JPH02242387A - 空間分割型並列画像生成装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目　次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術と発明が解決しようとする課題課題を解決す
るための手段 作用 実施例 発明の効果 〔概要〕 物体の存在する空間をボクセルと呼ばれる複数個（ｍ個
）の部分空間に分割し、該分割されたｍ個のボクセルを
、複数個のプロセッサユニット（ＰＵＯ〜ｎ）　（ｎ＋
１＜ｍ）からなる並列計算機の各プロセッサユニット（
ＰＬＩＯ−ｎ）に割り当てて、各プロセッサユニッ）　
（ＰＵＯ〜ｎ）で「光線追跡法」で処理した結果をホス
ト計算機で、画素単位に合成して画像を生成する空間分
割型並列画像生成装置に関し、メモリ効率がよく、複雑
なシーンの画像生成に適した空間分割型並列画像生成装
置の負荷分散の向上と、プロセッサユニット間の通信量
を削減することを目的とし、 上記ｍ個のボクセルのいずれかを担当するプロセッサユ
ニット（ＰＵＯ〜ｎ）を決定するのに、該ｍ個の各ボク
セルに固有のボクセル識別子（ボクセルＴＤ）■を基に
、ハツシュ関数を用いる手段と、各プロセッサユニット
（ＰＩＩＯ〜ｎ）は全ボクセルについての物体の有無を
記録しているボクセルビットマツプと、自己の担当して
いるボクセルに関する物体データとを備えて、他のプロ
セッサユニット（ＰＵＯ〜ｎ）から与えられた光線パケ
ットを参照して、自己が処理する光線パケットであった
時のみ、上記物体データに基づいて画像生成処理を行い
、該処理の結果、新たに発生する光線の方向ベクトルに
基づいて、上記ボクセルビットマツプを参照することに
より、物体の存在するボクセルのうち、該光線が最初に
入射するものを求め、該求めたボクセルの識別子（ボク
セルＩＤ）■から次に光線パケットを送信すべきプロセ
ッサユニット（ＰＵＯ〜ｎ）を、上記ハツシュ関数を用
いて決定するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、物体の存在する空間をボクセルと呼ばれる複
数個（ｍ個）の部分空間に分割し、該分割されたｍ個の
ボクセルを、複数個のプロセッサユニット（ＰｔｌＯ〜
ｎ）　（ｎ＋１　＜　ｍ）からなる並列計算機の各プロ
セッサユニッ）　（ＰＵＯ〜ｎ）に割り当てて、各プロ
セッサユニット（ＰＵＯ〜ｎ）で「光線追跡法」で処理
した結果をホストで、画素単位に合成して画像を生成す
る空間分割型並列画像生成装置に関する。

近年、コンピュータグラフィックス（ＣＧ）は、デイス
プレィ技術、計算機技術の進歩に伴い、非常にリアルな
画像を生成できることから、良質なマンマシンインタフ
ェースを提供するツールとして、計算機支援設計（ＣＡ
Ｄ）、計算機支援製造（ＣＡＭ）といった分野から、コ
マーシャルフィルム、鑑賞用映像に至るまで幅広く用い
られるようになってきている。

特に、光線追跡法による画像生成法は、透過。

反射等の表現が可能であることから、現在、最も高品質
な映像が得られる利点があるが、反面、計算量が膨大で
ある為、実時間での画像生成が現状では困難であるとい
う問題があり、実時間処理を必要とするアニメーション
や、対話型計算機支援設計（ＣＡＤ）への応用が実用的
なレベルで可能なように、高速処理ができる画像生成装
置の要求が高まっている。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕第３図は
光線追跡法の概念を示した図であり、第４図は従来の並
列画像生成装置を説明する図であって、（ａｌ）は画面
分割方式の概念を示し、（ａ２）は空間分割方式の概念
を示し、（ｂ）は並列計算機の構成例を示し、（ｃ）は
空間分割方式によるプロセッサユニットの構成例を示し
、（ｄ）は空間分割型並列画像生成装置のプロセッサユ
ニッ）　（ＰＵ）での処理の動作フローを示している。

