JPH1027263A - ３次元シミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラントの機器・設備をプリミティブ図形の
集合として３次元モデル化し、視点から見た範囲内のプ
リミティブ図形群を検索してディスプレイ上に各種機能
を有して描画するには、視点内のプリミティブ図形群の
検索処理量が膨大になる。 【解決手段】 各機器・設備個別に、それらを構成する
全てのプリミティブ図形Ａ，Ｂを内部に含む外接直方体
Ｃを定義した情報を用意しておき、この情報を利用して
視野内の機器・設備のプリミティブ図形を機器・設備単
位のグループとして一括検索することにより、検索する
処理量を軽減する。また、外接直方体情報を利用して形
状簡略化・不可視機器の検索・非描画を行うことで描画
対象ポリゴン数を削減し、描画処理時間を短縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ・グ
ラフィックスを用いた３次元シミュレーション方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータの処理性能の向上と共に、
コンピュータ・グラフィックスを用いた各種３次元シミ
ュレーションシステムが応用され始めている。

【０００３】３次元シミュレーションシステムでは、現
実にあるもの又は想像上のものをモデル化（３次元ＣＡ
Ｄ化）し、シミュレーション空間（仮想的な空間）上に
そられが置かれる。さらに、カメラ等の視点をシミュレ
ーション空間に設定することにより、その視点から見た
シミュレーション空間上の物体をコンピュータのディス
プレイに画面表示する。ディスプレイを見ている人は、
あたかも現実を見ているかのように、モデルをシミュレ
ートすることができる。

【０００４】近年、電力や水処理等のプラントにも３次
元シミュレーションが適用され始めてきている。プラン
ト用の３次元シミュレーションでは、プラント内の各機
器（設備も含む）の３次元モデルを直方体や円柱等のプ
リミティブ図形の集合として表現している。この３次元
シミュレーションをプラント業務に利用する場合、以下
のような機能が実現されている。

【０００５】（１）ウォークスルー機能。

【０００６】プラントモデルの内部を仮想的なカメラ
（視点）が自由に動きまわり（カメラ移動機能）、その
カメラから見た映像をコンピュータのディスプレイ上に
コンピュータ・グラフィックスを用いて表示する（描
画）機能。

【０００７】（２）通り抜け禁止機能。

【０００８】カメラが機器の内部に入ったり、機器を通
り抜けたりしない機能。通常、機器の３次元モデルを構
成するプリミティブ図形は、面のみから構成されてお
り、中身が詰まっていないため、カメラがプリミティブ
図形にぶつからず、機器の中に入り込んでしまう。

【０００９】（３）危険警報機能。

【００１０】プラント内の機器のうち、近づくと危険な
機器にカメラが近づいたときに警報が鳴る機能。危険範
囲を予め設定し、プリミティブ図形の表面から危険範囲
の間を危険区域とする。

【００１１】（４）自動昇降機能。

【００１２】プラント内の階段等など視点の高さが変わ
る機器がある場合、特に意識しなくとも前進するだけで
カメラの高さを自動的に変える機能。

【００１３】（５）アニメーション機能。

【００１４】カメラのパラメータ（シミュレーション空
間における３次元位置、向き）を設定された通りに自動
的に変化させる機能。なお、ウォークスルーは、オペレ
ータがカメラのパラメータを変化させる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】現在、プラント用３次
元シミュレーションシステムの機能は、殆どその機能を
実現するための条件を満たすプリミティブ図形（処理候
補プリミティブ図形群）を全体から検索し、その処理候
補プリミティブ図形群に対して処理を施している。

【００１６】例えば、描画機能は、すべてのプリミティ
ブ図形からカメラの視野に入っているプリミティブ図形
を検索し、検索結果の処理候補プリミティブ図形を描画
する。

【００１７】また、通り抜け禁止機能は、全てのプリミ
ティブ図形からカメラが内部にあるプリミティブ図形を
検索し、検索結果の処理候補プリミティブ図形に対し通
り抜け禁止処理を施す。

