JPH0632045B2 - Object image synthesizer - Google Patents

Object image synthesizer

Info

Publication number
JPH0632045B2
JPH0632045B2 JP30704986A JP30704986A JPH0632045B2 JP H0632045 B2 JPH0632045 B2 JP H0632045B2 JP 30704986 A JP30704986 A JP 30704986A JP 30704986 A JP30704986 A JP 30704986A JP H0632045 B2 JPH0632045 B2 JP H0632045B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
information
ray
unit
area
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP30704986A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63157283A (en
Inventor
啓次 根本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP30704986A priority Critical patent/JPH0632045B2/en
Publication of JPS63157283A publication Critical patent/JPS63157283A/en
Publication of JPH0632045B2 publication Critical patent/JPH0632045B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Image Generation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、物体を表示するための画像を合成する物体画
像合成装置に関する。
The present invention relates to an object image compositing apparatus for compositing images for displaying an object.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

物体を表示するためのディジタル画像を合成する方法と
して、光線追跡法と呼ばれる方法がある。この方法で
は、光源から視点に至る光線の経路を逆向きに辿って、
光線と物体との交差判定処理を行ない、その結果に基づ
いて画像を構成する各画素の輝度を計算する。この光線
追跡法の一例は、文献1:情報処理学会論文誌、第25
巻、第6号、出口弘、西村仁志、吉村浩、河田亨、白川
功、大村皓一著、論文「コンピュータグラフィックスシ
ステム LINKS−1における画像生成の高速化手
法」に記載されている。
As a method of synthesizing digital images for displaying an object, there is a method called ray tracing method. In this method, the path of the light ray from the light source to the viewpoint is traced in the opposite direction,
The intersection determination process between the light ray and the object is performed, and the brightness of each pixel forming the image is calculated based on the result. An example of this ray tracing method is described in Reference 1: IPSJ Transactions, No. 25.
Vol. 6, No. 6, Hiroshi Deguchi, Hitoshi Nishimura, Hiroshi Yoshimura, Toru Kawada, Isao Shirakawa, Koichi Omura, Paper "High-speed image generation method in computer graphics system LINKS-1".

このような光線追跡法による画像生成を高速に行なうた
めに、物体の定義されている空間を複数の領域に分割し
て、各領域をそれぞれ1台のコンピュータに割り当て
て、各コンピュータが割り当てられた領域を通過する光
線の処理を行なうという、並列処理方法が提案されてい
る。この方法の詳細は、文献2:コンピュータ グラフ
ィックス(Computer Graphics)、第18巻、第3号、
マーク・ディッペ(Mark Dippe)、ジョン・スウェンセ
ン(John Swensen)著、論文「アン アダプティブ サ
ブディヴィジョン アルゴリズム アンド パラレル
アーキテクチャ フォア リアリスティック イメージ
シンセシス(An Adaptive Subdivision Algorithm and
Parallel Architecture for Realistic Image Synthesi
s)」に記載されている。
In order to perform image generation by such a ray tracing method at high speed, the space in which the object is defined is divided into a plurality of areas, and each area is assigned to one computer, and each computer is assigned. A parallel processing method has been proposed in which a light beam that passes through an area is processed. For details of this method, see Reference 2: Computer Graphics, Volume 18, No. 3,
Mark Dippe and John Swensen, "Unadaptive Subdivision Algorithm and Parallel"
Architecture Forerealistic Image Synthesis (An Adaptive Subdivision Algorithm and
Parallel Architecture for Realistic Image Synthesi
s) ”.

上述の方法においては、空間はまず直方体形状の複数個
の領域に分割され、各領域がそれぞれ1台のコンピュー
タに割り当てられる。次に、各コンピュータには、割り
当てられた直方体形状の領域に含まれる物体のデータが
記憶される。そして、各コンピュータでは、割り当てら
れた領域を通過する光線とその領域に含まれる物体との
交差判定処理が行なわれる。この交差判定処理により、
物体と光線が交差した場合には、物体表面における反
射,透過処理が行なわれる。その領域内で物体と交差し
ない光線の情報は、隣接する領域に割り当てられたコン
ピュータへ転送される。
In the above method, the space is first divided into a plurality of rectangular parallelepiped areas, and each area is assigned to one computer. Next, the data of the object included in the assigned rectangular parallelepiped region is stored in each computer. Then, each computer performs an intersection determination process between a ray passing through the assigned area and an object included in the area. By this intersection determination processing,
When the object and the light beam intersect, reflection and transmission processing is performed on the surface of the object. Information about rays that do not intersect the object in that area is transferred to the computer assigned to the adjacent area.

このように各光線は、その光線が通過する領域に含まれ
る物体とのみ交差が判定される。従って、各光線がすべ
ての物体と交差判定の処理をされるのに比べて、全体の
処理量ははるかに少なくなる。
In this way, each ray is determined to intersect only with an object included in the area through which the ray passes. Therefore, compared with the case where each ray is processed for intersection determination with all objects, the total processing amount is much smaller.

また、このような交差判定処理は、各コンピュータで並
列に実行される。この並列処理効果も加わって、非常に
高速に画像を合成できる。
In addition, such intersection determination processing is executed in parallel in each computer. By adding this parallel processing effect, it is possible to combine images at a very high speed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

このような従来の画像の合成方法において、各コンピュ
ータは割り当てられた領域を通過する光線と、その領域
に含まれる物体との交差判定処理を行う。このために要
する処理量は、すべての物体と交差判定処理を行う場合
と比べればはるかに少ないが、やはり膨大な処理量であ
る。そこで、物体が存在する領域と光線との交差を判定
するという簡単な処理によって、あらかじめこの光線と
交差する可能性のある物体のみを選択して、これらの物
体とのみ従来の交差判定処理を行うという方法がある。
この方法の一例は、文献3:ピクセル(PIXEL)、
第37号、秋本彰著、「レイ・トレーシングの高速化技
法について−これまでの手法とARTSの手法」に記載
されている。この方法では、光線が通過する単位立方体
の列を3次元デジタル直線として発生する。この3次元
デジタル直線を用いて、物体が存在する領域と光線との
交差を高速に判定している。
In such a conventional image synthesizing method, each computer performs intersection determination processing between a ray passing through the assigned area and an object included in the area. The amount of processing required for this is much smaller than the case where the intersection determination processing is performed for all objects, but it is also a huge amount of processing. Therefore, by the simple process of determining the intersection of the area where the object exists and the ray, only the objects that may intersect with this ray are selected in advance, and the conventional intersection determination process is performed only with these objects. There is a method.
An example of this method is Document 3: Pixel (PIXEL),
No. 37, Akimoto Akira, "Rapid Tracing Acceleration Techniques-Previous Techniques and ARTS Techniques". In this method, a row of unit cubes through which light rays pass is generated as a three-dimensional digital straight line. By using this three-dimensional digital straight line, the intersection of the region where the object exists and the light ray is determined at high speed.

しかし、このような従来の方法では、各単位立方体毎に
その単位立方体が含んでいるすべての物体を示す情報
(例えば物体の番号)を記憶することで、物体が存在す
る領域を表現している。従って、物体が存在する領域を
表現するために必要なデータ量が膨大となってしまうと
いう問題点がある。
However, in such a conventional method, the area in which an object exists is represented by storing, for each unit cube, information (for example, the object number) indicating all the objects included in the unit cube. . Therefore, there is a problem that the amount of data required to represent the area where the object exists becomes enormous.

本発明は、このような問題点を解決するために、非常に
少ないデータ量で物体が存在する範囲を表現でき、これ
を利用して高速の交差判定処理を行うことのできる、物
体画像合成装置を提供することを目的とする。
In order to solve such a problem, the present invention can represent a range in which an object exists with a very small amount of data, and can use this to perform high-speed intersection determination processing. The purpose is to provide.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の物体画像合成装置は、視点から各画素を通る複
数の光線の情報を発生する初期光線発生部と、物体の情
報を設定する物体情報設定部と、前記物体の定義される
空間を分割することにより生成される複数の領域のうち
1領域を担当してこの領域を通過する光線と前記担当領
域に含まれる物体との交差判定処理を行なうことにより
前記画素の輝度を計算する複数の輝度計算部と、この輝
度計算部で計算された輝度を前記画像として記憶する画
像記憶部とを含むとともに、前記輝度計算部に、各座標
軸に垂直で等間隔な複数の平面からなる3方向の平面群
で前記物体の定義空間を分割して生成される複数の単位
立方体のうちで前記光線が通過する単位立方体の列を3
次元デジタル直線として発生する直線発生手段と、前記
複数の平面のうちの一部または全部の平面で前記物体定
義空間を分割して生成される複数の領域のうちの1領域
を前記輝度計算部の担当領域としてこの担当領域の範囲
を記憶する領域情報記憶手段と、前記担当領域における
前記物体の存在範囲に含まれる単位立方体を決定する存
在範囲決定手段と、前記存在範囲決定手段の決定に基づ
き前記担当領域に含まれる各単位立方体がそれぞれ前記
存在範囲に含まれるか否かを示す前記物体の存在情報を
前記各単位立方体に対応して記憶する存在情報記憶手段
と、前記直線発生手段で発生される単位立方体の列に対
応する前記存在情報を前記存在情報記憶手段から読み出
して前記担当領域内において前記物体の存在範囲に含ま
れる単位立方体を通過する光線を選択する光線選択手段
と、前記光線選択手段で選択された光線と前記物体との
交差判定処理を行う交差判定手段とが備えられている。
An object image synthesizing apparatus of the present invention divides a space defined by an initial ray generation unit that generates information about a plurality of light rays passing through each pixel from a viewpoint, an object information setting unit that sets information about the object, and a space defined by the object. Of a plurality of regions generated by performing the intersection determination process of a ray passing through this region and an object included in the region in charge, thereby calculating the luminance of the pixel. The brightness calculation unit includes a calculation unit and an image storage unit that stores the brightness calculated by the brightness calculation unit as the image, and the brightness calculation unit includes a plane in three directions that is perpendicular to each coordinate axis and is equidistant. Among the plurality of unit cubes generated by dividing the definition space of the object by a group, the row of unit cubes through which the light ray passes is 3
A straight line generating means for generating a three-dimensional digital straight line, and one of a plurality of regions generated by dividing the object definition space on a part or all of the plurality of planes of the brightness calculation unit. Area information storage means for storing the range of this area as the area in charge, existence range determining means for determining a unit cube included in the range of existence of the object in the area in charge, and the above-mentioned based on the determination of the existence range determining means Presence information storage means for storing the presence information of the object indicating whether or not each unit cube included in the area in charge is included in the presence range in correspondence with each unit cube, and generated by the straight line generation means. Read out the presence information corresponding to the row of unit cubes from the presence information storage means, and determine the unit cubes included in the existence range of the object in the area in charge. And the light selecting means for selecting a light beam over to the intersection determining means for performing intersection determination processing with the selected beam and the object in the light beam selecting means is provided.

〔作用〕[Action]

本発明の物体画像合成装置における、物体と光線との交
差判定方法について述べる。
A method of determining an intersection between an object and a light ray in the object image synthesizing apparatus of the present invention will be described.

