JPH09293146A - Visualization processing method - Google Patents
Visualization processing methodInfo
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- JPH09293146A JPH09293146A JP10731196A JP10731196A JPH09293146A JP H09293146 A JPH09293146 A JP H09293146A JP 10731196 A JP10731196 A JP 10731196A JP 10731196 A JP10731196 A JP 10731196A JP H09293146 A JPH09293146 A JP H09293146A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、科学技術計算分
野において、解析計算を行いながら、同時に解析結果に
基づいた画像データを合成して解析計算と同時に可視化
を行う可視化処理方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a visualization processing method in the field of scientific and technical computing, in which, while performing analysis calculation, image data based on the analysis result is simultaneously synthesized to perform visualization simultaneously with analysis calculation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】空気や水の流れの状態や、磁場や電場の
状態は、視覚的に捉えることができない。このため、こ
れらの状態をシミュレートして可視化することで、その
状態を知ることができる。このように可視化をおこなう
とき、シミュレーションのための解析計算と可視化とを
同時におこなっている。従来、並列に解析計算を行いな
がら同時に可視化を行う場合、以下に示すようにしてい
た。2. Description of the Related Art The state of the flow of air or water, the state of a magnetic field or the electric field cannot be grasped visually. Therefore, the state can be known by simulating and visualizing these states. When the visualization is performed in this way, the analysis calculation and the visualization for the simulation are simultaneously performed. Conventionally, in the case of simultaneously performing visualization while performing analytical calculation in parallel, the following has been done.
【０００３】まず、解析計算をおこなう各演算器は、解
析計算を行い、計算結果に基づいてグラフィックス計算
をしてポリゴンデータを生成する。そして、生成したポ
リゴンデータを各演算器と接続している画像表示器に送
る。画像表示器は、各演算器から送られて来たポリゴン
データを合成する。さらに、可視化パラメータに基づ
き、それらポリゴンデータに対してレンダリング計算を
行う。この結果、画像表示器には、解析計算の結果得ら
れた流れの状態を示すポリゴンデータによる画像が表示
される。このような装置として、エーアイエーエー・ペ
ーパー（ＡＩＡＡＰａｐｅｒ）９４−０３２１に記載の
ものが知られている。First, each arithmetic unit which performs the analytical calculation performs the analytical calculation, and performs graphics calculation based on the calculation result to generate polygon data. Then, the generated polygon data is sent to the image display connected to each arithmetic unit. The image display unit synthesizes the polygon data sent from each arithmetic unit. Further, rendering calculation is performed on the polygon data based on the visualization parameter. As a result, an image based on polygon data showing the flow state obtained as a result of the analytical calculation is displayed on the image display. As such a device, the one described in AIA Paper 94-0321 is known.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、解析計算が
大規模になる場合、得られるポリゴンデータの量が膨大
になる。このため、解析計算と同時に可視化をおこなお
うとすると、ポリゴンデータを転送するための時間が長
くなる。この結果、従来では高速に可視化を行うことが
できないとう問題が発生していた。However, when the analytical calculation becomes large, the amount of polygon data obtained becomes enormous. Therefore, if visualization is attempted at the same time as analysis calculation, it takes a long time to transfer the polygon data. As a result, there has been a problem that conventional visualization cannot be performed at high speed.
【０００５】従来では、各演算器でポリゴンデータを生
成し、画像表示器でこのポリゴンデータをレンダリング
処理するなどして表示している。このため、可視化した
い３次元空間の状態を視点を変えてみることが、より高
速にできる。特に、画像表示器の処理性能を向上させれ
ば、より高速な視点変更が可能となる。しかし、シミュ
レーションのための演算器や画像表示器の処理能力が向
上しても、処理量が大規模になるとデータ転送の能力が
ボトルネックになって、高速に可視化を行うことができ
ないという問題があった。Conventionally, polygon data is generated by each arithmetic unit, and this polygon data is displayed by an image display device by rendering processing. Therefore, changing the viewpoint of the state of the three-dimensional space to be visualized can be performed at higher speed. In particular, if the processing performance of the image display device is improved, it is possible to change the viewpoint faster. However, even if the processing capacity of the computing unit or the image display unit for simulation is improved, there is a problem that when the processing amount becomes large, the data transfer capacity becomes a bottleneck and visualization cannot be performed at high speed. there were.
