(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元図形を規定する３次元図形データと前記３次元図形の表面を彩色するための２次元テクスチャデータとに基づき３次元図形を表示する３次元図形表示装置であって、
３次元図形を表示する表示装置と、
前記表示装置に送って３次元図形を表示させるための３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを記憶する表示用メモリと、
表示精度が異なる複数の３次元図形にそれぞれ対応する複数の３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを記憶した大容量データメモリと、
視点位置を指示する位置指示装置と、
前記位置指示装置による指示に基づき視点位置の移動を予測する視点位置予測部と、
前記視点位置予測部によって予測された視点位置と３次元図形との距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを記憶する中間メモリと、
前記位置指示装置によって指示された視点位置と３次元図形の距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを前記大容量データメモリまたは前記中間メモリから読み出して前記表示用メモリに送り、且つ、前記視点位置予測部によって予測された視点位置と３次元図形の距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを前記大容量データメモリから読み出して前記中間メモリに送るメモリ制御部
とを備えた３次元図形表示装置。
【請求項２】
大容量データメモリは、ネットワークに接続され、
メモリ制御部は、前記大容量データメモリから前記ネットワークを介して３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを読み出す
ことを特徴とする請求項１記載の３次元図形表示装置。
【請求項３】
大容量データメモリは、３次元図形データに関連付けられる解像度の異なる複数の２次元テクスチャデータを記憶し、
メモリ制御部は、位置指示装置による指示内容に応じて、前記大容量データメモリから読み出した複数の２次元テクスチャデータの中から１つを選択し、該選択した２次元テクスチャデータと３次元図形データとを前記表示用メモリに送る
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の３次元図形表示装置。
【請求項４】
大容量データメモリは、３次元図形データに関連付けられる解像度の異なる複数の２次元テクスチャデータおよび３次元図形データによって表される３次元図形を構成する主要な要素を示す表示物フラグを記憶し、
メモリ制御部は、位置指示装置によって指示された視点の移動速度が所定値以上である場合は、前記大容量データメモリから読み出した３次元図形データに対応する表示物フラグに応じて複数の２次元テクスチャデータの中から１つを選択し、該選択した２次元テクスチャデータと３次元図形データとを前記表示用メモリに送る
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の３次元図形表示装置。
【請求項５】
３次元図形を規定する３次元図形データと前記３次元図形の表面を彩色するための２次元テクスチャデータとが記憶された表示用メモリの内容に基づき３次元図形を表示する３次元図形表示方法であって、
表示精度が異なる複数の３次元図形にそれぞれ対応する複数の３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを大容量データメモリに記憶するステップと、
視点位置を指示するステップと、
前記指示に基づき視点位置の移動を予測するステップと、
前記予測された視点位置と３次元図形との距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを中間メモリに記憶するステップと、
前記指示された視点位置と３次元図形の距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを前記大容量データメモリまたは前記中間メモリから読み出して前記表示用メモリに送り、且つ、前記予測された視点位置と３次元図形の距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを前記大容量データメモリから読み出して前記中間メモリに送るステップ