前述のように、コンピュータグラフィックス等の分野で
画像を生成するのに使用される光線追跡法は、第３図に
その概念を示したように、対象とする物体が定義されて
いるオブジェクト空間からスクリーン上の各画素（ピク
セル）を通って視点に入射する光線を逆方向に光学現象
に従って追跡し、該スクリーン上の各画素の各色（３原
色）毎の輝度等を求めて画像を生成する手法であって、
図示されている如くに、鏡面や、透明体の反射光や、透
過光も扱うことから、非常にリアルな画像が得られるが
、反面、スクリーンの画素の全てに対して光線追跡を行
う必要があると共に、該光線追跡に伴う、物体と光線と
の交差判定を多量に行うことに起因して処理時間が膨大
になるとうい欠点をもっている。

そこで、該光線追跡法（レイトレーシング）を高速に実
行する為に、従来から並列処理方式が用いられてきたが
、該並列処理の方式として、第４図（ａｌ）に示したよ
うに、画面を分割して各プロセッサユニット（ＰＵ）１
に割当てる画面分割方式と、第４図（ａ２）に示したよ
うに、前述のオブジェクト空間を分割して各プロセッサ
ユニット（ＰＵ）　１に割当てる空間分割方式が知られ
ている。

画面分割方式は、アルゴリズムが単純であり、通信等の
オーバヘッドを少なく、容易に高速化ができる方式であ
るが、画面分割であることに起因して、各プロセッサユ
ニット（ＰＵ）　１が分担している画面の各画素の輝度
を得るのに、該オブジェクト空間内の全ての追跡結果を
反映させる必要があり、一般に、全てのプロセッサユニ
ット（ＰＵ）　１のそれぞれが、該オブジェクト空間全
体を参照する必要がある。

従って、並列処理の効果を上げる為に、分散メモリ方式
を採用した場合には、全てのプロセッサユニット（ＰＵ
）が全オブジェクト空間の物体データを持つ必要があっ
てメモリ効率が悪く、多量のデータを扱う複雑なシーン
の画像生成には適さないという問題がある。

一方、空間分割方式は、例えば、第４図（ｂ）に示した
ように、２次元、或いは、３次元メツシュ状にプロセッ
サユニッ）（ＰＬＩ）１を接続し、第４図（ａ２）に示
したように、各プロセッサユニット（ＰＵ）１とボクセ
ル（オブジェクト空間内の部分空間）とが一対一に対応
するように該オブジェクト空間を分割し、隣接プロセッ
サユニット（ＰＵ）１間で光線パケットの通信を行うも
ので、各プロセッサユニット（ＰＵ）　１は自分の担当
する領域の物体データのみを持つだけでよく、上記画面
分割方式に比較してメモリ効率がよいことから、複雑な
シーンの画像生成を効率よく行うのに適している。

この空間分割方式の詳細については、例えば、「“空間
分割型並列処理による光線追跡法の高速化に関する一検
討”、窪田英幸、他、情処研報、ＶＯＬ。

８７−ＣＡ−６８，１９８７年１１月」　（文献１）に
示されているが、具体的な動作の概要を第４図（ｂ）　
、　（ｃ）　、　（ｄ）によって説明する。

本方式においては、プロセッサユニット（ＰＵ）　１は
、（ｂ）図に示したように、２次元、一般には、ｎ次元
の最隣接結合ネットワーク　（所謂、トーラス型）で結
合されており、これらのプロセッサユニッ）（ＰＩ）１
間で光線情報が入ったパケット（光線パケットという）
を通信することでオブジェクト空間内の光線追跡を行う
。

先ず、視点から出される第一世代の光線パケットはホス
ト計算機から視線が当たるプロセッサユニット（ＰＵ）
　１に送出され、その後、恰も、光線が進むように（但
し、実際の光線の進む方向とは逆になる）、プロセッサ
ユニット（ＰＵ）　１空間の中を進行し、若し、該光線
が途中で物体と交差（物体データ１２との交差判定によ
る）すると、そこで、輝度計算が行われ、必要ならば、
新たに発生する光線の方向ベクトルが算出され、次世代
の光線パケットが生成される。

