(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリーに蓄えられた３次元空間上の曲面およびループの情報を基に、ＣＰＵにより線画の描画命令を出し、該線画の描画命令に従ってグラフィックプロセッサーが表示メモリーに線と色の情報を出力し、該出力された線と色の情報を基に表示装置が２次元画像を表示する３次元形状の表示方法において、前記ＣＰＵにより、前記曲面またはループの種類によって該曲面またはループに対してマーカーの表示を行うか否かを判定し、マーカーの表示を行うと判定された曲面またはループについて、予め設定された条件に該当するポイントにおける前記曲面またはループの法線または接線を算出し、前記表示装置に、該算出した法線または接線に方向が一致する線分をマーカーとして表示させることを特徴とする３次元形状の表示方法。
【請求項２】
３次元空間上の曲面およびループの情報を蓄えるメモリーと、該メモリーに蓄えられた前記曲面またはループの情報を基に線画の描画命令を出すＣＰＵと、該線画の描画命令に従って線と色の情報を出力するグラフィックプロセッサーと、該線と色の情報を蓄える表示メモリーと、該表示メモリーの線と色の情報を基に２次元画像を表示する表示装置とを備える３次元ＣＡＤシステムにおいて、
前記ＣＰＵは、前記曲面またはループの種類によって該曲面またはループに対してマーカーの表示を行うか否かを判定し、マーカーの表示を行うと判定された曲面またはループについて、予め設定された条件に該当するポイントにおける前記曲面またはループの法線または接線を算出し、前記表示装置に、該算出した法線または接線に方向が一致する線分をマーカーとして表示させることを特徴とする３次元ＣＡＤシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
３次元空間上の曲面やループを、その種類に応じて表示し分ける３次元形状の表示方法に関し、更には、該表示方法を用いる３次元ＣＡＤシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自由曲面を利用した３次元ＣＡＤにおいては、システムの内容表現上、複数の種類の３次元形状を同時に表示することがある。これらの３次元形状は、種類によって可能な操作が異なっていたり、同じ操作を行なってもその効果が違う場合がある。このため、オペレータが３次元形状の制御を行なう上では、その表示から３次元形状の種類を素早く判別できることが作業の効率に大きく影響する。
【０００３】
例えば、面の情報を持たず境界の情報だけを持つループと、面の情報を持った曲面が、３次元形状の設計途中では度々現れる。これらの形状を表示する場合、操作の対象となる形状が面の情報を持っているかどうかではふるまいが違うため、オペレータにとってすぐに区別できるように表示されていることが望ましい。
【０００４】
従来は、このような曲面及びループの表示において、その状態や種類を判別するために、曲面及びループの境界線を表わす線画の色や濃淡による表示、または、面の陰影付けによる色や濃淡による表示を行なってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術には以下に記すような問題点がある。
（１）同時発色数の限られた表示システムでは、線画に使える色数が足りない場合がある。この場合、他の目的で使用している色を共有することになるため、画面が繁雑になり操作が行いにくくなっていた。
（２）３次元形状を表示する場合、曲面及びループは他の曲面と空間的に境界線を共有している場合が多く、線の色や線種による表示方法では、隣合った曲面もしくはループの境界線と重なって表示される場合があり、画面が繁雑になる可能性があった。
（３）陰影付け表示は、システムに大きな負荷を要求するため処理時間が長くなり、快適なレスポンスを実現することが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたもので、表示色の制限や、線が重なることによって生じる画面の繁雑さを回避し、曲面及びループの種類を簡便かつ確実に判別できるような表示を行なうことができる３次元形状の表示方法と該方法を用いる３次元ＣＡＤシステムを提供することをその解決すべき課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、メモリーに蓄えられた３次元空間上の曲面およびループの情報を基に、ＣＰＵにより線画の描画命令を出し、該線画の描画命令に従ってグラフィックプロセッサーが表示メモリーに線と色の情報を出力し、該出力された線と色の情報を基に表示装置が２次元画像を表示する３次元形状の表示方法において、前記ＣＰＵにより、前記曲面またはループの種類によって該曲面またはループに対してマーカーの表示を行うか否かを判定し、マーカーの表示を行うと判定された曲面またはループについて、予め設定された条件に該当するポイントにおける前記曲面またはループの法線または接線を算出し、前記表示装置に、該算出した法線または接線に方向が一致する線分をマーカーとして表示させることにより、該マーカーが表示された曲面と、該マーカーが表示されない曲面との判別を可能としたことを特徴とするもので、もって、多数の色が使用できない表示システムにおいても表示面が繁雑になることなく、扱われる曲面の種類を表示マーカーによって簡便かつ確実に、しかも、高速な処理によって表示することが可能となるようにしたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、３次元空間上の曲面およびループの情報を蓄えるメモリーと、該メモリーに蓄えられた前記曲面またはループの情報を基に線画の描画命令を出すＣＰＵと、該線画の描画命令に従って線と色の情報を出力するグラフィックプロセッサーと、該線と色の情報を蓄える表示メモリーと、該表示メモリーの線と色の情報を基に２次元画像を表示する表示装置とを備える３次元ＣＡＤシステムにおいて、前記ＣＰＵは、前記曲面またはループの種類によって該曲面またはループに対してマーカーの表示を行うか否かを判定し、マーカーの表示を行うと判定された曲面またはループについて、予め設定された条件に該当するポイントにおける前記曲面またはループの法線または接線を算出し、前記表示装置に、該算出した法線または接線に方向が一致する線分をマーカーとして表示させることを特徴とするもので、もって、多数の色が使用できない表示システムにおいても表示面が繁雑になることなく、扱われる曲面の種類を表示マーカーによって簡便かつ確実に、しかも、高速な処理によって表示することが可能となるようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による３次元形状の表示方法の実施形態を添付された図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明による３次元形状の表示方法を実行するシステム（例えば、３次元ＣＡＤシステム）の一実施形態を説明するためのブロック図で、図中、１はシステムバス、１１はＣＰＵ、１２は曲面・ループ情報を蓄えるメモリー、１３はグラフィックスプロセッサー、１４は表示メモリー、１５は表示装置である。