WO2002069271A1

WO2002069271A1 - Simulateur dote d'une fonction de generation d'images video et procede de simulation comprenant une etape de generation d'images video

Info

Publication number: WO2002069271A1
Application number: PCT/JP2002/001816
Authority: WO
Inventors: Shigeru Muraki; Masato Ogata; Kagenori Kajihara; Xuezhen Liu; Kenji Koshizuka
Original assignee: National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology; Mitsubishi Precision Co., Ltd.
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2002-09-06
Also published as: CN1282133C; JP2002259886A; WO2002069271A8; EP1298594A1; KR100875297B1; CN1457473A; KR20030022110A; JP4688316B2; EP1298594A4; US20030117394A1; US7212198B2

Description

明細書映像生成機能を有するシミュレーション装置及び映像生成段階を有するシミュレーション方法

1 . 技術分野

本発明はシミュレーシヨン装置及び装置に係り、特に解析モデルが構築される三次元空間を複数の部分空間に分割して解析対象の挙動をシミュレーシヨンし、シミュレーション結果を部分空間ごとに映像化した後に、隠顕関係を考慮してこの映像を重畳することにより、解析モデルの挙動を実時間で可視化することの可能な映像発生機能を有するシミュレーション装置及び映像発生段階を有するシミユレーション方法に関する。

2 . 背景技術

近年ディジタル計算機の性能向上に伴って、大規模な解析対象の挙動をシミュレーションすることが可能となってきているが、挙動の理解を容易にするためにはシミユレーション結果を可視化することが重要となる。

図 1は従来のシミユレーション装置の構成図であって、設定されたパラメータ 1〜mに基づいて解析対象の動的特性を演算するシミユレータ 1 0 と、シミュレータ 1 0 の演算結果を記憶する記憶媒体 (例えばハードディスク） 1 1 と、記憶媒体 1 1 に記憶された演算結果を映像化する映像化装置 1 2 と、映像化装置 1 2で映像化されたシミュレーション結果を表示する表示パネル 1 3 とから構成されている。

しかし、従来のシミュレーション装置では、映像化をシミュレ一ション終了後に実行するボストプロセスとして取り扱つているため以下の課題が生じる。

1 . シミュレーション装置から出力されるシミュレーション結果をいつたん記憶媒体に記憶した後に映像化するため、パラメータを変更した結果を実時間で観察することは困難である。

2 . シミュレーション結果を映像化装置で映像化するためにはハードデイスク等に記憶されたシミュレ一ション結果を映像化装置に合致する形式に変換することが必要となるが、解析対象の規模が大きい場合には変換計算量が膨大となる。

例えば、視点を移動した場合には移動後の視点に対応した画像を再度生成する必要もあり、またシミュレーション結果がボリュームデータとして出力されポリゴンにより映像化される場合にはポリュームデータをポリゴンに変換することが必要となる。このため、シミュレーション結果を実時間で映像として観察することは不可能であった。

そこでシミュレーション演算及び映像化処理を高速化するために、いわゆる分散型シミュレーション装置が提案されている。

図 2はノード数 8の分散型シミュレーション装置の構成図であつて、解析対象の挙動を各ノード # 1 〜 # 8で分散演算し、演算結果を合成する。

ノード # 1〜 # 8 の出力は、通信回線（例えば Mes s age Pas s ing I nt e r fac e) 及びハイスピードネットワークスィッチヤ 2 1 を介してサーバ 2 2に伝送され、 C R T 2 3に映像として表示される。そして、シミュレーション結果を視覚的に認識するには 1秒間に

3 0枚程度（ビデオレート）の頻度で映像を更新することが必要となるため、解析対象の規模が大きくなるとノード数、即ち並列接続されるコンピュータ数を増加しなければならない。しかしながら、各ノードとサーバの間の通信回線は 1回線であるため、ノード数を増加した場合にはノード間あるいはノード · サーパ間の通信に衝突が生じ通信に要するオーバへッド時間を無視することができなくなる。