物体定義空間を各座標軸に垂直で等間隔な複数の平面か
らなる3方向の平面群で分割して生成される複数の立方
体を、単位立方体とよぶ。また、これらの複数の平面の
うちの一部または全部の平面によって、物体定義空間を
分割して複数の領域を生成する。こうして生成される領
域は、1個または複数の単位立方体から成る直方方体と
なり、この直方体の各境界面は、各座標軸に垂直とな
る。これらの複数の領域のうちの1領域が、1つの輝度
計算部の担当領域として割り当てられる。この担当領域
の範囲は、輝度計算部に備えられた領域情報記憶手段に
記憶される。
A plurality of cubes generated by dividing the object definition space by a plane group in three directions, which is composed of a plurality of planes that are perpendicular to each coordinate axis and are equally spaced, are referred to as a unit cube. Further, the object definition space is divided by a part or all of the plurality of planes to generate a plurality of regions. The area thus generated is a rectangular parallelepiped formed of one or a plurality of unit cubes, and each boundary surface of the rectangular parallelepiped is perpendicular to each coordinate axis. One of the plurality of areas is assigned as the area in charge of one brightness calculation unit. The range of the assigned area is stored in the area information storage unit provided in the brightness calculation unit.

また、各輝度計算部に備えられた存在範囲決定手段は、
まずこの担当領域に含まれる物体の、担当領域における
存在範囲を決定し、その存在範囲に含まれる単位立方体
を決定して、その単位立方体を示す情報を存在情報記憶
手段に伝達する。
Further, the existence range determination means provided in each brightness calculation unit is
First, an existence range of an object included in the area in charge is determined in the area in charge, a unit cube included in the area is determined, and information indicating the unit cube is transmitted to the existence information storage means.

この存在情報記憶手段は、担当領域に含まれる各単位立
方体に対応して、その単位立方体が物体の存在範囲に含
まれる否かを示す存在情報を記憶する。そのために、存
在情報記憶手段はまず全ての単位立方体に対応する存在
情報として、存在範囲に含まれないことを示す値を記憶
する。そして、存在範囲決定手段で存在範囲に含ままれ
ると決定された単位立方体の情報を受けて、その単位立
方体に対応する存在情報として存在範囲に含まれること
を示す値を記憶する。
The presence information storage means stores, for each unit cube included in the assigned area, presence information indicating whether or not the unit cube is included in the existing range of the object. Therefore, the existence information storage means first stores, as the existence information corresponding to all the unit cubes, a value indicating that it is not included in the existence range. Then, the information on the unit cube determined to be included in the existing range by the existing range determining means is received, and the value indicating that the unit cube is included in the existing range is stored as the existing information corresponding to the unit cube.

もし単位立方体が物体の存在範囲に含まれる場合には、
その単位立方体は物体を内部に含む可能性がある。ま
た、もし単位立方体が物体の存在範囲に含まれない場合
には、その単位立方体は物体を含んでいない。
If the unit cube is within the range of the object,
The unit cube may contain objects inside. Further, if the unit cube is not included in the existence range of the object, the unit cube does not include the object.

さらに、各輝度計算部に備えられた直線発生手段は、輝
度計算部の担当領域内で光線が通過する単位立方体の列
を、3次元デジタル直線として順次発生する。そして光
線選択手段は、これらの単位立方体に対応する存在情報
を存在情報記憶手段から読み出す。
Further, the straight line generating means provided in each brightness calculation unit sequentially generates a row of unit cubes through which light rays pass within the area in charge of the brightness calculation unit as a three-dimensional digital straight line. Then, the light ray selection means reads out the presence information corresponding to these unit cubes from the presence information storage means.

もし発生された単位立方体のうちの1つでも物体の存在
範囲に含まれる場合は、この光線が担当領域内で物体と
交差する可能性があると判定して、この光線を交差判定
処理の対象として選択する。また、もし発生された全て
の単位立方体が物体の存在範囲に含まれない場合には、
この光線が担当領域内で物体と交差する可能性は無いの
で、この光線の交差判定処理は行わずに、この光線の情
報を隣接する輝度計算部に転送する。
If even one of the generated unit cubes is included in the existence range of the object, it is determined that this ray may intersect with the object in the area in charge, and this ray is subjected to the intersection determination processing. To choose as. Also, if all the generated unit cubes are not included in the existence range of the object,
Since there is no possibility that this ray intersects the object in the area in charge, the intersection determination processing of this ray is not performed, and the information of this ray is transferred to the adjacent brightness calculation unit.

そして交差判定手段は、光線選択手段で選択された光線
と物体との交差判定処理を行う。
Then, the intersection determination means performs an intersection determination process between the light ray selected by the light ray selection means and the object.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(a),(b)は、本発明の一実施例としての物
体画像合成装置を示す構成図であり、第1図(a)は、
物体画像合成装置の全体を示す全体構成図、第1図
(b)は、第1図(a)に示す輝度計算部3の詳細な構
成を示す構成図である。第1図(a)に示すように、本
実施例には、予め設定された視点から合成される画像の
各画素を通る複数の光線の情報を発生する初期光線発生
部1が設けられている。また、表示される物体の情報を
設定するための物体情報設定部2が設けられている。
1 (a) and 1 (b) are configuration diagrams showing an object image synthesizing apparatus as one embodiment of the present invention, and FIG. 1 (a) is
FIG. 1 (b) is a block diagram showing a detailed configuration of the brightness calculation unit 3 shown in FIG. 1 (a). As shown in FIG. 1A, the present embodiment is provided with an initial light ray generation unit 1 that generates information on a plurality of light rays passing through each pixel of an image to be combined from a preset viewpoint. . Further, an object information setting unit 2 for setting the information of the displayed object is provided.

さらに、物体の定義される空間を分割することにより生
成される複数の領域のうちの1領域を担当して、この領
域を通過する光線と担当領域(領域Sと称す)に含まれ
る物体との交差判定処理を行なうことにより、各画素の
輝度を計算する輝度計算部3が複数個設けられている。
この輝度計算部3で計算された輝度を、画像として記憶
する画像記憶部4が設けられている。この画像記憶部4
は、画像の合成を行なう前に、総ての画素の輝度を0に
設定する。
Furthermore, one of a plurality of regions generated by dividing the defined space of the object is in charge, and a ray passing through this region and an object included in the in-charge region (referred to as region S) A plurality of brightness calculation units 3 for calculating the brightness of each pixel by performing the intersection determination process are provided.
An image storage unit 4 for storing the brightness calculated by the brightness calculation unit 3 as an image is provided. This image storage unit 4
Sets the brightness of all pixels to 0 before performing image composition.

そして、これらの初期光線発生部1と物体情報設定部2
と複数の輝度計算部3と画像記憶部4との間で情報を伝
達するための接続線5が設けられている。この接続線5
を介して、例えばキーボードから情報を入力するための
情報入力部6が設けられている。
Then, these initial light ray generation unit 1 and object information setting unit 2
And a connection line 5 for transmitting information between the plurality of brightness calculation units 3 and the image storage unit 4. This connection line 5
An information input unit 6 is provided for inputting information from a keyboard, for example.

第1図(b)に示すように、輝度計算部3には、6方向
に隣接する領域を担当する他の輝度計算部3と、相互に
通信を行なう相互通信手段31が設けられている。ま
た、接続線5を介して通信を行なう通信手段32が設け
られている。さらに、輝度計算部3内での情報の伝達を
行なうための接続線101が設けられている。
As shown in FIG. 1 (b), the brightness calculation section 3 is provided with another brightness calculation section 3 in charge of areas adjacent in the six directions and mutual communication means 31 for mutual communication. Further, a communication means 32 for communicating via the connection line 5 is provided. Further, a connection line 101 for transmitting information in the brightness calculation section 3 is provided.

第2図は、画素p(i,j)の輝度Iの計算方法を示す
説明図であり、図のように光源L、物体O,O′および
点Eが配置されている。第2図に示すように、光線追跡
法においては、光源Lから画素p(i,j)を通って視
点Eに至る光線の経路を逆向きに辿って、画素p(i,
j)の輝度の計算を行なう。ここで、画素p(i,j)
の輝度Iを、視点Eから画素p(i,j)を通って逆向
きに発生される光線Rの輝度と呼ぶことにする。第2図
および以下の説明でR,R′,R等は光線を示し、 は方向を示し、方向は光線Rの方向を示すというよう
に対応する。この光線Rの輝度Iとは、画素p(i,
j)を通って視点Eに入射する光の強度Iである。光線
Rの輝度Iは、次式で計算される。(*は掛け算を示
す) ref:物体Oの反射係数 dif:物体Oの拡散係数 I′ :′方向からの入射光強度 I :光源Lからの入射光強度 :物体Oの表面の単位法線ベクトル ′ :R方向の正反射方向ベクトル これらの2つの入射光強度I′,Iを求めるために、
光線Rと物体Oとの交点CPを始点として方向が となる2つの光線R′,Rを発生させる。また、輝度
Iを求めるためのI′,Iの係数を、光線R′,R
の減衰率G′,Gとして設定する。すなわち、光線R
が物体Oに衝突することにより減衰されて、光線R′,
が発生されるのである。これらの減衰率G′,G
は、 G :光線Rの減衰率(=1) となる。これらの減衰率G′,Gを用いることによ
り、光線Rの輝度Iすなわち画素p(i,j)の輝度I
は、次のように求められる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of calculating the brightness I of the pixel p (i, j), in which the light source L, the objects O and O ′, and the point E are arranged as shown in the figure. As shown in FIG. 2, in the ray tracing method, the path of the ray from the light source L through the pixel p (i, j) to the viewpoint E is traced in the reverse direction, and the pixel p (i, j
j) The brightness is calculated. Where pixel p (i, j)
Will be referred to as the brightness of the light ray R generated in the opposite direction from the viewpoint E through the pixel p (i, j). In FIG. 2 and the following description, R, R ′, RL and the like represent light rays, Corresponds to the direction, the direction corresponds to the direction of the ray R, and so on. The brightness I of the light ray R means the pixel p (i,
It is the intensity I of the light that enters the viewpoint E through j). The brightness I of the ray R is calculated by the following equation. (* Indicates multiplication) ref: the reflection coefficient of the object O dif: diffusion coefficient of the object O I ':' intensities of light incident from the direction I L: incident light intensity from the light source L: unit normal vector of the surface of the object O ': R direction positive Reflection direction vector These two incident light intensity I ', in order to determine the I L,
Starting from the intersection CP of the ray R and the object O, the direction is Two light rays R ′ and RL are generated. In addition, the coefficients of I ′ and I L for obtaining the brightness I are represented by light rays R ′ and R L.
The attenuation rates G ′ and G L of That is, the ray R
Is attenuated by the collision of the object O with the ray R ′,
R L is generated. These attenuation factors G ′, G L
Is G: The attenuation rate of the light ray R (= 1). By using these attenuation factors G ′ and G L , the brightness I of the light ray R, that is, the brightness I of the pixel p (i, j)
Is calculated as follows.

I=G′*I′+G*I このように、新たな光線R′,Rが生成されると、光
線Rの情報は必要無くなる。
I = G ′ * I ′ + G L * I L When the new rays R ′ and RL are thus generated, the information of the ray R becomes unnecessary.

