JPH0632045B2 - 物体画像合成装置 - Google Patents

Description

【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。

〔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、光線追跡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輝度を計算する。この光線
追跡法の一例は、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、白川
功、大村皓一著、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。

このような光線追跡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
ィックス（Computer Graphics）、第１８巻、第３号、
マーク・ディッペ（Mark Dippe）、ジョン・スウェンセ
ン（John Swensen）著、論文「アン アダプティブ サ
ブディヴィジョン 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 Subdivision Algorithm and
Parallel Architecture for Realistic Image Synthesi
s）」に記載されている。

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、各コンピュータでは、割り当てら
れた領域を通過する光線とその領域に含まれる物体との
交差判定処理が行なわれる。この交差判定処理により、
物体と光線が交差した場合には、物体表面における反
射，透過処理が行なわれる。その領域内で物体と交差し
ない光線の情報は、隣接する領域に割り当てられたコン
ピュータへ転送される。

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。

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。

〔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、各コンピュ
ータは割り当てられた領域を通過する光線と、その領域
に含まれる物体との交差判定処理を行う。このために要
する処理量は、すべての物体と交差判定処理を行う場合
と比べればはるかに少ないが、やはり膨大な処理量であ
る。そこで、物体が存在する領域と光線との交差を判定
するという簡単な処理によって、あらかじめこの光線と
交差する可能性のある物体のみを選択して、これらの物
体とのみ従来の交差判定処理を行うという方法がある。
この方法の一例は、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」に記載
されている。この方法では、光線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。この３次元
デジタル直線を用いて、物体が存在する領域と光線との
交差を高速に判定している。

しかし、このような従来の方法では、各単位立方体毎に
その単位立方体が含んでいるすべての物体を示す情報
（例えば物体の番号）を記憶することで、物体が存在す
る領域を表現している。従って、物体が存在する領域を
表現するために必要なデータ量が膨大となってしまうと
いう問題点がある。

本発明は、このような問題点を解決するために、非常に
少ないデータ量で物体が存在する範囲を表現でき、これ
を利用して高速の交差判定処理を行うことのできる、物
体画像合成装置を提供することを目的とする。

〔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、視点から各画素を通る複
数の光線の情報を発生する初期光線発生部と、物体の情
報を設定する物体情報設定部と、前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
１領域を担当してこの領域を通過する光線と前記担当領
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
前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前記画像として記憶する画
像記憶部とを含むとともに、前記輝度計算部に、各座標
軸に垂直で等間隔な複数の平面からなる３方向の平面群
で前記物体の定義空間を分割して生成される複数の単位
立方体のうちで前記光線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直線発生手段と、前記
複数の平面のうちの一部または全部の平面で前記物体定
義空間を分割して生成される複数の領域のうちの１領域
を前記輝度計算部の担当領域としてこの担当領域の範囲
を記憶する領域情報記憶手段と、前記担当領域における
前記物体の存在範囲に含まれる単位立方体を決定する存
在範囲決定手段と、前記存在範囲決定手段の決定に基づ
き前記担当領域に含まれる各単位立方体がそれぞれ前記
存在範囲に含まれるか否かを示す前記物体の存在情報を
前記各単位立方体に対応して記憶する存在情報記憶手段
と、前記直線発生手段で発生される単位立方体の列に対
応する前記存在情報を前記存在情報記憶手段から読み出
して前記担当領域内において前記物体の存在範囲に含ま
れる単位立方体を通過する光線を選択する光線選択手段
と、前記光線選択手段で選択された光線と前記物体との
交差判定処理を行う交差判定手段とが備えられている。

〔作用〕

本発明の物体画像合成装置における、物体と光線との交
差判定方法について述べる。

物体定義空間を各座標軸に垂直で等間隔な複数の平面か
らなる３方向の平面群で分割して生成される複数の立方
体を、単位立方体とよぶ。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。

また、各輝度計算部に備えられた存在範囲決定手段は、
まずこの担当領域に含まれる物体の、担当領域における
存在範囲を決定し、その存在範囲に含まれる単位立方体
を決定して、その単位立方体を示す情報を存在情報記憶
手段に伝達する。

この存在情報記憶手段は、担当領域に含まれる各単位立
方体に対応して、その単位立方体が物体の存在範囲に含
まれる否かを示す存在情報を記憶する。そのために、存
在情報記憶手段はまず全ての単位立方体に対応する存在
情報として、存在範囲に含まれないことを示す値を記憶
する。そして、存在範囲決定手段で存在範囲に含ままれ
ると決定された単位立方体の情報を受けて、その単位立
方体に対応する存在情報として存在範囲に含まれること
を示す値を記憶する。

