JP3299010B2 - Image generation method and image generation device - Google Patents
Image generation method and image generation deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術(図12〜図16) 発明が解決しようとする課題(図12〜図16) 課題を解決するための手段(図1及び図5) 作用(図1〜図5) 実施例(図1〜図11) (1)画像生成装置の構成(図1) (2)主記憶装置の構成(図2〜図4) (3)中央処理装置の内部構成(図5) (4)BF積に基づいた分割によるラデイオシテイ演算
部(図6及び図7) (5)入射面の不均一さに基づいた分割によるラデイオ
シテイ演算部(図8及び図9) (6)モーメントに基づいた分割によるラデイオシテイ
演算部(図10及び図11) (7)実施例の効果 発明の効果[Table of Contents] The present invention will be described in the following order. Industrial application Conventional technology (FIGS. 12 to 16) Problems to be solved by the invention (FIGS. 12 to 16) Means for solving the problems (FIGS. 1 and 5) Action (FIGS. 1 to 5) Example (FIGS. 1 to 11) (1) Configuration of Image Generation Device (FIG. 1) (2) Configuration of Main Storage Device (FIGS. 2 to 4) (3) Internal Configuration of Central Processing Unit (FIG. 5) (4) Radiity calculation unit based on division based on BF product (FIGS. 6 and 7) (5) Radiity calculation unit based on division based on unevenness of the incident surface (FIGS. 8 and 9) (6) Based on moment (FIGS. 10 and 11) (7) Effects of Embodiment Effects of the Invention
【0002】[0002]
【産業上の利用分野】本発明は画像生成方法及び画像生
成装置に関し、特に適応分割を行うラデイオシテイ法を
用いるものに適用し得る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image generating method and an image generating apparatus, and more particularly, to an image generating method and an image generating apparatus using an adaptive division method.
【0003】[0003]
【従来の技術】従来、ラデイオシテイ法は、コンピユー
タグラフイツクス(CG)における面のエネルギーを求
める方法のひとつである。ラデイオシテイ法による画像
を作成するためには、シーンを作成する。シーンは表示
しようとする物の集まりで、物は、パツチと呼ばれる面
の集まりで表される。2. Description of the Related Art Conventionally, the radiocity method is one of methods for obtaining surface energy in computer graphics (CG). In order to create an image by the radiocity method, a scene is created. A scene is a collection of objects to be displayed, and an object is represented by a group of surfaces called patches.
【0004】ラデイオシテイアルゴリズムは、光のエネ
ルギーに関する有限要素法としてとらえることができ
る。まず、シーンを構成する物体の表面を十分に細かな
部分(パツチ)に分解する。次に、これらパツチ間の光
エネルギーの移動をフオームフアクタ(formfactor)と
呼ばれる係数で表す。[0004] The radiocity algorithm can be considered as a finite element method for the energy of light. First, the surface of the object constituting the scene is decomposed into sufficiently small portions (patches). Next, the transfer of light energy between these patches is represented by a coefficient called a form factor.
【0005】フオームフアクタは、あるパツチが放出す
るエネルギの全体のうち、着目するパツチに届く部分の
割合として定義される。パツチiからパツチjへのフオ
ームフアクタをFi-j と表す。パツチiの単位面積あた
りについてのエネルギーの収支は、フオームフアクタを
もちいて、次式[0005] The form factor is defined as the proportion of the part of the energy emitted by a patch that reaches the patch of interest. The form factor from patch i to patch j is denoted Fi-j. The energy balance per unit area of patch i is calculated using the form factor
【数1】 と書き表せる。図12に、パツチ間のエネルギーの移動
を示す。ここでBi はパツチiから放出される単位面積
あたりのエネルギー、すなわち求めるべきラデイオシテ
イである。またEi はパツチiが自ら発光する単位面積
あたりのエネルギー、ρi はパツチの拡散反射係数であ
り、それぞれ光源の強さ及び面の色として、予め与えて
おく。Ai 、Aj はパツチの面積であり、これも座標値
から予め計算できる。(1)式はさらにFi-j Ai =F
j-i Aj という関係を用いて簡単化してある。n個のパ
ツチについて同様な式をたてるとBに関するn次の連立
方程式になり、これを解けばラデイオシテイが求まる。(Equation 1) Can be written as FIG. 12 shows the transfer of energy between patches. Here, Bi is the energy per unit area emitted from the patch i, that is, the radioactivity to be obtained. Ei is the energy per unit area at which the patch i emits light, and ρi is the diffuse reflection coefficient of the patch, which is given in advance as the intensity of the light source and the color of the surface. Ai and Aj are patch areas, which can also be calculated in advance from coordinate values. Equation (1) further defines Fi-j Ai = F
It is simplified using the relationship ji Aj. When a similar expression is made for n patches, an n-order system of equations relating to B is obtained, and a radicality can be obtained by solving this.
【0006】ここで、従来の適応的分割によるラデイオ
シテイ法として、n個のパツチがあれば、その組合せの
数、つまりO(n2 )個のフオームフアクタの計算が本
来は必要である。従来のラデイオシテイではO(n2 )
の計算時間が最大の課題であつたが(Cohen86 )、近年
では科学計算におけるN- 体問題の解法のテクニツクの
応用などにより、計算量はO(n)にまで改善されてき
た(Hanrahan91)、(Smits92 )。これらの改良アルゴ
リズムはパツチへの分解を階層的かつ適応的(adaptiv
e)に行ない、影響の少ない遠方のパツチとは誤差が許
す限り大きなグループ同士でエネルギーの授受を行なう
ことにより計算すべきフオームフアクタの個数を減らし
ている。[0006] Here, as a conventional radiometric method by adaptive division, if there are n patches, calculation of the number of combinations, ie, O (n 2 ) form factors, is originally necessary. O (n 2 ) in conventional radio
Was the biggest challenge (Cohen86), but in recent years the computational complexity has been reduced to O (n) by the application of techniques for solving N-body problems in scientific calculations (Hanrahan91), (Smits92). These improved algorithms make the decomposition into patches hierarchical and adaptive (adaptiv
In step e), the number of form factors to be calculated is reduced by transmitting and receiving energy between groups as far as the error permits, with respect to a remote patch having little effect.
【0007】従来の適応的分割によるラデイオシテイ法
における、中央処理装置上の処理の構成を図13に示
す。この中央処理装置は、ラデイオシテイとフオームフ
アクタの積であるBF積に基づいた分割によるラデイオ
シテイ演算部2と、入射面の不均一さに基づいた分割に
よるラデイオシテイ演算部3から成る。FIG. 13 shows the configuration of processing on the central processing unit in the conventional radiometric method by adaptive division. This central processing unit includes a radioactivity calculation unit 2 based on division based on a BF product which is a product of a radioactivity and a form factor, and a radiocity calculation unit 3 based on division based on non-uniformity of an incident surface.
【0008】両者のラデイオシテイ演算部2、3は初期
状態でシーンを構成した初期パツチどうしの光の授受
(インタラクシヨン)から始めて、それでは誤差が大き
い場合に適応的(adaptive)にパツチを分割しながら、
平衡状態におけるラデイオシテイを求める。分割を行う
と決定すればパツチを分割し、もとのインタラクシヨン
を、分割された各々のパツチとのインタラクシヨンと置
き換える。パツチの分割はラデイオシテイの誤差が予め
定めた許容範囲内に収まるまで再帰的に続けられる。[0008] Both of the radiometric operation units 2 and 3 start with the transmission and reception of light between the initial patches (interactions) constituting the scene in the initial state, and then adaptively divide the patches when the error is large. ,
Find the radiocity in the equilibrium state. If it is decided to perform the division, the patch is divided and the original interaction is replaced with the interaction with each of the divided patches. Patch splitting is continued recursively until the radiocity error falls within a predetermined tolerance.
【0009】全てのインタラクシヨンの誤差が所定の範
囲に収まつたら、パツチのツリー構造をルートから下降
しつつ、各ノードにおいてインタラクシヨンをたどり、
ソースからのラデイオシテイを積算する。今度はツリー
を上昇しながら中間ノードのラデイオシテイを決定す
る。上述の誤差評価とラデイオシテイ収集のステツプを
値が収束するまで繰り返し、ラデイオシテイの解を求め
る。When the errors of all the interactions fall within a predetermined range, the interaction is traced at each node while descending the patch tree structure from the root.
Multiply the radiocity from the source. This time, the radio node of the intermediate node is determined while moving up the tree. The above-described steps of the error evaluation and the collection of the radioactivity are repeated until the values converge, and a solution of the radiocity is obtained.
