(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定のユーザが建築しようとする建築物に関する３次元形状データを予め作成してコンピュータに記憶させておき、上記３次元形状データに対する視点位置を静止または所望方向へキーボード及びマウスを使用して移動させることにより、上記建築物を第１のＣＧ画像であるＣＧ画像により静止画または動画として表示させるようにしたＣＧ画像による建築物の表示方法において、
予め前記特定のユーザ像を撮影しておき、このユーザ像を上記第１のＣＧ画像内に上記建築物と同一の縮尺で表示するようにし、且つ、上記ユーザの身体の動きを検出し、検出した身体の動きに応じて上記第１のＣＧ画像内のユーザの画像が動くように表示を行い、更に、上記ユーザはヘッドマウントディスプレーを装着し、該ヘッドマウントディスプレーにより上記建築物の第２のＣＧ画像を見ながら自らの身体を動かすとともに、上記ユーザの身体の動きに合わせて該ユーザの画像が動くように上記ヘッドマウントディスプレー以外の表示装置によりＣＧ画像の表示を行うと共に、上記第２のＣＧ画像として、上記第１のＣＧ画像中のユーザの画像の位置にユーザが当該ユーザの画像の向きで立っていると仮定した場合にユーザが見る景色の表示をヘッドマウントディスプレーで行うことを特徴とする建築物の表示方法。
【請求項２】
前記建築物の表示方法が、建築物のみを表示する通常モードから特定のユーザが参加するユーザ参加モードに切り換えることができることを特徴とする請求項１の建築物の表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、予めＣＡＤシステム等で作成した建築物に関する３次元形状データに基づいて上記建築物をＣＧ画像により静止画または動画として表示するに当たり、上記ＣＧ画像内にユーザの画像等の人物像を表示できるようにしたＣＧ画像による建築物の表示方法、並びに該表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
住宅の設計に際しては、敷地条件やユーザの好み、希望に応じて、建築様式、床面積、間取り等を個別に検討するようにしているが、その場合、平面図等の設計図面を提示するのみでは、ユーザは自らが建築しようとする住宅の細部に関する具体的なイメージが得られにくい問題がある。
【０００３】
そこで、従来、住宅の設計図面をＣＡＤ(Computer Aided Design) システムにより作成した後、この設計図面に基づいて上記住宅の３次元形状データを作成し、更に、この３次元形状データにデータ統合及び色付け等の処理を施すことにより、上記住宅を表すコンピュータグラフィックス(Computer Graphics) による画像（以下、ＣＧ画像という）をスクリーン等の表示装置上に表示させるとともに、上記３次元形状データに対して設定した視点位置をマウス等の入力手段を用いて所望の方向へ移動させながらコンピュータにリアルタイムの演算を行わせることにより、上記住宅の内外を歩行しているのと同様の動画を上記表示装置上に表示させ、ＣＧ画像上で、いわゆる、ウォークスルーを行うことが提案されている（特開平9-106408号公報参照) 。
【０００４】
上記の表示方法によれば、住宅の各部が３次元の動画として実物同様に表示されるので、ユーザは間取りや家具の配置等が適切であるかを的確に判断することができるとともに、内装材の色、柄や各種材料の質感に至るまで、ＣＧ画像上で確認できる等の利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のＣＧ画像による建築物の表示方法では、ユーザは実際の住宅に対するＣＧ画像の縮尺が分からないため、各部屋の広さや天井、棚の高さ等に関する感覚が得られにくく、広さや高さ等を把握しにくい問題を有していた。また、ＣＧ画像上に部屋や家具が表示されるのみであるので、殺風景な印象を与えがちであった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の課題を解決して、ＣＧ画像上に建築物の画像とともにユーザの画像等の人物像を表示することのできる表示方法、並びに該表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することを目的とする。そのため、本発明の請求項１のＣＧ画像による建築物の表示方法は、特定のユーザが建築しようとする建築物に関する３次元形状データを予め作成してコンピュータに記憶させておき、上記３次元形状データに対する視点位置を静止または所望方向へキーボード及びマウスを使用して移動させることにより、上記建築物を第１のＣＧ画像であるＣＧ画像により静止画または動画として表示させるようにしたＣＧ画像による建築物の表示方法において、予め前記特定のユーザ像を撮影しておき、このユーザ像を上記第１のＣＧ画像内に上記建築物と同一の縮尺で表示するようにし、且つ、上記ユーザの身体の動きを検出し、検出した身体の動きに応じて上記第１のＣＧ画像内のユーザの画像が動くように表示を行い、更に、上記ユーザはヘッドマウントディスプレーを装着し、該ヘッドマウントディスプレーにより上記建築物の第２のＣＧ画像を見ながら自らの身体を動かすとともに、上記ユーザの身体の動きに合わせて該ユーザの画像が動くように上記ヘッドマウントディスプレー以外の表示装置によりＣＧ画像の表示を行うと共に、上記第２のＣＧ画像として、上記第１のＣＧ画像中のユーザの画像の位置にユーザが当該ユーザの画像の向きで立っていると仮定した場合にユーザが見る景色の表示をヘッドマウントディスプレーで行うことができる。
【００１１】