さらに第2図に示すように、光線R′が物体O′と交差
した場合は、同様に光線R″,R′とが発生される。
これらの減衰率G″,G′は、やはり同様に次式で計
算される。
Further, as shown in FIG. 2, when the ray R ′ intersects the object O ′, rays R ″ and RL ′ are similarly generated.
These attenuation factors G ″ and G L ′ are similarly calculated by the following equations.

ref′:物体O′の反射係数 dif′:物体O′の拡散係数 ′:物体O′の表面の単位法線ベクトル このように、減衰率G″,Gには、減衰率G′が積算
される。
ref ': reflection coefficient of the object O'dif': diffusion coefficient of the object O '': unit normal vector of the surface of the object O ' In this way, the attenuation rate G ', GL is integrated with the attenuation rate G'.

ただし、光線Rの処理は、光線R,R′とは異なる。
光線Rが物体と交差した場合には、交点CPはその物
体の影となり、光源Lの照明光を受けることができな
い。従って、光線Rの輝度Iは0となる。もし光線
がどの物体とも交差しない場合には、光線Rの輝
度Iは光源Lの輝度となる。このように、物体へ向か
う光線R,R′と光源Lへ向かう光線Rとは扱いが異
なるので、光線の種類を区別する必要がある。そこで、
光線Rに光線の種類を区別するための種類Cを設定す
る。この種類Cは、光線Rが物体に向かう場合には0、
光源に向かう場合には1という値が与えられる。
However, the processing of the ray R L is different from the processing of the rays R and R ′.
When the ray R L intersects the object, the intersection CP becomes a shadow of the object and cannot receive the illumination light of the light source L. Therefore, the brightness I L of the light ray R L becomes zero. If the ray R L does not intersect any object, the intensity I L of the ray R L is the intensity of the light source L. Thus, light rays R towards the object, the handle is a ray R L where R 'and directed to the light source L are different, it is necessary to distinguish between the type of light. Therefore,
A type C for distinguishing the type of the light ray is set to the light ray R. This type C is 0 when the ray R is directed to the object,
A value of 1 is given when going to the light source.

第2図に示すように、物体へ向かう光線は、物体に衝突
する毎に新たな物体へ向かう光線を発生する。このた
め、1画素pの輝度Iを計算するために、多くの光線の
処理を行なわなければならない場合が生じる。しかし、
物体と衝突する毎に光線は減衰を受けるので、衝突回数
が多くなると、その光線が輝度Iに与える影響はほとん
ど無視できるようになる。
As shown in FIG. 2, a ray of light directed to the object generates a ray of light directed to a new object each time it collides with the object. Therefore, in order to calculate the brightness I of one pixel p, a large number of light rays need to be processed. But,
Since the light ray is attenuated each time it collides with an object, the influence of the light ray on the luminance I becomes almost negligible as the number of collisions increases.

そこで、光線Rの衝突回数を制限するために、光線Rに
回数Tを設定する。この回数Tは、光線Rの可能な衝突
回数を示すものである。回数Tを持つ光線Rが物体に衝
突して、物体に向かう光線R′が発生される場合、光線
R′の回数T′は(T−1)に設定される。もし、回数
Tが0の光線Rが物体と衝突した場合には、物体に向か
う光線R′は発生されずに、光源Lへ向かう光線R
みが発生される。
Therefore, in order to limit the number of collisions of the light ray R, the number of times T is set for the light ray R. This number T indicates the number of possible collisions of the light ray R. If a ray R having a number of times T strikes an object and a ray R'to the object is generated, the number T'of rays R'is set to (T-1). If the ray R of which the number T is 0 collides with the object, the ray R'to the object is not generated but only the ray R L to the light source L is generated.

なお、第2図では光源Lが1個しか存在しないが、複数
個の光源L(i=1,2,…)が存在する場合は、す
べての光源Lへ向かう光線を発生しなけれならない。
ところで、光源へ向かう光線Rの場合には、前述の通
り物体と交差しても新たな光線の発生を行わないので、
光源Rの情報としての回数Tは意味を持たない。そこ
で、複数個の光源Lが存在する場合には、光線R
回数Tとして、その光線Rが向かう光源の番号iを設
定する(計算機の処理上、光線R,R′に対する回数T
の設定に相当するように光線Rに対する光源Lの番
号iを設定する)。このように光線Rに対し回数Tの
代わりに光源Lの番号iを設定することにより、複数
個の光源Lが存在する場合でも、各光線Rが向かう
光源Lの番号iが分かるので、正しく処理を行うこと
ができる。
Although there is only one light source L in FIG. 2, when a plurality of light sources L i (i = 1, 2, ...) Are present, light rays traveling to all the light sources L i must be generated. .
By the way, in the case of the light ray R L directed to the light source, a new light ray is not generated even if it intersects with the object as described above.
The number of times T as the information of the light source R L has no meaning. Therefore, when a plurality of light sources L i exists, light as the number of times T of R L, the ray R L sets the number i of the light source towards (on computer processing, light R, the number of times for R 'T
The number i of the light source L i with respect to the ray R L is set so as to correspond to the setting of By setting the number i of the light source L i instead of the thus rays R L to the number of times T, even when a plurality of light sources L i exists, the number i of the light source L i of each light beam R L is directed You know, so you can do it right.

また、ここでは簡単のため物体の表面における反射のみ
を考えた。もし物体の透過も考慮する場合には、物体と
光線Rとの交点において、透過方向への光線を発生すれ
ばよい。ただし、この光線の種類は、物体へ向かう光線
であり、上述の光線R′と同様に処理すれば、正しく物
体の透過を表現できる。
For simplicity, only reflection on the surface of the object is considered here. If the transmission of the object is also taken into consideration, a ray in the transmission direction may be generated at the intersection of the object and the ray R. However, the type of this light ray is a light ray traveling toward the object, and if it is processed in the same manner as the above-mentioned light ray R ', the transmission of the object can be correctly expressed.

第3図は、光線Rを発生した際に設定すべき光線Rの情
報を示す説明図である。第3図に示すように光線Rを発
生した際には、光線Rの情報として、光線Rを示す半直
線の始点位置関係(S,S,S)と方向(d
,d)とが設定される。また、光線Rの輝度が影
響を与える画素p(i,j)の位置(i,j)も、光線
Rの情報として設定される。さらに、光線Rの持つ減衰
率Gと光線Rの回数Tと光線Rの種類Cも光線Rの情報
として設定される。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing information on the light ray R to be set when the light ray R is generated. As shown in FIG. 3, when the light ray R is generated, as the information of the light ray R, the starting point positional relationship (S x , S y , S z ) of the half line indicating the light ray R and the direction (d x ,
d y , d z ) are set. The position (i, j) of the pixel p (i, j) affected by the brightness of the ray R is also set as the information of the ray R. Further, the attenuation rate G of the light ray R, the number T of the light ray R, and the type C of the light ray R are also set as the information of the light ray R.

第4図は、光線Rが透過する単位立方体の列を、3次元
デジタル直線として発生するために、光線Rに設定され
る情報を示す説明図である。ここで、x座標軸に垂直で
単位長さの間隔で並べられた平面群、y座標軸に垂直で
単位長さの間隔で並べられた平面群およびz座標軸に垂
直で単位長さの間隔並べべられた平面群で物体定義空間
を分割して生成される複数の立方体それぞれを、単位立
方体と呼ぶ。第4図に示すように、3次元デジタル直線
として順番に発生された単位立方体のうちで、最後に発
生された単位立方体の位置(T,T,T)が、光
線Rの情報として設定される。すなわちこの位置
(T,T,T)は、光線Rの現在の位置を示して
おり、光線Rが物体定義空間を通過するのに従って更新
されていく。また、3次元デジタル直線を順次発生する
ための誤差情報ERも、光線Rの情報として設定される。
この誤差情報ERを加算して判定することにより、3次元
デジタル直線を高速に発生できる。この誤差情報ERの意
味や計算方法については、前述の文献3に詳述されてい
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing information set in the light ray R in order to generate a row of unit cubes through which the light ray R is transmitted as a three-dimensional digital straight line. Here, a plane group perpendicular to the x coordinate axis and arranged at unit length intervals, a plane group perpendicular to the y coordinate axis and unit length intervals, and a unit length interval perpendicular to the z coordinate axis are arranged. Each of a plurality of cubes generated by dividing the object definition space with a plane group is called a unit cube. As shown in Figure 4, of the unit cube generated sequentially as a three-dimensional digital rays, last generation position of a unit cube (T X, T Y, T Z) is, as the information of the ray R Is set. That this position (T X, T Y, T Z) indicates the current position of the ray R, rays R is gradually updated according to pass an object definition space. Further, the error information ER for sequentially generating the three-dimensional digital straight line is also set as the information of the light ray R.
A three-dimensional digital straight line can be generated at high speed by adding the error information ER and making a determination. The meaning and calculation method of the error information ER are described in detail in the above-mentioned Document 3.

第5図は、初期光線発生部1の動作を説明するための説
明図である。第5図に示すように、初期光線発生部1に
おいて、視点Eを始点として、画像Pを構成する各画素
p(i,j)を通る半直線としての光線Rを発生する。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation of the initial light beam generator 1. As shown in FIG. 5, the initial ray generator 1 generates a ray R as a half line starting from the viewpoint E and passing through each pixel p (i, j) forming the image P.

そのために、初期光線発生部1には、情報入力部6によ
り、視点Eの位置座標((E,E,E)が入力さ
れる。また、合成される画像Pを定義する情報として、
画像Pの平面と範囲を示すパラメータが、情報入力部6
から入力される。初期光線発生部1では、これらのパラ
メータに基づいて、光線Rの情報の発生を行なう。この
光線Rを示す半直線を求める方法の一例は、文献4:テ
ィー・ホィッテッド(T.Whitted)著、コミュニケーシ
ョン オブ エーシーエム(Communication of ACM)、
第23巻、第6号、343頁から349頁、論文「アン
インプルーブド イルミネーション モデル フォオ
シェーディッド ディスプレイ(An Improved Illumi
nation Model for Shaded Display)」に記載されてい
る。
Therefore, the position coordinates ((E x , E y , E z ) of the viewpoint E are input to the initial ray generation unit 1 by the information input unit 6. Also, as information defining the image P to be combined. ,
The parameters indicating the plane and range of the image P are the information input unit 6
Input from. The initial ray generator 1 generates information on the ray R based on these parameters. An example of a method of obtaining the half line indicating the ray R is described in Reference 4: T. Whitted, Communication of ACM,
Volume 23, No. 6, pp. 343-349, Paper "An Improved Illumination Model for Shaded Display (An Improved Illumi
nation Model for Shaded Display) ".

次に、この半直線の始点となる視点Eの位置座標
(E,E,E)を、光線Rの始点位置座標
(S,S,S)として設定し、視点Eから画素p
に向かう方向を、光線Rの方向(d,d,d)と
して設定する。また、画素p(i,j)の位置(i,
j)が、光線Rの画素位置((i,j)として設定され
る。
Next, the position coordinates (E X , E Y , E Z ) of the viewpoint E, which is the starting point of this half line, are set as the starting position coordinates (S X , S Y , S Z ) of the ray R, and from the viewpoint E Pixel p
The direction toward the light ray R is set as the direction (d X , d Y , d Z ) of the light ray R. In addition, the position (i,
j) is set as the pixel position ((i, j)) of the ray R.