この時、１亥プロセツサユニツト（ＰＵ）　１において
は、該算出された光線の方向ベクトルに基づいて、通信
制御部１３で次に該光線パケットを送信すべき隣接通信
ボートを決定し、該当する隣接通信ボートを通して光線
パケットを送信する。以下、同じ動作が繰り返される。

こうして、該光線がオブジェクト空間の境界に達したと
き、その光線パケットは消滅し、全ての光線パケットが
消滅したとき計算の完了となる。

（第４図（ｃ）　、　（ｄ）参照） この方式では、第４図（ａ２）に示したように、プロセ
ッサユニット（Ｐｕｔ）　１とボクセルとが一対一対応
であることから、各プロセッサユニット（ＰＵ）１に対
する負荷の分散が図られないという問題があり、上記の
文献１においては、例えば、該オブジェクト空間の「飛
び飛び」の場所に位置するボクセルを１つのプロセッサ
ユニット（ＰＵ）　１に割付けることで、該オブジェク
ト空間内の特定の位置に偏って存在する負荷をできる限
り、多くのプロセッサユニット（ＰＵ）　１に分散させ
る方法が示されている。これは静的な負荷の分散法であ
るが、本図（ｄ）にも示しであるように、他のプロセッ
サユニット（ＰＨＩ）　１から送られてきた光線パケッ
トに対して、必ず、交差判定の処理を実行する必要があ
り、余り、高速化が期待できないとうい問題があった・ 該空間分割方式の他の例として、動的負荷分散法の提案
がある。

この方式は、例えば、「“高品位画像合成の為の適応再
分割アルゴリズムによる並列処理アーキテクチャ”、　
ディペ、他、゛コンピュータグラフィックス゛ＶＯＬ、
１８．Ｎ（Ｌ３．．７月、１９８４年、　　（”ＡＩ　
Ａｄａｐｔｉｖｅ　５ｕｖｄｉｖｉｓｉｏｎ　　Ａｌｇ
ｏｒｉｔｈｍ　ａｎｄ　　Ｐａｒａｌｌｅｌ　　Ａｒｃ
ｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　Ｒｅａｌｉｓｔｉｃ　Ｉ
ｍａｇｅ　５ｙｎｔｈｅｓｉｓ’、Ｍａｒｋ　Ｄｉｐｐ
ｅ、ｅｔ、、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ、Ｖ
ＯＬ、１８＋Ｎｏ、３．＋Ｊｕｌｙ１９８４）　Ｊに詳
しいが、ボクセル内の物体と光線との交差判定の計算の
途中において、該プロセッサユニット（ＰＵ）１での負
荷が重いと判定した時には、該ボクセルの境界面の位置
を移動して、該計算対象のボクセルを小さくすることで
、負荷の分散を図ろうとするものであるが、この方法で
は、実際に、計算の一部を実行してみないと、該負荷が
重いかどうかが不明で、該負荷の予測が困難であること
から十分な負荷分散が得られないという問題があった。

本発明は上記従来の欠点に鑑み、光線追跡法による空間
分割型並列画像生成装置において、従来の空間分割法で
は、プロセッサユニット（ＰＵ）相互間で追跡すべき光
線パケットの授受を行い、交差判定処理を行う必要があ
り、通信オーバヘッドが処理速度向上の障害となってい
ること、又、動的負荷分散法では、アルゴリズムが複雑
であり、処理効率が余り向上しない問題を解消する空間
分割型並列画像生成装置を提供することを目的とするも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。