図 3は並列台数と処理時間の関係を示すグラフであって、横軸は並列コンピュータ台数を、縦軸は処理時間（秒）を表す。即ち、図 3は並列接続するコンピュータ台数を 5 0〜 1 0 0台にまで増加すると処理時間は短縮されるものの、コンピュータ台数を 1 0 0台以上に増加した場合には却って処理時間が長くなることを示している

。そして、現在使用可能な C P Uを使用した場合には、最短の処理時間は " 0 . 5秒" 程度にすぎない。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、解析モデルが構築される三次元空間を複数の部分空間に分割して解析対象の挙動をシミュレーションし、シミュレーション結果を部分空間ごとに映像化した後に、隠顕関係を考慮して映像を混合することにより、解析対象の挙動を実時間で映像化することの可能な映像生成機能を具備するシミュレーション装置を提供することを目的とする。

3 . 発明の開示

第 1 の映像生成機能を有するシミュレーション装置及び方法は、解析対象の数式モデルが構築される三次元空間を分割した複数の部分空間毎に解析対象の挙動を所定の時間間隔毎にシミュレーションする複数の部分シミユレーション手段と、部分シミュレーション手段でシミュレーションされた部分空間のシミュレーション結果の部分映像を所定の時間間隔内に生成する複数の部分映像生成手段と、部分映像生成手段で生成された部分映像を混合して解析対象全体のシミュレーション結果の映像である全体映像を所定の時間間隔内に生成する全体映像生成手段と、全体映像生成手段で生成された全体映像を前記所定の時間間隔内に表示する表示手段とを具備する。本発明にあっては、解析対象の挙動が部分空間に分割してシミュレーシヨンされ、シミュレーション結果が直ちに映像化される。そして、部分映像を混合することにより解析対象のシミュレーシヨン結果が映像化される。

第 2 の映像生成機能を有するシミュレーション装置及び方法は、部分シミュレーション手段が部分空間を分割した複数のポクセルのポクセル値を演算するものである。

本発明にあっては、部分空間を賽の目状に分割したポクセル単位でシミュレーション演算が実行される。

第 3 の映像生成機能を有するシミュレーション装置及び方法は、部分映像生成手段が、部分シミュレーション手段でシミュレーション演算されたポクセル値をマルチプル · シェア一ド重畳法により混合して部分映像を生成する。

本発明にあっては、部分空間のポクセル値がマルチプル ' シェアード重畳法により混合される。

第 4 の映像生成機能を有するシミュレ一シヨン装置及び方法は、バイナリー · スペース ' パーティショニング法により決定された優先度に基づいて部分映像生成手段で生成された部分映像を混合するものである。

本発明にあっては、 B P S法により決定された優先度に基づいて部分映像が混合される。

第 5 の映像生成機能を有するシミュレーシヨン装置及び方法は、全体映像生成手段が、 2つの部分映像を 2つの部分映像の隠顕関係に基づいて混合し混合映像を生成する混合映像生成手段が階層的に積み重ねられた構成を有する。本発明にあっては、全体映像生成手段は、複数の混合映像生成手段がパイプラインで構成される。

第 6 の映像生成機能を有するシミュレーション装置及び方法は、混合映像生成手段が、 2つの部分映像の優先度を判定する優先度判定手段と、優先度判定手段における判定結果に基づいて 2つの入力映像と 2つの出力映像の対応関係を切替える切替え手段と、切替え手段から出力される出力映像を混合方程式に基づいて混合し混合映像を出力する映像混合手段を具備する。