請求項２の建築物の表示方法は前記建築物の表示方法が、建築物のみを表示する通常モードから特定のユーザが参加するユーザ参加モードに切り換えることができることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、住宅建築会社内等に設けられ、該住宅建築会社等がユーザの建築予定の住宅をＣＧ画像により表示する表示室（プレゼンテーションルーム）の構成につき述べる。図１及び図２に示すように、表示室１は、その前部の壁２に、遮光シャッタ３ａ付きの上下方向に細長い窓３を有し、且つ前部近傍の壁２と図示しない天井との間に上下幅の狭い通気用の間隙４を有する以外には、外部光が侵入しにくい暗室状の構成とされている。表示室１の四方の壁２の上端部近傍には、室内側へ水平に張り出す張出部５が形成され、張出部５の下面には、所定の間隔で小型の照明器具６が設けられる一方、表示室１の前記不図示の天井には、図示しない大型の照明器具が取り付けられている。
【００１３】
表示室１の後方に、壁２を隔てて投影室７が形成されている。図３にも示すように、表示室１と投影室７間の壁２の中央部には、サイズが１００インチ以上、具体的には、例えば、１２５インチ程度の大画面のスクリーン８（画素数は１２８０×１０２４ドット程度）が埋め込まれている。スクリーン８は、例えば、投影室７側に、光を効率的に集める加工（フレネルレンズ）が施される一方、表示室１側に前記光を水平方向へ広げる縦スジの加工（レンティキュラーレンズ）が施されたフレネルレンティキュラースクリーン等からなる。
【００１４】
投影室７内に配置された載置台１０上には、３本の投射管１１ａを有するプロジェクタ１１（投影機）が設置されている。プロジェクタ１１とスクリーン８との間には、反射ミラー１２が配置され、プロジェクタ１１からの投影像が反射ミラー１２で反射された後、スクリーン８に投影室７側から投影され、このスクリーン８への投影像を表示室１側から鑑賞できるようになっている。なお、投影室７のスペースを充分に確保できる場合は、反射ミラー１２を使用せずにプロジェクタ１１からスクリーン８に直接投影するようにしても良い。表示室１及び投影室７には、各々ドアＤが開閉自在に設けられている。
【００１５】
図３に示すように、表示室１内には、スクリーン８上のＣＧ画像を鑑賞するユーザＵが着座するための複数の椅子１３及びテーブル１４等が適宜配置されている。また、図４に示すように、表示室１の片隅には、ＣＧ画像を生成するワークステーション１５（コンピュータ）が設置されている。
【００１６】
ワークステーション１５は、テーブル１６上に載置されたＣＲＴ１７(CathodeRay Tube) 、キーボード１８、マウス１９、フルカラーのプリンタ２１、及びテーブル１６の下方に配置された入出力兼演算装置２２等を備え、予め図示しないＣＡＤシステムにより作成されたユーザＵの建築予定の住宅（建築物）に関する３次元形状データと、住宅建築会社等の係員であるオペレータＯによるキーボード１８及びマウス１９の入力操作とに応じて、ＣＧ画像用データをリアルタイムで生成し、これに基づいて、ＣＲＴ１７及びスクリーン８に、上記住宅に関するＣＧ画像を静止画または動画として表示できるようになっている。なお、ワークステーション１５の操作は、ユーザＵ自身が行うようにしてもよい。
【００１７】
入出力兼演算装置２２は、図５に仮想的に透視状態の斜視図を示すように、システムバススロット、グラフィックススロット、ＶＭＥバススロット等を含むバス及びグラフィックススロット２２ａと、ＳＣＳＩ−IIドライブスロット等を含むドライブスロット２２ｂと、電源ユニット２２ｃ等を内蔵している。前記バス及びグラフィックススロット２２ａは、更に、ＣＰＵ、メモリ等を含んでいてもよい。
【００１８】
図６にブロック構成図を示すように、上記入出力兼演算装置２２は、複数個、例えば、２乃至２４個程度のＣＰＵ２３（１５０ＭＨｚ) と、容量が６４ＭＢ乃至１６ＧＢ程度、標準的には１２８ＭＢ程度のメインメモリ２４と、Ｉ／Ｏシステム群２５とを備え、これらは同期式のシステムバス２６（１．２ＧＢ／ｓ、２５６ｂｉｔ）と、入出力バス２７（３２０ＭＢ／ｓ）とにより相互に連結されて、データの送受信を行えるようになっている。
【００１９】
Ｉ／Ｏシステム群２５は、グラフィックスインターフェース２８、所定数のＨＩＯスロット３０、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ３１、ＶＭＥ６４バス３２及びＳＣＳＩ−IIインターフェース３３を備えている。グラフィックスインターフェース２８は、補助画像処理部３４（Reality Engine２）を介して前記ＣＲＴ１７（画面サイズは、例えば、２１インチ）に接続されると共に、図示しないが、前記プロジェクタ１１にも接続されている。前記補助画像処理部３４はグラフィックスインターフェース２８からの画像データに対して、周知のアンチエリアシング、テクスチャマッピング等の処理を施した後、ＣＲＴ１７等に出力するものである。
【００２０】
ＨＩＯスロット３０は、グラフィックスやＳＣＳＩ−II等の入出力装置を接続するための、機器増設用のスロット（差込み口）で、空いているＨＩＯスロット３０に各種拡張ボードを追加実装して、機能アップを図ることができるようになっている。例えば、グラフィックスとして、今一つの補助画像処理部３４を追加することにより、２系統のグラフィックス処理系統を具備することができ、複数画面への出力の高速化を実現できる。
【００２１】
