(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元煙拡散シミュレータと、グラフィックスコンピュータを用いて、３次元仮想空間上に時間の経過と共に煙が拡散する状況を表示する方法であって、３次元煙拡散シミュレータにより時間の経過に伴う煙の拡散状況と煙の移動軌跡を特定するステップと、その特定された時間の経過に伴う煙の拡散状況と煙の移動軌跡のデータをグラフィックスコンピュータに入力するステップと、グラフィックスコンピュータに入力された煙の移動軌跡のデータに基づいて煙イメージを貼った複数の半透明の面を適当な間隔で適宜配置してそれらを時間の経過に伴う煙の拡散状況のデータに基づいて煙の拡散方向に移動させることによって、３次元仮想空間上に時間の経過と共に煙が拡散する状況を表示する映像信号を生成するステップとを有することを特徴とする仮想空間における煙の表示方法。
【請求項２】
請求項１において、煙イメージを貼った複数の半透明の面の全てを各々の面の特定の法線を軸として回転させながら表示することを特徴とする仮想空間における煙の表示方法。
【請求項３】
請求項１において、煙イメージを貼った複数の半透明の面を前後に振動させながら表示することを特徴とする仮想空間における煙の表示方法。
【請求項４】
請求項１において、煙イメージを貼った複数の半透明の面を拡大・縮小させながら表示することを特徴とする仮想空間における煙の表示方法。
【請求項５】
請求項２において、煙イメージを貼った複数の半透明の面の法線が常に体験者の視点位置に向くように表示することを特徴とする仮想空間における煙の表示方法。
【請求項６】
請求項１において、時間の経過と共に煙が天井付近から床方向へ降下する状況を表示することを特徴とする仮想空間における煙の表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ上の３次元仮想空間内において煙が拡散していく様子を表示するための仮想空間における煙の表示方法に関するものであり、火災が発生した場合の状況をリアルに再現することで、避難シミュレーションや建物の防災性能などを検討するために利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータグラフィックスにより煙の挙動表示を行う事例としては、視点位置を固定して煙発生源付近で複数枚の煙イメージを次々に表示する方法がある。しかし、３次元仮想空間内で視点位置を自由に移動させることが可能な場合、様々な視点位置において煙の拡散挙動を表示することはできない。また、多数の粒子モデルを煙のように表示する方法もあるが、リアルな煙挙動を表示することはできない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
都市空間形状をコンピュータ内の仮想空間上に構築すると、外観や内装などの見た目の検討だけでなく、その形状の特徴に基づいた機能や安全性を様々なシミュレーションにより検討することが可能になる。特に建物屋内や地下街などの閉空間における災害時の安全性について、より現実に近い状況で検討できる仕組みについてのニーズは高く、有毒ガスを含む煙が急速に拡散し充満する状況を表現することで、体験者が高い臨場感を伴いながら仮想避難体験を行うことが可能になる。この場合、煙拡散表示は火災発生場所や建物構造の特徴に基づいた実際の現象に近いものである必要がある。また、３次元仮想空間内では体験者は自由に移動することができるため、様々な視点位置から見ても煙が拡散する状況及び体験者に迫ってくるような表示が必要である。
【０００４】
本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、３次元仮想空間内で体験者が視点位置を変えても煙が拡散し充満する様子をリアルに表示できるような仮想空間における煙の表示方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明によれば、３次元煙拡散シミュレータと、グラフィックスコンピュータを用いて、３次元仮想空間上に時間の経過と共に煙が拡散する状況を表示する方法であって、３次元煙拡散シミュレータにより時間の経過に伴う煙の拡散状況と煙の移動軌跡を特定するステップと、その特定された時間の経過に伴う煙の拡散状況と煙の移動軌跡のデータをグラフィックスコンピュータに入力するステップと、グラフィックスコンピュータに入力された煙の移動軌跡のデータに基づいて煙イメージを貼った複数の半透明の面を適当な間隔で適宜配置してそれらを時間の経過に伴う煙の拡散状況のデータに基づいて煙の拡散方向に移動させることによって、３次元仮想空間上に時間の経過と共に煙が拡散する状況を表示する映像信号を生成するステップとを有することを特徴とする。すなわち、本発明では、煙の拡散表示を火災発生場所や建物構造の特徴に基づいた実際の現象に近いものとするために、煙拡散シミュレータを用い、そのシミュレーション結果のデータを使用して表示するものである。また、図１に示すように、各半透明の面に煙イメージを貼り付けて、煙拡散シミュレータにより得られた煙の移動軌跡上に、図２に示すように、複数の半透明の面を適当な間隔で適宜配置し、それらを時間の経過に伴う煙の拡散状況のデータに基づいて煙の拡散方向に移動させることにより、３次元仮想空間上に煙の拡散挙動を表示するものである。
【０００６】