本発明にあっては、混合映像生成手段が、特定機能を有するハードウエアを組み合わせることによって構成される。

4 . 図面の簡単な説明

図 1 は、従来のシミユレーション装置の構成図である。

図 2は、従来の分散型シミュレーション装置の構成図である。図 3は、並列台数と処理時間の関係を示すグラフである。

図 4は、本発明に係るシミュレーション装置の構成図である。図 5は、部分空間への分割方法説明図である。

図 6は、 1つの部分空間の斜視図である。

図 7は、部分空間の部分映像生成方法の説明図である。

図 8は、 M S重畳法の説明図である。

図 9は、 B P Sツリー表現図である。

図 1 0は、混合方法の説明図である。

図 1 1 は、隠顕関係図である。

図 1 2は、混合過程の説明図（ 1 / 2 ) である。

図 1 3は、混合過程の説明図（ 2 2 ) である。

図 1 4は、パイプライン方式のコンポ一ザの構成図である。

図 1 5は、マージャの構成図である。図 1 6は、本発明に係るシミュレーション装置の動作タイミング図である。

図 1 7は、サーバ処理ノレ一チンのフローチャートである。

図 1 8は、ノード処理ルーチンのフローチャートである。

図 1 9は、部分映像生成ルーチンのフローチャートである。

5. 発明を実施するための最良の形態

図 4は本発明に係るシミユレーション装置の構成図であって、シミュレーシヨン装置 4は、装置全体を制御するサーバ 4 0、映像を表示する表示装置（例えば C R T) 4 1、解析モデルが構築される三次元空間を複数に分割した部分空間のシミュレーション及び映像化処理を実行する複数のノード 4 3 ：!〜 4 3 8、及び各ノード 4 3 1〜4 3 8の出力を合成してサーバに出力するコンポ一ザ 4 4から構成される。

サーバ 4 0は、ノス 4 0 0を中心として C P U 4 0 1、 C P U 4 0 1で実行されるプログラム及び C P U 4 0 1の処理結果を記憶するメモリ 4 0 2、動画信号を表示装置 4 1 に出力するグラフィックボード（GB) 4 0 3及びコンポ一ザ 4 4 とインターフェイスするためのインターフェイスボード（ I F B) 4 0 4で構成される。

また各ノード 4 3 1〜4 3 8はすべて同一の構成を有し、パス 4 3 aを中心として解析対象の一部が構築される部分空間についてシミュレーシヨンを実行する C P U 4 3 b、 C P U 4 3 bで実行されるシミュレーションプログラム及び C P U 4 3 aのシミュレーション結果を記憶するメモリ 4 3 b、部分空間のシミュレーション結果の映像を生成する映像生成エンジンボード（V G B) 4 3 c、及びコンポ一ザ 4 4 とィンタ一フェイスするためのィンターフヱイスボード（ I F B) 4 3 dから構成される。なお、上記実施形態においてはサーバ 4 3 1〜 4 3 8のシミュレーション結果の映像は専用の映像生成エンジンで生成されるものとしたが、 C P U 4 3 bが高速な処理能力を有していれば映像発生プログラムによりソフトウエア的に映像を発生してもよい。

図 5は部分空間への分割方法説明図であって、解析モデルが構築される三次元空間 Bを部分空間 B 1 〜B 8に 8分割した場合を示している。そして、各部分空間 B l ~B 8内の解析モデルがそのまま各ノード 4 3 1〜 4 3 8に組み込まれる。

図 6は 1つの部分空間 B i の斜視図であって、部分空間 B i は複数のポクセル V (i,j ,k) に分割され、シミュレーションを実行することによって 1個のポクセル V (i,j ,k) に対して 1組のポクセル値が算出される。

ポクセル値がいかなる物理量に対応するかは解析対象が何であるかに依存する。例えば地球の天気をシミュレーションする場合には、ポクセル値は大気中の一点の気温、大気圧、風向、風速等となる。このように、ポクセル値は 1つには限定されることはなく、複数の物理量を含んでいてもよい。

なお、部分空間への分割数は特に限定されないが、部分空間で発生される映像の合成を容易にするために、複数個、特に 2の 3 n乗 (nは正整数）個に分割することが有利である。

シミユレーション結果の映像化のために、ポクセル値は予め定められた規則に従って色彩情報に変換される。例えば、気温が高温であれば赤色に、低温であれば青色に、中間の温度であれば黄色に変換される。

