similarly, in the "Go/Touch" mode, the first player is 40 euros. The same mathematical flow as explained in the case of clit geometry, but now with Lobachevski. – Uses trigonometry and postulates.
例えば、「黒板」と[行く/見る/触れる/モードの選択(第1段)がある選択 された3Dロバチエフスキー幾何学(第2段)のためになされ、オブジェクトが 第30図に示すようにランベルト四辺形の形式で、辺x、 y、 z、 mによ り定義されると(第2段)、トランスジューサ(第5段)は次のロバチェノスキ ー関係を使用して3Dユ一クリツド空間中のオブジェクトからの光線の入射角度 を決定する。For example, a selection with "blackboard" and "go/see/touch/mode selection (first stage)" 3D Lobatievsky geometry (second stage), the object As shown in Figure 30, it is in the form of a Lambertian quadrilateral with sides x, y, z, and m. defined (second stage), the transducer (fifth stage) - Angle of incidence of a ray from an object in 3D unified space using the relationship Determine.
α−2踊’(e”) α’−(90−α) m’ −−11(mn (1’/2) ε=2圓l’ (ex)。α-2 dance’ (e”) α'-(90-α) m' --11 (mn (1'/2) ε = 2 yen l' (ex).
c ’ −(90−ε)。c ’ -(90-ε).
x’ −−In (tan e ’f2’)s −cosh” (cash q cash x)システムの残りの第6−9段は第10図に関する第3節A、1 中の「行く/見る/ふれるJモードの説明通りに実施される。x’--In (tan e’f2’)s-cosh” (cash q cash It will be carried out as explained in "Go/See/Touch J Mode" inside.
幾何学的形体作成とドローイングに本発明のCAD完全実施形態を適用した場合 、ユーザーは交代幾何学のオブジェクトをチョーク箱から選択し、交代幾何学の 黒板の中のスクリーン上に置くようにしたときにプロセスが進行していることに 気がつかない、ここで説明のためにロバチェラスキ一平面中で直接指定した2点 間に直線を引くという具体例の手続きをたどって見よう。When the complete CAD embodiment of the present invention is applied to geometric shape creation and drawing , the user selects an alternating geometry object from the chalk box and selects an alternating geometry object from the chalk box. When you put it on the screen inside the blackboard, you can see that the process is going on. For the sake of explanation, here are two points specified directly in the Lobachelaski plane. Let's follow the procedure for a concrete example of drawing a straight line in between.
[ロバチェノスキー関係」を選択した跡で、ユーザーが第31(a)図に示すよ うに直線をその間に引くべき点Pと点Q指定する。この2点の選択は単に光感応 コンピュータスクリーン上で指し示す、あるいはマウスのクリックで、またはデ ィジタル・ドローイング・タブレット上で、またはその他の多くの方法の何れか 一つで行なわれる0本発明のトランスジューサは一つの画像を作成するよう作動 する。ユーザーは直ちにその結果を3Dロバチ工フスキー空間に置かれたシステ ムの眼が見る像として、選択した2点を通る線像として見ることが出来る。この 結果は第31(b)図としてみることが出来る。ここでユーザーが経験したこと は30バチ工フスキー空間で一本の線を引いたこと、あるいはロバヂエフスキー 的に振る舞う黒板物体を汲ったことである。After selecting “Lobachenosky Relationship”, the user selects the option shown in Figure 31(a). Specify points P and Q between which a straight line should be drawn. The selection of these two points is simply a matter of light sensitivity. by pointing on the computer screen or by clicking the mouse or by clicking the on a digital drawing tablet or in any of many other ways The transducer of the present invention operates to create a single image. do. The user can immediately view the results on the system placed in the 3D Lobatsky space. The image seen by the human eye can be seen as a line image passing through the two selected points. this The results can be seen as Figure 31(b). Here's what users experienced is the drawing of a line in the 30 Bacchievsky space, or the Lodyevsky space. This is what I learned from a blackboard object that behaves in a similar manner.