３次元空間上の曲面、もしくはループを含む形状を２次元画面に表示するシステムにおいて、ＣＰＵ１１はメモリー１２上に蓄えられた３次元立体の曲面またはループの情報をもとに線画の描画命令を出す。グラフィックスプロセッサー１３は表示メモリー１４に線と色の情報を出力し、この情報を元に表示装置１５に２次元画像として出力する。
【００１２】
図２は、本発明による３次元形状の表示方法の処理の一実施形態を説明するためのフローチャートである。
図３は、本発明による３次元形状の表示方法の処理の一実施形態において、曲面もしくはループを構成する稜線の中点における法線を表わしたものである。
図４は、図３に示した実施形態において、法線をマーカーとして表示した表示画面の一例を示す。
図５は、本発明による３次元形状の表示方法の処理の他の実施形態を示す図で、稜線の１／３点の法線から得られたマーカーを（Ａ）に、稜線の１／３点の接線から得られたマーカーを（Ｂ）に、曲面内部の点における法線から得られたマーカーを（Ｃ）に、曲面内部の点における接線から得られたマーカーを（Ｄ）に示すものである。
【００１３】
以下に、図１ないし５を参照して本発明の動作の一例を説明する。
（１）曲面またはループの種類によって、表示を行なうかどうかを判定する（図２，ステップＳ１）。表示を行なわないならば、終了する（通常のループ表示の処理へ進む）。マーカーの表示を行なうならば次のステップへ進む。
【００１４】
（２）例えば、対象となる曲面またはループの稜線、すなわち、曲面の境界曲線を構成する稜線またはループ自体を構成する稜線が４本からなる場合、それぞれの稜線の中点をｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４として、これらの値を算出する。
【００１５】
（３）これらの中点において、曲面もしくはループに対する法線を算出する。例えば、曲面に対する法線を求める場合、曲面式におけるパラメータでそれぞれＳ(ｕ，ｖ)＝(０,０.５),(１.０,０.５),(０.５,０),(０.５,１.０)における法線を求める。ここで求められたそれぞれの点における法線をvec１，vec２，vec３，vec４とする（図２，ステッＳ３）。また、曲面を持たないループの場合は、４本の稜線から得られる平均法線ベクトルを求めてもよい。図３にこの時の各中点における各法線を示している。
【００１６】
（４）画面上に表示する上でのマーカーの適度な長さを算出する（図２，ステップＳ４）。このとき長さの算出基準は、表示の目的や状況によって必ずしも一意に決まるものではなく、また投影方法によっても計算法は変わる。従って、表示する範囲の大きさと倍率などを元に、表示上見やすい大きさを計算で求められるようにする。例えば、以下のような計算で求める。
表示倍率＝（注視点から視点までの距離）／（視点から投影面までの距離）
【００１７】
（５）求めた各中点を始点として、法線方向に一致し、先程算出した表示倍率から得られた線分をマーカーとして表示する（図２，ステップＳ５）。図４にこのときのマーカーの表示例を示す。
【００１８】
以上の動作の応用による他の実施例として、稜線の中点ではなく、１／３点やそれ以外の点において線分を表示したり、法線ではなく接線の表示を行なうようにすることで、さらに多くの曲面及びループの種類に対応することができる。また、曲面においては必ずしも稜線上から線分を表示する必要はなく、ループ内の曲面にポイントを設定してその位置にマーカーを表示することによりループとの表示上の区別をすることができる。上記のような各種の例を図５の（Ａ）〜（Ｄ）に示す。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１の効果：この発明の３次元形状の表示方法により、多数の色が使用できない表示システムにおいても表示面が繁雑になることなく、扱われる曲面またはループの種類を表示マーカーによって簡便かつ確実に、しかも、高速な処理によって表示することが可能となる。
【００２１】
請求項２の効果：多数の色が使用できない表示システムにおいても表示面が繁雑になることなく、扱われる曲面及びループの種類を表示マーカーによって簡便かつ確実に、しかも、高速な処理によって表示することができる３次元ＣＡＤシステムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による３次元形状の表示方法を実行するシステム（例えば、３次元ＣＡＤシステム）の一実施形態を説明するためのブロック図である。
【図２】  本発明による３次元形状の表示方法の処理の一実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図３】  本発明による３次元形状の表示方法の処理の一実施形態において、曲面もしくはループを構成する稜線の中点における法線を表わしたものである。
【図４】  図３に示した実施形態において、法線をマーカーとして表示した表示画面の一例を示す図である。
【図５】  本発明による３次元形状の表示方法の処理の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１…システムバス、１１…ＣＰＵ、１２…曲面・ループ情報を蓄えるメモリー、１３…グラフィックスプロセッサー、１４…表示メモリー、１５…表示装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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