とを備えた３次元図形表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、３次元図形をメモリ容量が制限された環境で効率的に表示する３次元図形表示装置および３次元図形表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータシステムにおいて３次元の図形（地図を含む）を表示させる３次元図形表示装置および３次元図形表示ソフトウェアが提供されている。これらによれば、３次元図形を見る際の視点の位置や視線の方向を、例えばマウスやキーボードといった入力装置を用いて設定することにより、３次元図形をあたかも近くで見ている、または遠くで見ているように、その表示位置や表示角度を制御することができる。このような３次元図形は、一般に、３次元座標によって構成された３次元図形データと、この３次元図形データで示された複数の座標点によって形成される平面の色彩や模様を表した２次元テクスチャデータとによって表される。
【０００３】
従来の３次元画像表示方法の一例は、たとえば、非特許文献１に示されている。この３次元画像表示方法では、視点位置からの距離に応じて建物等の形状であるオブジェクトの詳細度を変えて表示するＬＯＤ（Level of Detail）機能が使用される。ＬＯＤ機能は、「視点位置から遠い距離に存在するオブジェクトは詳しく見えない」という物の見え方に基づいて、１つのオブジェクトに対して詳細度の異なる複数のモデルを記述しておき、視点位置からの距離が近いオブジェクトは詳細に表示し、視点位置から遠いオブジェクトは粗く表示する（または表示しない）という機能である。ＬＯＤ機能により、表示画像の見栄えが損なわれることを低減しつつ少ないデータ量でレンダリングすることができ、これにより、３次元画像の表示速度を向上させている。
【０００４】
このようなＬＯＤ機能を有する３次元図形表示装置においては、大容量データメモリの中に、視点が近距離の場合に表示すべき図形を規定する近距離用３次元図形データおよび近距離用２次元テクスチャデータと、視点が遠距離の場合に表示すべき図形を規定する遠距離用３次元図形データおよび遠距離用２次元テクスチャデータが格納される。そして、入力装置によって指示された仮想的な視点と３次元図形との距離に応じて、大容量データメモリから１セットの近距離用３次元図形データおよび近距離用２次元テクスチャデータまたは１セットの遠距離用３次元図形データおよび遠距離用２次元テクスチャデータが読み出されて表示用メモリに格納され、この表示用メモリに格納されたデータに基づいて表示装置に３次元図形が表示される。
【０００５】
なお、関連する技術として、特許文献１は、表示動作を高速化し、スクロール表示の性能を向上させる３次元画像表示装置を開示している。この３次元画像表示装置は、仮想的な視点位置を移動させつつ仮想的な視点位置からの３次元画像を表示画面に表示させる３次元画像表示装置において、建物および道路の情報を含み、複数の領域からなる３次元地形データのうちで、仮想的な視点位置からの視野に入らない領域の３次元地形データの入力を省略し、仮想的な視点位置からの視野に入る領域の３次元地形データを選択する領域選択部と、領域選択部が選択した３次元地形データに基づいて仮想的な視点位置からの３次元画像を表示画面に表示させるレンダリング部とを備えている。
【０００６】
【非特許文献１】Jed Hartman, Josie Wernecke著、「ＶＲＭＬ ２．０ハンドブック Ｗｅｂ上の世界に動きを」、Silicon Graphic, Inc.
【特許文献１】特開平２００１−２２９４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来のＬＯＤ機能を有する３次元図形表示装置においては、入力装置によって指示された仮想的な視点位置の移動に応じて３次元図形の画像表示が切り替えられる際には、大容量データメモリと表示用メモリとの間でデータの入れ替えが頻繁に発生し、３次元図形の画像表示を更新する速度が低下するとともに、データの入れ替えに伴う表示内容の相違が頻繁に発生して３次元図形を眺める者にとって表示品質が低下するといった問題がある。
【０００８】
特に、計算機ネットワークを介して全体を構成し、大容量データメモリをネットワーク上のサーバに置き、表示装置および表示用メモリをネットワーク上のクライアントに置く構成においては、データの入れ替えが発生するとネットワーク全体の情報伝達効率を下げるという問題がある。
【０００９】
