JPS62150469A - 画像生成装置 - Google Patents
画像生成装置Info
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- JPS62150469A JPS62150469A JP60291621A JP29162185A JPS62150469A JP S62150469 A JPS62150469 A JP S62150469A JP 60291621 A JP60291621 A JP 60291621A JP 29162185 A JP29162185 A JP 29162185A JP S62150469 A JPS62150469 A JP S62150469A
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- Japan
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- Image Generation (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄ
ｅｓｉｇｎ）。
ｅｓｉｇｎ）。
ＣＡＭ （Ｃｏｒｎｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕ
ｆａｃｔｕｒｉｎｇ）等に用いられる高速画像生成装置
に関する。
ｆａｃｔｕｒｉｎｇ）等に用いられる高速画像生成装置
に関する。
従来の技術
計算機を用いて数値から三次元形状を生成するアルゴリ
ズムには、スキャンライン法（Ｓｃａｎｌｉｎｅｍｅｔ
ｈｏｄ）、 Ｚバフ７７法（Ｚ Ｂｕｆｆｅｒ ｍｅｔ
ｈｏｄ ）。
ズムには、スキャンライン法（Ｓｃａｎｌｉｎｅｍｅｔ
ｈｏｄ）、 Ｚバフ７７法（Ｚ Ｂｕｆｆｅｒ ｍｅｔ
ｈｏｄ ）。
レイトレーシング法（Ｒａｙ ｔｒａｃｉｎｇ ａｌｇ
ｏｒｉｔｈｍ）があるが、中でも、文献Ｔ、 Ｗｈｉｔ
ｔｅｄ ｒ ＡｎＩｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ
ｌ ｆｏｒ ５ｈａｄｅｄ ＤｉｓｐｌａｙＪ″Ｃｏｍ
ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＡＣＭ （
コミュニケーションズ オプ ジ ニーシーエム）、Ｊ
ｕｎｅ。
ｏｒｉｔｈｍ）があるが、中でも、文献Ｔ、 Ｗｈｉｔ
ｔｅｄ ｒ ＡｎＩｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ
ｌ ｆｏｒ ５ｈａｄｅｄ ＤｉｓｐｌａｙＪ″Ｃｏｍ
ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＡＣＭ （
コミュニケーションズ オプ ジ ニーシーエム）、Ｊ
ｕｎｅ。
１９８０、Ｖｏｌ、２３．Ａ６ に詳シイレイトレー
シングアルゴリズムは、簡単でリアルな画像を生成でき
る。第２図を用いてその概要を説明する。
シングアルゴリズムは、簡単でリアルな画像を生成でき
る。第２図を用いてその概要を説明する。
第２図において、１は視線、２は画面内の要素（ｉ、Ｎ
、３は物体の投影される画面、４，６は３次元空間上の
物体、６は視点、７は交点、８は光源である。視点６か
ら発せられ、画面３上の画素（ｉ、ｊ）２ｅ通過する視
線１と物体４，６との交点を求め、より前記視点６に近
い物体、この場合は前記物体４であるが、前記視線１と
前記物体４との交点７について、次に示すｐｈｏｎｇの
モデルにしたがって、輝度を計算し、前記画素（ｉ。
、３は物体の投影される画面、４，６は３次元空間上の
物体、６は視点、７は交点、８は光源である。視点６か
ら発せられ、画面３上の画素（ｉ、ｊ）２ｅ通過する視
線１と物体４，６との交点を求め、より前記視点６に近
い物体、この場合は前記物体４であるが、前記視線１と
前記物体４との交点７について、次に示すｐｈｏｎｇの
モデルにしたがって、輝度を計算し、前記画素（ｉ。
ｊ）２の輝度とする。以上の操作を全画素について行う
ことにより、画像を得る。
ことにより、画像を得る。
ｐｈｏｎｇのモデル
ただし、■＝輝度
Ｉａ＝補助光による反射
Ｋｄ＝散乱係数
Ｎ＝法線ベクトル
Ｌ、 ＝ ５番めの光源の方向ベクトルに８＝＝鏡面反
射係数 り、＝視点から５番めの光源への、両 者間の距離の半分の大きさをも つ方向ベクトル ｎ＝表面光沢指数 しかし、欠点としては、３次元空間上の物体との交差判
定に時間を要することや各画素についての計算を全画素
について行うことに起因する膨大な計算量にある。
射係数 り、＝視点から５番めの光源への、両 者間の距離の半分の大きさをも つ方向ベクトル ｎ＝表面光沢指数 しかし、欠点としては、３次元空間上の物体との交差判
