JPH01273190A - レイトレーシングによる高速映像生成方式 - Google Patents
レイトレーシングによる高速映像生成方式Info
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- JPH01273190A JPH01273190A JP10182588A JP10182588A JPH01273190A JP H01273190 A JPH01273190 A JP H01273190A JP 10182588 A JP10182588 A JP 10182588A JP 10182588 A JP10182588 A JP 10182588A JP H01273190 A JPH01273190 A JP H01273190A
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- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000284 extract Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
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- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
レイトレーシング（光線追跡法）による映像生成方式に
関し、 所要計算量の削減を目的とし、 三次元空間を単位小空間に分割したボクセルを光線が通
過する毎に該ボクセルに通過光線の識別子を追加保持さ
せる通過光線履歴付与手段と、物体の移動により影響を
受、けるボクセルを検出する変化ボクセル検出手段と、
検出された変化ボクセルに保持してある光線の識別子を
抽出する再計算光線抽出手段と、抽出され起光綿につい
てのみ再計算を実行する部分更新処理手段を備え、物体
の変化により影響をうけるボクセルを通過する光線のみ
について部分更新処理して映像を再構成するよう構成す
る。
関し、 所要計算量の削減を目的とし、 三次元空間を単位小空間に分割したボクセルを光線が通
過する毎に該ボクセルに通過光線の識別子を追加保持さ
せる通過光線履歴付与手段と、物体の移動により影響を
受、けるボクセルを検出する変化ボクセル検出手段と、
検出された変化ボクセルに保持してある光線の識別子を
抽出する再計算光線抽出手段と、抽出され起光綿につい
てのみ再計算を実行する部分更新処理手段を備え、物体
の変化により影響をうけるボクセルを通過する光線のみ
について部分更新処理して映像を再構成するよう構成す
る。
本発明は電子計算機による映像生成に係り、特にレイト
レーシング（光線追跡法）による高速映像生成方式に関
する。
レーシング（光線追跡法）による高速映像生成方式に関
する。
映像生成手法の一つにレイトレーシングと呼ばれる手法
がある。
がある。
第５図は、レイトレーシングの原理を示す図である。電
子計Ｘ機内部に三次元空間を仮定してここに三次元物体
のモデルＡを構築し、ある視点Ｐから表示画面りの各画
素を通る視線（光線）を発射してモデルＡとの交差を調
べこれによって表示すべき画素の三原色の輝度を決定す
る。三次元モデルには反射や透過の係数を設定でき、ま
た影などを含む高品質の映像が生成できる。そのため、
工業デザインのように高品質な映像を要求する分野に適
用しようと研究されている。しかし、計算すべき光線の
数は数百万本に及び、非常に膨大な演算量を必要とする
という欠点を持っている。
子計Ｘ機内部に三次元空間を仮定してここに三次元物体
のモデルＡを構築し、ある視点Ｐから表示画面りの各画
素を通る視線（光線）を発射してモデルＡとの交差を調
べこれによって表示すべき画素の三原色の輝度を決定す
る。三次元モデルには反射や透過の係数を設定でき、ま
た影などを含む高品質の映像が生成できる。そのため、
工業デザインのように高品質な映像を要求する分野に適
用しようと研究されている。しかし、計算すべき光線の
数は数百万本に及び、非常に膨大な演算量を必要とする
という欠点を持っている。
本発明者らは、この欠点を解決するために、変化する部
分だけを再計算して映像を生成する部分更新レイトレー
シングシステムを提案し、これを実現している。
分だけを再計算して映像を生成する部分更新レイトレー
シングシステムを提案し、これを実現している。
部分更新レイトレーシングでは、レイトレーシングで映
像生成を行う場合の三次元空間を車位置方体空間に分割
し、その小空間（ボクセル空間と呼ばれる）を利用して
、物体の変化の影響を局所化して高速に映像を“再計算
している。即ち、光線が通過したボクセル空間の識別子
を各光線が保持し、部分更新には、まず変化のある物体
を含むボクセル空間（変化ボクセルと呼ぶ）を検出する
前処理の後、部分更新処理では、各光線に対してその光
線が持つ通過ボクセルの履歴の中に変化ボクセルを含む
か否かのテストを行い、変化ボクセルを含む光線に対し
て再計算を行い映像を再構成する。