図 7はレイキャスティング法（R C法）による部分空間の映像発生方法の説明図であって、スクリーン S上のピクセル P (p ， q ) の色は、部分空間 B i 内の円柱 Cに含まれるポクセルの色情報の重畳積分値として決定される。

しかし、視野はスクリーン Sから遠くなるほど拡大するので、円柱 Cの太さはスクリーンから遠くなるほど太くなるため、重畳積分する範囲はスクリーンからの距離に応じて拡大し、重畳積分演算が複雑となる。

そこで、本発明においては、マルチプル · シェアード重畳法（M S法）を適用することによって映像発生を容易にしている。

図 8は MS法の説明図であって、（A) は図 7 と同じく R C法を適用した場合を、（B) は M S法を適用した場合を示す。

即ち、 MS法では、部分空間を歪ませ、歪められた部分空間内のポクセルを基準面に垂直な平行光により照射して基準面に映像を生成することにより、単なる加算により基準面上のピクセル値を算出することが可能となる。

M S法により生成された部分空間の映像である部分映像は、各ノードからコンポ一ザ 4 4に伝送され、部分空間の映像を混合して解析モデル全体の映像である全体映像を生成する。

そして全体映像を生成するためには、視点と各部分空間の位置関係に基づいて隠顕関係を決定することが必要となるが、図 5を参照して隠顕関係の決定方法を説明する。

まず、 8つの部分空間 B 1 〜； B 8 を 7つのセパレート面 S l〜 S 7 によって隔てる。即ち、第 1のセパレート面 S 1 によって、第 1 の部分空間群 B l 〜B 4 と第 2の部分空間群 B 5〜： B 8 に分割する。次に第 1の部分空間群を第 2のセパレート面 S 2 によつて第 1— 1の部分空間群 B 1 及び B 2 と第 1 -2の部分空間群 B 3 及び B 4 に分割する。さらに、第 1 一 1の部分空間群を第 3 のセパレート面 S 3 によって第 1 一 1 一 1の部分空間群 B 1 と第 1一 1 — 2の部分空間群 B 2 に分割する。このようにセパレート面で分割される 1つの空間にサブボリユームが 1つ含まれるようになるまで分割を繰り返す。そして、視点との距離が最短である空間に含まれるサブボリューム B i に対応する映像 I i の優先度を最高に設定する。即ち、視点との距離が短いほど部分空間 B i に対応する映像 I i に高い優先度を付与して B S P (Binary Space Pa rtitioning) ツリー形式で表現する。

図 9は、図 5の B S Pツリー表現であって、部分空間 B 1 に対応する映像 I 1 に優先度 " 1 " が付与され、以下映像 I 3 、 I 2 、 1 4 、 1 6 、 1 8 、 1 5 、 1 7 の順に優先度が付与される次に部分空間の映像混合方法を説明する。

光源から放射される光が、解析モデルが構築される三次元空間を貫通してスクリーン上の点（ p， q ) に到達する場合の点（ p， q ) における輝度 I cは [数 1 ] で表される。

二こで μ ( t ) は光線上の位置 t における減衰率

L ( s ) は光線上の位置 s における輝度 [数 1 ]

SO は光線の出発点

S 1 は光線の終点

[数 1 ] を Δ s = Δ t として離散化すると [数 2 ] となる。

^SEL ^S)

[数 2 ]

∑i=N-1 -| ~ r j=i-1

[数 2 ] を展開すると [数 3 ] となる。 I C= { Ο0+ Ο1 α 0+ Ο2α 0α 1+ Ο3α 0α 1α 2

+…… + Ck-1ひ 0α 1…… a k一 1}

+ { ひ 0ひ 1 ひ k一 1 C k+ ο; 0 CK 1 ··· ひ k_l C k+1ひ k

+ α 0 · 1…… a k-lCN-1 a k…… a N-2}

= I A+ AA · I B

AC= AA · AB

[数 3 ] ただし AA= α Οα 1 a k-1 ·

AB= a a k+1 a N_l

I A= C 0+ C 1 a 0+ + Ck-1 a 0··· a k-1

I B= Ck+ Ck+la k+…… + CN-1 a k--- a N~2

[数 3 ] から判明するように、輝度がそれぞれ I A 及び I B で表される 2つの映像を [数 3 ] を使用して混合することにより合成映像の輝度を求めることが可能である。なお、上記は分割数を " 2 " とした場合を説明したが、分割数を 2より大とした場合にも同様に混合可能であることも明らかである。