上記の問題点は下記の如くに構成された空間分割型並列
画像生成装置によって解決される。

物体の存在する空間をボクセルと呼ばれる複数個（＋１
個）の部分空間に分割し、該分割されたｍ個のボクセル
を、複数個のプロセッサユニット（ＰＵＯ〜ｎ）　（ｎ
＋１　＜鴎）１からなる並列計算機の各ブロモ・ンサユ
ニット（ＰＵＯ〜ｎ）　１に割り当てて、各ブロモ・ン
サユニッ）（ＰＵＯ〜ｎ）１で「光線追跡法」で処理し
た結果をホスト計算機で、画素単位に合成して画像を生
成する空間分割型並列画像生成装置であって、 上記ｍ個のボクセルのいずれかを担当するプロセッサユ
ニット（ＰＵＯ〜ｎ）　１を決定するのに、該ｍ個の各
ボクセルに固有のボクセル識別子（ボクセルＩＤ）■を
基に、ハツシュ関数１０ａを用いる手段と、 各プロセッサユニット（ＰＵＯ〜ｎ）　１は全ボクセル
についての物体の有無を記録しているボクセルビットマ
ツプ（１１）と、自己の担当しているボクセルに関する
物体データ１２とを備えて、 他のプロセッサユニット（ＰＵ０〜ｎ）　１から与えら
れた光線パケットを参照して、自己が処理する光線パケ
ットであった時のみ、上記物体データ１２に基づいて画
像生成処理を行い、該処理の結果、新たに発生する光線
の方向ベクトルに基づいて、上記ボクセルビットマツプ
１１を参照することにより、物体の存在するボクセルの
うち、該光線が最初に入射するものを求め、該求めたボ
クセルの識別子（ボクセルＩＤ）■から次に光線パケッ
トを送信すべきプロセッサユニット（ＰＵＯ〜ｎ）　１
を、上記ハツシュ関数１０ａを用いて決定するように構
成する。

〔作用〕 即ち、本発明によれば、物体の存在する空間をボクセル
と呼ばれる複数個（ｍ個）の部分空間に分割し、該分割
されたｍ個のボクセルを、複数個のプロセッサユニ・ン
ト（ＰＵＯ〜ｎ）　（ｎ＋１＜ｍ）　１からなる並列計
算機の各プロセッサユニット（ＰＵＯ〜ｎ）　１に割り
当てて、各プロセッサユニット（ＰＵＯ〜ｎ）　１で「
光線追跡法」で処理した結果をホストで、画素単位に合
成して画像を生成する空間分割型並列画像生成装置にお
いて、負荷の分散については、静的な手法で解決する。

具体的には、該空間の分割数、即ち、ボクセルの数（ｍ
）をプロセッサユニット（ＰＨ）の数（ｎ＋１）に対し
て十分大きくとり、各プロセッサユニット（ＰＵ）の負
荷を確率的に均等化することにより、特定のプロセッサ
ユニッ）　（ＰＵ）への負荷の集中を避けるようにする
。

各ボクセルの処理を担当する特定のプロセッサユニット
（Ｐｕｔ）は、各ボクセルに固有なボクセル識別子（ボ
クセルＩＤ）■をキーとするハツシュ関数の値により指
定する。

一般に、空間分割方式では、追跡光線がボクセル外に出
射する場合には、その光線が次に入射するボクセルを担
当するプロセッサユニット（ＰＵ）に対して、新たな光
線パケットを送信するか−１．多く２の場合、映像化す
べきシーンのオブジェクト空間において、物体の占める
割合は比較的に小さいため、物体の存在しないボクセル
が多く存在する。

そのようなボクセルに関しては、本来、画像生成に関す
る一切の処理を行う必要がなく、光線パケットを送信す
る必要がないことに着目し、該不要な通信、及び処理を
避けるために、あるプロセッサユニッ）　（ＰＵ）から
新たな光線パケットを送信する際、先ず、物体が存在し
、且つ、該光線が最初に入射するボクセルを求め、該求
めたボクセルに対する担当プロセッサユニット（ＰＵ）
を上記ハツシュ関数で求め、そのプロセッサユニット（
ＰＵ）にのみ光線パケットを送信するようにする。

