JPH0143354B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光線追跡画像生成処理方式、特に光線
追跡法を用いて三次元表示を行わせる際に、空間
を分割したいずれかのセル（オクタント）に光線
が交わるか否かを算出するのに、前回算出したセ
ルに関する情報を用いて高速に処理するよう構成
した光線追跡画像生成処理方式に関するものであ
る。

〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕

光線追跡法を用いて三次元表示を行う場合、メ
モリを効率良好に使用するために、例えば説明の
都合上第６図図示二次元的に表示した如く、空間
を複数のセルに分割し、プリミテイブ１ないし４
が属する当該空間中の各セルから図示の如くポイ
ンタを用いてプリミテイブ１ないし４を夫々ポイ
ントしておく。そして、プリミテイブ１ないし４
をポイントしている当該空間中の各セルについて
のみ光線追跡法を用いて、光線とプリミテイブ１
ないし４との衝突点を算出して三次元表示を行う
ようにすれば、全ての空間に対して夫々衝突点を
算出するのに比し、少ない処理時間でよい。

しかし、従来、第６図図中矢印を用いて示す如
く、視点“Ｏ”から僅かずつ方向をずらした光線
と、前記各プリミテイブ１ないし４との衝突点を
算出する際に、当該光線が交わるセルをその都度
算出していたため、毎回同様な処理を行わなけれ
ばならず、高速に処理を行い難いという問題点が
あつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記問題点を解決するために、光線
追跡法を用いて三次元表示を行わせる際に、空間
を分割したいずれのセル（オクタント）に光線が
交わるかを算出するのに、前回算出した光線が交
わるセルに関する情報を用いて高速に処理する構
成を採用することにより、光線が交わるセルを迅
速に算出して三次元表示を行うようにしている。
そのため、本発明の光線追跡画像生成処理方式
は、光線追跡法を用いて三次元表示を行わせる光
線追跡画像生成処理方式において、空間を分割す
る分割処理部と、光線の視点と前記分割処理部に
よつて分割された各セルの軸に対して当該光線が
交わる交点との間の距離ｔを夫々導出する境界値
導出処理部と、該境界値導出処理部によつて導出
された距離ｔを小さい順あるいは大きい順に並べ
ると共に当該並べた距離ｔに対応する軸と当該軸
の値をインデツクスしたものとをテーブルに格納
するマージ処理部と、該マージ処理部によつて生
成されたテーブルに基づいて前記光線が交わるセ
ルを算出し、当該セル中に存在するプリミテイブ
に対して前記光線が衝突する点を計算する詳細計
算処理部とを備え、前記マージ処理部によつて前
回生成されたテーブル中から軸が或る軸から他の
軸に変化している当該両者の軸に対応する夫々の
距離ｔの大小関係を読み出して保持し、かつ当該
読み出して大小関係を保持した夫々の距離ｔに対
応する現在の距離ｒを夫々前記境界値導出処理部
によつて導出して大小関係を比較し、当該比較し
た大小関係が前記保持した大小関係と同一の場合
に、前記詳細計算処理部に指令を発して前回生成
されたテーブルに基づいて詳細計算を行わせる境
界値比較処理部とを有し、前記詳細計算処理部に
よつて計算された値に基づいて三次元表示するよ
う構成したことを特徴としている。

〔実施例〕

以下図面を参照しつつ本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は本発明の１実施例構成図、第２図ない
し第５図は第１図図示本発明の１実施例構成の動
作を説明する動作説明図を示す。

図中、１−１はマージ処理部、１−２は境界値
比較処理部、２は分割処理部、３は境界値導出処
理部、４は詳細計算処理部、５はデイスプレイを
表す。

第１図において、図中境界値比較処理部１−２
は本発明に係わるものであつて、後述する如く分
割した空間中のセルに対して光線が交わるセルを
前回算出した情報を用いて効率良好に算出するた
めのものである。尚、以下説明の都合上二次元的
に表示した図面を用いて本発明の構成および動作
を順次説明する。

第１図図中分割処理部２は空間を複数のセル
（第１図図中碁盤目状に分割した各領域）の形に
分割する処理を行うためのものである。例えば第
２図図示の如く座標ｘおよび座標ｙを設け、夫々
距離“１”毎に分割した碁盤目状の各領域を夫々
セルと呼び、当該各セルを図示“００”，“１０”，
“２０”，…の如き数字を用いて特定する処理を行
う。

