空間アイディアパッド設計初期段階におけるデジタルツールの研究 by hitoshi watanabe

§ 0 はじめにモニターの前に座り、マウスをクリックして、メニューを選択して建築を考える。最後にレンダリングを行えば、本物よりも本物らしい画像が出来上がるレンダリング。日々機能が増える CAD。 3Dであったりオブジェクト指向であったりと、様々なことができるようになっていく反面、使いこなすまでに時間がかかり、思い通りに建物を作れずなかなか考えが発展しない。そのようなCADソフトを使う内、もっと機能は少なくてもいいから簡単で手軽にどこでも使える建築を考えるソフトが欲しい、と感じたことが本論文のきっかけとなった。

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目次 § 0 はじめに ........................................................................ 1 § 1 序論 ........................................................................ 3 § 1.1 研究背景 ............................................................... 4 § 1.2 研究目的 ............................................................... 7 § 2 ソフトの設計と制作....................................................... 8 § 2.1 機能の抽出 ........................................................... 9 § 2.2 プラットフォームの選定 .................................... 14 § 2.3 操作方法の設計とソフトの制作 ........................ 16 § 3 ソフトのマニュアル ...................................................... 19 § 3.1 コンセプト ........................................................... 20 § 3.2 操作方法 ............................................................... 22 § 4 考察 ........................................................................ 31 § 4.1 ソフトの理念 ....................................................... 32 § 4.2 メリット ............................................................... 36 § 4.3 未実装機能 ........................................................... 38 § 4.4 PDA の未来像とソフトの可能性 ....................... 40 § 5 おわりに ........................................................................ 41 § 6 参考文献 ........................................................................ 42 § 7 付録 ........................................................................ 43 § 7.1 プラットフォームの説明 .................................... 44 § 7.2 スケッチの調査を行った建築家一覧................. 46 § 7.3 付属 CD-ROM の使い方 ..................................... 47 § 7.4 GPS の付け方 ...................................................... 50 § 7.5 ソースコードの説明 ............................................ 52

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§ 1 序論

1.1 研究背景

1.2 研究目的

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§ 1.1 研究背景設計は創造的作業と言われるが、その全ての行為が創造的であるわけではない。定規で線を引いたり、コンパスで円を描いたり、ある部分を消したり、又は既に他のところに描かれてある図形を単にコピーすることも設計作業には含まれる。重量や容積の計算、応力値の決定などを行うこともあろうが、これらの行為は、想像に関する機械的行為である。設計には創造的な行為と、機械的な行為とが交錯して現れる。

また設計においては、図形を扱うことが非常に多い。設計者は紙上に簡単なスケッチを書くことにより自分の考えを確かめる。繰り返し図形を描いたり、消したりして考えをまとめ、図形は最終的なものに固まってゆき、最後には三面図の形式で正作図が作られて設計は完成する。すなわち、設計は図形とともに始まり、図形とともに進展し、図形の完成により設計も完了する。設計において図形の果たす役割はじつに大きい。人は、特に二次元的な図形に慣れ親しんでいる。容易に図を描いてアイディアを確認できる。相互の関係も図に描いて表現すると分かりやすい。図によって全体のバランスを調べ、総合的な判断をおこなっている。設計に付随するこれらの特有な行為を、コンピュータの力によってどのように強化出来るのであろうか。

それが 1950 年代後半に MIT の学生 Sutherland が考案し、現在の CAD や 3D ソフトの原形ともなる「スケッチパッドシステム」理念であった。Sutherland の「スケッチパッドシステム」以来、CAD システムは着実に発展し、大衆へと普及していった。

パーソナルコンピュータの性能の向上は、設計初期段階におけるエスキースを手軽に仮想三次元空間内で自由に立体を編集しながら行うということを可能にした。CAD は、今まで相当の時間をかけて行ってい

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た模型製作の代用としても用いられるようになり、製図作成段階だけにとどまらず設計のあらゆる段階、場面に導入されるようになっていった。

以前までは、そういったシステム化のほとんどが局所的な効率化を目指したもので、導入されたそれぞれの部門の成果品を効率良く作成することには役立ちながらも、大半が「紙」にプリントされたものを介した無駄の多い業務プロセスを築くのみであった。しかし現在、その無駄の多いプロセスを、全産業の共通のデータを共有することにより産業ごとのクローズドなやり取りではなく、全産業におけるグローバルなデータ交換を可能にし、業務プロセス全体の短縮が行われつつある。

そのような状況の中で、現地に赴きその場の空気を肌で感じながら思い付いたことを書き留め、アイディアを発展させ設計プロセスの一部となるデジタル設計支援ツールは未だ存在しない。その理由として考えられることは今までの携帯用のコンピュータの計算能力が低かったり、それらが想定する主な仕様方法がスケジュール管理などで、開発用の提供されているグラフィック関連のライブラリが非常に貧弱であることや、カラーが扱えないことにあると思われる。現在は現場での設計活動はスケッチを描く、若しくは写真を撮り現像したものを元にCADに入力→発展させていく形がほとんどで、前述の「無駄の多いプロセス」となっている。

近年PDAと呼ばれる携帯性に優れたデジタルツールの発展がめざましい。PDA とは Personal Digital Assistant の略で、個人の知的活動を支援する手のひらに乗るような大きさの情報機器の事である。1992 年，米

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アップル・コンピュータの当時のCEOであったジョン・スカリーが提唱した概念である。レストランでナプキンにメモを書いている人をみたスカリーが PDA のコンセプトを思い付いたのは有名な話である。そのエピソードからもわかるように何処にいてもすぐに取りだし、すぐに使えることが重要なコンセプトである。現在，PDA は一般的な名称になり，日本では「携帯情報端末」と訳されている。日本における代表的な PDA には，シャープのザウルスがある。一般的な PDA のイメージは，タッチパネル・タイプの大型液晶を持ち，PIM 機能や通信機能を備え，ペンによりデータ入力や操作が行なえる手帳型の小型コンピュータ，というものである。しかし，最近では，大型のキーボードを搭載したものや，携帯電話・PHS と一体化したものなども PDA と呼ばれるようになった。名刺サイズの電子手帳や，ミニノート型と呼ばれるパソコンを指して PDA ということもあり、種類も豊富になってきている。それと同時に演算装置の高速化と記憶容量の増大が図られ、数年前までは考えられなかったような処理が可能となり、様々な用途、場合に使用される可能性が高まりつつあり、同時に将来の発展も多いに期待される。現場で歩きながら使うためのデジタル設計支援ツールは、携帯型コンピュータの存在自体が一般的でなかったり存在を認知されていたとしてもその計算処理能力の低さから、今まで作られることは無かった。しかし、技術の発展は実用的なツールの可能性を高めた。

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§ 1.2 研究目的現地調査に赴き、写真等だけでは行うことが難しい、感じたことや周囲の環境の特性を考慮しながらのボリュームスタディを行うための次世代型 CAD ツールを開発し、その可能性を明らかにする。

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§ 2 ソフトの設計と制作ソフトのインターフェイス決定のために、「設計予定地に赴き、その周辺環境を考慮しながら設計を行う。」という使用場面を想定し、その場面では何が必要かを選定する作業を行った。選定作業後、それをもとにソフトの制作を行った。

2.1- 機能の抽出 2.1.1 スケッチ / ドローイング調査 2.1.2 その他の事象から機能を抽出

2.2- プラットフォームの選定

2.3 操作方法の設計と制作 2.3.1 基本機能 2.3.2 インターフェース 2.3.3 画面のレイアウト 2.3.4 ソフトの制作

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§ 2.1 機能の抽出 2 . 1 . 1 スケッチ / ドローイング調査設計初期段階におけるスケッチ / ドローイングの重要性建築家は、無数のドローイングを他人に見せるためにではなく、自分の為に描いていると言われている。図面とは、他人に構想を伝えるために描かれるものだと、一般的には考えられているかもしれない。しかし、そういった目的の為に描かれる図面は、建築家の作る数多いドローイングの一部にすぎない。依頼主に構想を示すための「プレゼンテーション・ドローイング」や、施工者に指示を与えるための「実施設計図面」は、確かに建築家の構想を他の人に伝えるためのものといえるが、これらのドローイングですら建築家は、次のスタディの素材として用いるのが普通であって、その意味からは、これらのドローイングもまた常に自分の為のものでもある。

建築家は考えたものを「かたち」に示していると言うよりは、「かたち」によって考えているのである。レオナルド・ダ・ヴィンチが「私は手と目によって思考する」と言ったのは、まさにそのことである。建築家のドローイングに描かれている形は、思考の結果と言うよりは、むしろ思考の道具である。

建築を設計することは、どういう行為なのであろうか。通常それは、与えられた条件、すなわち敷地や、面積規模の条件、使用上の様々な要求に対する解答として、形を作ることだと考えられているかもしれない。これは必ずしも間違ってはいないが、十分正しいとは言いがたい。というのは、ここにおいても、形は、最終的な解答であるだけでなく、条件を理解し、構成し、組み立て直すための道具でもあるからである。

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描くことによって与えられた設計条件をひとまず理解した建築家は、その描かれた形の中に、与えられた条件以上の様々な可能性を見いだす。そして、それを具体化する形を更に求めて、設計条件を組み立て直し、新たな形を描く。ルイス・カーンは、様々な言葉で「与えられたプログラム（設計条件）を、そのまま絶対化して奉っている建築家は、建築家とは言えない。真の建築家は、それを組み建て直し、依頼主が未だ明らかに知ることが出来ないでいることを、明らかにとらえていなければいけない。」といっている。

