JP3036395B2 - プログレッシブラジオシティの並列実行方法 - Google Patents
プログレッシブラジオシティの並列実行方法Info
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- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 4
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Landscapes
- Image Generation (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高品質画像合成に関す
る技術に関し、特に、プログレッシブラジオシティの並
列実行方法に関する。
る技術に関し、特に、プログレッシブラジオシティの並
列実行方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像合成技術であるラジオシティは、最
先端コンピュータグラフィックスのアルゴリズムの一つ
である。この画像合成技術は、画面描写の中の対象物の
表面間の拡散光の相互作用を計算する。ラジオシティ
は、例えば、建築モデル設計や高品質バーチャルリアリ
ティ（仮想現実）に適用されるが、これら以外にも適用
分野は多い。光線トレーシングによって作られる画像
は、光沢のある対象物の場合、強い反射と濃い影とが現
れるが、ラジオシティによる画像は、影や拡散表面間の
色のにじみが穏やかである。ラジオシティの処理には広
範囲のコンピュータ処理が必要となるため、処理速度を
上げるためには、並列プロセッサ上でアルゴリズムを実
行するのが良い。
先端コンピュータグラフィックスのアルゴリズムの一つ
である。この画像合成技術は、画面描写の中の対象物の
表面間の拡散光の相互作用を計算する。ラジオシティ
は、例えば、建築モデル設計や高品質バーチャルリアリ
ティ（仮想現実）に適用されるが、これら以外にも適用
分野は多い。光線トレーシングによって作られる画像
は、光沢のある対象物の場合、強い反射と濃い影とが現
れるが、ラジオシティによる画像は、影や拡散表面間の
色のにじみが穏やかである。ラジオシティの処理には広
範囲のコンピュータ処理が必要となるため、処理速度を
上げるためには、並列プロセッサ上でアルゴリズムを実
行するのが良い。
【０００３】論文“Fast Radiosity by Parallelizatio
n ”（in Photorealism in Computer Graphics, Eurogr
aphics Seminors, Springer-Verlag 1992 by W.Purgath
oferand M.Zeiller）には、トランスピュータの回路網
を利用した基本的全マトリックスラジオシティの並列実
行について提案されている。しかし、この実行方法では
更に効率的なプログレッシブ リファインメント アル
ゴリズムが利用されていない。
n ”（in Photorealism in Computer Graphics, Eurogr
aphics Seminors, Springer-Verlag 1992 by W.Purgath
oferand M.Zeiller）には、トランスピュータの回路網
を利用した基本的全マトリックスラジオシティの並列実
行について提案されている。しかし、この実行方法では
更に効率的なプログレッシブ リファインメント アル
ゴリズムが利用されていない。
【０００４】又、論文“Acceleration Techniques for
Progressive Refinement Radiosity”（Computer Graph
ics （1990 Symposium on Interactive 3D Graphics ）
by R.J.Recker, D.W.George and D.Greenberg ）は、緩
結合状態の強力ワークステーション群で実行したプログ
レッシブ リファインメント アルゴリズムを提案して
いる。各ワークステーションは大容量の物理的かつ仮想
的メモリを備えている。完全な対象データベースが各ワ
ークステーションのメモリにコピーされている。サーバ
ーノードは投射小区分の１グループを選択し、それをク
ライアントノードに送り、クライアントノードは形状係
数をサーバーノードに戻す。ただし仕切部分の粒子が粗
いため、負荷平行が提案方法ほど良くない。更に、論文
“The Implementaion of an Extended Radiosity on th
e VOXARMachine”（Transputer 92 Conf. Proc. IOS Pr
ess by J.Jessel and R.Caubet）には、トランスピュー
タをベースとしたマルチプロセッサｖｏｘａｒ（ボクセ
ルアーキテクテュア）に実行した拡大ラジオシティ方法
が提案されている。この方法には、拡散から拡散、正反
射から拡散、拡散から正反射、正反射から正反射の４種
類の光移送形式がある。対象データベースは処理用ノー
ドを介して送られる。この方法は、プログレッシブ リ
ファインメント アルゴリズムに基づくものであり、投
射小区分の選択は準並列方式で行う。
Progressive Refinement Radiosity”（Computer Graph
ics （1990 Symposium on Interactive 3D Graphics ）
by R.J.Recker, D.W.George and D.Greenberg ）は、緩
結合状態の強力ワークステーション群で実行したプログ
レッシブ リファインメント アルゴリズムを提案して
いる。各ワークステーションは大容量の物理的かつ仮想
的メモリを備えている。完全な対象データベースが各ワ
ークステーションのメモリにコピーされている。サーバ
ーノードは投射小区分の１グループを選択し、それをク
ライアントノードに送り、クライアントノードは形状係
数をサーバーノードに戻す。ただし仕切部分の粒子が粗
いため、負荷平行が提案方法ほど良くない。更に、論文
“The Implementaion of an Extended Radiosity on th
e VOXARMachine”（Transputer 92 Conf. Proc. IOS Pr
ess by J.Jessel and R.Caubet）には、トランスピュー
タをベースとしたマルチプロセッサｖｏｘａｒ（ボクセ
ルアーキテクテュア）に実行した拡大ラジオシティ方法
が提案されている。この方法には、拡散から拡散、正反
射から拡散、拡散から正反射、正反射から正反射の４種
類の光移送形式がある。対象データベースは処理用ノー
ドを介して送られる。この方法は、プログレッシブ リ
ファインメント アルゴリズムに基づくものであり、投
射小区分の選択は準並列方式で行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、処理
速度を上げるには並列プロセッサでアルゴリズムを実行
するのが良い方法であるが、処理用ノードのローカルプ
ログラムメモリは比較的小規模であるためアプリケーシ
ョンプログラムを小さいサブルーティンに分割する必要
がある。
速度を上げるには並列プロセッサでアルゴリズムを実行
するのが良い方法であるが、処理用ノードのローカルプ
ログラムメモリは比較的小規模であるためアプリケーシ
ョンプログラムを小さいサブルーティンに分割する必要
がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のプログレッシブ
ラジオシティイの並列実行方法は、プロセッサアレイに
対するプログレッシブラジオシテイの並列実行方法にお
いて、前記プロセッサアレイのマスターノードにおいて
は、パッチに分割されたオブジェクトから構成された画
面描写を前処理し、前処理した画面を前記プロセッサア
レイ内の各スレーブノードへ伝達し、前記パッチに分割
されたオブジェクトの各パッチに対応する投射小区分を
選択し、前記投射小区分を前記スレーブノードへ伝達
し、前記スレーブノードから光線追跡結果を受け取り、
前記投射小区分の形状係数を計算し、前記パッチの光度
を更新し、前記投射小区分の選択時点からの操作を規定
反復数に達するまで繰り返し、前記光度を前記スレーブ
ノードへ伝達し、ホストコンピュータから視野パラメー
タを受け取り、前記視野パラメータを前記スレーブノー
ドへ伝達し、前記視野パラメータを受信した時点からの
操作をホストコンピュータが反復ループを終了するまで
反復し、前記スレーブノードにおいては、前記前処理画
面を受け取り、前記投射小区分を受け取り、前記投射小
区分から前記画面まで光線追跡を行い、光線追跡の結果
を前記マスターノードへ送り、前記投射小区分を受け取
ってからの操作を前記マスターノードが終了信号を送出
するまで繰り返し、前記光度を受け取り、前記視野パラ
メータを受け取り、前記視野パラメータの一部である視
野点から前記画面まで光線トレーシングを行い、光線ト
レーシングの結果を前記ホストコンピュータへ送り、前
記視野パラメータの受け取り時点からの操作を前記マス
ターノードが終了信号を送出するまで反復することを特
徴とする。
ラジオシティイの並列実行方法は、プロセッサアレイに
対するプログレッシブラジオシテイの並列実行方法にお
いて、前記プロセッサアレイのマスターノードにおいて
は、パッチに分割されたオブジェクトから構成された画
面描写を前処理し、前処理した画面を前記プロセッサア
レイ内の各スレーブノードへ伝達し、前記パッチに分割
されたオブジェクトの各パッチに対応する投射小区分を
選択し、前記投射小区分を前記スレーブノードへ伝達
し、前記スレーブノードから光線追跡結果を受け取り、
前記投射小区分の形状係数を計算し、前記パッチの光度
を更新し、前記投射小区分の選択時点からの操作を規定
反復数に達するまで繰り返し、前記光度を前記スレーブ
ノードへ伝達し、ホストコンピュータから視野パラメー
タを受け取り、前記視野パラメータを前記スレーブノー
ドへ伝達し、前記視野パラメータを受信した時点からの
操作をホストコンピュータが反復ループを終了するまで
反復し、前記スレーブノードにおいては、前記前処理画
面を受け取り、前記投射小区分を受け取り、前記投射小
区分から前記画面まで光線追跡を行い、光線追跡の結果
を前記マスターノードへ送り、前記投射小区分を受け取
ってからの操作を前記マスターノードが終了信号を送出
するまで繰り返し、前記光度を受け取り、前記視野パラ
メータを受け取り、前記視野パラメータの一部である視
野点から前記画面まで光線トレーシングを行い、光線ト
レーシングの結果を前記ホストコンピュータへ送り、前
記視野パラメータの受け取り時点からの操作を前記マス
ターノードが終了信号を送出するまで反復することを特
徴とする。
【０００７】
【作用】本発明は、プログレッシブラジオシティの並列
実行方法であり、半球投影ばかりでなく最終画像レンダ
リング（作図）にも光線トレーシングを適用する。ＭＩ
ＭＤ（マルチプルインストラクション マルチプルデー
タ）プロセッサアレイは、ｎ個の処理用ノードと一つま
たは数個のホストノードで構成される。ホストノードは
ホストコンピュータに対するインタフェースを備え、画
像を表示する。処理用ノードの一つがホストノードに指
定され、残りのｎ−１個の処理用ノードがスレーブノー
ドに指定される。マスターノードは、ホストコンピュー
タから画面描写を受け、対象物の前処理すなわち各種の
対象物特定定数の計算を行う。この後、マスターノード
はスレーブノードに前処理した対象物を送る。このよう
に各ノードには完全な画面描写が含まれる。マスターノ
ードはプログレッシブラジオシティ ループに加わり、
各半球投影に対しては、投射小区分がスレーブノードに
送られる。スレーブノードは、投射小区分から画面に至
る光線をトレースする。各スレーブノードはインターリ
ーブ順序で半球の多くの線が割り当てられ、負荷平衡が
改善される。光線が当たる各対象物の番号はマスターノ
ードに戻される。マスターノードは、受け取った対象物
番号から形状係数を計算する。
実行方法であり、半球投影ばかりでなく最終画像レンダ
リング（作図）にも光線トレーシングを適用する。ＭＩ
ＭＤ（マルチプルインストラクション マルチプルデー
タ）プロセッサアレイは、ｎ個の処理用ノードと一つま
たは数個のホストノードで構成される。ホストノードは
ホストコンピュータに対するインタフェースを備え、画
像を表示する。処理用ノードの一つがホストノードに指
定され、残りのｎ−１個の処理用ノードがスレーブノー
ドに指定される。マスターノードは、ホストコンピュー
タから画面描写を受け、対象物の前処理すなわち各種の
対象物特定定数の計算を行う。この後、マスターノード
はスレーブノードに前処理した対象物を送る。このよう
に各ノードには完全な画面描写が含まれる。マスターノ
ードはプログレッシブラジオシティ ループに加わり、
各半球投影に対しては、投射小区分がスレーブノードに
送られる。スレーブノードは、投射小区分から画面に至
る光線をトレースする。各スレーブノードはインターリ
ーブ順序で半球の多くの線が割り当てられ、負荷平衡が
改善される。光線が当たる各対象物の番号はマスターノ
ードに戻される。マスターノードは、受け取った対象物