Ｅｔｈｅｒｎｅｔ３１は、ＬＡＮ(Local Area Network)を接続するための接続ポートであり、このＥｔｈｅｒｎｅｔ３１を用いて他のコンピュータ、例えば、ＣＡＤシステムと接続することにより、フロッピーディスク等の物理的な媒体を介さずに、ＣＡＤシステムと直接、３次元形状データ等の送受信を行うことが可能になる。ＶＭＥ６４バス３２は、ある種のコンピュータの拡張規格であって、接続部位の形状、信号線の配置等を取り決めることにより、各種の拡張機器の接続性を保証するものである。なお、上記ＳＣＳＩ−IIインターフェース３３に接続されたハードディスク３５には、本発明に係るＣＧ画像による建築物の表示方法をワークステーション１５に実行させるためのプログラムが、図示しないＣＤＲＯＭ等の記録媒体から予めインストールされている。
【００２２】
図３に示すように、表示室１内に配置された載置台３６上には、ユーザＵが、いわゆる、バーチャルリアリティの技術を用いて、仮想的にＣＧ画像内に入り込んで各種作業や歩行を行う場合に使用するヘッドマウントディスプレー（以下、ＨＭＤという）３７と、２つの手袋型検出装置３８とが準備されている。ＨＭＤ３７及び各手袋型検出装置３８は、各々接続線４０、４１を介して中継制御装置４２に接続されるとともに、中継制御装置４２は接続線４３を介してワークステーション１５に接続されている。なお、ＨＭＤ３７及び手袋型検出装置３８は、中継制御装置４２を介さずに直接ワークステーション１５に接続されていてもよい。また、表示室１内には、ユーザＵの３次元写真を撮影するための３次元カメラ４４が配置され、３次元カメラ４４は接続線４５によりワークステーション１５に接続されている。
【００２３】
上記ＨＭＤ３７の構成は周知であるが、以下簡単に説明する。図７に示すように、ＨＭＤ３７は、装着状態でユーザＵの両目の前方に位置する画像表示部４６と、ユーザＵの両耳に装着される２個のヘッドホン４７と、画像表示部４６及びヘッドホン４７等を連結するフレーム４８と、フレーム４８の上部に取り付けられ、ユーザＵの頭部の向きを検出する検出センサ５０とを有する。
【００２４】
図８に示すように、画像表示部４６はレンズ等からなる光学系５１と、液晶ディスプレーまたは小型のＣＲＴ等からなる表示部本体５２とを備え、ユーザＵの右目と左目に対し、互いに視差を有するＣＧ画像が表示されることにより、図中、Ｔの位置（目からその焦点距離Ｆだけ離れた位置）に虚像が作り出される。これにより、ユーザＵには、図中、Ｘの位置に目的物が存在するかのような視覚効果が与えられる。
【００２５】
図９に示すように、手袋型検出装置３８も周知の構成を有するものであって、ユーザＵの手に装着する手袋５３の表面に、位置及び姿勢を検出する磁気的な空間位置姿勢検出センサ５４と、各手指の折り曲げ状態を検出する複数の光ファイバセンサ５５とを取り付けたもの（例えば、ＶＰＬ社のデータグローブ（商品名））である。なお、手袋型検出装置３８は、例えば、上記光ファイバセンサ５５の代わりに導電性インクを用いたもの（例えば、Virtual Technologies社のサイバーグローブ（商品名））等であってもよい。
【００２６】
図１０に示すように、上記３次元カメラ４４も周知の構成を有するものであって、蓋体５６により開閉可能な発光部５７から照射される図示しないスリット状のレーザ光で被写体、つまり、ユーザＵの身体表面をスキャンし、その反射光をＣＣＤカメラ５８で受光することにより、３次元の凹凸形状を読み取り、フルカラーの３次元画像を作成するもの（例えば、ミノルタ株式会社のＶＩＶＩＤ７００（商品名））である。
【００２７】
ワークステーション１５を用いて表示室１内でユーザＵの建築予定の住宅Ｚに関するＣＧ画像を作成、表示する場合、図１１のフローチャートに示すように、まず、表示室１以外の部屋等に配置された住宅ＣＡＤシステムで、前記住宅Ｚの平面図を作成する（Ｓ１）。係る住宅Ｚの一例としての２階建住宅の１階部分の平面図を図１２に、２階部分の平面図を図１３に各々示す。各平面図には、前記住宅Ｚの平面形状や間取り等が表されている。
【００２８】
続いて、前記住宅ＣＡＤシステムで住宅Ｚの３次元形状データ（３次元モデル）を作成する（図１１中Ｓ２）。係る３次元形状データに基いて表された前記住宅Ｚの斜視図、北立面図及び西立面図を各々図１４乃至図１６に示す。
【００２９】
また、外構ＣＡＤシステムで、前記住宅Ｚに付属する塀や門等の外構（図示せず）を表す３次元形状データを作成する一方（図１１中Ｓ３）、一般ＣＡＤシステムで、前記建築予定の住宅Ｚに隣接する実在の住宅、道路或いは遠景の住宅、ビルディング等の実在の近隣環境（図示せず）に関する３次元形状データを作成する（Ｓ４）。
【００３０】
更に、一般ＣＡＤシステムで屋外及び屋内の点景部品、例えば、屋外の樹木、自動車等の車両、石、自転車、道路標識等（図示せず）や、屋内の家具、調度類、装飾品、絵画等に関する３次元形状データを予め作成し（Ｓ５）、これらを点景部品用のライブラリーに蓄えておく（Ｓ６）。以上がＣＧ画像の表示に先立って行うべきＣＡＤシステムによる画像データの作成である。なお、前記住宅ＣＡＤシステム及び外構ＣＡＤシステムは、各々住宅Ｚ及び外構に関する３次元形状データを作成するための各種データベース等を備えたＣＡＤシステムである。
【００３１】
ワークステーション１５で前記ＣＡＤデータに基いて、住宅Ｚ、外構、点景部品及び当該住宅Ｚの近隣環境等をＣＧ画像として作成、表示する場合、前記住宅Ｚ、外構等について各種ＣＡＤシステムで各々作成した３次元形状データをワークステーション１５の入出力兼演算装置２２に読み込む（図１１中Ｓ７）。以後、ワークステーション１５によりデータ統合及び画像調整のための処理を行うが、この処理方法としては、（ａ）手作業による処理と、（ｂ）自動化処理との２通りがある。
【００３２】