定に時間を要することや各画素についての計算を全画素
について行うことに起因する膨大な計算量にある。
この欠点を補う一手法として、文献西村他「ＬＩＮＫＳ
−１：コンピュータグラフィックシステム」（情報処理
学会マイクロコンピュータ研究会資料。
−１：コンピュータグラフィックシステム」（情報処理
学会マイクロコンピュータ研究会資料。
２４−１ （１９８２，１１，２））では、レイトレー
シングアルゴリズムに内在する並列処理の可能性、すな
わち、各画素の計算は、他の画素とは全く独立に実行可
能な点に注目し、大規模な並列処理を採用することによ
り、前記の膨大な計算を短くしている。第３図を用いて
、前記ＬＩＮＫＳ−１の基本構成を示す。第３図におい
て、９はデータベース、１ｏはノードコンピュータを制
御監視するコントロールプロセッサテアルルートコンピ
ュータ、１１は、画面の小領域内の画素の輝度を前記レ
イトレーシングアルゴリズムを用いて計算するプロセッ
サエレメントであるノードコンピュータ、１２は、前記
ノードコンピュータにおいて計算された画素の輝度をフ
レームメモリに集めるデータコレクタ、１３は前記デー
タコレクタによって集められた輝度を貯えるフレームメ
モリ、１４はフレームメモリの内容を表示するＣＲＴデ
ィスプレイである。
シングアルゴリズムに内在する並列処理の可能性、すな
わち、各画素の計算は、他の画素とは全く独立に実行可
能な点に注目し、大規模な並列処理を採用することによ
り、前記の膨大な計算を短くしている。第３図を用いて
、前記ＬＩＮＫＳ−１の基本構成を示す。第３図におい
て、９はデータベース、１ｏはノードコンピュータを制
御監視するコントロールプロセッサテアルルートコンピ
ュータ、１１は、画面の小領域内の画素の輝度を前記レ
イトレーシングアルゴリズムを用いて計算するプロセッ
サエレメントであるノードコンピュータ、１２は、前記
ノードコンピュータにおいて計算された画素の輝度をフ
レームメモリに集めるデータコレクタ、１３は前記デー
タコレクタによって集められた輝度を貯えるフレームメ
モリ、１４はフレームメモリの内容を表示するＣＲＴデ
ィスプレイである。
データベース９に入力されている、三次元空間上の物体
を示す数値は、ルートコンピュータ１ｏを介して、ノー
ドコンピュータ１１に送られる。次に、ルートコンピュ
ータ１ｏは、画面を小領域に分割し、前記ノードコンピ
ュータ１１に割りあてる。前記ノードコンピュータは、
割りあてられた小領域内の画素について、レイトレーシ
ングアルゴリズムにもとづき画像生成を行なう。割りあ
てられた小領域内の画素の画像生成が終了したノードコ
ンピュータは、前記ルートコンピュータに未生成の小領
域を要求し、なければ、画像生成を終了する。前記ノー
ドコンピュータで求められた輝度は、データコレクタ１
２を介して、フレームメモリ１３に貯えられ、ＣＲＴ１
４に表示される。
を示す数値は、ルートコンピュータ１ｏを介して、ノー
ドコンピュータ１１に送られる。次に、ルートコンピュ
ータ１ｏは、画面を小領域に分割し、前記ノードコンピ
ュータ１１に割りあてる。前記ノードコンピュータは、
割りあてられた小領域内の画素について、レイトレーシ
ングアルゴリズムにもとづき画像生成を行なう。割りあ
てられた小領域内の画素の画像生成が終了したノードコ
ンピュータは、前記ルートコンピュータに未生成の小領
域を要求し、なければ、画像生成を終了する。前記ノー
ドコンピュータで求められた輝度は、データコレクタ１
２を介して、フレームメモリ１３に貯えられ、ＣＲＴ１
４に表示される。
すべてのノードコンピュータが各々割りあてられた小領
域の画像生成を終了し、未生成の小領域がなくなった時
点で、一画面の画像生成を終了する。
域の画像生成を終了し、未生成の小領域がなくなった時
点で、一画面の画像生成を終了する。
発明が解決しようとする問題点
前記画像生成システムでは、すべてのノードコンピュー
タの計算が同時に終了しないため、ノードコンピュータ
の台数に比例した効果をあげていない。また、ルートコ
ンピュータへのノードコンピュータからの要求が一時期
に集中し、ノードコンピュータの中には割りあて待ちの
時間が長くなるものも生じ、この点で、台数に比例した
効果を得にくい。− 問題点を解決するための手段 画面をある粗さでサンプリングしてえらんだ画素を選ぶ
手段とその画素の計算時間を求める手段とその計算時間
値を前記画素を含む小領域の平均計算時間とし、この債
をもとに、各ツートコ／ピユータの計算時間が均等にな
るように画面分割した小領域を各ノードコンピュータに
割りあてる手段とから成る画像生成方式。
タの計算が同時に終了しないため、ノードコンピュータ
の台数に比例した効果をあげていない。また、ルートコ
ンピュータへのノードコンピュータからの要求が一時期
