(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想３次元空間に配置された第１の３次元オブジェクト及び該第１の３次元オブジェクトに連動する第２の３次元オブジェクトのそれぞれに係る位置座標と、該第１の３次元オブジェクトに連動する第２の３次元オブジェクトに係る位置座標と、を入力する３次元ＣＧデザイン装置において、
前記仮想３次元空間に配置された所定面からの前記第１の３次元オブジェクトの複数の高さのそれぞれに対応づけて、前記第２の３次元オブジェクトに係る位置座標を算出するための基礎データを記憶する基礎データ記憶手段と、
前記第１の３次元オブジェクトに係る位置座標を入力する位置座標入力手段と、
前記位置座標入力手段により入力される位置座標に基づいて前記複数の高さのうち１つを選択する基準位置選択手段と、
前記基準位置選択手段により選択される高さに対応づけて前記基礎データ記憶手段に記憶される基礎データと、前記位置座標入力手段により入力される前記第１の３次元オブジェクトに係る位置座標と、に基づいて前記第２の３次元オブジェクトに係る位置座標を算出する位置座標算出手段と、
を含むことを特徴とする３次元ＣＧデザイン装置。
【請求項２】
請求項１に記載の３次元ＣＧデザイン装置において、
前記基準位置選択手段は、前記複数の高さのうち前記位置座標入力手段により入力される位置座標に係る高さに近いものを選択する、
ことを特徴とする３次元ＣＧデザイン装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の３次元ＣＧデザイン装置において、
前記位置座標入力手段により入力される位置座標の高さを前記複数の高さのうち前記基準位置選択手段により選択される１つに対応する位置座標に変更する位置座標変更手段をさらに含む、
ことを特徴とする３次元ＣＧデザイン装置。
【請求項４】
仮想３次元空間に配置された第１の３次元オブジェクト及び該第１の３次元オブジェクトに連動する第２の３次元オブジェクトのそれぞれに係る位置座標を入力する３次元ＣＧデザイン装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記仮想３次元空間に配置された所定面からの前記第１の３次元オブジェクトの複数の高さのそれぞれに対応づけて、前記第２の３次元オブジェクトに係る位置座標を算出するための基礎データを記憶する基礎データ記憶手段、
前記第１の３次元オブジェクトに係る位置座標を入力する位置座標入力手段、
前記位置座標入力手段により入力される位置座標に基づいて前記複数の高さのうち１つを選択する選択手段、及び、
前記選択手段により選択される高さに対応づけて前記基礎データ記憶手段に記憶される基礎データと、前記位置座標入力手段により入力される前記第１の３次元オブジェクトに係る位置座標と、に基づいて前記第２の３次元オブジェクトに係る位置座標を算出する位置座標算出手段、
としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は３次元ＣＧデザイン装置及びプログラムに関し、特に、３次元オブジェクトを効率よくデザインすることができる３次元ＣＧデザイン装置及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
３次元ＣＧ（Computer Graphics）は益々普及しており、近年、ゲーム、テレビ、映画等、幅広い分野で活用されている。３次元ＣＧでは、仮想３次元空間にオブジェクト及び視点が配置され、該視点から見た仮想３次元空間の様子がディスプレイに表示される。また、これらオブジェクト及び視点は、仮想３次元空間を移動することもできる。３次元空間に配置される各オブジェクト（３次元オブジェクト）の形状や動きはデザインツール（ソフトウェア）を用いて人手でデザインされたり、現実のオブジェクトから所謂キャプチャリングの技術を用いて取り込まれたり、コンピュータによって自動生成されたりする。
【０００３】