これを成し遂げるためにシステムは第32図のフローチャートに図示する段階を 通過する。先ず第一段で標準のコンピュータユーティリティを使用して選択した 点のスクリーン座標を決定する。これらの点は前に説明した「チョーク箱」オプ ションを使って表示してもよい、結果は第33(a)図と第33(b)図に示す 、第2−3段では先にロバチェフスキー座標(x、y)を網膜上あるいは画平面 座標(ξ、 η)に移動した位置決定を記述したが、そのプロセス(第10図の フロー)は逆進行され、すでに説明した適当な3角法を使用して、選択されたス クリーン座標を第3節A、2の[行く/見る/触れる」の説明で既に述べた[ロ バチェフスキー座標J(X、y)へ移動する。ここでも第33(c)図と第33 (d)図に示す結果を表示するために「ユークリッド黒板」モードに切り替える ことは可能であるし、それは本目的の説明になるが、通常のCAD使用において は普通それを行なう必要はない。To accomplish this, the system performs the steps illustrated in the flowchart of Figure 32. pass. The first step is to use standard computer utilities to select Determine the screen coordinates of a point. These points are covered by the “chalk box” option described earlier. The results are shown in Figures 33(a) and 33(b). , in the 2nd and 3rd stages, Lobachevsky coordinates (x, y) are first set on the retina or on the image plane. We have described the position determination by moving to the coordinates (ξ, η), but the process (Fig. 10) flow) is reversed and, using the appropriate trigonometry described above, the selected stream is The clean coordinates are the same as those already mentioned in section 3A, 2 [Go/See/Touch]. Move to Baczewski coordinates J (X, y). Again, Figure 33(c) and Figure 33 (d) Switch to "Euclidean blackboard" mode to display the results shown in the figure It is possible, and it explains our purpose, but in normal CAD use usually doesn't need to do that.
システムは第4段において代数テストを行ない、2点がランベルト四辺形の[屋 根Jを形成する線上にあるか否かを決定する。ある手続きではこれは第33図の 第5段中の曲線あてはめ式中の判別式の符号の正負の決定により行なわれる。正 の符号であれば、システムは第6(A)段に進んで、標準的な代数の曲線あては め手法を使用して適当なランベルト四辺形の屋根のロバチェフスキー座標による 式を決定する。反対に、もし判別式が負であれば、必要な線は基線と交わるであ ろう。この場合、プログラムは第6(b)「Q4Z移り、これらの点を基線一部 をその一辺として有するロバチェフスキー直角三角形の一辺にあてはめる。同れ の場合でも、点の連続のロバチェフスキー座標はこのようにして定義した直線と ともに計算されなければならない。望むなら、黒板をYユークリッド」モード中 におき、この線を第33(d)図に示すユークリッド平面で見える形にプロット してもよい。The system performs an algebraic test in the fourth stage, and the two points are Lambertian quadrilaterals. Determine whether it is on the line forming the root J. In some procedures this is shown in Figure 33. This is done by determining whether the sign of the discriminant in the curve fitting equation in the fifth stage is positive or negative. Positive If the sign of Lobachevsky coordinates of the roof of a suitable Lambertian quadrilateral using the method Determine the formula. Conversely, if the discriminant is negative, the required line must intersect the baseline. Dew. In this case, the program moves to Section 6(b) ``Q4Z,'' and sets these points as part of the baseline. Fit one side of the Lobachevsky right triangle with as one side. same Even in the case of Both must be calculated. If you want, you can use the blackboard in "Euclidean" mode. , and plot this line as it appears on the Euclidean plane as shown in Figure 33(d). You may.
第8段ではこの線はロバチェフスキー空間中のオブジェクトとしてとりいれられ 、本発明のトランスジューサにより、第旧節A、1で「行く/見る/触れる」モ ードに関して既に説明した方法で、網膜上座標に移動され、ロバチェフスキー黒 板上に第33(b)図に示すようにプロットされる。黒板上では与えられた点を 通る線の画像が第33(b)図に示すように作成される。ここに示したのは本発 明の1実施例であって、本発明をいかなる意味でも限定する意図で与えられたも のではない。In the 8th stage, this line is taken as an object in Lobachevsky space. , the transducer of the present invention enables the "go/see/touch" mode in Section A.1. moved to epiretinal coordinates in the manner already described for the Plotted on the board as shown in Figure 33(b). The points given on the blackboard An image of the passing line is created as shown in Figure 33(b). What is shown here is the original This embodiment is not intended to limit the invention in any way. It's not.