【０００６】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、解析対象の状態の解析計
算結果より、より迅速に解析対象の状態を可視化できる
ようにすることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to make it possible to visualize the state of an analysis target more quickly from the analysis calculation result of the state of the analysis target. And
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の可視化処理方法
は、解析対象の状態を解析計算し、その解析計算結果か
ら、あらかじめ与えられている可視化のためのパラメー
タに基づいて、解析対象の状態を画像として示すための
ピクセルデータを生成し、加えて、ピクセルデータの所
定の視点からの深さデータであるＺバッファ値を生成
し、ピクセルデータとＺバッファ値とにより１フレーム
のピクセルデータを合成してこれを表示するようにした
ものである。解析計算の結果は、ピクセルデータにより
画像形成される。According to the visualization processing method of the present invention, the state of the analysis target is analyzed and calculated, and the state of the analysis target is calculated based on the parameters for visualization given in advance from the analysis calculation result. Data is generated for displaying the image as an image, and in addition, a Z buffer value that is depth data from a predetermined viewpoint of the pixel data is generated, and pixel data of one frame is combined with the pixel data and the Z buffer value. Then, this is displayed. The result of the analytical calculation is imaged with pixel data.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は、この発明の実施の形態にお
ける可視化処理システムの構成を示す構成図である。こ
こでは、図２に示すように、障害物２１，２２がある３
次元座標系の中での流体の流れの状態を可視化する場合
について示している。図２に示されるように、流れ２３
は、障害物２１，２２がある中を、図中左から右に流れ
ている。このような流体解析を行うためには、空間離散
化が必要である。そこで、図３に示されるような、直交
等間隔格子を採用し、解析対象の領域を分割して並列に
解析計算を行う。ここでは、例えば、図４に示されるよ
うに、各演算器２の計算負荷が均等になるように、分割
された領域のセル数を等しくする。図４では、演算器２
の台数が６４台の場合を示している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a visualization processing system according to an embodiment of the present invention. Here, there are obstacles 21 and 22 as shown in FIG.
It shows the case of visualizing the state of fluid flow in a three-dimensional coordinate system. As shown in FIG. 2, the flow 23
Flows from left to right in the figure while there are obstacles 21 and 22. In order to perform such fluid analysis, spatial discretization is necessary. Therefore, an orthogonally-spaced grid as shown in FIG. 3 is adopted, the region to be analyzed is divided, and the analytical calculation is performed in parallel. Here, for example, as shown in FIG. 4, the number of cells in the divided areas is made equal so that the calculation loads of the respective arithmetic units 2 become equal. In FIG. 4, the computing unit 2
The case where the number of vehicles is 64 is shown.
【０００９】図１に示されるように、可視化処理装置１
の各演算器２は、並列流体解析部３における解析計算の
結果として、各分割領域の格子点上における流体の速度
・圧力・温度の解析データをネットワーク５上に出力す
る。ここで、演算器２に関して説明する。演算器２は、
上述したように、並列流体解析部３で、分割され割り当
てられた各分割領域の解析計算を行う。この分割される
解析対象となる領域は、２次元あるいは３次元の領域で
あり、互いに排他的な計算領域に分割してある。各演算
器２は、各格子点上での解析計算結果から、可視化のた
めのパラメータに基づいて、その分割領域内のピクセル
データとそのデータのＺバッファ値の生成を並列してお
こなう。これは、ピクセルデータ並列作成部４でおこな
う。As shown in FIG. 1, the visualization processing device 1
Each computing unit 2 outputs the analysis data of the velocity, pressure, and temperature of the fluid on the grid points of each divided region to the network 5 as a result of the analysis calculation in the parallel fluid analysis unit 3. Here, the calculator 2 will be described. The arithmetic unit 2 is
As described above, the parallel fluid analysis unit 3 performs the analytical calculation of each divided region that is divided and assigned. This divided analysis target area is a two-dimensional or three-dimensional area and is divided into mutually exclusive calculation areas. Each computing unit 2 generates pixel data in the divided area and Z buffer value of the data in parallel from the analysis calculation result on each grid point based on the parameter for visualization. This is performed by the pixel data parallel creation unit 4.
