JPS62271076A - Synthesizing device for object image - Google Patents

Synthesizing device for object image

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JPS62271076A
JPS62271076A JP11560586A JP11560586A JPS62271076A JP S62271076 A JPS62271076 A JP S62271076A JP 11560586 A JP11560586 A JP 11560586A JP 11560586 A JP11560586 A JP 11560586A JP S62271076 A JPS62271076 A JP S62271076A
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JP
Japan
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information
ray
light beam
initial
light
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Application number
JP11560586A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiji Nemoto
根本 啓次
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable each computer to produce the initial light beam in parallel with each other and to synthesize a picture at a high speed, by adding an initial light beam generating means, a light beam position setting means, an initial light beam transfer means, etc. to each luminance calculating part. CONSTITUTION:The position coordinates of a visual point and the information defining the relevant partial image supplied from an information input part 6 are first sent to each luminance calculating part 3. An initial light beam generating means 40 set at each part 3 produces the information on the initial light beam started from the visual point and passing through each picture element forming the partial image. Then the coordinates of the position where each initial light beam is made incident on an object defining space via a light beam position setting means 41. The area including the first position of the initial light beam is transferred to the relevant part 3 via an initial light beam transfer means 42. Then the cross deciding process is carried out at said part 3. Thus the initial light beam is produce in parallel from each computer at a high speed in comparison with the case that a single computer is used for generation of the initial light beam. Thus an image can be synthesized at a high speed.

Description

【発明の詳細な説明】 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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an object image synthesis device that synthesizes images for displaying objects.

(従来の技術) 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、光線探索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踵皮を計算する。この光線探
索法の一例は、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、白用功
、大村皓−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。
(Prior Art) As a method of synthesizing digital images for displaying objects, there is a method called a ray search method. In this method, the path of the light ray from the light source to the viewpoint is traced in the opposite direction, a process is performed to determine the intersection between the light ray and the object, and the heel skin of each pixel making up the image is calculated based on the result. An example of this ray search method is given in Reference 1: Transactions of the Information Processing Society of Japan, Volume 25, No. 6, Hiroshi Deguchi, Hitoshi Nishimura, Hiroshi Yoshimura, Toru Kawada, Isao Hakuyo, and Hiroshi Omura, paper [Computer Graphics ``Method for accelerating image generation in system LINKS-1''.

このような光線探索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イ゛
ツクス(Computer Graphics)、第1
8巻、第3号、マーク・ディッペ(Mark Dipp
e)、ジョン・スウエンセン(J□hnSwensen
)著、論文[アンアダプティプサブディヴイジョンアル
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
 5ubdivision Algorithm an
d ParallelArchitecture fo
r Realistic Image 5ynthes
is月に記載されている。
In order to perform image generation using such a ray search method at high speed, the space in which the object is defined is divided into multiple regions, each region is assigned to one computer, and each computer is Parallel processing methods have been proposed in which light rays passing through a region are processed. Details of this method can be found in Reference 2: Computer Graphics, Volume 1.
Volume 8, Issue 3, Mark Dipp
e), John Swensen
) author, paper [An Adaptive Subdivision Algorithm and Parallel Architecture for Realistic Image Synthesis (An Adaptive Subdivision Algorithm and Parallel Architecture)
5ubdivision Algorithm an
d Parallel Architecture for
r Realistic Image 5ynthes
is written in month.

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、これらのコンピュータとは別に
設けられた初期光線発生手段が、視点から画像の各画素
を通る複数の光線を初期光線として発生する。
In the above method, the space is first divided into a plurality of rectangular parallelepiped regions, and each region is assigned to one computer. Next, each computer stores data on objects included in the assigned rectangular parallelepiped area. An initial light beam generating means provided separately from these computers generates a plurality of light beams that pass through each pixel of the image from the viewpoint as initial light beams.

こうして発生された初期光線は、その初期光線が最初に
入射する領域を担当するコンピュータに転送される。各
コンピュータは、初期光線発生手段から転送された初期
光線と割り当てられた領域に含まれる物体との交差判定
処理を行なう。この交差判定処理により、物体と初期光
線とが交差した場合には、物体表面における反射、透過
処理を行ない、必要に応じて新たな光線を発生する。そ
の領域内で物体と交差しない初期光線の情報は、光線が
次に入射する領域に割り当てられたコンピュータへ転送
する。こうして転送された光線の情報は、各コンピュー
タにおいて同様に処理される。
The initial ray thus generated is transferred to the computer responsible for the area where the initial ray is initially incident. Each computer performs intersection determination processing between the initial ray transferred from the initial ray generating means and an object included in the assigned area. Through this intersection determination process, when the object and the initial light ray intersect, reflection and transmission processing on the object surface is performed, and a new light ray is generated as necessary. Information about the initial rays that do not intersect objects within that region is transferred to the computer assigned to the region into which the rays will next enter. The information on the light beams thus transferred is processed in the same way in each computer.

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 objects included in the area through which the ray passes. Therefore, the total amount of processing is much smaller than if each ray were to be processed for intersection determination with all objects.

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。
Furthermore, such intersection determination processing is executed in parallel on each computer. Combined with this parallel processing effect, images can be synthesized at extremely high speed.

(発明が解決しようとする問題点) このような従来の画像の合成方法においては、初期光線
発生手段が初期光線の発生処理を行なう。発生される初
期光線の本数は、画像を合成する画素数に対応している
が、この画素数は膨大である。例えば、100OX10
0O画素の画像を合成する場合には、100万本もの初
期光線を発生しなければならない。
(Problems to be Solved by the Invention) In such a conventional image compositing method, the initial light beam generating means performs the process of generating an initial light beam. The number of initial light rays generated corresponds to the number of pixels used to synthesize an image, and this number of pixels is enormous. For example, 100OX10
When composing images of 00 pixels, as many as 1 million initial rays must be generated.

このため、初期光線発生手段で行なわれる初期光線発生
処理の処理量は膨大であり、多大の処理時間を必要とし
てしまう。従って、この初期光線発生処理の処理時間が
、全体の画像の合成時間を大幅に低下させているという
問題点がある。
Therefore, the processing amount of the initial light beam generation processing performed by the initial light beam generation means is enormous, and a large amount of processing time is required. Therefore, there is a problem in that the processing time for this initial beam generation process significantly reduces the overall image synthesis time.

本発明はこのような問題点を解決するために、初期光線
を各コンピュータで並列に発生することができ、これに
より画像を高速に合成することのできる、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 these problems, the present invention aims to provide an object image synthesis device that can generate initial light beams in parallel in each computer, thereby synthesizing images at high speed. shall be.