建築家が鉛筆を取り上げて紙に向かうとき、その頭の中に、ある形のイメージが存在している。しかし、それは、丁度浮き上がってくる雲のように、輪郭は定かではない。それは動き、変化し、かつ重なり合っている。建築家は、それに一つの、はっきりと定まった輪郭を与えようとする。それがスケッチである。

描くことは、つらい作業でもある。想像力の中に、平和に憩っているイメージを、切り刻み、あるものを捨てることによって、あるものを取りださねばなら無いことでもあるからである。それは、決断と勇気を必要とする残酷な作業でもある。想像力の甘い花園の中に、何時までも遊んでいることが出来たら、と望んでも、創る人間にはそれが許されないのである。

必要視点の決定インターフェイスを決定する際に、ボリュームの入力、編集と評価を行うために必要な視点や機能を抽出するため既存の建築家のスケッチの調査・分類を行った。（調査を行った建築家については§7.2「スケッチの調査を行った建築家一覧」参照）

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調査方法建築家のスケッチが掲載されている本から、そのスケッチを・「上面からのパース・アクソメ」・「立面、視線からのパース・アクソメ」・「平面図」・「その他」の 4 種類に分類し、その割合を出した。その際、以下の条件を定めた。

「スケッチはすべてフリーハンドを対象とし、定規を使って描かれたものはカウントしない」「同じ建物の平面図で、階高が違う複数のスケッチは一つとカウントする。」「同じ建物の立面図で、方角が違う複数のスケッチは一つとカウントする。」「同じ建物のスケッチで、新たなアイディアのものはそれぞれカウントする。」

調査結果 172人の建築家の1674点のスケッチを調査し、その分類は（図 2-1）の様になった。

建築家のスケッチ分類（図 2-1）

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調査結果考察グラフから、建築家は上面から見た図と立面、立面パースから描く事が多いと分かった。また、描いた位置と日時を記載してあるものも数多く見受けられた。スケッチ中に風の流れや光の注ぎ具合等形以外の要素を書き込んでいる例も多く見られた。（場所・日時・記載の割合は、調査した本に全てのスケッチが完全に掲載されずに紙の端を省略している場合が多く、省略された場所に記載されている場合も考慮し、あえてださなかった。）

2 . 1 . 2 その他の事象から機能を抽出設計者の意見によると、現場では分かりにくい事を計算してくれる機械は有効なツールとなる。その例として、以下に挙げる。・法的規制の自動計算。・実際の視点で、建物の大きさがどのくらいならば、背景にどういった影響が与えられるか、等の検証。・スケッチや写真をとった正確な位置の記録。

従来のCADシステムの基本的な操作から基本的な機能を本ソフトの製作時に参考とした。その例を以下にあげる。・CAD ではある一つの塊がひとつのオブジェクトとして認識される。・オブジェクトを何個も作ることにより建築を形成する。・オブジェクト作成は、オブジェクトの端点となるべき場所をクリックすることにより行う。・高さはマウスをドラッグするソフトや数値入力によるものなど様々である。

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・また一旦作成したオブジェクトを編集するにはオブジェクトを選択した後に行う。・オブジェクトに穴（窓等）をあける際は、選択してから穴の大きさを指定するか、空洞（窓）を配置するという操作を行う。（ソフトによって著しく異なる）・オブジェクトの選択はオブジェクトの端点、線分、面（ソフトによって異なる）をクリックすることにより行う。・パースを見る場合は、カメラを視点として配置し、位置、高さを入力することにより行う。

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§ 2.2 プラットフォームの選定現場に赴いた際に、スケッチを補完しながらデジタルツールの利点を生かしたソフトを実現させるためには携帯性に優れメモのようなスムーズな操作が必要とされる。その様な用途のソフトを製作するに際し、背景にも記した PDA に注目した。理由はデスクトップパソコンではもちろん、ノートブックパソコンを使用しても現場を歩き回りながら設計を行うのは難しいからである。軽量化の進むノートブックに高機能CADをインストールして設計を行う場合、それらは確かに軽量で持ち運びもそれ程苦労なく行える。しかし搭載される高機能 O S （Windows、MacOS、Linux 等）はキーボードとマウスの同時使用による入力を前提としている。立ちながら、移動しながらの操作では、片手がコンピュータを持つことでで塞がれるため、入力のデバイスは一つであることが望ましく、そうであれば使い勝手は格段に向上する。 PDAはペンデバイスのみの入力が主流で、そういった意味において歩きながら使うCADのプラットフォームとして適していると判断した。

開発のための具体的にプラットフォームには 3COM 社の PalmOS を選定した。選定理由を以下に挙げる。・OS が持ち歩きながらペンとハードウェアボタン操作による入力を想定した設計で、数あるペンデバイスコンピュータの中でも使い勝手が群を抜いており、本論文でのソフトの想定する使用状況にもっとも適していると判断した。・PDAの中でもっとも売れているプラットフォームでもあり、電話が内蔵されたモデルがリリースにより手間を省いてインターネットに繋ぐことが出来るようになるなど日々発展を続け、本論文のソフトが持つ可能性を広げることができると判断した。

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・画面がカラーの PDA、WindowsCE（Ver. 2.0 以上）機器もいくつかリリースされているが、それらはキーボードの使用が前提であったり電池の持続時間が短い、と言った持ち歩きながらという用途には適していないと判断し、選定条件から外した。

PalmOSは手のひらサイズのスクリーン一体型のコンピュータ上で動作し、白黒 2 階調の画面（OS3.0 以降は白黒 4 階調）にペンを用いてデータを入力する。主にスケジュール管理や住所録などに使われ、それらのためのソフトは始めからインストールされ出荷されている。また、この OS むけの開発用キットも提供されており、数多くのソフトが日々リリースされている。

機器の詳細については、§ 7.1「プラットフォームの説明」参照

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§ 2.3 操作方法の設計とソフトの制作前節の調査で得た初期設計を支援する機能で、PalmOS 上で満足に動作、活用可能なものを選定し、以下に操作方法を決定した。また、PalmOSに標準でサポートされていないが、GPSと連動させたシステムを作る。

2. 3 . 1 基本機能本機 GPS を用い、現在の自分の位置と、周辺環境を自動的にシステムが判断する。（実際の本論文付属ソフトには搭載用のプログラムは無い）描いたスケッチとその場所が自動的に記録され、その場所から見える周辺状況と自分の考えている建築を同じ画面に収めることが出来る。

2 . 3 . 2 インターフェース操作画面は前節の調査結果により 1. ボリューム全体を作成、編集、確認する場面にアクソメ視点。 2. ボリュームのある地点からの見え方の確認、編集、作成する場合に立面パース視点。の二つの視点を用いてボリュームステディを行う。

1. アクソメ視点平行投影では投影面に平行な辺や面の長さや面積が実寸となり、かつ三次元空間を意識しながら「かたち」を考えることができる。投影図に直接手を加えることによりボリューム全体のバランスを考えながら作成と編集を行う。入力はペンで行い、ボリュームは端点を指定することにより作成する。

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2. 立面、パース視点作成されたオブジェクトが自分のいる視点からどのように見えるかを検証するために、立面パースを表示させる。設計の際には景観も重視されるため、背景にはGPSで得たランドマークの画像をBitMap で表示させる。この視点では実際の風景と近付けるため、透視変換を行うのが望ましい。このモードでは、敷地内外の任意の場所で、ボリュームのもっともよい形に編集を行ったり、感じられたことを自由に記入する機能が必要である。

2 . 3 . 3 画面のレイアウト画面の上から15ポイントまでにツールバーを作成し、頻繁に行う操作はバーの中にボタンを配置した。 PalmOSではメニューへのアクセスが面倒なため、煩わしい作業が多くなると設計活動にも支障をきたすと判断した。

ツールバーに配置した操作は視点モードの変更、（右に回転する）、（左に回転する）、オブジェクトの削除、ペンの形変更、ペンの色変更

[括弧内はGPS 搭載時には不要機能、ツールバーの詳細については「§ 3.2.4 ツールバーの説明」参照のこと

その他の頻繁に行わない操作はメニューへのアクセスによって行う。また、画面の上から縦に 15 ∼ 160 ポイント、横に 0 ∼ 160 ポイントはオブジェクトの描画、編集、閲覧を行う領域とした。

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2.3.4 ソフトの制作 4 本論文では C 言語でソフトの開発を行った。 3COM 社[http://www.palm.com/] （日本では MetroWerks 社[http:// www2.metrowerks.com/jp/]）から販売されている「CodeWarrior」「Constructor for Palm OS 1.1.3」を開発に使用した。本論文では、想定機能を作成する上で必要なライブラリが足りない場合、そのライブラリを一から作るか、または機能実装を見送った。（ただし、sin,cos 等の数学的な操作は Freeware としてリリースされている MathLib を用いた）また、動作の確認は「Palm OS Emulator21b92」と「IBM WorkPadJ」で行った。

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§ 3 ソフトのマニュアル

3.1 コンセプト

3.2 操作方法 3.2.1 用語 3.2.2 使う前に 3.2.3 メニューの説明 3.2.4 ツールバーの説明 3.2.5 使い方の流れ 3.2.6 モードの説明