図 1 0は混合方法の説明図であって、輝度、透過率がそれぞれ I A ， A A 及び IB ， A B の 2枚の映像を [数 3 ] に示す混合方程式に従って混合すると、輝度、透過率が I c ， A c の混合映像が生成される。

図 1 1は隠顕関係図であって、図 9の B P Sツリーに基づいて 8 個のサブボリューム B 1 〜： B 8 に対応する映像隠顕関係を示す。

図 1 2は混合過程の説明図（その 1 ) であって、サーバ 4 3 1で部分空間 B 1 の映像 I I 力 S、サーバ 4 3 2で部分空間 B 2 の映像 I 2 が、サーバ 4 3 3で部分空間 B 3 の映像 I 3 力 S、サーバ 4 3 4で部分空間 B 4 の映像 1 4が生成される。

映像 I 1 〜 1 4 はコンポ一ザ 4 4に伝送され、図 1 0に示す混合方程式に従って混合され、 I I +12 +13 +14 が生成される。

図 1 3は混合過程の説明図（その 2 ) であって、映像 I 1 〜 I 8 が混合されて解析対象全体のシミユレーション結果の映像が生成される。

映像を混合するコンポ一ザ 4 4はソフトウエアによつて構築することも可能であるが、高速処理のためにいわゆるパイプライン方式のコンピュータを使用して並列演算を行うことが有利である。

図 1 4はパイプライン方式のコンポ一ザの構成図であって、コンポーザ 4 4は 8枚の映像を合成するために 7個のマージャ 4 4 1〜 4 4 7で構成される。

図 1 5は 1つのマージャの詳細構成図であって、各マージャは優先度判定部 4 4 a、セレクタ 4 4 b及びブレンダ 4 4 cから構成される。

即ち、ノード X及び Yの出力は優先度判定部 4 4 a及びセレクタ 4 4 bに入力される。優先度判定部ではノ一ド Xで生成された画像 I X とノード Yで生成された画像 I Y の隠顕関係を判定してセレクタ 4 4 bに制御指令を出力する。

例えば I Y の優先度が高く、 I X の優先度が低い場合にはセレクタ 4 4 bのクロス経路を選択し、ノード Xの出力をセレクタ 4 4 bの出力口 Bに、ノード Yの出力をセレクタ 4 4 bの出力口 Aに出力する。逆に、 I Y の優先度が低く、 I X の優先度が高い場合にはセレクタ 4 4 bのストレート経路を選択し、ノード Xの出力をセレクタ 4 4 bの出力口 Aに、ノード Yの出力をセレクタ 4 4 bの出カロ Bに出力する。

そして、プレンダ 4 4 cでは、セレクタ 4 4 bの 2つの出力を図 1 0に示す混合方程式に基づいて混合して混合された映像の強度及び透過率を出力する。

図 1 4に戻って、シミュレーション装置 4が 8台のサーバ 4 4 1 〜4 4 8を具備する場合には、コンポ一ザ 4 4は 7台のマージャ 4 4 1〜4 4 7が 3段に積み重ねられて構成される。

即ち、第 1のマージャ 4 4 1では画像 I 1 と 1 3 が混合され、第 2のマージャ 4 4 2では画像 1 2 と 1 4 が混合され、第 3のマージャ 4 4 3では画像 1 5 と 1 7 が混合され、第 4のマージャ 4 4 4では画像 1 6 と 1 8 が混合される。