初期光線発生部1では、発生される光線Rの減衰率Gは
1、すなわちまったく減衰を受けていない状態に設定さ
れる。また、回数Tとしては、情報入力部6から初期光
線発生部1に予め設定された定数値が与えられる。さら
に、種類Cとしては、物体へ向かう光線を示す0の値が
与えられる。
In the initial light ray generation unit 1, the attenuation rate G of the generated light ray R is set to 1, that is, a state in which the light ray R is not attenuated at all. Further, as the number of times T, a constant value preset in the initial light ray generation unit 1 is given from the information input unit 6. Furthermore, as the type C, a value of 0 indicating a light ray toward the object is given.

また、こうして発生される光線Rと物体定義空間との交
点のうちで、最も視点に近い交点の位置座標(t,t
,t)を求める。この位置座標(t,t
)を整数化して、この交点を含む単位立方体を求め
て、これを光線Rの情報としての位置(T,T,T
)として設定する。この位置(T,T,T
は、光線Rが最初に物体定義空間に入射する位置の単位
立方体を示している。そして、この単位立方体を最初の
単位立方体として、物体定義空間内において光線Rが通
過する単位立方体の列が、各輝度計算部3において3次
元デジタル直線として発生される。
In addition, among the intersections of the ray R generated in this way and the object definition space, the position coordinates (t X , t
Y , t Z ) is obtained. This position coordinate (t X , t Y ,
t Z ) is converted into an integer, a unit cube including this intersection is obtained, and this is used as a position (T X , T Y , T) as information of the ray R.
Z ). This position (T X , T Y , T Z )
Indicates a unit cube at the position where the ray R first enters the object definition space. Then, with this unit cube as the first unit cube, a row of unit cubes through which the ray R passes in the object definition space is generated in each luminance calculation unit 3 as a three-dimensional digital straight line.

その後の処理において、光線Rが領域Sを通過して他の
領域S′に入射する場合には、光線Rの情報は輝度計算
部3間で転送される。その際に、光線Rの情報としての
3次元デジタル直線の現在の位置(T,T,T
は、新たなな領域S′と光線Rとの交点を含む単位立方
体の位置に更新される。
In the subsequent processing, when the light ray R passes through the area S and is incident on another area S ′, the information of the light ray R is transferred between the brightness calculation units 3. At that time, the current position (T X , T Y , T Z ) of the three-dimensional digital straight line as the information of the ray R
Is updated to the position of the unit cube including the intersection of the new area S ′ and the ray R.

さらに初期光線発生部1では、3次元デジタル直線を順
次発生するための誤差情報ERの初期値が計算されて、光
線Rの誤差情報ERとして設定される。この初期値の計算
方法は、前述の通り文献3に詳述されている。
Further, in the initial ray generation unit 1, the initial value of the error information ER for sequentially generating the three-dimensional digital straight line is calculated and set as the error information ER of the ray R. The method of calculating this initial value is described in detail in Document 3 as described above.

初期光線発生部1では、このような情報を持つ光線R
が、画像Pのすべての画素p(i,j)に対応して発生
されて、輝度計算部3へ転送される。
The initial ray generator 1 has a ray R having such information.
Are generated corresponding to all the pixels p (i, j) of the image P and are transferred to the luminance calculation unit 3.

第6図は、物体情報設定部2に設定される物体の情報を
示す説明図である。説明を簡単にするために、表示され
る物体を球に限定して説明を行なうが、多面体や自由表
面などの物体を表示する場合も、ほぼ同様に行なうこと
ができる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the information of the object set in the object information setting unit 2. For simplicity of explanation, the displayed object is limited to a sphere, but the same can be applied to the case of displaying an object such as a polyhedron or a free surface.

第6図に示すように、情報入力部6から物体の情報が入
力されて、物体情報設定部2に設定される。設定される
物体Oの情報は、物体Oを区別するための物体番号
,物体としての球の中心座標(x,y,z
半径r,物体の材質を示す拡散係数dif,反射係
数refである。さらに、物体Oの外接領域を示す
情報として、物体を含む最小の直方体の範囲が設定され
る。
As shown in FIG. 6, object information is input from the information input unit 6 and set in the object information setting unit 2. Information of the object O i is set, the object O i object number for distinguishing the n i, spherical center coordinates as the object (x i, y i, z i)
A radius r i , a diffusion coefficient dif i indicating the material of the object, and a reflection coefficient ref i . Furthermore, as the information indicating the circumscribed area of the object O i, the minimum rectangular parallelepiped range including the object is set.

第7図は、物体Oとしての球の外接領域を示す説明図
である。第7図に示すように、物体Oの外接領域は、
x方向の範囲(xi−,xi+),y方向の範囲(y
i−,yi+),z方向の範囲(zi−,zi+)で示
される複数の単位立方体から成る直方体である。これら
の値は整数値であり、次式で求められる。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a circumscribing region of a sphere as the object O i . As shown in FIG. 7, the circumscribed area of the object O i is
Range in x direction (x i− , x i + ), range in y direction (y
i- , y i + ) and a rectangular parallelepiped composed of a plurality of unit cubes represented by a range (z i- , z i + ) in the z direction. These values are integer values and are calculated by the following formula.

i-=floor(xi−−r) xi+=ceil(x+r) yi-=floor(y−r) yi+=ceil(y+r) zi-=floor(z−r) zi+=ceix(z+r) floor(a):aより大きくない最大の整数値 ceil (a):aより小さくない最小の整数値 第8図は、物体情報設定部2に設定される光源の情報を
示す説明図である。説明を簡単にするために、点光源の
みに限定して説明を行なうが、平行光線やスポットライ
トなどの各種照明光を扱う場合も、ほぼ同様に行なうこ
とができる。情報入力部6から物体の照明としての光源
の情報が入力されて、第8図に示すように物体情報設定
部2に設定される。設定される光源の情報は、点光源L
の位置座標(x,y,z),光源の輝度ILi
ある。この輝度ILiは、0から1の実数値である。この
輝度ILiの値は、光源の明るさを示すものであり、1の
ときが最も明るく、0のときが真っ暗な光源となる。
x i- = floor (x i- -r i) x i + = ceil (x i + r i) y i- = floor (y i -r i) y i + = ceil (y i + r i) z i- = floor (z i -r i) z i + = ceix (z i + r i) floor (a): maximum integer value not greater than a ceil (a): the minimum integer value Figure 8 not less than a, the object information It is an explanatory view showing information of a light source set up in setting part 2. For the sake of simplicity, the description is limited to the point light source only, but the same can be applied to the case of handling various types of illumination light such as parallel rays and spot lights. Information of the light source as the illumination of the object is input from the information input unit 6 and set in the object information setting unit 2 as shown in FIG. The information on the light source to be set is the point light source L
position coordinates of the i a (x i, y i, z i), the light source luminance I Li. The brightness I Li is a real value from 0 to 1. The value of the brightness I Li indicates the brightness of the light source, and the value of 1 is the brightest, and the value of 0 is the darkest light source.

こうして設定された物体情報と光源情報とは、物体情報
設定部2から接続線5を介して輝度計算部3に伝達され
る。
The object information and the light source information set in this manner are transmitted from the object information setting unit 2 to the brightness calculation unit 3 via the connection line 5.

第9図は、複数の輝度計算部3を3次元配列状に結合す
る方法を示す説明図である。第9図に示すように、輝度
計算部3は、輝度計算部3内に設けられた相互通信手段
31を介して、3次元配列状に結合されている。すなわ
ち、各輝度計算部3はそれぞれx,y,z方向の両側の
輝度計算部3と接続されており、それらの輝度計算部3
と相互に情報を伝達することができる。ここで、x,
y,z方向のa,b,c番めの輝度計算部3を(a,
b,c)輝度計算部3と呼ぶことにすると、(a,b,
c)輝度計算部3は、(a−1,b,c),(a+1,
b,c),(a,b−1,c),(a,b+1,c),
(a,b,c−1),(a,b,c+1)輝度計算部3
と接続されている。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a method of connecting a plurality of brightness calculation units 3 in a three-dimensional array. As shown in FIG. 9, the brightness calculation section 3 is connected in a three-dimensional array through the mutual communication means 31 provided in the brightness calculation section 3. That is, each brightness calculation unit 3 is connected to the brightness calculation units 3 on both sides in the x, y, and z directions, and the brightness calculation units 3 are connected.
And can mutually communicate information. Where x,
The a, b, and c-th luminance calculation units 3 in the y and z directions are set to (a,
(b, c) When called as the brightness calculation unit 3, (a, b,
c) The brightness calculation unit 3 calculates (a-1, b, c), (a + 1,
b, c), (a, b-1, c), (a, b + 1, c),
(A, b, c-1), (a, b, c + 1) luminance calculation unit 3
Connected with.

また、輝度計算部3は図中のx,y,z方向にそれぞれ
A,B,C個ずつ並んでおり、全部の輝度計算部3の個
数Dは、 D=A*B*C となる。
Further, the brightness calculation units 3 are arranged in the x, y, and z directions in the figure by A, B, and C, respectively, and the total number D of the brightness calculation units 3 is D = A * B * C.

第10図は、物体を定義する空間を、各輝度計算部3に
割り当てられる担当領域Sに分割する方法を示す説明図
である。第10図に示すように、単位立方体の境界面と
なる複数の平面のうちの一部または全部の平面により、
物体定義空間を複数の直方体形状の領域に分割する。こ
のような分割を行うことにより、各領域を複数個または
1個の単位立方体で構成することができる。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a method of dividing the space defining the object into the assigned areas S assigned to the respective brightness calculation units 3. As shown in FIG. 10, by some or all of the plurality of planes serving as the boundary surface of the unit cube,
The object definition space is divided into a plurality of rectangular parallelepiped regions. By performing such division, each region can be configured by a plurality of or one unit cube.

またこの場合に、x方向の領域数がA個、y方向の領域
数がB個、z方向の領域数がC個となるように、分割を
行なう。そして、(a,b,c)輝度計算部3に、x方
向のa番め、y方向のb番め、z方向のc番めの領域を
割り当てる。これにより、分割されたすべての領域をそ
れぞれ1個の輝度計算部3に割り当てることができる。
Further, in this case, the division is performed so that the number of regions in the x direction is A, the number of regions in the y direction is B, and the number of regions in the z direction is C. Then, the (a, b, c) luminance calculation unit 3 is assigned the a-th area in the x direction, the b-th area in the y-direction, and the c-th area in the z-direction. As a result, all the divided areas can be assigned to one brightness calculation section 3.

また、このような割り当てを行なうことにより、相互通
信手段31を介して接続された他の輝度計算部3は、そ
れぞれ隣接する領域を担当することになる。
Further, by performing such allocation, the other brightness calculation units 3 connected via the mutual communication means 31 are in charge of the respective adjacent areas.