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§ 3.1 コンセプト「空間アイディアパッド」は PalmOS(Ver.2.0 もしくはそれ以上)環境で動作する。 (確認は IBM-WorkPad 上でしか行っていない）入力はペンで行い、直感的なボリュームの入力と編集により設計を行ってゆく。

GPS の活用また、このソフトはPalmPilotに将来搭載される可能性のあるGPSの存在を前提に設計されている。（現時点では未搭載）

GPS とシステムを連動させることは、単体で扱うよりも現場での設計活動を高度な形で支援し、次にあげる三つのメリットをもたらす。 1. 建物を含めた周辺の正確な状況を入手することが出来る。 2. システムの視点と実際の視点が同じになる。あらゆる場所でもっともよい形を模索し、建物を様々な角度から検討できる。 3. 現場では分かりにくい法的な制限を自動的に計算し、法的規制を越える建物を表示しない。例えば、高さを編集する際に、法的規制のモードをオンにすると、法的に規制された高さよりも高くならなくなる。 GPS については、既に搭載を実現しソフトと連動している例もある。（§ 7 付録参照、PalmPilot への取り付け方は付録の方に記載する。）

GPS が本ソフト上で活用されるのは「周辺情報の取得」と「視点の自動計算」の場合においてである。・「周辺情報の取得」では自動的に目的の敷地、周辺建物、ランドマークを PDA のメモリ内に登録。その後 GPS から得たデータを元に周辺環境を入力し、敷地で設計活動を開始する。

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・「視点の自動計算」では、モデリングの視点が自分の位置と同期しながら変化し現実に即した作成が行える。 GPS を使用した状況のイメージモデルを以下にのせる（図 3-1）

図 3-1 GPS イメージ図画面上ではユーザーが作成したオブジェクトの近い点は太い線で、遠い点は普通の線で表示されるようになっている。GPS から得た情報は全て淡い線で表示されるようになっている（図 3-2）

図 3-2 表示画面早稲田大学建築学科渡辺仁史研究室 1999 年度卒業論文

§ 3.2 操作方法 3.2.1- 用語このソフトを扱うための基本操作の用語を以下に定義する。タッププ：画面中の操作を行いたい部分にペンを押し付け、すぐ離す操作。（図 3-3）ダブルタッププ：タップを間を置かずに２回行う操作。（図 3-4）

図 3-3 タップ

図 3-4 ダブルタップ

ドラッグ：ペンを画面に押し付け、そのまま離さないでペンを移動させる操作。（図 3-5）

メニュー：スクリーンの下のメニューをタップするとスクリーン上部にメニューバーが現れる。 3.2.3「メニューの説明」参照

ツールバー：常にスクリーン上部15ポイントに位置するボタンが並んでいる場所のことをさす。

図 3-5 ドラッグ

3.2.4「ツールバーの説明」参照

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3.2.2- 使う前に HotSync を用いて CD-ROM 内の「MemoPad.prc」と「MathLib.prc」を PalmOS にインストールする。（図 3-6）スクリーンの下のホームボタンを押し、アプレット一覧を表示させ、その中から「MemoPad」を選択し起動させる。設定でハードウェアボタンにMemoPadを割り当てている場合は、割り当てているボタンを押す（図 3-7）

（図 3-6）インストール

（図 3-7）ソフトを起動する

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3 . 2 . 3 メニューの説明（図 3-8 ）明（ 3-8）「 O p t i o n ss」」 -clear screen... 画面全体を一旦初期状態にもどす。描いたオブジェクトのデータは消えない。 -redraw screen... 描いたオブジェクトの点の位置を計算し直し、再描画する。 -set GPS info...GPSから情報を得、その情報を元に周辺状況の画像を描画する。「Mode 」 e」 -draw mode... モードを描画モードに変更する。 -edit mode... モードを編集モードに変更する。 -view mode... モードを閲覧モードに変更する。 ----------Separator----------Law Mode On... 法的規制モードを ON にする。 -Law Mode Off... 法的規制モードを OFF にする。

「 E d i tt」」 -delete figure... 選択されたオブジェクトを削除する。 -edit Height... 選択されたオブジェクトの高さを 20 高くする。 -test menu... 開発用のテスト用メニュー。

エディット

オプション

モード

（図 3-8）メニューバー画像

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3 . 2 . 4 ツールバーの説明（図 3-9 ）明（ 3-9）「モード」ボタンモードを変更する。初期設定では DrawingMode に設定されていて、ボタンを押すたびに DrawingMode->EditMode->View&SketchMode->DrawingMode...

と変更される。「右に回転」ボタン自分が右に 5 度回転する「左に回転」ボタン自分が左に 5 度回転する「削除」ボタン選択されたオブジェクトを削除する。「ペンの形」ボタンペンの形を変更する。初期設定では「/」と表示されており、自由に線を描く。ボタンを押すと「#」となり、四角を描く。もう一度押すと「/」に戻る。「ペンの色」ボタンペンの色を変更する。初期設定では「b」と表示されており、黒い線を描く。ボタンを押すと「w」となり、白い線（黒い部分を消す）を描く。もう一度押すと「b」に戻る。

モードボタン

左回転ボタン

右回転ボタン

削除ボタン

ペンモードボタン

色モードボタン

（図 3-9）ツールバー画像

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3.2.5 使い方の流れメニューの「set GPS info」を選択すると、GPS から得た情報が画面に表示される。（現在は GPS と連動していないため、敷地情報の例が表示される）このソフトの操作はDrawingMode, EditMode, View&SketchMode三つのモードを使用しながら、設計を行う。モードの変更はツールバーのモードボタンを押すことで行う。

DrawingMode でボリュームを作り、EditMode で編集。任意の地点で ViewMode に設定し、その地点における見え方に従ってボリュームスタディを行う。終われば移動し、またある地点における見え方でスタディを行うといった作業のくり返しでエスキースを行う。途中、または最後にアクソメ画面で全体のバランスを確認、編集する。 (図 3-10）

現場の周辺環境を登録（GPS、Internet等）

移動

スケッチ現場に赴くボリューム編集ボリューム製作位置自動計算ボリューム全体の編集

編集視点決定図 3-10 ソフト使用の流れ

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3.2.6- モードの説明モードを変更しながらオブジェクトを作成編集してゆく。作成の際に変化するモードの流れ図を図 3-11 に示す。

全体的な編集オブジェクトを描く

オブジェクトの編集

DrawingMode

EditMode

景観評価 View&SketchMode 移動 View&SketchMode 景観を考慮した編集 View&SketchMode

局地的な編集（図 3-11）モードの流れ図

DrawingMode 画面のアクソメ図に直接タップしながらオブジェクト作成を行う。このモードでは画面にグリッドが表示される。タップしたスクリーン上の XY 座標は Z 軸上の高さ 0 地点とし、三次元上の点を計算する。（図 3-D-1）（図 3-D-1)オブジェクトの作成

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点をプロットしていきながら、最初の点を再びタップするか、もしくはダブルタップを行えば閉じられた面（ポリゴン）が出来る。ポリゴンが出来たとき、自動的に設定された高さで立体として表示される。（高さの編集は EditMode で行う）点を閉じることなく視点を変更したり、モードを変更するとそれまでの点は登録されず自動的に消去される。また現段階ではソリッドモデルを採用していないため、 3次元としてあり得ない形を登録してもそれらしく表示してしまう。

（図 3-E-1）

EditMode EditModeでは DrawingMode で描かれた図形を編集する。オブジェクトの点の編集、オブジェクトの高さ編集、オブジェクトの削除、という三つの基本的な機能を

（図 3-E-2）

備える。

オブジェクトの編集を行うためには、オブジェクトを選択してからの作業となる。画面をタップした場合、タップした点の近くにオブジェクトの端点があればその点とオブジェクトを選択する（図 3-E-1）

（図 3-E-3）

（図 3-E-4）

（図 3-E-5）

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オブジェクトの上面の一点にペンを落としそのまま離すことなく上下させればその点のみの高さを編集する。（図 3-E-2) オブジェクトとは関係のないところで上下にドラッグを行えば選択されたオブジェクトの高さ編集。（図 3-E-3）選択したオブジェクトの端点をドラッグし、それが底面であった場合底辺の位置編集。（図 3-E-4）オブジェクトの高さは「法的モード」が ON になっているとその敷地で法的に規制された以上の高さにはならない。「法的モード」をOFFにすれば、自由に高さを設定することができる。（図 3-E-6）デリートボタンを押せば選択されたオブジェクトは削除される。

View&SketchMode View&SketchModeでは今までに作成したモデルを視点に近い立面で表示する。まず初めにスクリーンの 3/4 の場所に GL が引かれ、その線を基準にオブジェクトを表示する。周囲には周辺の建物のモデルと背景には BitMap でランドマークの画像が表示される。（図 3-V-1）オブジェクトを選択し、オブジェクト内で四角を描くとその部分が空洞化され、オブジェクトの端点を選択しペンを引っぱってゆくと高さの編集も出来る。

（図 3-V-1）

（図 3-V-2）

（図 3-V-3）

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オブジェクトを選択して編集したものは、視点を変更しても編集した箇所はモデルに反映されたものとして残る。また、オブジェクトを選択せずにスクリーン上にペンを走らせると自由な線か四角を描くことが出来る。（図 3-V-2,4）ペンか四角を描くかはツールバーのペンの形ボタンで変更する。自由に描くペンには黒く塗りつぶす黒色モードと白く塗りつぶす白色モードがある。（図 3-V-3）ペンの色はツールバーのペンの色ボタンで変更する。自由にペンを走らせたスケッチはモデルの形には反映されないので、スクリーンショットを保存し、後の検討の材料とする。ペンによるスケッチは、形よりも、むしろ形とは関係のない匂い等の要素を書き込む為のものである。また自分が移動すると、画面に写る方向もそれに従って変化する。（図 3-V-5）

（図 3-V-4）

（図 3-V-5）

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§ 4 考察

4.1 ソフトの理念 4.2 メリット 4.3 未実装機能 4.4 PDA の未来像とソフトの可能性

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§ 4.1 ソフトの理念 4 . 1 . 1 スケッチパッドシステムの出現 1950 年代の後半に、MIT の学者達は次のように構想していた。設計者は、コンピュータに接続されたオシロスコープの上に「ライトペン」で自分の意図する装置の図を描く。設計者は思いのままに、「ライトペン」で変更を行い、コンピュータすなわち「奴隷」に命じて、正確な図形に直ちに書き直させる。更にコンピュータには、高度解析、隣接部分とのクリヤランスのチェック、その他の解析に関連する数値計算を行わせる。設計者はコンピュータとやり取りしながら自分の考えを試し、思考を繰り返しながら設計を進めてゆく。当時 MIT は、世界の工学技術の最先端にあり、コンピュータの分野でも最高の装置が設備され、最新のプロジェクトが進行中であった。その頃から、 MACといわれるタイムシェアリングのプロジェクトが進行中であった。タイムシェアリングは、多数のユーザーがあたかも自分が大型コンピュータを占有しているような感じで使用できることを可能とする利用形式である。設計には多量の考える時間が必要となる。したがって、必要となったときに、すぐにその場でコンピュータが使えるタイムシェアリング方式は、 CADの可能性を高めるものでもあった。丁度そのような時期に、Ivan Sutherland という学生が MIT の博士課程に入学し、博士論文のテーマを模索していたのである。Sutherland は MIT の付属機関であるリンカーン研究所のコンピュータを用いて、コンピュータにより図形を発生させる問題を修士論文のテーマとして選んだ。研究は1961年秋から開始され、何度かの試行錯誤を繰り返して、 1962 年秋の初めにほぼ完了した。Suterland の作り上げたシステムは、「スケッチパッド（SketchPad）」という名前が付けられ、翌年の春の SJCCの大会に、これと関連する一連の、MITの人達による論文とともに発表され、まさに世界を驚かす画期的なイベントとなった。これに

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よって、コンピュータの新しい応用分野であるコンピュータグラフィックスという分野が誕生することになった。スケッチパッドシステムは、人とコンピュータとが対話的に、ライトペンを使ってディスプレイ上で、非常に一般的な図形処理を行うことを可能にするシステムであった。（図 4-1）

図 4-1-Suterland とスケッチパッド手に持っているのがライトペン

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4 . 1 . 2 スケッチパッドシステムの意味コンピュータは当時バッチ形式で使われていた。人は手紙を書いてコンピュータと通信しているようなもので、コンピュータと対話をしているとは言えなかった。機会部分の形状とか、電気回路の結線関係を伝達するような場合、文を書いて通信するのは非常に面倒なことである。スケッチパッドは、人が直接図形を描き、人とコンピュータとの図形による対話的な通信を可能としたコンピュータ利用の新しい分野（コンピュータグラフィックス）を切り開いたのである。コンピュータグラフィックスは、特に設計に関する応用、すなわち CAD に対する応用が期待された。設計には創造的な行為と非創造的、機械的な行為が交錯して発生する。Sutherland は、設計において、コンピュータの持つ論理的演算の力を、如何に人にとって自然な形で、人の創造行為に利用するかという方法を、具体的なシステムを作って実証した。スケッチパッドシステムに使われている技術は、当時の技術レベルを遥に越える高度なものであり、今日のコンピュータグラフィックスにおける二次元の技術の中核をなすものが多数含まれている。スケッチパッドシステムは、およそ二次元の図形処理に関するかぎり、極めて一般的な、完成度の高いシステムだったのである。

4 . 1 . 3 スケッチパッドからアイディアパッドへスケッチパッドが創られた 1966 年から比べれば、コンピュータグラフィックスは大きく発展し、Suterland が目指した、スケッチパッドの理想像はほぼ完成した感がある。彼がスケッチパッド提唱後に出した 10 の問題、例えばグラフィックス機器のローコスト化と性能の向上、図形操作の各種技術の開発、ハーフトーン図の作製、隠れ戦の消去、動

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的図形表現問題、図形の構造表現 ... 等はほぼ解決された。しかし、設計に付随する機械的な事務的作業を軽減し、創造的な作業を助けるという設計のための CAD の思想に変わりはない。今後は設計者が思い通りに描けるばかりでなく、その創造性を何倍にも膨らまし広げる可能性を追求することが理想である。

本論文ではスケッチパッドのコンセプトであるコンピュータが人の直感的な要求を理解し形にすることの重要性を念頭におきつつ、現在の進歩した技術を前提にした新しいソフトの制作と、その活用システムを考案した。

外に持ち出し、好きな場所で思い付いたままにペンを走らせながら直感的な入力で図形を描き、設計者にかわって機械的な作業を行い、自分の位置をGPSが自動的に計算し設計画面に反映させる本ソフトは新しい発想を生み出す場を与えた次世代の CAD システムである。

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§ 4.2 メリットこのソフトの使用は設計者にとって以下の三つのメリットをもたらす

4 . 2 . 1 . 現場での空気を感じながら 3 D エスキースを行うスケッチでは行えない仮想三次元空間によるエスキースを現場で行うことができる。本ソフトは持ち歩きながらの操作（図4-2）を前提にしており、PC-CAD の様に高機能ではないが、多くの操作を必要とすることなく思い付いたことを即座に記入できるようになっている。

図 4-2- 歩きながらの操作が前提

4.2.2.GPS による正確な周辺情報の取得と活用 GPS（図 4-3）を使用することにより周辺状況の情報と設計者の視点の設定を正確に設定し、より確かな景観シミュレーションが行える。スケッチでは思い描いた大きさが、実際には不可能であったりとすることがしばしばあるが、その心配がなくなる。また、歩いただけでは分からないデータベースに蓄積された情報を得、それを活用しながら設計を行う可能性もある。

図 4-3 GPS の写真

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4.2.3.CAD システムの一連の設計の流れに組み込まれる現場でエスキースを行ったものが、PC-CAD の初期与件となり、スムーズに机の上でのデジタルエスキースに移行できる。（図 44）スケッチでは書き直す度に書いたものの整理と入力を繰り返さなければいけないが、その労力が減る。本ソフトを用いた流れ

従来の流れ

スケッチ・写真

視点決定

移動

スタディ

スケッチ・写真

移動

...

ボリューム製作

作業A

空間アイディアパッド部分

現場に赴く

整理

入力

PC-CAD部分

...

3D-CADの初期与件

作業Aの回数だけくりかえし

オフィス・家に持ち帰る

アイディアをつめてゆく

製作

設計完了

（図 4-4）全体の流れ早稲田大学建築学科渡辺仁史研究室 1999 年度卒業論文

§ 4.3 未実装機能以下は本論文の作成段階には未実装ながら本来本ソフトにはあると便利な機能で、今後の課題として載せておく。、今

GPS を実装するには現段階では見送った。実際にGPS を装備し、それに対応したソフトもあるがまだ本格的なものではなく今後の発展により実装する。（実装の仕方は§ 6 付録の「GPS の付け方」を参照）

- 陰線処理 PalmOSのライブラリに任意の領域を塗りつぶすサブルーチンがなくそのコードを書くには時間がかかりすぎるため見送り。 PalmOSのライブラリの次期バージョンが対応すれば実装。

- 保存機能・アンドゥ機能本ソフトは論文用に作成したため技術的には簡単だが作成に時間のかかる機能を省いている。

- 保存したデータを PC に送る機能とそのデータを PC 用の CAD ソフトで閲覧編集出来る機能転送後に CAD に移行するためには本ソフトのデータ形式を DXF や DWGに変換するPC用のアプリケーション開発がもっともよい方法だと思われる。PDA 上で DXF を編集することはあまり現実的でない。

- スケッチデータの多次元的な管理システム建築スタディの履歴をわかりやすく表示したり、似たような形同士を分類したり、様々な時期の案を自由に組み合わせスタディを行う時間軸の操作に優れた保存リストの存在はスケッチの行為に新たな可能性

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を呼び込む。

- 感覚による検索システム過去のアイディアを現在のアイディアにいかそうとする際、それはいつ描いたものか、どのような名前を付けて保存したかよりも、設計者にとっては形そのものの方が遥に重要である。描いたスケッチのイメージだけを頼りに、そのスケッチを検索するシステムはより感覚的でスムーズな設計を助ける。例えば高い建物が多かった、線の数がひたすらおおかった、など印象を入力して検索するシステムである。

