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よしたかいなくら
7 years ago
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1 NAIST-IS-MT

2 ( )

3 3 3 CG, VR.,,,,.,,.,, 3,.,,, 3.,, 3,.,,.,,.,,, 3, NAIST-IS- MT , i

4 Interactive Terrain Generation in a Virtual Environment 3 Ryutarou Morimoto Abstract 3-D terrain models are required for virtual environments, movies, TV programs, video games and so on. Therefore, there is a need for a modeling system that can easily generate arbitrary terrain models. This paper presents an immersive modeling system for generating 3-D terrain models of mountain scenery. The system satises these demands. In the proposed system, users can design 3-D terrain shapes by drawing an outline of terrain on a -D plane of a slopedrear-projection display, pulling a mountaintop in 3-D space andregulating the slope of the mountain generated. As a result, complicatedarbitrary terrain models are easily andeciently generatedby repeating these intuitive operations. Keywords: virtual reality, immersive modeling system, terrain generation, interactive modeling 3 Master's Thesis, Department of Information Systems, Graduate School of Information Science, Nara Institute of Science andtechnology, NAIST-IS-MT , February 9, 001. ii

This paper presents an immersive modeling system for generating 3-D terrain models of mountain scenery. The system satises these demands.

5 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 4. : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1..1 : : : 13.. : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : iii

33 4.1 : : : : : : : : : : : 33 4. : : : : : : : : : : : : : : : : : 38 4.3 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 40 4.4 : : : : : : : : : : : : : 4 5. 44 5.

6 55 iv

7 1 Shede 3 : : : : : : : : : : : : : : : : 6 Shede 3 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 7 3 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 10 5 Terragen : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 11 6 Vertual SandBox : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1 7 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 14 8 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 15 9 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 0 1 : : : : : : : : : : : : : : : : : 1 13 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1 14 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 15 : : : : 16 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 4 17 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 5 18 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 6 19 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 7 0 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 7 1 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 8 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 8 3 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 30 4 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 30 5 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 3 6 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 33 7 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 34 8 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 35 v

: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 16 10 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 18 11 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 0 1 : : : : : : : : : : : : : : : : : 1

8 9 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : xy : : : : : : : : : : : : : : : : : : 37 3 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 50 4 A : : : : : : : : : : : : : : : : : : : B : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 5 1 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 45 : : : : : : : : : : : : : : : 45 vi

: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 46 39 4 5 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 47 40 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 48 41 : : : : : : :

9 1., 3 (CG). 3 CG,,, [],, [3].,,,.,,,,,.,, 3 CG, 3 CG, 3 CG.,,,,.,,.,,.,, [1],,.,,, 3 CG,,,., 1), ), 3) 3, 4), 5), 5.,, 1) 4),.,., Shade 1

10 3 CG, [4][5]., [6] [7] [8] [9] [10], [11] [0],.,, (VR Virtual Reality), [13][14][15]., 3, 3 3,. [16].,,.,,,.,, 1) 4),, 3,,, [17].,, 3,.,, 3 3, 3.,, 3.,,,.,,,

11 .,,. 3,, 4,., 5,,,. 3

12 . 3, 3 CG,,,,. 3 CG,, 3,,., 3 CG,,,.,,,,.,.,,.,.1,,.,,..1,,.,,.,,.,, 3.,,, 4

13 .,,, 3.,,. 3,,,.,,.,.,.,,,,,,,.,, 3,,.,.,,. 5

14 ,,. (a) 3 CG 3 Shade 3 CG. Shade,,,, 4,, ( ), 3. Shade (a) Shade (b) (c) 1 Shede 3 [4][5]. (1), ( (a)). (),., ( (b)). (3),, ( (c)). (4),,, ( (d)). 6

15 (5),,. (a) (b) (c) (d) Shede 3, Shade 3 CG,,,.,,,. 7

16 (b),, [6][7][8]..,,., Marshall [9]., 3,,,,.,,,,,,,.,,,,. Plane Mountain Mountain Range randum randum Hill plane plane mountain hill hill mountain mountain mountain 3, [10],,, 8

17 .,,,,,,.,, 3.,,,.,,,,.,. (c) 1, 1, " ", 3 [11].,,,.,. 4. 4(a),,. 4(b), 4(a).,,.,, 1,.,,,,.,, 1,,., 9

18 (a) (b) 4 1. (d) (Terragen), Terragen. Terragen, 5(a), 3.,,,,.,,, 3,.,,,, 3 5(b).,,.,,,,.,,,.,, 3, 3 10

19 (a) Terragen (b) Terragen 5 Terragen,., 3,,,. (e) (Virtual Sand Box) KIJIMA Virtual SandBox[16],,., 6, 100,,.,, 3., 3,, 3,.,,,,, 11

20 6 Vertual SandBox,..,, 3.,, 1

21 .,, 4,., 4,,,.,, 4,, 3,,,.,,.,,,,.,,,,,,.,, 3,.,,.,,...1,,.,,. Terragen,,, 13

22 ., 1,.,,.,,,,.,,.,.,, 1.,,, 7(a),,., 1.,, 7(b), 1,. (a) (b)