第 5のマージャ 4 4 5では第 1のマージャ 4 4 1及ぴ第 2のマージャ 4 4 2の出力が混合され、第 6のマージャ 4 4 6では第 3のマージャ 4 4 3及び第 4のマージャ 4 4 4の出力が混合される。そして、第 7のマージャ 4 4 7では第 3のマージャ 4 4 3及び第 4のマージャ 4 4 4の出力が混合されてコンポ一ザ 4 4の出力となる。

なお、上記実施態様はサーバ数が 8の場合のコンポーザについて説明したが、サーバ数を 9以上とした場合には上記サーバ数が 8 コンポーザを積層することにより対応可能である。

コンポ一ザ 4 4の出力はサーバ 4 0に伝送されて表示装置 4 1 で表示されるが、混合映像は M S法により映像化されているため、表示装置 4 1 に表示する際には周知のテクスチャマツビング機能を使用して歪みを補正することが必要である。

図 1 6は本発明に係るシミュレーション装置の動作タイミング図であって、最上段はサーバの動作タイミングを、第 2段以下はノード # 1〜 # 8の動作タイミングを示す。

即ちサーバとノードの動作を同期させるために、例えばサーバはタイミングパルスを生成する。

タイミングパルスを検知すると、サ一パほシミュレーション条件、映像を観察する視点位置等をパラメータとして各ノードに出力する。

各ノードはパラメータを受け取ると、解析対象のサブ空間のシミユレーションを実行し、次にシミュレーション結果を部分映像化し、部分映像を出力する。

サーバは各ノードから部分映像を集め、コンポ一ザで混合し、歪みを補正した後全空間の映像を表示する。

図 1 7はサーバで実行されるサーバ処理ルーチンのフローチヤ一トであって、ステップ 1 7 0で動作タイミングであるかを判定し、動作タイミングでなければ直接このルーチンを終了する。

ステップ 1 7 0で肯定判定されたとき、即ち動作タイミングであればステップ 1 7 1 でシミュレーション条件、映像を観察する視点位置等をパラメータとして各ノードに出力する。

次にステップ 1 7 2でコンポーザで混合された映像を受け取り、ステップ 1 7 3でマッピング処理をして歪みを補正して表示装置に表示してこのル一チンを終了する。

図 1 8は各ノ一ドで実行されるノード処理ルーチンのフローチヤ一トであって、ステップ 1 8 0で動作タイミングであるかを判定し、動作タイミングでなければ直接このルーチンを終了する。

ステップ 1 8 0で肯定判定されたとき、即ち動作タイミングであればステップ 1 8 1 でシミュレーション条件、映像を観察する視点位置等のパラメータをサーバから受信する。次にステップ 1 8 2で部分空間のシミュレーションを実行し、ステップ 1 8 3で部分映像を生成するために基準面をクリアする。

ステップ 1 8 4で部分映像生成ルーチンを実行するが詳細は後述する。最後にステップ 1 8 5でサーバに部分映像を送信してこのル一チンを終了する。

図 1 9はノード処理ルーチンのステップ 1 8 4で実行される部分映像生成ルーチンの詳細フローチャートであって、ステップ 1 8 4 aでサブ空間のポクセルアドレスを示すインデックス（ i ， j , k ) をそれぞれ初期値 " 1 " に設定する。なお、 i及び j は基準面内で相互に直交する軸に沿うアドレス、 kは基準面に垂直な軸に沿うァドレスである。

ステップ 1 8 4 bで kによつて変化する 4つのパラメータ（U P · Δ Ι ， U P · Δ J , U Ρ · b S I , U P . b S J ) を求める。ここで U P · Δ Ι及び U P · Δ】は、それぞれ i軸及び j 軸方向の増加分であり、変形されたポクセル間の i軸及び j 軸の座標の増分である。 U P · b S I及び U P · b S J は、それぞれ i軸及び j 軸方向の M S法により変形されたサプボリユームの側端の座標である。ステップ 1 8 4 cで基準面上の 1点の座標を（ p， q ) としたときの qの初期値を U P · b S J に設定し、ステップ 1 8 4 dで qに j 方向の増加分を加算して qを更新する。

