JPH03192473A - 画像生成方法及びその装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンピュータグラフィック等における画像生成
方法及び装置に係り、特に、どのような形状の画像でも
高速に生成することのできる画像生成方法、及び装置に
関する。

〔従来の接衝〕

三次元画像を二次元上に表現する画像をコンピュータ等
で生成する場合、演算処理装置の演算処理量が膨大にな
、って演算時間が長くなり実用的でないので、従来は、
例えば特開昭６２−８４３８４号や特開昭６３−２７９
７９号公報記載の様に、多数の演算処理装置を並列に設
け、各演算処理装置に画像生成処理の問題を割り振って
並行処理させ、最後に各演算処理装置の演算結果を合成
することで、一つの画像を生成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

短時間で演算結果を得ようとする場合１問題を多数の演
算処理装置に割り振り並行処理することは、今では一般
的になってきている。画像生成においても、並行処理す
ることで１つの画像を短時間で処理することができる。

しかし、生成する物体画像の形状やその物体の透明程度
や光の反射程度等の性質が複雑になればなるほど、幾ら
並行処理するとはいっても演算処理に時間がかかり、実
用的ではなくなってきている。

本発明の目的は、複雑な形状や性質を持つ物体の画像処
理も短時間で処理することのできる画像生成方法及び装
置並びにこの装置で処理するに好適な形状・性質データ
の格納方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、形状・性質デー９夕を演算処理装置で処理
し三次元画像を二次元上に表現する画像データを作成す
る画像生成において、前記の処理の手法として異なる複
数の処理手法を用意し、各処理手法毎に処理対象の形状
・性質データを弁別し、弁別した形状・性質データを当
該処理手法を実行する演算処理装置に振り分け、処理手
法毎に設けられた演算処理装置の各出力を合成して画像
データを作成することで、達成される。

上記目的は、処理対象の形状・性質データを記憶装置に
格納する形状・性質データ格納方法において、各形状・
性質データ夫々に、当該形状・性質データ夫々に、当該
形状・性質データを弁別する情報或いは処理するに最適
な処理手法を示す情報を付加して記憶装置に格納してお
くことで、達成される。

更に上記目的は、記憶装置から処理対象のデータを読み
出して°各演算処理装置に該データを渡すとき、データ
バッファを介して渡す構成とすることで、達成される。

更に上記目的は、データ処理を行なって画像を生成する
場合に、画像に外接する多角形内のみ処理を実行するこ
とで、達成される。

〔作　用〕

三次元画像処理手法として、例えば、２バツフアアルゴ
リズム、レイトレーシング、ラジオシティ等の異なる手
法がある。これらの各手法は、夫々得意とする処理対象
の形状や性質が異なる。例えばＺバッファアルゴリズム
は多角形の処理速度は速く、これを関数処理すると遅く
なってしまい、更に反射とか影を付ける処理は不可能で
ある。レイトレーシングは光のシミュレーシ目ンをする
ことが可能でありこれを目に見える様に画像処理するこ
とができる。更に、ラジオシティはボオーとした影を画
像に付けることが可能である。しかし、処理時間が膨大
になるという問題をもっている。

本発明では、この処理手法毎に一つの画像処理問題を複
数に分け、例えば、単なる形状のみの画像生成部分はＺ
バッファアルゴリズムを実行する演算処理装置に処理を
渡し、光の反射等の処理を行なう画像生成部分は別の演
算処理装置に処理を渡し、ボオーとした影を付ける画像
生成部分は更に別の演算処理装置に処理を渡し、各演算
処理装置で並行処理させるので、処理速度の向上を図る
ことができ、更に生成した画像の高画質化を図ることも
可能となる。尚１時間のかかる画像生成部分を受は持つ
演算処理を多数の演算処理装置で従来の様に並行処理さ
せることで、更に一層の高速処理が可能になるのは勿論
である。

画像生成する形状・性質データをメモリに格納しておく
場合、画像処理問題を分けるときにすぐに割り振ること
が可能なように、データの種類に形状・性質に応じた情
報や最適処理手法を示す情報を付加しておくことで、デ
ータを読み出してすぐに最適な処理手法を実行する演算
処理装置にそのデータを渡すことができ、処理速度の向
上を図ることができる。

また、データ／＜ソファを用いることで、データの転送
の乱れが無くなりデータ転送の滞りが回避されるので、
更に一層の高速処理が可能となる。

更にまた、外接図形内のみ処理することで１画像生成に
無関係な領域の処理時間の無駄がなくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る画像生成装置の構成
図である。本実施例の画像生成装置は、処理対象の形状
・性質データを格納した記憶装置１１と、三次元画像生
成処理手法Ａ用演算処理装置群１２と、三次元画像生成
処理手法Ｂ用演算処理装置群１３と、・・・、三次元画
像生成処理手法Ｘ用演算処理装置群１４と、各処理装置
群１２．１３．１４からの演算結果を取り込んで合成す
る三次元画像合成装置１５と、合成した三次元画像を二
次元画面上に表示する画像表示装置１６とからなる。

