JPH0679342B2 - Image generator - Google Patents
Image generatorInfo
- Publication number
- JPH0679342B2 JPH0679342B2 JP60291621A JP29162185A JPH0679342B2 JP H0679342 B2 JPH0679342 B2 JP H0679342B2 JP 60291621 A JP60291621 A JP 60291621A JP 29162185 A JP29162185 A JP 29162185A JP H0679342 B2 JPH0679342 B2 JP H0679342B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- image generation
- calculation time
- computer
- node
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Multi Processors (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Generation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、CAD(Computer Aided Design),CAM(Comp
uter Aided Manufacturing)等に用いられる高速画像
生成装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Industrial Field of the Invention The present invention relates to CAD (Computer Aided Design), CAM (Comp
uter Aided Manufacturing) and the like.
従来の技術 計算機を用いて数値から三次元形状を生成するアルゴリ
ズムには、スキャンライン法(Scanlinemethod),Zバッ
ファ法(ZBuffer method),レイトレーシング法(Ray
tacing algorithm)があるが、中でも、文献T.Whitt
ed「An Illumination Model for Shaded Displa
y」“Communications of the ACM(コミュニケーシ
ョンズ オブ ジ エーシ−エム),June,1980,Vol.23,
No.6"に詳しいレイトレーシングアルゴリズムは、簡単
でリアルな画像を生成できる。第2図を用いてその概要
を説明する。2. Description of the Related Art Algorithms for generating three-dimensional shapes from numerical values using a computer include scanline method, Z-buffer method, ray-tracing method.
tacing algorithm), but in particular, the document T. Whitt
ed `` An Illumination Model for Shaded Displa
y ”“ Communications of the ACM, June, 1980, Vol.23,
The ray tracing algorithm detailed in No. 6 "can generate a simple and realistic image. The outline will be described with reference to FIG.
第2図において、1は視線、2は画面内の要素(i,
j)、3は物体の投影される画面、4,5は3次元空間上の
物体、6は視点、7は交点、8は光源である。視点6か
ら発せられ、画面3上の画素(i,j)2を通過する視線
1と物体4,5との交点を求め、より前記視点6に近い物
体、この場合は前記物体4であるが、前記視線1と前記
物体4との交点7について、次に示すphongのモデルに
したがって、輝度を計算し、前記画素(i,j)2の輝度
とする。以上の操作を全画素について行うことにより、
画像を得る。In FIG. 2, 1 is a line of sight, 2 is an element (i,
j) 3 is a screen on which an object is projected, 4 and 5 are objects in a three-dimensional space, 6 is a viewpoint, 7 is an intersection, and 8 is a light source. The point of intersection between the line of sight 1 emitted from the viewpoint 6 and passing through the pixel (i, j) 2 on the screen 3 and the objects 4 and 5 is obtained, and the object closer to the viewpoint 6 is the object 4 in this case. , The brightness of the intersection 7 between the line of sight 1 and the object 4 is calculated according to the model of phong shown below, and the brightness of the pixel (i, j) 2 is calculated. By performing the above operation for all pixels,
Get the image.
phongのモデル しかし、欠点としては、3次元空間上の物体との交差判
定に時間を要することや各画素についての計算を全画素
について行うことに起因する膨大な計算値にある。phong model However, the drawback is that it takes a lot of time to determine the intersection with the object in the three-dimensional space and the huge calculation value is caused by performing the calculation for each pixel for all pixels.
この欠点を補う一手法として、文献西村他「LINKS−1:
コンピュータグラフィックシステム」(情報処理学会マ
イクロコンピュータ研究会資料,24−1(1982,11,2))
では、レイトレーシングアルゴリズムに内在する並列処
理の可能性、すなわち、各画素の計算は、他の画素とは
全く独立に実行可能な点に注目し、大規模な並列処理を
採用することにより、前記の膨大な計算を短くしてい
る。第3図を用いて、前記LINKS-1の基本構成を示す。
第3図において、9はデータベース、10はノードコンピ
ュータを制御監視するコントロールプロセッサであるル
ートコンピュータ、11は、画面の小領域内の画素の輝度
を前記レイトレーシングアルゴリズムを用いて計算する
プロセッサエレメントであるノードコンピュータ、12は
ノードコンピュータにおいて計算された画素の輝度をフ
レームメモリに集めるデータコレクタ、13は前記データ
コレクタによって集められた輝度を貯えるフレームメモ
リ、14はフレームメモリの内容を表示するCRTディスプ
レイである。As a method for compensating for this drawback, the literature Nishimura et al., "LINKS-1:
Computer Graphic System "(Information Processing Society of Japan Microcomputer Study Group Material, 24-1 (1982, 11, 2))
Then, by paying attention to the possibility of parallel processing inherent in the ray tracing algorithm, that is, the calculation of each pixel can be performed completely independently of other pixels, and by adopting large-scale parallel processing, Enormous calculation of is shortened. The basic structure of the LINKS -1 is shown in FIG.