その内、（ａ）の手作業による場合、まず、前記住宅Ｚ、外構、点景部品等に関する各種形状データを、レンダリングソフトを用いて、以後のＣＧ画像の作成、表示処理の際に読み取り可能なファイル形式にコンバートする（Ｓ８）。続いて、ＣＡＤデータからコンバートされた面に対し、各面単位或いは隣接する複数の面のグループ単位をマウス等で選択し、素材情報を設定することにより、色付けを行う（Ｓ９）。
【００３３】
本発明では、主として、（ｂ）の自動化処理で形状コンバートを行うことを想定しているが、この場合、前記ＣＡＤシステムにおいて、前記住宅Ｚに関する３次元形状データに、予め、建物仕様情報が付加される。該建物仕様情報には、前記住宅Ｚの建物形式（例えば、形式Ｉ、形式II等）、外装材の色彩（外装材の素材は住宅Ｚの種類により決定される）、屋根材の種類と色彩等、住宅Ｚの外観を決定する上で重要な情報が含まれる。
【００３４】
前記（ｂ）の自動化処理においては、ワークステーション１５でコンバートプログラムにより、形状コンバート及び色付け作業が行われる（Ｓ１０）。ここでは、コンバート後の３次元形状データが、パース図（３次元透写図）としてではなく、ファイルとして出力される。すなわち、前記パース図では、視点から見えない部分の描画は行われないが、本発明ではＣＧ画像用の出力であるため、作成される３次元データの全てがファイルとして出力される。
【００３５】
前記ファイル出力において、住宅Ｚの各部位、例えば、壁、床、サッシ等はＣＡＤ上では別個のものとしてデータ保存されている。ここでは、各々の部位の３次元形状データの出力の際に、どの部位の形状データであるかを示す情報が、部位名称又は番号によって、前記形状データに内部情報として埋め込まれる。以下にその例を示す。
0003786154.tif 000002
【００３６】
一方、前記住宅Ｚの各部位にいかなる素材が使用され、従って、各部位がいかなる色彩を呈するか等の情報は、前記３次元形状データには含まれず、別途、素材情報ファイルにより提供される。この素材情報ファイルは、例えば、各住宅Ｚが属する建物形式毎に準備されており、前記コンバートプログラムによって、前記ＣＡＤシステムの３次元形状データに含まれた前記建物仕様情報が読み込まれ、これに基いて、当該住宅Ｚの建物形式に合致した素材情報ファイルが選択される。
【００３７】
各素材情報ファイルには、前述した壁、サッシ等の各部位名称と、各部位で標準的に使用される素材（当該部位が屋根材であれば、例えば、カラーベストで、色彩はブラウン等）と、該素材に対応するＣＧソフト上での属性情報（例えば、反射係数０．４、テクスチャマッピングはＹＡＮＥ、ＲＧＢが６００ｍｍ×４００ｍｍ相当、張り込みはＺ軸下から上へ）とが対応表として記憶されている。
【００３８】
又、これらの素材情報ファイルのマスターとなる、全ての情報を有するマスターファイルがバックアップファイルとして備えられている。そして、例えば、前記住宅Ｚの一部の部位の素材又は色彩等を前記素材情報ファイルに記憶されたもの以外のものに変更したい場合、前記マスターファイルから所望の情報を呼び出して前記素材情報ファイル中の情報の一部と置換することができる。
【００３９】
例えば、図１７中Ａ部に示すように、当該住宅Ｚに関する建物仕様情報の建物形式が形式Ｉ、外装材が種類Ｉ（色彩はオフグレー）、屋根材が平瓦（色彩はブラック）である場合、素材情報ファイルとしては、建物形式に基づき、図１７中Ｂ部に示す形式Ｉ用のものが選択される。ここでは、形式Ｉ用の素材情報ファイルの標準的な外装材として、種類Ｉ（色彩はペールグレー）が登録されており、前記建物仕様情報中の外装材とは相違している。この場合、図１７中Ｃ部に示す前記マスターファイルから建物仕様情報に対応した外装材に関する情報Ｃ１が呼び出され、前記素材情報ファイル中の外装材に関する情報Ｂ１に代えて記憶される。前記３次元形状データのファイルと、この素材情報ファイルとは、以後、セットとして取り扱われる。
【００４０】
その後、前記外構、点景部品及び近隣環境に関する各３次元形状データに対しても、ワークステーション１５で各々（ａ）の手作業又は（ｂ）の自動処理によって形状コンバート及び色付け作業が行われた後、コンバート済の住宅Ｚ、外構、点景部品等に関するファイル及びそれらに対応する前記素材情報ファイルがＣＧソフトに読み込まれ、前記住宅Ｚ、外構、点景部品等を全て同一画面に合成状態で表示できるように、各種ファイルの統合処理が行われて、全体の構成が作成される（図１１中Ｓ１１）。続いて、統合されたファイルに対し、ラジオシティ法等により前記住宅Ｚ等の画像に日向又は日陰等に応じた陰影を付与するための演算が行われ、且つ照明計算、日当り計算等の各種演算が行われる（Ｓ１２）。
【００４１】
続いて、前記３次元形状データのファイルに基いて、前記ワークステーション１５でＣＧ画像の表示用ソフトを用い、前記３次元形状データに対して設定した仮想的な視点位置を、オペレータＯによるマウス１９等での入力操作に応じて停止又は所望方向へ移動させると、この視点位置の移動に伴ってリアルタイムの演算が行われ、該演算により得られたＣＧ画像用データがスクリーン８及びＣＲＴ１７に出力されることにより、各時点で前記視点位置に対応する所望位置から前記住宅Ｚ、外構、点景部品等を見た状態を疑似的に再現するＣＧ画像が動画又は静止画として表示され、いわゆるウォークスルーが行われる（Ｓ１３）。
【００４２】
次に、ウォークスルーに際して、上記ワークステーション１５で前記視点位置を移動させる手順を説明する。図１８に示すように、ＣＲＴ１７上にはカーソルＧが表示され、このカーソルＧは、例えば、キーボード１８上の４個のカーソルキー１８ａを選択的に操作することにより、ＣＲＴ１７の画面１７ａ上で上下方向及び／又は左右方向へ移動可能である。