三次元の形状データ等を二次元上に投影する手法は前述
したように複数あるが、１つの処理手法で全ての形状デ
ータや性質データ等を高速かつ高画質で処理する手法は
ない。このため、ある手法で画像生成処理を行なうと、
その手法が得意な形状データ等の処理は高速・高画質で
処理できるが、不得意な形状データ等の処理が遅れ、処
理能力に片寄りが生じてしまう。しかし、本実施例では
、処理可能な処理手法を複数用意しである。処理手法Ａ
は、２次曲面、多角形、その他の関数で表現できる図形
を処理することができ、また、影や反射・屈折等を高画
質で表現することができる。処理手法Ｂは、処理できる
図形は多角形のみである。

このため、２次曲面は多角形に変換する必要があり、そ
の変換処理の速度や変換処理のデータ量増加等の問題が
ある。更に、反射・屈折等の表現が不可能である。しか
し、多角形の図形処理は処理手法Ａよりはるかに高速処
理できるという利点がある。処理手法Ｘは、処理手法Ａ
の画像表示装置に加えて、拡散照明等のリアルな表現能
力を持っている。しかし、処理速度は処理手法Ａに比べ
てはるかに遅い。

形状データ等の記憶装置１１には、２次曲面や多角形等
の形状データと影や屈折・反射の有無或いは拡散照明す
るか否か等の性質データが格納されている。これらのデ
ータは、演算処理装置群１２゜１３、１４に送られ、演
算処理装置群１２は、送られてきたデータのうち、２次
曲面データや影や反射・屈折を必要とするデータを選択
的に受は取り、並行処理する。演算処理装置群１３は、
影や反射・屈折を必要としない多角形のデータを選択的
に受は取り、並行処理する。演算処理装置群１４は、拡
散照明のデータ処理が必要なデータを選択的に受は取り
、並行処理する。各演算処理装置群１２．１３゜１４か
らの演算結果は、合成袋［１５で三次元的に合成され１
枚の三次元画像が生成され、画像表示装置１６の画面に
二次元的に表示される。

本実施例によれば、処理手法Ａのみで全ての処理を行な
った場合に比較して、処理手法Ｂで処理できる部分は演
算処理装置群１３で並行処理し、処理手法Ｃで処理した
ほうが高画質になる部分は演算処理装置群１４で処理す
るので、全体としての処理速度が向上し、更に高画質化
も達成することができる。また、処理手法Ｂのみで全て
の処理を行なった場合に比較して、影や反射・屈折等も
表現できるので、高画質な画像を得ることができる一方
、並行処理を行なうので、処理速度もそれほど犠牲にし
なくてもよいという効果がある。更に、全ての処理を処
理手法Ｘで行なった場合に比べて、処理手法Ｘで行なう
必要の無い部分を演算処理装置群１２．１３で処理する
ので、高速処理が可能となる。従って、本実施例で、複
雑な形状や性質を有する画像を高速に高画質で得ること
ができる。

上述した実施例では、記憶装置１１から送られてきたデ
ータを演算処理装置群が判定して自己で処理するデータ
であるか否かを決めたが、この判定時間を短縮するには
、フィルタ手段を用いることでできる。例えば、第２図
に示す様に、記憶装置１１からのデータを、形状データ
等識別フィルタ（処理手法Ａ用）２１と、形状データ等
識別フィルタ（処理手法Ｂ用）２２と、形状データ等識
別フィルタ（処理手法Ｘ用）２３とを通すことで、夫々
演算処理装置群１２．１３．１４の処理データを選択す
る。

斯かるフィルタ手段による選択を可能にするため、記憶
装置１１に格納しておく各種データに、データを識別で
きる情報、例えば、形状や性質の種類を示す符号や、処
理するに最適な処理手法を示す情報を付けておく。これ
により、フィルタ手段２１゜２２．２３ではこの符号や
情報により簡単にデータをより分けることができる。

第３図は、上述したフィルタ手段を用いた画像生成装置
の構成図である。この画像生成装置の各演算処理装置群
１２．１３．１４では、夫々その入力段に上記フィルタ
２１．２２．２３を設け、選択したデータを複数の画像
データ生成処理用演算処理装置２４に人力し、各演算処
理装置２４の演算結果を制御及びデータ収集装置２５で
収集し、その出力を三次元画像合成装置１５に出力する
構成としている。本実施例では、データの選択処理を確
実かつ高速にできるという効果がある。