第11図および12図は、輝度計算部3の担当領域Sを
示す領域情報の内容を示す説明図である。第11図に示
すように、輝度計算部3に設けられた領域情報記憶手段
33には、その輝度計算部3の担当領域Sを示す領域情
報が記憶される。この領域情報としては、x,y,z方
向の何番めかを示す(a,b,c)の値と、第12図に
示すような担当領域Sのx,y,z方向の範囲(x
),(y,y),(z,z)とが記憶され
る。各領域が複数個または1個の単位立方体から構成さ
れているので、これらの範囲を示す値は整数値となる。
11 and 12 are explanatory diagrams showing the contents of the area information indicating the area S in charge of the brightness calculation section 3. As shown in FIG. 11, the area information storage means 33 provided in the brightness calculation section 3 stores area information indicating the area S in charge of the brightness calculation section 3. As the area information, the values of (a, b, c) indicating the number in the x, y, z directions and the range (x, y, z) of the area S in charge as shown in FIG. 12 (x - ,
x +), (y -, y +), (z -, z +) and are stored. Since each area is composed of a plurality of or one unit cube, the value indicating these ranges is an integer value.

さらに、3次元配列の外周に存在する輝度計算部3にお
いては、相互通信手段31により輝度計算部3が接続さ
れていない場合がある。そこで、第11図に示すように
相互通信手段31により接続されている各方向に、実際
に輝度計算部3が接続されているかいないかが、有無の
情報として、領域情報記憶手段33に記憶される。
Further, in the brightness calculating section 3 existing on the outer periphery of the three-dimensional array, the brightness calculating section 3 may not be connected by the mutual communication means 31. Therefore, as shown in FIG. 11, whether or not the brightness calculation section 3 is actually connected in each direction connected by the mutual communication means 31 is stored in the area information storage means 33 as the presence / absence information. .

これらの領域情報は、情報入力手段6から入力されて、
各輝度計算部3に伝達される。
These area information is input from the information input means 6,
It is transmitted to each brightness calculation unit 3.

第13図は、初期光線発生部1から輝度計算部3への光
線Rの情報の転送処理を示す説明図である。第13図に
示すように、初期光線発生部1で発生されたすべての光
線Rの情報は、接続線5を介してすべての輝度計算部3
へ一斉に転送される。そして、各輝度計算部3に設けら
れた初期情報判定手段38には、初期光線発生部1から
転送された光線Rの情報が、通信手段32を介して入力
される。同時に、領域情報記憶部33に記憶された担当
領域Sの情報が、この初期情報判定手段38によって読
み出される。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a process of transferring the information of the light ray R from the initial light ray generating section 1 to the luminance calculating section 3. As shown in FIG. 13, the information of all the rays R generated by the initial ray generator 1 is supplied to all the brightness calculators 3 via the connecting line 5.
Are transferred to all at once. Then, the information of the light ray R transferred from the initial light ray generation unit 1 is input to the initial information determination unit 38 provided in each brightness calculation unit 3 via the communication unit 32. At the same time, the information of the area S in charge stored in the area information storage unit 33 is read by the initial information determination means 38.

こうして入力された光線Rの位置(T,T,T
は、光線Rが最初に物体定義空間に入射する位置に設定
されている。このため、もしこの位置(T,T,T
)が担当領域Sに含まれていれば、光線Rは担当領域
Sを最初に通過することになる。
Position of the ray R input in this way (T x , T y , T z )
Is set at the position where the ray R first enters the object definition space. Therefore, if this position (T x , T y , T
If z 1 ) is included in the service area S, the ray R will pass through the service area S first.

そこで、初期情報判定手段38は、光線Rの位置
(T,T,T)と担当領域Sの範囲(x
),(y,y),(z,z)との比較を行
う。
Therefore, the initial information determining means 38, the position of the light beam R (T x, T y, T z) in the range of coverage areas S (x -,
x + ), (y , y + ), and (z , z + ) are compared.

≦T<x≦T<y≦T<z という3条件式のすべてが満される場合、位置(T
,T)は担当領域Sに含まれており、光線Rは担
当領域Sを最初に通過することになる。この場合、初期
情報判定手段38から光線Rの情報が光線情報記憶手段
34に転送されて、記憶される。
If all three conditional expressions x ≦ T x <x + y ≦ T y <y + z ≦ T z <z + are satisfied, the position (T x ,
T y , T z ) is included in the area S in charge, and the light ray R first passes through the area S in charge. In this case, the information of the light ray R is transferred from the initial information determination means 38 to the light ray information storage means 34 and stored therein.

また、これらの条件式のうちのどれかが成り立たない場
合、光線Rは他の担当領域S′に最初に入射しているこ
とになる。従って、光線Rの情報はこの輝度計算部3に
は記憶されない。
If any of these conditional expressions does not hold, the light ray R is first incident on the other area S'in charge. Therefore, the information of the light ray R is not stored in the brightness calculation unit 3.

以上の処理により、初期光線発生部1で発生された光線
Rの情報は、最初に入射する領域を担当する輝度計算部
3の、光線情報記憶手段34に記憶される。
Through the above processing, the information of the light ray R generated by the initial light ray generation unit 1 is stored in the light ray information storage unit 34 of the brightness calculation unit 3 which is in charge of the first incident area.

第14図は、輝度計算部3に設けられた物体情報記憶手
段35と光源情報記憶手段36に、物体情報設定部2か
ら、物体情報と光源情報とを記憶させる情報を示す説明
図である。物体情報設定部2に記憶されたすべての物体
情報と光源情報は、接続線5を介してすべての輝度計算
部3へ一斉に転送される。輝度計算部3に設けられた光
源情報記憶手段36は、通信手段32を介して転送され
た光源情報をすべて記憶する。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing information that causes the object information storage unit 35 and the light source information storage unit 36 provided in the brightness calculation unit 3 to store the object information and the light source information from the object information setting unit 2. All the object information and the light source information stored in the object information setting unit 2 are simultaneously transferred to all the brightness calculation units 3 via the connection line 5. The light source information storage unit 36 provided in the brightness calculation unit 3 stores all the light source information transferred via the communication unit 32.

また、輝度計算部3に設けられた初期情報判定手段38
は、まず通信手段32を介して転送される物体情報を受
け取る。次に、領域情報記憶手段33から、輝度計算部
3の担当領域Sの範囲を読み出す。この担当領域Sの範
囲(x,x),(y,y),(z,z)と
物体情報の外接領域の範囲(xi-,xi+),(yi-,y
i+),(zi-,zi+)とが比較される。
Further, the initial information determination means 38 provided in the brightness calculation section 3
First receives the object information transferred via the communication means 32. Next, the range of the area S in charge of the brightness calculation unit 3 is read from the area information storage unit 33. The scope of the coverage area S (x -, x +) , (y -, y +), (z -, z +) range of the circumscribed area of the object information (x i-, x i +) , (y i- , Y
i + ) and (z i− , z i + ) are compared.

第15図(a),(b)は、輝度計算部3の担当領域S
と、物体情報の外接領域との比較処理を示す説明図であ
る。第15図(a),(b)に示すように、担当領域S
と外接領域とが共通部分を持たない場合には、以下の条
件式のうちの少なくとも1つが成立する。
15 (a) and 15 (b) are areas S in charge of the brightness calculation unit 3.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a process of comparing the object information with the circumscribed region. As shown in FIGS. 15A and 15B, the area S in charge
And the circumscribed area have no common part, at least one of the following conditional expressions is satisfied.

≧xi+≦xi-≧yi+≦yi-≧zi+≦zi- そこで、初期情報判定手段38では、これらの条件式が
評価されて、担当領域Sと外接領域とが共通部分を持つ
かどうかが求められる。その結果、共通部分を持つ場合
には、担当領域S内に物体Oが含まれていると判定さ
れて、物体情報記憶手段35に、物体Oの情報がすべ
て記憶される。共通部分を持たない場合には、記憶され
ない。
x ≧ x i + x + ≦ x i- y ≧ y i + y + ≦ y i- z ≧ z i + z + ≦ z i- Therefore, the initial information determination means 38 evaluates these conditional expressions. , It is required to determine whether the area S in charge and the circumscribed area have a common part. As a result, when there is a common part, it is determined that the object O i is included in the area S in charge, and all the information of the object O i is stored in the object information storage unit 35. If there is no common part, it is not stored.

以上の処理により、物体情報設定部2に記憶された物体
情報のうちで、担当領域S内に含まれる物体情報のみ
が、輝度計算部3に設けられた物体情報記憶手段35に
記憶される。
Through the above processing, of the object information stored in the object information setting unit 2, only the object information included in the area S in charge is stored in the object information storage unit 35 provided in the brightness calculation unit 3.

第16図(a),(b)は、輝度計算部3に設けられた
存在範囲決定手段40における、物体の存在範囲の決定
方法を示す説明図である。第16図(a)に示すよう
に、まず存在範囲決定手段40は、物体情報記憶手段3
5に記憶された物体情報と、領域情報記憶手段33に記
憶された担当領域Sの範囲とを読み出す。そして、物体
情報としての物体Oの外接領域の範囲(x
),(y,y),(z,z)と、担当領域
Sの範囲(xi-,xi+),(yi-,yi+),(zi-,z
i+)とを比較して、担当領域Sにおける各物体の存在範
囲(x′i-,x′i+),(y′i-,y′i+),
(z′i-,z′i+)を次のように決定する。
16 (a) and 16 (b) are explanatory views showing a method of determining the existence range of an object in the existence range determination means 40 provided in the brightness calculation unit 3. As shown in FIG. 16 (a), first, the existence range determination means 40 includes the object information storage means 3
The object information stored in No. 5 and the range of the assigned area S stored in the area information storage unit 33 are read out. Then, the range (x , of the circumscribed region of the object O i as the object information,
x + ), (y , y + ), (z , z + ), and the range (x i− , x i + ), (y i− , y i + ), (z i− , z) of the area S in charge.
i + ), the existence range (x ′ i− , x ′ i + ) of each object in the assigned area S (y ′ i− , y ′ i + ),
(Z ′ i− , z ′ i + ) is determined as follows.

≧xi-ならばx′i-=x<xi-ならばx′i-=xi-≦xi+ならばx′i+=x>xi+ならばx′i+=xi+≧yi-ならばy′i-=y<yi-ならばy′i-=yi-≦yi+ならばy′i+=y>yi+ならばy′i+=yi+≧zi-ならばz′i-=z<zi-ならばz′i-=zi-≦zi+ならばz′i+=z>zi+ならばz′i+=zi+ なお、ここでは簡単のために物体Oの外接領域と担当
領域Sとの共通部分を、物体Oの存在領域として決定
した。しかし、第16図(b)に示すように物体O
存在範囲をより小さい直方体で表現できる場合には、こ
れを存在範囲として決定しても良い。
x - ≧ x i- if x 'i- = x - x - <x i- if x' i- = x i- x + ≦ x i + if x 'i + = x + x +> if x i + If x ′ i + = x i + y ≧ y i-, then y ′ i- = y y <y i- if y ′ i- = y i- y + ≦ y i +, then y ′ i + = y + y +> y i + if y 'i + = y i + z - ≧ z i- if z' i- = z - z - <z i- if z 'i- = z i- z + ≦ z i + If z ′ i + = z + z + > z i +, then z ′ i + = z i + For simplicity, here, for simplicity, the common part between the circumscribed region of the object O i and the area S in charge is defined as the existence of the object O i . Determined as the area. However, if the existence range of the object O i can be represented by a smaller rectangular parallelepiped as shown in FIG. 16B, this may be determined as the existence range.