【００１８】これら処理候補プリミティブの検索は、そ
の候補プリミティブ数が多かろうと少なかろうと、全て
のプリミティブ図形に施される。極端には、候補数が０
でも全てのプリミティブを検索しなければならない。

【００１９】従って、プリミティブ用の３次元シミュレ
ーションのように１つの機器を構成するプリミティブ数
が多い場合、その処理量は膨大となってしまう。

【００２０】本発明の目的は、各種の３次元シミュレー
ション機能の実現にプリミティブ図形の検索処理量を軽
減することができる３次元シミュレーション方法を提供
することにある。

【００２１】次に、プラント用シミュレーションシステ
ムにおいて、描画処理時間は、その全体の性能を左右す
るほど重要な要素である。描画処理時間とは、シミュレ
ーション空間内に置かれた視点が変化した後、その視点
から見たシミュレーション空間上の物体をコンピュータ
のディスプレイに表示するまでの時間であり、視野内に
ある機器の検索→コンピュータのメモリへの描画→ディ
スプレイへの描画のような処理を必要とする。シミュレ
ーションシステムにおける快適なインタラクティブ性能
を実現するためには、この描画処理時間は短ければ短い
ほどよい。

【００２２】しかし、従来のシミュレーションシステム
では視野内にある機器を検索し（一般的にクリッピング
処理と呼ばれている）、視野内にある機器だけを描画す
ることにより描画時間の短縮を図っているが、基本的に
視野内にある機器は全て描画している。従ってクリッピ
ング処理により描画対象機器を絞り込んでも各機器を構
成するプリミティブ数（または、そのプリミティブを構
成するポリゴン（多角形数）が多ければ結果的に描画時
間の増加につながり快適なインタラクティブ性が確保で
きない。

【００２３】図４に実際のシミュレーションシステムに
おける描画対象ポリゴン（視野内に有り描画しなければ
ならないポリゴン）数と描画処理時問の測定結果の一例
を示す。描画対象ポリゴン数の増加に伴い描画処理時間
が増加していく様子が観測できる。数千ポリゴンで描画
時間一秒を超えてしまっているためかなりインタラクテ
ィプ性が損なわれている。

【００２４】本発明の他の目的は、各種の３次元シミュ
レーション機能の実現にプリミティブ図形の検索による
描画処理時間を短縮できる３次元シミュレーション方法
を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】

（第１の発明）本発明は、プラントの機器・設備をプリ
ミティブ図形の集合として３次元モデル化し、視点から
見た範囲内のプリミティブ図形群を検索してディスプレ
イ上に各種機能を有して描画する３次元シミュレーショ
ンシステムにおいて、前記各機器・設備個別に、それら
を構成する全てのプリミティブ図形を内部に含む外接直
方体を定義した情報を用意しておき、前記各機器・設備
のリストから前記視点から見た範囲内に入る前記外接直
方体又はその周辺に含まれる機器・設備を検索して機器
・設備候補リストとし、このリストに含まれる機器・設
備のプリミティブ図形を検索してプリミティブ候補リス
トとし、このプリミティブ候補リストに対して３次元シ
ミュレーションの各種機能処理を行うことを特徴とす
る。

【００２６】すなわち、機器・設備の３次元モデルに外
接する最小の直方体の情報を用意しておき、この情報を
利用して視野内の機器・設備のプリミティブ図形を機器
・設備単位のグループとして一括検索することにより、
検索する処理量の軽減を図る。

【００２７】（第２の発明）本発明は、前記視点からみ
た機器・設備までの距離が設定値以上である機器・設備
はプリミティブ図形を簡略化して描画することを特徴と
する。

【００２８】前記プリミティブ図形の描画は、当該プリ
ミティブ図形の外接直方体とすることを特徴とする。

【００２９】すなわち、視点からの距離が設定値以上の
機器・設備は、それを構成するプリミティブを全て外接
直方体等で近似して簡略化した描画をすることにより、
ポリゴン数を削減して描画処理時間を短縮する。

【００３０】（第３の発明）本発明は、前記機器・設備
のうち体積的に大きな機器・設備のプリミティブをあら
かじめ登録しておき、この登録した機器・設備が前記視
野内に入る場合にそのプリミティブの背後に隠れてしま
う機器・設備を検索し、当該機器を描画対象機器から外
すことを特徴とする。

