專利名稱：電磁波模擬裝置及方法、三維模型數(shù)據(jù)生成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁波模擬裝置及方法、三維模型數(shù)據(jù)生成裝置，尤其是涉及可以較高速地進(jìn)行光等電磁波的分布模擬的電磁波模擬裝置及方法、三維模型數(shù)據(jù)生成裝置。
背景技術(shù)：
在使用計(jì)算機(jī)來立體觀看圖像的生成處理(下面稱為三維計(jì)算機(jī)制圖處理；三給CG處理)中，光的模擬成為大問題。在不僅表現(xiàn)物體形狀，而且表示真實(shí)感、質(zhì)感的三維CG處理中，光直到支配的作用。例如，通過僅向物體附加簡(jiǎn)單的陰影，平面圖像就有立體感，而變化為伴有真實(shí)感的圖像。另外，因?yàn)橹浣ㄖ械膬?nèi)部印象的是光，所以實(shí)際上在制作內(nèi)部之前，通過三維CG處理制成圖像，確認(rèn)內(nèi)部的顯示效果。
要求這種三維圖像是非常接近現(xiàn)實(shí)的圖像。因此，考慮

圖14(B)所示整體照明(總體照明)。即，如圖14(C)所示，除了引人注意的物體上的點(diǎn)與光源的關(guān)系外，還考慮經(jīng)其它物體(壁、床、天井)反射或折射而入射的光。從而，整體照明可能進(jìn)行正確的光模擬。例如，紅色壁附近的空間表現(xiàn)為接受紅色印象，天井的照明器具周圍和里側(cè)表現(xiàn)為模糊和暗淡。
相反，例如適用于計(jì)算機(jī)游戲動(dòng)畫中的三維CG處理技術(shù)為了實(shí)時(shí)追蹤運(yùn)動(dòng)圖像的變化，截取正確的光模擬。具體而言，僅考慮圖14(A)所示的本地照明(局部照明)，而完全不考慮圖14(B)所示的總體照明。局部照明僅根據(jù)引人注意的物體上的點(diǎn)和光源的關(guān)系來求亮度和顏色。不考慮由其它物體反射和折射而入射的光。因此，不能進(jìn)行總體照明的正確光模擬，紅色壁附近的空間不能表現(xiàn)為接受紅色印象。
作為進(jìn)行總體照明的正確光模擬的方法，如今已知無(wú)線電城市(radiocity)法和正向Monte Carlo采樣法(下面稱為Monte Carlo法)。但是，總體照明的光模擬中存在無(wú)數(shù)由床和壁等重復(fù)的反射。尤其是難以處理擴(kuò)散面和光在無(wú)光澤的方向上反射的面。因此，實(shí)際上，上述方法在精度和計(jì)算時(shí)間上存在問題。
例如，根據(jù)無(wú)線電城市法，必須將所有面分割成小面并計(jì)算所有小面之間彼此的能量(光強(qiáng)度)交換。因此，即使是靜止圖像，模擬也需很多時(shí)間(例如數(shù)日)。另外，因?yàn)樾∶嬉韵蛩蟹轿惶峁┫嗟鹊墓鉃榍疤?，所以不能將小面處理為光澤面或鏡面(由光的入射方向確定光的射出方向的環(huán)境)。因此，除了完成光滑的平面鏡等特別情況下，通常不能模擬房間中有鏡子的狀況。雖然提議與算法展開和其它方法組合的方法(并非無(wú)線電法對(duì)應(yīng)于鏡面反射，但通過采用模型數(shù)據(jù)，就稱為完全光滑的平面的條件而言可設(shè)法進(jìn)行模擬)，但計(jì)算時(shí)間龐大。
另外，根據(jù)Monte Carlo法，從光源向任意方向排放光子，在光子碰撞(光照射到)所有平面之前必須進(jìn)行追蹤。在該過程中，若光子碰撞鏡面則反射，若光子碰撞擴(kuò)散面，則設(shè)為形成一定面積的光“污點(diǎn)”并照射光的面，所以可允許鏡面和折射(表現(xiàn)力好)。但是，雖然允許鏡面和折射，但在光子碰撞所有平面之前，必須排放無(wú)數(shù)光子。由于這在事實(shí)上是不可能的，所以排放數(shù)量最終達(dá)到用戶一定程度滿足的數(shù)量。因此，若得到充分滿足的結(jié)果，則即使是靜止圖像，模擬也需很多時(shí)間(例如數(shù)日)。另一方面，若在短時(shí)間內(nèi)完成模擬，則由于排放的光子數(shù)量變少，所以不能保證照度分布的整體精度，可能不能正確表面小的物體。