番号から形状係数を計算する。
【０００８】プログレッシブラジオシティ計算の後、画
面の強度値がスレーブノードに送られ、最終レンダリン
グを開始することができる。最終レンダリングについて
光線トレーシングを行うことにより、投影用のプログラ
ムコードを再度使用することができる。このように、コ
ードがコンパクトになるばかりでなく、４つの光移送形
式、すなわち拡散から拡散、正反射から拡散、拡散から
正反射、正反射から正反射を支援することになる。
面の強度値がスレーブノードに送られ、最終レンダリン
グを開始することができる。最終レンダリングについて
光線トレーシングを行うことにより、投影用のプログラ
ムコードを再度使用することができる。このように、コ
ードがコンパクトになるばかりでなく、４つの光移送形
式、すなわち拡散から拡散、正反射から拡散、拡散から
正反射、正反射から正反射を支援することになる。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。
する。
【００１０】図１は、本発明のプログレッシブラジオシ
ティの並列実行方法を適用するプロセッサアレイの一実
施例を示すブロック図である。プロセッサアレイはｎ個
の処理用ノード２で構成され、一つ又は数個のホストノ
ード３はホストコンピュータ４に対するインタフェース
を備え、ホストコンピュータ４はディスプレイ５に画像
を表示する。処理用ノード２の一つはマスターノード８
として指定され、残りのｎ−１個の処理用ノードはスレ
ーブノード７として指定される。
ティの並列実行方法を適用するプロセッサアレイの一実
施例を示すブロック図である。プロセッサアレイはｎ個
の処理用ノード２で構成され、一つ又は数個のホストノ
ード３はホストコンピュータ４に対するインタフェース
を備え、ホストコンピュータ４はディスプレイ５に画像
を表示する。処理用ノード２の一つはマスターノード８
として指定され、残りのｎ−１個の処理用ノードはスレ
ーブノード７として指定される。
【００１１】図２、図３、図４は、本発明のプログレッ
シブラジオシティの並列実行方法の一実施例を示すフロ
ーチャータである。本発明の動作を図２を用いて説明す
る。画面描写がホストコンピュータに送られ（Ｓ２
１）、マスターノードに送られる（Ｓ２２）。マスター
ノードは画面描写を受け取り（Ｓ３１）、対象物の前処
理、すなわち各種の対象物特定係数の計算を行う（Ｓ３
２）。この後、マスターノードは前処理した画面描写を
スレーブノードへ送る（Ｓ３３）。このようにして、各
ノードには全画面が入る。スレーブノードは前処理した
画面描写を受け取る（Ｓ４１）。
シブラジオシティの並列実行方法の一実施例を示すフロ
ーチャータである。本発明の動作を図２を用いて説明す
る。画面描写がホストコンピュータに送られ（Ｓ２
１）、マスターノードに送られる（Ｓ２２）。マスター
ノードは画面描写を受け取り（Ｓ３１）、対象物の前処
理、すなわち各種の対象物特定係数の計算を行う（Ｓ３
２）。この後、マスターノードは前処理した画面描写を
スレーブノードへ送る（Ｓ３３）。このようにして、各
ノードには全画面が入る。スレーブノードは前処理した
画面描写を受け取る（Ｓ４１）。
【００１２】マスターノードはプログレッシブラジオシ
ティ ループに入り、各半球投影に対しては、投射小区
分が選択され（Ｓ３４）、スレーブノードに送られる
（Ｓ３５）。スレーブノードは、投射小区分を受け取り
（Ｓ４３）、投射小区分から画面に至る光線をトレース
する（Ｓ４４）。良好な負荷平衡を得るために、各スレ
ーブノードはインターリーブ順序で半立方体の与えられ
た数のラインが割り当てられる。光線が当たる各対象物
の番号はマスターノードに戻される。マスターノード
は、受け取った対象物番号から形状係数を計算する。ユ
ーザの指定反復回数がプログレッシブラジオシティ ル
ープの終了時期を決定する。対象物の光強度値がスレー
ブノードに送られ（Ｓ３７）、最終レンダリングが可能
となる。
ティ ループに入り、各半球投影に対しては、投射小区
分が選択され（Ｓ３４）、スレーブノードに送られる
（Ｓ３５）。スレーブノードは、投射小区分を受け取り
（Ｓ４３）、投射小区分から画面に至る光線をトレース
する（Ｓ４４）。良好な負荷平衡を得るために、各スレ
ーブノードはインターリーブ順序で半立方体の与えられ
た数のラインが割り当てられる。光線が当たる各対象物
の番号はマスターノードに戻される。マスターノード
は、受け取った対象物番号から形状係数を計算する。ユ
ーザの指定反復回数がプログレッシブラジオシティ ル
ープの終了時期を決定する。対象物の光強度値がスレー
ブノードに送られ（Ｓ３７）、最終レンダリングが可能
となる。
【００１３】視野パラメータがユーザから与えられ（Ｓ
２３）、マスターノードへ送られる（Ｓ２４）。マスタ
ーノードは視野パラメータを受け取り（Ｓ３８）、視野
パラメータはスレーブノードへ送られる（Ｓ３９）。対
象物の光度を受け取った（Ｓ４６）後、スレーブノード
は視野パラメータを受け取る（Ｓ４７）。視野パラメー
タの一部である視野点から、画面を介して光線トレーシ
ングを行う（Ｓ４８）。最終画像ピクセル値はホストコ
ンピュータに送られる（Ｓ４９）。ホストコンピュータ
は、スレーブノードから画像ピクセル値を受け取り（Ｓ
２５）、画像が表示される。この後、新しい視野パラメ
ータを指定し、新しい画像を作画することができる。
２３）、マスターノードへ送られる（Ｓ２４）。マスタ
ーノードは視野パラメータを受け取り（Ｓ３８）、視野
パラメータはスレーブノードへ送られる（Ｓ３９）。対
象物の光度を受け取った（Ｓ４６）後、スレーブノード
は視野パラメータを受け取る（Ｓ４７）。視野パラメー
タの一部である視野点から、画面を介して光線トレーシ
ングを行う（Ｓ４８）。最終画像ピクセル値はホストコ
ンピュータに送られる（Ｓ４９）。ホストコンピュータ
は、スレーブノードから画像ピクセル値を受け取り（Ｓ
２５）、画像が表示される。この後、新しい視野パラメ
ータを指定し、新しい画像を作画することができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明は、半立方体投影ばかりでなく最
終作画に対しても光線トレーシングを応用するものであ
り、スレーブノードのプログラムコードサイズをコンパ
クトなものにしている。マスターノードは前処理作業お
よび投射小区分の選択を行い、スレーブノードは実際の
光線トレーシングを行うことにより効率の良いプログラ
ムコードの分散を実現している。各処理用ノードにイン
ターリーブ順序で半立方体の多くの線を割り当てること
により、半立方体投影を行う。更に並列実行により著し
く高速化される。
終作画に対しても光線トレーシングを応用するものであ
り、スレーブノードのプログラムコードサイズをコンパ
クトなものにしている。マスターノードは前処理作業お
よび投射小区分の選択を行い、スレーブノードは実際の
光線トレーシングを行うことにより効率の良いプログラ
ムコードの分散を実現している。各処理用ノードにイン
ターリーブ順序で半立方体の多くの線を割り当てること
により、半立方体投影を行う。更に並列実行により著し
く高速化される。
【図１】本発明を適用するプロセッサアレイの一実施例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】本発明のプログレッシブラジオシティの並列実
行方法におけるホストコンピュータ側の一実施例を示す
フローチャートである。
行方法におけるホストコンピュータ側の一実施例を示す
フローチャートである。
【図３】本発明のプログレッシブラジオシティの並列実
行方法におけるマスターノード側の一実施例を示す。
行方法におけるマスターノード側の一実施例を示す。
【図４】本発明のプログレッシブラジオシティの並列実
行方法におけるスレーブノード側の一実施例を示す。
行方法におけるスレーブノード側の一実施例を示す。
１ プロセッサアレイ ２ 処理用ノード ３ ホストノード ４ ホストコンピュータ ５ ディスプレイ ７ スレーブノード ８ マスターノード
Claims (4)
- 【請求項１】プロセッサアレイに対するプログレッシブ
ラジオシティの並列実行方法において、前記プロセッサ
アレイのマスターノードにおいては、パッチに分割され
たオブジェクトから構成された画面描写を前処理し、前
処理した画面を前記プロセッサアレイ内の各スレーブノ
ードへ伝達し、前記パッチに分割されたオブジェクトの
各パッチに対応する投射小区分を選択し、前記投射小区
分を前記スレーブノードへ伝達し、前記スレーブノード
から光線追跡結果を受け取り、前記投射小区分の形状係
数を計算し、前記パッチの光度を更新し、前記投射小区
分の選択時点からの操作を規定反復数に達するまで繰り
返し、前記光度を前記スレーブノードへ伝達し、ホスト
コンピュータから視野パラメータを受け取り、前記視野
パラメータを前記スレーブノードへ伝達し、前記視野パ
ラメータを受信した時点からの操作をホストコンピュー
タが反復ループを終了するまで反復し、前記スレーブノ
ードにおいては、前記前処理画面を受け取り、前記投射
小区分を受け取り、前記投射小区分から前記画面まで光
線追跡を行い、光線追跡の結果を前記マスターノードへ
送り、前記投射小区分を受け取ってからの操作を前記マ
スターノードが終了信号を送出するまで繰り返し、前記
光度を受け取り、前記視野パラメータを受け取り、前記
視野パラメータの一部である視野点から前記画面まで光
線トレーシングを行い、光線トレーシングの結果を前記
ホストコンピュータへ送り、前記視野パラメータの受け
取り時点からの操作を前記マスターノードが終了信号を
送出するまで反復することを特徴とするプログレッシブ
ラジオシティの並列実行方法。 - 【請求項２】前記投射小区分から前記画面までの前記光
線トレーシングを、半立方体の多数の線を処理ノードへ
インターリーブ順序で割り当てることにより行うことを
特徴とする請求項１記載のプログレッシブラジオシティ
の並列実行方法。 - 【請求項３】前記プロセッサアレイが、前記プロセッサ
アレイの処理ノードの内のｎ−１個のスレーブノード
と、ひとつの前記マスターノードと、前記プロセッサア
レイと前記ホストコンピュータをインタフェースする一
つ又は複数のホストノードとからなるＭＩＭＤ（マルチ
プル イントラクション・マルチプル データ）型プロ
セッサアレイであることを特徴とする請求項１記載のプ
ログレッシブラジオシティの並列実行方法。 - 【請求項４】前記処理ノードが、メッセージ送信ネット
ワークで構成される通信リンクによって４つの処理ノー
ドに接続されることを特徴とする請求項３記載のプログ
レッシブラジオシティの並列実行方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7085127A JP3036395B2 (ja) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | プログレッシブラジオシティの並列実行方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7085127A JP3036395B2 (ja) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | プログレッシブラジオシティの並列実行方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08287290A JPH08287290A (ja) | 1996-11-01 |
| JP3036395B2 true JP3036395B2 (ja) | 2000-04-24 |
Family
ID=13849990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7085127A Expired - Lifetime JP3036395B2 (ja) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | プログレッシブラジオシティの並列実行方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3036395B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9250966B2 (en) * | 2011-08-11 | 2016-02-02 | Otoy, Inc. | Crowd-sourced video rendering system |
-
1995
- 1995-04-11 JP JP7085127A patent/JP3036395B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 大谷尚毅他「ラジオシティ法の一並列化手法」情報処理学会 グラフィックスとＣＡＤシンポジウム（１９９３．９）ｐ９５−１０４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08287290A (ja) | 1996-11-01 |
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