【００３１】すなわち、体積的に大きな機器・設備の背
後に隠れる機器・設備の描画を省略することで描画処理
時間を短縮する。

【００３２】（第４の発明）本発明は、プリミティブ図
形の描画は、描画対象となる機器・設備を構成する複数
のプリミティブからその体積値の小さいプリミティブを
削減することを特徴とする。

【００３３】すなわち、体積値の大きいプリミティブが
体積値の小さいプリミティブよりも知覚され易いため、
体積値の小さいプリミティブを削減した描画処理を行う
ことにより、描画処理時間を短縮する。

【００３４】なお、体積値の大小を視点からの相対的な
距離に応じて決定すること、削除にはモデルを外概から
細部へ段階的に定めた簡略化のレベルで決定すること、
描画するプリミティブの総数Ｎをあらかじめ設定するこ
ともできる。

【００３５】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図１は、機器の３次元モデルのプリ
ミティブ表現例を示し、２つのプリミティブ図形Ａ，Ｂ
の集合体として表現される。このプリミティブ表現に対
して、本実施形態では、３次元モデルに外接する直方体
を定義し、その外接直方体の情報を用いて各種機能処理
の高速化を図る。

【００３６】機器の外接直方体の定義を説明する。一般
に、プラント用３次元シミュレーションシステムにおい
て、１つの機器（例えば、変圧器）の３次元モデルはい
くつかのプリミティブ図形の集合体として３次元（ｘ，
ｙ，ｚ）空間に上にモデル表現される。図１ではプリミ
ティブ図形Ａ，Ｂの表現例である。

【００３７】この表現に対して、機器の外接直方体と
は、３次元軸ｘ，ｙ，ｚに対して面が全てｘｙ，ｙｚ，
ｚｘ平面に平行で、かつ機器を構成する全てのプリミテ
ィブを内部に含む直方体のうち大きさが最小のものとす
る。図２は、図１の集合体に対して外接直方体Ｃを定義
した例を示す。

【００３８】このように、１つの機器の集合体に対して
１つの外接直方体を定義することにより、その外接直方
体がその機器の集合体の３次元空間上での大凡の位置と
大きさの情報を持つこと（グルーピング）になる。

【００３９】以下には、各種機能別の実施形態を説明す
る。なお、プラント用３次元シミュレーションにおい
て、プラントを構成する全ての機器は個別にリストとい
う形式によりデータ化されている。また、何らかの処理
を行う場合、処理対象となるプリミティブのリスト（プ
リミティブ候補リストと呼ぶ）を作成し、そのリストを
用いて処理を行う。