全般的に言って、CADユーザーは今しがた記述した背景プロセス、または方法 説明の便宜として再生した中間的「ユークリッド背景」画像に注意を払う必要は ないことを強調しておきたい、ユーザーはロバチェフスキー空間中に一本の線を 引いたと言う直接経験を持つのみである。ユーザーはチョーク箱から「定規Jを 選択した後、選択した点を指示するだけで望んだ線が現われるのを見ることがで きる。交代幾何学用黒板の方法を説明するための基礎的な例として直線がここで 選ばれたわけであるが、いかなる幾何学図形あるいはデザインでも同しようにし て、また同じ技術の応用で、実施することが出来る。例えば曲線よりなる図形は 、任意の数の線形要素を使うなり、あるいはその他のコンピュータによる曲線描 画、またはコンピュータグラフィックのシステムでよく使う「副木」の使用(s plinting)によって、望むとおりの精度で近似することが出来る。この ようなドローイングとデザインプロセスを強化・補助する現存CAD技術は本技 術の範囲内で拡張し、この問題の解決に応用できる。Generally speaking, CAD users understand the background process or method just described. Note that the intermediate "Euclidean background" image reproduced for illustrative purposes is I would like to emphasize that there is no way for a user to draw a line in Lobachevsky space. I only have direct experience of it being pulled. The user selects “Ruler J” from the chalk box. After making your selection, you can simply point to the selected point and watch the desired line appear. Wear. A straight line is used here as a basic example to explain the blackboard method for alternating geometry. However, any geometric shape or design can be It can also be implemented by applying the same technology. For example, a figure consisting of a curve is , using any number of linear elements, or other computer-generated curve drawings. The use of "splints" often used in drawing or computer graphics systems (s (Printing) allows the approximation to be as accurate as desired. this Existing CAD technology that enhances and assists drawing and design processes such as It can be extended within the scope of the technique and applied to solve this problem.
説明の便宜上選んだ一対の点は第32図の第5段では「負」の結果を生じた。も しこの値が正であったら、システムはこれらの点をランベルト四辺形の[屋根」 の式にあてはめ、1−セットの点がその線に沿って位置しているのを見いだした ことであろう、ロバチェフスキー空間中に一本の直線を生じるように選ばれたこ れらの点がユークリッド平面にプロットされると、ユークリッド平面上に曲線を 生ずることは十分ありうることである。前出の第30(a)図と30(b)図に おいて、ロバチェフスキ一平面で直線を引くこととユークリッド平面でそうする ことの相違を説明し、効果的なCADプログラムの助けが、望んだ形を直接ロバ チェフスキ一平面に描く場合に如何に大きな意味を持つかを示した。すでに説明 した技術を使用して平面上に描画する技術を拡張し、ロバチェフスキー表面に3 次元の形体のデザインが可能である。A pair of points chosen for convenience of explanation produced a "negative" result in the fifth row of FIG. 32. too If this value is positive, the system places these points on the [roof] of the Lambertian quadrilateral. and found that 1-set of points are located along the line. This is chosen to produce a straight line in the Lobachevsky space. When these points are plotted on the Euclidean plane, we can draw a curve on the Euclidean plane. It is entirely possible that this will occur. In Figures 30(a) and 30(b) above, , draw a straight line in the Lobachevski plane and do so in the Euclidean plane. We will explain the differences between the Czewski showed how much meaning it has when drawn on a single plane. already explained We extend the technique of drawing on a plane using the technique described above, and draw 3 on the Lobachevsky surface. It is possible to design dimensional features.