【0010】2種類のラデイオシテイ演算部2、3はパ
ツチの分割可否の決定の方法が異なる。BF積に基づい
た分割によるラデイオシテイ演算部2では、BF積の授
受の大きいインタラクシヨンは、誤差が大きいものとみ
なし、BF積が一定の大きさより小さくなるまで分割す
る。また、入射面の不均一さに基づいた分割によるラデ
イオシテイ演算部3では、入射面上の複数の点で求めた
ラデイオシテイの平均と、入射面上の単一の点で求めた
ラデイオシテイの差を誤差とみなして、分割可否を決定
している。以上のことから、従来の分割可否の決定にお
いては、放射面側のラデイオシテイの不均一さは考慮さ
れていない。The two types of radio frequency computing units 2 and 3 differ from each other in the method of determining whether a patch can be divided. In the radioactivity calculation unit 2 based on the division based on the BF product, an interaction having a large transfer of the BF product is regarded as having a large error, and is divided until the BF product becomes smaller than a certain size. In addition, the radioactivity calculation unit 3 based on the division based on the non-uniformity of the incident surface calculates the difference between the average of the radiocity obtained at a plurality of points on the incident surface and the radioactivity obtained at a single point on the incident surface. And whether or not the division is possible is determined. From the above, the non-uniformity of the radioactivity on the radiation surface side is not taken into account in the conventional determination of the possibility of division.
【0011】また従来の均等分割によるラデイオシテイ
法における、中央処理装置1上の処理構成を図14に示
す。均等分割によるラデイオシテイ演算部4では、ラデ
イオシテイ演算において不均一さが大きい場所も小さい
場所も一定の細かさになるまでの分割だけを行う。均等
分割によるラデイオシテイ演算部4の処理を図15及び
図16に示す。この演算部では、面積に基づいた分割を
行つている。以上のことから、均等分割によるラデイオ
シテイ演算部では、単純な手順で計算が行え、分割を細
かくすることで放射面の不均一さによる影響も正確に計
算することができる。FIG. 14 shows a processing configuration on the central processing unit 1 in the conventional radiometric method based on equal division. The radiometric operation unit 4 based on equal division only performs division until a certain degree of fineness is obtained in places where the nonuniformity is large and small in the radiocity operation. FIG. 15 and FIG. 16 show the processing of the radioactivity calculation unit 4 by the equal division. This calculation unit performs division based on the area. From the above, the radiometric operation unit based on equal division can perform calculations by a simple procedure, and by making the division fine, it is possible to accurately calculate the influence due to the unevenness of the radiation surface.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】ところでラデイオシテ
イはコンピユータグラフイツクスにおける重要な表示技
法であり、特に室内など、間接光によつて照明されてい
る空間の写実的な表現に適している。しかし、従来の方
法では、放射面のラデイオシテイが不均一であるために
起こるラデイオシテイの誤差が充分評価されず、その結
果として入射面分割が適切に行われない場合があつた。
このため、例えばカーペツトや壁紙が無地ではない場合
や、影やスポツトライトにより放射面の明るさの不均一
さが大きい場合に、従来の方法ではなはだしく誤差が大
きくなる。By the way, radiocity is an important display technique in computer graphics, and is particularly suitable for a realistic representation of a space illuminated by indirect light, such as a room. However, in the conventional method, an error of the radiocity caused by the nonuniformity of the radioactivity of the radiation surface is not sufficiently evaluated, and as a result, the incident surface may not be appropriately divided.
For this reason, for example, when the carpet or the wallpaper is not plain, or when the brightness of the radiating surface is large due to shadows or spotlights, the error is extremely large in the conventional method.
【0013】また、均等分割を使用した場合は、誤差を
抑えようとして、分割を細かくすると、分割結果として
得られるパツチ数の2乗に比例して計算量が増加する。
このため、実用的なシーンへの応用は困難である。以上
のことから、放射面の不均一さが他の面に反映するよう
なシーンにおいても少ない分割数で正確なラデイオシテ
イ計算を行うことができる適応的分割決定方法が望まれ
ていた。When the equal division is used, if the division is made fine in order to suppress the error, the calculation amount increases in proportion to the square of the number of patches obtained as the division result.
For this reason, application to practical scenes is difficult. From the above, there has been a demand for an adaptive division determination method capable of performing accurate radiocity calculation with a small number of divisions even in a scene where unevenness of the radiation surface is reflected on other surfaces.
【0014】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、放射面の不均一さが他の面に反映するようなシーン
においても少ない分割数で正確なラデイオシテイ計算し
得る画像生成方法及び画像生成装置を提案しようとする
ものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has an image generating method and an image generating method capable of performing accurate radioactivity calculation with a small number of divisions even in a scene where unevenness of a radiation surface is reflected on other surfaces. An image generation device is proposed.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、入力画像を複数のパツチに分割
し、任意の放射面パツチと任意の入射面パツチの間の光
エネルギーの移動を表すフオームフアクタを算出し、放
射面のテクスチヤのモーメントと入射ラデイオシテイの
積として求められる放射面パツチのラデイオシテイモー
メントの1次以上の係数と、離散的に求めたフオームフ
アクタを多項式補間した場合フオームフアクタの1次以
上の補間係数との積和を用いて、放射面パツチ内の平均
ラデイオシテイと当該放射面パツチ内における小面積部
分それぞれのラデイオシテイとの誤差の予測値であるラ
デイオシテイ予測誤差を予測し、算出したラデイオシテ
イ予測誤差と所定の誤差閾値とを比較し、ラデイオシテ
イ予測誤差が誤差閾値よりも大きいとき、放射面パツチ
を更に分割するようにした。According to the present invention, an input image is divided into a plurality of patches to represent the transfer of light energy between an arbitrary radiation surface patch and an arbitrary incident surface patch. When the form factor is calculated, the coefficient of the first order or higher of the radial moment of the radiation patch obtained as the product of the moment of the texture of the radiation surface and the incident radiation and the form factor obtained discretely are interpolated. Using the product sum of the form factor and the first or higher order interpolation coefficient, the radiometric prediction error, which is the predicted value of the error between the average radiocity within the radiation surface patch and the radioactivity of each small area portion within the radiation surface patch, is calculated. The predicted and calculated radioactivity prediction error is compared with a predetermined error threshold, and the It is greater than, and so further to divide the radiation surface Patsuchi.
【0016】[0016]
【0017】[0017]
【作用】放射面上のラデイオシテイの不均一さが入射面
上のラデイオシテイに及ぼす誤差に基づいて放射面分割
を行い、ラデイオシテイを計算する部分を追加したこと
により、放射面の不均一さが他の面に反映するように
し、またラデイオシテイ計算部において、放射面分割の
是非を判断するために放射面パツチのラデイオシテイ分
布および放射面パツチと入射面パツチの間のフオームフ
アクタ分布の関数を用いたことにより、放射面の不均一
さが他の面に反映するようなシーンにおいても正確なラ
デイオシテイ計算し得る。The radiation surface is divided based on the error caused by the non-uniformity of the radiation on the radiation surface on the radiation on the incident surface, and a portion for calculating the radiation is added. In the radioactivity calculation unit, the function of the radioactivity distribution of the radiation surface patch and the form factor distribution between the radiation surface patch and the incident surface patch were used in the radioactivity calculation unit to judge the propriety of dividing the radiation surface. Accordingly, accurate radioactivity calculation can be performed even in a scene in which unevenness of the radiation surface is reflected on other surfaces.
【0018】[0018]
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
【0019】(1)画像生成装置の構成 この実施例では、ラデイオシテイのモーメントを利用す
ることにより、ラデイオシテイを求め、照り返しを適切
に表現した画像を作成する。図1にこの方法でのラデイ
オシテイ法を用い、形状、座標、色、光源データから画
像を生成するための画像生成装置10を示す。この画像
生成装置10は入力装置11、中央処理装置12、主記
憶装置13、出力装置14より構成されている。このう
ち入力装置11では、ラデイオシテイ法による画像を作
成するために必要な図形の形状データ、座標データ、色
や光源の光の強さ、テクスチヤ画像を入力する。入力装
置11は、例えば以下の装置群の組合せから成る。(1) Configuration of Image Generation Apparatus In this embodiment, the radioactivity is obtained by using the moment of the radiocity, and an image in which the reflection is appropriately expressed is created. FIG. 1 shows an image generating apparatus 10 for generating an image from shape, coordinate, color, and light source data using the radiocity method in this method. The image generation device 10 includes an input device 11, a central processing unit 12, a main storage device 13, and an output device 14. The input device 11 inputs shape data of a figure, coordinate data, color, light intensity of a light source, and a texture image necessary for creating an image by the radiocity method. The input device 11 includes, for example, a combination of the following device groups.