(問題点を解決するための手段) 本発明の物体画像合成装置は、光源から視点に至る光源
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
行ない、上記物体を表示する画像を構成する各画素の輝
度を計算する光線探索法による上記画像の合成を行なう
ために、 上記物体の情報を設定する物体情報設定部と、上記物体
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
の領域のうちの1領域を担当してこの領域を通過する光
線と上記担当領域に含まれる物体との交差判定処理を行
なうことにより上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上記画像と
して記憶する画像記憶部とで構成されるとともに、上記
輝度計算部に、 上記画像を分割することにより生成される複数の部分画
像のうちの1部分画像を担当して上記視点がらこの部分
画像の各画素を通る複数の初期光線としての上記光線の
情報を発生する初期光線発生手段と、 この初期光線発生手段で発生された初期光線としての上
記光線の情報を構成する一要素としての上記光線の位置
を上記初期光線が上記物体定義空間に最初に入射する位
置に新たに設定する光線位置設定手段と、 上記物体定義空間内における上記輝度計算部の担当領域
の範囲を記憶する領域情報記憶手段と、上記担当領域と
隣接する領域を担当する複数の隣接輝度計算部と上記輝
度計算部との相互通信を行なう相互通信手段と、 上記初期光線発生手段で発生された上記光線の情報およ
び上記相互通信手段で上記隣接輝度計算部から転送され
た上記光線の情報を記憶する光線情報記憶手段と、 この光線情報記憶記憶手段に記憶された上記光線の情報
を読み出してその一要素としての上記光線の位置と上記
領域情報記憶手段に記憶された上記範囲の情報との比較
を行ない上記光線の位置が上記範囲外の場合に上記相互
通信手段を介して上記光線の情報の転送処理を行なう初
期光線転送手段と、 が備えられている。
(Means for Solving the Problems) The object image synthesis device of the present invention performs intersection determination processing between an object and a light beam by tracing the path of the light source from the light source to the viewpoint in the opposite direction, and creates an image displaying the object. In order to synthesize the above images using a ray search method that calculates the brightness of each pixel constituting the image, an object information setting section that sets information about the object, and an image generated by dividing the space in which the object is defined. a plurality of brightness calculation units that calculate the brightness of the pixel by performing an intersection determination process between a light beam passing through the area and an object included in the area in charge of one of the plurality of areas; an image storage section that stores the luminance calculated by the luminance calculation section as the image; initial ray generating means for generating information on the rays as a plurality of initial rays that are in charge of the image and passing through each pixel of the partial image from the viewpoint; and the rays as the initial rays generated by the initial ray generating means. a ray position setting means for newly setting the position of said ray as one element constituting the information of said ray to a position where said initial ray first enters said object definition space; and said brightness calculation unit in said object definition space. Area information storage means for storing the range of the area in charge; mutual communication means for mutual communication between the brightness calculation unit and a plurality of adjacent brightness calculation units responsible for areas adjacent to the area in charge; and the initial light beam generation unit. ray information storage means for storing information on the rays generated by the rays and information on the rays transferred from the adjacent brightness calculation unit by the mutual communication means; and information on the rays stored in the ray information storage means. The position of the light beam as one element is compared with the information of the range stored in the area information storage means, and if the position of the light beam is outside the range, the An initial beam transfer means for performing a process of transferring information about the light beam is provided.

(作用) 本発明の物体画像合成装置における、初期光線の発生方
法について述べる。各輝度計算部は、合成される画像を
分割して生成される複数の部分画像のうちの一部分画像
を担当して、その部分画像を構成する各画素を通過する
初期光線の情報を発生する。
(Operation) A method for generating an initial light beam in the object image synthesis device of the present invention will be described. Each brightness calculation unit is in charge of a partial image of a plurality of partial images generated by dividing an image to be synthesized, and generates information on an initial ray passing through each pixel constituting the partial image.

そのために、まず情報入力部から視点の位置座標と担当
する部分画像を定義する情報とを入力して、各輝度計算
部に転送する。各輝度計算部に設けられた初期光線発生
手段は、視点から出発してこの部分画像を構成する各画
素を通過する初期光線の情報を発生する。この際に、初
期光線の情報の一要素としての初期光線の位置は、視点
位置に設定される。
To do this, first, the position coordinates of the viewpoint and information defining the corresponding partial image are input from the information input section and transferred to each brightness calculation section. The initial ray generating means provided in each brightness calculation unit generates information about an initial ray starting from the viewpoint and passing through each pixel constituting this partial image. At this time, the position of the initial ray as one element of the initial ray information is set to the viewpoint position.

こうして発生された初期光線の情報を受けて、光線位置
決定手段は各初期光線が物体定義空間に入射する位置の
座標を求める。こうして求められた位置の座標を整数化
して、この初期光線の情報の一要素としての位置として
新たに設定する。そして、設定された初期光線の情報は
、各輝度計算部に設けられた光線情報記憶手段に記憶さ
れる。
In response to the information on the initial rays generated in this way, the ray position determination means determines the coordinates of the position where each initial ray enters the object definition space. The coordinates of the position obtained in this way are converted into integers and newly set as the position as one element of the information of this initial ray. Information on the set initial light beam is then stored in a light beam information storage means provided in each brightness calculation section.

こうして発生された初期光線は、この最初の位置を含む
領域、すなわちこの光線が最初に入射する領域を担当す
る輝度計算部で最初に交差判定処理をされなければなら
ない。そこで、発生された初期光線の情報を輝度計算部
間で転送して、この初期光線の最初の位置を含む領域を
担当する輝度計算部まで転送する。この輝度計算部にお
いて、初期光線の交差判定処理が開始される。
The initial light ray generated in this way must first be subjected to intersection determination processing in a brightness calculation unit that is in charge of the area that includes this initial position, that is, the area where this light ray first enters. Therefore, information on the generated initial light ray is transferred between the brightness calculation units, and is then transferred to the brightness calculation unit that is in charge of the area including the initial position of this initial light ray. In this brightness calculation unit, initial ray intersection determination processing is started.

次に、輝度計算部の初期光線情報の転送方法について述
べる。
Next, a method of transferring initial light beam information to the brightness calculation section will be described.

物体定義空間を座標軸に垂直で等間隔な複数の平面で分
割して生成される複数の立方体を、lit位立方立方体
ぶ。光線位置設定手段で求める初期先線の最初の位置は
、この単位立方体を示している。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
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 into a plurality of equally spaced planes perpendicular to the coordinate axes are divided into lit cubes. The first position of the initial leading line determined by the beam position setting means indicates this unit cube. Further, the object definition space is divided by some or all of these planes to generate a plurality of regions. The area thus generated is a rectangular parallelepiped made of one or more unit cubes, and each boundary surface of this rectangular parallelepiped is perpendicular to each coordinate axis. One area among these multiple areas is assigned as the area in charge of one brightness calculation unit. The range of this area in charge is stored in area information storage means provided in the brightness calculation section.

各輝度計算部の初期光線転送手段は、各輝度計算部に設
けられた光線情報記憶手段から光線の情報を読み出す。
The initial light beam transfer means of each brightness calculation section reads light beam information from the light beam information storage means provided in each brightness calculation section.

この光線情報記憶手段には、この輝度計算部で交差判定
処理を行なうべき光線の情報と、他の輝度計算部で交差
判定処理を行なうべき光初期線の情報とが、共に記憶さ
れている。そこで、各光線の位置と領域情報記憶手段に
記憶された担当領域の範囲とを比較する。
This light ray information storage means stores both information on a light ray to be subjected to intersection determination processing in this brightness calculation section and information on a light initial ray to be subjected to intersection determination processing in another brightness calculation section. Therefore, the position of each light beam is compared with the range of the assigned area stored in the area information storage means.

その位置が担当領域内の場合には、この光線はこの輝度
計算部で交差判定処理を行なうべき光線である。しかし
、光線の位置が担当領域外の場合には、この光線は初期
光線であり、しかもまだこの初期光線は最初に交差判定
処理を行なわれるべき輝度計算部に到達していない。そ
こで、この初期光線の交差判定処理を行なわずに、この
初期光線の情報の転送方向を決定して、相互通信手段を
介してその転送方向に隣接する領域を担当する輝度計算
部にこの初期光線の情報を転送する。
If the position is within the assigned area, this light ray is a light ray that should undergo intersection determination processing in this brightness calculation unit. However, if the position of the light ray is outside the assigned area, this light ray is an initial light ray, and moreover, this initial light ray has not yet reached the brightness calculation unit where the intersection determination processing is to be performed first. Therefore, without performing the intersection determination process of this initial ray, the direction of information transfer of this initial ray is determined, and the initial ray is sent to a brightness calculation unit in charge of an area adjacent to the transfer direction via mutual communication means. transfer information.

なお、この相互通信手段は担当領域に隣接する領域を担
当する複数の隣接輝度計算部との相互通信を行なうため
に、各輝度計算部に備えられているものである。
Note that this mutual communication means is provided in each brightness calculation section in order to perform mutual communication with a plurality of adjacent brightness calculation sections that are in charge of areas adjacent to the area in charge.

このように、各輝度計算部間で初期光線情報の転送を行
ない、この初期光線の最初の位置を含む領域を担当する
輝度計算部に、初期光線の情報を転送する。
In this way, the initial ray information is transferred between the respective brightness calculation units, and the information on the initial ray is transferred to the brightness calculation unit that is in charge of the area including the initial position of this initial ray.

(実施例) 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、その輝度計算部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、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
(Example) FIGS. 1(a) and 1(b) are block diagrams showing an object image synthesis device as an example of the present invention, and FIG. 1(a) is a
Figure 1 (b) is an overall configuration diagram showing the entire object image synthesis device.
) is a configuration diagram showing the detailed configuration of the brightness calculation section. As shown in FIG. 1(a), an object information setting section 2 is provided for setting information about the object to be displayed.