- 自由に描くペンデバイスの場合、マウスと違いドラッグ操作は自然な行為であり、多用されるべきものである。よって本ソフトのようにペンのタップによる操作よりもドラッグ操作によって図形は描かれるほうが好いものと思われる。自由に線を描くと、それを元に立体を作成する機能は本ソフトをより直感的なものにすると思われるが、これには自由に描いた線をどのように3次元と判断するかといったコンピュータ内での処理が課題となる。

- ソリッドモデル作成されるオブジェクト情報をソリッドモデルにすると、いろいろな操作が可能になる代わりに、計算量が多くなる。

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§ 4.4 PDA の未来像とソフトの可能性 PDAの発展する方向として現在予想され、その発展による本ソフトの進むと考えられる方向性を以下に記す。

高速化、大容量化、カラー化、大、カ当然考えうるこれらの発展は、PDA上の設計支援ソフトに多くの機能を持たせ、視覚的印象に重要な透過処理やテクスチャー処理を可能にする。現在はボリュームスタディーにのみを想定している本論文のソフトに、より煮詰まった設計案、内装やディテール等の検討を現場で行える CAD の可能性を実現させる。

デジタルカメラ搭載現在は背景はGPSから取得したランドマーク情報のみを白黒で表示させる使用になっている本ソフトであるが、デジタルカメラを活用することにより、電柱や看板と言った GPSからは得られない小さな情報を考慮しながら設計を行うことを可能にする。

スムーズなインターネットアクセス Palm7やiModeで実現されているこの機能は、インターネット上のデータを十分に使いこなす可能性を持っている。テクスチャーを選ぶ際、建材メーカーのデータベースにアクセスし、今現在現実的な検討をあらゆる場面でストレスなく行ったり、自分の考案した建物の類似例をさがして参考にし、組み合わせることも可能である。

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§ 5 おわりに謝辞

この論文製作にあたり、ソースコードを惜し気もなく下さった Dave MacLeod 氏、Roger E. Critchlow Jr. 氏、 Ka-Ping Yee 氏、Dave Campbell 氏、アドバイスをしてくださった先生方、研究室の皆様、いろいろと協力してくれた卒論生のみなさま（特に松本君）、C のコードを見てくださった橘木様、親身になって相談にのって下さった修士の玉井様、そして休みを返上してつきっきりでC言語の特訓と卒論の面倒を見てくださった木村謙先生に心より感謝いたします。

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§ 6 参考文献「建築家のドローイング」香山壽夫 / 東京大学出版会「建築家のメモ展：手が語る原点からのプロセス」/TOTO ギャラリー /1999 年展覧会「構想と構築」マリオボッタ著、古谷誠章訳 / 鹿島出版会発行 /1999 年発行「Le Courbusier 1936-1932」 GarlandPublishing Inc., and Fondation Le Courbusier 「建築家フランクロイドライト」テレンス・ライリ− + ピーターリード編 / デルファイ研究所発行「建築ノート」狩野忠正・本多友幸 / 新建築社発行 /1992 年発行「マリオボッタ」GA アニオラント /A.D.AEdita

Tokyo/1986 年発行

「現代・世界の建築家 100 人ドローイング / スケッチ」Gerald.Allen&RichardOliver/ グラフィック社「生まれいづる空間への模索」新建築社 /1999 年発行「シーザーペリ」ビルレーシー編・鈴木博之訳 / 同朋社出版 /1982 年発行「菊竹清訓・作品と所法」美術出版界 /1973 年発行「A/E/C Systems Japan97 特別企画展」A/E/C Systems Japan 組織委員会事務局「3 次元図形処理工学」黒瀬能 / 共立出版株式会社 /1999 年発行「CAD 工学」山口富士夫著 / 培風館 /1998 年発行「C によるグラフィック技法」Leendert Ammeraal 著 / オーム社 /1993 年発行「コンピュータディスプレイによる図形処理工学」山口富士夫著 / 日刊工業新聞社 /1981 年発行「C 言語による 3D グラフィックス入門」石井繁夫著 / 技術評論社 /1988 年発行「まーぱのコトテン」MacPower 編集部 /1995 年発行「Macintosh ではじめる C プログラミング」デーブ・マーク著 / トッパン社 /1996 年発行「C 言語構造化プログラミング作法」HBJ 出版局「入門 C 言語」三田典玄著 / アスキー出版局「PalmOS バイブル」3Com 著 / 日系 BP 社 /1999 年発行「Hacker Dude-san's Palm/WorkPad Page」http://www.tt.rim.or.jp/~tatsushi/ 「Palm de Cool!」http://www.fureai.or.jp/~mori-t/ 「Palm CENTRAL.COM」http://www.palmcentral.com/home.shtml 「Wade's Pilot Programming FAQ 」http://www.wademan.com/Pilot/Program/FAQ.htm 「Muchy’s Palmware Review」http://muchy.com/ 「PalmPilot-tech-ML 」http://www.pilot-jp.net/

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§ 7 付録 7.1- プラットフォームの説明 PalmOS について使用ハードウェア（WorkPad）について

7.2- スケッチの調査を行った建築家一覧

7.3- 付属 CD-ROM の使い方コンパイルの行い方エミュレータの使い方

7.4-GPS の付け方

7.5- ソースコードの説明

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§ 7.1 プラットフォームの説明 OSPalm PILOT OS-Palm PILOT とは US Robotics(3COM に買収さた）の子会社である Palm Computing Inc., が開発、発売するコンパクトなペンタイプの PDA。 Graffitiという多少変わった手書き文字認識エンジンを使っている。本体のコンパクトさに加え、軽快な動作と電池の持ちが良いのが特徴。また、Desktop PC との接続を非常によく考えており簡単に PC と接続してデータのやり取りをすることが可能。データの入力等は 160*160 の白黒 2 階調の画面（OS3.0 以降は白黒 4 階調）にペンを用いて行う。（図 1）PalmOS 起動画面 PalmOS （図 1）の主な用途 PalmOS（ PILOT 単体で住所録，スケジュール，メモ，計算機，備忘録、として使える。付属の Cradle と呼ばれるドッキングステーションを使って DeskTop PC と接続することにより，データのバックアップ，PC 上での入力，他のソフトのデータの読み込みができる。サードパーティ製のソフトウェアをインストールするときにも Cradle を使う。モデムを使い、電話線を介して Desktop pcとデータの交換をすることも可能。 Palm7では電話が内蔵されており、モデムや携帯電話に接続しなくてもメールの送受信やホームページ閲覧が可能である。文字の入力には Graffiti という手書き文字認識機能を使う。サードパーティ製のソフトウェアをインストールすることによりゲームを楽しんだり、ログや電子テキストを読んだり、通信をしたり、数多くのアプリケーションを利用することができる。

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PalmOS プラットフォームの特徴とにかく小さく．胸ポケットにもズボンのポケットにも入り、片手にすっぽりと収まり軽い．ボタンが６つあり、ゲームやブラウズをするには本当に便利。簡易な機能の呼び出しならペンを使わなくても行える。拡張性がシリアルポートのみという割り切り。電池の持続時間が長い。開発にがりがりと使っても一カ月持つ。普通に使えば二ヶ月は持つ。 PC と接続しデータを交換する場合は Cardle（ゆりかご）と呼ばれるドッキングステーションの上に置いて、Cardle のボタンを押すだけで完了する。安っぽいが音もでる。バックライトがつく。

付属ソフトウェア（図 2）についてア（シンプルでインターフェースが統一されていて操作をすぐ覚えられる。一つの画面に大体必要な情報が入っているので、操作が少なくてすむ。高速な動作。ほとんど待ち時間がない。主要な操作はボタンだけで済むので、頻繁に行う操作はペンを出す煩わしさがない。グローバル検索：NewtonのようにすべてのPIMを対象とした検索ができる。

（図 2）付属ソフトウェア例スケジュール帳

アドレス帳

ToDo リスト

メモ帳

使用ハードウェア（図 3）ア（スケジュール帳

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モデル：WorkPad 型番：8602-30J OS：日本語版 Palm OS ver.3 ディスプレイ： 160 × 160 メモリー：4MB（DRAM）/2MB（Flash）インターフェース：シリアル、赤外線寸法： 119.7 × 81.97 × 17.8mm 重量： 162g バッテリー：単 4 アルカリ電池（2 本）バッテリー寿命：約 2ヶ月付属ソフト：ロータスイージーシンク、IRSync IBM インターネット接続サービス、英和･和英辞書