その為、本発明においては、各プロセッサユニッ）　（
ＰＵ）に、各ボクセルに物体が存在するか否かを記録し
たビットマツプ、即ち、ボクセルビットマツプを持つよ
うにする。

こうして、オブジェクト空間を細分化し、適当なハツシ
ュ関数を選んで、該細分化された複数個のボクセルを特
定のプロセッサユニット（ＰＵ）に割当てることにより
、計算負荷、及びデータ配置の分散が図られ、処理効率
が向上する。又、光線パケットの通信を行う前に、ボク
セルビットマツプを参照することで、不要な通信を避け
ることができ、通信のオーバヘッドによる処理速度の低
下を抑えることができる効果がある。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面によって詳述する。

前述の第１図が本発明の原理説明図であり、第２図は本
発明の一実施例を示した図であって、（ａ）はプロセッ
サユニット（ＰＵ）内の構成例を示し、（ｂ）は各プロ
セッサユニット（ＰＵ）での動作フローを示しており、
第２図（ａ）に示した、ハツシュ関数部１０ａ、ボクセ
ルビットマツプ１１．及び、同図（ｂ）に示したステッ
プ１０１　、１０５が本発明を実施するのに必要な手段
である。尚、全図を通して同じ符号は同じ対象物を示し
ている。

以下、第４図（ｂ）の並列計算機の構成例、及び、第１
図の原理説明図を参照しながら、第２図によって本発明
の空間分割型並列画像生成装置の構成と、その動作を説
明する。

本発明を実施しても、光線追跡法（レイトレーシング）
による画像の生成の基本的な動作については、特に、従
来方式と変わることはないので省略し、ここでは、ある
プロセッサユニット（Ｐｕｔ）　１で交差判定をして、
新たに発生する光線の方向ベクトルに基づいて、ボクセ
ルビットマツプを参照し、８亥当するプロセッサユニッ
ト（ＰＵ）　１に対してのみ光線パケットを送信し、あ
るプロセッサユニット（Ｐｔｌ）　１で該光線パケット
を受信したとき、自己に対するものでなければ、内部で
何らの処理を行うことなく、即、該当プロセッサユニッ
ト（ＰＵ）１に接続できるポートを介して再転送する動
作を中心にして説明する。

本発明が適用される分散メモリ方式の並列計算機のプロ
セッサユニット（Ｐｔｌ）　１の接続方法には、特に、
制限はなく、例えば、超立方体接続であってもよいが、
その代表的なものとして、従来方式の並列計算機として
説明した、前述の第４図（ｂ）に示したトーラス型接続
がある。

これは、第４図（ｂ）に示されている如くに、２次元メ
ツシュ状に並べたプロセッサユニット（ＰＵ）１を上下
、左右方向に隣接接続し、更に、端同士を冠状に接続し
たもので、実現が容易で、且つプロセッサユニット（Ｐ
Ｕ）　１の台数も増やし易いという特徴があり、ここで
は、該トーラス型接続の並列計算機を用いた例で説明す
る。

従って、各プロセッサ識別子）（ＰＵ）１には、隣接接
続の為の隣接通信ポートが、第２図（ａ）の通信制御部
１３に示した如くに４つ設けられている。

又、本発明の場合には、前述のうよに、新たに生成され
た光線パケットを送信すべきプロセッサユニット（ＰＵ
）　１を決定するのに、オブジェクト空間を分割してで
きた複数個のボクセルの、どのボクセルに物体が存在す
るかを記録しているボクセルビットマツプ１１と、ハツ
シュ関数部１０ａと、自己の担当するボクセルの物体デ
ータ１２とを備えている。

ここで、該物体データ１２は、電源投入時等の初期化時
に、ホスト計算機から物体の存在するボクセルのみの物
体データをブロードキャストするとき、上記ハツシュ関
数を用いて行うことで、該ハツシュ関数で定められたプ
ロセッサユニット（ＰＵ）　１に工亥当ボクセルの物体
データがロードされる。