本發(fā)明的目的在于提供一種可以較高速地進(jìn)行光等電磁波的分布模擬的電磁波模擬裝置及方法。
另外，本發(fā)明的目的在于提供一種可以較高速地進(jìn)行電磁波的能量分布模擬，由此來生成三維模型數(shù)據(jù)的三維模型數(shù)據(jù)生成裝置。
發(fā)明公開本發(fā)明的電磁波模擬裝置具備分割部，將三維模型數(shù)據(jù)存在的空間分割成多個(gè)單元；和傳輸部，對(duì)多個(gè)單元的每一個(gè)，根據(jù)對(duì)該單元的電磁波能量傳輸條件，生成該單元和相鄰的其它單元之間的電磁波能量傳輸信息。
另外，本發(fā)明的電磁波模擬方法將模型數(shù)據(jù)存在的三維空間分割成多個(gè)單元，對(duì)多個(gè)單元的每一個(gè)，根據(jù)對(duì)該單元的能量傳輸條件，生成該單元和相鄰的其它單元之間的能量傳輸信息。
根據(jù)本發(fā)明的電磁波模擬裝置及方法，求出對(duì)多個(gè)單元的每一個(gè)的能量傳輸信息，作為僅在相鄰單元之間進(jìn)行能量傳輸。因此，對(duì)于能量傳輸，可在有限個(gè)單元進(jìn)行其相鄰范圍內(nèi)的計(jì)算。由此，即使為了提高模擬精度而極小化單元的大小并增大其數(shù)量，也可在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行光等電磁波的能量分布模擬。另外，通過由各種傳輸條件來限制相鄰單元間的能量傳輸，可將該傳輸處理成在光澤面或鏡面中的傳輸，提高真實(shí)感。因此，可以較高速地進(jìn)行光等電磁波的能量分布模擬。
另外，本發(fā)明的三維模型數(shù)據(jù)生成裝置具備分割部，將三維模型數(shù)據(jù)存在的空間分割成多個(gè)單元；傳輸部，對(duì)多個(gè)單元的每一個(gè)，根據(jù)對(duì)該單元的電磁波能量傳輸條件，生成該單元和相鄰的其它單元之間的電磁波能量傳輸信息；和生成部，通過合成傳輸部求出的對(duì)多個(gè)單元每一個(gè)的電磁波能量傳輸信息和模型數(shù)據(jù)，生成考慮了上述空間中的電磁波能量傳輸?shù)娜S模型數(shù)據(jù)(合成模型數(shù)據(jù))。
根據(jù)本發(fā)明的三維模型數(shù)據(jù)生成裝置，如上所述，根據(jù)以較高速求出的對(duì)多個(gè)單元每一個(gè)的能量傳輸信息，通過合成該信息與模型數(shù)據(jù)，得到生成圖像的三維CG處理中使用的合成模型數(shù)據(jù)。若使用包含該能量狀態(tài)的合成模型數(shù)據(jù)來進(jìn)行公知的三維CG處理，則與無(wú)線電法和Monte Carlo法相比，可在少于一半的時(shí)間內(nèi)制作圖像，另外，通過由各種傳輸條件來限制相鄰單元之間的能量傳輸，可將該傳輸處理成光澤面或鏡面中的傳輸，提高真實(shí)感，可提高模擬精度并制作真實(shí)感高的圖像。
附圖的簡(jiǎn)要說明圖1是光模擬裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖2是光模擬說明圖。
圖3是光模擬處理說明圖。
圖4是光模擬處理說明圖。
圖5是光模擬處理流程。
圖6是光模擬處理流程。
圖7是光模擬處理說明圖。
圖8是光模擬處理說明圖。
圖9是光模擬處理說明圖。
圖10是光模擬處理說明圖。
圖11是合成模型數(shù)據(jù)說明圖。
圖12是其它合成模型數(shù)據(jù)說明圖。
圖13是本發(fā)明的適用范圍說明圖。
圖14是局部照明/總體照明說明圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)圖1是光模擬裝置結(jié)構(gòu)圖，表示本發(fā)明的光模擬裝置的結(jié)構(gòu)。即，表示電磁波為光(可視光線)情況下的電磁波模擬裝置。