また、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複数
の輝度計算部3が設けられている。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
う前に全ての輝度を0に設定する。
Also, to be in charge of one area out of a plurality of areas generated by dividing the space in which the object is defined, and to perform intersection determination processing between a ray passing through this area and an object included in the assigned area. Accordingly, a plurality of brightness calculation units 3 are provided that calculate the brightness of each pixel. An image storage section 4 is provided to store the luminance calculated by the luminance calculation section 3 as an image. This image storage unit 4 sets all luminances to 0 before combining images.

そして、これらの物体情報設定部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。
A connection line 5 is provided for transmitting information between the object information setting section 2, the plurality of brightness calculation sections 3, and the image storage section 4. An information input section 6 is provided via this connection line 5 for inputting information from, for example, a keyboard.

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 unit 3 is provided with mutual communication means 31 that communicates with the brightness calculation units 3 in charge of areas adjacent in six directions. Also,
Communication means 32 are provided for communicating via the connection line 5. Furthermore, a connection line 101 is provided for transmitting information within the brightness calculation section 3.

第2図は、画素p(ij)の輝度Iの計算方法を示す、
説明図である。第2図に示すように、光線探索法におい
ては、光源りから画素p(ij)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(ij)の輝度の
計算を行なう。ここで、画素p(ij)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せる
光線Rの輝度と呼ぶことにする。この光線Rの輝度Iと
は、画素p(ij)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。
FIG. 2 shows a method of calculating the brightness I of pixel p(ij),
It is an explanatory diagram. As shown in Figure 2, in the ray search method, the brightness of the pixel p(ij) is calculated by tracing the path of the ray from the light source through the pixel p(ij) to the viewpoint E in the opposite direction. . Here, the brightness I of the pixel p(ij) 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). The brightness I of this light ray R is the intensity I of the light that passes through the pixel p(ij) and enters the viewpoint E. The brightness I of the light ray R is calculated by the following formula.

I = ref*I’ + dif”*(N−RL)*
II。
I = ref*I'+dif"*(N-RL)*
II.

ref:物体0の反射係数 dir’、物体Oの拡散係数 I’: R’方向からの入射光強度 IL:光源りからの入射光強度 N:物体Oの表面の単位法線ベクトル −HR,淀方向の正反射方向ベクトル RL:光源りの方向ベクトル これらの2つの入射光強度I’、II、を求めるために
、交点CPを始点として方向がR’、RLとなる2つの
光線RT。
ref: Reflection coefficient dir' of object 0, Diffusion coefficient I' of object O: Incident light intensity from the R' direction IL: Incident light intensity from the light source N: Unit normal vector of the surface of object O -HR, Yodo Specular reflection direction vector RL: Direction vector of light source In order to obtain these two incident light intensities I' and II, two light rays RT whose starting point is the intersection CP and whose directions are R' and RL.

RLを発生させる。また、輝度Iを求めるための工′。Generate RL. Also, the process for determining the brightness I.

II、の係数を、光線R’、RI、の減衰率G′、GL
として設定する。すなわち、光線Rが物体0に衝突する
ことにより減衰されて、光線R’、RI、が発生される
ものである。これらの減衰率G’、OLは、 G’ = G−ref GL = G*dif*(N−RI、)G:光線Rの減
衰率(=1) となる。これらの減衰率G’、GLを用いることにより
、光線Rの輝度Iすなわち画素p(ij)の輝度工は、
次のように求められる。
Let the coefficients of II, be the attenuation rates G', GL of the rays R', RI,
Set as . That is, when the light ray R collides with the object 0, it is attenuated and the light rays R' and RI are generated. These attenuation factors G' and OL are as follows: G'=G-ref GL=G*dif*(N-RI,) G: Attenuation rate of light ray R (=1). By using these attenuation rates G' and GL, the brightness I of the light ray R, that is, the brightness factor of the pixel p(ij) is
It is calculated as follows.

I=G″*I’ + GL傘IL このように、新たな光線R’、RLが生成されると、光
線Rの情報は必要無くなる。
I=G''*I' + GL umbrella IL In this way, when new rays R' and RL are generated, information on ray R is no longer necessary.

さらに第2図に示すように、光線R”が物体0′と交差
した場合は、同様に光線R”、RL’とが発生される。
Furthermore, as shown in FIG. 2, when the ray R'' intersects the object 0', rays R'' and RL' are similarly generated.

これらの減衰率G”、GL’は、やはり同様に次式で計
算される。
These attenuation rates G'' and GL' are similarly calculated using the following equations.

G”= G’*ref’ 、−2→ GL’=G’*dtf*(N’・RI、″)ref’:
物体0”の反射係数 dif’:物体O′の拡散係数 り:物体0”の表面の琳位法線ベクトル−→ RI、’:光源りの方向ベクトル このように、減衰率G′′、GL’には減衰率G′が積
算される。
G"= G'*ref', -2→ GL'=G'*dtf*(N'・RI,")ref':
Reflection coefficient dif' of object 0'': Diffusion coefficient dif' of object O': Normal vector of the surface of object 0'' -→ RI, ': Direction vector of light source Thus, attenuation rate G'', GL ' is multiplied by the attenuation rate G'.

ただし、光線RLの処理は、光線R,R’とは異なる。However, the processing of the light ray RL is different from that of the light rays R and R'.

光線RL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、光源りの照明光を受けることができない。
When the light ray RL crosses an object, the intersection point CP becomes a shadow of the object and cannot receive the illumination light from the light source.

従って、光線RLの輝度■LはOとなる。もし光線RL
がどの物体とも交差しない場合には、光線RLの輝度I
Lは光源りの輝度となる。このように、物体へ向かう光
線R,R’と光源りへ向かう光線RL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。
Therefore, the luminance ■L of the light ray RL becomes O. If the ray RL
does not intersect any object, then the brightness I of the ray RL
L is the brightness of the light source. In this way, the light rays R and R' heading towards the object and the light ray RL heading towards the light source are handled differently, so it is necessary to distinguish between the types of light rays. Therefore, a type C is set for the light ray R to distinguish the type of light ray. This type C is given a value of 0 when the ray R is directed toward an object, and 1 when the ray R is directed toward a 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 toward an object generates a new ray of light directed toward the object each time it collides with an object. Therefore, in order to calculate the brightness I of one pixel p, many light rays may have to be processed. However, since the light ray is attenuated each time it collides with an object, as the number of collisions increases, the influence of the light ray on the brightness I becomes almost negligible.

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、光源りへ向かう光線RLの
みが発生される。
Therefore, in order to limit the number of collisions of the ray R, a number T is set for the ray R. This number T indicates the number of possible collisions of the ray R. When a ray R having a number of times T collides with an object and a ray R' directed towards the object is generated, the number T' of the ray R' is set to (T-1). If the light ray R whose number of times T is 0 collides with an object, the light ray R' directed toward the object is not generated, but only the light ray RL directed toward the light source is generated.

なお、第2図では光源りが1個しか存在しないが、複数
個の光源Li(i=1.2.・・・)が存在する場合に
は、すべての光源Liへ向かう光線を発生しなければな
らない。ところで、光源へ向かう光線RL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なわ
ないので、光線RL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Liが存在する場合には、
光源RLを回数Tとして、その光線RLが向かう光源の
番号iを設定する。
In addition, although there is only one light source Li in Figure 2, if there are multiple light sources Li (i = 1.2...), it is necessary to generate light rays directed to all the light sources Li. Must be. By the way, in the case of the light ray RL heading towards the light source,
As described above, even if the light ray intersects with an object, no new light ray is generated, so the number of times T as information about the light ray RL has no meaning. Therefore, when there are multiple light sources Li,
The light source RL is set as the number of times T, and the number i of the light source to which the light beam RL is directed is set.

このように光源RLの回数Tを設定することにより、複
数個の光源Liが存在する場合でも、各光線RLが向か
う光源Liの番号iが分かるので、正しく処理を行なう
ことができる。
By setting the number of times T of light sources RL in this way, even if there are a plurality of light sources Li, the number i of the light source Li to which each light ray RL is directed can be known, so that processing can be performed correctly.