もし単位立方体が物体の存在範囲に含まれる場合には、
その単位立方体は物体を内部に含む可能性がある。ま
た、もし単位立方体が物体の存在範囲に含まれない場合
には、その単位立方体は物体を含んでいない。

さらに、各輝度計算部に備えられた直線発生手段は、輝
度計算部の担当領域内で光線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順次発生する。そして光
線選択手段は、これらの単位立方体に対応する存在情報
を存在情報記憶手段から読み出す。

もし発生された単位立方体のうちの１つでも物体の存在
範囲に含まれる場合は、この光線が担当領域内で物体と
交差する可能性があると判定して、この光線を交差判定
処理の対象として選択する。また、もし発生された全て
の単位立方体が物体の存在範囲に含まれない場合には、
この光線が担当領域内で物体と交差する可能性は無いの
で、この光線の交差判定処理は行わずに、この光線の情
報を隣接する輝度計算部に転送する。

そして交差判定手段は、光線選択手段で選択された光線
と物体との交差判定処理を行う。

〔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、第１図（ａ）に示す輝度計算部３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、本
実施例には、予め設定された視点から合成される画像の
各画素を通る複数の光線の情報を発生する初期光線発生
部１が設けられている。また、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。

さらに、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（領域Ｓと称す）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
輝度を計算する輝度計算部３が複数個設けられている。
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、総ての画素の輝度を０に
設定する。

そして、これらの初期光線発生部１と物体情報設定部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。

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他の輝度計算部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。

第２図は、画素ｐ（ｉ，ｊ）の輝度Ｉの計算方法を示す
説明図であり、図のように光源Ｌ、物体Ｏ，Ｏ′および
点Ｅが配置されている。第２図に示すように、光線追跡
法においては、光源Ｌから画素ｐ（ｉ，ｊ）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（ｉ，
ｊ）の輝度の計算を行なう。ここで、画素ｐ（ｉ，ｊ）
の輝度Ｉを、視点Ｅから画素ｐ（ｉ，ｊ）を通って逆向
きに発生される光線Ｒの輝度と呼ぶことにする。第２図
および以下の説明でＲ，Ｒ′，Ｒ_Ｌ等は光線を示し、 は方向を示し、方向は光線Ｒの方向を示すというよう
に対応する。この光線Ｒの輝度Ｉとは、画素ｐ（ｉ，
ｊ）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。（＊は掛け算を示
す） ｒｅｆ：物体Ｏの反射係数 ｄｉｆ：物体Ｏの拡散係数 Ｉ′ ：′方向からの入射光強度 Ｉ_Ｌ ：光源Ｌからの入射光強度 ：物体Ｏの表面の単位法線ベクトル ′ ：Ｒ方向の正反射方向ベクトル これらの２つの入射光強度Ｉ′，Ｉ_Ｌを求めるために、
光線Ｒと物体Ｏとの交点ＣＰを始点として方向が となる２つの光線Ｒ′，Ｒ_Ｌを発生させる。また、輝度
Ｉを求めるためのＩ′，Ｉ_Ｌの係数を、光線Ｒ′，Ｒ_Ｌ
の減衰率Ｇ′，Ｇ_Ｌとして設定する。すなわち、光線Ｒ
が物体Ｏに衝突することにより減衰されて、光線Ｒ′，
Ｒ_Ｌが発生されるのである。これらの減衰率Ｇ′，Ｇ_Ｌ
は、 Ｇ ：光線Ｒの減衰率（＝１） となる。これらの減衰率Ｇ′，Ｇ_Ｌを用いることによ
り、光線Ｒの輝度Ｉすなわち画素ｐ（ｉ，ｊ）の輝度Ｉ
は、次のように求められる。

Ｉ＝Ｇ′＊Ｉ′＋Ｇ_Ｌ＊Ｉ_Ｌ このように、新たな光線Ｒ′，Ｒ_Ｌが生成されると、光
線Ｒの情報は必要無くなる。

さらに第２図に示すように、光線Ｒ′が物体Ｏ′と交差
した場合は、同様に光線Ｒ″，Ｒ_Ｌ′とが発生される。
これらの減衰率Ｇ″，Ｇ_Ｌ′は、やはり同様に次式で計
算される。