そして、存在範囲決定手段40はこのように決定した物
体Oの存在範囲(x′i-,x′i+),(y′i-,y′
i+),(z′i-,z′i+)に含まれる全ての単位立方体
を示す情報を、存在情報記憶手段41に伝達する。
Then, the existence range determination means 40 determines the existence ranges (x ′ i− , x ′ i + ) and (y ′ i− , y ′) of the object O i thus determined.
Information indicating all the unit cubes included in i + ), (z ' i- , z'i + ) is transmitted to the existence information storage means 41.

この存在情報記憶手段41は、担当領域S内の各単位立
方体に対応して、その単位立方体の存在情報を記憶する
ものであり、全ての存在情報は初期的に値0を記憶させ
る。この存在情報として値0が記憶されている場合に
は、対応する単位立方体が物体の存在範囲に含まれてい
ないことを示し、値1が記憶されている場合には、対応
する単位立方体が物体の存在範囲に含まれていることを
示す。従って、各単位立方体に対応する存在情報として
値0が記憶されている場合には、その単位立方体は物体
を含まない。また、単位立方体に対応する存在情報とし
て値1が記憶されている場合には、その単位立方体は物
体を含む可能性がある。
The presence information storage unit 41 stores the presence information of the unit cube corresponding to each unit cube in the area S in charge, and stores the value 0 for all the presence information initially. When the value 0 is stored as this existence information, it indicates that the corresponding unit cube is not included in the existence range of the object, and when the value 1 is stored, the corresponding unit cube is the object. It is included in the existence range of. Therefore, when the value 0 is stored as the existence information corresponding to each unit cube, the unit cube does not include an object. Further, when the value 1 is stored as the existence information corresponding to the unit cube, the unit cube may include an object.

そして、存在情報記憶手段41は、存在範囲決定手段4
0から伝達された情報で示される単位立方体に対応する
存在情報を値1に変更して記憶する。この処理により、
存在範囲決定手段40で決定された物体Oの存在範囲
に含まれる全ての単位立方体に対応する存在情報とし
て、値1が記憶される。
Then, the existence information storage means 41 includes the existence range determination means 4
The presence information corresponding to the unit cube indicated by the information transmitted from 0 is changed to the value 1 and stored. By this process,
The value 1 is stored as the existence information corresponding to all the unit cubes included in the existence range of the object O i determined by the existence range determination unit 40.

このような処理を全ての物体Oについて行うことによ
り、全ての物体Oの存在範囲に含まれる単位立方体に
対応して記憶される存在情報を値1に設定できる。
By performing such processing for all the objects O i , it is possible to set the presence information stored corresponding to the unit cube included in the existence range of all the objects O i to the value 1.

第17図は、輝度計算部3における光線Rの情報の処理
方法を示す説明図である。第17図に示すように、光線
情報記憶手段34に記憶された光線Rの情報は、まず光
線選択手段42に読み出されて記憶される。同時に、光
線選択手段42は光線Rの情報を直線発生手段43へ伝
達して記憶させる。そして、情報選択手段42は、読み
出した光線Rの情報としての光線Rの位置(T
,T)で示される単位立方体の存在情報を、存在
情報記憶手段41から読み出す。もし、この存在情報が
1の場合には、この位置(T,T,T)で示され
る単位立方体は物体の存在範囲に含まれているので、こ
の光線Rは物体と交差する可能性がある。そこで、光線
選択手段42は、この光線Rの情報を交差判定手段39
へ転送して交差判定処理を行わせる。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a method of processing the information of the light ray R in the brightness calculation section 3. As shown in FIG. 17, the information of the light ray R stored in the light ray information storage means 34 is first read out and stored in the light ray selection means 42. At the same time, the light ray selecting means 42 transmits the information of the light ray R to the straight line generating means 43 to store the information. Then, the information selecting means 42 positions the light ray R as the information of the read light ray R (T X ,
The presence information of the unit cube indicated by T Y , T Z ) is read from the presence information storage unit 41. If, when the presence information is 1, the position (T X, T Y, T Z) because unit cube represented by are included in the existence range of the object, the ray R is possible to intersect the object There is a nature. Therefore, the ray selection means 42 uses the information of this ray R as the intersection determination means 39.
To the intersection determination processing.

また、存在範囲が0の場合には、この単位立方体は物体
の存在範囲に含まれていないので、この単位立方体内で
光線Rが物体と交差する可能性は無い。そこで、光線選
択手段42は直線発生手段43に制御情報を送って、光
線Rが次に通過する単位立方体を発生させる。
Further, when the existence range is 0, this unit cube is not included in the existence range of the object, and therefore there is no possibility that the ray R intersects with the object in this unit cube. Therefore, the light ray selection means 42 sends control information to the straight line generation means 43 to generate a unit cube through which the light ray R passes next.

第18図(a),(b)は、直線発生手段43における
直線の発生方法を示す説明図である。第18図(a),
(b)に示すように、まず直線発生手段43は光線Rの
情報を光線選択手段42から受けて、この情報を記憶す
る。そして、光線選択手段42からの制御情報を受ける
毎に、記憶している光線Rの情報である誤差情報ERの加
算判定処理により、光線Rの通過する単位立方体を1つ
発生する。
18 (a) and 18 (b) are explanatory views showing a straight line generating method in the straight line generating means 43. As shown in FIG. FIG. 18 (a),
As shown in (b), first, the straight line generating means 43 receives the information of the light ray R from the light ray selecting means 42 and stores this information. Then, each time the control information from the light ray selection means 42 is received, one unit cube through which the light ray R passes is generated by the addition determination processing of the error information ER which is the information of the stored light ray R.

このような単位立方体を発生するために、直線発生手段
43はまず誤差情報ERの加算判定処理を行い、その結果
に基づいて誤差情報ERの更新処理を行う。次に、直線発
生手段43は、この加算判定処理結果に基づいて、単位
立方体を発生する座標軸を、x,y,z座標軸の中から
選択して決定し、選択情報SELを決定する。この選択情
報SELの値は0,1,2のうちのどれかであり、これら
の値はそれぞれx,y,z座標軸を示している。同時
に、直線発生手段43は発生する単位立方体の方向DIR
も決定する。この方向DIRの値は1または−1である。
これらの値の決定方法は、前述の通り文献3に示されて
いる。
In order to generate such a unit cube, the straight line generation means 43 first performs addition determination processing of the error information ER, and updates the error information ER based on the result. Next, the straight line generation means 43 selects and determines the coordinate axis for generating the unit cube from among the x, y, and z coordinate axes based on the result of this addition determination processing, and determines the selection information SEL. The value of the selection information SEL is either 0, 1, or 2, and these values indicate the x, y, and z coordinate axes, respectively. At the same time, the straight line generating means 43 generates the unit cube direction DIR
Also decide. The value of this direction DIR is 1 or -1.
The method for determining these values is shown in Document 3 as described above.

例えば、第18図(a)に示すように単位立方体
(T,T,T)の次の単位立方体を発生する場合
に、直線発生手段43における光線Rの誤差情報ERの加
算判定処理によって、選択情報SELを0、方向DIRを1に
決定した場合には、直線発生手段43は、単位立方体
(T+1,T,T)を発生する。また、選択情報
SELを0に、方向DIRを−1に決定した場合には、直線発
生手段43は、単位立方体(T−1,T,T)を
発生する。
For example, as shown in FIG. 18 (a), when the unit cube next to the unit cube ( Tx , Ty , Tz ) is generated, the addition determination process of the error information ER of the ray R in the straight line generating means 43 is performed. When the selection information SEL is determined to be 0 and the direction DIR is determined to be 1, the straight line generating means 43 generates a unit cube (T x +1, T y , T z ). Also, select information
When SEL is set to 0 and direction DIR is set to -1, the straight line generating means 43 generates a unit cube ( Tx- 1, Ty , Tz ).

そして、直線発生手段43は、記憶している光線Rの情
報のうちの位置(E,T,T)を、新たに発生し
た単位立方体(T′,T′,T′)に変更する。
こうすることにより光線Rの位置(T,T,T
が更新されて、この位置(T,T,T)が、3次
元デジタル直線としての単位立方体の列の最後の単位立
方体を示すようになる。
Then, the straight line generating means 43 uses the newly generated unit cube (T x ′, T y ′, T z ′) at the position (E x , T y , T z ) in the stored information of the light ray R. ).
By doing so, the position of the ray R (T x , T y , T z )
Is updated so that this position (T x , T y , T z ) indicates the last unit cube in the row of unit cubes as a three-dimensional digital line.

また直線発生手段43は、決定した選択情報SELと方向D
IRとに基づいて、新たな光線Rの位置(T,T,T
)が担当領域Sの範囲内であるか範囲外であるかを判
定する。そして、範囲外であると判定した場合には光線
Rの通過方向を決定して、光線Rの情報と通過方向とを
光線情報転送手段44へ送る。
The straight line generation means 43 also determines the selected selection information SEL and the direction D.
The position of the new ray R (T x , T y , T
z ) is within or outside the area S in charge. When it is determined that the light ray R is out of the range, the passing direction of the light ray R is determined, and the information of the light ray R and the passing direction are sent to the light ray information transfer means 44.

例えば、第18図(b)に示すように、発生された単位
立方体が担当領域Sの範囲外の場合には、単位立方体が
発生された方向が、光線Rの通過方向となる。
For example, as shown in FIG. 18B, when the generated unit cube is out of the range of the area S in charge, the direction in which the unit cube is generated becomes the passage direction of the light ray R.

このような判定を行うために、直線発生手段43は、選
択情報SELと方向DIRとで示される担当領域Sの範囲の値
を、領域情報記憶手段33から読み出す。そして、この
値と位置(T,T,T)のうちの選択情報SELで
示される値との比較により、発生された単位立方体が担
当領域Sの範囲内か範囲外かを判定する。
In order to make such a determination, the straight line generation means 43 reads the value of the range of the area S in charge indicated by the selection information SEL and the direction DIR from the area information storage means 33. Then, by comparing this value with the value indicated by the selection information SEL of the positions ( Tx , Ty , Tz ), it is determined whether the generated unit cube is within or outside the area S in charge. .

例えば、第18図(a)に示すように選択情報SELが0
で方向DIRが1の場合には、範囲のxの値を読み出
す。この値xと位置(T,T,T)のうちの選
択情報SELで示される値Tとを比較して、次のように
判定する。
For example, the selection information SEL is 0 as shown in FIG.
If the direction DIR is 1, the value of x + in the range is read. This value x + is compared with the value T x indicated by the selection information SEL of the positions (T x , T y , T z ) to make the following determination.

>xのとき 範囲外 T≦xのとき 範囲内 また、選択情報SELが0で方方向DIRが−1の場合には、
範囲のxの値を読み出す。この値xと位置(T
,T)のうちの選択情報SELで示される値T
を比較して、次のように判定する。
When T x > x + is out of range When T x ≦ x + is in range When the selection information SEL is 0 and the direction DIR is −1,
It reads the value of - the range of x. This value x and the position (T x ,
The value T x indicated by the selection information SEL of T y and T z ) is compared to make the following determination.