像生成を行う場合の三次元空間を車位置方体空間に分割
し、その小空間（ボクセル空間と呼ばれる）を利用して
、物体の変化の影響を局所化して高速に映像を“再計算
している。即ち、光線が通過したボクセル空間の識別子
を各光線が保持し、部分更新には、まず変化のある物体
を含むボクセル空間（変化ボクセルと呼ぶ）を検出する
前処理の後、部分更新処理では、各光線に対してその光
線が持つ通過ボクセルの履歴の中に変化ボクセルを含む
か否かのテストを行い、変化ボクセルを含む光線に対し
て再計算を行い映像を再構成する。
第６図は、従来の部分更新レートレーシングによる処理
を示す図である。
を示す図である。
図に示すように、光線にはその光線が通過したボクセル
空間の識別子である通過ボクセル履歴を保持させる。例
えば、光線■は通過ボクセル履歴は、（２，７，１１，
１２，１６） 、光線■は（４，９゜１４、１９ ）
となる。
空間の識別子である通過ボクセル履歴を保持させる。例
えば、光線■は通過ボクセル履歴は、（２，７，１１，
１２，１６） 、光線■は（４，９゜１４、１９ ）
となる。
部分更新前処理の段階では、変化する物体を含むボクセ
ル空間を検出する。第６図では、物体Ａの移動によって
斜線を施したボクセルが変化ボクセル（１３，１４）と
なる。
ル空間を検出する。第６図では、物体Ａの移動によって
斜線を施したボクセルが変化ボクセル（１３，１４）と
なる。
部分更新処理では、各光線に対して変化ボクセルを含む
か否かの包含テストを行い、再計算すべき光線を捜す。
か否かの包含テストを行い、再計算すべき光線を捜す。
光線■と光線■、光線■は変化ボクセルを含まないので
再計算の対象外とし、光線■が変化ボクセル（１４）を
含むので、再計算を行う。
再計算の対象外とし、光線■が変化ボクセル（１４）を
含むので、再計算を行う。
このように、全ての光線に対して包含テストを繰り返し
て映像生成を実行する。
て映像生成を実行する。
上記の従来の部分更新レイトレーシングにおいては、光
線が通過したボクセルの識別子を、各光線に通過ボクセ
ル履歴として保持させている。それから、変化する物体
を含むボクセル空間を検出して、この変化ボクセルを含
むか否かの包含テストを全ての光線に対して行わないと
、どの光線が再計算の対象となるかを判断できなかった
。変化ボクセルを含むかどうかのテストは、全光線に対
して行わなければならず、また、このテストは、集合内
に、ある集合があるかという包含テストであり、負荷が
大きい。従って、反射、透過、影が多くなると、即ち光
線数が多くなるとテスト処理が膨大となってしまい、高
速な映像生成が実行できなくなってしまうという問題が
ある。
線が通過したボクセルの識別子を、各光線に通過ボクセ
ル履歴として保持させている。それから、変化する物体
を含むボクセル空間を検出して、この変化ボクセルを含
むか否かの包含テストを全ての光線に対して行わないと
、どの光線が再計算の対象となるかを判断できなかった
。変化ボクセルを含むかどうかのテストは、全光線に対
して行わなければならず、また、このテストは、集合内
に、ある集合があるかという包含テストであり、負荷が
大きい。従って、反射、透過、影が多くなると、即ち光
線数が多くなるとテスト処理が膨大となってしまい、高
速な映像生成が実行できなくなってしまうという問題が
ある。
本発明が解決しようとする課題は、このような従来の問
題点を解消した高速映像生成方式を提供することにある
。
題点を解消した高速映像生成方式を提供することにある
。
第１図は、本発明の光線をボクセル空間で管理した映像
生成方式の原理ブロック図を示す。
生成方式の原理ブロック図を示す。
図において、１は通過光線履歴付与手段であり、光線が
ボクセルを通過する毎に該ボクセルに通過光線の識別子
を追加保持させる。
ボクセルを通過する毎に該ボクセルに通過光線の識別子
を追加保持させる。
２は変化ボクセル検出手段であり、物体の移動により影
響を受けるボクセルを検出する。
響を受けるボクセルを検出する。
３は再計算光線抽出手段であり、検出された変化ボクセ
ルに保持してある光線の識別子を抽出する。
ルに保持してある光線の識別子を抽出する。
４は部分更新処理手段であり、抽出された光線について
のみ部分更新処理を実行する。
のみ部分更新処理を実行する。
本発明方式によれば、光線にｉｉ１過ボクセル履歴を保
持させる代わりに、ボクセルにそのボクセル空間を通過
する光線の識別子を、通過光線履歴として保持させる。
持させる代わりに、ボクセルにそのボクセル空間を通過
する光線の識別子を、通過光線履歴として保持させる。
通過光線履歴付与手段１は、ある光線がボクセルを通過
する毎に各ボクセルにその光線の識別子を追加して行（
。
する毎に各ボクセルにその光線の識別子を追加して行（
。
変化ボクセル検出手段２は、物体が移動されたとき移動
により影響を受けるボクセルを検出し、再計算光線抽出
手段３は、部分更新前処理として、変化ボクセル空間に
保持してある光線を抽出する。
により影響を受けるボクセルを検出し、再計算光線抽出