この発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、３次元図形を表示するためのデータの入れ替えを迅速に行い、また、データの入れ替えに伴う表示品質の低下を防ぐことができる３次元図形表示装置および３次元図形表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る３次元図形表示装置は、３次元図形を規定する３次元図形データと３次元図形の表面を彩色するための２次元テクスチャデータとに基づき３次元図形を表示する３次元図形表示装置であって、３次元図形を表示する表示装置と、表示装置に送って３次元図形を表示させるための３次元図形データと２次元テクスチャデータのセットを記憶する表示用メモリと、表示精度が異なる複数の３次元図形にそれぞれ対応する複数の３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを記憶した大容量データメモリと、視点位置を指示する位置指示装置と、位置指示装置による指示に基づき視点位置の移動を予測する視点位置予測部と、視点位置予測部によって予測された視点位置と３次元図形との距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを記憶する中間メモリと、位置指示装置によって指示された視点位置と３次元図形の距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを大容量データメモリまたは中間メモリから読み出して表示用メモリに送り、且つ、視点位置予測部によって予測された視点位置と３次元図形の距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを大容量データメモリから読み出して中間メモリに送るメモリ制御部とを備えている。
【００１１】
この発明に係る３次元図形表示方法は、３次元図形を規定する３次元図形データと３次元図形の表面を彩色するための２次元テクスチャデータとが記憶された表示用メモリの内容に基づき３次元図形を表示する３次元図形表示方法であって、表示精度が異なる複数の３次元図形にそれぞれ対応する複数の３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを大容量データメモリに記憶するステップと、視点位置を指示するステップと、指示に基づき視点位置の移動を予測するステップと、予測された視点位置と３次元図形との距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを中間メモリに記憶するステップと、指示された視点位置と３次元図形の距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを大容量データメモリまたは中間メモリから読み出して表示用メモリに送り、且つ、予測された視点位置と３次元図形の距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを大容量データメモリから読み出して中間メモリに送るステップとを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、予測された視点位置と３次元図形との距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを中間メモリに記憶しておき、指示された視点位置と３次元図形の距離に応じた３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットを大容量データメモリまたは中間メモリから読み出して表示用メモリに送って３次元図形を表示させるようにしたので、中間メモリから表示用メモリへのデータ転送を高速にでき、３次元図形を表示するためのデータの入れ替えを迅速に行うことができる。また、データの入れ替えを高速にできるので、データの入れ替えに伴う表示品質の低下を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る３次元図形表示装置の構成を示すブロック図である。この３次元図形表示装置は、表示装置１０１、位置指示装置１０２、表示用メモリ１０３、中間メモリ１０４、大容量データメモリ１０５および計算機の中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）１０６から構成されている。中央処理装置１０６は、視点位置予測部１０７およびメモリ制御部１０８を備えている。
【００１４】
表示装置１０１は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などから構成されており、表示用メモリ１０３から送られてくるデータに基づいて、３次元図形の画像を２次元平面上に表示する。位置指示装置１０２は、例えばマウスやキーボードなどから構成されており、表示装置１０１に表示される３次元図形を眺める地点を表す視点位置および３次元図形を眺める方向を表す視線方向を指示するために使用される。この位置指示装置１０２によって指定された視点位置および視線方向は、中央処理装置１０６に送られる。
【００１５】