に集中し、ノードコンピュータの中には割りあて待ちの
時間が長くなるものも生じ、この点で、台数に比例した
効果を得にくい。− 問題点を解決するための手段 画面をある粗さでサンプリングしてえらんだ画素を選ぶ
手段とその画素の計算時間を求める手段とその計算時間
値を前記画素を含む小領域の平均計算時間とし、この債
をもとに、各ツートコ／ピユータの計算時間が均等にな
るように画面分割した小領域を各ノードコンピュータに
割りあてる手段とから成る画像生成方式。
作 用
本発明は前記した方式により、ノードコンピュータの計
算時間が均等になると、各ノードコンピュータの計算の
終了が同一となって、ノードコンピュータの台数に比例
した効果をあげる。
算時間が均等になると、各ノードコンピュータの計算の
終了が同一となって、ノードコンピュータの台数に比例
した効果をあげる。
実施例
第１図は本発明のフローチャートである。以下、第１図
をもとに本発明を説明する。
をもとに本発明を説明する。
第１図において、第３図のルートコンピュータ１０から
起動がかかり、第３図のノードコンピュータ１１が稼動
を始める。
起動がかかり、第３図のノードコンピュータ１１が稼動
を始める。
レイトレーシングアルゴリズムを用いて画像生成を行う
場合、隣接する画素では、各視線が同一の物体と交差す
る確率が高い。したがって、ある画素の計算時間で前記
画素を含む小領域の画素についての平均計算時間を代表
させることができる。
場合、隣接する画素では、各視線が同一の物体と交差す
る確率が高い。したがって、ある画素の計算時間で前記
画素を含む小領域の画素についての平均計算時間を代表
させることができる。
したがって、第１図に示すように、ルートコンピュータ
１０は各ノードコンピュータ１１に粗めの画素の割りあ
てを行なう。このときの粗めの画素（ｉ 、 ｊ ）２
１と前記画素（ｉ、ｉ）を含む小領域（ｉ、ｊ）２２か
ら構成される画面を第４図に示す。破線は、小領域（ｉ
、ｉ）の境界を示す。
１０は各ノードコンピュータ１１に粗めの画素の割りあ
てを行なう。このときの粗めの画素（ｉ 、 ｊ ）２
１と前記画素（ｉ、ｉ）を含む小領域（ｉ、ｊ）２２か
ら構成される画面を第４図に示す。破線は、小領域（ｉ
、ｉ）の境界を示す。
画素（’Ｉ））”の割りあてを受けたリードコンピュー
タ１１は、第１図に示すところの画素の画像生成を行な
う。
タ１１は、第１図に示すところの画素の画像生成を行な
う。
ノートコンピュータ１１は、ルートコンピュータに第１
図に示すところの各画素の計算時間の返答を行なう。こ
のときの各画素（ｉ、ｊ）２１の計算時間を縦軸に、各
画素（ｉ、ｊ）２１を横軸にとったグラフが第６図であ
る。
図に示すところの各画素の計算時間の返答を行なう。こ
のときの各画素（ｉ、ｊ）２１の計算時間を縦軸に、各
画素（ｉ、ｊ）２１を横軸にとったグラフが第６図であ
る。
次に、ルートコンピュータ１０において、先に求めた画
素（ｉ、ｊ）２１の計算時間をもとに各７−ドコンピユ
ータ１１の計算時間が均等になるように画面分割した小
領域（ｉ、ｊ）２２を各ノードコンピュータに割りあて
る。このときの均等化する問題は、文献「ｏｐｅｒａｔ
ｉｎｇ ＳｙｓｔｅｍＴｈｅｏｒｙ（オペレーティング
システム セオリー）」（Ｅｄｗａｒｄ Ｇ、Ｃｏｆ
ｆｍａｎ Ｊｒ、 、 Ｐｅｔｅｒ １． Ｄｅｎｎｉ
ｎｇ）によればＮＰ−ｃｏｍｐｌｅｔｅ （Ｎｏｎ−Ｐ
ｏｌｙｎｏｍｉｎＮｏｎ−Ｐｏ１ｙｎｏ ）すなわち、
多項式時間では解けない問題でヒユーリスティックな手
法が必要である。
素（ｉ、ｊ）２１の計算時間をもとに各７−ドコンピユ
ータ１１の計算時間が均等になるように画面分割した小
領域（ｉ、ｊ）２２を各ノードコンピュータに割りあて
る。このときの均等化する問題は、文献「ｏｐｅｒａｔ
ｉｎｇ ＳｙｓｔｅｍＴｈｅｏｒｙ（オペレーティング
システム セオリー）」（Ｅｄｗａｒｄ Ｇ、Ｃｏｆ
ｆｍａｎ Ｊｒ、 、 Ｐｅｔｅｒ １． Ｄｅｎｎｉ
ｎｇ）によればＮＰ−ｃｏｍｐｌｅｔｅ （Ｎｏｎ−Ｐ
ｏｌｙｎｏｍｉｎＮｏｎ−Ｐｏ１ｙｎｏ ）すなわち、
多項式時間では解けない問題でヒユーリスティックな手
法が必要である。
この代表的な手法が、Ｌ Ｐ Ｔ （ＬａｒｇｅｓｔＰ
ｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｉｍｅ ）問題といわれる。Ｌ
ＰＴ問題は、計算時間の長いものから頴にノードコンピ
ュータ１１への割りあてを決めていくと、各ノードコン
ピュータ１１の計算時間を最大最適解の、−ｍはノード
コンピュータの台数を示す。
ｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｉｍｅ ）問題といわれる。Ｌ
ＰＴ問題は、計算時間の長いものから頴にノードコンピ