【0020】すなわち、CAD装置11Aは図形を入力
するためのものであり、座標入力装置11Bは座標を拾
い出すためのものである。さらにデイスク装置11C
は、保存してあつた座標やテクスチヤ画像データなど
を、中央処理装置12へ入力するための外部記憶装置で
あり、スキヤナ装置11Dは、テクスチヤ画像データな
どを紙面上から読み込むためのものである。That is, the CAD device 11A is for inputting a figure, and the coordinate input device 11B is for picking up coordinates. In addition, disk device 11C
Is an external storage device for inputting the stored coordinates and texture image data to the central processing unit 12, and the scanner device 11D is for reading texture image data and the like from the paper.
【0021】また主記憶装置13は、中央処理装置12
における処理手順を格納する。また、中央処理装置12
上の任意の処理部の結果を一時的に保存する。さらに、
保存した結果を、中央処理装置12上の任意の処理部へ
必要に応じて供給する。中央処理装置12は、主記憶装
置13から取り出した処理手順にしたがい、入力装置1
1から入力した形状、座標データに対して処理を行い、
レンダリング結果の画像データを作成し、出力装置14
へ出力する。The main storage device 13 is provided with a central processing unit 12.
Is stored. The central processing unit 12
Temporarily save the results of any of the above processing units. further,
The stored result is supplied to an arbitrary processing unit on the central processing unit 12 as needed. The central processing unit 12 follows the processing procedure extracted from the main storage device 13 and
Performs processing on the shape and coordinate data input from 1
Creates rendering result image data, and outputs
Output to
【0022】出力装置14は、中央処理装置12におけ
るレンダリング部の処理結果を表示又は保存するもの
で、例えば以下の装置群の組合せから成る。すなわちC
RT装置14Aは、レンダリング結果の画像を画面に表
示するためのグラフイツクデイスプレイ装置である。プ
リンタ装置14Bは、レンダリング結果の画像を紙面上
に保存するためのものである。さらにデイスク装置14
Cは、レンダリング結果の画像を保存するためのもので
ある。The output device 14 displays or stores the processing result of the rendering unit in the central processing unit 12, and is composed of, for example, a combination of the following device groups. That is, C
The RT device 14A is a graphic display device for displaying an image of a rendering result on a screen. The printer device 14B is for storing the image of the rendering result on paper. Furthermore, the disk device 14
C is for storing an image as a rendering result.
【0023】(2)主記憶装置の構成 主記憶装置13の内部は、図2に示すように、パツチツ
リーの並び13A、テクスチヤ画像データ13B、テク
スチヤ平均データ13C、テクスチヤモーメントデータ
13D、レンダリング画像データ13Eより構成されて
いる。パツチツリーの並び13Aはシーンの形状を表現
するパツチの並びであり、テクスチヤ画像データ13B
は初期化前のテクスチヤ画像データであり、テクスチヤ
平均データ13Cはシーンの形状に対応しているテクス
チヤデータである。またテクスチヤモーメントデータ1
3Dはシーンの形状に対応しているテクスチヤモーメン
トデータであり、レンダリング画像データ13Eはシー
ンのレンダリング結果を格納する画像データである。(2) Structure of Main Storage Device As shown in FIG. 2, the interior of the main storage device 13 includes a patch tree array 13A, texture image data 13B, texture average data 13C, texture moment data 13D, and rendering image data. 13E. The patch tree sequence 13A is a sequence of patches representing the shape of the scene, and is a texture image data 13B.
Is texture image data before initialization, and the texture average data 13C is texture data corresponding to the shape of the scene. In addition, texture moment data 1
3D is texture moment data corresponding to the shape of the scene, and rendering image data 13E is image data for storing a rendering result of the scene.
【0024】まず第1にパツチツリーの並び13Aは、
図3に示すように、例えばシーン全体の形状を構成する
初期パツチP0 、P1 に対応するパツチツリーP00、P
01、P02、P03、P000 、P001 、P002 、P003 をす
べて並べたものである。異なるパツチツリー上のエネル
ギーの授受を行うパツチどうしは、インタラクシヨンリ
ストにより関係づけられる。First, the patch tree row 13A is:
As shown in FIG. 3, for example, patch trees P00 and P00 corresponding to initial patches P0 and P1 forming the shape of the entire scene.
01, P02, P03, P000, P001, P002, and P003 are all arranged. Patches that transfer energy on different patch trees are related by an interaction list.
【0025】単一のパツチツリーは、シーンを構成する
初期パツチのひとつに対応するデータ構造である。ラデ
イオシテイの計算前は、単一のパツチツリーには単一の
初期パツチだけが存在するが、ラデイオシテイの計算が
進むにしたがつて階層的なパツチ群に分割される。分割
前のパツチを親パツチとし、分割後のパツチを子パツチ
とすると、親パツチと子パツチはリンクデータにより関
係づけられる。ラデイオシテイ計算の後は、リンクデー
タにより関係づけられた階層的な親子関係を持つパツチ
群全体が単一のパツチツリーとなる。A single patch tree is a data structure corresponding to one of the initial patches that make up the scene. Before the calculation of the radiocity, there is only a single initial patch in a single patch tree, but as the calculation of the radiocity proceeds, it is divided into hierarchical patch groups. Assuming that the patch before division is a parent patch and the patch after division is a child patch, the parent patch and the child patch are related by link data. After the radiocity calculation, the entire patch group having a hierarchical parent-child relationship linked by the link data becomes a single patch tree.
【0026】ここでパツチは、その形状や座標、色や計
算結果として得られるラデイオシテイなどを保持するパ
ツチデータPとして、図4に示すようにリンクデータL
K、座標データZH、ラデイオシテイデータRDを有し
て構成される。すなわちリンクデータLKとして、この
実施例ではパツチPを矩形に4分割する場合について述
べる。任意の多角形を任意個に分割する場合にも座標デ
ータや子パツチのアドレスを増やすことによつて対応す
ることができる。Here, the patch is a link data L as shown in FIG. 4 as patch data P holding its shape, coordinates, color, and the radioactivity obtained as a calculation result.
K, coordinate data ZH, and radiocity data RD. That is, in this embodiment, a case where the patch P is divided into four rectangles will be described as the link data LK. The division of an arbitrary polygon into an arbitrary number can be dealt with by increasing the coordinate data and the address of the child patch.
【0027】また子パツチのアドレスは、1回の分割に
つき1枚のパツチを4分割している。従つて、1個のパ
ツチにつき4個の子パツチのアドレスをもつ。パツチが
作成された時点では、子パツチのアドレスは格納されて
いない。入射面分割が発生した場合に4枚の子パツチが
作成され、作成された子パツチのアドレスが格納され
る。また子パツチにとつては親はひとつだけなので、親
パツチのアドレスを1個持つ。インタラクシヨンリスト
は、放射面と入射面の関係を保持するリストである。パ
ツチが入射面になつたときに、そのパツチへ入射する他
のすべてのパツチを保持する。放射面分割が発生した場
合は、分割された放射面のそれぞれがインタラクシヨン
リストに追加され、分割前の放射面は削除される。The address of the child patch divides one patch into four for each division. Therefore, one patch has four child patch addresses. At the time the patch is created, the addresses of the child patches are not stored. When the incident plane is divided, four small patches are created, and the addresses of the created small patches are stored. Also, since there is only one parent for a child patch, it has one parent patch address. The interaction list is a list that holds a relationship between a radiation surface and an incident surface. When the patch reaches the entrance surface, all other patches incident on that patch are retained. When the radiation surface is divided, each of the divided radiation surfaces is added to the interaction list, and the radiation surface before the division is deleted.
【0028】座標データZHはパツチデータの中で、図
形の形状に関連するデータであり、モデリング座標、テ
クスチヤ座標、パツチ座標より構成される。モデリング
座標には、図形全体の中でパツチの配置を決定するモデ
リング座標系におけるパツチの座標が格納される。テク
スチヤ座標には、パツチとテクスチヤの対応を決定する
テクスチヤ座標系におけるパツチの座標が格納される。
パツチ座標は親のパツチの中で、子パツチの場所を決定
するパツチ座標系におけるパツチの座標が格納される。The coordinate data ZH is data related to the shape of the figure in the patch data, and is composed of modeling coordinates, texture coordinates, and patch coordinates. The modeling coordinates store patch coordinates in a modeling coordinate system that determines the arrangement of patches in the entire figure. The texture coordinates store the coordinates of patches in a texture coordinate system that determines the correspondence between patches and textures.
The patch coordinates store the coordinates of the patch in the patch coordinate system for determining the location of the child patch among the parent patches.
【0029】ラデイオシテイデータRDは、ラデイオシ
テイ計算の結果として得られるラデイオシテイモーメン
トデータであり、ラデイオシテイモーメントが階層的に
計算されるので、階層の上下に応じて子孫、祖先、自
分、合計に分類されている。このうち、子孫のパツチの
ラデイオシテイモーメントには、自分の子孫のパツチ群
とインタラクシヨンしている放射面とのラデイオシテイ
モーメントが格納される。また祖先のパツチのラデイオ
シテイモーメントには、自分の祖先のパツチとインタラ
クシヨンしている放射面とのラデイオシテイモーメント
が格納される。The radiocity data RD is radioactivity moment data obtained as a result of the radiocity calculation. Since the radiocity moments are calculated in a hierarchical manner, the descendants, ancestors, oneself, Classified as total. Among them, the radioactivity moment of the patch of the descendant and the radiation surface interacting with the patch group of the descendant are stored. The radioactivity moment of the ancestral patch and the radiation surface interacting with the patch of the ancestor are stored in the radioactivity moment of the ancestor patch.
【0030】またBF総計には、自分のパツチとインタ
ラクシヨンしている放射面とのBF積の総計が積算され
る。また自分のパツチのラデイオシテイモーメントに
は、自分のパツチとインタラクシヨンしている放射面と
のラデイオシテイモーメントが格納される。ラデイオシ
テイモーメントの合計には、初期パツチから自分に至る
祖先と、自分と、子孫パツチのラデイオシテイモーメン
トの合計が格納される。パツチ頂点のラデイオシテイに
は、ラデイオシテイモーメントの合計に、補間を行つて
得たパツチ頂点のラデイオシテイが格納される。In the BF total, the total BF product of the own patch and the interacting radiation surface is integrated. The radioactivity moment of the own patch and the radiation surface interacting with the own patch are stored in the radioactivity moment of the own patch. The total of the radioactivity moments stores the ancestors from the initial patch to the self, and the total of the radioactivity moments of the self and the descendant patches. In the radio vertex of the patch vertex, the radio vertex of the patch vertex obtained by performing the interpolation is stored in the sum of the radio moments.
【0031】次に第2にテクスチヤ画像データ13B
は、画像データの画素値を格納する2次元配列からな
る。またテクスチヤ平均データ13Cとして、この実施
例ではu、v、uvについてのモーメントが誤差予測の
ための係数を求めるために必要である。Second, the texture image data 13B
Consists of a two-dimensional array that stores pixel values of image data. In this embodiment, moments for u, v, and uv are necessary as texture average data 13C in order to obtain coefficients for error prediction.
【0032】この実施例では、最大分割回数を6回と定
めたので、テクスチヤ平均データ初期パツチから、4096
分割のものまでそれぞれの分割回数に対応した2次元配
列であり、初期パツチにおける初期化済みテクスチヤ、
4分割パツチにおける初期化済みテクスチヤ、16分割パ
ツチにおける初期化済みテクスチヤ、64分割パツチにお
ける初期化済みテクスチヤ、256 分割パツチにおける初
期化済みテクスチヤ、1024分割パツチにおける初期化済
みテクスチヤ、4096分割パツチにおける初期化済みテク
スチヤより構成されている。In this embodiment, since the maximum number of divisions is set to six, 4096 are calculated from the texture average data initial patch.
It is a two-dimensional array corresponding to the number of divisions up to the division, and the initialized texture in the initial patch,
Initialized texture in 4-split patch, initialized texture in 16-split patch, initialized texture in 64-split patch, initialized texture in 256-split patch, initialized texture in 1024-split patch, 4096 split patch It is made up of textured textures.
【0033】さらに第4にテクスチヤモーメントデータ
13Dとして、この実施例では、テクスチヤのuについ
ての1次モーメント、テクスチヤのvについての1次モ
ーメント、テクスチヤのuvについての双1次モーメン
トを使用している。u、v、uvについてのモーメント
は、誤差予測のための係数を求めるために必要である。Fourth, as the texture moment data 13D, in this embodiment, the first moment about the texture u, the first moment about the texture v, and the bi-first moment about the texture uv are used. I have. The moments for u, v, and uv are needed to determine coefficients for error prediction.
【0034】またこの実施例では、最大分割回数を6回
と定めたので、上述した3種類のモーメントの初期パツ
チから、4096分割のものまでそれぞれの分割回数に対応
して、初期パツチにおけるテクスチヤモーメント、4分
割パツチにおけるテクスチヤモーメント、16分割パツチ
におけるテクスチヤモーメント、64分割パツチにおける
テクスチヤモーメント、256 分割パツチにおけるテクス
チヤモーメント、1024分割パツチにおけるテクスチヤモ
ーメント、4096分割パツチにおけるテクスチヤモーメン
トに対応した2次元配列で構成されている。In this embodiment, since the maximum number of divisions is determined to be six, the textures in the initial patch correspond to the respective number of divisions from the above-mentioned initial moment patches of the three types of moments to those of the 4096 divisions. Moment, texture moment in 4-split patch, texture moment in 16-split patch, texture moment in 64-split patch, texture moment in 256-split patch, texture moment in 1024-split patch, texture moment in 4096-split patch It is composed of a corresponding two-dimensional array.
【0035】また第5にレンダリング画像データ13E
として、この実施例のラデイオシテイ法によるレンダリ
ングは、Zバツフア法により行つているため、レンダリ
ングの結果として得られるレンダリング画像データは出
力画像の画素をあらわすR、G、B、Zの各値の2次元
配列から構成されている。Fifth, rendering image data 13E
Since the rendering by the radiocity method of this embodiment is performed by the Z-buffer method, rendering image data obtained as a result of rendering is two-dimensional of R, G, B, and Z values representing pixels of an output image. Consists of an array.
【0036】(3)中央処理装置の内部構成 図5においては、中央処理装置12内部において行われ
る処理の構成を示す。この実施例の場合、中央処理装置
12内部での処理は、初期化部12A、入射面スキヤン
部12B、BF積に基づいた放射面・入射面分割による
ラデイオシテイ演算部12C、終了条件判定部12D、
入射面の不均一さに基づいた入射面分割によるラデイオ
シテイ演算部12E、モーメントに基づいた放射面分割
によるラデイオシテイ演算部12F、ラデイオシテイ補
間部12G、レンダリング部12H及び出力部12Iよ
り構成され、テクスチヤ画像データ及び座標データなど
の入力データに基づいてラデイオシテイを計算し、レン
ダリング画像を生成する。(3) Internal Configuration of Central Processing Unit FIG. 5 shows the configuration of processing performed in the central processing unit 12. In the case of this embodiment, the processing inside the central processing unit 12 includes an initialization unit 12A, an incidence plane scan unit 12B, a radioactivity calculation unit 12C based on a radiation plane / incidence plane division based on a BF product, an end condition determination unit 12D,
It is composed of a radioactivity computing unit 12E based on the incidence plane division based on the non-uniformity of the entrance plane, a radioactivity computation unit 12F based on the radiation plane division based on the moment, a radiocity interpolation unit 12G, a rendering unit 12H, and an output unit 12I. And calculates a radiocity based on input data such as coordinate data to generate a rendered image.
【0037】まず初期化部12Aでは、入力部から得た
座標データからパツチ群を生成する。次に、すべてのパ
ツチについて、他のすべてのパツチとの間にインタラク
シヨンを設定する。次にテクスチヤ画像の前処理を行
う。テクスチヤ画像を各分割段階まで分割した状態のテ
クスチヤのモーメントを求め、各分割パツチのモーメン
トに格納する。同様に各分割段階の平均を求め、0次テ
クスチヤのモーメントに格納する。初期化処理の結果と
して、初期パツチが設定されたパツチツリーの並びを出
力する。またテクスチヤ画像の画素を出力する。さらに
階層的に分割されたテクスチヤ画像のモーメントおよび
階層的に分割されたテクスチヤ画像の平均を出力する。First, the initialization unit 12A generates a patch group from the coordinate data obtained from the input unit. Next, an interaction is set between all patches and all other patches. Next, preprocessing of the texture image is performed. The moment of the texture in a state where the texture image is divided into each division stage is obtained and stored in the moment of each divided patch. Similarly, the average of each division stage is obtained and stored in the moment of the 0th-order texture. As a result of the initialization processing, a patch tree arrangement in which initial patches are set is output. It also outputs the pixels of the texture image. Further, the moment of the hierarchically divided texture image and the average of the hierarchically divided texture image are output.
【0038】入射面スキヤン部12Bでは、入射面をひ
とつひとつスキヤンする。次に、スキヤンした入射面の
収集BF総計を0に初期化し、ひとつひとつの入射面デ
ータを出力する。またBF積に基づいた放射面・入射面
分割によるラデイオシテイ演算部12Cは、BF積に基
づいた放射面・入射面分割によつて特定の入射面へ集ま
るラデイオシテイを求める。In the incident surface scanning section 12B, the incident surfaces are scanned one by one. Next, the total collected BF of the scanned incident surface is initialized to 0, and each incident surface data is output. Further, the radioactivity computing unit 12C based on the radiation surface / incident surface division based on the BF product obtains the radiocity gathering on a specific incident surface by the radiation surface / incident surface division based on the BF product.
【0039】終了条件判定部12Dでは、すべての入射
面の処理の終了を待つ。つぎに、ラデイオシテイが充分
収束したかどうかを調べ、分割の細かさが充分かどうか
の検出を行う。収束条件としては、例えば直前に実行し
たラデイオシテイ演算において、新しく分割されたパツ
チがひとつもない、という条件を使用することができ
る。The end condition judging unit 12D waits for the end of the processing on all the incident surfaces. Next, it is checked whether or not the radiocity has sufficiently converged, and whether or not the division is sufficient is detected. As the convergence condition, for example, a condition that there is no newly divided patch in the previously executed radiometric operation can be used.
【0040】入射面の不均一さに基づいた入射面分割に
よるラデイオシテイ演算部12Eは、入射面の不均一さ
に基づいた入射面分割によつて特定の入射面へ集まるラ
デイオシテイを求める。またモーメントに基づいた放射
面分割によるラデイオシテイ演算部12Fは、モーメン
トに基づいた放射面分割によつて特定の入射面へ集まる
ラデイオシテイを求める。さらにラデイオシテイ補間部
12Gは、各ラデイオシテイ演算の処理によつて得られ
た各パツチのラデイオシテイを用い、補間演算によつて
各パツチの頂点のラデイオシテイを求める。The radioactivity calculator 12E based on the splitting of the incident surface based on the non-uniformity of the incident surface finds the radioactivity that converges on a specific incident surface by splitting the incident surface based on the non-uniformity of the incident surface. In addition, the radioactivity computing unit 12F based on the radiation surface division based on the moment obtains the radiocity that converges on a specific incident surface by the radiation surface division based on the moment. Further, the radiocity interpolation unit 12G uses the radioactivity of each patch obtained by the processing of each radioactivity operation, and obtains the radiocity of the vertex of each patch by the interpolation operation.
【0041】レンダリング部12Hは、各パツチの座標
に対して座標変換を適用することで描画するパツチの形
状を定め、照度補間部で求められた各頂点の色によつて
パツチを描画する。描画に際しては、例えばZバツフア
法により、隠面消去を行う。またパツチ上の色は、パツ
チ上のラデイオシテイの平均と、パツチ上のテクスチヤ
座標に対応するテクスチヤ画像データの画素値との積に
よつて決定する。描画の結果として、レンダリング画像
データを得、これが出力部12Iより出力される。The rendering unit 12H determines the shape of the patch to be drawn by applying coordinate transformation to the coordinates of each patch, and draws the patch using the colors of the vertices obtained by the illuminance interpolation unit. When drawing, the hidden surface is erased by, for example, the Z buffer method. The color on the patch is determined by the product of the average of the radiocity on the patch and the pixel value of the texture image data corresponding to the texture coordinates on the patch. As a result of drawing, rendering image data is obtained and output from the output unit 12I.
【0042】(4)BF積に基づいた分割によるラデイ
オシテイ演算部 ここで、BF積に基づいた分割による放射面・入射面分
割によるラデイオシテイ演算部12Cにおける、BF積
に基づいた分割によるラデイオシテイ演算に関する処理
を図6及び図7に示す。この演算部の入力として、パツ
チデータ群と、着目する特定の入射面が与えられる。出
力は、入力のパツチデータ群をBF積に基づいて分割
し、分割した任意のレベルのパツチについてラデイオシ
テイを求めたものである。(4) Radiity calculation unit based on division based on BF product Here, processing related to radio calculation based on division based on the BF product in the radiation calculation unit 12C based on splitting of a radiation surface and an incident surface based on division based on a BF product 6 and 7 are shown in FIGS. A patch data group and a specific incident surface of interest are given as inputs to the arithmetic unit. The output is obtained by dividing the input patch data group on the basis of the BF product, and obtaining the radioactivity for the divided patch of an arbitrary level.
【0043】この処理中で、新しい放射面の判定部にお
いては、入力の入射面とインタラクシヨンのある放射面
のうち、まだ取り出していないものがあるかどうかを調
べる。新しい放射面の取り出し部においては、入力した
入射面について、インタラクシヨンのある放射面を順次
拾い出す。In this process, the determination unit for a new radiation surface checks whether there is any radiation surface that has not yet been taken out of the radiation surface having the input incidence surface and the interaction. In the take-out part of the new radiation surface, the radiation surface with interaction is sequentially picked up for the input incident surface.
【0044】またBF積の計算として、微小面−微小面
近似によるフオームフアクタと、放射面のラデイオシテ
イの積により放射面から入射面へのラデイオシテイの伝
達を表すBF積を求める。微小面近似によるフオームフ
アクタは次式As the calculation of the BF product, the BF product representing the transmission of the radioactivity from the radiation surface to the entrance surface is obtained by the product of the form factor by the microsurface-microsurface approximation and the radioactivity of the radiation surface. Form factor by micro-surface approximation is
【数2】 により求められる。ここで、θiは放射面の中心と入射
面の中心を結ぶ線分とパツチiの法線がなす角、θjは
放射面の中心と入射面の中心を結ぶ線分とパツチjの法
線がなす角、dはパツチiとパツチjの中心間の距離で
ある。(Equation 2) Required by Here, θi is the angle formed by the line segment connecting the center of the radiation surface and the center of the incident surface and the normal line of patch i, and θj is the line segment connecting the center of the radiation surface and the center of the incident surface and the normal line of patch j. The angle formed, d, is the distance between the centers of patch i and patch j.
【0045】またBFがしきい値より大きいことの判定
として、この実施例におけるしきい値は、自己発光エネ
ルギーが最も大きいパツチのラデイオシテイの10〔%〕
としている。また分割する面の面積がしきい値より大き
いかどうかの判定を行い、しきい値の面積以上の面だけ
を分割する。この判定により、無限の分割によつて処理
が無限ループになつてしまうのを避ける。この実施例で
は、初期パツチの面積の2-12 をしきい値として使用し
ている。また放射面と入射面の面積の比較部では、放射
面の面積が入射面より大きいかどうかを判定する。この
判定により、大きいほうの面を分割する。In order to determine that BF is larger than the threshold value, the threshold value in this embodiment is set to 10% of the radioactivity of the patch having the largest self-emission energy.
And It is determined whether the area of the surface to be divided is larger than the threshold value, and only the surface having the area equal to or larger than the threshold value is divided. By this determination, it is possible to prevent the processing from becoming an infinite loop due to the infinite division. In this embodiment, it is used as the threshold value of 2 -12 of the area of initial Patsuchi. The comparing section of the area of the radiation surface and the area of the incidence surface determines whether the area of the radiation surface is larger than the area of the incidence surface. With this determination, the larger surface is divided.
【0046】また入射面分割の処理では、分割結果とし
て得られる入射面の子パツチがすでに作成されているか
どうかを調べる。作成されていなければ、パツチ4個を
格納するのに必要なデータ領域を確保する。4個の子パ
ツチ上の親パツチのアドレスに親パツチのアドレスを格
納する。次に、親パツチ(入射面)の子パツチのアドレ
スに確保した子パツチ群のデータ領域のアドレスを格納
する。親パツチ上の親パツチのインタラクシヨンリスト
から放射面のアドレスを削除し、子パツチ群のインタラ
クシヨンリストのそれぞれに放射面のアドレスを設定す
る。In the process of dividing the incident surface, it is checked whether a child patch of the incident surface obtained as a result of the division has already been created. If not, a data area necessary to store four patches is secured. The address of the parent patch is stored in the address of the parent patch on the four child patches. Next, the address of the data area of the child patch group secured at the address of the child patch of the parent patch (incident surface) is stored. The address of the radiation surface is deleted from the interaction list of the parent patch on the parent patch, and the address of the radiation surface is set in each of the interaction lists of the child patch group.
【0047】また放射面分割は、分割結果として得られ
る放射面の子パツチがすでに作成されているかどうかを
調べる。作成されていなければ、パツチ4個を格納する
のに必要なデータ領域を確保する。4個の子パツチ上の
親パツチのアドレスに親パツチ(放射面)のアドレスを
格納する。次に、親パツチの子パツチのアドレスに確保
した子パツチ群のデータ領域のアドレスを格納する。入
射面上のインタラクシヨンリストから親パツチ(放射
面)のアドレスを削除し、子パツチ群のアドレスを格納
する。In the radiation surface division, it is checked whether or not a child patch of the radiation surface obtained as a result of the division has already been created. If not, a data area necessary to store four patches is secured. The address of the parent patch (radiation surface) is stored in the address of the parent patch on the four child patches. Next, the address of the data area of the child patch group secured at the address of the child patch of the parent patch is stored. The address of the parent patch (radiation surface) is deleted from the interaction list on the incident surface, and the addresses of the child patch groups are stored.
【0048】また入射面のBF総計の更新部では、入射
面・放射面ともに分割が不要と判定された場合に、求め
たBF積を入射面のBF総計に加える。また入射面が分
割されているかどうかの判定では、入射面がすでに分割
されているかどうかの判定を行う。さらに親パツチから
子パツチへのラデイオシテイの継承では、親パツチ上
の、祖先のパツチのラデイオシテイと自分のパツチのラ
デイオシテイの和を、子パツチ上の祖先のラデイオシテ
イに格納する。In the update unit for the total BF of the incident surface, if it is determined that the division is unnecessary for both the incident surface and the radiation surface, the obtained BF product is added to the total BF of the incident surface. In determining whether or not the incident surface is divided, it is determined whether or not the incident surface is already divided. Further, in the inheritance of the radiocity from the parent patch to the child patch, the sum of the radiocity of the ancestor patch and the radiocity of the own patch on the parent patch is stored in the ancestor radiocity on the child patch.
【0049】また子パツチ1〜4を入射面としたラデイ
オシテイ演算部では、子パツチ1〜4のそれぞれを入射
面として、BF積に基づいた分割によるラデイオシテイ
演算を再帰的に実行する。さらに子パツチから親パツチ
へのラデイオシテイの継承として子パツチのラデイオシ
テイ演算部では、再帰的に求めた子パツチ群のラデイオ
シテイから親パツチのラデイオシテイを求める。入射面
のラデイオシテイ計算部では、求めたBF総計に平均テ
クスチヤを乗じ、自己発光を加えることで入射面のラデ
イオシテイを求める。Further, the radiometric operation section having the child patches 1 to 4 as an incident surface recursively executes the radiometric operation by division based on the BF product using each of the child patches 1 to 4 as an incident surface. Further, as the inheritance of the radio patchy from the child patch to the parent patch, the child patch radiocity operation unit obtains the radio patch of the parent patch from the recursively obtained radio patch group. The incidence surface radioactivity calculator multiplies the calculated total BF by the average texture and adds self-emission to determine the incidence surface radioactivity.
【0050】(5)入射面の不均一さに基づいた分割に
よるラデイオシテイ演算部 入射面の不均一さに基づいた分割によるラデイオシテイ
演算部12Eの処理を図8及び図9に示す。この演算部
12Eの入力として、パツチデータ群と、着目する特定
の入射面が与えられる。出力は入力のパツチデータ群を
入射面の不均一さに基づいて分割し、分割した任意のレ
ベルのパツチについてラデイオシテイを求めたものであ
る。(5) Radiity Calculation Unit Based on Division Based on Unevenness of Incident Surface FIG. 8 and FIG. 9 show processing of the radio-calculation unit 12E based on division based on non-uniformity of the incident surface. A patch data group and a specific incident surface of interest are given as inputs to the arithmetic unit 12E. The output is obtained by dividing the input patch data group based on the non-uniformity of the incident surface, and obtaining the radioactivity for the divided patch of an arbitrary level.
【0051】この処理中、BF積の計算および入射面の
不均一さによる誤差予測では、放射面と4分割した入射
面のそれぞれを微小面近似した場合のBF積の和を求め
る。次に、放射面・入射面双方を単一の微小面で近似し
た場合のBF積を求め、両者の差を予測誤差とする。こ
の予測誤差としきい値を比較し、大小判定を行う。この
実施例では、予測誤差1〔%〕をしきい値としている。
また子パツチ1〜4を入射面としたラデイオシテイ演算
部では、子パツチ1〜4を入射面として、入射面の不均
一さに基づいた分割によるラデイオシテイ演算を再帰的
に実行する。In this process, in the calculation of the BF product and the error prediction due to the non-uniformity of the incident surface, the sum of the BF products when each of the radiation surface and the incident surface divided into four is approximated by a minute surface is obtained. Next, the BF product when both the radiation surface and the incident surface are approximated by a single minute surface is determined, and the difference between the two is used as a prediction error. The prediction error is compared with the threshold value to determine the magnitude. In this embodiment, the prediction error 1 [%] is used as the threshold value.
Further, the radiometric operation unit using the child patches 1 to 4 as an incident surface recursively executes a radiometric operation by division based on the non-uniformity of the incident surface, using the child patches 1 to 4 as an incident surface.
【0052】(6)モーメントに基づいた分割によるラ
デイオシテイ演算部 モーメントに基づいた分割によるラデイオシテイ演算部
12Fの処理を図10及び図11に示す。ラデイオシテ
イ演算部12Fにおいては、入力としてパツチデータ群
と、着目する特定の入射面が与えられる。出力は入力の
パツチデータ群をモーメントに基づいて分割し、分割し
た任意のレベルのパツチについてラデイオシテイを求め
たものである。(6) Radiity Calculation Unit Based on Moment-Based Division Processing FIGS. 10 and 11 show the processing of the radio-activity calculation unit 12F based on moment-based division. In the radioactivity calculation unit 12F, a patch data group and a specific incident surface of interest are given as inputs. The output is obtained by dividing the input patch data group based on the moment, and obtaining the radioactivity for the divided patch at an arbitrary level.
【0053】BF積の計算およびモーメントによる誤差
予測については、ラデイオシテイの(1)式について
は、次式For calculating the BF product and estimating the error based on the moment, the following equation is used for the equation (1) of the radiocity.
【数3】 パツチjからパツチi上の点に到達するラデイオシテイ
は厳密には、次式(Equation 3) Strictly speaking, the radiocity that reaches a point on patch i from patch j is
【数4】 で与えられる。ここでdは、dAi とdAj の距離であ
る。従来はラデイオシテイが面内で一定値BAjであると
みなし、この積分をラデイオシテイとフオームフアクタ
の積に分解していた。すなわち次式(Equation 4) Given by Here, d is the distance between dA i and dA j . Conventionally, it was assumed that the radiocity was a constant value B Aj in the plane, and this integral was decomposed into the product of the radiocity and the form factor. That is,
【数5】 さらに、フオームフアクタFdAi-Ajを近似的に求め、こ
れを用いて、次式(Equation 5) Further, the form factor F dAi-Aj is approximately obtained, and using this, the following equation is obtained.
【数6】 と変形し(1)式を導いていた。(Equation 6) Equation (1) was derived.
【0054】(4)式から(6)式への変形は、ラデイ
オシテイがパツチj内部で一定である時には正しいが、
実際にはほとんどの場合ラデイオシテイは不均一であ
る。むろん(4)式に忠実に数値積分を行なえば正しい
値が得られるが、時間がかかり過ぎる。そこで、(4)
式をより計算しやすい形に変形する。まず、(4)式の
フオームフアクタの項をパツチj上の座標系u、vを用
いて、次式The transformation from equation (4) to equation (6) is correct when the radiocity is constant inside patch j.
In fact, in most cases the radiocity is uneven. Of course, a correct value can be obtained by performing numerical integration faithfully according to the equation (4), but it takes too much time. Therefore, (4)
Transform the formula into a more easily calculated form. First, the form factor term in equation (4) is expressed by the following equation using coordinate systems u and v on patch j.
【数7】 のように展開する。これを用いて(4)式を書き直せ
ば、次式(Equation 7) Expand like By rewriting equation (4) using this, the following equation can be obtained.
【数8】 となり、係数を外に出してまとめ直せば、次式(Equation 8) If the coefficient is taken out and regrouped,
【数9】 が得られる。(9)式において、第1項はパツチ内の平
均のラデイオシテイに相当し、第2項以降のラデイオシ
テイのモーメントが、予測誤差を表す。(Equation 9) Is obtained. In the equation (9), the first term corresponds to the average radiocity in the patch, and the moments of the radioactivity after the second term indicate the prediction error.
【0055】以上のことから、放射面上にパツチ座標系
u、vを定める。放射面を4分割したと仮定し、さらに
4分割中心で求めたフオームフアクタ群をu、vの多項
式で近似した場合の近似係数F、Fu 、Fv 、Fuvを求
める。また次式From the above, patch coordinate systems u and v are determined on the radiation surface. Assuming that the radiation surface is divided into four parts, approximate coefficients F, Fu, Fv, and Fuv are obtained when the form factor group obtained at the center of the four divisions is approximated by a polynomial of u and v. Also,
【数10】 (Equation 10)
【数11】 [Equation 11]
【数12】 (Equation 12)
【数13】 で表される放射面のラデイオシテイモーメントは、放射
面のラデイオシテイ、テクスチヤ画像データに格納して
おいたテクスチヤのモーメントとの積から求まる。(Equation 13) Is calculated from the product of the radiation surface moment and the texture moment stored in the texture image data.
【0056】モーメントに基づく予測誤差がしきい値よ
り大きいか否かの判定部では、(9)式の第2項以降で
表されるモーメントに基づく予測誤差がしきい値より大
きいことの判定を行う。この実施例では、予測誤差1
〔%〕をしきい値としている。また、入射面のBFモー
メント総計の更新部では、入射面・放射面ともに分割が
不要と判定された場合に、求めたBFモーメントを入射
面のBFモーメント総計に加える。The determination section as to whether or not the prediction error based on the moment is larger than the threshold value determines whether the prediction error based on the moment represented by the second and subsequent terms of equation (9) is larger than the threshold value. Do. In this embodiment, the prediction error 1
[%] Is used as the threshold value. In addition, the update unit of the total BF moment of the incident surface adds the calculated BF moment to the total BF moment of the incident surface when it is determined that the division is unnecessary for both the incident surface and the radiation surface.
【0057】親パツチから子パツチへのラデイオシテイ
モーメントの継承部では、親パツチ上の、祖先のパツチ
のラデイオシテイモーメントと自分のパツチのラデイオ
シテイモーメントの和を、子パツチ上の、祖先のラデイ
オシテイモーメントに格納する。また子パツチ1〜4を
入射面としたラデイオシテイモーメント演算部では、子
パツチ1〜4を入射面として、モーメントに基づいた分
割によるラデイオシテイ演算を再帰的に実行する。また
子パツチから親パツチへのラデイオシテイモーメントの
継承部では、子パツチのラデイオシテイ演算部で、再帰
的に求めた子パツチ群のラデイオシテイモーメントから
親パツチのラデイオシテイモーメントを求める。In the inheritance part of the radioactivity moment from the parent patch to the child patch, the sum of the radioactivity moment of the ancestor patch on the parent patch and the radioactivity moment of the own patch is calculated on the child patch. Store it in the ancestor's radiocity moment. Further, the radio moment calculation unit using the child patches 1 to 4 as an incident surface recursively executes a radio calculation by division based on the moment using the child patches 1 to 4 as an incident surface. In the inheritance unit of the radio patch moment from the child patch to the parent patch, the radio patch calculation unit of the child patch obtains the radio patch moment of the parent patch from the recursive radio moment of the child patch group.
【0058】(7)実施例の効果 以上の構成によれば、適応的分割によるラデイオシテイ
法において、放射面のラデイオシテイが不均一であるた
めに起こるラデイオシテイの誤差を予測して入射面分割
を適切に行うようにしたことにより、例えばカーペツト
や壁紙が無地ではない場合や、影やスポツトライトによ
り放射面の明るさの不均一さが大きい場合にも、正確な
照り返しを計算することができるようになつた。(7) Effects of the Embodiment According to the above configuration, in the radiocity method by adaptive division, the incidence plane division is appropriately performed by predicting the radiocity error caused by the nonuniformity of the radiation plane of the radiation plane. By doing so, accurate reflections can be calculated, for example, when the carpet or wallpaper is not plain, or when the brightness of the emitting surface is large due to shadows or spotlights. Was.
【0059】また正確な照り返しを計算するための他の
方法である均等分割を使用した場合に比べると、はるか
に少ないインタラクシヨン数で正確な結果が得られる。
このため、実用的なシーンへの応用が可能である。Also, an accurate result can be obtained with a much smaller number of interactions as compared with the case of using even division, which is another method for calculating an accurate reflection.
Therefore, application to practical scenes is possible.
【0060】[0060]
【発明の効果】上述のように本発明によれば、放射面上
のラデイオシテイの不均一さが入射面上のラデイオシテ
イに及ぼす誤差に基づいて放射面分割を行い、ラデイオ
シテイを計算する部分を追加したことにより、放射面の
不均一さが他の面に反映するようにし、またラデイオシ
テイ計算部において、放射面分割の是非を判断するため
に放射面パツチのラデイオシテイ分布および放射面パツ
チと入射面パツチの間のフオームフアクタ分布の関数を
用いたことにより、放射面の不均一さが他の面に反映す
るようなシーンにおいても正確なラデイオシテイ計算し
得る画像生成方法及び画像生成装置を実現できる。As described above, according to the present invention, the radiation surface is divided on the basis of the error caused by the non-uniformity of the radioactivity on the radiation surface on the radioactivity on the incidence surface, and a portion for calculating the radioactivity is added. In this way, the non-uniformity of the radiating surface is reflected on other surfaces, and the radioactivity calculation unit determines the appropriateness of dividing the radiating surface by determining the distribution of the radiating surface patch and the radiating surface patch and the incident surface patch. By using the function of the form factor distribution between the two, it is possible to realize an image generation method and an image generation apparatus capable of performing accurate radioactivity calculation even in a scene in which unevenness of a radiation surface is reflected on another surface.
【図1】本発明による画像生成方法を適用する画像生成
装置の全体構成を示すブロツク図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an image generating apparatus to which an image generating method according to the present invention is applied.
【図2】画像生成装置の主記憶装置の内部構成を示す略
線図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of a main storage device of the image generating apparatus.
【図3】主記憶装置におけるパツチツリーの並びの構成
を示す略線図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a patch tree arrangement in a main storage device.
【図4】主記憶装置におけるパツチデータの構成を示す
略線図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of patch data in a main storage device.
【図5】画像生成装置の中央処理装置の処理の構成を示
すブロツク図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a process performed by a central processing unit of the image generating apparatus.
【図6】BF積に基づいた分割によるラデイオシテイ演
算部の処理を示すフローチヤートである。FIG. 6 is a flowchart showing processing of a radio-activity calculating unit based on division based on a BF product.
【図7】BF積に基づいた分割によるラデイオシテイ演
算部の処理を示すフローチヤートである。FIG. 7 is a flowchart showing processing of a radio-activity calculating unit by division based on a BF product.
【図8】放射面の不均一さに基づいた分割によるラデイ
オシテイ演算部の処理を示すフローチヤートである。FIG. 8 is a flowchart showing the processing of the radioactivity calculation unit based on division based on non-uniformity of the radiation surface.
【図9】放射面の不均一さに基づいた分割によるラデイ
オシテイ演算部の処理を示すフローチヤートである。FIG. 9 is a flowchart showing the processing of the radioactivity calculation unit based on division based on non-uniformity of the radiation surface.
【図10】モーメントに基づいた分割によるラデイオシ
テイ演算部の処理を示すフローチヤートである。FIG. 10 is a flowchart showing the processing of a radiocity operation unit by division based on a moment.
【図11】モーメントに基づいた分割によるラデイオシ
テイ演算部の処理を示すフローチヤートである。FIG. 11 is a flowchart showing a process of a radiography operation unit by division based on a moment.
【図12】パツチ間のエネルギーの移動の説明に供する
略線図である。FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the transfer of energy between patches.
【図13】従来の適応的分割によるラデイオシテイ法の
処理の構成を示すブロツク図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of processing of a conventional radiometric method by adaptive division.
【図14】従来の均等分割によるラデイオシテイ法の処
理の構成を示すブロツク図である。FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a conventional processing of a radiometric method by equal division.
【図15】均等分割によるラデイオシテイ演算部の処理
を示すフローチヤートである。FIG. 15 is a flowchart showing the processing of the radiography operation unit by equal division.
【図16】均等分割によるラデイオシテイ演算部の処理
を示すフローチヤートである。FIG. 16 is a flowchart showing the processing of a radiography operation unit by equal division.
10……画像生成装置、11……入力装置、11A……
CAD装置、11B……座標入力装置、11C……デイ
スク装置、11D……スキヤナ装置、12……中央処理
装置、12A……初期化部、12B……入射面スキヤン
部、12C……BF積に基づいた放射面・入射面分割に
よるラデイオシテイ演算部、12D……終了条件判定
部、12E……入射面の不均一さに基づいた入射面分割
によるラデイオシテイ演算部、12F……モーメントに
基づいた放射面分割によるラデイオシテイ演算部、12
G……ラデイオシテイ補間部、12H……レンダリング
部、12I……出力部、13……主記憶装置、13A…
…パツチツリー、13B……テクスチヤ画像データ、1
3C……テクスチヤ平均データ、13D……テクスチヤ
モーメントデータ、13E……レンダリング画像デー
タ、14……出力装置、14A……CRT装置、14B
……プリンタ装置、14C……デイスク装置。10 image generating device, 11 input device, 11A
CAD device, 11B coordinate input device, 11C disk device, 11D scanner device, 12 central processing device, 12A initialization unit, 12B incident surface scan unit, 12C BF product Radiation surface calculation unit based on radiation plane / incidence plane division, 12D... Termination condition determination unit, 12E Radiation surface calculation unit based on incidence plane division based on non-uniformity of entrance plane, 12F... Radiation plane based on moment Radiometric operation unit by division, 12
G ... radiocity interpolation unit, 12H ... rendering unit, 12I ... output unit, 13 ... main storage device, 13A ...
... Patch tree, 13B ... Texture image data, 1
3C: Texture average data, 13D: Texture moment data, 13E: Rendered image data, 14: Output device, 14A: CRT device, 14B
... Printer device, 14C disk device.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−107689(JP,A) 特開 平2−287776(JP,A) 保坂肇,戸塚卓志,面上のテクスチャ を考慮したラディオシティ,ソニーリサ ーチフォーラム1993論文集,日本,ソニ ー株式会社総合技術グループ,1994年2 月25日,71−76,本願対応論文(本願出 願後発行) 隈元玄ほか,ラジオシティ法における フォーム・ファクタ算出に関する一手 法,1993年電子情報通信学会春季大会講 演論文集,日本,電子情報通信学会, 1993年3月15日,No.7,370 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 15/50 240 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-107689 (JP, A) JP-A-2-287776 (JP, A) Hajime Hosaka, Takushi Totsuka, radiocity considering texture on surface, Sony Research Forum 1993 Transactions, Japan, Sony Corporation General Technology Group, February 25, 1994, 71-76, Application for this application (issued after filing the application) Gen Kumamoto et al., Form factor calculation in the radiosity method Proceedings of the 1993 IEICE Spring Conference, Proc. Of the IEICE, IEICE, March 15, 1993, no. 7,370 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G06T 15/50 240 JICST file (JOIS)
Claims (2)
による画像生成方法において、入力画像を複数のパツチに分割するパツチ分割ステツプ
と、 任意の放射面パツチと任意の入射面パツチの間の光エネ
ルギーの移動を表すフオームフアクタを算出するフオー
ムフアクタ算出ステツプと、 放射面のテクスチヤのモーメントと入射ラデイオシテイ
の積として求められる放射面パツチのラデイオシテイモ
ーメントの1次以上の係数と、離散的に求めたフオーム
フアクタを多項式補間した場合フオームフアクタの1次
以上の補間係数との積和を用いて、上記放射面パツチ内
の平均ラデイオシテイと当該放射面パツチ内における小
面積部分それぞれのラデイオシテイとの誤差の予測値で
あるラデイオシテイ予測誤差を予測するラデイオシテイ
誤差予測ステツプと、 上記算出したラデイオシテイ予測誤差と所定の誤差閾値
とを比較し、上記ラデイオシテイ予測誤差が上記誤差閾
値よりも大きいとき、上記放射面パツチを更に分割する
パツチ再分割ステツプと を具える ことを特徴とする画像生成方法。(1)ImageRadiocity method with adaptive partitioning
In the image generation method byPatch splitting step to split the input image into multiple patches
When, The light energy between any emitting surface patch and any incident surface patch
A fore that calculates the form factor that represents the movement of the lugie
Muh actor calculation step; Radiation surface texture moment and incident radioactivity.
Of the radiation surface patch as the product of
Coefficient of first order or higher and discrete form
When the factor is polynomial interpolated, the primary of the form factor
Using the sum of products with the above interpolation coefficients,
Average radioactivity and small size within the radiation surface patch
The estimated value of the error with the radiocity of each area
A radiocity that predicts a certain radiocity prediction error
Error prediction steps, The calculated radiocity prediction error and a predetermined error threshold
, And the above-mentioned radio-city prediction error is
If the value is larger than the value, the radiation surface patch is further divided
Patch subdivision steps Equipped with An image generation method characterized by the following.
による画像生成装置において、 入力画像を複数のパツチに分割するパツチ分割手段と、 任意の放射面パツチと任意の入射面パツチの間の光エネ
ルギーの移動を表すフオームフアクタを算出するフオー
ムフアクタ算出手段と、 放射面のテクスチヤのモーメントと入射ラデイオシテイ
の積として求められる放射面パツチのラデイオシテイモ
ーメントの1次以上の係数と、離散的に求めたフオーム
フアクタを多項式補間した場合フオームフアクタの1次
以上の補間係数との積和を用いて、上記放射面パツチ内
の平均ラデイオシテイと当該放射面パツチ内における小
面積部分それぞれのラデイオシテイとの誤差の予測値で
あるラデイオシテイ予測誤差を予測するラデイオシテイ
誤差予測手段と、 上記算出したラデイオシテイ予測誤差と所定の誤差閾値
とを比較し、上記ラデイオシテイ予測誤差が上記誤差閾
値よりも大きいとき、上記放射面パツチを更に 分割する
パツチ再分割手段と を具えることを特徴とする画像生成装置。 (2)A radiocity method for adaptive segmentation of images.
In the image generation device according to Patch dividing means for dividing the input image into a plurality of patches; The light energy between any emitting surface patch and any incident surface patch
A fore that calculates the form factor that represents the movement of the lugie
Muff actor calculating means; Radiation surface texture moment and incident radioactivity.
Of the radiation surface patch as the product of
Coefficient of first order or higher and discrete form
When the factor is polynomial interpolated, the primary of the form factor
Using the sum of products with the above interpolation coefficients,
Average radioactivity and small size within the radiation surface patch
The estimated value of the error with the radiocity of each area
A radiocity that predicts a certain radiocity prediction error
Error prediction means; The calculated radiocity prediction error and a predetermined error threshold
, And the above-mentioned radio-city prediction error is
When the value is larger than the value, the radiation surface patch is further increased. To divide
Patch subdivision means An image generating apparatus comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25783993A JP3299010B2 (en) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | Image generation method and image generation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25783993A JP3299010B2 (en) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | Image generation method and image generation device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0793580A JPH0793580A (en) | 1995-04-07 |
| JP3299010B2 true JP3299010B2 (en) | 2002-07-08 |
Family
ID=17311862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25783993A Expired - Fee Related JP3299010B2 (en) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | Image generation method and image generation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3299010B2 (en) |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP25783993A patent/JP3299010B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 保坂肇,戸塚卓志,面上のテクスチャを考慮したラディオシティ,ソニーリサーチフォーラム1993論文集,日本,ソニー株式会社総合技術グループ,1994年2月25日,71−76,本願対応論文(本願出願後発行) |
| 隈元玄ほか,ラジオシティ法におけるフォーム・ファクタ算出に関する一手法,1993年電子情報通信学会春季大会講演論文集,日本,電子情報通信学会,1993年3月15日,No.7,370 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0793580A (en) | 1995-04-07 |
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