３次元オブジェクトの中には複数の部分オブジェクトを組み合わせにより構成されるものもある。このとき、各部分オブジェクト係る位置座標が相互に関連すべき場合がある。また、各部分オブジェクトに係る位置座標が他のオブジェクトに係る位置座標と相互に関連すべき場合もある。例えば、脛部分オブジェクト及び足首部分オブジェクトを含む人間オブジェクトをデザインする場合、脛部分オブジェクトが地面オブジェクトに近ければ、それに応じて、足が地面に接するよう足首部分オブジェクトに係る位置座標が決定されるべきである。また、脛部分オブジェクトが地面オブジェクトから離れていれば、それに応じて、足首が宙に浮いて脛に対して自然な角度で繋がるよう足首オブジェクトに係る位置座標が決定されるべきである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうした事情を考慮して、あるオブジェクトに係る位置座標を決定した場合には、そのオブジェクトに連動する他のオブジェクトに係る位置座標を自動計算できるようになれば、３次元オブジェクトのデザイン効率は飛躍的に向上するはずである。しかしながら、かかる計算を厳密に行うと計算時間が掛かかってしまい、円滑なデザイン作業を却って阻害してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、あるオブジェクトに係る位置座標を入力することにより、該オブジェクトに連動する他のオブジェクトに係る位置座標を簡易に自動入力できるようにして、３次元オブジェクトのデザイン効率を向上させることができる３次元ＣＧデザイン装置及びプログラムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る３次元ＣＧデザイン装置は、第１の３次元オブジェクトに係る位置座標と、該第１の３次元オブジェクトに連動する第２の３次元オブジェクトに係る位置座標と、を入力する３次元ＣＧデザイン装置において、前記第１の３次元オブジェクトに係る複数の基準位置のそれぞれに対応づけて、前記第２の３次元オブジェクトに係る位置座標を算出するための基礎データを記憶する基礎データ記憶手段と、前記第１の３次元オブジェクトに係る位置座標を入力する位置座標入力手段と、前記位置座標入力手段により入力される位置座標に基づいて前記複数の基準位置のうち１つを選択する基準位置選択手段と、前記基準位置選択手段により選択される基準位置に対応づけて前記基礎データ記憶手段に記憶される基礎データに基づいて前記第２の３次元オブジェクトに係る位置座標を算出する位置座標算出手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係るプログラムは、第１の３次元オブジェクトに係る位置座標と、該第１の３次元オブジェクトに連動する第２の３次元オブジェクトに係る位置座標と、を入力する３次元ＣＧデザイン装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、前記第１の３次元オブジェクトに係る複数の基準位置のそれぞれに対応づけて、前記第２の３次元オブジェクトに係る位置座標を算出するための基礎データを記憶する基礎データ記憶手段、前記第１の３次元オブジェクトに係る位置座標を入力する位置座標入力手段、前記位置座標入力手段により入力される位置座標に基づいて前記複数の基準位置のうち１つを選択する基準位置選択手段、及び、前記基準位置選択手段により選択される基準位置に対応づけて前記基礎データ記憶手段に記憶される基礎データに基づいて前記第２の３次元オブジェクトに係る位置座標を算出する位置座標算出手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。
【０００８】
本発明では、第１の３次元オブジェクトに係る複数の基準位置のそれぞれに対応づけて、第２の３次元オブジェクトに係る位置座標を算出するための基礎データが記憶される。ここで、第２の３次元オブジェクトは第１の３次元オブジェクトに連動するオブジェクトである。また、基準位置は、第１の３次元オブジェクトに関連して、例えば所定の空間間隔で予め複数用意される。本発明では、ユーザが位置座標入力手段により第１の３次元オブジェクトに係る位置座標を入力すると、該位置座標に基づいて複数の基準位置のうち１つが選択される。基準位置選択手段は、例えば複数の基準位置のうち前記位置座標入力手段により入力される位置座標に係る位置に最も近いものを選択してもよい。そして、その基準位置に対応づけて記憶されている基礎データに基づいて第２の３次元オブジェクトに係る位置座標が算出される。本発明によれば、複数の基準位置に対応づけて予め用意されている基礎データに基づいて第２の３次元オブジェクトに係る位置座標を算出するようにしている。このため、速やかに第２の３次元オブジェクトに係る位置座標を得ることができ、３次元オブジェクトのデザイン効率を向上させることができる。
【０００９】