ュータ１１への割りあてを決めていくと、各ノードコン
ピュータ１１の計算時間を最大最適解の、−ｍはノード
コンピュータの台数を示す。
次に、第１図に示す小領域の割りあてを行う。
先に求めた均等化された割りあてにもとづいて、ルート
コンピュータ１０からノードコンピュータ１１への割り
あてを行なう。
コンピュータ１０からノードコンピュータ１１への割り
あてを行なう。
次に、ノードコンピュータ１１は、割りあてられた小画
面の画像生成をレイトレーシングアルゴリズムにもとづ
いて実行する。
面の画像生成をレイトレーシングアルゴリズムにもとづ
いて実行する。
各ノードコンピュータ１１は、割りあてられた複数の小
領域（’ｔｊ）２２の画像生成が終了したことをルート
コンピュータ１ｏに伝える。
領域（’ｔｊ）２２の画像生成が終了したことをルート
コンピュータ１ｏに伝える。
ルートコンピュータ１ｏは、すべてのノードコンピュー
タ１１が割りあてられた複数の小領域（ｉ、ｊ）２２の
画像生成が終了したら、一画面の画像生成を終了する。
タ１１が割りあてられた複数の小領域（ｉ、ｊ）２２の
画像生成が終了したら、一画面の画像生成を終了する。
従来の技術では、ノードコンピュータ１１に小領域（ｉ
、ｊ）２２を１つずつ割りあて、前記小領域（ｉ、ｊ）
２２の画像生成を終了した時点で次の小領域（ｉ、ｊ）
２２’ｒ割りあてているため、仮にルートコンピュータ
１０に接がるノードコンピュータ１１の数を増やしてい
けば、ノードコンピュータ１１の台数だけの並列処理が
可能になるが、あるところでルートコンピュータ１０へ
のアクセスの競合が生じ、ノードコンピュータ１１に対
する応答が悪くなるため、ノードコンピュータの台数を
増やしつづけても台数だけの並列処理にはならなくなる
。
、ｊ）２２を１つずつ割りあて、前記小領域（ｉ、ｊ）
２２の画像生成を終了した時点で次の小領域（ｉ、ｊ）
２２’ｒ割りあてているため、仮にルートコンピュータ
１０に接がるノードコンピュータ１１の数を増やしてい
けば、ノードコンピュータ１１の台数だけの並列処理が
可能になるが、あるところでルートコンピュータ１０へ
のアクセスの競合が生じ、ノードコンピュータ１１に対
する応答が悪くなるため、ノードコンピュータの台数を
増やしつづけても台数だけの並列処理にはならなくなる
。
しかし、本方式を用いれば、ノードコンピュータ１１に
対するルートコンピュータ１ｏの応答の問題は一度に全
画面の領域が割りあてられるため、画像生成実行中には
回避される。その結果、ノードコンピュータ１１の台数
に比例した効果が得られる。
対するルートコンピュータ１ｏの応答の問題は一度に全
画面の領域が割りあてられるため、画像生成実行中には
回避される。その結果、ノードコンピュータ１１の台数
に比例した効果が得られる。
発明の効果
上述の説明から明らかなように本発明によれば、ルート
コンピュータへのノードコンピュータのアクセス競合は
おこらない。又、それによって、ノードコンピュータの
割りあて待ちが生じることがなく、高速の画像生成を可
能にできる。
コンピュータへのノードコンピュータのアクセス競合は
おこらない。又、それによって、ノードコンピュータの
割りあて待ちが生じることがなく、高速の画像生成を可
能にできる。
更に割りあて待ちが生じることがないので、画像生成を
実行するノードコンピュータの台数を大幅に増加し台数
に比例して高速に画像を生成することができる。
実行するノードコンピュータの台数を大幅に増加し台数
に比例して高速に画像を生成することができる。
第１図は、ルートコンピュータとノードコンピュータの
第０番から第３番までの処理のフロニチャート、第２図
は、レイトレーシングアルゴリズω ムを示す図、第３図は、従来の画像生成シスアム、第４
図は生成画像の簡略図、第６図は、分割画面′を示す図
、第６図は、画素（ｉ、Ｈの計算時間の分布を示す図、
第７図は、各ノードコンピュータの計算時間の分布を示
す図である。 ９・・・・・・データベース、１ｏ・・・・・・ルート
コンピュータ、１１・・・・・・ノードコンピュータ、
１２・・・・・・データコレクタ、１３・・・・・・フ
レームメモリ、１４・・・・・・ＣＲＴディスプレイ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第 ２ 図 第４図 ＩＱ、床上の球の影 第５図 ２３妙（ＮＮ）
第０番から第３番までの処理のフロニチャート、第２図
は、レイトレーシングアルゴリズω ムを示す図、第３図は、従来の画像生成シスアム、第４
図は生成画像の簡略図、第６図は、分割画面′を示す図
、第６図は、画素（ｉ、Ｈの計算時間の分布を示す図、
第７図は、各ノードコンピュータの計算時間の分布を示
す図である。 ９・・・・・・データベース、１ｏ・・・・・・ルート
コンピュータ、１１・・・・・・ノードコンピュータ、