このようにして本発明は交代幾何学中のオブジェクトのデザインと画像化システ ムを提供する。本分野の技術に熟達した人々向けに。以上記述したことがらを考 慮17て、本発明の種々の変更と応用がおこなわれるであろう。例えば、一本発 明は4Dユークリツド幾何学と3Dロバチエフスキー幾何学に限定されるもので はない。本システムはリーマンの3D曲線システム(微分幾何学)、高次元性、 その他にも同じように適用できる。本発明の交代幾何学におけるオブジェクト画 像作成システムは以上説明したモード以外でも、本発明のトランスジューサが実 用化されている限り使用できる。本システムにより、表示、ビデオ、ハードコピ ーとしての出力、映画、スプレオプティック表示、ステレオグラフィック表示、 スプレオフォニック出力等の作成が可能である。The present invention thus provides a design and imaging system for objects in alternating geometry. provide a program. For those who are technically proficient in this field. Considering the things described above, Various modifications and adaptations of the invention may be made in light of the above considerations. For example, one shot The light is limited to 4D Euclidean geometry and 3D Lobatievsky geometry. There isn't. This system uses Riemann's 3D curve system (differential geometry), high dimensionality, It can be applied to other cases as well. Object drawing in alternating geometry of the present invention The transducer of the present invention can be used in imaging systems in modes other than those described above. It can be used as long as it is commercially available. This system allows display, video, hardcopy output as a movie, spleoptic display, stereographic display, It is possible to create spreophonic output, etc.
第2図 □ 180’ 150’ 120 115’ 97.5’ 90’□ 第5a図 第5図 第6図 第7図 ′ 2観察者の眼 [網膜面 第11a図 第15図 第18a図 第18b図 第13c図 第19a図 第19d図 第20a図 第20c図 第20e図 第20f図 第20g図 第20h図 +y 第22d図 1 第23b図 第23a図 第23d図 第27a図 第27e図 第28a図 第28b図 第28e図 第29a図 第29b図 第30図 第31a図 第31b図 第33a図 第33e図 手続補正書(酸) 1、事件の表示 pCT/US91108919 平成 4年 特許願 第502943号2、発明の名称 交代幾何学におけるオブジェクト画像作成システム3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 アメリカ合衆国、メリーランド 41404、アナポリス、プリンス ジ ョージ ストリート 213名称 バラスペクティブス インコーホレイテッド 代表者 シンプスン、トーマス ケイ (国籍)(アメリカ合衆国) 6、補正の内容 国際調査報告 1+Ir呻116Am&mf#4に8−rハl!;Ql/nl’IQIQフロン トページの続き (81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。Figure 2 □ 180' 150' 120 115' 97.5' 90'□ Figure 5a Figure 5 Figure 6 Figure 7 ′ 2 Observer's eyes [Retinal surface Figure 11a Figure 15 Figure 18a Figure 18b Figure 13c Figure 19a Figure 19d Figure 20a Figure 20c Figure 20e Figure 20f Figure 20g Figure 20h +y Figure 22d 1 Figure 23b Figure 23a Figure 23d Figure 27a Figure 27e Figure 28a Figure 28b Figure 28e Figure 29a Figure 29b Figure 30 Figure 31a Figure 31b Figure 33a Figure 33e Procedural amendment (acid) 1.Display of the incident pCT/US91108919 1992 Patent Application No. 502943 2, Title of Invention Object image creation system in alternating geometry 3, corrector Relationship to the incident: Patent applicant Address: Prince George, Annapolis, Maryland 41404, United States George Street 213 Name Balaspectives Incoholated Representative Simpson, Thomas Kay (Nationality) (United States of America) 6. Contents of amendment international search report 1+Ir groan 116Am&mf #4 to 8-r ha! ;Ql/nl'IQIQ Freon Continuation of top page (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE.
DK、ES、FR,GB、GR,IT、LU、NL、SE)、0A(Bぜ、BJ 、CF、CG、CI、CM、GA、GN、ML、MR,SN、TD、TG)、A T、AU、 BB、 BG、 BR,CA、 CH,C3,DE、 DK。DK, ES, FR, GB, GR, IT, LU, NL, SE), 0A (Bze, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, SN, TD, TG), A T, AU, BB, BG, BR, CA, CH, C3, DE, DK.
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