また、ここでは部用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。
Also, here, for practical purposes, only reflection on the surface of an object was considered. If transmission through the object is also taken into consideration, a light beam may be generated in the transmission direction at the intersection of the object and the light beam R. However, this type of light ray is a ray directed toward an object, and if it is processed in the same manner as the above-mentioned ray R', the transmission of the object can be accurately 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
直線の始点位置座標(Sx、Sy+sz)と方向(dx
、dy、dz)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(ij)の位置(ij)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 that should be set when the light ray R is generated. When a ray R is generated as shown in FIG.
, dy, dz) are set. Furthermore, the position (ij) of the pixel p(ij) that is affected by the brightness of the ray R is also
It is set as the information. Furthermore, the attenuation rate G of the light ray R, the number of times T of the light ray R, and the type C of the light ray R are also set as information about the light ray R.

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、説明図である。ここで、x、y、z座標
軸に垂直で等間隔な複数の平面で物体定義空間を分割し
て生成される複数の立方体を、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(Tx、Ty、Tz)が、光線Rの情報として
設定される。すなわちこの位置(Tx、Ty、Tz)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、
光線孔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。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing information set on 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. Here, a plurality of cubes generated by dividing the object definition space by a plurality of equally spaced planes perpendicular to the x, y, and z coordinate axes is called a unit cube. Fourth
As shown in the figure, the position (Tx, Ty, Tz) of the last unit cube generated among the unit cubes sequentially generated as a three-dimensional digital straight line is set as information on the ray R. That is, this position (Tx, Ty, Tz) indicates the current position of the ray R, and is updated as the ray R passes through the object definition space. In addition, the error information ER for sequentially generating three-dimensional digital straight lines is
This is set as the information of the ray hole. By adding this error information ER and making a determination, a three-dimensional digital straight line can be generated at high speed.

なお3次元デジタル直線の発生方法の一例、およびこの
誤差情報ERの意味や計算方法については、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Jに記載されている。
For an example of how to generate a three-dimensional digital straight line, and the meaning and calculation method of this error information ER, see Reference 3: Pixel (PIxEL), No. 37, Akira Akimoto, "Ray...
Techniques for speeding up tracing are described in previous techniques and ARTS technique J.

第5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
曲面などの物体を表示する場合も、はぼ同様に行なうこ
とができる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing object information set in the object information setting section 2. As shown in FIG. To simplify the explanation, the displayed object will be limited to a sphere, but the same method can be used when displaying objects such as polyhedrons and free-form surfaces.

第5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。
As shown in FIG. 5, object information is input from the information input section 6 and set in the object information setting section 2. As shown in FIG.

設定される物体iの情報は、物体iを区別するための物
体番号ni、物体としての球の中心座標(xbybZi
)、半径ri、物体の材質を示す拡散係数di亀反射係
数refiである。さらに、物体i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
Information about object i to be set includes object number ni for distinguishing object i, center coordinates of the sphere as an object (xbybZi
), radius ri, diffusion coefficient di indicating the material of the object, and reflection coefficient refi. Further, as information indicating the circumscribed area of the object i, the range of the smallest rectangular parallelepiped including the object is set.

第6図は、物体としての球の外接領域を示す、説明図で
ある。第6図に示すように、物体iの外接領域は、X方
向の範囲(xi−、xl + )、X方向の範囲(yi
−。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a circumscribed region of a sphere as an object. As shown in FIG. 6, the circumscribed area of object i is the range in the X direction (xi-, xl + ), the range in the X direction (yi
−.

yi+)、2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。
yi+) and a range in two directions (zi-, zi+), which is a rectangular parallelepiped made up of a plurality of unit cubes. These values are integer values and are determined by the following formula.

xi−== floor(xi−ri)xi+ = c
eil(xi+ ri)yi−= floor(yH−
ri) yi+ == ceil(yH+ rH)zi−= f
loor(zl −ri)zi+ =: ceil(z
H+ ri)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7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、平行な光線やス
ポットライトなどの各種照明光を扱う場合も、はぼ同様
に行なうことができる。第7図に示すように、情報入力
部6から物体の照明として光源の情報が入力されて、物
体情報設定部2に設定される。設定される光源の情報は
、点光源iの位置座標(xb)’bzi)、光源の輝度
ILiである。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。
xi−==floor(xi−ri)xi+=c
eil(xi+ri)yi-= floor(yH-
ri) yi+ == ceil(yH+ rH)zi-= f
loor(zl −ri)zi+ =: ceil(z
H+ ri) floor(a): Maximum integer value not larger than a ceil(a): Minimum integer value not smaller than a FIG. 7 shows the light source information set in the object information setting section 2. It is a diagram. To simplify the explanation,
Although the explanation will be limited to point light sources, the same method can be used when dealing with various types of illumination light such as parallel light rays and spotlights. As shown in FIG. 7, information on a light source as illumination of an object is input from the information input section 6 and set in the object information setting section 2. The information on the light source that is set is the position coordinate (xb)'bzi) of the point light source i and the brightness ILi of the light source. This brightness ILi is a real value between 0 and 1. The value of the brightness ILi indicates the brightness of the light source, and when it is 1, it is the brightest, and when it is 0, it is a completely dark 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 light source information thus set are transmitted from the object information setting section 2 to the brightness calculation section 3 via the connection line 5.

第8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8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、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+3’
+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と接続されテいる。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a method of combining a plurality of brightness calculation units 3 into a three-dimensional array. As shown in FIG. 8, the brightness calculation units 3 are connected in a three-dimensional array via mutual communication means 31 provided within the brightness calculation units 3. That is, the brightness calculation section 3 is connected to the brightness calculation sections 3 on both sides in the x, y, and Z directions, and can mutually transmit information with these brightness calculation sections 3. Here, X+3'
The a, b, and c-th brightness calculation units 3 in the +z direction are (a, b,
c) If we call it 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)
It is connected to the brightness calculation section 3.

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
数りは、 D=AxBxC となる。
Further, A, B, and C brightness calculation units 3 are arranged in the x, y, and z directions in the figure, respectively, and the total number of brightness calculation units 3 is D=AxBxC.

第9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9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
ような分割を行なうことにより、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. 9 is an explanatory diagram showing a method of dividing a space defining an object into areas S assigned to each brightness calculation unit 3. As shown in FIG. 9, the object definition space is divided into a plurality of rectangular parallelepiped-shaped regions by some or all of the plurality of planes serving as the boundary surfaces of the unit cube. By performing such division, each region can be composed of a plurality of unit cubes or one unit cube.

またこの場合に、X方向の領域数がA個、X方向の領域
数がB個、2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3番め、X方向の5番め、方2向の0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。
In this case, division is performed so that the number of regions in the X direction is A, the number of regions in the X direction is B, and the number of regions in the two directions is C. Then, the third area in the X direction, the fifth area in the X direction, and the 0th area in the second direction are assigned to the (a, b, c) brightness calculation unit 3. Thereby, all the divided areas can be assigned to one brightness calculation unit 3, respectively.

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。
Moreover, by performing such allocation, the brightness calculation units 3 connected via the mutual communication means 31 are respectively in charge of adjacent areas.

第10.11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10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。
FIG. 10.11 is an explanatory diagram showing the contents of area information indicating the area S in charge of the brightness calculation unit 3. As shown in FIG. 10, area information storage means 33 provided in the brightness calculation section 3
Area information indicating the area S in charge of the brightness calculation unit 3 is stored in . This area information is X.

y、z方向の何番めかを示す(a、b、c)の値と、第
11図に示すような担当領域SのX、y、z方向の範囲
(X−2X+)、(y−2y+)、(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。
The values of (a, b, c) indicating the number in the y and z directions, and the ranges (X-2X+), (y-2y+) in the X, y, and z directions of the assigned area S as shown in FIG. ), (z-, Z+) are stored. Since each region is composed of a plurality of unit cubes or one unit cube, the values indicating these ranges are integer values.

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、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のに記憶される。
Further, in the brightness calculation units 3 existing on the outer periphery of the three-dimensional array, the brightness calculation units 3 may not be connected by the mutual communication means 31. Therefore, whether or not the luminance 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 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 are input from the information input means 6,
It is transmitted to each brightness calculation unit 3.