表示用メモリ１０３は、表示装置１０１に表示する３次元図形を表すデータを保持する。この表示用メモリ１０３が保持するデータは、中央処理装置１０６のメモリ制御部１０８の制御によって書き込まれる。中間メモリ１０４は、キャッシュメモリの機能を有し、表示装置１０１に表示すべき３次元図形を表すデータを保持する。この中間メモリ１０４に保持されるデータは、視点位置予測部１０７およびメモリ制御部１０８の制御によって書き込まれる。
【００１６】
大容量データメモリ１０５は、表示対象以外も含めた３次元図形に関する全てのデータを保持する。この大容量データメモリ１０５に保持されるデータの詳細は後述する。中央処理装置１０６は、表示装置１０１、位置指示装置１０２、表示用メモリ１０３、中間メモリ１０４、大容量データメモリ１０５を制御する他、図示しないその他の周辺機器を制御する。この中央処理装置１０６は、上述したように、視点位置予測部１０７およびメモリ制御部１０８を備えている。
【００１７】
視点位置予測部１０７は、例えば数秒間隔で位置指示装置１０２から送られてくる視点位置と視線方向とから視点位置の移動を予測し、数秒後の視点位置および視線方向を算出する。この視点位置予測部１０７で予測された視点位置および視線方向を表すデータは、メモリ制御部１０８に送られる。
【００１８】
メモリ制御部１０８は、大容量データメモリ１０５の中のどの部分のデータを表示用メモリ１０３や中間メモリ１０４に転送するかを制御する。より詳しくは、メモリ制御部１０８は、位置指示装置１０２から得られた視点位置と３次元図形との間の距離をもとに、大容量データメモリ１０５から適切なデータを読み出し、表示用メモリ１０３に送る。また、メモリ制御部１０８は、視点位置予測部１０７から送られてくる予測された視点位置と３次元図形との間の距離をもとに、大容量データメモリ１０５から適切なデータを読み出し、中間メモリ１０４に送る。
【００１９】
次に、この実施の形態１に係る３次元図形表示装置で取り扱われるデータについて説明する。３次元図形は、３次元図形データと２次元テクスチャデータとのセットによって表現される。３次元図形データは、物体、特に地球上の地物（山岳、河川、建造物、道路など）の３次元構造を保持しつつモデル化したデータであり、３次元座標によって構成されている。２次元テクスチャデータは、３次元図形データで示された複数の座標点によって形成される平面の色彩や模様を表したデータである。
【００２０】
大容量データメモリ１０５には、図１に示すように、各３次元図形に対応して、視点が近距離の場合に表示すべき図形を規定した近距離用３次元図形データ２０１および近距離用２次元テクスチャデータ２０２と、視点が遠距離の場合に表示すべき図形を規定した遠距離用３次元図形データ２０３および遠距離用２次元テクスチャデータ２０４が格納されている。
【００２１】
図２は、３次元図形データに基づいて、３次元地形を表示した例を示す。近距離用３次元図形データ２０１は、地面上の位置と高度とを東西（経度軸）および南北（緯度軸）の５０メートルごとに記述したデジタル標高モデルデータであり、近距離用２次元テクスチャデータ２０２は、東西５０メートルおよび南北５０メートルごとの領域の航空写真をデジタル化した画像データである。図２において、符号２１１は３次元図形データによって示される位置を表し、符号２１２は緯度軸および経度軸上における高度を計測する地点を表し、符号２１３は座標系を表す。このような形式のデータはデジタル標高モデル（ＤＥＭ：Digital Elevation Model）と呼ばれる。
【００２２】
また、遠距離用３次元図形データ２０３は、地面上の位置と高度とを東西（経度軸）および南北（緯度軸）の５００メートルごとに記述したデジタル標高モデルデータであり、遠距離用２次元テクスチャデータ２０４は、東西５００メートルおよび南北５００メートルごとの領域の航空写真をデジタル化した画像データである。なお、この実施の形態１では、近距離用３次元図形データと遠距離用３次元図形データといった２段階で構成しているが、この段階は２段階に限定されず任意に決定できる。
【００２３】
図３は、３次元図形の表示を説明するための図である。３次元図形は、表示装置１０１の２次元表示面３０２上に展開される。３次元図形を見る視点が、位置指示装置１０２によって２次元表示面３０２の上方に指定され、視野角を９０度（視線方向の周囲に各々４５度）とし、視線方向を鉛直方向の下向きとすると、図２（ａ）に示すように、地表の標高０の面に対する相対高度１００メートルの場合（３０４Ａ）は、２次元表示面３０２には東西・南北に各２００メートルの３次元図形データ（３０５Ａ）が表示されていると、ユーザは、３次元図形の全体を見渡すことができる。また、視野角および視線方向の条件が同じで、相対高度１０００メートルの場合（３０４Ｂ)は、２次元表示面３０２には、東西・南北に各２０００メートルの３次元図形データ（３０５Ｂ）が表示されていると、ユーザは、３次元図形の全体を見渡すことができる。ただし、この場合のデータ量は、データを記録している密度が同じであれば、相対高度１００メートルの場合の（１０００／１００）2、すなわち１００倍となる。