ｒｅｆ′：物体Ｏ′の反射係数 ｄｉｆ′：物体Ｏ′の拡散係数 ′：物体Ｏ′の表面の単位法線ベクトル このように、減衰率Ｇ″，Ｇ_Ｌには、減衰率Ｇ′が積算
される。

ただし、光線Ｒ_Ｌの処理は、光線Ｒ，Ｒ′とは異なる。
光線Ｒ_Ｌ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Ｌの照明光を受けることができな
い。従って、光線Ｒ_Ｌの輝度Ｉ_Ｌは０となる。もし光線
Ｒ_Ｌがどの物体とも交差しない場合には、光線Ｒ_Ｌの輝
度Ｉ_Ｌは光源Ｌの輝度となる。このように、物体へ向か
う光線Ｒ，Ｒ′と光源Ｌへ向かう光線Ｒ_Ｌ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。

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。

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Ｌへ向かう光線Ｒ_Ｌの
みが発生される。

なお、第２図では光源Ｌが１個しか存在しないが、複数
個の光源Ｌ_ｉ（ｉ＝１，２，…）が存在する場合は、す
べての光源Ｌ_ｉへ向かう光線を発生しなけれならない。
ところで、光源へ向かう光線Ｒ_Ｌ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わないので、
光源Ｒ_Ｌ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Ｌ_ｉが存在する場合には、光線Ｒ_Ｌの
回数Ｔとして、その光線Ｒ_Ｌが向かう光源の番号ｉを設
定する（計算機の処理上、光線Ｒ，Ｒ′に対する回数Ｔ
の設定に相当するように光線Ｒ_Ｌに対する光源Ｌ_ｉの番
号ｉを設定する）。このように光線Ｒ_Ｌに対し回数Ｔの
代わりに光源Ｌ_ｉの番号ｉを設定することにより、複数
個の光源Ｌ_ｉが存在する場合でも、各光線Ｒ_Ｌが向かう
光源Ｌ_ｉの番号ｉが分かるので、正しく処理を行うこと
ができる。

また、ここでは簡単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、透過方向への光線を発生すれ
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。

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
線の始点位置関係（Ｓ_ｘ，Ｓ_ｙ，Ｓ_ｚ）と方向（ｄ_ｘ，
ｄ_ｙ，ｄ_ｚ）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（ｉ，ｊ）の位置（ｉ，ｊ）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。

第４図は、光線Ｒが透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座標軸に垂直で
単位長さの間隔で並べられた平面群、ｙ座標軸に垂直で
単位長さの間隔で並べられた平面群およびｚ座標軸に垂
直で単位長さの間隔並べべられた平面群で物体定義空間
を分割して生成される複数の立方体それぞれを、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（Ｔ_Ｘ，Ｔ_Ｙ，Ｔ_Ｚ）が、光
線Ｒの情報として設定される。すなわちこの位置
（Ｔ_Ｘ，Ｔ_Ｙ，Ｔ_Ｚ）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Ｒ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。この誤差情報ERの意
味や計算方法については、前述の文献３に詳述されてい
る。

第５図は、初期光線発生部１の動作を説明するための説
明図である。第５図に示すように、初期光線発生部１に
おいて、視点Ｅを始点として、画像Ｐを構成する各画素
ｐ（ｉ，ｊ）を通る半直線としての光線Ｒを発生する。

そのために、初期光線発生部１には、情報入力部６によ
り、視点Ｅの位置座標（（Ｅ_ｘ，Ｅ_ｙ，Ｅ_ｚ）が入力さ
れる。また、合成される画像Ｐを定義する情報として、
画像Ｐの平面と範囲を示すパラメータが、情報入力部６
から入力される。初期光線発生部１では、これらのパラ
メータに基づいて、光線Ｒの情報の発生を行なう。この
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・ホィッテッド（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
インプルーブド イルミネーション モデル フォオ
シェーディッド ディスプレイ（An Improved Illumi
nation Model for Shaded Display）」に記載されてい
る。

次に、この半直線の始点となる視点Ｅの位置座標
（Ｅ_Ｘ，Ｅ_Ｙ，Ｅ_Ｚ）を、光線Ｒの始点位置座標
（Ｓ_Ｘ，Ｓ_Ｙ，Ｓ_Ｚ）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（ｄ_Ｘ，ｄ_Ｙ，ｄ_Ｚ）と
して設定する。また、画素ｐ（ｉ，ｊ）の位置（ｉ，
ｊ）が、光線Ｒの画素位置（（ｉ，ｊ）として設定され
る。