【００１０】さらに、演算器２は、可視化のためのパラ
メータの一つである視点の情報が変更された時点（時間
ステップ）では、次のものを全てのピクセルについて求
める。まず、各ピクセルが表示すべき格子面上の点を含
むセルの番号と、この点を含むセルを構成する４つの格
子点上のデータ値からこの点での値を求めるためのデー
タ値補間係数を求める。また、演算器２は、視点の情報
が変更された時点あるいは光源の情報が変更された時点
では、各ピクセルが表示すべき格子面上の点に当たる光
の強度を全てのピクセルについて求める。Further, the computing unit 2 obtains the following for all pixels at the time (time step) when the viewpoint information, which is one of the parameters for visualization, is changed. First, the number of the cell that contains the point on the grid plane that each pixel should display, and the data value interpolation coefficient for finding the value at this point from the data values on the four grid points that make up the cell that contains this point. Ask for. In addition, the computing unit 2 obtains the intensity of light that hits a point on the lattice plane to be displayed by each pixel for all the pixels when the viewpoint information is changed or the light source information is changed.
【００１１】そして、演算器２は、全ての時点におい
て、求めたデータ値補間係数とピクセルが表示すべき格
子面上の点を含むセルを構成する４つの格子点上でのデ
ータ値から、ピクセルが表示すべき点におけるデータ値
を全てのピクセルについて求める。次いで、このデータ
値に対応する色と、記憶された光の強度とを掛け合わ
せ、ピクセルの持つＲＧＢ値を全てのピクセルについて
求める。すなわち、図５に示すように、各演算器２は、
それらの解析データと視点などの可視化パラメータに基
づいて、オブジェクト・等高線・ベクトル図・パーティ
クルトレーサの図種に対するピクセルデータとＺバッフ
ァ値を生成する。これは、各演算器２内のピクセルデー
タ並列作成部４においておこなう。Then, the arithmetic unit 2 calculates the pixel value from the data value interpolation coefficient obtained and the data values on the four grid points which form the cell including the point on the grid surface to be displayed by the pixel at all times. Determines the data value at the point to be displayed for all pixels. Next, the color corresponding to this data value is multiplied by the stored light intensity, and the RGB value of the pixel is obtained for all pixels. That is, as shown in FIG.
Pixel data and Z buffer values for the object, contour line, vector diagram, and particle tracer diagram type are generated based on the analysis data and the visualization parameters such as the viewpoint. This is performed in the pixel data parallel creation unit 4 in each computing unit 2.
【００１２】そして、解析計算を行い可視化をおこなっ
ていく中で、画像合成器６は、各演算器２で生成された
ピクセルデータとＺバッファ値をネットワーク５を介し
て受け取り、それらのデータより１フレームのピクセル
データを合成する。これらのなかで、最初の時点もしく
は視点が変更された時点において、各演算器２は、割り
当てられた分割領域に対応するピクセルデータとＺバッ
ファ値全てを、ネットワーク８を介して画像合成器６に
送る。この最初の段階で、画像合成器６は、各演算器２
から送られたＺバッファ値のピクセルごとの大小関係か
ら、各演算器２が表示すべきピクセルデータを抽出す
る。Then, while performing the analytical calculation and performing the visualization, the image synthesizer 6 receives the pixel data and the Z buffer value generated by the respective arithmetic units 2 via the network 5, and outputs 1 from the data. Combine pixel data for frames. Among these, at the first time or when the viewpoint is changed, each computing unit 2 sends all the pixel data and the Z buffer value corresponding to the allocated divided area to the image synthesizer 6 via the network 8. send. At this initial stage, the image synthesizer 6 operates the respective arithmetic units 2
Pixel data to be displayed by each computing unit 2 is extracted from the magnitude relationship of the Z buffer value sent from each pixel.
【００１３】さらに、この抽出情報を各演算器２に送る
ことにより、次回以降の時点では各演算器２が抽出した
ピクセルデータのみを画像合成器６に送るように指示す
る。このことにより、次回以降の時点において、各演算
器２は指示されたピクセルデータのみを画像合成器６に
送ることになる。このとき、画像合成器６は、Ｚバッフ
ァ値のピクセルごとの大小関係の判定を行わずに、各演
算器２から送られたピクセルデータの合成をピクセルデ
ータ合成部７で行う。一方、全ての時点において、画像
合成器６は１フレームのピクセルデータをネットワーク
８を介して画像表示器９に送る。そして、画像表示器９
がそのピクセルデータを表示する。Further, by sending this extraction information to each arithmetic unit 2, it instructs to send only the pixel data extracted by each arithmetic unit 2 to the image synthesizer 6 at the next and subsequent times. As a result, at the next and subsequent times, each computing unit 2 sends only the instructed pixel data to the image synthesizer 6. At this time, the image synthesizer 6 causes the pixel data synthesizer 7 to synthesize the pixel data sent from each calculator 2 without determining the magnitude relationship of the Z buffer value for each pixel. On the other hand, at all time points, the image synthesizer 6 sends pixel data of one frame to the image display 9 via the network 8. And the image display 9
Displays the pixel data.