図中境界値導出処理部３は第２図図中視点
“Ｐ”から放射された光線が交わる全てのセルを
算出するために必要ないわゆる境界値を導出する
ためのものである。まず、第２図図中視点“Ｐ”
から図示の如く放射された光線のｘ成分およびｙ
成分を下式の如く夫々表す。

ｘ＝α_xｔ＋β_x ………(1) ｙ＝α_yｔ＋β_y ………(2) ここで、α_xおよびα_yは光線のＸ方向およびＹ方
向の傾き成分を夫々表し、ｔは視点“Ｐ”からの
距離を表し、β_xおよびβ_yは視点“Ｐ”のＸ座標お
よびＹ座標を夫々表す。次に、当該式(1)を用いて
第２図図中光線が、ｘの値が０、１、２、３およ
び４からなる直線と交わる位置における視点
“Ｐ”からの距離ｔを夫々t_x0、t_x1、t_x2、t_x3およ
びt_x4の如く算出し、当該算出した各t_x0、t_x1、
t_x2、t_x3およびt_x4を、第３図イ図示の如く、ｘの
値０、１、２、３、および４に対応づけてテーブ
ルの形に生成する。同様に、式(2)を用いて第２図
図中光線が、ｙの値が０、１、２、３および４か
らなる直線と交わる位置における視点“Ｐ”から
の距離ｔを夫々t_y0、t_y1、t_y2、t_y3およびt_y4の如く
算出し、当該算出した各t_y0、t_y1、t_y2、t_y3および
t_y4を、第３図ロ図示の如く、ｙの値０、１、２、
３および４に対応づけてテーブルの形に生成す
る。以上の如くして境界値が算出されたことにな
る。

図中マージ処理部１−１は、境界値導出処理部
３によつて導出された第３図イおよびロ図示距離
ｔを第４図図中テーブル中の欄“距離ｔ”中に小
さい順に格納すると共に、当該テーブル中の欄
“軸”および欄“index”には、当該小さい順に
並び変えた夫々の距離ｔに対応する軸（座標軸ｘ
あるいはｙ）および当該軸の値を夫々格納する。
例えば第２図図示の如き光線に対しては第４図図
示の如きテーブルが生成される。そして、当該生
成したテーブル中の欄“index”に格納した値を
例えば順次２個づつ用いて表すことによつて、第
２図図中光線が交わる全てのセルが、セル００，
１０，１１，１２，２２および２３の如く算出さ
れる。但しセル１２は第４図図示テーブル中の欄
“軸”中で軸ｙが連続して現れたので、当該セル
１２の前のセル１１と同じｘの値“１”を用いて
いる。

図中詳細計算処理部４は、マージ処理部１−１
によつて生成された第４図図示の如き距離ｔの小
さい順に並んだテーブルを用いて既述した如く当
該光線が交わるセルを算出し、当該算出したセル
に対してのみ、当該光線とプリミテイブとの衝突
点を詳細に計算して求めるためのものである。

図中デイスプレイ５は詳細計算処理部４によつ
て計算された光線とプリミテイブとの衝突点等の
画像情報に基づいて、空間中に置かれたプリミテ
イブを三次元的に表示させるためのものである。

図中境界値比較処理部１−２は、以上の如き処
理中、第２図図中視点“Ｐ”から放射される光線
の方向を僅かずつずらし、当該光線と交わるセル
を順次算出する場合に、第３図イおよびロ図示境
界値から第４図図示距離ｔの小さい順に並べたテ
ーブルを毎回生成していたのでは多くの時間が必
要となり、高速に処理し得ないので、常時当該小
さい順に並び変える手順を用いることなく、前回
に用いたテーブルを今回も用いることができるか
否かを判別し、可及的に前回生成したテーブルを
用いるように構成して迅速に処理を図るようにし
たものである。以下第５図を用いて当該境界値比
較処理部１−２の動作を詳細に説明する。