光模擬裝置具備分割部1、傳輸部2、生成部3。另外，存儲(chǔ)裝置(未圖示)中具備模型數(shù)據(jù)4、單元結(jié)構(gòu)的目錄5、能量傳輸信息目錄6、合成模型數(shù)據(jù)7。事先提供模型數(shù)據(jù)4，除此之外，在光模擬過程中形成。提供能量傳輸條件的初始值的一部分、即關(guān)于空間的信息(性質(zhì)，空間內(nèi)的坐標(biāo)位置等)作為模型數(shù)據(jù)4，提供其一部分、即關(guān)于能量的信息(光源的強(qiáng)度和方向等)作為該模擬的初始值。
這里，在說明本發(fā)明的模擬裝置前，先簡(jiǎn)單說明光模擬的原理。本發(fā)明的光模擬與以前不同的是在光等的能量傳輸中由新的模型來進(jìn)行模擬。
即，如圖2(A)所示，模擬為將空間分割成多個(gè)單元C，根據(jù)規(guī)定的能量傳輸條件，僅在相鄰單元間傳輸光等能量，合成其結(jié)果與初始的模型數(shù)據(jù)4。
在該模擬中，如圖2(A)所示，為了利用放射狀擴(kuò)散能量，用極坐標(biāo)表示單元的位置。此外，如圖2(B)所示，僅在該(放射)能量的范圍(θ1，φ1)與單元A的大小的范圍(dθ，dφ)重疊的范圍內(nèi)傳輸從光源的單元S傳輸?shù)狡渌鼏卧狝的能量。即，模擬為從單元A向單元B傳輸能量，而不向單元C傳輸能量。
另外，在該模擬中，在傳輸?shù)哪芰康竭_(dá)壁面等物體(由單元構(gòu)成)的情況下，暫時(shí)中止從該能量源沿該方向向該單元傳輸。另外，重新將該單元作為(模擬)能量源，進(jìn)行其它傳輸模擬，將其加上在先的模擬結(jié)果上。即，非常簡(jiǎn)化能量的傳輸。
如此暫時(shí)中止模擬不限于傳輸?shù)哪芰康竭_(dá)壁面等物體的情況。即，在能量到達(dá)反射性物體的情況下，暫時(shí)中止模擬，將該單元作為模擬能量源，進(jìn)行其它傳輸模擬。另外，在傳輸?shù)哪芰康竭_(dá)半透明物體的情況下，對(duì)原樣繼續(xù)進(jìn)行模擬的情況和中止模擬的情況兩者進(jìn)行求解，基于這些結(jié)果來進(jìn)行處理。
因此，本發(fā)明在能量傳輸中，對(duì)有限個(gè)數(shù)的單元，僅進(jìn)行相鄰范圍內(nèi)的計(jì)算即可。如現(xiàn)有技術(shù)所述，不考慮進(jìn)行能量交換的巨大數(shù)量的無(wú)限小面組合和無(wú)限個(gè)數(shù)的光子排放及反射等就可完成。由此，作為極小化單元大小并增大其數(shù)量也可將模擬所需時(shí)間變?yōu)樾∮谝郧暗囊话?。另外，由能量傳輸條件的設(shè)定內(nèi)容來限制能量的傳輸。由此，可將該傳輸處理成光澤面或鏡面中的傳輸，可廣泛適用于光以外的電磁波的傳輸模擬。
在圖1中，分割部1基于模型數(shù)據(jù)4將其處理對(duì)象空間分割成多個(gè)單元。處理對(duì)象空間是模型數(shù)據(jù)4存在的空間。因此，由提供的模型數(shù)據(jù)4來確定處理對(duì)象空間。模型數(shù)據(jù)4是三維數(shù)據(jù)，處理對(duì)象空間是三維空間。單元是三維單位空間，通常為立方體。對(duì)分割產(chǎn)生的多個(gè)單元的每一個(gè)附加(識(shí)別)序號(hào)。
傳輸部2對(duì)多個(gè)單元的每一個(gè)，根據(jù)對(duì)該單元的能量傳輸條件，生成該單元與相鄰其它單元之間的能量傳輸信息。在該過程中，開始傳輸部2對(duì)多個(gè)單元的每一個(gè)生成存儲(chǔ)對(duì)該單元的能量傳輸條件的單元結(jié)構(gòu)的目錄5。認(rèn)為能量傳輸條件相當(dāng)于能量傳輸前的狀態(tài)。能量傳輸條件(的初始值)記錄在單元結(jié)構(gòu)目錄5中。傳輸部2為分割部1調(diào)用的傳輸(處理)例行程序。
傳輸部2對(duì)多個(gè)單元的每一個(gè)，根據(jù)單元結(jié)構(gòu)目錄5中對(duì)該單元的能量傳輸條件進(jìn)行規(guī)定運(yùn)算，計(jì)算能量傳輸信息后追加到單元結(jié)構(gòu)目錄5的該單元欄內(nèi)。認(rèn)為能量傳輸信息相當(dāng)于能量傳輸后的狀態(tài)。由此，在單元結(jié)構(gòu)目錄5中得到對(duì)該單元的能量傳輸前后狀態(tài)的模擬結(jié)果。