初期光線発生部１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
線発生部１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。

また、こうして発生される光線Ｒと物体定義空間との交
点のうちで、最も視点に近い交点の位置座標（ｔ_Ｘ，ｔ
_Ｙ，ｔ_Ｚ）を求める。この位置座標（ｔ_Ｘ，ｔ_Ｙ，
ｔ_Ｚ）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（Ｔ_Ｘ，Ｔ_Ｙ，Ｔ
_Ｚ）として設定する。この位置（Ｔ_Ｘ，Ｔ_Ｙ，Ｔ_Ｚ）
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。

その後の処理において、光線Ｒが領域Ｓを通過して他の
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（Ｔ_Ｘ，Ｔ_Ｙ，Ｔ_Ｚ）
は、新たなな領域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。

さらに初期光線発生部１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。

初期光線発生部１では、このような情報を持つ光線Ｒ
が、画像Ｐのすべての画素ｐ（ｉ，ｊ）に対応して発生
されて、輝度計算部３へ転送される。

第６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、多面体や自由表
面などの物体を表示する場合も、ほぼ同様に行なうこと
ができる。

第６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。設定される
物体Ｏ_ｉの情報は、物体Ｏ_ｉを区別するための物体番号
ｎ_ｉ，物体としての球の中心座標（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）
半径ｒ_ｉ，物体の材質を示す拡散係数ｄｉｆ_ｉ，反射係
数ｒｅｆ_ｉである。さらに、物体Ｏ_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。

第７図は、物体Ｏ_ｉとしての球の外接領域を示す説明図
である。第７図に示すように、物体Ｏ_ｉの外接領域は、
ｘ方向の範囲（ｘ_ｉ−，ｘ_ｉ＋），ｙ方向の範囲（ｙ
_ｉ−，ｙ_ｉ＋），ｚ方向の範囲（ｚ_ｉ−，ｚ_ｉ＋）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。

ｘ_i-＝floor（ｘ_ｉ−−ｒ_ｉ） ｘ_i+＝ceil（ｘ_ｉ＋ｒ_ｉ） ｙ_i-＝floor（ｙ_ｉ−ｒ_ｉ） ｙ_i+＝ceil（ｙ_ｉ＋ｒ_ｉ） ｚ_i-＝floor（ｚ_ｉ−ｒ_ｉ） ｚ_i+＝ceix（ｚ_ｉ＋ｒ_ｉ） 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８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、平行光線やスポットライ
トなどの各種照明光を扱う場合も、ほぼ同様に行なうこ
とができる。情報入力部６から物体の照明としての光源
の情報が入力されて、第８図に示すように物体情報設定
部２に設定される。設定される光源の情報は、点光源Ｌ
_ｉの位置座標（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ），光源の輝度Ｉ_Liで
ある。この輝度Ｉ_Liは、０から１の実数値である。この
輝度Ｉ_Li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。

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。

第９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９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、各輝度計算部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，
ｙ，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
と接続されている。

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Ｄは、 Ｄ＝Ａ＊Ｂ＊Ｃ となる。

第１０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１０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。

またこの場合に、ｘ方向の領域数がＡ個、ｙ方向の領域
数がＢ個、ｚ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ａ番め、ｙ方向のｂ番め、ｚ方向のｃ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。

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他の輝度計算部３は、そ
れぞれ隣接する領域を担当することになる。

第１１図および１２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１１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，ｙ，ｚ方
向の何番めかを示す（ａ，ｂ，ｃ）の値と、第１２図に
示すような担当領域Ｓのｘ，ｙ，ｚ方向の範囲（ｘ₋，
ｘ_＋），（ｙ₋，ｙ_＋），（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。

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、第１１図に示すように
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に記憶される。

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。

第１３図は、初期光線発生部１から輝度計算部３への光
線Ｒの情報の転送処理を示す説明図である。第１３図に
示すように、初期光線発生部１で発生されたすべての光
線Ｒの情報は、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。そして、各輝度計算部３に設けら
れた初期情報判定手段３８には、初期光線発生部１から
転送された光線Ｒの情報が、通信手段３２を介して入力
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、この初期情報判定手段３８によって読
み出される。

こうして入力された光線Ｒの位置（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）
は、光線Ｒ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。このため、もしこの位置（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ
_ｚ）が担当領域Ｓに含まれていれば、光線Ｒは担当領域
Ｓを最初に通過することになる。

そこで、初期情報判定手段３８は、光線Ｒの位置
（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）と担当領域Ｓの範囲（ｘ₋，
ｘ_＋），（ｙ₋，ｙ_＋），（ｚ₋，ｚ_＋）との比較を行
う。

ｘ₋≦Ｔ_ｘ＜ｘ_＋ ｙ₋≦Ｔ_ｙ＜ｙ_＋ ｚ₋≦Ｔ_ｚ＜ｚ_＋ という３条件式のすべてが満される場合、位置（Ｔ_ｘ，
Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）は担当領域Ｓに含まれており、光線Ｒは担
当領域Ｓを最初に通過することになる。この場合、初期
情報判定手段３８から光線Ｒの情報が光線情報記憶手段
３４に転送されて、記憶される。

また、これらの条件式のうちのどれかが成り立たない場
合、光線Ｒは他の担当領域Ｓ′に最初に入射しているこ
とになる。従って、光線Ｒの情報はこの輝度計算部３に
は記憶されない。

以上の処理により、初期光線発生部１で発生された光線
Ｒの情報は、最初に入射する領域を担当する輝度計算部
３の、光線情報記憶手段３４に記憶される。

第１４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情報を示す説明
図である。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。

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
け取る。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。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（ｘ_i-，ｘ_i+），（ｙ_i-，ｙ
_i+），（ｚ_i-，ｚ_i+）とが比較される。

第１５図（ａ），（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であ
る。第１５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。

ｘ₋≧ｘ_i+ ｘ_＋≦ｘ_i- ｙ₋≧ｙ_i+ ｙ_＋≦ｙ_i- ｚ₋≧ｚ_i+ ｚ_＋≦ｚ_i- 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Ｏ_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Ｏ_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。

以上の処理により、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。

第１６図（ａ），（ｂ）は、輝度計算部３に設けられた
存在範囲決定手段４０における、物体の存在範囲の決定
方法を示す説明図である。第１６図（ａ）に示すよう
に、まず存在範囲決定手段４０は、物体情報記憶手段３
５に記憶された物体情報と、領域情報記憶手段３３に記
憶された担当領域Ｓの範囲とを読み出す。そして、物体
情報としての物体Ｏ_ｉの外接領域の範囲（ｘ₋，
ｘ_＋），（ｙ₋，ｙ_＋），（ｚ₋，ｚ_＋）と、担当領域
Ｓの範囲（ｘ_i-，ｘ_i+），（ｙ_i-，ｙ_i+），（ｚ_i-，ｚ
_i+）とを比較して、担当領域Ｓにおける各物体の存在範
囲（ｘ′_i-，ｘ′_i+），（ｙ′_i-，ｙ′_i+），
（ｚ′_i-，ｚ′_i+）を次のように決定する。

ｘ₋≧ｘ_i-ならばｘ′_i-＝ｘ₋ ｘ₋＜ｘ_i-ならばｘ′_i-＝ｘ_i- ｘ_＋≦ｘ_i+ならばｘ′_i+＝ｘ_＋ ｘ_＋＞ｘ_i+ならばｘ′_i+＝ｘ_i+ ｙ₋≧ｙ_i-ならばｙ′_i-＝ｙ₋ ｙ₋＜ｙ_i-ならばｙ′_i-＝ｙ_i- ｙ_＋≦ｙ_i+ならばｙ′_i+＝ｙ_＋ ｙ_＋＞ｙ_i+ならばｙ′_i+＝ｙ_i+ ｚ₋≧ｚ_i-ならばｚ′_i-＝ｚ₋ ｚ₋＜ｚ_i-ならばｚ′_i-＝ｚ_i- ｚ_＋≦ｚ_i+ならばｚ′_i+＝ｚ_＋ ｚ_＋＞ｚ_i+ならばｚ′_i+＝ｚ_i+ なお、ここでは簡単のために物体Ｏ_ｉの外接領域と担当
領域Ｓとの共通部分を、物体Ｏ_ｉの存在領域として決定
した。しかし、第１６図（ｂ）に示すように物体Ｏ_ｉの
存在範囲をより小さい直方体で表現できる場合には、こ
れを存在範囲として決定しても良い。

そして、存在範囲決定手段４０はこのように決定した物
体Ｏ_ｉの存在範囲（ｘ′_i-，ｘ′_i+），（ｙ′_i-，ｙ′
_i+），（ｚ′_i-，ｚ′_i+）に含まれる全ての単位立方体
を示す情報を、存在情報記憶手段４１に伝達する。

この存在情報記憶手段４１は、担当領域Ｓ内の各単位立
方体に対応して、その単位立方体の存在情報を記憶する
ものであり、全ての存在情報は初期的に値０を記憶させ
る。この存在情報として値０が記憶されている場合に
は、対応する単位立方体が物体の存在範囲に含まれてい
ないことを示し、値１が記憶されている場合には、対応
する単位立方体が物体の存在範囲に含まれていることを
示す。従って、各単位立方体に対応する存在情報として
値０が記憶されている場合には、その単位立方体は物体
を含まない。また、単位立方体に対応する存在情報とし
て値１が記憶されている場合には、その単位立方体は物
体を含む可能性がある。

そして、存在情報記憶手段４１は、存在範囲決定手段４
０から伝達された情報で示される単位立方体に対応する
存在情報を値１に変更して記憶する。この処理により、
存在範囲決定手段４０で決定された物体Ｏ_ｉの存在範囲
に含まれる全ての単位立方体に対応する存在情報とし
て、値１が記憶される。

このような処理を全ての物体Ｏ_ｉについて行うことによ
り、全ての物体Ｏ_ｉの存在範囲に含まれる単位立方体に
対応して記憶される存在情報を値１に設定できる。

第１７図は、輝度計算部３における光線Ｒの情報の処理
方法を示す説明図である。第１７図に示すように、光線
情報記憶手段３４に記憶された光線Ｒの情報は、まず光
線選択手段４２に読み出されて記憶される。同時に、光
線選択手段４２は光線Ｒの情報を直線発生手段４３へ伝
達して記憶させる。そして、情報選択手段４２は、読み
出した光線Ｒの情報としての光線Ｒの位置（Ｔ_Ｘ，
Ｔ_Ｙ，Ｔ_Ｚ）で示される単位立方体の存在情報を、存在
情報記憶手段４１から読み出す。もし、この存在情報が
１の場合には、この位置（Ｔ_Ｘ，Ｔ_Ｙ，Ｔ_Ｚ）で示され
る単位立方体は物体の存在範囲に含まれているので、こ
の光線Ｒは物体と交差する可能性がある。そこで、光線
選択手段４２は、この光線Ｒの情報を交差判定手段３９
へ転送して交差判定処理を行わせる。

また、存在範囲が０の場合には、この単位立方体は物体
の存在範囲に含まれていないので、この単位立方体内で
光線Ｒが物体と交差する可能性は無い。そこで、光線選
択手段４２は直線発生手段４３に制御情報を送って、光
線Ｒが次に通過する単位立方体を発生させる。

第１８図（ａ），（ｂ）は、直線発生手段４３における
直線の発生方法を示す説明図である。第１８図（ａ），
（ｂ）に示すように、まず直線発生手段４３は光線Ｒの
情報を光線選択手段４２から受けて、この情報を記憶す
る。そして、光線選択手段４２からの制御情報を受ける
毎に、記憶している光線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。

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い、その結果
に基づいて誤差情報ERの更新処理を行う。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。この選択情
報SELの値は０，１，２のうちのどれかであり、これら
の値はそれぞれｘ，ｙ，ｚ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DIRの値は１または−１である。
これらの値の決定方法は、前述の通り文献３に示されて
いる。

例えば、第１８図（ａ）に示すように単位立方体
（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）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０、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
（Ｔ_ｘ＋１，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）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（Ｔ_ｘ−１，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）を
発生する。

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（Ｅ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）を、新たに発生し
た単位立方体（Ｔ_ｘ′，Ｔ_ｙ′，Ｔ_ｚ′）に変更する。
こうすることにより光線Ｒの位置（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）
が更新されて、この位置（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）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。

また直線発生手段４３は、決定した選択情報SELと方向D
IRとに基づいて、新たな光線Ｒの位置（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ
_ｚ）が担当領域Ｓの範囲内であるか範囲外であるかを判
定する。そして、範囲外であると判定した場合には光線
Ｒの通過方向を決定して、光線Ｒの情報と通過方向とを
光線情報転送手段４４へ送る。

例えば、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。

このような判定を行うために、直線発生手段４３は、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（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）のうちの選択情報SEL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の範囲内か範囲外かを判定する。

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（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）のうちの選
択情報SELで示される値Ｔ_ｘとを比較して、次のように
判定する。