<xのとき 範囲外 T≧xのとき 範囲内 こうして、直線発生手段43が位置(T,T
)を範囲内と判定した場合には、更新された光線R
の位置(T,T,T)を光線選択手段42に送
る。これを受けた光線選択手段42は、新たな位置(T
,T,T)で示される単位立方体に対応する存在
情報を存在情報記憶手段41から読み出して、光線Rの
選択処理を続ける。
When T x <x is out of range When T x ≧ x is in range Thus, the straight line generating means 43 is at the position (T x , T y ,
If it is determined that T z is within the range, the updated ray R
The position (T x , T y , T z ) is sent to the ray selection means 42. Upon receiving this, the ray selecting means 42 changes the new position (T
The presence information corresponding to the unit cube indicated by x , T y , T z ) is read from the presence information storage means 41, and the selection process of the light ray R is continued.

また、もし範囲外と判定した場合には、直線発生手段4
3は光線選択手段42に範囲外であることを示す制御情
報を送る。この場合、光線Rは担当領域S内で物体の存
在範囲に含まれる単位立方体を通過していないことにな
る。従って、この光線Rと物体との交差判定処理を行う
必要はない。そこで、直線発生手段43は光線Rの情報
と選択情報SELおよび方向DIRとを光線情報転送手段44
へ送る。これらの情報を受けた光線情報転送手段44
は、光線Rの情報を隣接する輝度計算部3へ転送する処
理を行う。
Further, if it is determined that the value is out of the range, the straight line generating means 4
3 sends control information indicating that it is out of range to the light ray selecting means 42. In this case, the light ray R does not pass through the unit cube included in the existence range of the object in the area S in charge. Therefore, it is not necessary to perform the intersection determination processing between the ray R and the object. Therefore, the straight line generation means 43 transfers the information of the light ray R, the selection information SEL and the direction DIR to the light ray information transfer means 44.
Send to. Ray information transfer means 44 which has received these information
Performs the process of transferring the information of the light ray R to the adjacent brightness calculation unit 3.

以上の処理により、光線選択手段42は、担当領域S内
で物体と交差する可能性のある光線Rのみを選択して、
その情報を交差判定手段39へ送ることができる。そし
て、交差判定手段39は担当領域Sに含まれる物体の情
報を物体情報記憶手段35から読み出して、光線Rとの
交差判定処理を行う。
Through the above processing, the light ray selection means 42 selects only the light ray R that may intersect with the object in the area S in charge,
The information can be sent to the intersection determination means 39. Then, the intersection determination unit 39 reads the information of the object included in the area S in charge from the object information storage unit 35, and performs the intersection determination process with the light ray R.

この交差判定処理の結果、光線Rが物体と交差している
場合には、光線Rから新たな光線R′や光線RLが発生さ
れ、これらの光線R′と光線RLの情報が、光線情報記憶
手段34に記憶される。ただし、光線Rの情報としての
回数Tが0の場合には、前述の通り新たな光線R′を発
生しない。このような交差判定処理については、前述の
各文献および第2図に示れている。
As a result of this intersection determination processing, if the ray R intersects the object, a new ray R'or ray RL is generated from the ray R, and information on these rays R'and RL is stored in the ray information storage. It is stored in the means 34. However, when the number of times T as information of the ray R is 0, a new ray R'is not generated as described above. Such intersection determination processing is shown in the above-mentioned documents and FIG.

また、交差判定手段39における交差判定処理の結果、
物体と交差しない光線Rの情報は、隣接する輝度計算部
3に転送されなければならない。そこで交差判定手段3
9は、直線発生手段43に制御情報を送る。この直線発
生手段43には、既に光線選択手段42から送られた光
線Rの情報が記憶されている。そこで直線発生手段43
は、交差判定手段39から制御情報を受けると、発生し
た位置(T,T,T)が担当領域Sの範囲外とな
るまでで連続的に単位立方体を発生する。そして、発生
した位置(T,T,T)が担当領域Sの範囲外と
なった際の光線Rの情報と選択情報SELおよび方向DIRと
を、光線情報転送手段44に転送する。このように、直
線発生手段43は、光線選択手段42から制御情報を受
けた場合とほぼ同様に、光線情報転送手段44に情報を
転送する。
Further, as a result of the intersection determination processing in the intersection determination means 39,
The information on the ray R that does not intersect the object must be transferred to the adjacent brightness calculation unit 3. Therefore, the intersection determination means 3
9 sends control information to the straight line generating means 43. The straight line generating means 43 stores the information of the light ray R already sent from the light ray selecting means 42. Therefore, the straight line generating means 43
When receiving the control information from the intersection determination unit 39, the unit continuously generates unit cubes until the generated position ( Tx , Ty , Tz ) falls outside the range of the area S in charge. Then, the information of the light ray R and the selection information SEL and the direction DIR when the generated position (T x , T y , T z ) is out of the range of the assigned area S are transferred to the light ray information transfer means 44. In this way, the straight line generation means 43 transfers information to the light ray information transfer means 44 almost in the same manner as when the control information is received from the light ray selection means 42.

次に、光線情報転送手段44における光線Rの情報の転
送処理について説明する。この光線情報転送手段44
は、直線発生手段43から送られた選択情報SELと方方
向DIRとに基づいて、やはり直線発生手段43から送ら
れた光線Rの情報の転送処理を行う。この転送処理を行
うために、光線情報転送手段44は、ままず選択情報SE
Lと方向DIRとで示される方向に輝度計算部3が接続され
ているかどうかの有無の情報を、領域情報記憶手段33
から読み出す。
Next, the transfer processing of the information of the light ray R in the light ray information transfer means 44 will be described. This ray information transfer means 44
Performs the transfer processing of the information of the light ray R also sent from the straight line generating means 43 based on the selection information SEL and the direction DIR sent from the straight line generating means 43. In order to perform this transfer processing, the light beam information transfer means 44 first selects the selection information SE.
Information on whether or not the brightness calculation unit 3 is connected in the direction indicated by L and the direction DIR is stored in the area information storage unit 33.
Read from.

もし、この方向に輝度計算部3が接続されている場合に
は、選択情報SELと方向DIRとで示される方向に接続され
た輝度計算部3に、相互通信手段31を介して光線Rの
情報を転送する。
If the brightness calculation unit 3 is connected in this direction, the information of the light ray R is transmitted to the brightness calculation unit 3 connected in the direction indicated by the selection information SEL and the direction DIR via the mutual communication means 31. To transfer.

例えば、直線発生手段43から出力された選択情報SEL
が0で方向DIRが1の場合には、x方向に接続された
輝度計算部3に光線Rの情報を転送する。同様に、直線
発生手段43から出力された選択された選択情報SELが
0で方向DIRが−1の場合には、x方向に接続された
輝度計算部3に光線Rの情報を転送する。こうして転送
された光線Rの情報は、隣接する輝度計算部3において
相互通信手段31から読み出されて、光線情報記憶手段
34に記憶される。
For example, the selection information SEL output from the straight line generation means 43
Is 0 and the direction DIR is 1, the information of the ray R is transferred to the brightness calculation unit 3 connected in the x + direction. Similarly, when the selected selection information SEL output from the straight line generating means 43 is 0 and the direction DIR is −1, the information of the light ray R is transferred to the brightness calculation unit 3 connected in the x direction. The information of the light ray R thus transferred is read from the mutual communication means 31 in the adjacent brightness calculation section 3 and stored in the light ray information storage means 34.

また、直線発生手段43から送られて来た選択情報SEL
と方向DIRとで示される方向に輝度計算部3が接続され
ていない場合には、光線Rは物体定義空間の外に出るこ
とになる。従って、この光線Rはすべての物体定義空間
において物体と交差していないことが分かる。
Further, the selection information SEL sent from the straight line generation means 43
When the brightness calculation unit 3 is not connected in the direction indicated by and the direction DIR, the ray R goes out of the object definition space. Therefore, it can be seen that this ray R does not intersect the object in all object definition spaces.

そこで光線情報転送手段44は、この光線Rの情報を輝
度決定手段37に出力する。この輝度決定手段37で
は、光線Rの情報としての光線Rの種類Cを調べて、こ
の光線Rが光線Lへ向う光線である場合には、光線情報
記憶手段36から光源の情報を読み出して、光線Rの輝
度Iを決定する。ただし、複数個の光源Lが存在する
場合には、光源Rの回数Tで示される光源番号iを参照
して、その番号の光源Lの情報を読み出して、輝度I
を決定する。この決定処理は、前述の各文献および第2
図で示した通りである。そして、通信手段32を介し
て、光線Rの情報が示す画像記憶部4の画素p(i,
j)に、その輝輝度Iを加算する。
Therefore, the light ray information transfer means 44 outputs the information of this light ray R to the brightness determination means 37. The brightness determining means 37 checks the type C of the light ray R as the information of the light ray R, and when the light ray R is a light ray heading for the light ray L, reads the information of the light source from the light ray information storage means 36, The brightness I of the ray R is determined. However, when there are a plurality of light sources L i , the light source number i indicated by the number T of the light sources R is referred to, the information of the light source L i of that number is read, and the brightness I
To decide. This determination process is based on the above-mentioned documents and the second document.
As shown in the figure. Then, via the communication means 32, the pixel p (i,
The bright luminance I is added to j).

また、もしこの光線が物体へ向う光線である場合には、
光線Rの輝度Iは0になるので、輝度Iの加算処理は行
わずに光線Rの情報を消去する。
Also, if this ray is a ray going to the object,
Since the brightness I of the light ray R becomes 0, the information of the light ray R is erased without performing the addition processing of the brightness I.

以上の交差判定処理によって、各輝度計算部3の光線情
報記憶手段34に記憶された光線Rの情報を総て処理し
た時点で、画像Pの合成が完了する。
By the intersection determination processing described above, the synthesis of the image P is completed at the time when all the information of the light ray R stored in the light ray information storage unit 34 of each brightness calculation unit 3 is processed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の物体画像合成装置では、空間を分割する並列処
理によって光線追跡法による画像の合成を行う場合に、
各輝度計算部の担当領域内で物体の存在範囲を通過する
光線のみの交差判定処理を行なえばよいので、並列処理
による高速化の効果を十分に得ることができる。
In the object image synthesizing apparatus of the present invention, when synthesizing images by the ray tracing method by parallel processing for dividing a space,
Since it is only necessary to perform the intersection determination processing only on the rays that pass through the existence range of the object within the area in charge of each brightness calculation unit, it is possible to sufficiently obtain the effect of speeding up by the parallel processing.

しかも、担当領域に含まれる各単位立方体に対応して、
その単位立方体が物体の存在範囲に含まれるか否かを記
憶しているので、3次元デジタル直線を利用して高速に
各光線が物体の存在範囲を通過するかどうかを判定する
ことができる。
Moreover, corresponding to each unit cube included in the area in charge,
Since whether or not the unit cube is included in the existence range of the object is stored, it is possible to determine whether or not each light ray passes through the existence range of the object at high speed by using the three-dimensional digital straight line.