【００１４】すなわち、この実施の形態では、解析計算
の結果より、ある時点における流れの状態を示す画像の
ピクセルデータを生成し、これを表示するようにしてい
る。すなわち、各演算器で解析計算から画像のピクセル
データ生成までを並列に行い、生成された画像のピクセ
ルデータを画像合成器に転送するようにしている。解析
計算結果の可視化では、同じ可視化対象物に対して、３
次元データであるポリゴンデータよりも２次元的なデー
タであるピクセルデータの方がデータ量が少ない。この
ため、この実施の形態によれば、転送するデータ量が少
なく、各演算器と画像合成器の間で負荷が少なくかつ高
速に画像データ転送の転送をすることができる。また画
像合成器においては、１フレームのピクセルデータを合
成し、合成されたピクセルデータを画像表示器に転送す
るようにしている。このことにより、ポリゴンデータを
転送することに比較して、より高速にデータを転送する
ことができる。That is, in this embodiment, the pixel data of the image showing the flow state at a certain time is generated from the result of the analytical calculation and displayed. That is, in each of the arithmetic units, analysis calculation to image pixel data generation are performed in parallel, and the generated image pixel data is transferred to the image synthesizer. In the visualization of analysis calculation results, 3 for the same visualization object
Pixel data, which is two-dimensional data, has a smaller data amount than polygon data, which is dimensional data. Therefore, according to this embodiment, the amount of data to be transferred is small, the load between the arithmetic units and the image synthesizer is small, and the image data can be transferred at high speed. The image synthesizer synthesizes pixel data of one frame and transfers the synthesized pixel data to the image display. As a result, it is possible to transfer data at a higher speed than transferring polygon data.
【００１５】[0015]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、解析
対象の状態を解析計算し、その解析計算結果から、あら
かじめ与えられている可視化のためのパラメータに基づ
いて、解析対象の状態を画像として示すためのピクセル
データを生成する。加えて、ピクセルデータの所定の視
点からの深さデータであるＺバッファ値を生成する。そ
して、ピクセルデータとＺバッファ値とにより１フレー
ムのピクセルデータを合成してこれを表示するようにし
た。以上のことにより、従来のようにポリゴンデータを
転送して、ポリゴンデータを転送することに比較して、
画像データ転送の負荷が少なく、かつ高速に転送するこ
とができるため、より迅速に解析対象の状態を可視化で
きるという効果がある。As described above, in the present invention, the state of the analysis target is analyzed and calculated, and the state of the analysis target is imaged based on the parameters for visualization given in advance from the analysis calculation result. Generate pixel data for In addition, a Z buffer value, which is depth data of the pixel data from a predetermined viewpoint, is generated. Then, the pixel data of one frame is combined with the pixel data and the Z buffer value, and this is displayed. By the above, compared with the conventional method of transferring polygon data and transferring polygon data,
Since the load of image data transfer is small and the image data can be transferred at high speed, there is an effect that the state of the analysis target can be visualized more quickly.
【図１】 この発明の実施の形態における可視化処理シ
ステムの構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a visualization processing system according to an embodiment of the present invention.
【図２】 解析対象の状態を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a state of an analysis target.
【図３】 解析対象の領域分割の状態を示す説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of region division of an analysis target.
【図４】 解析対象の領域分割の状態を示す説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of area division of an analysis target.
【図５】 ピクセルデータ生成の状態を示す説明図であ
る。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of pixel data generation.
１…可視化処理装置、２…演算器、３…並列流体解析
部、４…ピクセルデータ並列作成部、５，８…ネットワ
ーク、６…画像合成器、７…ピクセルデータ合成部、９
…画像表示器。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Visualization processing apparatus, 2 ... Arithmetic unit, 3 ... Parallel fluid analysis part, 4 ... Pixel data parallel creation part, 5, 8 ... Network, 6 ... Image synthesizer, 7 ... Pixel data synthesis part, 9
… Image display.