【００２４】
３次元図形表示装置は、一般に、その内部にデータ切り替えの基準として使用される相対高度を保持している。たとえば、相対高度８００メートルを基準とするとき、相対高度８００メートル未満では、近距離用３次元図形データ２０１に基づく３次元図形を表示し、相対高度８００メートル以上では、遠距離用３次元図形データ２０３に基づく３次元図形を表示する。この表示の切り替えは、たとえば相対高度が１００メートルから順次上昇し、８００メートルに至るまでは、表示すべき領域が広がるに従って新たに表示に必要となった領域の近距離用３次元図形データを大容量データメモリ１０５から表示用メモリ１０３に転送することにより行われる。相対高度が８００メートルを超えた場合は、必要となった領域の遠距離用３次元図形データを、大容量データメモリ１０５から表示用メモリ１０３に転送して格納することにより表示が行われる。
【００２５】
次に、上記のように構成される、この発明の実施の形態１に係る３次元図形表示装置の作を説明する。
【００２６】
この３次元図形表示装置においては、初期動作の場合、つまり初めて位置指示装置１０２によって視点位置、視野角、視点高度が設定された場合には、メモリ制御部１０８は、設定された高度に応じて必要となる範囲の近距離用３次元図形データ２０１と近距離用２次元テクスチャデータ２０２とのセット、または、遠距離用３次元図形データ２０３と遠距離用２次元テクスチャデータ２０４とのセットを大容量データメモリ１０５から読み出し、表示用メモリ１０３に転送する。これにより、表示用メモリ１０３には、図１に示すように、１セットの３次元図形データ２０５および２次元テクスチャデータ２０６が格納される。表示装置１０１は、表示用メモリ１０３から３次元図形データ２０５および２次元テクスチャデータ２０６を取得して３次元図形の画像を作成し、画面に表示する。これにより、視点位置および視線方向に応じて、実際の物体の見え方を模擬した遠近法によって可視化された３次元図形３０１が表示装置１０１に表示される。
【００２７】
初期動作において、表示に必要なデータが表示用メモリ１０３に転送された後に、新たな視点位置に基づくデータの転送が不要な場合であっても、視点位置予測部１０７およびメモリ制御部１０８の制御により、一部分のデータ（近距離用３次元図形データ２０１と近距離用２次元テクスチャデータ２０２とのセット、または、遠距離用３次元図形データ２０３と遠距離用２次元テクスチャデータ２０４とのセット）が大容量データメモリ１０５から中間メモリ１０４に送られる。これにより、中間メモリ１０４には、図１に示すように、以後に表示に使用される蓋然性が高い３次元図形データ２０７と２次元テクスチャデータ２０８とのセットが格納される。なお、図１では、１セットの３次元図形データ２０７と２次元テクスチャデータ２０８が中間メモリ１０４に格納された例を示しているが、多くの場合は複数セットが中間メモリ１０４に格納される。
【００２８】
この場合、視点位置予測部１０７は、次のように動作する。図４は、近距離用または遠距離用３次元図形データによって表された３次元図形の分布を示す図である。近距離用または遠距離用３次元図形データで表される地表面の範囲をある大きさで区切ったものをメッシュと呼ぶ。メッシュは階層的に構成されており、小規模メッシュ３１１は、近距離用３次元図形データ２０１については、例えば５０×５０メートルの領域を東西・南北に１０個ずつならべた、５００メートル四方の領域から成るものとする。中規模メッシュ３１２は、小規模メッシュ３１１を東西・南北に３個ずつならべた、１５００メートル四方の領域から成るものとする。大規模メッシュ３１３は、中規模メッシュ３１２を東西・南北に３個ずつならべた、４５００メートル四方の領域から成るものとする。大容量データメモリ１０５から表示用メモリ１０３または中間メモリ１０４へのデータ転送、および、中間メモリ１０４から表示用メモリ１０３へのデータ転送は、メッシュ単位で行われる。
【００２９】
今、ある時点において、視点の相対高度が切り替えの基準として設定されている基準高度（例えば８００メートルとする）以下であって、視点位置が中規模メッシュ３１２Ａ内の小規模メッシュ（１）に静止しており、この小規模メッシュ（１）が表示用メモリ１０３に格納されている場合を想定する。人間は、通常、視点を滑らかに移動するよう位置指示装置１０２を制御することが予想されるので、位置指示装置１０２が特段の動きを見せていない間は、中間メモリ１０４の容量が許容する限り、大容量データメモリ１０５に格納されている近距離用３次元図形データが中規模メッシュ３１２Ａ内の小規模メッシュ（２）、（３）、（４）、・・・の順に中間メモリ１０４に転送される。
