リアルタイムフォトリアリスティックコンピュータグラフィックスシステムの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10558038
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小林 広明 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (40205480)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 健一 宮城工業高等専門学校, 情報デザイン学科, 講師 (50300520) ; 片平 晶幸 秋田大学, 医学部, 助教授 (90250860) ; 中村 維男 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (80005454) ; 北島 宏之 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (70311553) ; 山内 斉 電気通信大学, 大学院・情報システム学研究科, 助手 (80293140)
• Keywords: コンピュータグラフィックス / 写実的画像生成 / レイトレーシング / ラジオシティ / 並列処理 / グラフィックスハードウェア / 大域照明モデル

Research Abstract

本研究では、高品質な写実的画像を実時間で生成可能なグラフィックスシステムの開発を目的として、リアルタイムフォトリアリスティックグラフィックスエンジンの研究・開発を行なっている。本年度は、まず、平成10年度に行なったラジオシティ・レイトレーシングエンジンの基本設計を元に、エンジンの基本構成要素である、3次元直線発生ユニット、交差判定ユニット、2次光発生ユニット、オブジェクトメモリの詳細設計を行なった。さらに、本設計をハードウェア記述言語VHDLを用いて具現化し、得られた回路を、PCIバスを介してホストコンピュータに実装可能な汎用FPGA上に実装した。そして、各ユニットが正常に動作することを確認するとともに、各ユニット単体の性能を評価し、FPGAの動作周波数が33MHzという比較的低速にも関わらず、次空間検出、交差判定物体検出、2次光生成を高速に行なえるという見通しを得た。そして、これらのユニットを相互接続するためのインタフェースを設計し、最後にすべてのユニットを同一の回路基板上に実装するために、50万ゲートのFPGA、2GBのSDRAM、そしてホストコンピュータとの接続のためのPCIインタフェースから構成される回路基板の設計を行ない、試作した。次年度では、試作した回路基板上にユニットを実装し、ラジオシティ・レイトレーシングエンジンの試作・動作検証・性能評価を行なう予定である。また、本エンジンをホストコンピュータから利用するためのアプリケーションユーザインタフェースの開発も現在進行中である。

Research Products

• [Publications] Hiroaki Kobayashi et al.: "Object-Space Parallel Processing of the Multi-pass Rendering Method for Message-Passing Parallel Processing System"The International Journal of High Performance Computer Graphics, Multimedia and Visualization,. (Accepted for Publication). (2000)
• [Publications] 杉山 潤 他: "3次元グラフィックス用インテリジェントメモリシステム"情報処理学会東北支部研究会. (1999)
• [Publications] Hugo Kenji Pereira Harada et al.: "The Design of an Instruction Fetch Unit for VLIW Processors Supporting Speculative Execution"Technical Report of IPSJ (99-ARC-135). 99・100. 63-68 (1999)
• [Publications] 杉山 潤 他: "3 DCGiRAMを用いたグラフィックスシステムアーキテクチャ"第3回システムLSI琵琶湖ワークショップ論文集. 227-229 (1999)
• [Publications] 及川 周 他: "参照画像を用いた光線追跡法の高速化に関する一検討"情報処理学会全国大会講演番号2ZC-7. (1999)