§7.2 スケッチの調査を行った建築家一覧

図 3-WorkPad 写真

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E・フェイ・ジョーンズ / F・アンドラス・バー / H・H・リチャードソン / I・M・ペイ / O・ M・ウンガース / RM・クリメント / アーサー・エリクソン / アーサー・コットン・ムーア / アデール・ノウディ・サントス / アラン・グリーンバーグ / アルヴァ・アールト / アルヴァロ・シザ / アルキテクトニカ / アルド・ロッシ / アンソニー・エームズ / 安藤忠雄 / アンドレ・デュアニ／エリザベス・プランター-ザイバーク / アンドレア・パラディオ / アントワン・プレドック / 磯崎新 / イムレ・マコヴェッツ / ヴィラール・ド・オヌクール / ウィリアム・S・W・リム / ウィリアム・ターンブルJr / ウィリアム・ペダーセン / 内田祥三 / ウラジミール・タトリン / エーリッヒ・フランツェン / エーロ・サーリネン / エットーレ・ソットサス / エティンヌ - ルイ・ブレー / エドワード・ララビー・バーンズ / エドワード I．ミルズ / エミリオ・アンバース / オスカー・ニーマイヤー / カール・フリードリッヒ・シンケル / ガイタナ・アウレンティ / 香山壽夫 / ガリ・ビビエーナ / カルロ・スカルパ / カルロス・ジメネス / カレン・ボースマン / レスリー・ギル / 菊竹清訓 / キャシー・サイモン / クロード - ニコラ・ルドゥー / 黒川紀章 / グンナー・バーカーツ / グンナール・アスプルンド / ゲルハート・コールマン／マイケル・マッキネン / コープ・ヒンメルブラウ / ゴットフリート・ベーム / サー・ジョン・ソーン / サイト / ザハ・ハディド / シーザー・ペリ / シーザー・ペリ / ジェイムス・コート / ジェイムズ・フリード / ジェームズ・インゴ・フリード / ジェームズ・スターリング / ジェームズ・スチュアート・ポルシェク／ジェームズ・ガリソン / ジェラルド・アレン / 篠原一男 / ジャックリン・T・ロバ−トソン / ジャネット・ニーダム - マッキャフリー / ジャン・ヌーベル / ジャン・ポール・カーライアン / ジョージ・ハートマン／ウォレン・コックス / ジョージ・ラナリィ / ジョサイア・コンドル / ジョバンニ・バティスタ・ピラネージ / ジョン・アンドリュース / ジョン・ジョハンセン / ジョン・ヘイダック / ジョン・ローチ / ジョン J．カスバリアン / 白井晟一 / スタンリー・タイガーマン / スティーブン K．ピ−タ−ソン / スティーブン・ホール / ステファノス・ポリゾイド / スメット・ジュムサイ / ターナー・ブルックス / 辰野金吾 / ダニー・ニミエルス / ダニエル・リベンスキン / タフト・アーキテクツ / 丹下健三 / チャ −ルズ・グレイブズ / チャールズ・R・マッキントッシュ / チャールズ・グワスミイ / チャールズ・コレア / チャールズ・ムーア / デービッド・チャイルズ / デニス・スコット・ブラウン / トーマス・ジェファソン / トーマス・ビービイ / トッド・ウィリアムズ／ビリー・ツェン / 中村順平 / ノーマン・フォスター / バーソロミュー・ボーサンガー / バーナード・チュミ / ハリー・C・ウルフ / ハリー・M・ウィーズ / ハリー・サイドラー / バルダッサーレ・ペルッチ / ハンス・ホライン / ピーター・C．プラン / ピーター・アイゼンマン / ピエール・ルイージ・ネルヴィ / ヒュー・ニューウェル・ヤコブセン / ヒュー・ハディ、マルコム・ホルツマン＆ノーマン・ファイファー / ヒュー・ハディド / ヒュー・フェリス / フィリップ・ジョンソン / フランク・ゲ−リ− / フランク・ロイド・ライト / ブルーノ・タウト / フレデリック・フィッシャー / ペーター・シェマイエフ / ヘルマン・ヘルツベルハー / ヘルムート・ヤーン / ヘルムート・ヤーン / ベンジャミン・トンプソン / ヘンリー・N・コレア / ヘンリー・メルツァー / ポール・ルドルフ / ボルクリシュナ・ビタルダ・ドーシ / ホルヘ・シルベッティ / マーク・サイモン / マーク・マック / マーク・マック / マイケル・グレイブズ / マイケル・グレイブズ / マイケル・ソーキン / マイケル・ホプキンス / 前川国男 / 槇文彦 / マック・スコギン / マリオ・ボッタ / ミース・ファン・デル・ローエ / ミケランジェロ / モシェ・サフィディ / モルフォシス / ヨゼフ・パウル・クライフス / ラファエル・モネオ / ラム・カルミ／アダ・カルミ -メラード / リカルド・ボフィル / リカルド・レゴレッタ / リチャード・オリバー / リチャード・マイヤー / リチャード・ロジャース / ル・コルビジェ / ルイス・H・サリヴァン / ルイス・カーン / ルドルフ・マカード / レイマ・ピエティラ／ライリ・ピュエティラ / レイモンド・エイブラハム / レオナルド・ダ・ヴィンチ / レベウス・ウッズ / レム・クールハウス / レンゾ・ピアノ / ロバート・A・M・スターン / ロバート・ベンチューリ / ロバート・ベンチューリ / ロバート AM．スターン / ロバート H ティム / ロマルド・ジョゴラ / ロレッタ・ビンシアレリ（あいうえお順）

§ 7.3 付属 CD-ROM の使い方早稲田大学建築学科渡辺仁史研究室 1999 年度卒業論文

コンパイルの方法付属 C D の中のソースのコンパイルを行うためには別途「CodeWarrior for PalmOS」が必要。「CodeWarrior for PalmOS」は Metrowerks 社から発売されてる。現在は Ver.3.3 を使用している。それ以外のバージョンではコンパイルが行えない可能性がある。また、ファイルをコピーしてコンパイルを行う場合はかならず MathLib.c をインクルードする。MathLib 関連のフォルダが CD に入っているので使い方はそちらを参照。コンパイルを行うには付属の「SpaceIdeaPadCD」の中（図 7-3-1）の「IdeaPad」の中（図 7-3-2）の中の「IdeaPad」をダブルクリックして CodeWarrior for PalmOS を起動させる。（ソースコードは Src フォルダの中に入っている。） CodeWarrior for PalmOS が起動されたら（図 7-3-3）図中のメイクボタンを押すことでコンパイルが行える。

図 7-3-1

図 7-3-2

図 7-3-3

メイクボタン

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エミュレータの使い方パーム用に開発されたソフトをMacOS上で確認するためには、エミュレータを用いる。エミュレータはSpaceIdeaPadCD の中の emulator_app_21d29 Folderの中（図7-3-4）の中の Palm OS Emulator をダブルクリックすることで行う。エミュレータのバージョンは日々あがるので、最新版を h t t p : / / www.palm.com/ からダウンロードして使用することを推奨する。ソフトを起動すると（図7-3-5）の様になる。起動するロムを選択し（図 7-3-6）OK ボタンを押す。（自分が所有するロムを使用する場合はそちらを選択。ロムはエミュレータを使用してクレイドル経由で Mac にダウンロード可能。ない場合は emulator_app_21d29 Folder の中にある workpad.ROM を使用）（図 7-3-7）の様に起動すればマウスをペンの様にあつかい使用する。図 7-3-5 図 7-3-4

図 7-3-7

図 7-3-6

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§ 7.4 GPS の付け方製作のポイント PalmV 対応に THE BRIDGE を改造（図 7-4-1）リン青銅製の板バネによる PalmV ワンタッチ脱着機構軽量かつ強固な T=0.5 アルミ製フレーム構造の採用 GPS ユニットの固定には t=1.5 のアルミ板採用部品の固定にホットボンドを採用することで製作時間短縮。（完全ビスレス）パームと GPS を図 7-4-2 の様に接続する。接続に際しては表 7-4-1 を参照にしてそれに対応した線を接続する。完成図の前面は（図 7-4-3）の様になり、背面は（図 7-4-4）の様になる。

レベルコンバータ回路図（表 7-4-1）

ブロック図（図 7-4-2）

信号名 DB9（雌） PalmV RD

RTS

CTS

GND

DSR

図 7-4-1 ブリッジ部分

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使用部品製品名 - 型番 SONY コロンブス GPX-5 の GPS ユニット -A-3291-459-A アンテナ ASSY 接続ケーブル -1-775-918-21 IPS コネクタ - 型番不明レベルコンバータ -MAX203 コネクタ -THE BRIDGE フレーム - アルミ板 t=0.5,1.5 外装ケース - 下敷き

図 7-4-3

図 7-4-4

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§ 7.5 ソースコードの説明付属 CD-ROM 内のソースコードの内でも、得に複雑なものを図解説明する。

1. 図形を描いてポリゴンに登録する処理 2. 画面の再描画処理 3. ハンドルイベント処理

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1 . 図形を描いてポリゴンに登録する処理

図形を描いてポリゴンに登録する。図形を描くのは drawFigure、ポリゴンリストに登録するのは a d d P o l y g o n 、タップした点の三次元座標を計算し、格納するのが calcThreeDPoint。移動した時の二次元座標を計算するのが calcScreenPoint。（図 7-5-1）スクリーン上に表示 screenX, screenY

最初だけ

pointData

[calcScreenPoint]

SWord x; SWord y; SWord zx,zy;

三次元->二次元

[drawFigure]

[calcThreeDPoint]

double realX,realY; double realZ,lengZ;

二次元->三次元

タップタップ

処理(1)

....

タップ

ダブルタップ or 最初の点タップ

処理(2)

[addPolygon] 処理(3)

polygonList *polygonPoint;

pointData

screen data real data

* next; *belongPoint;

pointData

screen data real data

* next; *belongPoint;

*nextPolygon;

polygonList *polygonPoint;

....

*nextPolygon;

NULL

....

NULL

....