In FIG. 3, reference numeral 9 is a database, 10 is a root computer which is a control processor for controlling and monitoring a node computer, and 11 is a processor element which calculates the luminance of pixels in a small area of the screen using the ray tracing algorithm. A node computer, 12 is a data collector that collects the pixel intensities calculated in the node computer in a frame memory, 13 is a frame memory that stores the intensities collected by the data collector, and 14 is a CRT display that displays the contents of the frame memory. .
データベース9に入力されている、三次元空間上の物体
を示す数値は、ルートコンピュータ10を介して、ノード
コンピュータ11に送られる。次に、ルートコンピュータ
10は、画面を小領域に分割し、前記ノードコンピュータ
11に割りあてる。前記ノードコンピュータは、割りあて
られた小領域内の画素について、レイトレーシングアル
ゴリズムにもとづき画像生成を行なう。割りあてられた
小領域内の画素の画像生成が終了したノードコンピュー
タは、前記ルートコンピュータに未生成の小領域を要求
し、なければ、画像生成を終了する。前記ノードコンピ
ュータで求められた輝度は、データコレクタ12を介し
て、フレームメモリ13に貯えられ、CRT14に表示され
る。すべてのノードコンピュータが各々割りあてられた
小領域の画像生成を終了し、未生成の小領域がなくなっ
た時点で、一画面の画像生成を終了する。The numerical value indicating the object in the three-dimensional space, which is input to the database 9, is sent to the node computer 11 via the route computer 10. Then the root computer
10 is a node computer that divides the screen into small areas
Allocate to 11. The node computer generates an image of pixels in the allocated small area based on a ray tracing algorithm. The node computer, which has completed the image generation of the pixels in the allocated small area, requests the root computer to generate the small area which has not been generated. The brightness obtained by the node computer is stored in the frame memory 13 via the data collector 12 and displayed on the CRT 14. When all the node computers finish the image generation of the allocated small areas and there is no ungenerated small area, the image generation of one screen is ended.
発明が解決しようとする問題点 前記画像生成システムでは、すべてのノードコンピュー
タの計算が同時に終了しないため、ノードコンピュータ
の台数に比例した効果をあげていない。また、ルートコ
ンピュータへのノードコンピュータからの要求が一時期
を集中し、ノードコンピュータの中には割りあて待ちの
時間が長くなるものも生じ、この点で、台数に比例した
効果を得にくい。Problems to be Solved by the Invention In the image generation system, since the calculation of all node computers is not completed at the same time, the effect proportional to the number of node computers is not obtained. Further, requests from the node computers to the root computer are concentrated for a period of time, and some of the node computers have a long waiting time for allocation, and in this respect, it is difficult to obtain an effect proportional to the number of computers.
問題点を解決するための手段 画面をある粗さでサンプリングしてえらんだ画素を選ぶ
手段とその画素計算時間を求める手段とその計算時間値
を前記画素を含む小領域の平均計算時間とし、この値を
もとに、各ノードコンピュータの計算時間が均等になる
ように画面分割した小領域を各ノードコンピュータの割
りあてる手段とから成る画像生成方式。Means for solving the problem Means for selecting a pixel obtained by sampling the screen with a certain roughness, means for obtaining the pixel calculation time and the calculation time value as the average calculation time of the small area including the pixel, An image generation method that consists of means for allocating a small area, which is divided into screens so that the calculation time of each node computer becomes equal based on the value, by each node computer.
作用 本発明は前記した方式により、ノードコンピュータの計
算時間が均等になると、各ノードコンピュータの計算の
終了が同一となって、ノードコンピュータの台数に比例
した効果をあげる。Operation The present invention has the above-described method, and when the calculation time of the node computers becomes equal, the end of the calculation of each node computer becomes the same, and an effect proportional to the number of node computers is obtained.