１２・・・・・・データコレクタ、１３・・・・・・フ
レームメモリ、１４・・・・・・ＣＲＴディスプレイ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第 ２ 図 第４図 ＩＱ、床上の球の影 第５図 ２３妙（ＮＮ）
Claims (1)
- 画面の各小領域内の画素の画像生成を実行する複数のプ
ロセッサエレメントと前記プロセッサエレメントにバス
または共有メモリを介して接続され、前記プロセッサエ
レメントを制御監視するコントロールプロセッサから構
成されるシステムにおいて、各画面の画像生成の際に、
画面を小領域に分割する手段と画面の各小領域の計算時
間を概算する手段と前記概算量にもとづき、前記プロセ
ッサエレメントの計算時間が均等になるように小領域の
計算を各プロセッサエレメントに割りあてる手段とから
なる画像生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60291621A JPH0679342B2 (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 画像生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60291621A JPH0679342B2 (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 画像生成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62150469A true JPS62150469A (ja) | 1987-07-04 |
| JPH0679342B2 JPH0679342B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=17771323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60291621A Expired - Fee Related JPH0679342B2 (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 画像生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679342B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02232772A (ja) * | 1989-03-07 | 1990-09-14 | Fujitsu Ltd | Ｌｓｉパターンデータの処理装置 |
| JP2011513827A (ja) * | 2008-02-27 | 2011-04-28 | サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド | ３次元映像プロセッサおよびプロセッシング方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5490947A (en) * | 1977-12-28 | 1979-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Signal processor |
-
1985
- 1985-12-24 JP JP60291621A patent/JPH0679342B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5490947A (en) * | 1977-12-28 | 1979-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Signal processor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02232772A (ja) * | 1989-03-07 | 1990-09-14 | Fujitsu Ltd | Ｌｓｉパターンデータの処理装置 |
| JP2011513827A (ja) * | 2008-02-27 | 2011-04-28 | サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド | ３次元映像プロセッサおよびプロセッシング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0679342B2 (ja) | 1994-10-05 |
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