手段３は、部分更新前処理として、変化ボクセル空間に
保持してある光線を抽出する。
部分更新処理手段４は、再計算光線抽出手段３の抽出し
た光線のみを再計算の対象として部分更新処理を実行し
、映像を再構成する。
た光線のみを再計算の対象として部分更新処理を実行し
、映像を再構成する。
本発明では、再計算すべき光線が直ちに得られ、集合同
士の照合テストであり非常に時間のかかる包含テストを
省くことにより大きな処理時間短縮となり、より高速な
映像生成が可能となる。
士の照合テストであり非常に時間のかかる包含テストを
省くことにより大きな処理時間短縮となり、より高速な
映像生成が可能となる。
以下第２図乃至第４図に示す実施例により、本発明をさ
らに具体的に説明する。
らに具体的に説明する。
第２図は、本発明の一実施例による処理を説明する図で
ある。
ある。
図において、１．２，３．・−・、 １９．２０はボク
セルであり、三次元の小空間を二次元で表している。
セルであり、三次元の小空間を二次元で表している。
■、■、■、■は光線である。
斜線を施して示した沖は物体Ａが存在するボクセルであ
り、物体Ａはボクセル１３からボクセル１４へ移動した
ことを示している。
り、物体Ａはボクセル１３からボクセル１４へ移動した
ことを示している。
第３図は、本発明の一実施例におけるテーブルのデータ
構造を示す図である。
構造を示す図である。
（ａ）は、ボクセルの通過光線履歴テーブルであり、ボ
クセル毎に、その空間を通過した光線の識別子を保持す
る。第２図の例では、ボクセル１は光線■を保持し、ボ
クセル２は光線■を保持し、ボクセル６は光線■を保持
し、ボクセル１２は光線■と光線■を保持することを示
す。ボクセルの通過光線Ｈ歴テーブルは、最初のレイト
レーシングにおいて、ある光線がボクセル空間を通過す
る毎に各ボクセルにその光線の識別子を追加するこによ
り作成され、物体の移動毎に、次の更新ステップのため
にボクセルの通過光’ｔｉａｍ歴テーブルを更新し管理
する。
クセル毎に、その空間を通過した光線の識別子を保持す
る。第２図の例では、ボクセル１は光線■を保持し、ボ
クセル２は光線■を保持し、ボクセル６は光線■を保持
し、ボクセル１２は光線■と光線■を保持することを示
す。ボクセルの通過光線Ｈ歴テーブルは、最初のレイト
レーシングにおいて、ある光線がボクセル空間を通過す
る毎に各ボクセルにその光線の識別子を追加するこによ
り作成され、物体の移動毎に、次の更新ステップのため
にボクセルの通過光’ｔｉａｍ歴テーブルを更新し管理
する。
山）は、物体存在ボクセルテーブルであり、物体ごとに
それが存在するボクセルの識別子を保持する。第２図の
例では、物体Ａはボクセル１３に存在したが、物体Ａの
移動によりボクセル１４に存在するようになったことを
示す。
それが存在するボクセルの識別子を保持する。第２図の
例では、物体Ａはボクセル１３に存在したが、物体Ａの
移動によりボクセル１４に存在するようになったことを
示す。
（Ｃ）は、変化ボクセルデータであり、物体の移動によ
り影響を受けるボクセルが記憶される。第２図の例では
、ボクセル１３とボクセル１４が変化ボクセルとなる。
り影響を受けるボクセルが記憶される。第２図の例では
、ボクセル１３とボクセル１４が変化ボクセルとなる。
第４図は、本発明の一実施例による部分更新処理を示す
フローチャートである。以下、フローチャートのステッ
プに従ってその動作を説明する。
フローチャートである。以下、フローチャートのステッ
プに従ってその動作を説明する。
（１）入力された物体の移動データに応じて物体存在ボ
クセルテーブルを索引し、変化ボクセルを検出すると共
に、物体存在ボクセルテーブルを更新する。
クセルテーブルを索引し、変化ボクセルを検出すると共
に、物体存在ボクセルテーブルを更新する。
（２）検出された変化ボクセルについてボクセルの通過
光線履歴テーブルを索引し、変化ボクセルを通過する光
線を抽出する。
光線履歴テーブルを索引し、変化ボクセルを通過する光
線を抽出する。
（３）未だ調べてない変化ボクセルがあるかを判断し、
あればステップ（１１へ戻り、なければステップ（４）
へ進む。
あればステップ（１１へ戻り、なければステップ（４）
へ進む。
（４）抽出された光線についてのみ、前回映像データに
対する部分更新処理を行い、映像を再構成する。
対する部分更新処理を行い、映像を再構成する。
以上説明のように本発明によれば、高品質な映像を生成
できるレイＩ・レーシングで、会話的に映像に対して修
正を加えながら所望の映像を得るような応用において、
高速に変化のある部分を検出して瞬時に映像を再構成す
ることができ、映像生成効率の向上に寄与する効果は極
めて大である。
できるレイＩ・レーシングで、会話的に映像に対して修
正を加えながら所望の映像を得るような応用において、
高速に変化のある部分を検出して瞬時に映像を再構成す
ることができ、映像生成効率の向上に寄与する効果は極
めて大である。
第１図は本発明の原理ブロック図、
第２図は本発明の一実施例による処理を説明する図、
第３図は本発明の一実施例におけるテーブルのデータ構