23 ..,, 1), ), 3).,,.,., 8,. 8,.1 (c) 1, (d) Terragen. (c),, (d),,,. 15

24 ,,,,,.,,, [][3].,,, 6, [1].,,,,, [19]., 9,, 3, 3,. 9,.1 (e) 3., 16

25 ,,,.,,,.,, 3,,, 3., 1,,, 1,., 1, 1,., 10, 3,,,. 17

26 10 3.,,.,, 3 3., 3 [19],. 18

27 ,, 3 3.,,.,.,., 3.1, 3..,, C++ [4], OpenGL[5]. 3.1, 11., 1.,, ( )., CrystalEyes(StereoGraphics )., 3, IS-600(InterSense ). 14,,, 3., 15 19

28 11, LP-13(MicroSpeed ) IS-600.,, 15, 1,, 3. SW1, SW, SW3. SW1, SW SW3., 3,,, 3, 3.,, Onyx IR(SGI ). 0

29 1 13 1

30 14 15

31 3.,.,,. 3..1, 3,., 3., 16.,,,,.,.,.,,,,., 17(a),,,. 17(b),,,,..,,,,.,,.,,,. 3

32 16, 1.,,, SW1,.,,,. SW3,,. SW3,,. 18 4

33 (a) (b) 17., 18(a). SW3,., 18(b). SW3,.,, 18(c),,.,.,,,,.,. 3., 1, 1., 19,,, 5

34 (a) (b) (c) 18,.,,,,,., SW,., SW,, 3. 0(a) 0(f),,,.,,,., SW SW3,. 3, 6

35 19 (a) (b) 1 (c) (d) 3 (e) 4 (f) 5 0 7

36 ., 1(a) 1(d),,,,.,, (a) 1 (b) (c) 3 (d) 4 1,,. 8

37 ,. 3(a),, SW,., 3(b),,, 3(c).,, 3(d). 4(a),, SW,.,,, 4(b).,,.,, , 1., 1,,.,. 9

38 (a) (b) (c) (d) 3 (a) (b) 4 30

39 , 1,,., 5(a),,,,,, 5(b) 5(e). 5(b),.,. 5(c),.,. 5(d),.,,. 5(d),.,,,., 7(a),., 7(a), 7(b).,,. 31

40 (a) (b) 1 (c) (d) 3 (e) 4 5 3

41 6 4.,, 3 3.,, , 8,,., x, 33

42 (a) (b) 7 34

43 y x 8 y, h(x; y).,,,. 9.,,,,,.,,,.,,,,.,, 3.,.,,., 30,, (1; ),, (0; ); (1; 1); (1; ); (; 1); (; ); (3; ).,,,., 35

44 xy 36

45 ,. w(i; j), xy 4, 31, xy dp(i; j), df(i; j), 1. w(i; j) = df(i; j) (df(i; j)+dp(i; j)), 3(a), (1) w df dp 31 3(b).,. h(w), H( 0), w(0 w 1), s (). f(w) = 8 >< >: H 0 (H (1 0 w)) ((1 0 w)) s s 0 Hw(w) 0s s<0 37 ()

46 (a) (b) , (s =0), s<0, s 0.,., s, , (),. 4.,.,.,.,,.,,,.,,. 34, 38

47 8H/10 f(w) H s=-10 s=-3 6H/10 s=-1 s=0 4H/10 H/10 s=1 s=3 s= w 33 C 0, C 1, Q., C 0 h 0, C 1 h 1, C 0 Q d 0, C 1 Q d 1, Q h. h = d 0 1 h 1 + d 1 1 h 0 d 0 + d 1 (3).,,. 3,. 39

48 h0 h h1 d1 d0 Q C1 C ,,., 4.1,,,,.,,,,,.,,,.,.,, 4.. (1), 0., 40

49 1, 0.,, 0. (),, 1. (3) (),. (4) (),, 4., 35(a),, 35(b) (a) (b) 35,,,

50 (1), 0.,. () 4,,,, 1. (3) (),. (4) (),, 4. ij dp(i; j), ij df(i; j), 4.1 1,. 4.4,,,., 36,,., s,,., s, 4.1., 33, s =0.,, s, 0s.,, 01, 4

51 36,, 4. s =(s 1 + s 0 )w 0 s 0 (4), s 1, s 0,, w. 37,. 43

52 s1 s0 -s , 3,4.,,.,, (1) () (3) 3 (4) (5).,,.,,. 44

53 5.1, 38, 39..,., 1,., ( ) ( ) ( ) ( ) ,, (b), 40(a) (ASIA AIR SURVEY " 000 ", ),.,,.,. 45

54 (a) 1-1 (b) 1- (c) -1 (d) - (e) 3-1 (f)

55 (a) 4-1 (b) 4- (c) 5-1 (d)

56 (a) (b) 40 1, 3,.,.,,.,,,.,,,, 4.,,.,.. 30,, 48

57 ,. (1),, (), ( 41(a)), ( 41(b)), ( 41(c), 41(d)),. (3),. A B. 41, A 4, B 43., A 150, B 70.,,,,.,,. 5.3,,,.,,, 3,, 3.,,., 49

58 (a) (b) (c) 1 (d) 41 (a) (b) (c) 1 (d) 4 A (a) (b) (c) 1 (d) 43 B 50

59 ,.,,,,.,..,.,.,,.,,.,,,,. 44(a),,,., 44(b),.,,,,.,., 51

60 (a) (b) 44,.,,,.,,,,,.,,.,,,.,,,. 5

61 6.,,, 1), ), 3) 3, 4), 4,.,,, 3.,, 3,.,,,,.,,,.,,,.,,. 53

62 ,.,.,,,,.,.,,,,.,,,.,,,,,,.,,.,. 54

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