第５図イ図中セル“２０”中の視点“Ｑ”から
セル“３２”中の点R₁に向かう光線QR₁に対し
て第５図ロ図示の如く距離ｔの小さい順に並べた
テーブルを作成する。該光線QR₁は第５図イから
も判明するように、当該光線QR₁が各セルと交わ
る軸は、順次y₁、y₂およびx₃となる（第５図ロ図
示のもの）。一方、視点Ｑと終点R₂とが前記セル
と夫々同一セル中に存在する第５図イ図示他の光
線QR₂に対して、距離ｔの小さい順に並べること
なく、第５図ロ図中軸がｘからｙ、あるいはｙか
らｘのいずれかに変化した軸についての距離ｔを
夫々距離ｒの形で算出し、当該算出した距離ｒの
大小関係を求めて小さい順に並べてみると、第５
図ハ図示の如くなり、第５図ロ図中距離t_y2と距
離t_x3とにおける大小関係（図示）と、第５図
ハ図中距離r_x3と距離r_y2とにおける大小関係（図
示）とが反転している。該反転は、光線QR₁と
光線QR₂とが同一のセルを交叉していないことを
表しているから、既述した如くマージ処理部１−
１によつて、当該距離ｒに関して小さい順に並べ
て第４図図示の如きテーブルを作成する必要があ
る。

一般に、第５図イ図中視点“Ｓ”と一連の終点
Ｔとがともに同一のセルに属する如く、順次僅か
ずつ方向をずらして、交叉するセルを算出する場
合が多く、当該場合には既述した第５図ロ図示の
如く最初に距離ｔの小さい順にテーブルを作成
し、次回から既述した如く当該テーブル中の軸が
変化する位置における距離ｔに対応する距離ｒの
大小関係のみを新たに算出して反転しているか否
かを判別し、反転していない場合には、同一のセ
ルと交叉するから、前回算出したテーブルをその
まま用いることができる。このため、高速に処理
を実行することができることとなる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば、光線追跡
法を用いて三次元表示を行わせる際に、空間を分
割したいずれのセルに光線が交わるかを算出する
のに、当該光線が交わるセルを算出するために前
回用いた距離ｔの小さい順（または大きい順）に
並べたテーブル中から軸が変化した位置の両端に
おける距離ｔの大小関係を算出して保持し、当該
距離ｔに対応する現在の距離ｒの大小関係を算出
して前回の大小関係と同一である場合に、前回作
成したテーブルを用いて光線が交わるセルを算出
しているため、当該距離ｔの小さい順（または大
きい順）に並べる如き回数（木探索回数）を減ら
し、三次元表示のための処理を高速に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例構成図、第２図ない
し第５図は第１図図示本発明の１実施例構成の動
作を説明する動作説明図、第６図は従来の光線追
跡画像生成処理方式を説明する説明図を示す。 図中、１−１はマージ処理部、１−２は境界値
比較処理部、２は分割処理部、３は境界値導出処
理部、４は詳細計算処理部、５はデイスプレイを
表す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光線追跡法を用いて三次元表示を行わせる光
   線追跡画像生成処理方式において、空間を分割す
   る分割処理部と、光線の視点と前記分割処理部に
   よつて分割された各セルの軸に対して当該光線が
   交わる交点との間の距離ｔを夫々導出する境界値
   導出処理部と、該境界値導出処理部によつて導出
   された距離ｔを小さい順あるいは大きい順に並べ
   ると共に当該並べた距離ｔに対応する軸と当該軸
   の値をインデツクスしたものとをテーブルに格納
   するマージ処理部と、該マージ処理部によつて生
   成されたテーブルに基づいて前記光線が交わるセ
   ルを算出し、当該セル中に存在するプリミテイブ
   に対して前記光線が衝突する点を計算する詳細計
   算処理部とを備え、前記マージ処理部によつて前
   回生成されたテーブル中から軸が或る軸から他の
   軸に変化している当該両者の軸に対応する夫々の
   距離ｔの大小関係を読み出して保持し、かつ当該
   読み出して大小関係を保持した夫々の距離ｔに対
   応する現在の距離ｒを夫々前記境界値導出処理部
   によつて導出して大小関係を比較し、当該比較し
   た大小関係が前記保持した大小関係と同一の場合
   に、前記詳細計算処理部に指令を発して前回生成
   されたテーブルに基づいて詳細計算を行わせる境
   界値比較処理部とを有し、前記詳細計算処理部に
   よつて計算された値に基づいて三次元表示するよ
   う構成したことを特徴とする光線追跡画像生成処
   理方式。