また、前記位置座標入力手段により入力される位置座標を前記複数の基準位置のうち前記基準位置選択手段により選択される１つに対応する位置座標に変更する位置座標変更手段をさらに含むようにしてもよい。こうすれば、第１の３次元オブジェクトに係る位置座標と、位置座標算出手段により算出される第２の３次元オブジェクトに係る位置座標と、の関係をさらに好適なものにできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る３次元ＣＧデザイン装置の外観を示す斜視図である。同図に示すように、本実施形態に係る３次元ＣＧデザイン装置１０は、ＣＲＴ又はＬＣＤにより構成されるモニタ１２、コンピュータ本体１４、マウス１６、キーボード１８を備える公知のコンピュータシステムに３次元ＣＧデザインプログラムをインストールすることによって実現されている。
【００１２】
図２は、３次元ＣＧデザイン装置１０のハードウェア構成を示す図である。同図に示すように、３次元ＣＧデザイン装置１０では、アドレス及びデータを伝送するためのバス２０にＣＰＵ２４、インタフェース２１，２６，２８、ＲＡＭ３２及びＲＯＭ３４が接続されている。ここで、ＣＰＵ２４は、装置各部を制御する公知の演算手段である。ＲＡＭ３２は作業用に用いられる記憶手段である。ＲＯＭ３４はＢＩＯＳ等の基本プログラム又はデータが格納される記憶手段である。また、インタフェース２６にはモニタ１２が接続されている。また、インタフェース２８にはハードディスクドライブ等の記憶装置３０が接続されている。さらに、インタフェース２１にはマウス１６やキーボード１８を含む入力装置２２が接続されている。その他、３次元ＣＧデザイン装置１０は、インターネット等のデータ通信ネットワークに接続するための通信装置、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体を読み取るための媒体読取装置を備えるようにしてもよい。
【００１３】
本実施形態に係る３次元ＣＧデザインプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に格納され、該情報記憶媒体の内容が上記媒体読取装置によって読み取られることにより、記憶装置３０にインストールされる。また、上記通信装置によってインターネット等のデータ通信ネットワークからダウンロードし、記憶装置１０にインストールするようにしてもよい。
【００１４】
次に、３次元ＣＧデザイン装置１０による３次元オブジェクトのデザイン方法について説明する。図３〜図６は、モニタ１２に表示されるデザイン画面例を示している。
【００１５】
ここで、図３は、デザイン対象である人間オブジェクトを構成する脛部分オブジェクトの足首位置が地面Ｇより少しだけ上に位置する状態にデザインされ、一方で、同人間オブジェクトを構成する足首部分オブジェクトの位置が未だ自動計算されていない状態を示している。また、図４は、図３に示す状態で、画面左上に表示されている自動計算ボタン４０をマウス１６でクリックして、足首部分オブジェクトの位置を自動計算した後の状態を示している。
【００１６】
また、図５は、デザイン対象である人間オブジェクトを構成する脛部分オブジェクトの足首位置が地面Ｇから大きく離れて位置する状態にデザインされ、一方で、同人間オブジェクトを構成する足首部分オブジェクトの位置が未だ自動計算されていない状態を示している。また、図６は、図５に示す状態で、画面左上に表示されている自動計算ボタン４０をマウス１６でクリックして、足首部分オブジェクトの位置を自動計算した後の状態を示している。
【００１７】
これらの図に示すように、３次元ＣＧデザイン装置１０では、仮想３次元空間に地面Ｇ及びデザイン対象オブジェクトを配置するとともに、地面Ｇの上方に視点を設定し、該視点から地面Ｇに平行にデザイン対象オブジェクトの方を見た様子をデザイン画面として表示することができるようになっている。また、マウス１６又はキーボード１８を操作することにより、視点位置、視線方向、視野範囲を変更することができるようになっている。
【００１８】
さらに、３次元ＣＧデザイン装置１０では、デザイン対象オブジェクトを構成する各部分オブジェクトに複数のノードが設定されるようになっている。そして、デザイン画面では、このノードの位置にノードマーク（丸印）を表示するとともに、各ノードマークを連結する連結ライン（線）を表示するようにしている。また、各マウス１６又はキーボード１８を操作することにより、ノードマークや連結ラインを非表示としたり、ノードマーク及び連結ラインの周囲に部分オブジェクトの画像を表示したりすることができるようになっている。ここでは、脛部分オブジェクトに係るノードマークＰ４、Ｐ５及び連結ラインが表示されるとともに、足首部分オブジェクトに係るノードマークＰ１、Ｐ２、Ｐ３及び連結ラインが表示されている。