第12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、説
明図である。第12図に示すように、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. 12 is an explanatory diagram showing a process of storing object information and light source information from the object information setting section 2 in the object information storage means 35 and light source information storage means 36 provided in the brightness calculation section 3. . As shown in FIG. 12, the object information setting section 2
All object information and light source information stored in the connection line 5
The brightness calculation unit 3 is simultaneously transferred to all the brightness calculation units 3 via. The light source information storage means 36 provided in the brightness calculation section 3 stores all the light source information transferred via the communication means 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
は取る。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。
Further, the initial information determination means 38 provided in the brightness calculation section 3
First, the object information transferred via the communication means 32 is received. Next, the range of the area S in charge of the brightness calculation section 3 is read out from the area information storage means 33.

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 +yi十入(zi−2zi+
)とが比較される。
Range of this responsible area S (X, x+), (y +y+)
+ (z-, z+) and the range of the circumscribed area of the object information (Xi
+Xi + ), (yi +yi ten (zi-2zi+
) are compared.

第13図(a)、(b)は輝度計算部3の担当嶺域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13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。
FIGS. 13(a) and 13(b) are explanatory diagrams showing a comparison process between the responsible ridge area S of the brightness calculation unit 3 and the circumscribed area of the object information. As shown in FIGS. 13(a) and (b), the responsible area S
When and the circumscribed area have no common part, at least one of the following conditional expressions holds true.

X−≧Xi+ X+≦Xi − y−≧yi+ y十≦Mi− 2−≧zi+ 2+≦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i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i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-≧Xi+ It is required to find out whether they have a common part. As a result, if there is a common part, it is determined that the object i is included in the assigned area S, and all information about the object i is stored in the object information storage means 35. If they do not have a common part, they are not stored.

以上の処理におり、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, among the object information stored in the object information setting section 2, only the object information included within the assigned area S is stored in the object information storage means 35 provided in the brightness calculation section 3. .

第14図は、初期光線を各輝度計算部3で並列に発生さ
せるために、画像Pを部分画像Pnに分割する方法を示
す説明図である。第14図に示すように、画像Pが輝度
計算部の数と等しい数の部分画像Pnに分割される。こ
こでは画像Pを縦A個、横(BXC)個に均等に分割し
ている。各厘度計算部3に設けられた初期光線発生手段
40において、視点Eを始点として、担当する部分画像
Pnを構成する各画素p(ij)を通る半直線としての
光線Rを発生する。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a method of dividing image P into partial images Pn in order to generate initial light rays in parallel in each brightness calculation unit 3. As shown in FIG. 14, the image P is divided into partial images Pn, the number of which is equal to the number of brightness calculation units. Here, the image P is equally divided into A pieces vertically and (BXC) pieces horizontally. The initial light ray generating means 40 provided in each of the brightness calculation units 3 generates a light ray R as a half straight line starting from the viewpoint E and passing through each pixel p(ij) constituting the corresponding partial image Pn.

そのために初期光線発生手段40には、情報入力部6か
ら視点Eの位置座標(E工、E、、E2)担当する部分
画像Pnの位置と大きさとが、通信手段32を介して入
力される。初期光線発生手段40では、これらの値に基
づいて、初期光線としての光線Rの情報の発生を行なう
。この初期光線としての光線Rを示す半直線を求める方
法の一例は、文献4:ティー、ホイッテッ)’ (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
ンインブルーブトイルミネーションモデル7オオシエー
デイツドデイスプレイ(An Improved Il
lumination Model forShade
d Display) Jに記載されている。
For this purpose, the position and size of the partial image Pn in charge of the position coordinates (E, E, , E2) of the viewpoint E are input from the information input unit 6 to the initial ray generating means 40 via the communication means 32. . The initial light beam generating means 40 generates information on the light ray R as the initial light beam based on these values. An example of a method for finding a half-line indicating the ray R as the initial ray is given in Reference 4: Tee, Whittet)' (T,
Whitted), Communication of ACM
, Vol. 23, No. 6, pp. 343-349, article "An Improved Illuminated Model 7 Display"
illumination Model forShade
d Display) J.

第15図は、初期光線発生手段40と光線位置設定手段
41との動作を説明するための、説明図である。第15
図に示すように、半直線の始点となる視点Eの位置座標
(Ex、Ey、Ez)を、初期光線としての光線Rの始
点位置座標(Sx、Sy、Sz)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(dx、dy
、dz)として設定する。また、画素p(ij)の位置
(ij)を、光線Rの画素位置(ij)として設定する
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining the operations of the initial beam generating means 40 and the beam position setting means 41. 15th
As shown in the figure, the position coordinates (Ex, Ey, Ez) of viewpoint E, which is the starting point of the half-line, are set as the starting point position coordinates (Sx, Sy, Sz) of ray R as the initial ray, and
The direction from pixel p to the direction of ray R (dx, dy
, dz). Further, the position (ij) of the pixel p(ij) is set as the pixel position (ij) of the light ray R.

初期光線発生手段40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
期光線発生手段40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 beam generating means 40, the attenuation rate G of the generated beam R is set to 1, that is, the beam R is not attenuated at all. Further, as the number of times T, a preset constant value is given to the initial beam generating means 40 from the information input section 6. Further, as type C, a value of 0 is given, which indicates a ray of light directed toward an object.

初期光線発生部40では、このような情報を持つ光線R
が担当する部分画像Pnのすべての画素p(i、j)に
対応して発生される。
In the initial light beam generation section 40, a light beam R having such information is generated.
is generated corresponding to all pixels p(i,j) of the partial image Pn in charge of the pixel p(i,j).

こうして発生された光線Rの情報を受けて、光線位置設
定手段41は光線Rと物体定義空間との交点のうちで、
最も視点Eに近い交点の位置座標(tx、t、、tz)
を求める。ただし、視点Eが物体定義空間の内部に存在
する場合には、この位置座標(tX、t3F、tZ)は
視点Eの位置座標(Ex、Ey、Ez)に設定される。
In response to the information on the ray R generated in this way, the ray position setting means 41 selects one of the intersection points of the ray R and the object definition space.
Position coordinates of the intersection closest to viewpoint E (tx, t,, tz)
seek. However, if the viewpoint E exists inside the object definition space, the position coordinates (tX, t3F, tZ) are set to the position coordinates (Ex, Ey, Ez) of the viewpoint E.

この位置座標(tx、ty、Ez)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(Tx。
The position coordinates (tx, ty, Ez) are converted into integers to find a unit cube that includes this intersection, and this is used as the position (Tx) of the ray R as information.

T、、T、L)として設定する。この位置(Tx、Ty
、Tz)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。
T, , T, L). This position (Tx, Ty
, Tz) indicates the unit cube at the position where the ray R first enters the object definition space. Then, using this unit cube as the first unit cube, a row of unit cubes through which the light ray R passes in the object definition space is generated as a three-dimensional digital straight line in each brightness calculation section 3.

その後の処理において、光線Rが領域Sを通過して領域
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(Tx、Ty、Tz)は、
新たな領域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 subsequent processing, when the ray R passes through the area S and enters the area S', the information on the ray R is transferred to the brightness calculation unit 3.
transferred between. At that time, the current position (Tx, Ty, Tz) of the three-dimensional digital straight line as information of the ray R is
The position of the unit cube including the intersection of the new region S' and the ray R is updated.

さらに光線位置設定手段41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 beam position setting means 41, an initial value of error information ER for sequentially generating three-dimensional digital straight lines is calculated and set as the error information ER of the beam R. The method for calculating this initial value is detailed in Document 3, as mentioned above.

このようにして設定された光線Rの情報は、輝度計算部
3に設けられた光線情報記憶手段34に記憶される。
Information on the light ray R set in this way is stored in the light ray information storage means 34 provided in the brightness calculation section 3.

第16図は、初期光線としての光線Rが発生された腫度
計算部3から、この光線Rの位置(Tx、Ty、Tz)
を含む領域を担当する輝度計算部3への光線Rの情報の
転送処理を示す、説明図である。第16図に示すように
、光線情報記憶手段34から読み出された光線Rの情報
は、初期光線転送手段42に人力される。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
初期光線転送手段42によって読み出される。
FIG. 16 shows the position (Tx, Ty, Tz) of the ray R as the initial ray from the tumor degree calculation unit 3 where the ray R was generated.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a process of transferring information about a light ray R to a brightness calculation unit 3 in charge of an area including the area. As shown in FIG. 16, the information on the light beam R read out from the light beam information storage means 34 is manually input to the initial light beam transfer means 42. As shown in FIG. At the same time, the information on the assigned area S stored in the area information storage section 33 is read out by this initial beam transfer means 42.