しかも、各単位立方体に対応して記憶すべき情報は非常
に少ないので、従来と比べて必要なデータ量を大幅に削
減できる。
Moreover, since the amount of information to be stored corresponding to each unit cube is very small, the required amount of data can be greatly reduced compared to the conventional case.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(a)および(b)は本発明の一実施例の物体画
像合成装置の全体を示す全体構成ブロック図および輝度
計算部の詳細な構成を示す構成ブロック図、第2図は画
素p(i,j)の輝度Iの計算方法を示す説明図、第3
図は光線Rを発生した際に設定すべき光線Rの情報を示
す図、第4図は光線Rが通過する単位立方体の列を3次
元デジタル直線として発生するために光線Rに設定され
る情報を示す図、第5図は初期光線発生部1の動作を説
明するための説明図、第6図は物体情報設定部2に設定
される物体の情報を示す図、第7図は物体としての球の
外接領域を示す説明図、第8図は物体情報設定部2に設
定される光源の情報を示す図、第9図は複数の輝度計算
部3を3次元配列状に結合する方法を示す説明図、第1
0図は物体を定義する空間を各輝度計算部3に割り当て
られる担当領域Sに分割する方法を示す図、第11図お
よび第12図はそれぞれ輝度計算部3の担当領域Sを示
す領域情報図および立体的に示す説明図、第13図は初
期光線発生部1から輝度計算部3への光線Rの情報の転
送処理を示すブロック図、第14図は輝度計算部3に設
けられた物体情報記憶手段35と光源情報記憶手段36
に物体情報設定部2から物体情報と光源情報とを記憶さ
せる処理を示すブロック図、第15図(a)および
(b)は輝度計算部3の担当領域Sと物体情報の外接領
域との比較処理を示す説明図で、それぞれ担当領域Sと
外接領域とが共通部分を持つ場合と持たない場合であ
り、第16図は輝度計算部3に設けられた存在範囲決定
手段40における物体の存在範囲の決定方法を示す説明
図、第17図は輝度計算部3における光線Rの情報の処
理方法を示すブロック図、第18図は、直線発生手段4
3における直線の発生方法を示す説明図である。 1……初期光線発生部、2……物体情報設定部、3……
輝度計算部、4……画像記憶部、5……接続線、6……
情報入力部、31……相互通信手段、32……通信手
段、33……領域情報記憶手段、34……光線情報記憶
手段、35……物体情報記憶手段、36……光源情報記
憶手段、37……輝度決定手段、38……初期情報判定
手段、39……交差判定手段、40……存在範囲決定手
段、41……存在情報記憶手段、42……光線選択手
段、43……直線発生手段、44……光線情報転送手
段。
1 (a) and 1 (b) are an overall configuration block diagram showing an entire object image synthesizing apparatus according to an embodiment of the present invention and a configuration block diagram showing a detailed configuration of a brightness calculation unit, and FIG. 2 is a pixel p. Explanatory drawing which shows the calculation method of the brightness | luminance I of (i, j), 3rd
The figure shows the information of the ray R to be set when the ray R is generated, and FIG. 4 is the information set in the ray R in order to generate a row of unit cubes through which the ray R passes as a three-dimensional digital straight line. FIG. 5, FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation of the initial light ray generation unit 1, FIG. 6 is a diagram showing information of an object set in the object information setting unit 2, and FIG. FIG. 8 is an explanatory view showing a circumscribing area of a sphere, FIG. 8 is a view showing information on a light source set in the object information setting unit 2, and FIG. 9 is a method of connecting a plurality of brightness calculation units 3 in a three-dimensional array. Explanatory drawing, first
FIG. 0 is a diagram showing a method of dividing a space defining an object into assigned areas S assigned to each brightness calculation section 3, and FIGS. 11 and 12 are area information diagrams showing the assigned area S of the brightness calculation section 3, respectively. FIG. 13 is a block diagram showing a process of transferring the information of the light ray R from the initial light ray generation unit 1 to the brightness calculation unit 3, and FIG. 14 is object information provided in the brightness calculation unit 3. Storage means 35 and light source information storage means 36
15 is a block diagram showing a process of storing the object information and the light source information from the object information setting unit 2, FIG. 15A and FIG. 15B are comparisons of the area S in charge of the brightness calculation unit 3 and the circumscribed area of the object information. FIG. 16 is an explanatory view showing the processing, in which the area S in charge and the circumscribing area respectively have a common part and a case where it does not have a common part. FIG. 17 is a block diagram showing a method of processing the information of the light ray R in the brightness calculating section 3, and FIG. 18 is a straight line generating means 4
It is explanatory drawing which shows the generation method of the straight line in 3. 1 ... Initial ray generation unit, 2 ... Object information setting unit, 3 ...
Luminance calculation unit, 4 ... Image storage unit, 5 ... Connection line, 6 ...
Information input section, 31 ... Mutual communication means, 32 ... Communication means, 33 ... Area information storage means, 34 ... Ray information storage means, 35 ... Object information storage means, 36 ... Light source information storage means, 37 ...... Luminance deciding means, 38 ...... Initial information deciding means, 39 ...... Crossing deciding means, 40 ...... Existence range deciding means, 41 ...... Existence information storing means, 42 ...... Light ray selecting means, 43 ...... Straight line generating means , 44 ... Ray information transfer means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光線から視点に至る光線の経路を逆向きに
辿って物体と光線との交差判定処理を行い、前記物体を
表示すべき画像を構成する各画素の輝度を計算する光線
追跡法に基づく物体画像合成装置において、 前記視点から前記各画素を通る複数の光線の情報を発生
する初期光線発生部と、前記物体の情報を設定する物体
情報設定部と、前記画素の輝度を計算する複数の輝度計
算部と、前記輝度計算部で計算された輝度を画像として
記憶する画像記憶部とを備えた物体画像合成装置であっ
て、 前記輝度計算部の各々は、前記物体の定義空間を座標軸
それぞれに垂直で等間隔な平面群の交差によって分割し
て生成される複数の単位立方体のうちで光線が通過する
単位立方体の列を3次元デジタル直線として発生する直
線発生手段と、前記平面群の複数の平面のうちの一部ま
たは全部の平面で前記物体の定義空間を分割して生成さ
れる複数の領域のうちの1領域であって、該輝度計算部
の担当する担当領域の範囲を記憶する領域情報記憶手段
と、前記物体の外接領域と前記担当領域との共通部分を
前記単位立方体単位で実現した存在範囲を決定する存在
範囲決定手段と、前記存在範囲決定手段の決定に基づき
前記担当領域に含まれる単位立方体がそれぞれ前記存在
範囲に含まれるか否かを示す前記物体の存在情報を前記
単位立方体に対応して記憶する存在情報記憶手段と、前
記直線発生手段で発生される前記単位立方体の列に対応
する前記存在情報を前記存在情報記憶手段から読み出し
て前記担当領域内において前記物体の存在範囲に含まれ
る単位立方体を通過する光線を選択する光線選択手段
と、前記光線選択手段で選択された光線と前記物体との
交差判定処理を行う交差判定手段とを備え前記担当領域
を通過する光線と前記担当領域に含まれる前記物体との
交差判定処理を行うことにより前記画素の輝度を計算す
ることを特徴とする物体画像合成装置。
1. A ray tracing method for tracing the path of a ray from a ray to a viewpoint in the opposite direction to perform intersection determination processing between an object and a ray, and calculating the brightness of each pixel forming an image for displaying the object. In the object image synthesizing device based on, an initial light ray generation unit that generates information of a plurality of light rays that pass through each pixel from the viewpoint, an object information setting unit that sets information of the object, and calculate the brightness of the pixel. An object image synthesizing device comprising a plurality of brightness calculation units and an image storage unit that stores the brightness calculated by the brightness calculation unit as an image, wherein each of the brightness calculation units defines a definition space of the object. Straight line generation means for generating, as a three-dimensional digital straight line, a row of unit cubes through which a ray passes among a plurality of unit cubes generated by dividing plane groups that are perpendicular to each coordinate axis and are equally spaced, A range of a region in charge of the brightness calculation unit, which is one region among a plurality of regions generated by dividing the definition space of the object on some or all of the plurality of planes of the group Area information storage means for storing, an existence range determining means for determining an existence range in which a common part of the circumscribing area of the object and the responsible area is realized in the unit cube unit, and based on the determination of the existence range determining means Occurrence information storage means for storing the presence information of the object indicating whether or not the unit cubes included in the assigned area are included in the presence range, and the straight line generation means. Light for reading out the existence information corresponding to the column of the unit cube from the existence information storage means and selecting a light ray passing through the unit cube included in the existence range of the object in the area in charge. Cross-judgment between a light ray passing through the area in charge and the object included in the area in charge, comprising line selection means and cross-judgment means for performing intersection judgment processing between the light ray selected by the light ray selection means and the object. An object image synthesizing apparatus, characterized in that the brightness of the pixel is calculated by performing processing.
JP30704986A 1986-12-22 1986-12-22 Object image synthesizer Expired - Lifetime JPH0632045B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30704986A JPH0632045B2 (en) 1986-12-22 1986-12-22 Object image synthesizer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30704986A JPH0632045B2 (en) 1986-12-22 1986-12-22 Object image synthesizer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63157283A JPS63157283A (en) 1988-06-30
JPH0632045B2 true JPH0632045B2 (en) 1994-04-27

Family

ID=17964432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30704986A Expired - Lifetime JPH0632045B2 (en) 1986-12-22 1986-12-22 Object image synthesizer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0632045B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04139591A (en) * 1990-10-01 1992-05-13 Erumano Sumiwa Kk Image forming device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63157283A (en) 1988-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0795164B1 (en) Image construction
US4967392A (en) Drawing processor for computer graphic system using a plurality of parallel processors which each handle a group of display screen scanlines
JP3759971B2 (en) How to shade a 3D image
US4590465A (en) Graphics display system using logic-enhanced pixel memory cells
US5982342A (en) Three-dimensional display station and method for making observers observe 3-D images by projecting parallax images to both eyes of observers
KR910009101B1 (en) Image synthesizing apparatus
US4825391A (en) Depth buffer priority processing for real time computer image generating systems
US4888583A (en) Method and apparatus for rendering an image from data arranged in a constructive solid geometry format
EP1303840A1 (en) Parallel z-buffer architecture and transparency
Szirmay-Kalos Theory of three-dimensional computer graphics
JP3391864B2 (en) Image data processing method and apparatus and graphic system
JPH05506730A (en) image generator
EP1303851A1 (en) Image processing system, device, method, and computer program
JPH0632045B2 (en) Object image synthesizer
EP0907148A2 (en) Computer graphics hardware for lighting effects
JPH0632044B2 (en) Object image synthesizer
JPH0772915B2 (en) Graphic shading device
JPH09305791A (en) Device and method for generating three-dimensional image
EP0725365B1 (en) Method and apparatus for shading three-dimensional images
JPH0632046B2 (en) Object image synthesizer
JPS62271076A (en) Synthesizing device for object image
JPS63167987A (en) Object image composing device
JPS62160576A (en) Object image synthesizing device
JPH08272971A (en) Object recognizing method
US20230332945A1 (en) Method for calculating global illumination of three-dimensional space, apparatus, device, and storage medium