【００４０】（１）描画…視野の中にあるプリミティブ
図形を検索してディスプレイ上に描画するには、次の２
段階で検索する。

【００４１】（１ａ）全ての機器リストから、外接直方
体が視野の中に入っている機器を検索し、入っていれば
描画機器候補リストに加える。

【００４２】（１ｂ）描画機器候補リストから、視野の
中に入っているプリミティブを検索し、入っていればプ
リミティブ候補リストに加える。

【００４３】上記の処理により作成されたプリミティブ
候補リストを用いて描画を行う。

【００４４】（２）通り抜け禁止…カメラが内部にある
プリミティブを次の２段階で検索して通り抜け禁止処理
をする。

【００４５】（２ａ）全ての機器リストから、カメラが
外接直方体の内部にある機器を検索し、内部にあるもの
は機器候補リストに加える。

【００４６】（２ｂ）機器候補リストから、カメラが内
部にあるプリミティブを検索し、内部にあるものをプリ
ミティブ候補リストに加える。

【００４７】上記の処理により作成されたプリミティブ
候補リストを用いて通り抜け禁止処理を行う。

【００４８】（３）危険警報…カメラが危険警報範囲
（外形と危険範囲）内にあるプリミティブを次の２段階
で検索し、危険警報処理を行う。

【００４９】（３ａ）全ての機器リストから、カメラが
危険警報範囲内にある機器を検索し、内部にあるものは
機器候補リストに加える。

【００５０】（３ｂ）機器候補リストから、カメラが危
険警報範囲内にあるプリミティブを検索し、内部にある
ものはプリミティブ候補リストに加える。

【００５１】上記の処理により、作成されたプリミティ
ブ候補リストを用いて危険警報処理を行う。

【００５２】（４）自動昇降（視野の高さの自動変更）
…カメラが上に乗っているプリミティブを次の２段階で
検索し、自動昇降処理を行う。

【００５３】（４ａ）全ての機器リストから、カメラが
外接直方体の内部又は上部にある機器を検索し、内部又
は上部にあるものは機器候補リストに加える。

【００５４】（４ｂ）機器候補リストから、カメラが上
部にあるプリミティブを検索し、上部にあればプリミテ
ィブ候補リストに加える。

【００５５】上記の処理によって作成されたプリミティ
ブ候補リストを用いて自動昇降処理を行う。

【００５６】以上までの各処理における外接直方体を利
用した３次元シミュレーションでは、処理量が軽減され
ることを以下に説明する。

【００５７】簡単のため、プラントはＥ個（Ｅ≧１）の
機器を有し、それぞれの機器がＰ個（Ｐ≧１）のプリミ
ティブ図形からなるとする。また、検索する処理は機器
の外接直方体に対してもプリミティブに対しても同じア
ルゴリズムを用いるものとし、全機器リストからプリミ
ティブ候補を検索する処理量を考える。

【００５８】従来法の場合、全てのプリミティブを検索
するため、その処理量ＣはＣ＝ＥＰとなる。一方、本実
施形態の場合、まず全ての機器を検索し、その中のｎ個
（Ｅ≧ｎ≧０）の機器候補全てに対してプリミティブを
検索するため、その処理量ＭはＭ＝Ｅ＋ｎＰとなる。

【００５９】従って、処理量の比Ｒ（Ｍ／Ｃ）はＲ＝ｎ
／Ｅ＋１／Ｐとなるが、これはｎの値によって処理量が
リニアに増減することを示している。この比ＲがＲ＜１
の場合、つまりｎの値が０≦ｎ＜Ｅ（１−１／Ｐ）の場
合、本実施形態では処理量が軽減される。ｎ＝０のとき
には最も軽減されて１／Ｐとなる。

【００６０】プラント用シミュレーションの実際におい
て、Ｐは数十程度となるためＥ（１−１／Ｐ）≒Ｅの近
似が成り立つ。つまり、実用上ではｎの値全般に対して
本実施形態の手法では処理量が軽減され、最大で１／Ｐ
まで軽減される。

【００６１】（第２の実施形態）本実施形態では、３次
元モデルの外接直方体を利用した描画処理時間短縮手法
であり、描画対象とされた機器の外接直方体情報を利用
しで描画ポリゴン数を削滅することにより描画処理時間
の短縮を実現する。

【００６２】外接直方体は、前記の実施形態で説明する
ように、プラント用３次元シミュレーションシステムに
おいては、１つの機器の３次元モデルは幾つかのプリミ
ティブ図形の集合体として３次元（ｘｙｚ）空間（シミ
ュレーション空問）上にモデル表現され、機器の外接直
方体とは面が全てｘｙ、ｙｚ、ｚｘ平面に平行で、かつ
機器を構成する全てのプリミティブを内部に含む直方体
のうち大きさが最小のものである。

【００６３】また、１つの機器に対して１つの外接直方
体を定義することにより、その外接直方体がその機器の
３次元空間上での大凡の位置と、大きさの情報を持つこ
とになるし、機器を構成する各プリミティブにも外接直
方体が定義できる。

【００６４】さて、視点から遠く離れた機器を詳細に描
画しても人間の目ではその細部までを感知できない。

【００６５】そこで、本実施形態では、描画処理におい
て、あるしきい値距離ｄｔを設定し、視点からの距離が
ｄｔ以下である機器はモデルをそのまま描画する。視点
からの距離がｄｔ以上である機器はモデルをそのまま描
画しても細部まで人間が感知できないと判断し機器の形
状を簡略化して（描画ポリゴン数を減らして）描画す
る。具体的な簡略化形状は機器を構成するプリミティブ
の外接直方体を利用する。