第４図に示す実施例に係る画像生成装置の演算処理装置
群４３は、上記のフィルタ手段４１と各演算処理装置２
４との間にＦＩＦＯメモリ等のバッファ４２を設けてい
る。二次元画像生成処理手法には、入力した形状データ
等を逐次処理する手法又と。

全ての形状データ等が揃ってか°ら処理する手法Ｙがあ
る。逐次処理を行なう側で、１つの形状データ等を処理
する速度が形状データ等の入力速度より遅くなったとき
、形状データ等の転送に滞りが生じてしまう。このため
、処理手＠Ｘを実行する演算処理装置２４と処理手法Ｙ
を実行する演算処理装置２４が並列に動作する構成とな
っている場合、その処理手法Ｙを実行する演算処理装置
の処理開始は遅れ、結果的に処理時間の増大を招くとい
う問題がある。しかし、本実施例の様にバッファ４２を
備えここにフィルタ手段４１からのデータを一時貯えて
おく構成とすることで、データ転送の滞りを回避でき、
上述した処理手法Ｘと処理手法Ｙとを並行処理可能とな
り、−層の処理速度向上を計ることが可能となる。

演算処理速度を更に向上させる方法として、次の様なこ
とが考えられる。通常、画像生成装置においては１表示
両面を構成する全ピクセルについて演算する。このため
、表示する画像のない部分のビクセルについての演算も
行なっている。これは無駄な演算であるため、この無駄
を省くことで演算処理速度の向上を図ることが可能とな
る。例えば、第５図に示す様に、表示画面５３に画像５
１を表示する場合、画像５１に外接する多角形（図示の
例では長方形）５２の内部の画素（ピクセル）について
のみ演算する。三次元画像生成処理手法においては、−
膜内に、演算処理時間は処理する画素数に応じて増加す
るので、画面５３全部の画素について演算するより、矩
形５２の内部（斜線部分）の画素についてのみ演算する
ほうが処理時間は短くなる。各演算処理装置は、自己の
処理するデータが割り振られたとき、先ず、前処理とし
て画像に外接する多角形を算出してその内部の画素につ
いてのみ演算する様にする。これにより、無駄な処理時
間が省け、更に一層の高速処理が可能となる。

尚、各演算処理装置で演算する画素範囲を判断するので
゛はなく、演算処理問題を各演算処理装置に割り振るメ
インの演算処理装置が演算範囲を求め、これを各演算処
理装置にデータと共に演算範囲を指定する構成にするこ
とでもよい。