【００４３】
そして、ウォークスルーを行わせるための仮想的な視点位置は、カーソルＧを前記画面１７ａ上で上方へ移動させると前記視点位置が高くなり、カーソルＧを下方へ移動させると前記視点位置が低くなると共に、カーソルＧを右又は左方向へ移動させると、それに応じて視点の向き（視線）が右又は左方向へ旋回するようになっている。更に、マウス１９に付属した、左ボタン１９ａを押圧すると視点位置が前進し、中ボタン１９ｂを押圧すると視点位置の前後方向への移動が停止し、右ボタン１９ｃを押圧すると視点位置が後退するようになっている。
【００４４】
図１９にＣＧ画像としてスクリーン８に表示された前記住宅Ｚの昼間における外観の一例を示す。ここでは、上記ラジオシティ法等に基づく演算により外壁Ｗ等に陰影が付与されており、図中ドットの付された部分が陰になっている。ＣＲＴ１７上でカーソルＧを移動させ、且つ、マウス１９の各ボタン１９ａ乃至１９ｃを操作することによって、上記視点の向きを転換させ、或いは、視点位置を画面の奥行き方向で移動させると、実際に、ユーザＵの建築予定の住宅Ｚの外部及び内部を歩き回っているのと同様の視聴覚効果を与える動画がＣＧ画像として生成され、この動画は陰影を付与された状態で表示される。
【００４５】
カーソルキー１８ａ及びマウス１９の各ボタン１９ａ乃至１９ｃを操作することにより、例えば、玄関を通過して、前記視点位置を屋内へ移動させると、上記３次元形状データに基いてワークステーション１５で演算が行われ、該演算により生成されたＣＧ画像用データに基づいて例えば、図２０に示すように、屋内Ｉの状況がスクリーン８及びＣＲＴ１７上に表示される。そして、視点位置を屋内で、順次、移動又は停止させることにより、図２１に示す洋室Ｊ、図２２に示すキッチンＫ及び図２３に示す浴室Ｙ等の各部屋が、順次、動画又は静止画として表示される。
【００４６】
キーボード１８及びマウス１９によって視点位置を移動させる操作と、前記ＣＧ画像の表示の切換わりとの対応関係につき、図１２の平面図を参照しながら説明する。例えば、今、視点位置がＰ点、つまり、食堂Ｍ内にあり、視線が矢印Ｑ方向を向いているものとすると、図示しないが、画面上にはキッチンＫの仕切りＫ１が表示されている。ここで、キッチンＫの方向に接近するのであれば、マウス１９上の前進用の左ボタン１９ａを押圧すれば良い。一方、例えば、視点の向きを居間Ｎの方向へ転換するのであれば、カーソルキー１８ａでカーソルＧを左側に移動させれば良い。上記ウォークスルー中に生じる任意の静止画は、プリンタ２１等でカラー印刷でき、この印刷中にもウォークスルーは継続して行える。
【００４７】
スクリーン８上のＣＧ画像は２次元的な画像として鑑賞することもできるが、これを３次元の立体像として鑑賞できるようにすれば、空間の広さ感等が把握し易くなるので、実際の住宅Ｚの内外を歩き回って観察している状態に一層近似した画像を得ることができる。立体像を得る方法としては、図３に示すように、例えば、各ユーザＵに液晶シャッターメガネ６０を着用させる方法がある。液晶シャッターメガネ６０を用いて立体像を得る原理は周知であるが、以下で簡単に説明する。
【００４８】
図２４に示すように、スクリーン８等の表示装置には、右目用映像信号Ｒと左目用映像信号Ｌとが交互に供給される一方、液晶シャッターメガネ６０の右目用シャッター６０ａを開く右目用シャッター開信号ＲＯと、左目用シャッター６０ｂを開く左目用シャッター開信号ＬＯとが、右目用シャッター６０ａと左目用シャッター６０ｂとに交互に供給される。そして、液晶シャッターメガネ６０を着用したユーザＵが、右目と左目で交互に右目用映像信号Ｒと左目用映像信号Ｌとを視認することにより、ＣＧ画像が立体像として認識される。なお、液晶シャッターメガネ６０の代わりに、例えば、公知の偏光メガネ（図示せず）を用いて、立体像を得ることもできる。
【００４９】
次に、上述のウォークスルーを行っている途中で、いわゆる、バーチャルリアリティの技術を用い、自らが建築しようとする住宅Ｚを表すＣＧ画像内にいずれかのユーザＵ、例えば、主婦であるユーザＵ１が仮想的に入り込んで、各種作業や歩行を行う場合の操作、制御手順を説明する。この場合、上記ユーザＵ１のＣＧ画像中での作業や歩行を他のユーザＵ２、Ｕ３に鑑賞させるため、ユーザＵ１の画像を住宅Ｚの画像とともにスクリーン８上にＣＧ画像により表示する必要上、図１０に示したように、予め、３次元カメラ４４を用いて、ユーザＵ１の３次元写真を撮影し、ワークステーション１５に３次元画像データを取り込んでおく必要がある。
【００５０】
その際、３次元カメラ４４による撮影は、被写体であるユーザＵ１の正面ばかりでなく、左右側面及び背面等複数の方向（好ましくは、少なくとも４方向）から行い、撮影済の複数方向の画像データを接続線４５を介してワークステーション１５に入力し、ワークステーション１５でこれらの画像データを貼り合わせて当該ユーザＵ１の全身を表す３次元画像データを作成する。また、ユーザＵ１の画像と住宅Ｚの画像をスクリーン８上に同一縮尺で表示する必要があるので、３次元カメラ４４がユーザＵ１の身体寸法を測定する機能を有しない場合、ユーザＵ１の身長（ｃｍ）を表す数値をオペレータＯがキーボード１８を用いてワークステーション１５に入力する。
【００５１】
ユーザＵ１がＣＧ画像内で仮想的に作業または歩行を行う場合、当該ユーザＵ１の３次元画像データをワークステーション１５に取り込んだ後、図２５に示すように、ユーザＵ１がＨＭＤ３７と手袋型検出装置３８とを装着する。この状態で、オペレータＯが、スクリーン８及びＣＲＴ１７の表示モードを、住宅Ｚのみを表示する通常モードからユーザ参加モードに切り換えると、スクリーン８及びＣＲＴ１７上にユーザＵ１の画像が表示される。