実施例 第1図は本発明のフローチャートである。以下、第1図
をもとに本発明を説明する。Embodiment FIG. 1 is a flowchart of the present invention. The present invention will be described below with reference to FIG.
第1図において、第3図のルートコンピュータ10から起
動がかかり、第3図のノードコンピュータ11が稼動を始
める。In FIG. 1, the root computer 10 in FIG. 3 starts up and the node computer 11 in FIG. 3 starts operating.
レイトレーシングアルゴリズムを用いて画像生成を行う
場合、隣接する画素では、各視線が同一の物体と交差す
る確率が高い。したがって、ある画素の計算時間で前記
画素を含む小領域の画素についての平均計算時間を代表
させることができる。したがって、第1図に示すよう
に、ルートコンピュータ10は各ノードコンピュータ11に
粗めの画素の割りあてを行なう。このときの粗めの画素
(i,j)21と前記画素(i,j)を含む小領域(i,j)22か
ら構成される画面を第4図に示す。破線は、小領域(i,
j)の境界を示す。When an image is generated using the ray tracing algorithm, there is a high probability that the lines of sight of adjacent pixels intersect the same object. Therefore, the calculation time of a certain pixel can represent the average calculation time of the pixels in the small area including the pixel. Therefore, as shown in FIG. 1, the root computer 10 allocates coarse pixels to each node computer 11. FIG. 4 shows a screen composed of the rough pixel (i, j) 21 and the small area (i, j) 22 including the pixel (i, j) at this time. The broken line indicates the small area (i,
Indicates the boundary of j).
画素(i,j)21の割りあてを受けたリードコンピュータ1
1は、第1図に示すところの画素の画像生成を行なう。Lead computer 1 assigned to pixel (i, j) 21
1 performs image generation of the pixels shown in FIG.
ノードコンピュータ11は、ルートコンピュータに第1図
に示すところの各画素の計算時間の返答を行なう。この
ときの各画素(i,j)21の計算時間を縦軸に、各画素
(i,j)21を横軸にとったグラフが第6図である。The node computer 11 responds to the root computer with the calculation time of each pixel as shown in FIG. FIG. 6 is a graph in which the vertical axis represents the calculation time of each pixel (i, j) 21 and the horizontal axis represents each pixel (i, j) 21.
次に、ルートコンピュータ10において、先に求めた画素
(i,j)21の計算時間をもとに各ノードコンピュータ11
の計算時間が均等になるように画面分割した小領域(i,
j)22を各ノードコンピュータに割りあてる。このとき
の均等化する問題は、文献「Operating System Theor
y(オペレーティング システム セオリー)」(Edwar
d G.Coffman Jr.,Peter J.Denning)によればNP−co
mplete(Non−Polynominal complete)すなわち、多項
式時間では解けない問題でヒューリスティックな手法が
必要である。この代表的な手法が、LPT(Largest Proc
essing Time)問題といわれる。LPT問題は、計算時間
の長いものから順にノードコンピュータ11への割りあて
を決めていくと、各ノードコンピュータ11の計算時間を
最大最適解の に抑えることができることを示している。mはノードコ
ンピュータの台数を示す。Next, in the root computer 10, each node computer 11 based on the previously calculated calculation time of the pixel (i, j) 21.
A small area (i,
j) Assign 22 to each node computer. The problem of equalization at this time is described in the document "Operating System Theor".
y (operating system theory) "(Edwar
d G. Coffman Jr., Peter J. Denning), NP-co
mplete (Non-Polynominal complete) That is, a heuristic method is required for a problem that cannot be solved in polynomial time. This typical method is based on LPT (Largest Proc
It is said to be a problem. In the LPT problem, when the allocation to the node computers 11 is decided in order from the one with the longest calculation time, the calculation time of each node computer 11 becomes the maximum optimal solution. It shows that it can be suppressed to. m indicates the number of node computers.
次に、第1図に示す小領域の割りあてを行う。先に求め
た均等化された割りあてにもとづいて、ルートコンピュ
ータ10からノードコンピュータ11への割りあてを行な
う。Next, the small area shown in FIG. 1 is allocated. Allocation from the root computer 10 to the node computer 11 is performed based on the equalized allocation obtained above.
次に、ノードコンピュータ11は、割りあてられた小画面
の画像生成をレイトレーシングアルゴリズムにもとづい
て実行する。Next, the node computer 11 executes the image generation of the allocated small screen based on the ray tracing algorithm.