【００１９】
同デザイン画面では、デザイナがマウス１６を操作していずれかのノードマークを選択し、該ノードマークをドラッグ等して移動させることにより、各部分オブジェクトに係る位置（ノード位置）を変更することができるようになっている。こうして、デザイナはデザイン対象オブジェクトを構成する各部分オブジェクトの位置や姿勢を任意に変更できるようになっている。このとき、デザイナが脛部分オブジェクトの足首付け根に設定されたノードマークＰ４の位置を地面Ｇからある高さに設定すると、それに応じて足首部分オブジェクト及びそれに係るノードマークＰ１、Ｐ２及びＰ３も移動する。この状態（図３）で、デザイナが画面左上に表示された自動計算ボタン４０をクリックすることにより、足首部分オブジェクトに係るノードマークＰ１、Ｐ２及びＰ３が自動的に地面Ｇに近づき、これにより足首部分オブジェクトが地面Ｇに接するようになっている（図４）。
【００２０】
また、デザイナが脛部分オブジェクトの足首付け根に設定されたノードマークＰ４の位置を地面Ｇから所定高さ以上に設定した場合も、それに応じて足首部分オブジェクト及びそれに係るノードマークＰ１、Ｐ２及びＰ３も移動する。この状態（図５）で、デザイナが画面左上に表示された自動計算ボタン４０をクリックすることにより、足首部分オブジェクトに係るノードマークＰ１、Ｐ２及びＰ３が自動的に移動し、足首部分オブジェクトが脛部分オブジェクトに対してほぼ垂直に連結し、地面Ｇの上方で宙に浮くようになっている（図６）。
【００２１】
すなわち、人オブジェクトのデザインでは、足首部分オブジェクトの位置及び姿勢を地面Ｇに接するように変更する作業が頻繁に生じるが、この３次元ＣＧデザイン装置１０によれば、自動計算ボタン４０をクリックするだけで、かかる作業を完了させることができる。
【００２２】
以下、足首部分オブジェクトに係るノードマークＰ１、Ｐ２及びＰ３の位置座標を自動計算する処理について詳細に説明する。
【００２３】
図７は、３次元オブジェクトに設定されるデータを説明する図である。また、図８は、デザイン中、ＲＡＭ３２に記憶される３次元オブジェクトデータベースを示す図である。図７に示すように、３次元ＣＧデザイン装置１０では、脛部分オブジェクトに関連して、ノードマークＰ４、Ｐ５の位置座標（３次元座標データ）及び脛部分オブジェクトの方向ベクトルｅ５（３次元ベクトルデータ）がＲＡＭ３２に記憶されるようになっている。また、足首部分オブジェクトに関連して、ノードマークＰ１、Ｐ２、Ｐ３の位置座標（３次元座標データ）及び足首部分オブジェクトの方向ベクトルｅ２（足先部分の方向ベクトルを表す３次元ベクトルデータ）、ｅ３（かかと部分の方向ベクトルを表す３次元ベクトルデータ）がＲＡＭ３２に記憶されるようになっている。
【００２４】
さらに、３次元ＣＧデザイン装置１０では、図９に示す計算パラメータデータベースが記憶装置３０又はＲＡＭ３２に記憶されるようになっている。３次元ＣＧデザイン装置１０では、Ｙ成分が０．０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９である１０個の基準位置（Ｘ成分及びＺ成分は任意でよい）が脛部分オブジェクトのノードマークＰ４に関連して予め用意されている。そして、図９に示すデータベースでは、各基準位置に対応づけて、足首部分オブジェクトに係るノードマークＰ１、Ｐ２、Ｐ３及び足首部分オブジェクトの方向ベクトルｅ２、ｅ３を算出するための計算パラメータ（ａ３ｎ，ｂ３ｎ，ａ２ｎ，ｂ２ｎ，ａ１ｎ，ｂ１ｎ，ｃ３ｎ，ｄ３ｎ，ｃ２ｎ，ｄ２ｎ；基礎データ）を記憶するものである。
【００２５】
３次元ＣＧデザイン装置１０では、ノードマークＰ４の位置座標がデザイナによりマウス１６やキーボード１８を用いて入力されると、該位置座標のＺ座標が０．９５未満のとき、その値が小数第２桁で四捨五入される。こうして、ノードマークＰ４の位置座標が基準位置に対応するもの、すなわちＹ成分が０．０〜０．９（０．１刻み）のいずれかであるものに変更されるようになっている。さらに、変更後のノードマークＰ４の位置座標、脛部分オブジェクトの方向ベクトルｅ５、地面Ｇの方向ベクトルｅｙ（３次元ベクトルデータ）、基準位置に対応する計算パラメータ（ａ３ｎ，ｂ３ｎ，ａ２ｎ，ｂ２ｎ，ａ１ｎ，ｂ１ｎ，ｃ３ｎ，ｄ３ｎ，ｃ２ｎ，ｄ２ｎ）を、下記計算式（１）〜（５）に代入することにより、足首部分オブジェクトに係るノードマークＰ１、Ｐ２、Ｐ３の位置座標、及び足首部分オブジェクトの方向ベクトルｅ２、ｅ３が導出されるようになっている。
【００２６】
【数１】
Ｐ３＝Ｐ４＋ａ３ｎ×ｅｙ＋ｂ３ｎ×ｅ５    …（１）