先ず、あるプロセッサユニット（Ｐｔｌ）　１が光線パ
ケットを受信すると、該光線パケットに含まれているプ
ロセッサ識別子（プロセッサＩＤ）■に基づいて、自己
のプロセッサユニット（ＰＵ）　１への光線パケットで
あるか否かを判定し、そうでなければ、通信制御部１３
内で、該当のプロセッサユニット（ＰＵ）　１に通信す
るのに最も適したルートを選定して、該当する隣接通信
ポートを介して、即、該受信した光線パケットを再転送
し、本プロセッサユニット（ＰＵ）　１では何もしない
ようにする。

（（ｂ）図の動作フローのステップ１００〜１０２参照
）若し、上記の判定で自己のプロセッサユニット（ＰＵ
）　１に対するものである場合には、該光線パケットは
内部バス１５を介して、処理部１０に転送される。

該処理部１０においては、記憶部１４内の物体データ１
２をアクセスして、該光線パケットが示す光線の方向ベ
クトル、出発点の位置（座標）を基に、自プロセッサユ
ニット（ＰＵ）　１が↑旦当しているボクセル内の物体
と、該光線との交差判定を行い、若し、交差（ＨＩＴ）
　している場合には、その物体の反射率、透過率、該光
線の該物体への入射角等から決まる輝度を計算し、新た
に発生する光線の方向ベクトルと、その交差点の座標、
該新たに発生した光線の寄与率（％）等により、新たな
光線パケットを生成する。（（ｂ）図の動作フローのス
テップ１０１．１０３．１０４参照）上記光線パケット
内の方向ベクトルと、出発点の位置から、該光線パケッ
トを送信すべきボクセルを、当該プロセッサユニット（
Ｐｕｔ）　１が持っている本発明の記憶部１４内のボク
セルビットマツプ１１を参照して物体の存在する最初の
ボクセルを認識（物体が存在しないボクセルは通過する
のみである）し、そのボクセル識別子（ボクセル■Ｄ）
■から、ハツシュ関数部１０ａで、該光線パケットを送
信すべきプロセッサユニット（ＰＵ）　１のプロセッサ
識別子（プロセッサＩＤ）■を決定し、通信制御部１３
に該生成された光線パケットと共に、該プロセッサＩＤ
■を送信する。

該通信制御部１３においては、上記プロセッサＩＤ■を
基に、最も適切なルートを選定し、該当の隣接通信ポー
トを介して該光線パケットを送信する。　　（（ｂ）図
の動作フローのステップ１０５．１０６参照） 上記の処理において、ステップ１０４で算出された輝度
計算結果は、外部バスを介して、ホスト計算機に送出さ
れる。ホスト計算機では、該当画素に対して該受信した
輝度（色情報を含む）を設定する。

ホスト計算機から送出された視点からの、複数個の光線
パケットに対する、上記光線追跡法による画像生成処理
で、該光線パケットが指示する光線が特定のボクセルに
存在する物体と交差し、該交差した物体で反射、透過等
して、新たに発生した光線に対する光線パケットがオブ
ジェクト空間の境界に達して消滅することで該計算が完
了し、ホスト計算機に処理結果が送出されると、該ホス
ト計算機内のビットマツプメモリの各画素に、オブジェ
クト空間内の物体の視点から見た画像が生成されること
になる。

前述のように、本発明を実施したプロセッサユニット（
ＰＵ）　１においては、該プロセッサユニット（ＰＵ）
　１が処理対象としてオブジェクト空間を細分化した部
分空間、即ち、ボクセルの複数個分の物体データを保持
しているのみであるので、並列計算機全体としては、該
プロセッサユニット（ＰＵ）　１の台数骨のボクセル数
の更に複数倍のボクセルからなる巨大なオブジェクト空
間を処理対象とすることができ、該プロセッサユニット
（ＰＵ）１の台数、即ち、並列度を数百〜数千台とする
ことにより。

例えば、数百万ポリゴンからなる複雑なシーンに対する
光線追跡を実用的な処理速度で実現することができる。

又、本発明においては、前述のように、オブジェクト空
間をかなり小さいｍ個のボクセルに分割する為、比較的
小さな形状データからなるシーンの映像化にも適し、自
由曲面形状の多面体近似等にも十分対応できる。