各ノードコンピュータ11は、割りあてられた複数の小領
域(i,j)22の画像生成が終了したことをルートコッピ
ュータ10に伝える。Each node computer 11 notifies the root computer 10 that the image generation of the plurality of allocated small areas (i, j) 22 is completed.
ルートコンピュータ10は、すべてのノードコンピュータ
11が割りあてられた複数の小領域(i,j)22の画像生成
が終了したら、一画面の画像生成を終了する。Root computer 10 is all node computers
When the image generation of the plurality of small areas (i, j) 22 assigned with 11 is completed, the image generation of one screen is ended.
従来の技術では、ノードコンピュータ11に小領域(i,
j)22を1つずつ割りあて、前記小領域(i,j)22の画像
生成が終了した時点で次の小領域(i,j)22を割りあて
ているため、仮にルートコンピュータ10に接がるノード
コンピュータ11の数を増やしていけば、ノードコンピュ
ータ11の台数だけの並列処理が可能になるが、あるとこ
ろでルートコンピュータ10へのアクセスの競合が生じ、
ノードコンピュータ11に対する応答が悪くなるため、ノ
ードコンピュータの台数を増やしつづけても台数だけの
並列処理にはならなくなる。In the conventional technique, a small area (i,
j) 22 are allocated one by one, and when the image generation of the small area (i, j) 22 is completed, the next small area (i, j) 22 is allocated. If you increase the number of node computers 11, the parallel processing of only the number of node computers 11 will be possible, but at some point there will be competition for access to the root computer 10,
Since the response to the node computers 11 becomes poor, even if the number of node computers is increased, the number of parallel processes will not be the same.
しかし、本方式を用いれば、ノードコンピュータ11に対
するルートコンピュータ10の応答の問題は一度に全画面
の領域が割りあてられるため、画像生成実行中には回避
される。その結果、ノードコンピュータ11の台数の比例
した効果が得られる。However, if this method is used, the problem of the response of the root computer 10 to the node computer 11 can be avoided while the image generation is being executed because the entire screen area is allocated at one time. As a result, an effect proportional to the number of node computers 11 can be obtained.
発明の効果 上述の説明から明らかなように本発明によれば、ルート
コンピュータへのノードコンピュータのアクセス競合は
おこらない。又、それによって、ノードコンピュータの
割りあて待ちが生じることがなく、高速の画像生成を可
能にできる。EFFECTS OF THE INVENTION As is apparent from the above description, according to the present invention, access competition of node computers to the root computer does not occur. In addition, it is possible to generate images at high speed without waiting for node computers to be allocated.
更に割りあて待ちが生じることがないので、画像生成を
実行するノードコンピュータの台数を大幅に増加し台数
に比例して高速に画像を生成することができる。Further, since there is no waiting for allocation, the number of node computers that execute image generation can be significantly increased, and images can be generated at high speed in proportion to the number.
第1図は、ルートコンピュータとノードコンピュータの
第O番から第n番までの処理のフローチャート、第2図
は、レイトレーシングアルゴリズムを示す図、第3図
は、従来の画像生成システム図、第4図は生成画像の簡
略図、第5図は、分割画面を示す図、第6図は、画素
(i,j)の計算時間の分布を示す図、第7図は、各ノー
ドコンピュータの計算時間の分布を示す図である。 9……データベース、10……ルートコンピュータ、11…
…ノードコンピュータ、12……データコレクタ、13……
フレームメモリ、14……CRTディスプレイ。FIG. 1 is a flowchart of processes from No. O to No. n of a root computer and a node computer, FIG. 2 is a diagram showing a ray tracing algorithm, FIG. 3 is a conventional image generation system diagram, and FIG. The figure is a simplified diagram of the generated image. Fig. 5 is a diagram showing a split screen. Fig. 6 is a diagram showing the distribution of the calculation time of pixel (i, j). Fig. 7 is the calculation time of each node computer. It is a figure which shows the distribution of. 9 ... Database, 10 ... Root computer, 11 ...
… Node computer, 12 …… Data collector, 13 ……
Frame memory, 14 …… CRT display.