Ｐ２＝Ｐ４＋ａ２ｎ×ｅｙ＋ｂ２ｎ×ｅ５    …（２）
Ｐ１＝Ｐ４＋ａ１ｎ×ｅｙ＋ｂ１ｎ×ｅ５    …（３）
ｅ３＝ｃ３ｎ×ｅｙ＋ｄ３ｎ×ｅ５          …（４）
ｅ２＝ｃ２ｎ×ｅｙ＋ｄ２ｎ×ｅ５          …（５）
【００２７】
以上のようにして、３次元ＣＧデザイン装置１０では、脛部分オブジェクトに係るノードマークＰ４の位置座標が入力され、自動計算ボタン４０がクリックされたとき、比較的軽い計算負荷で足首部分オブジェクトに係る各種データを自動計算することができる。
【００２８】
図１０は、デザイン画面において自動計算ボタン４０がクリックされたとき３次元ＣＧデザイン装置１０で実行される自動計算処理を示すフロー図である。同図に示すように、この処理では、まずデザイナにより入力された脛部分オブジェクトに係るノードマークＰ４の位置座標が取得される（Ｓ１０１）。そして、そのＹ成分が０．９５以上であるか否かが判断される（Ｓ１０２）。０．９５未満であれば、Ｙ成分が少数第２桁で四捨五入され、ノードマークＰ４の位置座標が基準座標に対応するものに変更される（Ｓ１０３）。また、０．９５以上であればＳ１０３の処理がスキップされる。
【００２９】
次に、ノードマークＰ４の（変更後）位置座標のＹ成分の値に対応する、すなわち基準位置に対応する計算パラメータが計算パラメータデータベースから読み出される（Ｓ１０４）。そして、上記計算式（１）〜（５）により、足首部分オブジェクトに係るノードマークＰ１、Ｐ２、Ｐ３の位置座標、及び足首部分オブジェクトの方向ベクトルｅ２、ｅ３が算出される（Ｓ１０５）。こうして算出されるデータ及びＳ１０３で変更されたノードマークＰ４の位置座標は、ＲＡＭ３２に記憶されているモデルデータベース（図８参照）に格納される（Ｓ１０６）。そして、こうして内容更新されたモデルデータベースに基づいて脛部分オブジェクト及び足首部分オブジェクトに係る画像が表示される（Ｓ１０７）。
【００３０】
以上説明した３次元ＣＧデザイン装置１０によれば、デザイナがあるオブジェクトに係る位置座標を入力し、自動計算ボタン４０をクリックするだけで、そのオブジェクトに連動する他のオブジェクトの位置座標を簡単に得ることができる。こうして、３次元オブジェクトのデザイン効率を向上させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、あるオブジェクトに係る位置座標を入力することにより、該オブジェクトに連動する他のオブジェクトに係る位置座標を簡易に自動入力できる。こうして、３次元オブジェクトのデザイン効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る３次元ＣＧデザイン装置の外観を示す斜視図である。
【図２】  本発明の実施形態に係る３次元ＣＧデザイン装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】  デザイン画面（自動計算前）の一例を示す図である。
【図４】  デザイン画面（自動計算後）の一例を示す図である。
【図５】  デザイン画面（自動計算前）の一例を示す図である。
【図６】  デザイン画面（自動計算後）の一例を示す図である。
【図７】  自動計算の方法を説明する図である。
【図８】  ３次元オブジェクトモデルデータベースの一例を示す図である。
【図９】  計算パラメータデータベースの一例を示す図である。
【図１０】  自動計算処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
１０  ３次元ＣＧデザイン装置、１２  モニタ、１４  コンピュータ本体、１６  マウス、１８  キーボード、２０  バス、２１，２６，２８  インタフェース、２２  入力装置、２４  ＣＰＵ、３０  記憶装置、３２  ＲＡＭ、３４  ＲＯＭ、４０  自動計算ボタン、ｅ１〜ｅ５  方向ベクトル、ｅｙ  地面方向ベクトル、Ｇ  地面、Ｐ１〜Ｐ５  ノードマーク。
【図１】
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【図２】
0003686926.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003686926.tif 000008
【図８】
0003686926.tif 000009
【図９】
0003686926.tif 000010
【図１０】
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