【００３０】
また、位置指示装置１０２の操作によって、視点の高度が上昇し、遠距離用３次元図形データ２０３に基づく３次元図形を表示する必要が生じることも予想される。そこで、現在の相対高度と基準高度との差が評価される。例えば、高度順＝「（基準高度−現在の相対高度）／１００」を計算することにより得られた値を転送の順番に設定し、中規模メッシュ３１２Ａ内の小規模メッシュの転送の順番を制御する。今、現在の相対高度が４５０メートルとすると、高度順＝（８００−４５０）／１００＝３．５であるから、小規模メッシュ（２）、（３）を転送した後、該当する遠距離用３次元図形データ２０３の転送を行い、その後、小規模メッシュ（４）、（５）、・・・の転送を行う。
【００３１】
この実施の形態１に係る３次元図形表示装置においては、近距離用３次元図形データ２０１および遠距離用３次元図形データ２０３が上述した順に中間メモリ１０４に格納されるので、視点位置の移動が滑らかに行われた場合、表示に必要となる近距離用または遠距離用３次元図形データが中間メモリ１０４に存在する確率が高くなる。その結果、表示に必要となる近距離用または遠距離用３次元図形データを中間メモリ１０４から表示用メモリ１０３に高速に転送できるので、３次元図形の表示を円滑に行うことができる。なお、中間メモリ１０４のアドレス空間と表示用メモリ１０３のアドレス空間とを切り替えるように構成することもできる。この場合は、データの転送を伴わずに必要な３次元図形を表示させることができるので、３次元図形の表示をさらに円滑に行うことができる。
【００３２】
次に、視点位置が滑らかに移動している場合の動作を説明する。今、視点の相対高度が基準高度以下であって、視点位置が中規模メッシュ３１２Ａ内の小規模メッシュ（１）から、方位を８等分した際の北東方向へ移動している場合を想定する。視点位置が小規模メッシュ（１）を超えた場合、すなわち、視点位置の北東方向への移動が視点位置予測部１０７によって予測された場合、図４の中規模メッシュ３１２Ｂ内の小規模メッシュ（１）、（２）、・・・の順で、近距離用または遠距離用３次元図形データが大容量データメモリ１０５から中間メモリ１０４へ転送される。なお、中間メモリ１０４が満杯になった場合は、最も早い時期に転送されたデータであって、かつ、その時点の視点位置から中間メモリ１０４に転送しようとする小規模メッシュへ向かう線上にない小規模メッシュの近距離用または遠距離用３次元図形データから順に削除し、以て中間メモリ１０４に空き領域を作成するように構成できる。
【００３３】
なお、上述した動作の説明では、視点位置が切り替えの基準高度未満である場合を想定したが、視点位置が切り替えの基準高度以上の場合も上記と同様にして大容量データメモリ１０５から中間メモリ１０４へのデータ転送が行われる。ただし、高度順の設定式は、例えば、高度順＝「（現在の相対高度／基準高度）＋１」として、現在の相対高度が２０００メートルの場合は、（２０００／８００）＋１＝３．５とする。
【００３４】
以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る３次元図形表示装置によれば、上述した構成により、視点位置の移動が滑らかに継続して行われている場合、視点位置の移動に追随して行われる３次元図形の表示の切り替えを、従来の３次元図形表示装置より高速に行うことができる。
【００３５】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係る３次元図形表示装置の構成を示すブロック図である。この３次元図形表示装置は、ネットワーク１１０に接続されたクライアント１とサーバ２とから構成されている。ネットワーク１１０は、例えば、インターネットなどの計算機ネットワークから構成されている。
【００３６】
クライアント１は、実施の形態１に係る３次元図形表示装置から大容量データメモリ１０５を除去することにより構成されている。このクライアント１は、中央処理装置１０６によってネットワーク１１０に接続されている。サーバ２は、サーバ計算機１０９と、このサーバ計算機１０９に接続された大容量データメモリ１０５とによって構成されている。大容量データメモリ１０５は、実施の形態１に係る３次元図形表示装置のそれと同じである。
【００３７】
この実施の形態２に係る３次元図形表示装置の動作は、中央処理装置１０６と大容量データメモリ１０５との間のデータの送受がネットワーク１１０およびサーバ計算機１０９を経由して行われることを除けば、実施の形態１に係る３次元図形表示装置の動作と同じである。
【００３８】