【００６６】つまり、本実施形態では、視点からの距離
がｄｔ以上の機器は、それを構成するプリミティプを全
て外接直方体で近似して描画する。外接直方体を用いる
場合四角柱は外接直方体と実際の形状が同じため形状簡
略化はされない（ポリゴン数は滅少しない）。一方、円
柱（シミュレーションでは十二角柱等の多角形で表現さ
れている）は外接直方体を描画することによりポリゴン
数を削滅することができる。

【００６７】プラントシミュレーションの様にモデルに
円柱が多く含まれている場合外接直方体で形状を簡略化
することによる描画時間の短縮効果は大きくなる。図３
に実際の処理時間の比較を示すように、本実施形態によ
れば、描画処理時問が短縮されていることがわかる。

【００６８】（第３の実施形態）プラント用３次元シミ
ュレーションのようなシステムの機器の中には体積的に
大きな機器（例えぱ変電所における変圧器）が配置され
ている場含が多い。このような大きな機器が視野内にあ
る場合その背後にあり大きな機器にすっぽりと隠れてし
まっている機器はもともとディスプレイを通しても見え
ない機器なので描画する必要が無い。

【００６９】そこで、本実施形態では、体積的に大きな
機器（大きな直方体または円柱を含んでいる）の大きな
プリミティブをあらかじめ登録しておき、視野内にその
機器が入った場合に大きなプリミティブの背後にすっぽ
りと隠れてしまった機器を検索し、当該機器を描画対象
機器から外す。

【００７０】具体的には、まず設定された機器の大きな
プリミティブが視野内に入った場合、そのプリミティブ
の外接直方体の外辺（エッジ）と視点とを通る複数の平
面を求め、その平面で閉じた空間（設定されたプリミテ
ィブが覆い隠す空間）を求める。次に、そのプリミティ
ブより後ろにある機器の外接直方体を基にプリミティブ
が覆い隠す空間内にあるかどうかを判定し、空間内にあ
れぱ描画対象機器から外す。

【００７１】これにより、本実施形態では、体積的に大
きな機器の背後に隠れる機器の描画を省略でき、描画処
理時間を短縮できる。

【００７２】（第４の実施形態）前記の第２の実施形態
では、視点から見た機器・設備までの距離が設定値以上
あるものはプリミティブ図形を簡略化して描画すること
により、描画時間を短縮する。

【００７３】このためには、簡略化モデルを事前に作成
し、３次元シミュレーションがそれらのデータを全て保
持する。例えば、ある対象物について形状を簡略化する
場合、その簡略化レベルを５段階とすると、もともとの
３次元モデルの他に形状を簡略化したモデルを４つ作成
しなければならず、そのモデリングに手間がかかる。ま
た、作成した５つのモデルの全てをシミュレーションシ
ステムが保持するため、３次元モデル１個の場合に比べ
てシステムのメモリ使用量が増える。

【００７４】このような問題を解消するため、本実施形
態では、描画対象となる機器・設備を構成する複数のプ
リミティブからその体積値の小さいプリミティブを削減
することにより形状を簡略化し、描画処理時間の短縮を
図る。

【００７５】つまり、体積値の大きいプリミティブと体
積値の小さいプリミティブがコンピュータディスプレイ
に投影された場合、体積値の大きいプリミティブが体積
値の小さいプリミティブよりも知覚され易いため、体積
値の小さいプリミティブを削減した描画処理を行うこと
により、処理時間を短縮する。

【００７６】具体的には、プリミティブを体積値の大き
い順に描画するため、各３次元モデルを構成するプリミ
ティブ形状を体積値の大きい順にならベ、視点とモデル
の距離に応じて描画するプリミティブ数を制限すること
により、形状簡略化を行う。以下に本実施形態のアルゴ
リズムを記す。