Claims (3)
化のためのパラメータに基づいて、前記解析対象の状態
を画像として示すためのピクセルデータを生成し、 加えて、前記ピクセルデータの所定の視点からの深さデ
ータであるＺバッファ値を生成し、 前記ピクセルデータと前記Ｚバッファ値とにより１フレ
ームのピクセルデータを合成してこれを表示する可視化
処理方法。1. A state of an analysis target is analytically calculated, and pixel data for displaying the state of the analysis target as an image is generated from the analysis calculation result based on a parameter for visualization given in advance. In addition, a visualization process of generating a Z buffer value that is depth data of the pixel data from a predetermined viewpoint, synthesizing one frame of pixel data by the pixel data and the Z buffer value, and displaying the synthesized pixel data. Method.
て、 前記解析対象の存在する領域を離散化して格子を生成
し、 前記格子毎に前記解析計算を行い、 可視化のためのパラメータの一つである視点の情報が変
更された時点では、前記格子面上におけるピクセルが表
示すべきある点を含むセル位置と、前記点を含むセルを
構成する４つの格子点上のデータ値から前記点でのデー
タ値を求めるためのデータ値補間係数を求め、 視点の情報が変更された時点あるいは光源の情報が変更
された時点では、前記点に当たる光の強度を求め、 全ての時点で、前記データ値補間係数と前記４つの格子
点上のデータ値から前記点でのデータ値を求め、 この求めたデータ値に対応する色と前記光の強度とを掛
け合わせて前記ピクセルデータを求めることを特徴とす
る可視化処理方法。2. The visualization processing method according to claim 1, wherein a region in which the analysis target is present is discretized to generate a grid, the analysis calculation is performed for each grid, and one of the parameters for visualization is used. At the time when the information of a certain viewpoint is changed, a cell position including a certain point to be displayed by the pixel on the lattice plane, and a data value on the four lattice points forming the cell including the point, The data value interpolation coefficient for obtaining the data value is obtained, and at the time when the viewpoint information is changed or the light source information is changed, the light intensity hitting the point is calculated, and the data value interpolation is performed at all points. A data value at the point is obtained from a coefficient and data values on the four grid points, and the pixel data is obtained by multiplying the color corresponding to the obtained data value and the light intensity. Visualization processing method.
て、 前記ピクセルデータとそのＺバッファ値より１フレーム
のピクセルデータを合成するときに、 最初の時点と視点が変更された時点では、割り当てられ
た分割領域に対応するピクセルデータとＺバッファ値全
てを用い、Ｚバッファ値のピクセルごとの大小関係か
ら、表示すべきピクセルデータを抽出して１フレームの
ピクセルデータを合成し、 加えて、この表示すべきピクセルデータを前記各格子毎
に独立して抽出するための抽出情報を生成し、 前記時点以降では、前記抽出情報によりピクセルデータ
を抽出して１フレームのピクセルデータを合成すること
を特徴とする可視化処理方法。3. The visualization processing method according to claim 2, wherein when synthesizing the pixel data of one frame from the pixel data and its Z buffer value, it is assigned at a first time point and a time point when the viewpoint is changed. Pixel data corresponding to the divided area and all Z buffer values are used, pixel data to be displayed is extracted from the size relation of each pixel of the Z buffer value, pixel data of one frame is synthesized, and in addition, this display is performed. Extraction information for independently extracting the power pixel data for each of the grids is generated, and after the time point, the pixel data is extracted by the extraction information and one frame of pixel data is combined. Visualization processing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10731196A JPH09293146A (en) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | Visualization processing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10731196A JPH09293146A (en) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | Visualization processing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09293146A true JPH09293146A (en) | 1997-11-11 |
Family
ID=14455875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10731196A Pending JPH09293146A (en) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | Visualization processing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09293146A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6400850B1 (en) | 1998-04-15 | 2002-06-04 | Nec Corporation | Apparatus and method for scientific visualization |
| JP2013061882A (en) * | 2011-09-14 | 2013-04-04 | Fujitsu Ltd | Drawing apparatus, drawing method and drawing program |
| CN104050718A (en) * | 2014-07-03 | 2014-09-17 | 华东师范大学 | Method for synthesizing three-dimensional fluid scenes with sense of reality and space-time continuity |
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-
1996
- 1996-04-26 JP JP10731196A patent/JPH09293146A/en active Pending
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