以上説明したように、この発明の実施の形態２に係る３次元図形表示装置によれば、実施の形態１に係る３次元図形表示装置と同様に、視点位置の移動が滑らかに継続して行われている場合、視点位置の移動に追随して行われる３次元図形の表示の切り替えを、従来の３次元図形表示装置より高速に行うことができる。
【００３９】
なお、サーバ２は、サーバ計算機１０９内に、各クライアント向けの中間メモリ（図示しない）を設置するように構成することもできる。この構成により、大容量データメモリ１０５自体へのアクセス回数を減らすことが可能となる。
【００４０】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係る３次元図形表示装置の構成を示すブロック図である。この３次元図形表示装置の構成は、大容量データメモリ１０５に格納されるデータの構造を除けば、実施の形態１に係る３次元図形表示装置の構成と同じである。
【００４１】
実施の形態１および実施の形態２に係る３次元図形表示装置においては、近距離用３次元図形データ２０１および遠距離用３次元図形データ２０３の動きに着目し、近距離用２次元テクスチャデータ２０２および遠距離用２次元テクスチャデータ２０４は、対応する近距離用３次元図形データ２０１または遠距離用３次元図形データ２０３と同時に表示用メモリ１０３または中間メモリ１０４に送られるように構成されている。このために、大容量データメモリ１０５、中間メモリ１０４または表示用メモリ１０３の内部において、近距離用または遠距離用３次元図形データによって形成される面と２次元テクスチャデータとが関連付けられている。
【００４２】
図７は、３次元図形データ２１１と２次元テクスチャデータ２１５との関連付けを説明するための図である。この図７に示す例では、３次元図形データ２１１と２次元テクスチャデータ２１５とは、ポインタデータ２１６によって関連付けられている。一般に、近距離用３次元図形データ２０１は、サンプリングされる点の間隔が狭くて詳細な３次元図形を表すことができる。この近距離用３次元図形データ２０１には、解像度の細かい画像データから成る近距離用２次元テクスチャデータ２０２が関連付けられる。また、遠距離用３次元図形データ２０３には、解像度の粗い画像データから成る遠距離用２次元テクスチャデータ２０４が関連付けられる。
【００４３】
しかしながら、解像度の細かい画像データは、それ自身が必要とするメモリ容量も大きく、データ転送に要する時間も長い。また、３次元図形データによって形成される面には単色の彩色を施すこともでき、この場合は、２次元テクスチャデータがなくても、彩色された３次元図形を表示することができる。
【００４４】
そこで、この実施の形態３に係る３次元図形表示装置は、上述した３次元図形データと２次元テクスチャデータの関係を考慮して、３次元図形データに複数の２次元テクスチャデータ２１５を関連付けるように構成したものである。複数の２次元テクスチャデータとしては、解像度が細かい２次元テクスチャデータ２１５Ａと解像度が粗い２次元テクスチャデータ２１５Ｂとが用意される。なお、近距離用３次元図形データに解像度の粗い２次元テクスチャデータを関連付ける場合は、近距離用２次元テクスチャデータを関連付ける他に、遠距離用２次元テクスチャデータを関連付けたり、または、２次元テクスチャデータを関連付けないように構成することもできる。
【００４５】
この実施の形態３に係る３次元図形表示装置においては、視点位置予測部１０７は、視点の移動速度を算出し、移動速度が高速であると判定した場合は、３次元図形データに対して解像度の粗い２次元テクスチャデータを関連付けるように制御される。これにより、視点が高速で移動される場合に必要となるメモリ容量を減らすことができる。この場合、表示される２次元テクスチャは粗くなるが、移動している物体を人間が視認する際は、特に物体（地表面）が遠い場合は細かい部分の把握は元々できないので、表示品質の低下は見る人にとって大きな影響を与えない。
【００４６】
なお、視点の移動速度が高速であると判定された場合に、その視点が地表面に近いところを水平移動していれば、３次元図形データとして遠距離用３次元図形データを用い、２次元テクスチャデータとして近距離用の２次元テクスチャデータ２１５Ａを関連付けるように制御できる。これにより、移動している途中において、３次元図形の凹凸などは粗いが、地表の細かい動きを人間が視認できるという利点がある。
【００４７】
以上説明したように、この発明の実施の形態３に係る３次元図形表示装置によれば、視点の高速移動などによって表示用メモリ１０３へのデータ転送によるデータ切り替えに時間的な余裕がない場合であっても、３次元図形の様子の確認を主にするか、２次元テクスチャの様子の確認を主にするかなど、３次元図形の表示に対する視認者の要請に合致する制御を行うことができる。