造を示す図、 第４図は本発明の一実施例による処理を示すフローチャ
ート、 第５図はレイトレーシングを説明する図、第６図は従来
の部分更新処理を説明する図である。 図面において、 １は通過光線履歴付与手段、 ２は変化ボクセル検出手段、 ３は再計算光線抽出手段、 ４は部分更新処理手段、 をそれぞれ示す。 本発明の原理ブロック図 第１図 第 ２ 図 第 ３ 図 本発明の一実１１による処理を示すフローチャート第
４ 図 レイトレーシングを説明する図 第 ５ 図
造を示す図、 第４図は本発明の一実施例による処理を示すフローチャ
ート、 第５図はレイトレーシングを説明する図、第６図は従来
の部分更新処理を説明する図である。 図面において、 １は通過光線履歴付与手段、 ２は変化ボクセル検出手段、 ３は再計算光線抽出手段、 ４は部分更新処理手段、 をそれぞれ示す。 本発明の原理ブロック図 第１図 第 ２ 図 第 ３ 図 本発明の一実１１による処理を示すフローチャート第
４ 図 レイトレーシングを説明する図 第 ５ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 レイトレーシングによる三次元物体の映像生成において
、 三次元空間を単位小空間に分割したボクセルを光線が通
過する毎に該ボクセルに通過光線の識別子を追加保持さ
せる通過光線履歴付与手段（１）と、物体の移動により
影響を受けるボクセルを検出する変化ボクセル検出手段
（２）と、 検出された変化ボクセルに保持してある光線の識別子を
抽出する再計算光線抽出手段（３）と、抽出された光線
についてのみ部分更新処理を実行する部分更新処理手段
（４）を備え、 物体の変化により影響をうけるボクセルを通過する光線
のみについて部分更新処理して映像を再構成するよう構
成したことを特徴とするレイトレーシングによる高速映
像生成方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10182588A JP2666353B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | レイトレーシングによる高速映像生成方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10182588A JP2666353B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | レイトレーシングによる高速映像生成方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01273190A true JPH01273190A (ja) | 1989-11-01 |
| JP2666353B2 JP2666353B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=14310887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10182588A Expired - Lifetime JP2666353B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | レイトレーシングによる高速映像生成方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2666353B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008015572A (ja) * | 2006-07-03 | 2008-01-24 | Hitachi Ltd | 電波伝搬特性算出装置、プログラム及び電波伝搬特性算出方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102197067B1 (ko) | 2014-04-02 | 2020-12-30 | 삼성전자 주식회사 | 멀티 프레임들의 동일한 영역을 연속으로 렌더링하는 방법 및 장치 |
| KR20150144233A (ko) | 2014-06-16 | 2015-12-24 | 삼성전자주식회사 | 영상 샘플링 시스템 및 방법 |
-
1988
- 1988-04-25 JP JP10182588A patent/JP2666353B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008015572A (ja) * | 2006-07-03 | 2008-01-24 | Hitachi Ltd | 電波伝搬特性算出装置、プログラム及び電波伝搬特性算出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2666353B2 (ja) | 1997-10-22 |
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