又、本発明では、前述のように、静的負荷分散法を用い
ている為、前処理が単純であり、ハードウェア化が容易
である。

前述の数百万ポリゴンにより表現された複雑なシーンは
、従来は光線追跡法の適用が実用的でなく、例えば、公
知のＺバッファ法が主として用いられてきた為、反射、
屈折等の正確な表現が困難であったものが、本発明によ
る空間分割法による光線追跡法の実現により、映像の表
現力が飛躍的に向上させることができるようになった。

このように、本発明は、光線追跡法で画像を生成するの
に、例えば、複数個のプロセッサユニット（ＰＵ）をト
ーラス型接続をした並列計算機で行う場合、オブジェク
ト空間のボクセルへの分割数（ｍ）をプロセッサユニッ
ト（ＰＵ）の数（ｎ＋１）に比較して十分大きくとって
、ボクセル空間を細分化し、各プロセッサユニッ）　（
ＰＵ）の負荷を確率的に均等化して、特定のプロセッサ
ユニット（ＰＵ）への負荷の集中を避けると共に、複数
個のボクセルを担当するプロセッサユニット（ＰＵ）を
決定するのにハツシュ関数を用いるように構成しておい
て、あるプロセッサユニット（ＰＵ）での交差判定で交
差物体があるとき、新たに発生された光線の方向ベクト
ルに基づいて、各プロセッサユニット（ＰＵ）が備えて
いるボクセルビットマツプを参照し、物体が存在して、
該光線が最初に入射するボクセルを求め、そのボクセル
の識別子（ボクセルＩＤ）■を基に、上記ハツシュ関数
を用いて、該ボクセルを担当するプロセッサユニット（
Ｐｕｔ）の識別子（プロセッサＩＤ）■を認識し、該プ
ロセッサ識別子（プロセッサＩＤ）■によって決まるプ
ロセッサユニット（ＰＵ）にのみ、上記新たに発生した
光線に関する光線パケットを送信する。又、あるプロセ
ッサユニッ）　（ＰＵ）が受信した光線パケットが自己
に対するものでなければ、何も処理を行うことなく、該
当のプロセッサユニット（ＰＵ）に転送するのに最も適
した隣接通信ボートを介して再転送するようにして高速
処理ができるようにした所に特徴がある。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明の空間分割型並列
画像生成装置は、物体の存在する空間をボクセルと呼ば
れる複数個（ｍ個）の部分空間に分割し、該分割された
ｍ個のボクセルを、複数個のプロセッサユニット（ＰＵ
Ｏ〜ｎ）（ｎ＋１＜ｍ）からなる並列計算機の各プロセ
ンサユニット（ＰＵＯ〜ｎ）に割り当てて、各プロセッ
サユニッ）　（ＰＵＯ”ｎ）で「光線追跡法ｊで処理し
た結果をホスト計算機で、画素単位に合成して画像を生
成する空間分割型並列画像生成装置において、上記ｍ個
のボクセルを担当するプロセッサユニット（ＰＵＯ〜ｎ
）を決定するのに、該ｍ個の各ボクセルに固有のボクセ
ル識別子（ボクセルＩＤ）■を基に、ハツシュ関数を用
いる手段と、各プロセッサユニット（ＰＬＩＯ〜ｎ）は
全ボクセルについての物体の有無を記録しているボクセ
ルビットマツプと、自己の担当しているボクセルに関す
る物体データとを備えて、他のプロセッサユニット（Ｐ
ＵＯ〜ｎ）から与えられた光線パケットを参照して、自
己が処理する光線パケットであった時のみ、上記物体デ
ータに基づいて画像生成処理を行い、該処理の結果、新
たに発生する光線の方向ベクトルに基づいて、上記ボク
セルビットマツプメモリを参照することにより、物体の
存在するボクセルうち、該光線が最初に入射するものを
求め、該求めたボクセルの識別子（ボクセルＩＤ）■か
ら次に光線パケットを送信すべきプロセッサユニット（
Ｐ［ＩＯ〜ｎ）を、上記ハツシュ関数を用いて決定する
ようにしたものであるので、オブジェクト空間を細分化
し、適当なハツシュ関数を選んで、該細分化された複数
個のボクセルを特定のプロセッサユニット（ＰＩ）に割
当てることによ・す、計算負荷。