ステップ 1 8 4 eで pの初期値を U P · b S I に設定し、ステツプ 1 8 4 f で pに i方向の増加分を加算して pを更新する。

ステップ 1 8 4 gで変形前のポクセル位置を表すパラメータ ijk 、及び変形後の対応するポクセル位置を表すパラメータ S i j k を求める。

即ち、

S i j k = ( p , q , r )

とする。

ステップ 1 8 4 hで基準面上の 1点（ p， q ) のピクセル値 Cを算出するために、まずポクセル位置を表すパラメータ（ i , j ， k ) に基づいて当該ポクセルのポクセル値 V i j k を取り出す。なお、ポクセル値 V i j k は赤色成分 R、緑色成分 G、青色成分 B 及び透明度 Aを要素とする 4次元べクトルである。そして、ポクセル値 v i j k と重み関数 wの積としてピクセル値 Cが算出される。

C V i j k *w ( ρ— i ρ q — j q )

ただし、（ i p j q ) はポクセル（ i j k ) に対応する基準面上の点の i軸及び j 軸座標である。また、ピクセル値も赤色成分 R、緑色成分 G、青色成分 B及び透明度 Aを要素とする 4次元べクトルである。

最後にステップ 1 8 4 i において、全ステップまでの処理で算出されたコンポジットピクセル値 C c とステップ 2 8 4 hで算出されたピクセル値 Cとを〔数 4〕に基づいてコンポジット演算してコンポジットピクセル値 C c を更新する。

A = A * A

[数 4 ]

R ,

G ,

ただし C =

B ₍

A

R G

C =

B

C ステップ 1 8 4 j で全ポクセルについて処理が完了したかを判定し、 i軸に沿った処理が終了していないときは、ステップ 1 8 4 k で i をインクリメントしてステップ 1 8 4 f に戻る。

また、 j 軸に沿った処理が終了していないときは、ステップ 1 8 4 mで j をインクリメントしてステップ 1 8 4 dに戻り、 k軸に沿つた処理が終了していないときは、ステップ 1 8 4 nで kをィンクリメントしてステップ 1 8 4 bに戻る。なお、全ポクセルについて処理が完了したときはこのルーチンを終了する。

第 1 の発明に係る映像生成機能を有するシミュレーシヨン装置及び方法によれば、大規模な解析対象を部分空間に分割してシミュレーシヨンし、部分空間毎に結果を映像化できるので、ノードの処理能力が特に優れていなくてもシミュレーション結果をビデオ速度で表示することが可能となる。

第 2の発明に係る映像生成機能を有するシミュレーシヨン装置及び方法によれば、シミュレーション演算はポクセルについて実施されるので、シミュレーション結果の映像化が容易となる。

第 3 の発明に係る映像生成機能を有するシミュレーシヨン装置及び方法によれば、 M S法により部分映像を生成することにより映像生成時間を短縮することが可能となる。

第 4 の発明に係る映像生成機能を有するシミュレーション装置及び方法によれば、 B S P法を使用することによりリカーシブな処理により隠顕関係を決定することが可能となる。

第 5の発明に係る映像生成機能を有するシミュレーション装置及び方法によれば、コンポ一ザがパイプライン構成であるので、部分映像の混合を高速化することが可能となる。

第 6 の発明に係る映像生成機能を有するシミュレーション装置及び方法によれば、マージャが機能ハードウェアにより構成されるので、 2映像の混合処理を高速化することが可能となる。

Claims

求の範囲

1 . 解析対象の数式モデルが構築される三次元空間を分割した複数の部分空間毎に解析対象の挙動を所定の時間間隔毎にシミュレ一ションする複数の部分シミュレーション手段と、