Claims (4)
域に分割する領域分割手段と、前記各小領域内の画素の
画像生成を実行する複数のプロセッサエレメントと、前
記プロセッサエレメントにバスまたは共有メモリを介し
て接続され、前記プロセッサエレメントを制御監視する
コントロールプロセッサとを備えた画像生成に用いる装
置であって、 前記各小領域の画像生成に要する計算時間を概算する概
算手段と、 前記概算手段で求めた計算時間に基づいて、前記各プロ
セッサエレメントの計算時間が均等になるように、前記
各プロセッサエレメントに複数の小領域の計算を割り当
てる領域割当手段とを備えた画像生成装置。1. An area dividing means for dividing a screen into a plurality of small areas when an image of a screen is generated, a plurality of processor elements for executing image generation of pixels in each of the small areas, and the processor element. A device used for image generation, which is connected via a bus or a shared memory and includes a control processor that controls and monitors the processor element, and an estimating unit that roughly calculates a calculation time required for image generation of each of the small areas, An image generation apparatus comprising: a region allocation unit that allocates a plurality of small region calculations to each processor element so that the calculation time of each processor element becomes equal based on the calculation time calculated by the approximate calculation unit.
間の長い小領域から順に、プロセッサエレメントに割り
当てることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の画
像生成装置。2. The image generating apparatus according to claim 1, wherein the area allocating means allocates to the processor elements in order from a small area having a long calculation time obtained by the estimating means.
グアルゴリズムを用いて、画素の画像生成を行うことを
特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の画
像生成装置。3. The image generating apparatus according to claim 1, wherein the processor element uses a ray tracing algorithm to generate an image of pixels.
計算時間を、その画素を含む小領域の概算計算時間とす
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第3項何れ
かに記載の画像生成装置。4. The calculation means for calculating an image of a certain pixel is set as an approximate calculation time of a small area including the pixel by the rough calculating means, in any one of claims 1 to 3. An image generation device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60291621A JPH0679342B2 (en) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | Image generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60291621A JPH0679342B2 (en) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | Image generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62150469A JPS62150469A (en) | 1987-07-04 |
| JPH0679342B2 true JPH0679342B2 (en) | 1994-10-05 |
Family
ID=17771323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60291621A Expired - Fee Related JPH0679342B2 (en) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | Image generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679342B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02232772A (en) * | 1989-03-07 | 1990-09-14 | Fujitsu Ltd | Processor for lsi pattern data |
| KR101536197B1 (en) * | 2008-02-27 | 2015-07-13 | 삼성전자주식회사 | 3D image processor and processing method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5490947A (en) * | 1977-12-28 | 1979-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Signal processor |
-
1985
- 1985-12-24 JP JP60291621A patent/JPH0679342B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62150469A (en) | 1987-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2675339B2 (en) | How to determine color image information | |
| JP3840014B2 (en) | Scan conversion execution apparatus for graphics display system | |
| Baum et al. | Real time radiosity through parallel processing and hardware acceleration | |
| US9842424B2 (en) | Volume rendering using adaptive buckets | |
| US5251322A (en) | Method of operating a computer graphics system including asynchronously traversing its nodes | |
| WO2008037615A1 (en) | Workload distribution in a ray tracing image processing system | |
| US6181346B1 (en) | Graphics system | |
| CN111870953A (en) | Height map generation method, device, equipment and storage medium | |
| JPH0679342B2 (en) | Image generator | |
| Dong et al. | Screen Partitioning Load Balancing for Parallel Rendering on a Multi-GPU Multi-Display Workstation. | |
| JP3092131B2 (en) | Image generation device | |
| Corrie et al. | Parallel volume rendering and data coherence on the fujitsu AP1000 | |
| CA2061054C (en) | Object-based irregular-grid volume rendering | |
| Krogh et al. | Parallel sphere rendering | |
| JPS62269268A (en) | image generation device | |
| JP2947984B2 (en) | Figure Drawing Method in Multiprocessor System | |
| JPS6186876A (en) | Display processing system for 3-dimensional object | |
| Ishii et al. | Cellular array processor CAP and applications | |
| JP3587105B2 (en) | Graphic data processing device | |
| JP2751171B2 (en) | Image shading device | |
| JPS63293688A (en) | image generation device | |
| WO2004040520A1 (en) | Method and apparatus for providing calligraphic light point display | |
| JP3559336B2 (en) | CG data creation device and CG animation editing device | |
| JP3299010B2 (en) | Image generation method and image generation device | |
| CN109472854B (en) | A Dynamic Balanced Allocation Method of Drawing Tasks for GPU Parallel Ray Tracing Clusters |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |