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JP2019128729A - Influence light source specification program, influence light source specification method, influence light source specification device and drawing processing program - Google Patents

Influence light source specification program, influence light source specification method, influence light source specification device and drawing processing program Download PDF

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JP2019128729A
JP2019128729A JP2018009033A JP2018009033A JP2019128729A JP 2019128729 A JP2019128729 A JP 2019128729A JP 2018009033 A JP2018009033 A JP 2018009033A JP 2018009033 A JP2018009033 A JP 2018009033A JP 2019128729 A JP2019128729 A JP 2019128729A
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雄介 徳吉
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Abstract

To specify a light source affecting a shading point when a bounding volume for each light source is set starting from the shading point in a three-dimensional virtual space.SOLUTION: An influence light source specification device comprises: an area shape determination part that determines a shape common to all light sources for a bounding volume that is set starting from a shading point and defines an influence range area to the shading point on the basis of a condition given to the shading point; an area size determination part that stochastically selects and determines a size of the bounding volume set for each light source from a plurality of candidates; and an intersection determination part that determines whether the bounding volume set for each light source has a position of the light source, and when the bounding volume has the light source, specifies the light source as a light source affecting the shading point.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態の少なくとも1つは、三次元仮想空間においてシェーディング点を起点として光源毎にバウンディングボリュームを設定する場合において、シェーディング点に対して影響する光源を特定するための影響光源特定プログラム、影響光源特定方法、影響光源特定装置及び描画処理プログラムに関する。   At least one of the embodiments of the present invention is an influence light source specifying program for specifying a light source that affects a shading point when setting a bounding volume for each light source starting from the shading point in a three-dimensional virtual space, The present invention relates to an influence light source identification method, an influence light source identification device, and a drawing processing program.

近年、グラフィックス描画の分野では、より現実に近いグラフィックス表現を行うために大域照明(グローバルイルミネーション)の適用が行われている。グローバルイルミネーションに係る演算は、1つの点について様々な光源からの光路を考慮して演算を行うため、全ての光路について演算を行おうと思うと演算量が膨大となる。リアルタイムレンダリングの分野では、リアルタイムに演算を行う必要があることから時間的な制約が存在し、写実的なグラフィックスを目指しつつも演算量を低減する必要があるという課題がある。   In recent years, in the field of graphics drawing, application of global illumination (global illumination) has been performed in order to perform more realistic graphic representation. Since the operation relating to the global illumination performs the operation in consideration of the optical paths from various light sources at one point, the amount of operation is enormous if the operation is to be performed for all the optical paths. In the field of real-time rendering, since it is necessary to perform computation in real time, there is a time limitation, and there is a problem that it is necessary to reduce the amount of computation while aiming at realistic graphics.

演算量を低減するための方法として、ライトカリングが行われている。ライトカリングは、三次元仮想空間において光源からの光の影響範囲を所定範囲に限定し、所定範囲の外の点については光源の影響を無視することで演算量を低減させるという手法である。しかし、ライトカリングを行う際、光源からの光の影響範囲を画一的に所定範囲に限定してしまうと、光源からの光が届かない箇所が生じて描画画面が暗くなってしまうという問題があった。   Write culling is performed as a method for reducing the amount of computation. Light culling is a method in which the influence range of light from a light source is limited to a predetermined range in a three-dimensional virtual space, and the calculation amount is reduced by ignoring the influence of the light source at points outside the predetermined range. However, when performing light culling, if the influence range of the light from the light source is uniformly limited to a predetermined range, there is a problem that the drawing screen will be darkened due to the location where the light from the light source does not reach. there were.

上記のライトカリングの手法の問題点を解決した内容が開示されているものとして、例えば、非特許文献1が挙げられる。この非特許文献1には、光源からの光の影響範囲を決定するバウンディングボリュームのサイズを確率的に変動させる確率的ライトカリングが開示されている。また、非特許文献1には、間接照明を表現するために用いられる仮想点光源(VPL:Virtual Point Light)について、VPLの設置点が鏡面反射を行う材質であるような場合には、光の影響範囲を決定するバウンディングボリュームの形状を球体よりも楕円体(bounding ellipsoid)で表現する方がより現実に近いグローバルイルミネーションが行えることに基づき、バウンディングボリュームに楕円体を採用した場合の交差判定手法が開示されている。   For example, Non-Patent Document 1 is cited as a disclosure of the contents that solve the problems of the light culling technique. This Non-Patent Document 1 discloses stochastic light culling that probabilistically changes the size of the bounding volume that determines the range of influence of light from the light source. Non-Patent Document 1 describes a virtual point light source (VPL: Virtual Point Light) used to express indirect illumination, where the VPL installation point is made of a material that performs specular reflection. Determining the range of influence Based on the fact that global illumination can be closer to reality by expressing the shape of the bounding volume with bounding ellipse rather than sphere, the crossing judgment method when adopting an ellipsoid for bounding volume is available. It is disclosed.

Stochastic Light Culling for VPLs on GGX Microsurfaces : Yusuke Tokuyoshi,Takahiro Harada : Computer Graphics Forum Volume 36, Issue 4, pages 55-63, July 2017(http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/cgf.13224/abstract)Stochastic Light Culling for VPLs on GGX Microsurfaces: Yusuke Tokuyoshi, Takahiro Harada: Computer Graphics Forum Volume 36, Issue 4, pages 55-63, July 2017 (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/cgf.13224/ abstract)

図9は、シェーディング点に対する仮想点光源(VPL)の影響を計算する場合の従来の概念を表した説明図である。この図9は、非特許文献1において採用されているVPL毎にバウンディングボリュームの形状とサイズを決定し、かつ、サイズについては確率的ライトカリングの手法によって決定するようにした従来例である。この図9に示すように、光源からの光が反射する壁面にVPLを配置するが、このとき壁面の材質が光沢面である場合には、VPLに設定するバウンディングボリュームの形状は楕円体であることが好ましい。そして各VPLのバウンディングボリュームのサイズは、複数のサイズの候補の中から確率によって決定されるので、図9のように、VPL毎のバウンディングボリュームのサイズが異なる状態となる。このように設定されたVPLのバウンディングボリュームにシェーディング点が含まれている場合には、そのVPLからの影響をシェーディング点の描画処理において反映させて演算を行うことになる。   FIG. 9 is an explanatory diagram showing a conventional concept when calculating the influence of a virtual point light source (VPL) on a shading point. FIG. 9 shows a conventional example in which the shape and size of the bounding volume are determined for each VPL employed in Non-Patent Document 1, and the size is determined by a probabilistic light culling technique. As shown in FIG. 9, the VPL is arranged on the wall surface where the light from the light source is reflected. If the material of the wall surface is a glossy surface at this time, the shape of the bounding volume set to the VPL is an ellipsoid. Is preferred. Since the size of the bounding volume of each VPL is determined by the probability from a plurality of size candidates, the size of the bounding volume for each VPL is different as shown in FIG. When a shading point is included in the VPL bounding volume set in this way, the calculation is performed by reflecting the influence from the VPL in the shading point drawing process.

ところで、図9のように、光源→壁面→床面→視点という光の経路を辿る場合、壁面と床面がそれぞれ、拡散面なのか光沢面なのかによって光源からの光が視点に到達するか否かが変化する。図9に示すように、(1)光源→拡散面→拡散面→視点という経路の場合と、(2)光源→光沢面→拡散面→視点という経路の場合については、統計的に見たとき光源からの光が視点に到達することに関する明るさの推定値が期待値と近い、即ち推定値の分散が小さい。しかし、(3)光源→拡散面→光沢面→視点という経路の場合と、(4)光源→光沢面→光沢面→視点という経路の場合については、統計的に見たとき光源からの光が視点に到達することに関する明るさの推定値が期待値と大きく異なる、即ち推定値の分散が大きくなってしまう。高分散の場合、描画画面ごとの光の到達程度にも差が生じるため、複数の描画画面を繋げて動画とした場合に、同一描画点についての輝度が明るくなったり暗くなったりする現象が生じて不快な映像となってしまうおそれがある。すなわち、非特許文献1において採用されているVPL毎にバウンディングボリュームの形状を決定し、かつ、バウンディングボリュームのサイズを確率的に決定する手法だと高分散となってしまう適さない描画シーンが存在するため、低分散とすることができる他の手法が望まれていた。   By the way, as shown in FIG. 9, when the light path of light source → wall surface → floor surface → viewpoint is traced, whether the light from the light source reaches the viewpoint depending on whether the wall surface and the floor surface are diffusing surfaces or glossy surfaces, respectively. Whether or not it changes. As shown in FIG. 9, when viewed statistically, in the case of the route of (1) light source → diffusion surface → diffusion surface → viewpoint and (2) the route of light source → glossy surface → diffusion surface → viewpoint The estimated value of the brightness related to the light from the light source reaching the viewpoint is close to the expected value, that is, the variance of the estimated value is small. However, in the case of the path of (3) light source → diffuse surface → gloss surface → viewpoint and (4) path of light source → gloss surface → gloss surface → viewpoint, the light from the light source is statistically viewed. The estimated value of brightness related to reaching the viewpoint is greatly different from the expected value, that is, the variance of the estimated value becomes large. In the case of high dispersion, there is a difference in the degree of light arrival for each drawing screen. Therefore, when multiple drawing screens are connected to create a moving image, the same drawing point may become brighter or darker. May cause an unpleasant image. That is, there is an unsuitable drawing scene in which the shape of the bounding volume is determined for each VPL employed in Non-Patent Document 1 and the size of the bounding volume is determined stochastically, resulting in high dispersion. Therefore, another method capable of achieving low dispersion has been desired.

本発明の少なくとも1つの実施形態の目的は、三次元仮想空間においてシェーディング点を起点として光源毎にバウンディングボリュームを設定する場合において、シェーディング点に対して影響する光源を特定するための影響光源特定プログラム、影響光源特定方法及び影響光源特定装置を提供することである。   An object of at least one embodiment of the present invention is to provide an influential light source specifying program for specifying a light source that affects a shading point when a bounding volume is set for each light source starting from the shading point in a three-dimensional virtual space. An influence light source identification method and an influence light source identification device are provided.

非限定的な観点によると、本発明の一実施形態に係る影響光源特定プログラムは、三次元仮想空間に定義された仮想点光源を含む光源からの光が描画画面のシェーディング点に影響するか否かの特定をコンピュータに実現させる影響光源特定プログラムであって、前記コンピュータに、シェーディング点に与えられる条件に基づいて、当該シェーディング点を起点として設定され当該シェーディング点に対する影響範囲領域を定めるバウンディングボリュームについての全光源に共通する形状を決定する領域形状決定機能と、前記光源毎に設定するバウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率的に選択して決定する領域サイズ決定機能と、前記光源毎に設定されたバウンディングボリュームに当該光源の位置が含まれるか否かを判定して、バウンディングボリュームに当該光源が含まれる場合に当該光源をシェーディング点に影響する光源として特定する交差判定機能とを実現させることを特徴とする。   According to a non-limiting viewpoint, the influence light source identification program according to an embodiment of the present invention determines whether light from a light source including a virtual point light source defined in a three-dimensional virtual space affects a shading point of a drawing screen. An influence light source identification program for causing a computer to identify such a bounding volume, which is set based on a condition given to the shading point in the computer and sets an influence range area for the shading point. An area shape determination function for determining a shape common to all the light sources, an area size determination function for stochastically selecting and determining a size of a bounding volume set for each of the light sources from a plurality of candidates, and Whether or not the light source position is included in the bounding volume set in To determine the, the light source, characterized in that to achieve the cross determination function of specifying as a light source affecting the shading point when the light source is included in the bounding volume.

非限定的な観点によると、本発明の一実施形態に係る影響光源特定方法は、三次元仮想空間に定義された仮想点光源を含む光源からの光が描画画面のシェーディング点に影響するか否かの特定を行うための影響光源特定方法であって、シェーディング点に与えられる条件に基づいて、当該シェーディング点を起点として設定され当該シェーディング点に対する影響範囲領域を定めるバウンディングボリュームについての全光源に共通する形状を決定する領域形状決定処理と、前記光源毎に設定するバウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率的に選択して決定する領域サイズ決定処理と、前記光源毎に設定されたバウンディングボリュームに当該光源の位置が含まれるか否かを判定して、バウンディングボリュームに当該光源が含まれる場合に当該光源をシェーディング点に影響する光源として特定する交差判定処理とを含むことを特徴とする。   According to a non-limiting viewpoint, the influence light source identification method according to an embodiment of the present invention is based on whether or not light from a light source including a virtual point light source defined in a three-dimensional virtual space affects a shading point on a drawing screen. This method is used to identify the influence light source, and is common to all the light sources for the bounding volume that is set based on the condition given to the shading point and that sets the influence area for the shading point. Region shape determination processing for determining a shape to be performed, region size determination processing for selecting and determining a bounding volume size set for each light source from a plurality of candidates, and bounding set for each light source It is determined whether the position of the light source is included in the volume, and the light is input to the bounding volume. Characterized in that it comprises a cross-determination process for identifying a light source affecting the light source to the shading point if it contains.

非限定的な観点によると、本発明の一実施形態に係る影響光源特定装置は、三次元仮想空間に定義された仮想点光源を含む光源からの光が描画画面のシェーディング点に影響するか否かの特定を行うための影響光源特定装置であって、シェーディング点に与えられる条件に基づいて、当該シェーディング点を起点として設定され当該シェーディング点に対する影響範囲領域を定めるバウンディングボリュームについての全光源に共通する形状を決定する領域形状決定部と、前記光源毎に設定するバウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率的に選択して決定する領域サイズ決定部と、前記光源毎に設定されたバウンディングボリュームに当該光源の位置が含まれるか否かを判定して、バウンディングボリュームに当該光源が含まれる場合に当該光源をシェーディング点に影響する光源として特定する交差判定部とを備えることを特徴とする。   According to a non-limiting viewpoint, the influence light source identification device according to an embodiment of the present invention determines whether light from a light source including a virtual point light source defined in a three-dimensional virtual space affects a shading point of a drawing screen. This is an influence light source identification device for identifying the above, and is common to all light sources for the bounding volume that is set based on the condition given to the shading point and that defines the range of influence for the shading point. A region shape determining unit that determines a shape to be formed, a region size determining unit that randomly selects and determines a bounding volume size to be set for each light source from a plurality of candidates, and a bounding set for each light source It is determined whether the position of the light source is included in the volume, and the light source is included in the bounding volume. The light source, characterized in that it comprises a intersection determination section for specifying a light source affecting the shading point when Murrell.

非限定的な観点によると、本発明の一実施形態に係る描画処理プログラムは、三次元仮想空間に定義された仮想点光源を含む光源からの光の影響を考慮したシェーディング点の描画処理をコンピュータに実現させる描画処理プログラムであって、シェーディング点に与えられる条件に基づいて、当該シェーディング点を起点として設定され当該シェーディング点に対する影響範囲領域を定めるバウンディングボリュームについての全光源に共通する形状を決定する領域形状決定機能と、前記光源毎に設定するバウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率的に選択して決定する領域サイズ決定機能と、前記光源毎に設定されたバウンディングボリュームに当該光源の位置が含まれるか否かを判定して、バウンディングボリュームに当該光源が含まれる場合に当該光源をシェーディング点に影響する光源として特定する交差判定機能とを前記コンピュータに実現させる影響光源特定プログラムによる影響光源特定処理である第1の影響光源特定処理と、仮想点光源を含む光源毎に当該光源を起点として設定される光源起点バウンディングボリュームの形状を決定する光源起点領域形状決定機能と、前記光源毎に光源起点バウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率的に選択して決定する光源起点領域サイズ決定機能と、前記光源毎に当該光源を起点として設定された光源起点バウンディングボリュームにシェーディング点の位置が含まれるか否かを判定して、光源起点バウンディングボリュームに前記シェーディング点が含まれる場合に当該光源をシェーディング点に影響する光源として特定する交差判定機能とを前記コンピュータに実現させる影響光源特定プログラムによる影響光源特定処理である第2の影響光源特定処理とを実行させる機能を備え、前記コンピュータに、前記第1の影響光源特定処理によってシェーディング点に影響する光源と特定された光源のシェーディング点に対する影響を演算することでシェーディング点についての第1描画データを取得する第1描画データ取得機能と、前記第2の影響光源特定処理によってシェーディング点に影響する光源と特定された光源のシェーディング点に対する影響を演算することでシェーディング点についての第2描画データを取得する第2描画データ取得機能と、取得した前記第1描画データと前記第2描画データの加重平均を演算することで、シェーディング点についての出力描画データを取得する出力描画データ取得機能とを実現させることを特徴とする。   According to a non-limiting viewpoint, a drawing processing program according to an embodiment of the present invention performs a shading point drawing process in consideration of the influence of light from a light source including a virtual point light source defined in a three-dimensional virtual space. The drawing processing program to be realized in step S1 is based on the condition given to the shading point, and a shape common to all the light sources is determined for the bounding volume that is set with the shading point as a starting point and defines the area of influence for the shading point. An area shape determining function, an area size determining function for selecting and determining a bounding volume size set for each light source from a plurality of candidates, and a bounding volume set for each light source. Determine whether the position is included, bounding volume A first influence light source identification process that is an influence light source identification process by an influence light source identification program that causes the computer to implement an intersection determination function that identifies the light source as a light source that affects a shading point when the light source is included in For each light source including a virtual point light source, a light source starting area shape determination function for determining the shape of the light source starting bounding volume set from the light source as a starting point, and the size of the light source starting bounding volume for each light source from a plurality of candidates A light source starting area size determination function that is selected and determined probabilistically, and determines whether a shading point position is included in the light source starting bounding volume set for each light source starting from the light source. If the bounding volume includes the shading point, the light source is The computer is provided with a function to execute the second affected light source identification process, which is an affected light source identification process by the influence light source identification program that causes the computer to realize the intersection determination function that identifies the lighting point affecting the lighting point. A first drawing data acquisition function for acquiring first drawing data for a shading point by calculating a light source that influences the shading point by the first influence light source specifying process and an influence on the shading point of the specified light source; A second drawing data acquisition function for acquiring the second drawing data for the shading point by calculating the influence of the light source that has an influence on the shading point and the shading point of the specified light source by the influence light source specifying process of 2; Perform weighted averaging of the first drawing data and the second drawing data By calculating, an output drawing data acquisition function for acquiring output drawing data for a shading point is realized.

本願の各実施形態により1または2以上の不足が解決される。   Each embodiment of the present application solves one or more deficiencies.

本発明の実施形態の少なくとも一つに対応する影響光源特定装置の構成の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of a structure of the influence light source identification device corresponding to at least 1 of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の少なくとも一つに対応する影響光源特定処理のためのシェーディング点を基準とするバウンディングボリュームの設定の例を表した説明図である。It is an explanatory view showing an example of setup of a bounding volume on the basis of a shading point for influence light source identification processing corresponding to at least one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の少なくとも一つに対応する影響光源特定処理の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the influence light source identification process corresponding to at least 1 of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の少なくとも一つに対応する影響光源特定装置の構成の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of a structure of the influence light source identification device corresponding to at least 1 of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の少なくとも一つに対応する影響光源特定処理のためのバウンディングボリュームヒエラルキー(BVH)の設定の例を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the example of the setting of the bounding volume hierarchy (BVH) for the influence light source identification process corresponding to at least one of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の少なくとも一つに対応する影響光源特定のためのBVHを用いた交差判定処理の例を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the example of the intersection determination process using BVH for the influence light source specification corresponding to at least 1 of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の少なくとも一つに対応する交差判定処理の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the intersection determination process corresponding to at least 1 of embodiment of this invention. BVHにおいて同じ軸平行境界ボックス(AABB)に含ませる光源の組み合わせについて説明した説明図である。It is explanatory drawing explaining the combination of the light source included in the same axis parallel bounding box (AABB) in BVH. シェーディング点に対する仮想点光源(VPL)の影響を計算する場合の従来の概念を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the conventional concept in the case of calculating the influence of the virtual point light source (VPL) with respect to a shading point.

以下、本発明の実施形態の例について図面を参照して説明する。なお、以下で説明する各実施形態の例における各種構成要素は、矛盾等が生じない範囲で適宜組み合わせ可能である。また、ある実施形態の例として説明した内容については、他の実施形態においてその説明を省略している場合がある。また、各実施形態の特徴部分に関係しない動作や処理については、その内容を省略している場合がある。さらに、以下で説明する各種フローを構成する各種処理の順序は、処理内容に矛盾等が生じない範囲で順不同である。   Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the various components in the example of each embodiment described below can be combined suitably in the range which a contradiction etc. do not produce. Moreover, about the content demonstrated as an example of a certain embodiment, the description may be abbreviate | omitted in other embodiment. In addition, the contents of operations and processes that are not related to the characterizing portion of each embodiment may be omitted. Furthermore, the order of the various processes constituting the various flows described below is random as long as no contradiction or the like occurs in the process contents.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の一実施の形態における影響光源特定装置10Aの構成の例を示すブロック図である。図1に示す影響光源特定装置10Aは、専用マシンとして設計した装置であってもよいが、一般的なコンピュータによって実現可能なものであるものとする。この場合に、影響光源特定装置10Aは、一般的なコンピュータが通常備えているであろうCPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)、GPU(Graphics Processing Unit:画像処理装置)、メモリ、ハードディスクドライブ等のストレージを具備しているものとする(図示省略)。また、これらの一般的なコンピュータを本例の影響光源特定装置10Aとして機能させるためにプログラムよって各種処理が実行されることは言うまでもない。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an affected light source identification device 10A according to an embodiment of the present invention. The influence light source identification device 10A shown in FIG. 1 may be a device designed as a dedicated machine, but is assumed to be realizable by a general computer. In this case, the influential light source identification device 10A is a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a memory, and a hard disk drive that a general computer would normally have. Storage (not shown). In addition, it goes without saying that various processes are executed by a program in order to cause these general computers to function as the influence light source identification device 10A of this example.

本発明に係る影響光源特定装置10Aは、三次元仮想空間内に存在する仮想点光源(VPL)を含む光源からの光が描画画面の各シェーディング点(描画点)に対して影響するか否かを判定するためのものである。そして、シェーディング点に対して光源からの光が影響するか否かを判定するために、シェーディング点を基準とするバウンディングボリュームの設定を行うことに特徴を有する。以下、詳細に説明を行う。   In the influence light source identification device 10A according to the present invention, whether light from a light source including a virtual point light source (VPL) existing in a three-dimensional virtual space affects each shading point (drawing point) of a drawing screen To determine the Then, in order to determine whether the light from the light source affects the shading point, setting of a bounding volume based on the shading point is characterized. The details will be described below.

図1に示すように、影響光源特定装置10Aは、領域形状決定部11と、領域サイズ決定部12と、交差判定部13とを具備している。   As shown in FIG. 1, the influential light source identification device 10A includes an area shape determination unit 11, an area size determination unit 12, and an intersection determination unit 13.

領域形状決定部11は、シェーディング点に与えられる条件に基づいて、当該シェーディング点を起点として設定され当該シェーディング点に対する影響範囲領域を定めるバウンディングボリュームについての全光源に共通する形状を決定する機能を有する。シェーディング点に与えられる条件とは、シェーディング点に設定された材質、表面の粗さの情報などを含む光の反射に影響する様々な条件のことをいう。また、バウンディングボリュームとは、シェーディング点を起点として設定され、シェーディング点毎に全光源について共通する形状を採用するが各光源のそれぞれに対応させてサイズが設定される領域であって、シェーディング点に対する各光源の影響範囲を定める領域のことをいう。このバウンディングボリュームと後述する軸平行境界ボックスとは異なる概念であり、異なる用語として定義するものとする。バウンディングボリュームの形状は、シェーディング点が拡散面である場合には球体(bounding sphere)又は球体に近い形状とし、反射面である場合には楕円体(bounding ellipsoid)の形状とすることが好ましい。具体的な形状の決定方法は、例えば、非特許文献1において開示されているBRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function:双方向反射率分布関数)を用いた楕円体の形状決定の手法に基づいてバウンディングボリュームの形状を決定するものであってもよい。なお、シェーディング点に与えられる数値条件などを用いて予め記憶させたテーブルを参照して該当する形状を決定するものであってもよい。また、この領域形状決定部11におけるバウンディングボリュームの形状を決定する処理は、シェーディング点の材質、表面の粗さの情報などの条件に基づいて、シェーディング点毎若しくはシェーディング点に適用される材質毎に最適なバウンディングボリュームの形状を予め決定して記憶させておき、記憶させた情報を参照してバウンディングボリュームの形状を決定するものであってもよい。この領域形状決定部11において決定されたバウンディングボリュームの形状は、対象のシェーディング点に対する全ての光源において共通に使用される形状である。   The region shape determination unit 11 has a function of determining a shape common to all the light sources for a bounding volume that is set with the shading point as a starting point and defines an influence range region for the shading point based on a condition given to the shading point. . The condition given to the shading point refers to various conditions that affect the reflection of light including the material set at the shading point and information on the surface roughness. The bounding volume is an area that is set starting from a shading point and adopts a common shape for all light sources for each shading point, but the size is set corresponding to each light source. It refers to the area that defines the influence range of each light source. This bounding volume and an axis parallel bounding box described later are different concepts and are defined as different terms. The shape of the bounding volume is preferably a bounding sphere or a shape close to a sphere when the shading point is a diffusing surface, and a shape of an ellipsoid when the shading point is a reflecting surface. A specific shape determination method is, for example, based on the ellipsoid shape determination method using BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function) disclosed in Non-Patent Document 1. The shape may be determined. Note that the corresponding shape may be determined by referring to a previously stored table using numerical conditions given to the shading points. In addition, the process of determining the shape of the bounding volume in the region shape determination unit 11 is performed for each shading point or for each material applied to the shading point based on conditions such as the material of the shading point and surface roughness information. The shape of the optimal bounding volume may be determined and stored in advance, and the shape of the bounding volume may be determined with reference to the stored information. The shape of the bounding volume determined by the region shape determination unit 11 is a shape that is commonly used in all the light sources for the target shading point.

領域サイズ決定部12は、光源毎に設定するバウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率的に選択して決定する機能を有する。領域形状決定部11において、バウンディングボリュームの形状は全ての光源において共通に使用するものとして決定したが、バウンディングボリュームのサイズは、光源毎に設定する必要がある。そして、光源毎のバウンディングボリュームのサイズは、光源の条件等から一意に決定するのではなく、予め候補として用意した複数の候補の中から確率によって何れかのサイズを選択するようにする。ここで、複数の候補は、2以上の実数個のサイズ候補を用意して確率で選択する構成の他、0以上の実数をパラメータとしてバウンディングボリュームのサイズが決定される構成において、確率でパラメータの実数を決定するものも含むものとする。また、複数の候補は、有限の個数である必要はなく無限であってもよい。サイズについての複数の候補は、光源に関わらず一律で用意したものであってもよいし、放射エネルギー(放射輝度)などの光源の光の強さに関する条件に基づいて、候補とするバウンディングボリュームのサイズを変化させるようにしてもよい。確率によって選択する手法であればどのようなものであってもよいが、例えば、光源の光の強さに関する条件から決定される最適なバウンディングボリュームのサイズが選択される確率が最も高くなるようにし、他のサイズについては、最適なバウンディングボリュームのサイズからサイズが変化していくにつれて選択される確率が低くなるように確率を設定することが好ましい。このような所定の確率によってバウンディングボリュームのサイズを決定する処理を、光源毎に行う。すなわち、三次元仮想空間に存在する全ての光源についてバウンディングボリュームのサイズを決定する。   The region size determination unit 12 has a function of selecting and determining the size of the bounding volume set for each light source from a plurality of candidates. The region shape determination unit 11 determines the shape of the bounding volume to be used in common for all light sources, but the size of the bounding volume needs to be set for each light source. The size of the bounding volume for each light source is not uniquely determined from the conditions of the light source, but any size is selected from a plurality of candidates prepared as candidates in advance according to the probability. Here, in addition to a configuration in which two or more real size candidates are prepared and selected with a probability, the plurality of candidates is a parameter with a probability in a configuration in which the size of the bounding volume is determined using a real number of 0 or more as a parameter. It shall include those that determine the real number. The plurality of candidates need not be a finite number, and may be infinite. The plurality of size candidates may be prepared uniformly regardless of the light source, or based on the conditions regarding the light intensity of the light source such as radiant energy (radiance), The size may be changed. Any method can be used as long as the selection method is based on the probability, but for example, the probability that the optimum bounding volume size determined from the condition regarding the light intensity of the light source is selected is the highest. For other sizes, it is preferable to set the probability so that the probability of being selected decreases as the size changes from the size of the optimal bounding volume. The process of determining the size of the bounding volume with such a predetermined probability is performed for each light source. That is, the size of the bounding volume is determined for all the light sources existing in the three-dimensional virtual space.

交差判定部13は、光源毎に設定されたバウンディングボリュームに当該光源の位置が含まれるか否かを判定して、バウンディングボリュームに当該光源が含まれる場合に当該光源をシェーディング点に影響する光源として特定する機能を有する。シェーディング点に対して光源が影響するか否かを特定するために、光源毎に設定されたバウンディングボリュームに当該光源の位置が含まれるか否かを判定する。バウンディングボリュームに光源位置が含まれない場合は、その光源はシェーディング点に影響しないものと特定する。バウンディングボリュームに光源位置が含まれる場合は、その光源はシェーディング点に影響するものと特定する。シェーディング点に影響すると判定された光源については、シェーディング点の描画処理において演算の対象となる。   The intersection determination unit 13 determines whether or not the position of the light source is included in the bounding volume set for each light source, and when the light source is included in the bounding volume, the light source is used as a light source that affects the shading point. It has a function to identify. In order to specify whether the light source affects the shading point, it is determined whether the position of the light source is included in the bounding volume set for each light source. When the light source position is not included in the bounding volume, it is specified that the light source does not affect the shading point. When the light source position is included in the bounding volume, it is specified that the light source affects the shading point. The light source determined to affect the shading point is a target of calculation in the shading point drawing process.

図2は、本発明の実施形態の少なくとも一つに対応する影響光源特定処理のためのシェーディング点を基準とするバウンディングボリュームの設定の例を表した説明図である。この図2において、三次元仮想空間の描画画面外に存在する光源からの光が壁面で反射する状態を表現するためにVPL1、VPL2、VPL3が設けられており、これらVPL1、VPL2、VPL3がシェーディング点に対して影響するか否かを特定するために、シェーディング点を基準とするバウンディングボリュームを設定する。図2では、シェーディング点が光沢面である場合の例として、楕円体の形状のバウンディングボリュームに設定されている。そして、シェーディング点を基準とするバウンディングボリュームは、VPL1、VPL2、VPL3のそれぞれに対応させたサイズで3つ設定されることになる。図2において、VPL1に対して設定したバウンディングボリュームは最もサイズの小さい楕円体であり、この最も小さい楕円体にVPL1の位置は含まれないため、交差判定の結果、VPL1はシェーディング点に影響しない光源であると特定される。次に、VPL2に対して設定したバウンディングボリュームは最もサイズの大きい楕円体であり、この最も大きい楕円体にVPL2の位置は含まれているため、交差判定の結果、VPL2はシェーディング点に影響する光源であると特定される。最後に、VPL3に対して設定したバウンディングボリュームは中サイズの楕円体であり、この中サイズの楕円体にVPL3の位置は含まれないため、交差判定の結果、VPL3はシェーディング点に影響しない光源であると特定される。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of setting a bounding volume based on a shading point for the influence light source identification process corresponding to at least one of the embodiments of the present invention. In FIG. 2, VPL1, VPL2, and VPL3 are provided to express the state in which light from a light source that exists outside the drawing screen of the three-dimensional virtual space is reflected by the wall surface, and these VPL1, VPL2, and VPL3 are shaded. In order to specify whether or not the point is affected, a bounding volume based on the shading point is set. In FIG. 2, as an example in the case where the shading point is a glossy surface, an ellipsoidal bounding volume is set. Then, three bounding volumes based on the shading point are set at sizes corresponding to each of VPL1, VPL2, and VPL3. In FIG. 2, the bounding volume set for VPL1 is the ellipsoid with the smallest size, and the position of VPL1 is not included in this smallest ellipsoid. Therefore, as a result of the intersection determination, VPL1 does not affect the shading point. Identified as Next, since the bounding volume set for VPL2 is the largest ellipsoid, and the position of VPL2 is included in the largest ellipsoid, as a result of the cross determination, VPL2 is a light source that affects the shading point Identified as Finally, since the bounding volume set for VPL3 is a medium-size ellipsoid, and the position of VPL3 is not included in this medium-size ellipsoid, VPL3 is a light source that does not affect the shading point. Identified as being.

図2に示すように、(2)光源→光沢面→拡散面→視点という経路の場合と、(4)光源→光沢面→光沢面→視点という経路の場合については高分散となってしまうが、(1)光源→拡散面→拡散面→視点という経路の場合と、(3)光源→拡散面→光沢面→視点という経路の場合については、低分散となる。すなわち、非特許文献1に開示された従来の手法では高分散となってしまう(3)光源→拡散面→光沢面→視点という経路の場合について低分散とすることができるため、本例の手法を採用することで不快な映像となることを回避できる描画シーンが存在するといえる。   As shown in FIG. 2, (2) the light source → glossy surface → diffusion surface → viewpoint route and (4) the light source → glossy surface → glossy surface → viewpoint route are highly dispersed. , (1) Light source → Diffusion surface → Diffusion surface → Viewpoint and (3) Light source → Diffusion surface → Glossy surface → Viewpoint are low dispersion. That is, the conventional method disclosed in Non-Patent Document 1 results in high dispersion (3) It is possible to achieve low dispersion for the route of light source → diffusion surface → glossy surface → viewpoint, so the method of this example It can be said that there is a drawing scene that can avoid becoming an unpleasant video by adopting.

次に、本例の影響光源特定装置10Aにおいて行われる影響光源特定処理の流れについて説明を行う。図3は、本発明の実施形態の少なくとも一つに対応する影響光源特定処理の例を示すフローチャートである。この図3に示すように、影響光源特定処理は、先ず、対象のシェーディング点についてのバウンディングボリュームの形状を決定することで開始される(ステップS101)。続いて、光源毎にバウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率によって選択して決定する(ステップS102)。そして、全ての光源について、光源毎のバウンディングボリュームに当該光源の位置が含まれるか否かの交差判定を行い、含まれる場合には、シェーディング点に対して影響する光源として特定し(ステップS103)、処理を終了する。   Next, the influence light source identification process performed in the influence light source identification device 10A of this example will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the influence light source identification process corresponding to at least one of the embodiments of the present invention. As shown in FIG. 3, the influence light source identification process is started by first determining the shape of the bounding volume for the target shading point (step S101). Subsequently, the size of the bounding volume for each light source is selected from a plurality of candidates according to the probability (step S102). Then, for all the light sources, it is judged whether or not the position of the light source is included in the bounding volume for each light source, and if it is included, it is identified as the light source affecting the shading point (step S103). , End the process.

以上のように、本例の影響光源特定装置10Aによれば、対象のシェーディング点についての当該シェーディング点を起点とするバウンディングボリュームの形状を決定し、光源毎にバウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率によって選択し、光源毎のバウンディングボリュームに当該光源の位置が含まれるか否かの交差判定を行い、含まれる場合には、シェーディング点に対して影響する光源として特定するようにすることで、シェーディング点を起点とするバウンディングボリュームの設定であっても、演算量を低減させつつ画面が暗くなり過ぎる状態を回避可能な描画のための影響光源の特定が可能となる。   As described above, according to the influential light source identification device 10A of the present example, the shape of the bounding volume starting from the shading point for the target shading point is determined, and the size of the bounding volume for each light source is set to a plurality of candidate sizes. Select according to the probability, and perform a crossing determination as to whether or not the position of the light source is included in the bounding volume for each light source. If included, specify the light source as an influence on the shading point. Thus, even when setting the bounding volume starting from the shading point, it is possible to specify an influence light source for drawing that can avoid a state where the screen becomes too dark while reducing the amount of calculation.

[第2の実施形態]
図4は、本発明の一実施の形態における影響光源特定装置10Bの構成の例を示すブロック図である。なお、第1の実施形態における影響光源特定装置10Aと同様の構成箇所については同一符号を付して説明を省略する。また、図6に示す影響光源特定装置10Bが、専用マシンとして設計した装置であってもよいが、一般的なコンピュータによって実現可能なものである点についても、第1の実施形態と同様である。
Second Embodiment
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the affected light source identification device 10B according to an embodiment of the present invention. The same components as those of the influential light source identification device 10A in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The influence light source identification device 10B shown in FIG. 6 may be a device designed as a dedicated machine, but is the same as in the first embodiment in that it can be realized by a general computer. .

BVH設定部14は、三次元仮想空間内に配置された複数の光源について、最下層において所定数の光源毎にそれらの光源を含む軸平行境界ボックスを設定し、階層を上げる毎にその下の階層の軸平行境界ボックスを所定数含む軸平行境界ボックスを設定する処理を、順次階層を上げながら繰り返すことで、三次元仮想空間内の光源に関する軸平行境界ボックスによる木構造のバウディングボリュームヒエラルキー(以下、BVH)を設定する機能を有する。木構造においては、木構造を構成する各軸平行境界ボックスをノードと表現するものとし、階層という場合には、ノードの高さ(あるいは深さ)を意味するものとする。ここで、軸平行境界ボックスとは、AABB(Axis-Aligned Bounding Box)とも呼ばれるものであり、三次元仮想空間におけるX−Y平面に平行な面、X−Z平面に平行な面、及び、Y−Z平面に平行な面のみによって形成される直方体のことをいう。このBVH設定部14では、先ず、三次元仮想空間内に配置された複数の光源について、所定数の光源が1つの軸平行境界ボックスに含まれるように軸平行境界ボックスを設定する。所定数はどのような数であってもよいが、所定数を大きい数に設定してしまうと交差判定の演算量低減の効果が得られない可能性があるので、演算量低減の効果が得られる範囲の数であることが好ましい。一例としては、2個の光源に対して1つの軸平行境界ボックスを設定するようにする。所定数の光源の組み合わせについては、互いに所定距離以内に存在する所定数の光源を1つの軸平行境界ボックスに含ませる条件、それぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームのサイズの差が所定範囲内である所定数の光源を1つの軸平行境界ボックスに含ませる条件、或いは、これら2つの条件を同時に満たす条件などによって決定する。   The BVH setting unit 14 sets, for each of a plurality of light sources arranged in the three-dimensional virtual space, an axis-parallel bounding box including the light sources for each predetermined number of light sources in the lowermost layer, By repeating the process of setting an axis parallel bounding box including a predetermined number of axis parallel bounding boxes of the hierarchy while sequentially raising the hierarchy, a tree-structured bounding volume hierarchy (with the axis parallel bounding box for the light source in the three-dimensional virtual space ( The following has a function of setting BVH). In the tree structure, each axis parallel bounding box constituting the tree structure is expressed as a node, and in the case of a hierarchy, it means the height (or depth) of the node. Here, the axis parallel bounding box is also called AABB (Axis-Aligned Bounding Box), and is a plane parallel to the XY plane, a plane parallel to the XZ plane, and Y in the three-dimensional virtual space. It refers to a rectangular parallelepiped formed only by a plane parallel to the -Z plane. The BVH setting unit 14 first sets, for a plurality of light sources arranged in the three-dimensional virtual space, an axis parallel boundary box so that a predetermined number of light sources are included in one axis parallel boundary box. The predetermined number may be any number, but if the predetermined number is set to a large number, there is a possibility that the effect of reducing the amount of calculation for intersection determination may not be obtained. It is preferable that it is the number of the As an example, one axis parallel bounding box is set for two light sources. For a combination of a predetermined number of light sources, the condition that the predetermined number of light sources existing within a predetermined distance from each other are included in one axis parallel bounding box, and the difference in size of the bounding volume set corresponding to each is within the predetermined range. The predetermined number of light sources is included in one axis parallel bounding box, or is determined according to a condition that satisfies these two conditions simultaneously.

所定数の光源を含む軸平行境界ボックスは、最下層の軸平行境界ボックスとなる。この最下層の軸平行境界ボックスを設定した後は、最下層の軸平行境界ボックスを所定数含む軸平行境界ボックスを設定する。最下層をレベル1とすると、レベル2の層においては、レベル1の軸平行境界ボックスを所定数、例えば2つ含む軸平行境界ボックスを設定する。この処理を、順次層を上げながら繰り返す。すなわち、レベル3の層においては、レベル2の層において設定した軸平行境界ボックスを所定数含む軸平行境界ボックスを設定し、レベル4の層においては、レベル3の層において設定した軸平行境界ボックスを所定数含む軸平行境界ボックスを設定するというように、順次処理を行うことで、軸平行境界ボックスによる層構造のバウディングボリュームヒエラルキー(以下、BVH)を設定する。これを最後まで繰り返すと、三次元仮想空間の全ての光源を含む1つの軸平行境界ボックスが設定されることになるが、どの層まで処理した時点でBVH設定の処理を終了するかは適宜設定可能である。このようにして設定したBVHは、交差判定部13Bにおける影響光源特定処理の演算量を低減させるために利用される。   The axis-parallel bounding box including the predetermined number of light sources becomes the lowermost axis-parallel bounding box. After setting the lowermost axis parallel bounding box, an axis parallel bounding box including a predetermined number of lowermost axis parallel bounding boxes is set. Assuming that the lowermost layer is level 1, in the layer of level 2, an axis-parallel boundary box including a predetermined number, for example, two, of axis-parallel boundary boxes of level 1 is set. This process is repeated while sequentially raising the layer. That is, in the layer of level 3, an axis parallel boundary box including a predetermined number of axis parallel boundary boxes set in the layer of level 2 is set, and in the layer of level 4, an axis parallel boundary box set in the layer of level 3 By sequentially performing processing such as setting an axis parallel bounding box that includes a predetermined number, a bounding volume hierarchy (hereinafter referred to as BVH) of the layer structure by the axis parallel bounding box is set. If this is repeated to the end, one axis parallel bounding box including all the light sources in the three-dimensional virtual space is set. However, it is set as appropriate to which layer the processing of the BVH setting is finished. It is possible. The BVH set in this way is used to reduce the amount of calculation of the influence light source identification process in the intersection determination unit 13B.

なお、BVH設定部14におけるBVHの設定については、例えば、以下の文献に記載のモートンコードを利用したBVHの構築の手法を利用することができる。
[非特許文献2]Fast BVH construction on GPUs. : LAUTERBACH C., GARLAND M., SENGUPTA S., LUEBKE D., MANOCHA D. : Computer Graphics Forum 28, 2 (2009), 375-384.
In addition, about the setting of BVH in the BVH setting part 14, the technique of the construction of BVH using the Morton code described in the following literatures can be used, for example.
[Non-patent document 2] Fast BVH construction on GPUs .: LAUTERBACH C., GARLAND M., SENGUPTA S., LUEBKE D., MANOCHA D .: Computer Graphics Forum 28, 2 (2009), 375-384.

交差判定部13Bは、第1の実施形態における交差判定部13の機能に加えて、BVHの何れかのノードにおいて、当該対象ノード以下の全ての軸平行境界ボックスに含まれる全ての光源のそれぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームの中で最もサイズの大きいバウンディングボリュームと、対象ノードに含まれる全ての軸平行境界ボックスとの交差判定を行い、交差しないと判定された軸平行境界ボックスに含まれる光源についてはシェーディング点に対して影響しない光源であると特定する処理(以下、BVH交差判定処理ともいう)を実行する機能を有する。BVHの何れのノードを選択したとしても、そのノードには軸平行境界ボックスが存在し、その軸平行境界ボックスを下のノードまで辿っていけば最下のノードに光源が必ず含まれる。対象ノード以下の全ての軸平行境界ボックスに含まれる全ての光源のそれぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームの中で最もサイズの大きいバウンディングボリュームと、対象ノードに含まれる全ての軸平行境界ボックスとの交差判定を行うことで、シェーディング点に影響しない光源を特定する。すなわち、対象ノード以下の全ての軸平行境界ボックスに含まれる全ての光源のそれぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームの中で最もサイズの大きいバウンディングボリュームと交差しない軸平行境界ボックスについては、最もサイズの大きいバウンディングボリュームと交差しないのだから、その中に含まれる光源が各光源に対応させて設定されたバウンディングボリュームと交差することはないと判定できる。よって、当該軸平行境界ボックスに含まれる光源については個別の交差判定を省略することが可能となる。このようなBVH交差判定処理をBVHの最上位階層のノードから順次階層を深くした際に当該ノードに含まれる各ノードについて行うことで、最終的に光源と当該光源のバウンディングボリュームとの交差判定を行う回数を低減させることが可能となる。なお、必ずしもBVH交差判定処理を全てのノードで実行する必要はなく、例えば、下位の階層付近のノードにおいてはBVH交差判定処理を実行せずに、直接、光源と当該光源に対応させて設定されたバウンディングボリュームとの交差判定処理を実行するようにしてもよい。   In addition to the function of the intersection determination unit 13 in the first embodiment, the intersection determination unit 13B applies to each of all light sources included in all the axis parallel boundary boxes below the target node at any node of the BVH. The bounding volume with the largest size among the bounding volumes set in correspondence with the bounding volume of the axis and all the axis parallel bounding boxes included in the target node are determined to be included, and included in the axis parallel bounding box that is determined not to intersect. The light source has a function of executing processing (hereinafter also referred to as BVH intersection determination processing) that identifies the light source as having no influence on the shading point. Regardless of which node of BVH is selected, there is an axis parallel bounding box at that node, and if the axis parallel bounding box is traced to the lower node, the light source is always included in the lowest node. The largest bounding volume among the bounding volumes set in correspondence with all the light sources included in all the axis parallel bounding boxes below the target node, and all the axis parallel bounding boxes included in the target node The light source that does not affect the shading point is identified by performing the intersection determination of That is, among the bounding volumes set corresponding to each of all the light sources included in all the axis-parallel bounding boxes below the target node, the size is the largest for the axis-parallel bounding box that does not intersect with the largest bounding volume. Therefore, it can be determined that the light source included in the volume does not intersect with the bounding volume set corresponding to each light source. Therefore, it is possible to omit individual intersection determination for the light sources included in the axis parallel bounding box. By performing such BVH intersection determination processing for each node included in the node when the hierarchy is deepened sequentially from the highest layer node of BVH, the intersection determination between the light source and the bounding volume of the light source is finally performed. It is possible to reduce the number of times it is performed. Note that it is not always necessary to execute the BVH intersection determination process at all nodes. For example, a node near a lower hierarchy is set to directly correspond to the light source and the light source without executing the BVH intersection determination process. The intersection determination process with the bounding volume may be performed.

この交差判定部13Bは、BVHの対象ノード以下の全ての軸平行境界ボックスに含まれる全ての光源のそれぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームの中で最もサイズの大きいバウンディングボリュームと対象ノードに含まれる全ての軸平行境界ボックスとの交差判定を行う処理と、光源と当該光源に対応させて設定されたバウンディングボリュームとの交差判定処理との両方を行うことで、演算処理負荷を低減しつつ、シェーディング点に影響する光源を特定する。   This intersection determination unit 13B is included in the bounding volume and the target node having the largest size among the bounding volumes set in correspondence with all the light sources included in all the axis parallel bounding boxes below the target node of the BVH. By performing both the intersection determination process with all the axis parallel bounding boxes and the intersection determination process between the light source and the bounding volume set corresponding to the light source, the calculation processing load is reduced. Identify light sources that affect shading points.

図5は、本発明の実施形態の少なくとも一つに対応する影響光源特定処理のためのバウンディングボリュームヒエラルキー(BVH)の設定の例を表した説明図である。この図5は、8つの光源が存在する三次元仮想空間においてBVHを設定した例を表している。最下層のレベル1の階層においては、近接する2つの光源を包含する軸平行境界ボックスとして[1−1]、[1−2]、[1−3]、[1−4]を設定している。1つ上の階層であるレベル2の階層においては、[1−1]と[1−2]の軸平行境界ボックスを包含する軸平行境界ボックスとして[2−1]を設定し、[1−3]と[1−4]の軸平行境界ボックスを包含する軸平行境界ボックスとして[2−2]を設定している。最上層のレベル3の階層においては、[2−1]と[2−2]の軸平行境界ボックスを包含する軸平行境界ボックスとして[3−1]を設定している。図5の例では、[3−1]は最上位のノードであり、[2−1]と[2−2]は[3−1]に含まれるノードであり、[1−1]と[1−2]は[2−1]に含まれるノードであり、[1−3]と[1−4]は[2−2]に含まれるノードである。また、単純化して説明するために、この図5の例では、光源毎に設定されるバウンディングボリュームのサイズとして、サイズA、サイズB、サイズCの3種類が用いられており、サイズA>サイズB>サイズCという大きさの関係になっている。なお、説明の都合上、二次元平面において長方形の軸平行境界ボックスを適用する形で説明を行うが、実際には三次元空間に直方体の軸平行境界ボックスを適用することになる。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of setting a bounding volume hierarchy (BVH) for the influence light source identification process corresponding to at least one of the embodiments of the present invention. FIG. 5 shows an example in which BVH is set in a three-dimensional virtual space in which eight light sources exist. In the lowest level 1 hierarchy, [1-1], [1-2], [1-3], [1-4] are set as axis parallel bounding boxes including two adjacent light sources. There is. In the hierarchy of level 2 which is the hierarchy one level above, set [2-1] as an axis parallel boundary box including the axis parallel boundary boxes of [1-1] and [1-2], and [2-2] is set as an axis parallel bounding box including the axis parallel bounding boxes of [3] and [1-4]. In the level 3 hierarchy of the top layer, [3-1] is set as an axis parallel boundary box including the axis parallel boundary boxes of [2-1] and [2-2]. In the example of FIG. 5, [3-1] is the highest node, [2-1] and [2-2] are nodes included in [3-1], and [1-1] and [2-1] [1-2] are nodes included in [2-1], and [1-3] and [1-4] are nodes included in [2-2]. Further, for simplification and explanation, in the example of FIG. 5, three types of size A, size B and size C are used as the size of the bounding volume set for each light source, and size A> size B> Size C There is a relationship of size. For convenience of explanation, although the explanation will be made by applying a rectangular axis parallel boundary box in a two-dimensional plane, in practice, a rectangular parallel axis parallel boundary box is applied to a three-dimensional space.

図6は、本発明の実施形態の少なくとも一つに対応する影響光源特定のためのBVHを用いた交差判定処理の例を表した説明図である。この図6では、図5のように木構造で構築されたBVHを用いたBVH交差判定処理について説明する。先ず、図6(a)は、最上層のレベル3の階層に含まれる[3−1]のノードについての交差判定を表している。この図6(a)では、[3−1]のノードに含まれる[2−1]と、[2−1]に含まれる全光源のそれぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームの中で最もサイズの大きいサイズAのバウンディングボリュームとの交差判定を行う。すると、図6(a)に示すように、サイズAのバウンディングボリュームと[2−1]の軸平行境界ボックスとは交差している。同様に、[2−2]についても[2−2]に含まれる全光源のそれぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームの中で最も大きいサイズのバウンディングボリュームとの交差判定を行う。[2−2]では対応するバウンディングボリュームと軸平行境界ボックスとは交差していない場合、[2−2]の軸平行境界ボックスの内側に存在する全ての光源については、シェーディング点に影響しない光源と特定することができる。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the intersection determination process using BVH for identifying an affected light source corresponding to at least one of the embodiments of the present invention. In FIG. 6, the BVH intersection determination process using the BVH constructed with a tree structure as shown in FIG. 5 will be described. First, FIG. 6A illustrates the intersection determination for the node [3-1] included in the top level 3 hierarchy. In FIG. 6A, [2-1] included in the node [3-1] and most of the bounding volumes set corresponding to all the light sources included in [2-1]. The intersection determination with the large size A bounding volume is performed. Then, as shown in FIG. 6A, the bounding volume of size A and the [2-1] axis parallel bounding box intersect. Similarly, for [2-2], the intersection determination with the largest bounding volume among the bounding volumes set in correspondence with all the light sources included in [2-2] is performed. In [2-2], when the corresponding bounding volume and the axis-parallel bounding box do not intersect, the light sources that do not affect the shading point for all the light sources existing inside the axis-parallel bounding box of [2-2] Can be identified.

図6(b)は、[3−1]のノードから階層を1つ深くした[2−1]のノードにおける交差判定を表している。この図6(b)では、[1−1]の軸平行境界ボックスと、[1−1]に含まれる全光源のそれぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームの中で最もサイズの大きいサイズBのバウンディングボリュームとの交差判定を行う。すると、図6(b)に示すように、サイズBのバウンディングボリュームと[1−1]の軸平行境界ボックスとは交差している。同様に、[1−2]についても[1−2]に含まれる全光源のそれぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームの中で最も大きいサイズのバウンディングボリュームとの交差判定を行う。[1−2]では、対応するバウンディングボリュームと[1−2]の軸平行境界ボックスとは交差していない場合、[1−2]の軸平行境界ボックスの内側に存在する全ての光源については、シェーディング点に影響しない光源と特定することができる。   FIG. 6B shows the intersection determination at the node [2-1], which is one level deeper from the node [3-1]. In FIG. 6B, the largest size B among the bounding volumes set corresponding to the axis parallel bounding box [1-1] and all the light sources included in [1-1]. The intersection determination with the bounding volume of Then, as shown in FIG. 6B, the bounding volume of size B and the axis parallel bounding box [1-1] intersect each other. Similarly, for [1-2], the intersection determination with the largest-sized bounding volume among the bounding volumes set corresponding to each of all the light sources included in [1-2] is performed. In [1-2], when the corresponding bounding volume and the [1-2] axis parallel bounding box do not intersect, for all the light sources existing inside the [1-2] axis parallel bounding box, , And a light source that does not affect the shading point.

図6(c)は、[2−1]のノードから階層を1つ深くした[1−1]のノードにおける交差判定を表している。この図6(c)では、光源と、光源に対応させて設定されたサイズCのバウンディングボリュームとの交差判定を行う。すると、図6(c)に示すように、サイズCのバウンディングボリュームと光源は交差している。同様にもうひとつの光源についても対応させて設定されたサイズのバウンディングボリュームとの交差判定を行う。もうひとつの光源では、バウンディングボリュームとは交差しない場合、最終的に1つの光源のみがシェーディング点に影響する光源として特定される。   FIG. 6C shows the intersection determination at the node [1-1], which is one level deeper from the node [2-1]. In FIG. 6C, the intersection determination between the light source and the bounding volume of size C set corresponding to the light source is performed. Then, as shown in FIG. 6C, the bounding volume of size C and the light source intersect. Similarly, the intersection determination with the bounding volume of the size set corresponding to the other light source is performed. In another light source, if it does not intersect the bounding volume, finally only one light source is identified as a light source affecting the shading point.

8個の光源に対して個別の交差判定を行う場合、8回の交差判定処理が必要であるが、BVH交差判定処理を採用すると、図6の例では、BVH交差判定が4回と、個別の光源とバウンディングボリュームとの交差判定が2回の合計6回の交差判定となり、交差判定の回数を低減できることが分かる。よって、BVHのノード数が増えるほど、BVH交差判定処理を導入することによる処理負荷低減効果が大きくなるといえる。   When performing individual intersection determination for eight light sources, eight times of intersection determination processing are required. However, when the BVH intersection determination processing is employed, the BVH intersection determination is four times in the example of FIG. It can be seen that the intersection judgment between the light source and the bounding volume becomes the intersection judgment of two times in total, six times, and the number of intersection judgments can be reduced. Therefore, it can be said that the processing load reduction effect by introducing the BVH intersection determination process increases as the number of BVH nodes increases.

次に、本例の影響光源特定装置10Bにおいて行われる影響光源特定処理の流れについて説明を行う。図7は、本発明の実施形態の少なくとも一つに対応する影響光源特定処理の例を示すフローチャートである。この図7に示すように、影響光源特定処理は、先ず、対象のシェーディング点についてのバウンディングボリュームの形状を決定することで開始される(ステップS201)。続いて、光源毎にバウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率によって選択して決定する(ステップS202)。そして、三次元仮想空間に存在する光源についてBVHを設定する(ステップS203)。最後に、設定したBVHを用いてBVH交差判定処理を実行し、最終的にシェーディング点に影響する光源を特定する処理として、光源とバウンディングボリュームとの個別の交差判定を実行することで、シェーディング点に影響する光源を特定して(ステップS204)、処理を終了する。   Next, the flow of the influence light source identification process performed in the influence light source identification device 10B of this example will be described. FIG. 7 is a flowchart showing an example of influence light source identification processing corresponding to at least one of the embodiments of the present invention. As shown in FIG. 7, the influential light source identification process is first started by determining the shape of the bounding volume for the target shading point (step S201). Subsequently, the size of the bounding volume for each light source is selected from a plurality of candidates according to the probability (step S202). And BVH is set about the light source which exists in three-dimensional virtual space (step S203). Finally, the BVH intersection determination process is executed using the set BVH, and finally the individual intersection determination between the light source and the bounding volume is performed as a process for specifying the light source that finally affects the shading point, thereby obtaining the shading point. Are identified (step S204), and the process ends.

図8は、BVHにおいて同じ軸平行境界ボックス(AABB)に含ませる光源の組み合わせについて説明した説明図である。図8(a)は、光源位置は近いがそれぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームのサイズが大きく異なる2つの光源を同じ軸平行境界ボックス(AABB)に含ませた場合を表している。この図8(a)の状態でBVH交差判定処理を行うと、大きいサイズの方のバウンディングボリュームと軸平行境界ボックス(AABB)とは交差すると判定されるため、光源毎の個別の交差判定に移行することになるが、個別の交差判定では小さいサイズの方のバウンディングボリュームと光源との交差判定では交差しないと判定されるので、1回分の交差判定処理が無駄となる。他方、図8(b)は、光源位置が近く、かつ、それぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームのサイズが近い2つの光源を同じ軸平行境界ボックス(AABB)に含ませた場合を表している。図8(b)のように、2つのバウンディングボリュームのサイズは共に光源を含む軸平行境界ボックス(AABB)に届かない大きさであるため、BVH交差判定処理を行うと、大きいサイズの方のバウンディングボリュームと軸平行境界ボックス(AABB)とは交差しないと判定される。このように判定されると、個別の交差判定をせずに、2つの光源についてシェーディング点に影響しない光源であることを特定できる。仮に、図8(b)の2つの光源に設定されたバウンディングボリュームが共に各光源と交差するサイズであった場合には、BVH交差判定処理の後の2回の個別の交差判定において2つの光源がシェーディング点に影響する光源であると特定されることになるので、2回の個別の交差判定が無駄にならない。すなわち、それぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームのサイズが近い光源を同じ軸平行境界ボックス(AABB)に含ませるようにすることで、無駄のない交差判定を行うことが可能となり、結果として、全体の処理負荷を低減することが可能となる。   FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating combinations of light sources included in the same axis-parallel bounding box (AABB) in BVH. FIG. 8A shows a case where two light sources that are close to each other but have different sizes of bounding volumes that are set in correspondence with each other are included in the same axis-parallel bounding box (AABB). When the BVH intersection determination process is performed in the state of FIG. 8A, it is determined that the larger bounding volume and the axis parallel bounding box (AABB) intersect with each other, so that the transition to the individual intersection determination for each light source is performed. However, in the individual intersection determination, since it is determined that no intersection occurs in the intersection determination between the bounding volume of the smaller size and the light source, one intersection determination process is wasted. On the other hand, FIG. 8B shows a case where two light sources having close light source positions and close bounding volume sizes corresponding to the light source positions are included in the same axis parallel bounding box (AABB). There is. As shown in FIG. 8B, the size of the two bounding volumes is not large enough to reach the axis parallel bounding box (AABB) including the light source. Therefore, when the BVH intersection determination process is performed, the bounding of the larger size is performed. It is determined that the volume and the axis parallel bounding box (AABB) do not intersect. If determined in this way, it is possible to specify that the two light sources are light sources that do not affect the shading point without performing individual intersection determinations. If the bounding volumes set for the two light sources in FIG. 8B are of a size that intersects each light source, the two light sources are determined in two separate intersection determinations after the BVH intersection determination process. Is identified as a light source that affects the shading point, two separate intersection determinations are not wasted. That is, it is possible to perform a crossing determination without waste by including light sources having a size close to the bounding volume set in correspondence with each other in the same axis parallel bounding box (AABB). It is possible to reduce the overall processing load.

以上のように、本例の影響光源特定装置10Bによれば、対象のシェーディング点についての当該シェーディング点を起点とするバウンディングボリュームの形状を決定し、光源毎にバウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率によって選択し、複数の光源について、最下層において所定数の光源毎にそれらの光源を含む軸平行境界ボックスを設定し、階層を上げる毎にその下の階層の軸平行境界ボックスを所定数含む軸平行境界ボックスを設定する処理を、順次階層を上げながら繰り返すことで、三次元仮想空間内の光源に関する軸平行境界ボックスによる木構造のBVHを設定し、BVHの対象ノード以下の全ての軸平行境界ボックスに含まれる全ての光源のそれぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームの中で最もサイズの大きいバウンディングボリュームと、対象ノードに含まれる全ての軸平行境界ボックスとの交差判定を行い、交差しないと判定された軸平行境界ボックスに含まれる光源についてはシェーディング点に対して影響しない光源であると特定する処理を少なくともBVHの何れかのノードにおいて実行するようにしたので、全ての光源について光源毎に設定されたバウンディングボリュームとの交差判定を個別に実行する場合に比較して、処理負荷を低減しつつ、シェーディング点に影響する光源を特定することが可能となる。   As described above, according to the influence light source identification device 10B of the present example, the shape of the bounding volume starting from the shading point for the target shading point is determined, and the size of the bounding volume for each light source is set to a plurality of candidate sizes. Select from the probability, and for multiple light sources, set an axis parallel bounding box that includes those light sources for each predetermined number of light sources in the lowest layer, and specify the axis parallel bounding box of the layer below it every time the layer is raised By repeating the process of setting a number of axis parallel bounding boxes while sequentially raising the hierarchy, BVH of the tree structure by the axis parallel bounding box regarding the light source in the three-dimensional virtual space is set, and all the nodes below the target node of BVH Bounding volume set for each light source included in the axis parallel bounding box Intersection of the largest bounding volume among all the axis parallel bounding boxes included in the target node is determined, and the light source included in the axis parallel bounding box determined not to intersect has an effect on the shading point. Since at least one of the nodes of BVH executes the process of specifying that the light source is not a light source, as compared with the case where the intersection determination with the bounding volume set for each light source is performed individually for all light sources. It is possible to specify a light source that affects the shading point while reducing the processing load.

[第3の実施形態]
前記第1及び第2の実施形態における影響光源特定処理は、対象のシェーディング点についての当該シェーディング点を起点とするバウンディングボリュームの形状を決定し、光源毎にバウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率によって選択した場合におけるバウンディングボリュームに当該光源の位置が含まれているか否かによって、当該光源がシェーディング点に影響する光源であるか否かを特定するものであったが、この第1及び第2の実施形態における影響光源特定処理と、非特許文献1において開示されている影響光源特定処理の両方を併用して、シェーディング点の描画処理を実現するものであってもよい。
Third Embodiment
The affected light source identification process in the first and second embodiments determines the shape of the bounding volume starting from the shading point of interest and determines the size of the bounding volume among a plurality of candidates for each light source. Whether or not the light source is a light source that affects the shading point is specified based on whether or not the position of the light source is included in the bounding volume in the case of selecting from the probability. The influence light source identification process in the second embodiment and the influence light source identification process disclosed in Non-Patent Document 1 may be used in combination to realize the shading point drawing process.

前記第1及び第2の実施形態における影響光源特定処理を第1の影響光源特定処理とし、非特許文献1において開示されている影響光源特定処理を第2の影響光源特定処理とする。ここで、第2の影響光源特定処理は、仮想点光源を含む光源毎に光源起点バウンディングボリュームの形状を決定する光源起点領域形状決定部と、前記光源毎に光源起点バウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率的に選択して決定する光源起点領域サイズ決定部と、前記光源毎に当該光源を起点として設定された光源起点バウンディングボリュームにシェーディング点の位置が含まれるか否かを判定して、光源起点バウンディングボリュームに前記シェーディング点が含まれる場合に当該光源をシェーディング点に影響する光源として特定する交差判定部とを備えた影響光源特定装置によって、第2の影響光源特定処理が実現されるものとする。
The influence light source identification process in the first and second embodiments is a first influence light source identification process, and the influence light source identification process disclosed in Non-Patent Document 1 is a second influence light source identification process. Here, the second influence light source identification process includes a light source starting area shape determining unit that determines a shape of a light source starting bounding volume for each light source including a virtual point light source, and a plurality of light source starting bounding volume sizes for each light source. A light source origin area size determination unit which selects probabilistically from among the candidates and determines, and whether or not the position of a shading point is included in the light source origin bounding volume set starting from the light source for each light source is determined When the light source starting point bounding volume includes the shading point, the second affected light source specifying process is realized by the affected light source specifying device including the intersection determination unit that specifies the light source as the light source affecting the shading point. Shall be

シェーディング点の描画処理を実現する描画処理装置は、第1の影響光源特定処理によってシェーディング点に影響する光源と特定された光源のシェーディング点に対する影響を演算することでシェーディング点についての第1描画データを取得する第1描画データ取得部と、第2の影響光源特定処理によってシェーディング点に影響する光源と特定された光源のシェーディング点に対する影響を演算することでシェーディング点についての第2描画データを取得する第2描画データ取得部と、取得した前記第1描画データと前記第2描画データの加重平均を演算することで、シェーディング点についての出力描画データを取得する出力描画データ取得部とを備える。   The drawing processing apparatus that realizes the shading point drawing processing calculates the first drawing data on the shading point by calculating the influence of the light source that has an influence on the shading point and the shading point of the specified light source by the first influence light source specifying processing. The first drawing data acquisition unit for acquiring the shading point and the second drawing data on the shading point are obtained by calculating the influence on the shading point of the light source and the light source specified by the second influence light source specifying process. A second drawing data acquisition unit, and an output drawing data acquisition unit that acquires output drawing data for a shading point by calculating a weighted average of the acquired first drawing data and the second drawing data.

ここで、この第3の実施形態における加重平均とは、Multiple Importance Samplingによる加重平均であるものとする。このMultiple Importance Samplingによる加重平均については、以下の文献に記載の手法を採用することができる。
[非特許文献3]Optimally Combining Sampling Techniques for Monte Carlo Rendering. : E. Veach and L. J. Guibas. : In SIGGRAPH ’95. 419-428.
Here, the weighted average in the third embodiment is assumed to be a weighted average by Multiple Importance Sampling. The method described in the following document can be adopted as the weighted average according to this Multiple Importance Sampling.
[Non-Patent Document 3] Optimally Combining Sampling Techniques for Monte Carlo Rendering.: E. Veach and LJ Guibas.: In SIGGRAPH '95. 419-428.

ここで、第1の影響光源特定処理は、図2に示すように、(2)光源→光沢面→拡散面→視点という経路の場合と、(4)光源→光沢面→光沢面→視点という経路の場合については高分散となってしまい、第2の影響光源特定処理は、図9に示すように、(3)光源→拡散面→光沢面→視点という経路の場合と、(4)光源→光沢面→光沢面→視点という経路の場合については高分散となってしまっていた。しかし、本例の描画処理装置のように、第1描画データと第2描画データの加重平均を演算してシェーディング点についての出力描画データを取得した場合、(1)〜(4)の全てのパターンについて低分散となる結果が得られる。第1の影響光源特定処理及び第2の影響光源特定処理の両方において高分散となってしまう(4)のパターンについても、加重平均を行うことによって分散の影響を平均化して低分散とすることが可能となっている。   Here, as shown in FIG. 2, the first influence light source identification process is (2) a path of light source → glossy surface → diffusion surface → viewpoint, and (4) light source → glossy surface → glossy surface → viewpoint. In the case of the route, the dispersion is high, and as shown in FIG. 9, the second affected light source identification process is (3) light source → diffuse surface → glossy surface → viewpoint (4) light source → Glossy surface → Glossy surface → View path was highly dispersed. However, when the output drawing data for the shading point is obtained by calculating the weighted average of the first drawing data and the second drawing data as in the drawing processing apparatus of this example, all of (1) to (4) are obtained. The result is low variance for the pattern. Also for the pattern of (4) that is highly dispersed in both the first affected light source identification process and the second affected light source identification process, the effects of dispersion are averaged to obtain low dispersion by performing weighted averaging. Is possible.

以上のように、本例の描画処理装置によれば、第1の影響光源特定処理によってシェーディング点に影響する光源と特定された光源に基づく演算により得られたシェーディング点についての第1描画データと、第2の影響光源特定処理によってシェーディング点に影響する光源と特定された光源に基づく演算により得られたシェーディング点についての第2描画データとで、加重平均を行うことで出力する描画データを得るようにしたので、第1の影響光源特定処理と第2の影響光源特定処理のそれぞれにおいて高分散となってしまう描画シーンについて、加重平均によって低分散とすることができ、結果として、連続する画像の同一描画点についての輝度が明るくなったり暗くなったりする現象を防止して快適な映像を得ることが可能となる。   As described above, according to the drawing processing apparatus of the present example, the first drawing data on the shading points obtained by the calculation based on the light sources that influence the shading points and the specified light sources by the first influential light source specifying process, The drawing data to be output is obtained by performing a weighted average between the light source that affects the shading point by the second influence light source specifying process and the second drawing data for the shading point obtained by the calculation based on the specified light source. As a result, the weighted average can be made to have a low variance with respect to a drawing scene that is highly dispersed in each of the first influential light source identification process and the second influential light source identification process, resulting in continuous images It is possible to obtain a comfortable image by preventing the brightness of the same drawing point from becoming brighter or darker .

以上に説明したように、本願の各実施形態により1または2以上の不足が解決される。なお、夫々の実施形態による効果は、非限定的な効果または効果の一例である。   As explained above, each embodiment of the present application solves one or more deficiencies. In addition, the effect by each embodiment is an example of a non-limiting effect or an effect.

10A、10B 影響光源特定装置
11 領域形状決定部
12 領域サイズ決定部
13、13B 交差判定部
14 BVH設定部
10A, 10B Influence light source identification device 11 Region shape determination unit 12 Region size determination unit 13, 13B Crossing determination unit 14 BVH setting unit

Claims (7)

三次元仮想空間に定義された仮想点光源を含む光源からの光が描画画面のシェーディング点に影響するか否かの特定をコンピュータに実現させる影響光源特定プログラムであって、
前記コンピュータに、
シェーディング点に与えられる条件に基づいて、当該シェーディング点を起点として設定され当該シェーディング点に対する影響範囲領域を定めるバウンディングボリュームについての全光源に共通する形状を決定する領域形状決定機能と、
前記光源毎に設定するバウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率的に選択して決定する領域サイズ決定機能と、
前記光源毎に設定されたバウンディングボリュームに当該光源の位置が含まれるか否かを判定して、バウンディングボリュームに当該光源が含まれる場合に当該光源をシェーディング点に影響する光源として特定する交差判定機能と
を実現させる影響光源特定プログラム。
An influence light source identification program for causing a computer to identify whether light from a light source including a virtual point light source defined in a three-dimensional virtual space affects a shading point of a drawing screen,
On the computer
An area shape determination function that determines a shape common to all light sources for a bounding volume that is set with the shading point as a starting point and defines an affected area for the shading point based on a condition given to the shading point;
An area size determination function of selecting the size of the bounding volume to be set for each light source from among a plurality of candidates probabilistically;
An intersection determination function that determines whether or not the position of the light source is included in the bounding volume set for each light source, and identifies the light source as a light source that affects a shading point when the light source is included in the bounding volume Impact light source identification program to realize and.
前記コンピュータに、
三次元仮想空間内に配置された複数の前記光源について、最下層において所定数の光源毎にそれらの光源を含む軸平行境界ボックスを設定し、階層を上げる毎にその下の階層の軸平行境界ボックスを所定数含む軸平行境界ボックスを設定する処理を、順次階層を上げながら繰り返すことで、三次元仮想空間内の光源に関する軸平行境界ボックスによる木構造のバウディングボリュームヒエラルキー(以下、BVH)を設定するBVH設定機能を実現させ、
前記交差判定機能は、前記BVHの何れかのノードにおいて、当該対象ノードの全ての軸平行境界ボックスに含まれる全ての光源のそれぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームの中で最もサイズの大きいバウンディングボリュームと、対象ノードに含まれる全ての軸平行境界ボックスとの交差判定を行い、交差しないと判定された軸平行境界ボックスに含まれる光源についてはシェーディング点に対して影響しない光源であると特定する処理を実行する機能を含む
請求項1記載の影響光源特定プログラム。
On the computer
For a plurality of the light sources arranged in the three-dimensional virtual space, an axis parallel boundary box including those light sources is set for each predetermined number of light sources in the lowermost layer, and the axis parallel boundary of the layer below it is set each time the layer is raised By repeating the process of setting an axis parallel boundary box including a predetermined number of boxes while raising the hierarchy sequentially, a bounding volume hierarchy (hereinafter referred to as BVH) of a tree structure by an axis parallel boundary box related to a light source in a three-dimensional virtual space. Implement the BVH setting function to be set,
The intersection determination function is, at any one of the nodes of the BVH, the largest size bounding among bounding volumes set corresponding to each of all the light sources included in all the axis parallel bounding boxes of the target node. Performs intersection determination between the volume and all the axis parallel bounding boxes included in the target node, and identifies light sources included in the axis parallel bounding box determined not to intersect as light sources that do not affect the shading point. The influence light source identification program according to claim 1, comprising a function of executing a process.
前記BVH設定機能は、最下層において、互いに所定距離以内に存在する所定数の光源を1つの軸平行境界ボックスに含ませるように軸平行境界ボックスを設定するようにした
請求項2記載の影響光源特定プログラム。
3. The influence light source according to claim 2, wherein the BVH setting function sets the axis parallel boundary box so that a predetermined number of light sources existing within a predetermined distance from each other are included in one axis parallel boundary box in the lowest layer. Specific program.
前記BVH設定機能は、最下層において、それぞれに対応させて設定されたバウンディングボリュームのサイズの差が所定範囲内である所定数の光源を1つの軸平行境界ボックスに含ませるように軸平行境界ボックスを設定するようにした
請求項2又は請求項3に記載の影響光源特定プログラム。
The BVH setting function includes an axis parallel bounding box so that a predetermined number of light sources whose difference in size of the bounding volume set corresponding to each is included in a predetermined range in the lowest layer is included in one axis parallel bounding box. The influence light source identification program according to claim 2 or 3.
三次元仮想空間に定義された仮想点光源を含む光源からの光が描画画面のシェーディング点に影響するか否かの特定を行うための影響光源特定方法であって、
シェーディング点に与えられる条件に基づいて、当該シェーディング点を起点として設定され当該シェーディング点に対する影響範囲領域を定めるバウンディングボリュームについての全光源に共通する形状を決定する領域形状決定処理と、
前記光源毎に設定するバウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率的に選択して決定する領域サイズ決定処理と、
前記光源毎に設定されたバウンディングボリュームに当該光源の位置が含まれるか否かを判定して、バウンディングボリュームに当該光源が含まれる場合に当該光源をシェーディング点に影響する光源として特定する交差判定処理と
を含む影響光源特定方法。
An influence light source identification method for identifying whether light from a light source including a virtual point light source defined in a three-dimensional virtual space affects a shading point of a drawing screen,
Based on the conditions given to the shading point, an area shape determination process for determining a shape common to all the light sources for the bounding volume that is set with the shading point as a starting point and defines an affected area for the shading point;
An area size determination process in which the size of the bounding volume to be set for each light source is probabilistically selected and determined from among a plurality of candidates;
Cross determination processing for determining whether or not the position of the light source is included in the bounding volume set for each light source, and specifying the light source as a light source that affects the shading point when the light source is included in the bounding volume Impact light source identification method including and.
三次元仮想空間に定義された仮想点光源を含む光源からの光が描画画面のシェーディング点に影響するか否かの特定を行うための影響光源特定装置であって、
シェーディング点に与えられる条件に基づいて、当該シェーディング点を起点として設定され当該シェーディング点に対する影響範囲領域を定めるバウンディングボリュームについての全光源に共通する形状を決定する領域形状決定部と、
前記光源毎に設定するバウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率的に選択して決定する領域サイズ決定部と、
前記光源毎に設定されたバウンディングボリュームに当該光源の位置が含まれるか否かを判定して、バウンディングボリュームに当該光源が含まれる場合に当該光源をシェーディング点に影響する光源として特定する交差判定部と
を備える影響光源特定装置。
An influence light source specifying device for specifying whether light from a light source including a virtual point light source defined in a three-dimensional virtual space affects a shading point of a drawing screen,
An area shape determination unit which determines a shape common to all light sources for a bounding volume, which is set using the shading point as a starting point and determines an influence range area for the shading point based on a condition given to the shading point;
An area size determination unit which stochastically selects and determines a size of a bounding volume set for each light source from a plurality of candidates;
An intersection determination unit that determines whether or not the position of the light source is included in the bounding volume set for each light source, and identifies the light source as the light source that affects the shading point when the light source is included in the bounding volume An influence light source identification device comprising:
三次元仮想空間に定義された仮想点光源を含む光源からの光の影響を考慮したシェーディング点の描画処理をコンピュータに実現させる描画処理プログラムであって、
請求項1から請求項4の何れかに記載の影響光源特定プログラムによる影響光源特定処理である第1の影響光源特定処理と、
仮想点光源を含む光源毎に当該光源を起点として設定される光源起点バウンディングボリュームの形状を決定する光源起点領域形状決定機能と、前記光源毎に光源起点バウンディングボリュームのサイズを複数の候補の中から確率的に選択して決定する光源起点領域サイズ決定機能と、前記光源毎に当該光源を起点として設定された光源起点バウンディングボリュームにシェーディング点の位置が含まれるか否かを判定して、光源起点バウンディングボリュームに前記シェーディング点が含まれる場合に当該光源をシェーディング点に影響する光源として特定する交差判定機能とを前記コンピュータに実現させる影響光源特定プログラムによる影響光源特定処理である第2の影響光源特定処理と
を実行させる機能を備え、
前記コンピュータに、
前記第1の影響光源特定処理によってシェーディング点に影響する光源と特定された光源のシェーディング点に対する影響を演算することでシェーディング点についての第1描画データを取得する第1描画データ取得機能と、
前記第2の影響光源特定処理によってシェーディング点に影響する光源と特定された光源のシェーディング点に対する影響を演算することでシェーディング点についての第2描画データを取得する第2描画データ取得機能と、
取得した前記第1描画データと前記第2描画データの加重平均を演算することで、シェーディング点についての出力描画データを取得する出力描画データ取得機能と
を実現させる描画処理プログラム。
A drawing processing program for causing a computer to perform a drawing process of a shading point in consideration of the influence of light from a light source including a virtual point light source defined in a three-dimensional virtual space,
A first affected light source identification process, which is an influenced light source identification process according to the influenced light source identification program according to any one of claims 1 to 4.
A light source origin area shape determining function for determining the shape of a light source origin bounding volume set starting from the light source for each light source including a virtual point light source, and the size of the light source origin bounding volume for each light source A light source origin area size determining function which selects and determines in a probabilistic manner, and whether or not the position of a shading point is included in a light source origin bounding volume set starting from the light source for each light source is determined. Second influence light source specification that is an influence light source specification process by the influence light source specification program that causes the computer to realize an intersection determination function that specifies the light source as a light source affecting the shading point when the bounding volume includes the shading point It has a function to execute processing and
On the computer
A first drawing data acquisition function for acquiring first drawing data for a shading point by calculating an influence on the shading point of the light source that is affected by the first influence light source specifying process and the light source specified;
A second drawing data acquisition function of acquiring second drawing data for a shading point by calculating an influence on the shading point of the light source and the specified light source affecting the shading point by the second influence light source identification process;
A drawing processing program that realizes an output drawing data acquisition function of acquiring output drawing data for a shading point by calculating a weighted average of the acquired first drawing data and the second drawing data.
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