前記部分シミュレーション手段でシミュレーションされた部分空間のシミュレーション結果の部分映像を前記所定の時間間隔内に生成する複数の部分映像生成手段と、

前記部分映像生成手段で生成された部分映像を混合して解析対象全体のシミュレーシ'ョン結果の映像である全体映像を前記所定の時間間隔内に生成する全体映像生成手段と、

前記全体映像生成手段で生成された全体映像を前記所定の時間間隔内に表示する表示手段とを具備する映像生成機能を有するシミュレーション装置。

2 . 前記部分シミュレーション手段が、部分空間を分割した複数のポクセルのポクセル値を演算するものである請求項 1 に記載の映像生成機能を有するシミュレーション装置。

3 . 前記部分映像生成手段が、前記部分シミュレーション手段でシミュレーションされたポクセル値をマルチプル · シェア一ド重畳法により混合して部分映像を生成するものである請求項 2に記載の映像生成機能を有するシミュレーシヨン装置。

4 . 前記全体映像生成手段が、バイナリー · スペース ' パーティショユング法により決定された優先度に基づいて前記部分映像生成手段で生成された部分映像を混合するものである請求項 1から 3のいずれか 1項に記載の映像生成機能を有するシミュレーション装置

5 . 前記全体映像生成手段が、 2つの部分映像を該 2つの部分映像の隠顕関係に基づいて混合し混合映像を生成する混合映像生成手段が階層的に積み重ねられた構成を有する請求項 4に記載の映像生成機能を有するシミユレーシヨン装置。

6 . 前記全体映像生成手段が、前記全体映像生成手段を階層的に積み重ねられた構成を有する請求項 5に記載の映像生成機能を有するシミュレーション装置。 '

7 . 前記混合映像生成手段が、

2つの部分映像の優先度を判定する優先度判定手段と、

前記優先度判定手段における判定結果に基づいて 2つの入力映像と 2つの出力映像の対応関係を切替える切替え手段と、

前記切替え手段から出力される出力映像を混合方程式に基づいて混合し、混合映像を出力する映像混合手段を具備する請求項 5又は 6に記載の映像生成機能を有するシミュレーション装置。

8 . 解析対象の数式モデルが構築される三次元空間を分割した複数の部分空間毎に解析対象の挙動を所定の時間間隔毎にシミュレ一シヨンする複数の部分シミュレーション段階と、

前記部分シミュレーション段階でシミュレーションされた部分空間のシミュレーション結果の部分映像を前記所定の時間間隔内に生成する複数の部分映像生成段階と、

前記部分映像生成段階で生成された部分映像を混合して解析対象全体のシミュレーション結果の映像である全体映像を前記所定の時間間隔内に生成する全体映像生成段階と、

前記全体映像生成段階で生成された全体映像を前記所定の時間間隔内に表示する表示段階とを具備する映像生成段階を有するシミュレーション方法。

9 . 前記部分シミュレーション段階が、部分空間を分割した複数のポクセルのポクセル値を演算するものである請求項 8に記載の映像生成段階を有するシミュレーション方法。

1 0 . 前記部分映像生成段階が、前記部分シミュレシヨン段階でシミユレーションされたポクセル値をマルチプル · シェア一ド重畳法により混合して部分映像を生成するものである請求項 9に記載の映像生成段階を有するシミューシヨン方法。

1 1 . 前記全体映像生成段階が、パイナリー · スペース · パーテイショユング法により決定された優先度に基づいて前記部分映像生成段階で生成された部分映像を混合するものである請求項 8から 1 0のいずれか 1項に記載の映像生成段階を有するシミュレーション方法。

1 2 . 前記全体映像生成段階が、 2つの部分映像を該 2つの部分映像の隠顕関係に基づいて混合し混合映像を生成する混合映像生成段階を繰り返し実行する請求項 1 1に記載の映像生成段階を有するシミュレーション方法。

1 3 . 前記混合映像生成段階が、

2つの部分映像の優先度を判定する優先度判定段階と、

前記優先度判定段階における判定結果に基づいて 2つの入力映像と 2つの出力映像の対応関係を切替える切替え段階と、

前記切替え段階から出力される出力映像を混合方程式に基づいて混合し、混合映像を出力する映像混合段階を具備する請求項 1 2に記載の映像生成段階を有するシミュレーション方法。