【００５２】
この表示モードの切換は、例えば、オペレータＯがキーボード１８上の所定のキー１８ｂを押圧操作することにより行うことができる。スクリーン８及びＣＲＴ１７上におけるユーザＵ１の画像の初期表示位置は、ここでは、スクリーン８及びＣＲＴ１７の中央位置に設定されている。例えば、上述のウォークスルーでスクリーン８上にキッチンＫを表示している状態で、このキッチンＫ内にユーザＵ１の画像を表示させたい場合、ユーザＵ１を表示したい位置が画面の中央に来るようにカーソルキー１８ａ及びマウス１９を用いて調整した上で上記キー１８ｂを押圧操作すると、図２５に示すように、スクリーン８の中央位置にユーザＵ１の画像Ｕ１ａ（人物像）が表示される。
【００５３】
このユーザＵ１の画像Ｕ１ａは、３次元カメラ４４で撮影された３次元画像データに基づいて、ワークステーション１５によりキッチンＫの画像と合成されてＣＧ画像により表示される。他のユーザＵ２、Ｕ３が液晶シャッターメガネ６０を着用している場合、ユーザＵ１の画像Ｕ１ａも３次元画像として認識される。
【００５４】
ここで、スクリーン８上での画像Ｕ１ａの向きは、表示室１内の現実のユーザＵ１をスクリーン８を含む平面に投影した向きとなるようにワークステーション１５で調整される。例えば、図２５のように、スクリーン８を含む平面を基準として、現実のユーザＵ１が左を向いている場合、スクリーン８上でユーザＵ１の画像Ｕ１ａは左を向くように表示され、図２７のように、上記スクリーン８を含む平面とユーザＵ１の後ろ姿とが平行を成している場合、スクリーン８上の画像Ｕ１ａとしてはユーザＵ１の後ろ姿が表示される。なお、現実のユーザＵ１の体の向きは、ＨＭＤ３７上の前記検出センサ５０により検出され、ワークステーション１５に入力される。
【００５５】
上記のように、現実のユーザＵ１が表示室１内で垂直軸回りに回転すると、スクリーン８上でユーザＵ１の画像Ｕ１ａがそれに応じて回転するように表示される他、現実のユーザＵ１が表示室１内で前後左右へ歩行すると、ユーザＵ１の位置の移動がＨＭＤ３７上の検出センサ５０または手袋型検出装置３８上の空間位置姿勢検出センサ５４で検出され、これに応じて、画像Ｕ１ａが、現実のユーザＵ１の移動に対応してスクリーン８上で移動するように動的な表示が行われる。また、現実のユーザＵ１が手または手指を動かすと、それらの動きが手袋型検出装置３８で検出され、スクリーン８上の画像Ｕ１ａの手または手指が動くように表示が行われる。なお、スクリーン８上のユーザＵ１の画像Ｕ１ａは、前記３次元カメラ４４から入力された３次元画像データに基づいて、ＨＭＤ３７及び手袋型検出装置３８を装着していない状態で表示される。
【００５６】
一方、ユーザＵ１自身に対しては、ＨＭＤ３７によりキッチンＫ内の状況がＣＧ画像により表示されるが、この場合のＣＧ画像の視点位置はユーザＵ１自身の視点位置であり、スクリーン８上に表示されるＣＧ画像の視点位置（前述のようにオペレータＯがワークステーション１５のカーソルキー１８ａ及びマウス１９で設定）とは相違している。すなわち、図２５のスクリーン８上に表示されるＣＧ画像を第１のＣＧ画像とすると、ＨＭＤ３７により表示されるのは、視点位置の異なる第２のＣＧ画像であって、この第２のＣＧ画像は、上記第１のＣＧ画像中の画像Ｕ１ａの位置にユーザＵ１が当該画像Ｕ１ａの向きで立っていると仮定した場合にユーザＵ１が見る景色を表示する。
【００５７】
スクリーン８に図２５のＣＧ画像が表示される時に、現実のユーザＵ１が着用しているＨＭＤ３７に表示されるＣＧ画像を図２６に示す。このように、ワークステーション１５では、スクリーン８用とＨＭＤ３７用の２種類の視点位置の異なるＣＧ画像がリアルタイムで生成され、一方のＣＧ画像が変更されると、それに対応して他方のＣＧ画像も変更される。その場合、ＨＭＤ３７に表示される初期画像（図２６の画像）は、オペレータＯがスクリーン８上のＣＧ画像（図２５）の表示モードを上記ユーザ参加モードに切り換えた時点でのスクリーン８の表示内容及びその時点で現実のユーザＵ１がいずれの向きを向いているかにより自動的に決定される。なお、ＨＭＤ３７用のＣＧ画像を生成するためのユーザＵ１の視点位置（視線の向き）は、前記検出センサ５０により検出される。
【００５８】
ユーザＵ１はＨＭＤ３７に表示されるＣＧ画像を見ながら、実際にキッチンＫ内に居るのと同様に歩行や作業を行うことができる。例えば、ユーザＵ１がＣＧ画像内の棚６１に向かって手を伸ばしてみたい場合、図２５及び図２６に示す状態から現実のユーザＵ１が体の向きを変えると、図２７に示すように、スクリーン８上の画像Ｕ１ａの向きが転換されるとともに、図２８に示すように、ユーザＵ１が装着しているＨＭＤ３７に表示されるＣＧ画像もユーザＵ１の頭部の動きに応じて切り換えられ、斜め上方に棚６１が表示される。
【００５９】
図２７に示すように、現実のユーザＵ１がＨＭＤ３７の表示内容を見ながら棚６１が表示されている斜め上方へ向けて手を伸ばすと、それに応じて、スクリーン８上の画像Ｕ１ａにおいてもユーザＵ１の手が斜め上方の棚６１に向かって伸び、また、図２８のように、ＨＭＤ３７にも、ユーザＵ１の手６２を示すＣＧ画像が斜め上方に伸びる状況が表示される。なお、ワークステーション１５によるＨＭＤ３７用のＣＧ画像の表示においては、通常、肉眼で外界を観察している場合と同様、ユーザＵ１の頭部は表示しないが、ユーザＵ１の手、足、胴体等は、現実のユーザＵ１の視線の向きに応じて表示するものである。
【００６０】