作られてゆくデータ（図 7-5-1） 53

関連構造体、関数 // 点のデータ struct pointData { // スクリーン上の値 // 上面の x、y 座標。x は共有。y から引く長さ。 SWord

x,y,zx,zy;

// 仮想三次元上の値 //realX は x 座標、realY は y 座標。 //realZ は座標の高さ。lengZ はその点の上の点までの長さ double

realX,realY,realZ,lengZ;

// 連結する次のポリゴン pointData * next; // 所属する最初のポイント pointData *belongPoint; // この点からのびる線の中点 SWord

halfX,halfY;

// 作られた時の角度 float madeAngle; }; // ポリゴンのデータ struct polygonList { // ポリゴンがさす点の最初 pointData *polygonPoint; // 次の連結ポリゴン polygonList *nextPolygon; // 所属する穴 pointData *voidRect; } ; static void addPolygon () { // 点を閉じたらポリゴンに登録する

処理(3)

if ( firstPolygon != NULL) { // 最初のポリゴンでなかったら、ポイントの場所をポリゴンリストに入れて、前のポリゴンのネクストが今のポリゴンを指す。 polygonList * tmpoly; tmpoly = (polygonList * )malloc ( sizeof (polygonList )); tmpoly->polygonPoint = firstPoint; tmpoly->nextPolygon = NULL ; tmpoly->voidRect= NULL; polOld->nextPolygon = tmpoly; polOld = tmpoly;

}else{ // 最初だったらファーストポリゴンリストにポリゴン登録 firstPolygon = (polygonList * )malloc ( sizeof (polygonList )); firstPolygon -> polygonPoint = firstPoint; firstPolygon -> nextPolygon = NULL; firstPolygon -> voidRect = NULL; polOld = firstPolygon; } } static void drawFigure( SWord XPos, SWord YPos ) { static SWord XPosFirst;

// 最初の x 座標

static SWord YPosFirst; drawCharacter (XPos , YPos ); drawCross (XPos , YPos ); pointData * tmpoint= NULL; if ( clickCounts != 0 ) { if (checkNearPoint ((* posOld).x , (* posOld).y , XPos , YPos) ) { // ダブルクリックで四角にする WinDrawLine ( XPosFirst, YPosFirst, XPos, YPos ); posOld->halfX = (firstPoint->realX + posOld->realX)/2; posOld->halfY = (firstPoint->realY + posOld->realY)/2; addPolygon(); redrawScreen (); clickCounts = 0; }else{ if (checkNearPoint (XPos , YPos , XPosFirst , YPosFirst)) { // 最初の点と近くなら四角にする WinDrawLine ( (* posOld).x, (* posOld).y, XPos, YPos ); WinDrawLine ( XPosFirst, YPosFirst, XPos, YPos ); posOld->halfX = (firstPoint->realX + posOld->realX)/2; posOld->halfY = (firstPoint->realY + posOld->realY)/2; addPolygon(); redrawScreen (); clickCounts = 0; }else{ // 図形の途中の線を引く処理 WinDrawLine( (* posOld).x , (* posOld).y , XPos , YPos); tmpoint = (pointData * )malloc ( sizeof ( pointData ) ); tmpoint->x = XPos; tmpoint->y = YPos; tmpoint->realZ = 0;

処理(2)

tmpoint->lengZ = 20;

tmpoint->belongPoint = firstPoint; tmpoint->madeAngle = nowAngle; calcThreeDPoint(XPos, YPos, tmpoint); calcScreenZPoint(tmpoint); posOld->halfX = (posOld->realX + tmpoint->realX)/2; posOld->halfY = (posOld->realY + tmpoint->realY)/2; (*tmpoint).next = NULL;

処理(2)

posOld->next = tmpoint; clickCounts++; posOld = tmpoint; } } } else { // 最初の点を登録 SndPlaySystemSound( sndWarning ); if (selectPolygon != NULL) selectPolygon = NULL; firstPoint = (pointData * )malloc ( sizeof (pointData )); firstPoint->x = XPos; firstPoint->y = YPos;

処理(2)

firstPoint->realZ = 0; firstPoint->lengZ = 20; firstPoint->belongPoint = firstPoint; firstPoint->madeAngle = nowAngle; calcThreeDPoint(XPos,YPos,firstPoint); calcScreenZPoint(firstPoint); firstPoint->next = NULL; XPosFirst = XPos; YPosFirst = YPos; clickCounts++;

処理(2)

posOld = firstPoint; } }

2 . 画面の再描画処理画面に描いている図形を一旦消去し、現在の最新データを再描画する関数の流れ（図 7-5-2）

処理の流れ

この領域を消す

処理 4

図形を描く

firstPolygon

polygonList

pointData pointData pointData NULL

polygonList

pointData pointData NULL 処理 5

polygonList

pointData pointData

.......

....... 選択点を表示

firstPolygonからポイントを辿って底面を描く

[drawSelectPoint();]

if (selectPolygon != NULL) 処理 6

drawMode

[drawPreRect();] [drawPreBuilding();] グリッドを描く周りの建物を描く

editMode

[drawPreBuilding();]

[drawBitmap();] [drawPreBuilding();] GLを描く

周りの建物を描く

背景を描く周りの建物を描く

（図 7-5-2）

関連関数 static void redrawScreen( void ) { DWordwidth, height, depth; Boolean enableC; DWordmenuBarHeight=15; pointData

*i;

pointData

*iOld ;

polygonList *ppr; Err err = ScrDisplayMode( scrDisplayModeGet, &width, &height, &depth, &enableC ); RectangleType rect; rect.topLeft.x=0; rect.topLeft.y=menuBarHeight;

処理 4

rect.extent.x=width; rect.extent.y=height-menuBarHeight; WinEraseRectangle(&rect,0);

if (bitmapTowerPoint.x >= 0 && bitmapTowerPoint.x <= 160 && whatIsScreenMode == viewMode) drawBitmap(); // ポリゴンをたどって図形描画 for ( ppr = firstPolygon ; ppr != NULL ; ppr=ppr->nextPolygon ) { // ポイントたどって図形描画 for ( i = ppr->polygonPoint->next, iOld =ppr->polygonPoint ; i != NULL ; i=i->next ) { if (iOld->halfY >0 || whatIsScreenMode == planMode) { WinDrawLine ( i->x , i->y, iOld->x, iOld->y); WinDrawLine ( i->x , i->y+1, iOld->x, iOld->y+1); }else{ WinDrawLine ( i->x, i->y, iOld->x, iOld->y); } iOld = i;

処理 5

} if(iOld->halfY >0 || whatIsScreenMode == planMode) { WinDrawLine ( iOld->x, iOld->y , ppr->polygonPoint->x, ppr->polygonPoint->y) ; WinDrawLine ( iOld->x+1, iOld->y , ppr->polygonPoint->x+1, ppr->polygonPoint->y) ; }else{ WinDrawLine ( iOld->x, iOld->y , ppr->polygonPoint->x, ppr->polygonPoint->y) ; } } clickCounts = 0;

if (whatIsScreenMode != planMode) { // 三次元表示をしましょう for (ppr = firstPolygon ; ppr != NULL ; ppr = ppr->nextPolygon) { //threeDimension(ppr); newThreeDimension(ppr, 0); } } // セレクトポリゴンを示しましょう if (selectPolygon != NULL) { drawSelectPoint(); } switch (whatIsScreenMode) { // 基準線を引く case drawMode: drawPreRect(); if(GPSMode != 0) { drawPreBuilding(); } break; // なんにもしなない

処理 6

case editMode: if(GPSMode != 0) { drawPreBuilding(); } break; //GL を描く case viewMode: WinDrawLine(0,height*3/4,width,height*3/4); WinDrawLine(0,height*3/4+1,width,height*3/4+1); if(GPSMode != 0) { drawPreBuilding(); } //drawVoidRect(); break; case planMode: break; } }

3 . ハンドルイベント処理

ctlSelectEvent ctlRepeatEvent

frmOpenEvent menuEvent

ペンを用いて操作を行った時に何をするか判断する関数の流れ図（図 7-5-3）

MainFormDoCommand メニューの関数へ

MainFormInit

penDownEvent penMoveEvent

フォームを表示する

FrmDrawForm setPreRect

グリッドを表示する

drawPreRect フォーム表示へフォームのイベント rotatePreBuild rotatePreRect rotateObjects rotateBitmap