この光線Rが初期光線である場合には、その位置(Tx
、Ty、Tz)は、その初期光線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。従って、この位置(
Tx、Ty、Tz)が担当領域Sに含まれている場合に
は、光線Rは担当領域Sを最初に通過することになる。
If this ray R is an initial ray, its position (Tx
, Ty, Tz) are set at the position where the initial ray first enters the object definition space. Therefore, this position (
Tx, Ty, Tz) are included in the assigned area S, the light ray R will pass through the assigned area S first.

従って、この光線Rの交差判定処理を行なうことができ
る。
Therefore, the intersection determination process for this light ray R can be performed.

同時に、この光線Rが初期光線でない場合にも、その位
置(Tx、Ty、Tz)はこの光線の交差判定処理を行
なうべき位置に設定されている。従って、光線Rの位置
(T工、Ty、T2)が担当領域Sに含まれている場合
には、この光線Rが初期光線であるか否かにかかわらず
、この光線Rの交差判定処理を行なうことができる。
At the same time, even if this ray R is not the initial ray, its position (Tx, Ty, Tz) is set to the position where the intersection determination process of this ray should be performed. Therefore, if the position of the ray R (T, Ty, T2) is included in the assigned area S, the intersection determination process for this ray R is performed regardless of whether this ray R is the initial ray or not. can be done.

しかし、もしこの位置(TX、Ty、Tz)が担当領域
Sに含まれていない場合には、その位置を含む領域を担
当する輝度計算部3に、この光線Rの情報を転送しなけ
ればならない。
However, if this position (TX, Ty, Tz) is not included in the area S in charge, the information on this ray R must be transferred to the brightness calculation unit 3 in charge of the area including that position. .

そこで、初期光線転送手段42は、光線Rの位置(Tx
、Ty、Tz)と担当領域Sの範囲(XrX十)+(y
+’/ + )+(z−、z+)との比較を行なう。
Therefore, the initial beam transfer means 42 determines the position of the beam R (Tx
, Ty, Tz) and the range of the responsible area S (XrX10) + (y
+'/+)+(z-, z+).

X−≦Tx<x+              (1)
y−≦T、<y+              (2)
2−≦T2<z+              (3)
という3条件式のすべてが満たされる場合、位置(Tx
、Ty、Tz)は担当領域Sに含まれている。従って、
初期光線転送手段42がら光線Rの情報が交差判定手段
39に転送されて、光線孔の交差判定処理が行なわれる
X-≦Tx<x+ (1)
y-≦T, <y+ (2)
2-≦T2<z+ (3)
If all three conditional expressions are satisfied, the position (Tx
, Ty, Tz) are included in the area S in charge. Therefore,
Information on the light ray R is transferred from the initial light beam transfer means 42 to the intersection determination means 39, and a light beam hole intersection determination process is performed.

また、これらの条件式のうちのどれがが成り立たない場
合、光線Rは他の担当領域S′に最初に入射する初期光
線である。従って、光線Rの情報をこの輝度計算部3で
処理してはならない。そこでこのような場合には、この
光線Rの情報を相互通信手段31を介して隣接する領域
を担当する輝度計算部3に転送する。
Furthermore, if any of these conditional expressions does not hold, the light ray R is the initial light ray that first enters the other assigned area S'. Therefore, the information on the light ray R must not be processed by the brightness calculation unit 3. Therefore, in such a case, information on the light ray R is transferred via the mutual communication means 31 to the brightness calculation unit 3 in charge of the adjacent area.

例えば、条件(1)が成り立たないで Tz < x − の場合には、光線Rの情報をX一方向に接続された輝度
計算部3に相互通信手段31を介して転送する。
For example, if condition (1) does not hold and Tz < x −, information on the light ray R is transferred to the brightness calculation unit 3 connected in the X direction via the mutual communication means 31.

また、 Tx≧X+ の場合には、光線Rの情報をX子方向に接続された輝度
計算部3に転送する。
Further, in the case of Tx≧X+, information on the light ray R is transferred to the brightness calculation unit 3 connected in the X direction.

もし条件(1)が成り立ち、条件(2)が成り立たない
場合には、yについて同様の転送処理を行なう。
If condition (1) is true but condition (2) is not true, the same transfer process is performed for y.

そして、条件(1)、(2)が両方とも成り立ち、条件
(3)のみが成り立たない場合には、2について同様の
転送処理を行なう。
Then, if both conditions (1) and (2) hold, but only condition (3) does not hold, the same transfer process is performed for 2.

こうした転送処理を行なうことにより、最終的に光線R
の(Tx、Ty、Tz)を含む領域を担当する輝度計算
部3にこの光線Rの情報を転送できる。
By performing such transfer processing, the ray R
Information on this light ray R can be transferred to the brightness calculation unit 3 in charge of the area including (Tx, Ty, Tz).

第17図は、輝度計算部3における光線Rの交差判定処
理方法を示す説明図である。第17図に示すように、交
差判定手段39は、前述の通り初期光線転送手段42か
ら転送された光線Rの情報を受けて、光線Rと物体情報
記憶手段35に記憶された物体との交差判定処理を行な
う。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a processing method for determining the intersection of light rays R in the brightness calculation unit 3. As shown in FIG. 17, the intersection determination means 39 receives information about the light ray R transferred from the initial ray transfer means 42 as described above, and determines the intersection between the light ray R and the object stored in the object information storage means 35. Perform judgment processing.

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。
As a result of this intersection determination process, if the ray R intersects the object, new rays R' and RL are generated from the ray R, and information on these rays R' and RL is stored in the ray information storage means. 34. However, if the number of times T as information about the light ray R is 0, no new light ray R' is generated as described above.

このような交差判定処理ついては、前述の各文献および
第2図に示されている。
Such intersection determination processing is shown in each of the above-mentioned documents and FIG. 2.

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に転送される。
Furthermore, as a result of the intersection determination process in the intersection determination means 39,
Information about the ray R that does not intersect the object is transferred to the adjacent brightness calculation unit 3.

第18図(a)、(b)は輝度計算部3間における光線
Rの情報の転送処理を示す、説明図である。第18図(
a)。
FIGS. 18(a) and 18(b) are explanatory diagrams showing the process of transferring information on the light ray R between the brightness calculation units 3. Figure 18 (
a).

(b)に示すように、まず直線発生手段43は物体と交
差しない光線Rの情報を交差判定手段39から受けて、
この情報を記憶する。そして、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。
As shown in (b), first, the straight line generation means 43 receives information about the ray R that does not intersect with the object from the intersection determination means 39, and
Remember this information. Then, one unit cube through which the ray R passes is generated by the addition determination process of the error information ER, which is information about the 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ない、その
結果に基づいて誤差情報ERの更新処理を行なう。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。
In order to generate such a unit cube, the straight line generation means 43 first performs an addition determination process on the error information ER, and then performs an update process on the error information ER based on the result. Next, the straight line generating means 43 selects and determines a coordinate axis for generating a unit cube from among the X, y, and z coordinate axes based on the result of this addition determination process, and determines selection information SEL.

この選択情報SELの値は0゜1.2のうちどれかであ
り、これらの値はそれぞ、x、y。
The value of this selection information SEL is any one of 0°1.2, and these values are x and y, respectively.

2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D
IRの値は1または−1である。これらの値の決定方法
は、前述の通り文猷3に示されてい志。
Two coordinate axes are shown. At the same time, the straight line generating means 43 also determines the direction DIR of the generated unit cube. This direction D
The value of IR is 1 or -1. The method for determining these values is shown in Bunyu 3 as mentioned above.

例えば、第18図(a)に示すように単位立方体(Ti
c。
For example, as shown in FIG. 18(a), a unit cube (Ti
c.