上述した実施例では、演算処理装置の種類については述
べなかったが、例えば第３図の演算処理装置２４を全て
汎用のものとしてもよく、また、演算処理装置群１２の
演算処理装置２４は処理手法Ａのみを専用に処理する様
に設計した専用プロセッサを使用し、演算処理装置群１
３の演算処理装置２４は処理手法Ｂのみを専用に処理す
るように設計した専用プロセッサを使用し、演算処理装
置群１４の演算処理装置２４は処理手法Ｘのみを専用に
処理する様に設計した専用プロセッサを使用する構成で
もよい。全て汎用のプロセッサを使用すると、生成する
画像に応じてどの処理手法には何個のプロセッサを用い
るかを自由に変更できるという効果がある。また、専用
プロセッサを用意することで、更に高速処理が可能とな
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、生成する画像によらず高画質の三次元
画像を高速に生成することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る画像生成装置の構成図
、第２図はデータの選択方法の説明図。 第３図は本発明の別の実施例に係る画像生成装置の構成
図、第４図は本発明の更に別実施例に係る画像生成装置
を構成する演算処理装置群の構成図、第５図は画像処理
を行なう範囲を説明する図である。 １１・・・データ記憶装置、１２・・・処理手法Ａ用演
算処理装置群、１３・・・処理手法Ｂ用演算処理装置群
、１４・・・処理手法Ｘ用演算処理装置群、１５・・・
三次元画像合成装置、１６・・・画像表示装置、２１．
２２．２３．４１・・・形状データ等識別フィルタ、２
４・・・演算処理装置、４２・・・バッファ、５２・・
・画像に外接する多角形。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の演算処理装置を三次元画像処理手法にて並列
   動作させ三次元の形状・性質データを二次元上に表現す
   る画像データを作成する画像生成方法において、複数の
   異なる三次元画像処理手法を用意し、前記形状・性質デ
   ータの種類に応じて該形状・性質データを処理するに最
   適な三次元画像処理手法を実行する演算処理装置にデー
   タ処理を割り振り、各演算処理装置の出力を合成して画
   像を生成することを特徴とする画像生成方法。 ２、形状・性質データを演算処理装置で処理し三次元画
   像を二次元上に表現する画像データを作成する画像生成
   方法において、前記の処理の手法として異なる複数の処
   理手法を用意し、各処理手法毎に処理対象の形状・性質
   データを弁別し、弁別した形状・性質データを当該処理
   手法を実行する演算処理装置に振り分け、処理手法毎に
   設けられた演算処理装置の各出力を合成して画像データ
   を作成することを特徴とする画像生成方法。 ３、形状・性質データを複数の演算処理装置で並列処理
   し三次元画像を二次元上に表現する画像データを作成す
   る画像生成方法において、異なる画像生成処理手法を複
   数用意し、各画像生成処理手法毎に演算処理装置群を割
   り振り、夫々の画像生成処理手法に適した形状・性質デ
   ータ毎に処理対象の形状・性質データを分けて前記演算
   処理装置群に処理を分配し、各画像生成処理手法を各演
   算処理装置群で並列に実行させると共に各演算処理装置
   群内では当該演算処理装置群に分配された形状・性質デ
   ータの処理を並行処理し、各演算処理装置の出力を合成
   して画像データを作成することを特徴とする画像生成方
   法。 ４、請求項１乃至請求項３のいずれかにおいて、各演算
   処理装置は、作成される画像データに外接する多角形の
   領域内のみ処理することを特徴とする画像生成方法。 ５、与えられた形状・性質データａを三次元画像生成処
   理手法Ａにて処理する演算処理装置ａ＿１と、与えられ
   た形状・性質データｂを三次元画像生成処理手法Ｂにて
   処理する演算処理装置ｂ＿１と、処理対象の形状・性質
   データを前記形状・性質データａと形状・性質データｂ
   とに分けて形状・性質データａを演算処理装置ａ＿１に
   形状・性質データをを演算処理装置ｂ＿１に与える形状
   ・性質データ弁別手段と、演算処理装置ａ＿１と演算処
   理装置ｂ＿１の夫々の出力を合成して三次元画像データ
   を生成し表示装置に表示する画像データ合成装置とを備
   えることを特徴とする画像生成装置。 ６、与えられた形状・性質データａを三次元画像生成処
   理手法Ａにて並行処理する演算処理装置群ａ＿１と、与
   えられた形状・性質データをを三次元画像生成処理手法
   Ｂにて並行処理する演算処理装置群ｂ＿１と、処理対象
   の形状・性質データを前記形状・性質データａと形状・
   性質ｂデータとに分けて形状・性質データａを演算処理
   装置群ａ＿１に形状・性質データｂを演算処理装置群ｂ
   ＿１に与える形状・性質データ弁別手段と、演算処理装
   置群ａ＿１と演算処理装置群ｂ＿１の夫々の出力を合成
   して三次元画像データを生成し表示装置に表示する画像
   データ合成装置とを備えることを特徴とする画像生成装
   置。 ７、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像生成
   方法を実行するにあたり処理対象の形状・性質データを
   記憶装置に格納する形状・性質データ格納方法において
   、各形状・性質データ夫々に、当該形状・性質データを
   弁別する情報或いは処理するに最適な処理手法を示す情
   報を付加して記憶装置に格納しておくことを特徴とする
   形状・性質データ格納方法。 ８、請求項７記載の形状・性質データ格納方法にて形状
   ・性質データを格納した形状・性質データベースと、実
   行する三次元画像生成手法が夫々異なる複数の演算処理
   装置と、三次元画像生成手法対応に設けられた夫々の演
   算処理装置に割り振る形状・性質データを該形状・性質
   データに付加された前記情報にて弁別するフィルタ手段
   と、各演算処理装置の出力を合成して三次元画像データ
   を作成する画像データ構成装置とを備えることを特徴と
   する画像生成装置。 ９、請求項７記載の形状・性質データ格納方法にて形状
   ・性質データを格納した形状・性質データベースと、実
   行する三次元画像生成手法が夫々異なる複数の演算処理
   装置群と、三次元画像生成手法対応に設けられた夫々の
   演算処理装置群に割り振る形状・性質データを該形状・
   性質データに付加された前記情報にて弁別するフィルタ
   手段と、各演算処理装置群の出力を合成して三次元画像
   データを作成する画像データ構成装置とを備えることを
   特徴とする画像生成装置。 １０、請求項５又は請求項６或いは請求項８又は請求項
   ９において、演算処理装置は汎用の演算処理装置である
   ことを特徴とする画像生成装置。 １１、請求項５または請求項６或いは請求項８又は請求
   項９において、演算処理装置は、実行する三次元画像生
   成処理手法専用の演算処理装置であることを特徴とする
   画像生成装置。 １２、請求項９において、フィルタ手段と演算処理装置
   群との間に形状・性質データバッファを設けたことを特
   徴とする画像生成装置。