【００７７】（１）事前準備 （１ａ）描画するプリミティブ形状の個数Ｎを決める。

【００７８】（１ｂ）各３次元モデルについて、それを
構成するプリミティブ形状を体積値の大きい順にならぺ
る。

【００７９】（２）視点変更 （２ａ）視野内にある３次元モデルを検索し、描画対象
オブジェクトのリストを作成する。

【００８０】（２ｂ）描画対象の各オブジェクト０
_i（ｉ＝０〜ｌ，−１）と視点との距離ｄ_iを計算する。

【００８１】（２ｃ）次式により描画対象のオブジェク
ト０_iの描画すべきプリミティブ形状の個数ｎ_iを計算す
る。

【００８２】

【数１】ｎ_i＝Ｄ_i×Ｎ／ΣＤ_j 但し、Ｄ_i＝１／ｄ_i この計算において、ｎ_iがオブジェクト０_iを構成するプ
リミティブ形状の総数ｐ_iよりも大きい場合はｎ_i＝ｐ_i
とする。ｎ_i＜ｐｉの場合、形状簡略化が行われる。

【００８３】（２ｄ）描画対象のオブジェクト０_iに対
し、ｎ_i個だけプリミティブ形状を描画する。

【００８４】本実施形態によれば、以下のような利点が
ある。

【００８５】（Ａ）描画するプリミティブ形状の総数Ｎ
を予め設定するため、最低フレームレート（一秒あたり
の描画更新数）を確保することができる。

【００８６】（Ｂ）各３次元モデルをプリミティブ形状
の体積値が大きい順に形状簡略化するため、モデルを外
概から細部へ段階的な簡略化レベルの設定が実現でき
る。

【００８７】（Ｃ）事前に簡略化モデルの作成が不要で
あり、また、簡略化モデルを別に持つ必要がないので余
計なメモリ消費がない。

【００８８】（Ｄ）従来のような視点からの絶対的な距
離による形状簡略化ではなく、相対的な距離に応じた形
状簡略化であるため、描画対象の各モデルに対し相対的
な形状簡略化レベルが設定できるため画像の歪みが少な
い。

【００８９】実際の３次元シミュレーションシステムに
おける、描画ポリゴン数とフレームレートの関係を本実
施形態を適用した場合としない場合とで実測した結果を
図５に示す。

【００９０】この実測結果は、描画するプリミティブ形
状数Ｎを一例として１０００（最低フレームレートが
１）に設定している。図５から、本実施形態の適用によ
り、フレームレートが４倍程度まで向上していることが
わかる。

【００９１】また、形状簡略化を行った場合の画像の歪
み率も同時に図５に示してある。ここで、画像の歪み率
とは、あるシーンを６４０画素×４８０画素のディスプ
レイウィンドに描画した場合の、従来方式（形状簡略化
なし）に対する本実施形態（形状簡略化あり）の描画画
像の歪み率で以下の式により求めた。

【００９２】

【数２】歪み率（％）＝Σ（Ｔ_ij≠Ｍ_ij）／全画素数
（640画素×480画素）×100 但し、Ｔ_ij：従来方式で描画した（ｉ，ｊ）画素の色
値。

【００９３】Ｍ_ij：本実施形態により描画した（ｉ，
ｊ）画素の色値。

【００９４】この結果から、歪み率が小さければ小さい
ほど形状簡略化による画質の劣化が小さいといえる。図
５をみると、歪み率ははぽ６％以下であるので、元の画
質を劣化させることなく形状簡略化が行われていること
がわかる。

【００９５】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、機器・
設備の３次元モデルに外接する最小の直方体の情報を用
意しておき、この情報を利用して視野内の機器・設備の
プリミティブ図形を機器・設備単位のグループとして一
括検索するようにしたため、従来の個別のプリミティブ
の検索に比べて検索処理量の軽減を図ることができる。
具体的には、以下の効果がある。