Ty、T2)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O1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(
TX + 1.Ty、Tz)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(Tz  1.Ty
、Tz)を発生する。
Ty, T2), if the selection information SEL is determined to be 1 in the O1 direction DIR by the addition judgment process of the error information ER of the ray R in the straight line generation means 43, the straight line generation The means 43 is a unit cube (
TX+1. Ty, Tz). Further, when the selection information SEL is determined to be 0 and the direction DIR is determined to be -1, the straight line generation means 43 generates a unit cube (Tz 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(Tx+TytTz)を新たに発生した
単位立方体(Tx’、Ty’、Tz’)に変更する。こ
うすることにより光線Rの位置(Tx、Ty、Tz)が
更新しされて、この位置(Tx、Ty、Tz)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 changes the position (Tx+TytTz) of the stored information of the light ray R to the newly generated unit cube (Tx', Ty', Tz'). By doing this, the position (Tx, Ty, Tz) of the ray R is updated so that this position (Tx, Ty, Tz) indicates the last unit cube in the row of unit cubes as a three-dimensional digital straight line. become.

また方向決定手段44は、直線発生手段43で決定され
た選択情報SELと方向DIRと位置(Tx、Ty、T
z)とを受けて、光線Rの通過方向の決定処理を行なう
Further, the direction determining means 44 uses the selection information SEL determined by the straight line generating means 43, the direction DIR, and the position (Tx, Ty, T
z), a process of determining the passing direction of the light ray R is performed.

第18図(a)に示すように、発生された単位立方体が
担当領域Sの範囲内の場合には、光線Rの通過方向を決
定できないので、方向決定手段44は直線発生手段43
に制御情報を送って、次の単位立方体を発生させる。
As shown in FIG. 18(a), when the generated unit cube is within the area S in charge, the passing direction of the light ray R cannot be determined, so the direction determining means 44 uses the straight line generating means 43
sends control information to generate the next unit cube.

また第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。
Further, as shown in FIG. 18(b), when the generated unit cube is outside the range of the assigned area S, the direction in which the unit cube is generated becomes the passing direction of the light ray R.

この処理を行なうために、方向決定手段44はまず選択
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(Tx、Ty、Tz)のうちの選択情報S
EL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の範囲内が範囲外かを判定する。
To perform this process, the direction determining means 44 first reads the range value of the area S in its duty indicated by the selection information SEL and the direction DIR from the area information storage means 33. and,
Selection information S among this value and position (Tx, Ty, Tz)
By comparison with the value indicated by EL, it is determined whether the generated unit cube is within the range of the assigned area S or not.

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+と位置のうちの選択情報SELで示さ
れる値Txとを比較して、次のように判定する。
For example, as shown in FIG. 18(a), when the selection information SEL is 0 and the direction DIR is 1, the value of X+ in the range is read out. This value X+ is compared with the value Tx indicated by the selection information SEL of the position, and the following determination is made.

Tz>x+のとき    範囲外 Tx≦X+のとき   範囲内 また、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−と位置のう
ちの選択情報SELで示される値T工とを比較して、次
のように判定する。
When Tz>x+: Outside the range When Tx≦X+: Within the range Also, when the selection information SEL is 0 and the direction DIR is -1, the value of X- in the range is read out. This value X- is compared with the value T indicated by the selection information SEL among the positions, and the following determination is made.

T工くX−のとき    範囲外 Tx≧X−のとき    範囲内 こうして、方向決定手段44が位置(’r:、Ty、T
z)を範囲内と判定した場合には、上述の通り光線Rの
通過方向を決定できないので、直線発生手段43に制御
情報を送って、次の単位立方体を発生させる。
When T x X- Outside the range When Tx≧X- Within the range Thus, the direction determining means 44 determines the position ('r:, Ty, T
If it is determined that z) is within the range, as described above, the passing direction of the ray R cannot be determined, so control information is sent to the straight line generating means 43 to generate the next unit cube.

また、方向決定手段44が位置(TX、Ty、T2)を
範囲外と判定した場合には、領域情報記憶手段33がら
、選択情報SELと方向DIRとで示される方向に輝度
計算部3が接続されているがどうかの有無の情報を読み
出す。
Further, when the direction determination means 44 determines that the position (TX, Ty, T2) is outside the range, the brightness calculation section 3 is connected in the direction indicated by the selection information SEL and the direction DIR from the area information storage means 33. Reads information on whether it is being used or not.

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、この方向に示す情報として、1がら6の値を光線情
報転送手段45に出力する。この1がら6までの値は、
それぞれX−2x+、y−5y十、z−2z十方向を示
している。
If the brightness calculation section 3 is connected in this direction, values from 1 to 6 are output to the light beam information transfer means 45 as information indicating this direction. These values from 1 to 6 are
The X-2x+, y-5y10, and z-2z10 directions are shown, respectively.

また、この方向に輝度計算部3が接続されていない場合
には、接続されていないことを示す情報として、零を光
線情報転送手段45に出方する。
Furthermore, if the brightness calculation section 3 is not connected in this direction, zero is output to the light beam information transfer means 45 as information indicating that it is not connected.

これらを受けた光線情報転送手段45は、方向決定手段
44から出力された値を受けて、直線発生手段43に記
憶された光線Rの情報を読み出して、この光線Rの情報
の転送を行なう。
The light beam information transfer means 45 receives the values output from the direction determining means 44, reads out the information on the light beam R stored in the straight line generation means 43, and transfers the information on the light beam R.

もし、方向決定手段44がら零が出力された場合、すな
わち光線Rの情報を転送すべき方向に輝度計算部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は物体と交差して
いないことが分かる。
If the direction determination means 44 outputs zero, that is, if the brightness calculation unit 3 is not connected in the direction in which information about the ray R should be transferred, the ray R will go outside the object definition space. Become. Therefore, it can be seen that this ray R does not intersect with the object.

そこで光線情報転送手段45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の種類Cの値を基に、この光線Rが物体に向か
うものか、光源に向かうものかを判定する。もし光線R
が光源に向かうものである場合には、光源情報記憶手段
36から光源の情報を読み出して、光線Rの輝度■を決
定する。
Therefore, the light beam information transfer means 45 outputs information about this light beam R to the brightness determination means 37. The brightness determining means 37 determines, based on the value of the type C of the light ray R, whether the light ray R is directed toward an object or a light source. If the ray R
If the light beam R is directed toward a light source, the light source information is read from the light source information storage means 36, and the brightness (■) of the light beam R is determined.

ただし、複数個の光源Liが存在する場合には、光源R
の回転Tで示される光源番号iを参照して、その番号の
光源Liの情報を読み出して、輝度Iを決定する。
However, if there are multiple light sources Li, the light source R
The brightness I is determined by referring to the light source number i indicated by the rotation T of , reading the information of the light source Li having that number.

また、もし光線Rが物体に向かうものである場合には、
何も処理を行なう必要は無い。
Also, if the ray R is directed towards an object, then
There is no need to perform any processing.

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。
This determination process is as shown in each of the above-mentioned documents and FIG. 2.

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(ij)に、その輝度■を加算する
Then, via the communication means 32, the luminance ■ is added to the pixel p(ij) of the image storage unit 4 indicated by the information on the light ray R.

また、方向決定手段44より1から6までの値が出力さ
れた場合には、光線情報転送手段45は、その値で示さ
れる方向に接続された輝度計算部3に、相互通信手段3
1を介して光線Rの情報を転送する。
Further, when a value from 1 to 6 is output from the direction determining means 44, the beam information transfer means 45 sends the mutual communication means 3 to the brightness calculation section 3 connected in the direction indicated by the value.
The information of the ray R is transferred via 1.

例えば、選択情報SELが0で方向DIRが1の場合に
は、方向決定手段44から2が出力されて、この値を受
けた光線情報転送手段45は、X子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、選択情
報SELがOで方向DIRが−1の場合には、方向決定
手段44から1が出力されて、この値を受けた光線情報
転送手段45は、X一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。
For example, when the selection information SEL is 0 and the direction DIR is 1, the direction determination means 44 outputs 2, and the light beam information transfer means 45 that receives this value is connected to the brightness calculation unit connected in the X direction. The information of the ray R is transferred to 3. Similarly, when the selection information SEL is O and the direction DIR is -1, the direction determination means 44 outputs 1, and the light beam information transfer means 45 that receives this value outputs the luminance value connected in the X direction. Information on the ray R is transferred to the calculation unit 3.