Ｔ_ｘ＞ｘ_＋のとき 範囲外 Ｔ_ｘ≦ｘ_＋のとき 範囲内 また、選択情報SELが０で方方向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（Ｔ_ｘ，
Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）のうちの選択情報SELで示される値Ｔ_ｘと
を比較して、次のように判定する。

Ｔ_ｘ＜ｘ₋のとき 範囲外 Ｔ_ｘ≧ｘ₋のとき 範囲内 こうして、直線発生手段４３が位置（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ，
Ｔ_ｚ）を範囲内と判定した場合には、更新された光線Ｒ
の位置（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）を光線選択手段４２に送
る。これを受けた光線選択手段４２は、新たな位置（Ｔ
_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）で示される単位立方体に対応する存在
情報を存在情報記憶手段４１から読み出して、光線Ｒの
選択処理を続ける。

また、もし範囲外と判定した場合には、直線発生手段４
３は光線選択手段４２に範囲外であることを示す制御情
報を送る。この場合、光線Ｒは担当領域Ｓ内で物体の存
在範囲に含まれる単位立方体を通過していないことにな
る。従って、この光線Ｒと物体との交差判定処理を行う
必要はない。そこで、直線発生手段４３は光線Ｒの情報
と選択情報SELおよび方向DIRとを光線情報転送手段４４
へ送る。これらの情報を受けた光線情報転送手段４４
は、光線Ｒの情報を隣接する輝度計算部３へ転送する処
理を行う。

以上の処理により、光線選択手段４２は、担当領域Ｓ内
で物体と交差する可能性のある光線Ｒのみを選択して、
その情報を交差判定手段３９へ送ることができる。そし
て、交差判定手段３９は担当領域Ｓに含まれる物体の情
報を物体情報記憶手段３５から読み出して、光線Ｒとの
交差判定処理を行う。

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。このような交差判定処理については、前述の
各文献および第２図に示れている。

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に転送されなければならない。そこで交差判定手段３
９は、直線発生手段４３に制御情報を送る。この直線発
生手段４３には、既に光線選択手段４２から送られた光
線Ｒの情報が記憶されている。そこで直線発生手段４３
は、交差判定手段３９から制御情報を受けると、発生し
た位置（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）が担当領域Ｓの範囲外とな
るまでで連続的に単位立方体を発生する。そして、発生
した位置（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｔ_ｚ）が担当領域Ｓの範囲外と
なった際の光線Ｒの情報と選択情報SELおよび方向DIRと
を、光線情報転送手段４４に転送する。このように、直
線発生手段４３は、光線選択手段４２から制御情報を受
けた場合とほぼ同様に、光線情報転送手段４４に情報を
転送する。

次に、光線情報転送手段４４における光線Ｒの情報の転
送処理について説明する。この光線情報転送手段４４
は、直線発生手段４３から送られた選択情報SELと方方
向DIRとに基づいて、やはり直線発生手段４３から送ら
れた光線Ｒの情報の転送処理を行う。この転送処理を行
うために、光線情報転送手段４４は、ままず選択情報SE
Lと方向DIRとで示される方向に輝度計算部３が接続され
ているかどうかの有無の情報を、領域情報記憶手段３３
から読み出す。

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、選択情報SELと方向DIRと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３１を介して光線Ｒの
情報を転送する。

例えば、直線発生手段４３から出力された選択情報SEL
が０で方向DIRが１の場合には、ｘ_＋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、直線
発生手段４３から出力された選択された選択情報SELが
０で方向DIRが−１の場合には、ｘ₋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。こうして転送
された光線Ｒの情報は、隣接する輝度計算部３において
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。

また、直線発生手段４３から送られて来た選択情報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はすべての物体定義空間
において物体と交差していないことが分かる。

そこで光線情報転送手段４４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の情報としての光線Ｒの種類Ｃを調べて、こ
の光線Ｒが光線Ｌへ向う光線である場合には、光線情報
記憶手段３６から光源の情報を読み出して、光線Ｒの輝
度Ｉを決定する。ただし、複数個の光源Ｌ_ｉが存在する
場合には、光源Ｒの回数Ｔで示される光源番号ｉを参照
して、その番号の光源Ｌ_ｉの情報を読み出して、輝度Ｉ
を決定する。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。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（ｉ，
ｊ）に、その輝輝度Ｉを加算する。