請求項２の発明によれば、請求項１において、煙イメージを貼った複数の半透明の面の全てを各々の面の特定の法線を軸として回転させながら表示することを特徴とする。また、請求項３の発明によれば、請求項１において、煙イメージを貼った複数の半透明の面を前後に振動させながら表示することを特徴とする。さらに、請求項４の発明によれば、請求項１において、煙イメージを貼った複数の半透明の面を拡大・縮小させながら表示することを特徴とする。これらの手段を適宜組み合わせて、図２に示すように、煙イメージを貼った面を回転・振動・拡大縮小しながら移動させることにより、実際の煙に近い映像が容易に得られるものである。
【０００７】
また、請求項５の発明によれば、請求項２において、煙イメージを貼った複数の半透明の面の法線が常に体験者の視点位置に向くように表示することを特徴とする。すなわち、３次元仮想空間内では体験者は自由に移動することができるため、様々な視点位置から見ても煙が拡散する状況及び体験者に迫ってくるような表示とするために、図３に示すように、煙イメージを貼った複数の半透明の面の法線が常に体験者の視点位置に向くように回転させる。また、視点位置移動入力機器によりインタラクティブに視点位置を移動させた場合にも、常に煙が体験者の正面を向くことで、煙イメージを板状に貼っているように感じられることがないようにする。
【０００８】
請求項６の発明によれば、請求項１において、時間の経過と共に煙が天井付近から床方向へ降下する状況を表示することを特徴とする。すなわち、煙下降時間を定義し、煙到達時間以降は煙降下時間によって徐々に煙位置を天井付近から床付近まで降下させる。これにより、煙は時間の経過とともに拡散し、さらに天井付近から徐々に降下するように表示される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図４に本発明による煙の表示方法を実現するための装置の概略構成を示す。図中、１はグラフィックスコンピュータであり、例えば図５に示すような地下街の形状データに基づいて、任意の視点位置から見た３次元仮想空間の映像を作成する。２は煙拡散シミュレーションを行う装置（煙拡散シミュレータ）であり、例えば図６に示すように、任意の出火場所から発生する煙の軌跡や煙拡散時間を算出し、グラフィックスコンピュータ１にそれらのデータを与える。３は視点位置移動入力機器であり、体験者の視点位置を取得してグラフィックスコンピュータ１に入力する。４は仮想空間煙表示機能であり、煙拡散シミュレータ２により得られた煙軌跡データに基づいて、グラフィックスコンピュータ１により算出された半透明面の表示位置情報を受け取り、図１〜図３に示したように、煙イメージを貼った複数の半透明の面を適当な間隔で適宜配置することによって、仮想空間内に煙の映像を表示する。また、煙拡散シミュレータ２により得られた煙拡散時間のデータに基づいて、グラフィックスコンピュータ１により算出された煙到達時間、煙下降時間のデータを受け取り、煙の拡散・充満の様子を表示する。図７は仮想空間の表示例であり、視点位置移動入力機器３から入力された視点位置から見た３次元仮想空間の映像に、煙拡散シミュレータ２により得られた煙の拡散の様子を映像として重ね合わせて表示される。このような仮想空間の表示は、好ましくは、複数台のプロジェクタを用いてドーム型のスクリーンに投影し、体験者が立体視眼鏡を通して見ることにより、地下街に煙が拡散・充満して行く様子が臨場感を伴って体験できるようにすれば良い。また、指導員が避難経路を体験者に指示できるように、同じ映像信号を別のモニタ５により表示できるようにしても良い。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、３次元煙拡散シミュレータにより煙の移動軌跡を特定し、その軌跡上に煙イメージを貼った複数の半透明の面を配置してそれらを移動させることによって、３次元仮想空間上に煙の拡散挙動を表示するようにしたので、建物屋内や地下街などの閉空間における災害時の安全性について、より現実に近い状況で検討でき、また、コンピュータ上の３次元仮想空間内において有毒ガスを含む煙が急速に拡散し、充満する状況を表現することで、体験者が高い臨場感を伴いながら仮想避難体験を行うことが可能になる。また、煙イメージを貼った複数の半透明の面を回転・振動・拡大縮小などを伴いながら移動させることで、よりリアルに煙拡散挙動を表示することができる。さらに、煙拡散や煙降下の様子を時間経過に伴って表示することにより、避難誘導器具の配置設計等を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による煙の表示方法の基本原理を示す説明図である。
【図２】  煙イメージを貼った透明板の移動の様子を示す説明図である。
【図３】  体験者の視点位置と煙イメージを貼った面との位置関係を示す説明図である。
【図４】  本発明による煙の表示方法を実施するための装置の概略構成図である。
【図５】  仮想空間の一例としての地下街の見取り図と出火場所を示す説明図である。
【図６】  図５に示す地下街における煙の拡散方向を一例として示す説明図である。
【図７】  仮想空間としての地下街における煙表示の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１    グラフィックスコンピュータ
２    煙拡散シミュレータ
３    視点位置移動入力機器
４    仮想空間煙表示機能
５    モニタ
【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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【図６】
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【図７】
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