【００９６】（１）描画機能を実現するための、描画対
象となるプリミティブ図形を検索する処理量の平均的軽
減を図ることができる。

【００９７】（２）通り抜け禁止機能を実現するため
の、カメラが内部にあるプリミティブ図形を検索する処
理量の平均的軽減を図ることができる。

【００９８】（３）危険警報機能を実現するための、カ
メラが形状＋危険範囲内部にあるプリミティブ図形を検
索する処理量の平均的軽減を図ることができる。

【００９９】（４）カメラの自動昇降機能を実現するた
めの、カメラが上に乗っているプリミティブ図形を検索
する処理量の平均的軽減を図ることができる。

【０１００】また、本発明によれば、３次元モデルの外
接直方体情報を利用して形状簡略化・不可視機器の検索
・非描画を行うようにしたため、描画対象ポリゴン数を
削減し３次元シミュレーションシステムの描画処理時間
が短縮できる効果がある。

【０１０１】また、本発明によれば、プリミティブ図形
の描画は、描画対象となる機器・設備を構成する複数の
プリミティブからその体積値の小さいプリミティブを削
減するようにしたため、以下の効果がある。

【０１０２】（Ａ）体積値の大きいプリミティブの描画
で知覚され易くしながら、体積値の小さいプリミティブ
を削減した描画処理により、描画処理時間を短縮でき
る。

【０１０３】（Ｂ）事前に簡略化モデルの作成が不要で
あり、また、簡略化モデルを別に持つ必要がないので余
計なメモリ消費がない。

【０１０４】（Ｃ）描画するプリミティブ形状の総数Ｎ
を予め設定することにより、最低フレームレート（一秒
あたりの描画更新数）を確保することができる。

【０１０５】（Ｄ）各３次元モデルをプリミティブ形状
の体積値が大きい順に形状簡略化することにより、モデ
ルを外概から細部へ段階的な簡略化レベルが実現でき
る。

【０１０６】（Ｅ）従来のような視点からの絶対的な距
離による形状簡略化ではなく、相対的な距離に応じた形
状簡略化を行うことで、描画対象の各モデルに対し相対
的な形状簡略化レベルが設定できるため画像の歪みが少
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】機器モデルのプリミティブ表現例。

【図２】本発明の実施形態に係る外接直方体の定義例。

【図３】本発明の方法を適用した場合と従来方法とによ
る描画処理時間の比較結果。

【図４】プラント用３次元シミュレーションの描画処理
速度実測値。

【図５】本発明の方法を適用した場合と従来方法とによ
るフレームレートと歪み率特性。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントの機器・設備をプリミティブ図
   形の集合として３次元モデル化し、視点から見た範囲内
   のプリミティブ図形群を検索してディスプレイ上に各種
   機能を有して描画する３次元シミュレーションシステム
   において、 前記各機器・設備個別に、それらを構成する全てのプリ
   ミティブ図形を内部に含む外接直方体を定義した情報を
   用意しておき、 前記各機器・設備のリストから前記視点から見た範囲内
   に入る前記外接直方体又はその周辺に含まれる機器・設
   備を検索して機器・設備候補リストとし、このリストに
   含まれる機器・設備のプリミティブ図形を検索してプリ
   ミティブ候補リストとし、このプリミティブ候補リスト
   に対して３次元シミュレーションの各種機能処理を行う
   ことを特徴とする３次元シミュレーション方法。
2. 【請求項２】 前記視点からみた機器・設備までの距離
   が設定値以上である機器・設備はプリミティブ図形を簡
   略化して描画することを特徴とする請求項１に記載の３
   次元シミュレーション方法。
3. 【請求項３】 前記プリミティブ図形の描画は、当該プ
   リミティブ図形の外接直方体とすることを特徴とする請
   求項２に記載の３次元シミュレーション方法。
4. 【請求項４】 前記プリミティブ図形の描画は、描画対
   象となる機器・設備を構成する複数のプリミティブから
   その体積値の小さいプリミティブを削減することを特徴
   とする請求項２又は３に記載の３次元シミュレーション
   方法。
5. 【請求項５】 前記機器・設備のうち体積的に大きな機
   器・設備のプリミティブをあらかじめ登録しておき、こ
   の登録した機器・設備が前記視野内に入る場合にそのプ
   リミティブの背後に隠れてしまう機器・設備を検索し、
   当該機器を描画対象機器から外すことを特徴とする請求
   項１又は２に記載の３次元シミュレーション方法。