また、もしこの光線が物体へ向う光線である場合には、
光線Ｒの輝度Ｉは０になるので、輝度Ｉの加算処理は行
わずに光線Ｒの情報を消去する。

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。

〔発明の効果〕

本発明の物体画像合成装置では、空間を分割する並列処
理によって光線追跡法による画像の合成を行う場合に、
各輝度計算部の担当領域内で物体の存在範囲を通過する
光線のみの交差判定処理を行なえばよいので、並列処理
による高速化の効果を十分に得ることができる。

しかも、担当領域に含まれる各単位立方体に対応して、
その単位立方体が物体の存在範囲に含まれるか否かを記
憶しているので、３次元デジタル直線を利用して高速に
各光線が物体の存在範囲を通過するかどうかを判定する
ことができる。

しかも、各単位立方体に対応して記憶すべき情報は非常
に少ないので、従来と比べて必要なデータ量を大幅に削
減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施例の物体画
像合成装置の全体を示す全体構成ブロック図および輝度
計算部の詳細な構成を示す構成ブロック図、第２図は画
素ｐ（ｉ，ｊ）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Ｒの情報を示
す図、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
る情報を示す図、第５図は初期光線発生部１の動作を説
明するための説明図、第６図は物体情報設定部２に設定
される物体の情報を示す図、第７図は物体としての球の
外接領域を示す説明図、第８図は物体情報設定部２に設
定される光源の情報を示す図、第９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１
０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図、第１１図お
よび第１２図はそれぞれ輝度計算部３の担当領域Ｓを示
す領域情報図および立体的に示す説明図、第１３図は初
期光線発生部１から輝度計算部３への光線Ｒの情報の転
送処理を示すブロック図、第１４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
せる処理を示すブロック図、第１５図（ａ）および
（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で、それぞれ担当領域Ｓと
外接領域とが共通部分を持つ場合と持たない場合であ
り、第１６図は輝度計算部３に設けられた存在範囲決定
手段４０における物体の存在範囲の決定方法を示す説明
図、第１７図は輝度計算部３における光線Ｒの情報の処
理方法を示すブロック図、第１８図は、直線発生手段４
３における直線の発生方法を示す説明図である。 １……初期光線発生部、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……輝度決定手段、３８……初期情報判定
手段、３９……交差判定手段、４０……存在範囲決定手
段、４１……存在情報記憶手段、４２……光線選択手
段、４３……直線発生手段、４４……光線情報転送手
段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光線から視点に至る光線の経路を逆向きに
   辿って物体と光線との交差判定処理を行い、前記物体を
   表示すべき画像を構成する各画素の輝度を計算する光線
   追跡法に基づく物体画像合成装置において、 前記視点から前記各画素を通る複数の光線の情報を発生
   する初期光線発生部と、前記物体の情報を設定する物体
   情報設定部と、前記画素の輝度を計算する複数の輝度計
   算部と、前記輝度計算部で計算された輝度を画像として
   記憶する画像記憶部とを備えた物体画像合成装置であっ
   て、 前記輝度計算部の各々は、前記物体の定義空間を座標軸
   それぞれに垂直で等間隔な平面群の交差によって分割し
   て生成される複数の単位立方体のうちで光線が通過する
   単位立方体の列を３次元デジタル直線として発生する直
   線発生手段と、前記平面群の複数の平面のうちの一部ま
   たは全部の平面で前記物体の定義空間を分割して生成さ
   れる複数の領域のうちの１領域であって、該輝度計算部
   の担当する担当領域の範囲を記憶する領域情報記憶手段
   と、前記物体の外接領域と前記担当領域との共通部分を
   前記単位立方体単位で実現した存在範囲を決定する存在
   範囲決定手段と、前記存在範囲決定手段の決定に基づき
   前記担当領域に含まれる単位立方体がそれぞれ前記存在
   範囲に含まれるか否かを示す前記物体の存在情報を前記
   単位立方体に対応して記憶する存在情報記憶手段と、前
   記直線発生手段で発生される前記単位立方体の列に対応
   する前記存在情報を前記存在情報記憶手段から読み出し
   て前記担当領域内において前記物体の存在範囲に含まれ
   る単位立方体を通過する光線を選択する光線選択手段
   と、前記光線選択手段で選択された光線と前記物体との
   交差判定処理を行う交差判定手段とを備え前記担当領域
   を通過する光線と前記担当領域に含まれる前記物体との
   交差判定処理を行うことにより前記画素の輝度を計算す
   ることを特徴とする物体画像合成装置。