及びデータ配置の分散が図られ、処理効率が向上する。

又、光線パケットの通信を行う前に、ボクセルビットマ
ツプを参照することで、不要な通信を避けることができ
、通信のオーバヘッドによる処理速度の低下を抑えるこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図。 第２図は本発明の一実施例を示した図。 第３図は光線追跡法の概念を示した図。 第４図は従来の並列画像生成装置を説明する図。 である。 図面において、 １はプロセッサユニット（ＰＵ、ＰＵＯ−ＰＩ８）。 ｌＯは処理部。 １０ａはハツシュ関数部、又は、ハツシュ関数。 １１はボクセルビットマツプ。 １２は物体データ、１３は通信制御部。 １４は記憶部、１５は内部バス。 １００〜１０６は処理ステップ。 ■はボクセルＩＤ。 をそれぞれ示す。 ■はプロセッサＩＤ。 ォ（発日月　／）−Ｅオ糺伯町　左　示　し　Ｔｓｌｌ
第　２　口　（＋／）ｌ） Ｌ　！＆塩５シＴ、シムｌ）　才艮し金唱ヒ示し丁；固
め　３　図 （ａｌ） （ａ２） 物体空間上の担当領域 イＬ東の衾！’Ｊ４（象１威装を左説、明１ろ田圓 （＋／＞１） （’Ｃ） イ芝来の、ｔり・」画像ｉへ装を塩況明櫨る固め ヰ ■ （４の３） 、ｄ、） 鉱東め並列画像１阪装↑を説明する図 奎　４　回　（々の＋９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 物体の存在する空間をボクセルと呼ばれる複数個（ｍ個
   ）の部分空間に分割し、該分割されたｍ個のボクセルを
   、複数個のプロセッサユニット（ＰＵＯ〜ｎ）（ｎ＋１
   ＜ｍ）（１）からなる並列計算機の各プロセッサユニッ
   ト（ＰＵＯ〜ｎ）（１）に割り当てて、各プロセッサユ
   ニット（ＰＵＯ〜ｎ）（１）で「光線追跡法」で処理し
   た結果をホスト計算機で、画素単位に合成して画像を生
   成する空間分割型並列画像生成装置であって、 上記ｍ個のボクセルのいずれかを担当するプロセッサユ
   ニット（ＰＵＯ〜ｎ）（１）を決定するのに、該ｍ個の
   各ボクセルに固有のボクセル識別子（ボクセルＩＤ）（
   ［１］）を基に、ハッシュ関数（１０ａ）を用いる手段
   と、 各プロセッサユニット（ＰＵＯ〜ｎ）（１）は全ボクセ
   ルについての物体の有無を記録しているボクセルビット
   マップ（１１）と、自己の担当しているボクセルに関す
   る物体データ（１２）とを備えて、他のプロセッサユニ
   ット（ＰＵＯ〜ｎ）（１）から与えられた光線パケット
   を参照して、自己が処理する光線パケットであった時の
   み、上記物体データ（１２）に基づいて画像生成処理を
   行い、該処理の結果、新たに発生する光線の方向ベクト
   ルに基づいて、上記ボクセルビットマップ（１１）を参
   照することにより、物体の存在するボクセルのうち、該
   光線が最初に入射するものを求め、該求めたボクセルの
   識別子（ボクセルＩＤ）（［１］）から次に光線パケッ
   トを送信すべきプロセッサユニット（ＰＵＯ〜ｎ）（１
   ）を、上記ハッシュ関数（１０ａ）を用いて決定するこ
   とを特徴とする空間分割型並列画像生成装置。