諸処のオブジェクトを回転回転処理は仮想三次元空間の座標しか計算しない。

reconstructScreen 仮想三次元座標からスクリーン座標を計算して描画 nowAngle 今の角度を変更スクリーン表示へリピートボタンのイベント

ctlMode - モードボタン

changeLabel - モードを変える

ctlDelete - デリートボタン

deletePolygon - 図形削除

ctlPenMode - ペンの形ボタン

changePenModeLabel -ペン変更

ctlPenColor - ペンの色ボタン

changePenColorLabel - 色変更

ボタンのイベント

drawMode

penUpEvent

メニュー表示へ

メニューのイベント

editMode

drawFigure （図形を描く）

penUpDownCheck 下に点があるかチェック

viewMode penUpDownCheck 下に点があるかチェック

なかったら drawPen ペンを描く

なにもしない上面だったら editHightPoint 一点の高さ編集

なにもしない

なかったら

上面だったら

editHightPolygon 全体の高さ編集

editHightPoint 一点の高さ編集

drawPenLine drawPenRect ラインか四角を描く

底面だったら

selectPoint= eventP 底面の位置編集

なにもしない

drawSelectPoint 選択点を描く

penUpDownSelect 点の有無検査・選択

drawSelectPoint 選択点を描く

penUpDownSelect 点の有無検査・選択

60 （図 7-5-3）

関連関数 static Boolean MainFormHandleEvent(EventPtr eventP) { Boolean handled = false; FormPtr frmP; // ペンダウンの点（イベントを抜けるたびに他の変数にならないように static） static SWord downX, downY; // ペンムーブの時のその前に拾った点 static SWord oldX,oldY; //x と y 座標をエディットするのに 0 だったらポリゴン全体の高さを変える。 //1 だったらポイントを移動 //2 だったら一点の高さを変える。 static short movePoint = 0; // 高さを変えたらセレクトポリゴンを解除しない -0 だったら高さを変えていない。 static Boolean moveHight = 0; // ペンダウンの時の点を記憶 SWord tempZ, menuBarHeight=15; switch (eventP->eType) { case menuEvent: return MainFormDoCommand(eventP->data.menu.itemID); case frmOpenEvent: frmP = FrmGetActiveForm(); MainFormInit( frmP); FrmDrawForm ( frmP); setPreRect(); drawPreRect(); elevationBitmap(); handled = true; break; // リピートボタンイベント - 回転するためのボタン case ctlRepeatEvent: switch (eventP->data.ctlEnter.controlID) { case ctlTurnleft : rotatePreBuild(0); rotatePreRect(0); rotateObjects(0); rotateBitmap(0); reconstructScreen(); nowAngle = nowAngle + pai/32; break;

case ctlTurnRight : rotatePreBuild(1); rotatePreRect(1); rotateObjects(1); rotateBitmap(1); reconstructScreen(); nowAngle = nowAngle - pai/32; break; } break; // ボタンイベント case ctlSelectEvent: switch (eventP->data.ctlEnter.controlID) { case ctlMode : changeLabel(eventP->data.ctlEnter.controlID); break; case ctlDelete : deletePolygon(); break; case ctlPenMode : if (whatIsScreenMode == viewMode) changePenModeLabel(eventP->data.ctlEnter.controlID); break; case ctlPenColor : if (whatIsScreenMode == viewMode) changePenColorLabel(eventP->data.ctlEnter.controlID); break; } break; // ペンをおいた時のイベント case penDownEvent: downX = (eventP->screenX); downY = (eventP->screenY); switch (whatIsScreenMode) { case drawMode: // 描画モードで描画ゾーンだったら if (eventP->screenY >menuBarHeight) { // 図形を描く drawFigure (eventP->screenX,eventP->screenY); } break;

case editMode: // ペンのしたにポイントがあったらポイントを動かす movePoint = penUpDownCheck(eventP->screenX,eventP->screenY); break; case viewMode: // 描閲覧モードで描画ゾーンだったら movePoint = penUpDownCheck(eventP->screenX,eventP->screenY); if (movePoint) { }else{ if (eventP->screenY >menuBarHeight) { if (penMode == LineMode) { drawPen(eventP->screenX, eventP->screenY); oldX = NULL; oldY = NULL; } } } break; } handled = false; break;

case penMoveEvent: switch (whatIsScreenMode) { case drawMode: break; case editMode: switch (movePoint) { case 0: // 全体の高さを変える if (selectPolygon!= NULL) { tempZ= downY - (eventP->screenY); editHightPolygon(tempZ); drawCharacter( 1, downY ); moveHight = 1; } break; case 1: selectPoint->x = eventP->screenX;

selectPoint->y = eventP->screenY; calcThreeDPoint(eventP->screenX,eventP->screenY,selectPoint); reconstructScreen(); break; case 2: editHightPoint(selectPoint , (downY - eventP->screenY)); reconstructScreen(); moveHight = 1; break; } break; case viewMode: { switch (movePoint) { case 0: if (penMode == LineMode) { drawPenLine(eventP->screenX, eventP->screenY, oldX, oldY, downX, downY); oldX = eventP->screenX; oldY = eventP->screenY; }else{ drawPenRect(downX, downY, eventP->screenX, eventP->screenY); } break; case 1: break; case 2: editHightPoint(selectPoint, (downY- eventP->screenY)); reconstructScreen(); moveHight = 1; break; } } break; } handled = false; break;

case penUpEvent: switch (whatIsScreenMode) { case drawMode: break;

case editMode: if (moveHight == 0) { penUpDownSelect (eventP->screenX,eventP->screenY); redrawScreen(); }else{ drawSelectPoint(); moveHight = 0; } break; case viewMode: if (moveHight == 0) { if(penUpDownSelect(eventP->screenX, eventP->screenY)) { redrawScreen(); } }else{ drawSelectPoint(); moveHight = 0; } break; } movePoint = 0; handled = false; break;

default: break; } return handled; }

1 . 図形を描いてポリゴンに登録する処理

最初だけ

pointData SWord x; SWord y; SWord zx,zy;

[calcScreenPoint] 三次元->二次元

double realX,realY; double realZ,lengZ;

[calcThreeDPoint]

[drawFigure]

二次元->三次元

タップタップ

処理(1)

....

タップ

ダブルタップ or 最初の点タップ

処理(2)

[addPolygon] 処理(3)

polygonList *polygonPoint;

pointData

screen data real data

* next; *belongPoint;

pointData

screen data real data

* next; *belongPoint;

*nextPolygon;

polygonList *polygonPoint;

....

*nextPolygon;

NULL

....

NULL

....

作られてゆくデータ（図 7-5-1） 66

関連構造体、関数 // 点のデータ struct pointData { // スクリーン上の値 // 上面の x、y 座標。x は共有。y から引く長さ。 SWord

x,y,zx,zy;

// 仮想三次元上の値 //realX は x 座標、realY は y 座標。 //realZ は座標の高さ。lengZ はその点の上の点までの長さ double

realX,realY,realZ,lengZ;

// 連結する次のポリゴン pointData * next; // 所属する最初のポイント pointData *belongPoint; // この点からのびる線の中点 SWord

halfX,halfY;

処理(3)

// 最初の x 座標

処理(2)

tmpoint->lengZ = 20;

処理(2)

posOld = firstPoint; } }

2 . 画面の再描画処理画面に描いている図形を一旦消去し、現在の最新データを再描画する関数の流れ（図 7-5-2）

処理の流れ

この領域を消す

処理 4

図形を描く

firstPolygon

polygonList

pointData pointData pointData NULL

polygonList

pointData pointData NULL 処理 5

polygonList

pointData pointData

.......

....... 選択点を表示

firstPolygonからポイントを辿って底面を描く

[drawSelectPoint();]

if (selectPolygon != NULL) 処理 6

drawMode

[drawPreRect();] [drawPreBuilding();] グリッドを描く周りの建物を描く

editMode

[drawPreBuilding();]

[drawBitmap();] [drawPreBuilding();] GLを描く

周りの建物を描く

背景を描く周りの建物を描く

（図 7-5-2）

関連関数 static void redrawScreen( void ) { DWordwidth, height, depth; Boolean enableC; DWordmenuBarHeight=15; pointData

*i;

pointData

*iOld ;

polygonList *ppr; Err err = ScrDisplayMode( scrDisplayModeGet, &width, &height, &depth, &enableC ); RectangleType rect; rect.topLeft.x=0; rect.topLeft.y=menuBarHeight;

処理 4

rect.extent.x=width; rect.extent.y=height-menuBarHeight; WinEraseRectangle(&rect,0);

処理 5

処理 6

3 . ハンドルイベント処理

ペンを用いて操作を行った時に何をするか判断する関数の流れ図（図 7-5-3） MainFormDoCommand <-メニューの関数へメニュー表示へ

メニューイベント MainFormInit FrmDrawForm setPreRect drawPreRect

フォームを表示するグリッドを表示するフォーム表示へ

フォーム関連イベント rotatePreBuild rotatePreRect rotateObjects rotateBitmap

諸処のオブジェクトを回転回転処理は仮想三次元空間の座標しか計算しない。

仮想三次元座標からスクリーン座標を計算して描画 reconstructScreen 今の角度を変更 nowAngle スクリーン表示へ

リピートボタンイベント

changeLabel - モードを変える deletePolygon - 図形削除 changePenModeLabel -ペン変更 changePenColorLabel - 色変更

ctlMode - モードボタン ctlDelete - デリートボタン ctlPenMode - ペンの形ボタン ctlPenColor - ペンの色ボタンボタンイベント

penUpEvent

penMoveEvent

penDownEvent

drawMode

editMode

drawFigure （図形を描く）

viewMode

penUpDownCheck 下に点があるかチェック

なかったら drawPen ペンを描く

なにもしない

上面だったら

なかったら

上面だったら

editHightPoint 一点の高さ編集

editHightPolygon 全体の高さ編集

editHightPoint 一点の高さ編集

drawPenLine drawPenRect ラインか四角を描く

底面だったら

selectPoint= eventP 底面の位置編集

なにもしない

drawSelectPoint 選択点を描く

penUpDownSelect 点の有無検査・選択

drawSelectPoint 選択点を描く

penUpDownSelect 点の有無検査・選択

73 （図 7-5-3）

case penUpEvent: switch (whatIsScreenMode) { case drawMode: break;

default: break; } return handled; }

空間アイディアパッド 設計初期段階におけるデジタルツールの研究

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