こうして転送された光線Rの情報は、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
The information of the light ray R transferred in this way is transmitted to the mutual communication means 31
, and stored in the light beam information storage means 34.

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。
When all the information on the light rays R stored in the light ray information storage means 34 of each brightness calculation section 3 has been processed through the above-described intersection determination process, the composition of the image P is completed.

(発明の効果) 本発明の物体画像合成装置では、初期光線を各コンピュ
ータで並列に発生している。このため、1台のコンピュ
ータで初期光線を発生する場合と比べて、はるかに高速
に初期光線を発生できる。この効果が全体の処理時間に
与える影響は大きく、全体の画像合成を大幅に高速化で
きる。
(Effects of the Invention) In the object image synthesis device of the present invention, initial light beams are generated in parallel by each computer. Therefore, the initial beam can be generated much faster than when the initial beam is generated by a single computer. This effect has a large effect on the overall processing time, and can significantly speed up the overall image synthesis.

特に、初期光線の数は画素数に比例するので、画素数が
多い高画質の画像を合成する場合に、最大の効果を発揮
できる。
In particular, since the number of initial light rays is proportional to the number of pixels, the greatest effect can be achieved when synthesizing high-quality images with a large number of pixels.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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、その輝度計算部の詳細な構成を
示す構成図、第2図は、画素p(ij)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
定すべき光線凡の情報を示す説明図、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説明
図、第5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、第6図は、物体としての球の外接領域
を示す説明図、第7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、第8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9
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、第1
0.11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、第12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説明図、第13図Ca)、(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、第14図は、初期光線を各輝
度計算部3で並列に発生させるために、画像Pを部分画
像Pnに分割する方法を示す説明図、第15図は、初期
光線発生手段40と光線位置設定手段41との動作を説
明するための説明図、第16図は、初期光線としての光
線Rが発生された輝度計算部3から、この光線Rの位置
(Tx、Ty、Tz)を含む領域を担当する輝度計算部
3への光線Rの情報の転送処理を示す説明図、第17図
は、輝度計算部3における光線Rの交差判定処理を示す
説明図、第18図(a)、(b)は、輝度計算部3間に
おける光線Rの情報の転送処理を示す説明図である。 図において、 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・・・踵皮決定手段、38・・・初期情報判
定手段、39・・・交差判定手段、40・・・初期光線
発生手段、41・・・光線位置設定手段、42・・・初
期光線転送手段、43・・・直線発生手段、44・・・
方向決定手段、45・・・光オ 1 図 オ I 図 (b) オ 4 図 オ 6 口 OXl−xt+        X オフ図 オ 80 オ 90 ;710口 オ 11 図 x−x+x 升 12 図 オ 13 図 (a) (b) −714図 部分画像Pn 第16図 第17図 第18 図 (a)
FIG. 1(a) is an overall configuration diagram showing the entire object image synthesis device, FIG. 1(b) is a configuration diagram showing the detailed configuration of its brightness calculation section, and FIG. ), FIG. 3 is an explanatory diagram showing the information about the ray R that should be set when the ray R is generated, and FIG.
5 is an explanatory diagram showing the information set in the ray R in order to generate the row of unit cubes through which it passes as a three-dimensional digital straight line. FIG. 5 shows the object information set in the object information setting section 2. An explanatory diagram, FIG. 6 is an explanatory diagram showing a circumscribed area of a sphere as an object, FIG. 7 is an explanatory diagram showing information on a light source set in the object information setting section 2, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing a plurality of luminances. Explanatory diagram showing a method of combining calculation units 3 into a three-dimensional array, No. 9
FIG.
0.11 is an explanatory diagram showing the contents of area information indicating the area S in charge of the brightness calculation section 3, and FIG. 12 is an explanatory diagram showing the contents of the area information indicating the area S in charge of the brightness calculation section 3.
An explanatory diagram showing the process of storing object information and light source information from the object information setting unit 2, FIGS. FIG. 14 is an explanatory diagram showing a method of dividing image P into partial images Pn in order to generate initial rays in parallel in each brightness calculation unit 3, and FIG. 15 is an explanatory diagram showing a comparison process with FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining the operations of the initial light beam generation means 40 and the light beam position setting means 41. FIG. 16 shows the position (Tx , Ty, Tz); FIG. 17 is an explanatory diagram showing the process of transmitting the information of the ray R to the brightness calculation unit 3 which is in charge of the area including the areas including the brightness calculation unit 3; FIGS. 18(a) and 18(b) are explanatory diagrams showing the process of transferring information on the light ray R between the brightness calculation units 3. In the figure, 2...object information setting section, 3...luminance calculation section, 4...
・Image storage section, 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... Heel skin determining means, 38... Initial information determining means, 39... Intersection determining means, 40... Initial light ray Generation means, 41... Light beam position setting means, 42... Initial beam transfer means, 43... Straight line generation means, 44...
Direction determining means, 45... Light O 1 Figure O I Figure (b) O 4 Figure O 6 Mouth OXl-xt+ a) (b) Figure -714 Partial image Pn Figure 16 Figure 17 Figure 18 (a)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 物体の情報を設定する物体情報設定部と、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上記
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
により上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上記画像として記憶
する画像記憶部とで構成される物体画像合成装置におい
て、上記輝度計算部に、 (a)上記画像を分割することにより生成される複数の
部分画像のうちの1部分画像を担当して上記視点からこ
の部分画像の各画素を通る複数の初期光線としての上記
光線の情報を発生する初期光線発生手段と、 (b)この初期光線発生手段で発生された初期光線とし
ての上記光線の情報を構成する一要素としての上記光線
の位置を上記初期光線が上記物体定義空間に最初に入射
する位置に新たに設定する光線位置設定手段と、 (c)上記物体定義空間内における上記輝度計算部の担
当領域の範囲を記憶する領域情報記憶手段と、(d)上
記担当領域と隣接する領域を担当する複数の隣接輝度計
算部と上記輝度計算部との相互通信を行なう相互通信手
段と、 (e)上記初期光線発生手段で発生された上記光線の情
報および上記相互通信手段で上記隣接輝度計算部から転
送された上記光線の情報を記憶する光線情報記憶手段と
、 (f)この光線情報記憶手段に記憶された上記光線の情
報を読み出してその一要素としての上記光線の位置と上
記領域情報記憶手段に記憶された上記範囲の情報との比
較を行ない上記光線の位置が上記範囲外の場合に上記相
互通信手段を介して上記光線の情報の転送処理を行なう
初期光線転送手段と、 が備えられていることを特徴とする、物体画像合成装置
[Claims] An object information setting unit that sets information about the object, and a light ray that is responsible for one area out of a plurality of areas generated by dividing the space in which the object is defined and passes through this area. a plurality of brightness calculation units that calculate the brightness of the pixel by performing an intersection determination process between the pixel and the object included in the responsible area;
In an object image synthesis device comprising an image storage unit that stores the brightness calculated by the brightness calculation unit as the image, the brightness calculation unit includes: (a) a plurality of images generated by dividing the image; (b) initial ray generating means for generating information on the rays as a plurality of initial rays that are in charge of one of the partial images and pass through each pixel of the partial image from the viewpoint; (b) the initial ray generating means; a ray position setting means for newly setting the position of the ray as one element constituting the information of the ray as the initial ray generated at the position where the initial ray first enters the object definition space; c) area information storage means for storing the range of the area in charge of the brightness calculation unit in the object definition space; and (d) a plurality of adjacent brightness calculation units responsible for areas adjacent to the area in charge and the brightness calculation unit. (e) a light beam for storing information on the light beam generated by the initial light beam generation means and information on the light beam transferred from the adjacent brightness calculation unit by the mutual communication means; (f) reading the information of the light beam stored in the light beam information storage means and comparing the position of the light beam as one element with the information of the range stored in the area information storage means; initial beam transfer means for performing a process of transferring information of the light beam via the mutual communication means when the position of the light beam is outside the range; .
JP11560586A 1986-05-19 1986-05-19 Synthesizing device for object image Pending JPS62271076A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01177685A (en) * 1988-01-08 1989-07-13 Hitachi Ltd Rendering processor and screen display device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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