ユーザＵ１が棚６１の扉６１ａを開きたい場合、ＨＭＤ３７に表示される把手６１ｂを仮想的に摘んで手前に引く動作を行うと、係る動作が手袋型検出装置３８で検出され、図２９に示すように、スクリーン８上で扉６１ａを開く様子が表示されるとともに、図３０に示すように、ＨＭＤ３７にもその様子が表示される。このように、ユーザＵ１がＣＧ画像内に仮想的に入り込んで、キッチンＫの棚６１に手を伸ばす等の作業をしてみることにより、棚６１の高さが適切であるか否かの判断が行え、また、キッチンＫ内に居る積もりになってＨＭＤ３７に表示されるＣＧ画像を見ながら前後左右へ歩行してみることにより、キッチンＫの大きさが適切であるか否かの判断がより的確に行えると同時に、他のユーザＵ２、Ｕ３はスクリーン８に表示されるＣＧ画像を見てユーザＵ１の動きを観察することにより、キッチンＫの構成が適切であるか否かの判断を行える。
【００６１】
なお、スクリーン８上にユーザＵ１の画像Ｕ１ａを表示している状態でも、オペレータＯがカーソルキー１８ａまたはマウス１９を操作することにより、上述したと同様にウォークスルーを行うことができる。ＣＧ画像内での仮想的な作業または歩行を終了する場合、オペレータＯが再度前記キー１８ｂを押圧すると、ユーザＵ１の画像Ｕ１ａがスクリーン８上から削除され、住宅Ｚ（キッチンＫ）のみがＣＧ画像により表示される。
【００６２】
上記したＣＧ画像内での作業または歩行は、キッチンＫ以外の他の部屋や屋外においても行うことができ、例えば、ウォークスルーで子供室を表示している場合は、子供であるユーザＵ２がＣＧ画像内での作業や歩行を行う等、各部屋や場所毎に使用頻度の高いユーザＵがＣＧ画像内での仮想的な作業、歩行を行うことができる。その場合、ＨＭＤ３７以外に手袋型検出装置３８を着用するのみでは、スクリーン８上に表示されるユーザＵの画像の動きが、垂直軸回りの体の回転と手の動き程度に限定される不満があるが、例えば、図３１に示すようなデータスーツ６３（例えば、ＶＰＬ社製のもの）を用いて身体の各部の動きを検出し、それに応じて、ワークステーション１５で所定の演算を行うことにより、スクリーン８上でのユーザＵの画像も身体の各部が動くように表示することができる。なお、データスーツ６３は、図３２にセンサの一部を○印で示すように、ユーザＵの頭部以外の全身を覆うスーツ本体６３ａ上に数１０個程度の動き検出用のセンサ６３ｂを取り付けてなるものである。
【００６３】
また、身体の動きを検出する数個程度のカメラを有するモーションキャプチャ装置（例えば、Motion Analysis 社製のＨｉＲＥＳ（商品名））を用いれば、データスーツ６３を着用した場合のように、スーツ本体６３ａによって身体を拘束することなく、身体各部の動きを検出して、スクリーン８上のユーザＵの画像が動くように表示することができる。
【００６４】
なお、上記では、スクリーン８及びＣＲＴ１７へのユーザＵの画像の表示を開始する際には、自動的に画面の中央にユーザＵの画像が挿入されるように設定したが、例えば、上記ウォークスルーのための視点位置の移動をジョイスティック等マウス１９以外の入力装置で行うようにすれば、ユーザＵの画像の初期表示位置を、マウス１９によりオペレータＯが任意（例えば、画面の右隅、左隅等）に設定することができる。
【００６５】
上記実施の形態では、スクリーン８上にユーザＵの画像を表示する際に、手袋型検出装置３８等でユーザＵの体の動きを検出して、ユーザＵの画像が動くように表示するようにしたが、スクリーン８上にユーザＵの画像を固定状態（不動状態）で表示するようにしてもよく、その場合でも、ユーザＵの画像を住宅Ｚと同一縮尺で表示することにより、住宅の各部の高さや広さ等を判断する目安とできるものである。また、ユーザＵ自身の画像を表示する代わりに、例えば、予めワークステーション１５に記憶させたモデルやキャラクター等の画像を、必要により身体寸法を明示しながら、例えば、固定状態で表示するようにしてもよい。住宅及びユーザの画像を２次元画像として表示する場合は、ユーザの画像の撮影用に、上記３次元カメラ４４に代えて２次元的なディジタルカメラを用いることができる。また、本発明の表示方法は、住宅以外のオフィスビル等の各種建築物にも適用することができる。
【００６６】
表示装置としては、スクリーン８を用いて裏側の投影室７から投影するようにしたが、投影室７を省略するとともにスクリーン８への表示を表示室１内から行うようにしてもよく、或いは、スクリーン８の代わる表示装置として大画面のハイビジョンテレビ等を用いても良い。また、上述のウォークスルーは、住宅建築会社等に設けた表示室１で行う以外に、例えば、ユーザの家庭でパーソナルコンピュータを用いて行うこともでき、その場合、ユーザが建築しようとする住宅のＣＡＤデータ、ウォークスルー用のプログラム等を予め住宅建築会社等がＣＤ−ＲＯＭやＭＯ（光磁気）ディスク等の適宜の記録媒体に記録してユーザに配付すればよく、上記パーソナルコンピュータを用いたウォークスルー中にユーザの画像を固定状態で表示させるのであれば、当該ユーザの画像を住宅建築会社等で撮影して上記記録媒体に記録しておくか、ユーザ自身がディジタルカメラで撮影して上記パーソナルコンピュータに入力すればよい。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の請求項１のＣＧ画像による建築物の表示方法は、建築物に関する３次元形状データを予め作成してコンピュータに記憶させておき、上記３次元形状データに対する視点位置を静止または所望方向へ移動させることにより、上記建築物をＣＧ画像により静止画または動画として表示させるようにした建築物に関するＣＧ画像の表示方法において、予め人物像を撮影しておき、この人物像を上記ＣＧ画像内に上記建築物と同一の縮尺で表示するようにしたものであるから、上記ＣＧ画像内に表示される人物像の大きさを目安として、各部屋の広さや天井、棚等の各部の高さ等をより正確に把握することができるようになる利点があり、且つＣＧ画像内に人画像が表示されることにより、より現実の居住空間に近い印象を与えることができる。
【００６８】
又、上記建築物は特定のユーザが建築しようとする建築物であり、上記人物像は当該ユーザを撮影した画像であるから、ユーザは自らが建築しようとする住宅の内外を実際に歩行しているのと同様の体験を行うことができ、間取りや各部屋の広さ等が適切であるかを的確に判断できるようになる。
【００６９】
更に又、上記ＣＧ画像は３次元画像であるので、上記建築物を２次元画像として表示する場合に比べて、一層リアルに表示することができ、人物像を表示することと相まって、広さや高さ等を的確に判断できるようになる。
【００７０】
加えて、上記ユーザの身体の動きを検出し、検出した身体の動きに応じて上記ＣＧ画像内のユーザの画像が動くように表示を行うようにしたので、ＣＧ画像中の人物の描写が一層精彩を増す利点がある。
【００７１】
さらに、上記ユーザはヘッドマウントディスプレーを装着し、該ヘッドマウントディスプレーにより上記建築物のＣＧ画像を見ながら自らの身体を動かすとともに、上記ユーザの身体の動きに合わせて該ユーザの画像が動くように上記ヘッドマウントディスプレー以外の表示装置によりＣＧ画像の表示を行うようにしたので、ユーザは、例えば、ヘッドマウントディスプレーでＣＧ画像内の棚を見ながら、該棚に手を伸ばす動作を行うと、その動きが検出されて上記他の表示装置上でユーザの手の動きが表示されるとともに、ユーザ自身はヘッドマウントディスプレーにより、上記棚の高さが適切であるか否かを自らの手を表すＣＧ画像を見ながら確認することができる。又、上記第１のＣＧ画像中のユーザの画像の位置にユーザが当該ユーザの画像の向きで立っていると仮定した場合にユーザが見る景色の表示をヘッドマウントディスプレーで行うことができるので、ユーザ自身の視点位置で見ることができる。
【００７２】
請求項２の建物の表示方法によれば建築のみを表示する通常モードから特定のユーザが参加するユーザ参加モードに切り換えることができるので、有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法によりＣＧ画像の表示を行う表示室及び投影室を示す概略水平断面図。
【図２】上記表示室を後方から見た状態を示す斜視図。
【図３】上記表示室を前方から見た状態を示す斜視図。
【図４】上記表示室内のワークステーションの設置されたコーナを示す斜視図。
【図５】上記ワークステーションの入出力兼演算装置を透視状態で示す斜視図。
【図６】上記入出力兼演算装置を示すブロック構成図。
【図７】上記ＣＧ画像中にユーザが仮想的に入り込んで作業等を行う際に使用するヘッドマウントディスプレーを示す側面図。
【図８】上記ヘッドマウントディスプレーの動作原理を示す説明図。
【図９】上記ヘッドマウントディスプレーとともに使用する手袋型検出装置を示す斜視図。
【図１０】３次元カメラを用いてユーザの３次元写真を撮影する様子を示す斜視図。
【図１１】本発明によるＣＧ画像の作成表示に先立ってＣＡＤシステムで住宅に関する３次元形状データを作成した後、レンダリングソフトで読み取り可能な状態にコンバートする手順を示すフローチャート。
【図１２】上記ＣＧ画像の表示に先立ってＣＡＤシステムで作成された２階建住宅の１階部分を示す平面図。
【図１３】上記ＣＡＤシステムで作成された２階建住宅の２階部分を示す平面図。
【図１４】上記ＣＡＤシステムで作成された２階建住宅の斜視図。
【図１５】上記ＣＡＤシステムで作成された２階建住宅の北立面図。
【図１６】上記ＣＡＤシステムで作成された２階建住宅の西立面図
【図１７】自動処理で形状コンバートを行う場合に使用される素材情報ファイルの作成手順を示す説明図。
【図１８】上記ワークステーションの要部を示す正面図。
【図１９】本発明方法により住宅を陰影を付してＣＧ画像により表示した画面を示す正面図。
【図２０】上記住宅の屋内をＣＧ画像により表示した画面を示す正面図。
【図２１】上記住宅内の洋室をＣＧ画像により表示した画面を示す部分正面図。
【図２２】上記住宅内のキッチンをＣＧ画像により表示した画面を示す部分正面図。
【図２３】上記住宅内の浴室をＣＧ画像により表示した画面を示す部分正面図。
【図２４】液晶シャッターメガネを用いて３次元画像を得る原理を示す説明図。
【図２５】上記表示室のスクリーン上にキッチンとともにユーザの画像をＣＧ画像により表示させた状態を示す説明図。
【図２６】上記ユーザが装着したヘッドマウントディスプレーを用いてキッチン内の状況をＣＧ画像により表示した状態を示す説明図。
【図２７】図２５においてユーザが体の向きを変えた場合に上記スクリーンに表示されるＣＧ画像を示す説明図。
【図２８】図２７の表示に対応して上記ヘッドマウントディスプレーに表示されるＣＧ画像を示す説明図。
【図２９】上記ユーザが仮想的に棚の扉を開く作業を行った場合に上記スクリーンに表示されるＣＧ画像を示す説明図。
【図３０】図２９の表示に対応して上記ヘッドマウントディスプレーに表示されるＣＧ画像を示す説明図。
【図３１】ユーザが全身に装着するデータスーツを示す概略斜視図。
【図３２】上記データスーツ上のセンサの配置を示す説明図。
【符号の説明】
１５  ワークステーション（コンピュータ）
３７  ヘッドマウントディスプレー
Ｕ１  ユーザ
Ｕ１ａ  ユーザの画像（人物像）
Ｚ  住宅（建築物）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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