【００４８】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る３次元図形表示装置の構成は、大容量データメモリ１０５に格納されるデータの構造を除けば、実施の形態１に係る３次元図形表示装置の構成と同じである。
【００４９】
図８は、この実施の形態４に係る３次元図形表示装置における３次元図形データと２次元テクスチャデータの関連および３次元図形データに対する表示物フラグ２２１を説明するための図である。表示物フラグは、３次元図形データが表す３次元図形を構成する主要な要素を示すものであり、例えば「水面」＝１、「山岳・森林地帯」＝２、「農地」＝３、「市街地」＝４などのように決定される。この表示物フラグは、該当区画の表面積を占める主要な物によって事前に分類して与えられる。この場合、該当地域の２次元地図から人が読み取ってコードとして与えるか、領域種別がコード化されている２次元デジタル地図から取得して与えるように構成できる。
【００５０】
この実施の形態４に係る３次元図形表示装置においては、上述した実施の形態３と同様に、視点位置予測部１０７は、視点の移動速度を算出し、移動速度が高速であると判定した場合は、３次元図形の多くが表示物フラグ２２１により「水面」、「山岳・森林地帯」または「農地」であることが示されているときは、関連づける２次元テクスチャデータとして、遠距離用の粗い２次元テクスチャデータ２１５Ｂを選び、表示物フラグ２２１により「市街地」が多いことが示されているときは、関連づける２次元テクスチャデータとして、近距離用の細かい２次元テクスチャデータ２１５Ａを選んで表示用メモリ１０３に送る。このような制御により、市街地のように家並みの細かいところは比較的細かい２次元テクスチャデータで表示することが可能となる。
【００５１】
なお、この実施の形態４に係る３次元図形表示装置によれば、表示物フラグによって２次元テクスチャデータの選択方法を変えることにより、市街地については２次元テクスチャデータとして遠距離用の粗い２次元テクスチャデータ２１５Ｂを選んで表示用メモリ１０３に送るように構成することもできる。この場合、市街地は細部にとらわれないで視点位置の移動を行うことができる。
【００５２】
以上説明したように、この実施の形態４に係る３次元図形表示装置によれば、特に視点の高速移動などによって表示用メモリ１０３へのデータ転送によるデータ切り替えに時間的な余裕がない場合であっても、表示対象物との関連で、視認者の要請に合致する制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る３次元図形表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る３次元図形表示装置において、３次元図形データに基づいて、３次元地形を表示した例を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る３次元図形表示装置における３次元図形の表示を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る３次元図形表示装置における視点位置予測部の動作を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る３次元図形表示装置の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る３次元図形表示装置の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る３次元図形表示装置における３次元図形データと２次元テクスチャデータとの関連付けを説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る３次元図形表示装置における３次元図形データと２次元テクスチャデータの関連および３次元図形データに対する表示物フラグを説明するための図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  クライアント、２  サーバ、１０１  表示装置、１０２  位置指示装置、１０３  表示用メモリ、１０４  中間メモリ、１０５  大容量データメモリ、１０６  中央処理装置、１０７  視点位置予測部、１０８  メモリ制御部、１０９  サーバ計算機、１１０  ネットワーク。
【図１】
0004672493.tif 000002
【図２】
0004672493.tif 000003
【図３】
0004672493.tif 000004
【図４】
0004672493.tif 000005
【図５】
0004672493.tif 000006
【図６】
0004672493.tif 000007
【図７】
0004672493.tif 000008
【図８】
0004672493.tif 000009