另外，傳輸部2對(duì)多個(gè)單元的每一個(gè)都最終形成并保存能量傳輸信息目錄6。在保存單元結(jié)構(gòu)目錄5的情況下，也可省略能量傳輸信息目錄6的形成及保存。能量傳輸信息目錄例如與單元結(jié)構(gòu)目錄5并行形成(或也可在單元結(jié)構(gòu)目錄5的生成結(jié)束后形成)。能量傳輸信息目錄6對(duì)多個(gè)單元的每一個(gè)存儲(chǔ)對(duì)該單元的所有能量傳輸信息。
由此，在暫時(shí)結(jié)束模擬的空間中，得到對(duì)多個(gè)單元的每一個(gè)的能量傳輸信息。傳輸部2在結(jié)束模擬的空間中插入新的媒體和物體的情況下，變?yōu)閮H模擬全體能量傳輸路徑中由新的媒體和物體變化的部分以后的能量傳輸。即，不必從最初重復(fù)該空間的模擬。因此，通過另外具備能量傳輸信息目錄6，在向該空間插入新的媒體和物體的情況下，可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行模型數(shù)據(jù)4和模擬結(jié)構(gòu)的合成。
生成部3合成傳輸單元2求得的對(duì)多個(gè)單元每一個(gè)的能量傳輸信息的模型數(shù)據(jù)4。由此，生成部3生成考慮了處理對(duì)象空間中的能量傳輸后的合成模型數(shù)據(jù)7。例如，對(duì)某個(gè)模型數(shù)據(jù)4，模擬來自某個(gè)光源的光的傳輸，生成附加光的陰影的合成模型數(shù)據(jù)7。因此，圖1所示本發(fā)明的光模擬裝置也可是三維模型數(shù)據(jù)生成裝置。
下面，根據(jù)模型數(shù)據(jù)中光的模擬的具體實(shí)例來詳細(xì)說明本發(fā)明的光模擬處理。
圖3和圖4是光模擬處理說明圖，表示本發(fā)明的光模擬處理。
圖3(A)表示模型數(shù)據(jù)4、即作為光模擬處理對(duì)象提供的空間的形狀數(shù)據(jù)。圖3(A)中，該空間為1個(gè)房間10，是例如具有作為白色光的照明器具(光源)11、相當(dāng)于桌子的板(下面稱為桌子)12、紅壁13的房間10。照明器具11從房間10中央部的開井17稍稍垂向下方。桌子12從房間10中央部的床15稍稍浮向上方(為了簡(jiǎn)單，為沒有腳的狀態(tài))。僅一側(cè)的壁是與其它不同顏色的紅壁13(其它壁14及16、天井17、床15為白壁)。生成的光的空間分布表現(xiàn)為照明器具11上側(cè)周圍和里側(cè)模糊并暗淡，桌子12上側(cè)周圍和里側(cè)模糊并明亮，下側(cè)暗，紅壁13附近的空間受到紅色印象。
如圖3(B)所示，將由模型數(shù)據(jù)4作為光模擬處理對(duì)象提供的空間分割成多個(gè)單元。如后所述，由用戶從外部指定單元形狀。通常，單元的大小為立方體。向分割的每個(gè)單元附加專門確定的單元序號(hào)1、2、3、…，使用序號(hào)將每個(gè)單元表示為單元#1。單元#1也是單元名。
如圖3(C)所示，分割后的單元形成為單元結(jié)構(gòu)目錄(下面稱為目錄A)。目錄A按規(guī)定順序存儲(chǔ)分割后的單元。在目錄A中，各單元具有圖4(A)所示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。即，每個(gè)單元(單元序號(hào))中存儲(chǔ)其性質(zhì)、XYZ坐標(biāo)值、極坐標(biāo)值、范圍(dθ，dφ)、能量、放射能量、熱(吸收能量)、法線。
單元的性質(zhì)等含義如圖4(A)所示。即，所謂性質(zhì)是指單元的吸收率、反射率、折射率等(常數(shù))使能量的狀態(tài)變化的屬性。所謂法線是指該單元形成面(平面)指向的法線(矢量)，在該單元為空氣的情況下不存在。所謂XYZ坐標(biāo)值是指單元在空間內(nèi)的絕對(duì)位置(常數(shù))。所謂極坐標(biāo)值表示以作為能量排放源的單元為中心的相對(duì)位置，根據(jù)作為放射源的單元與本身單元的XYZ坐標(biāo)值來計(jì)算。所謂范圍(dθ，dφ)表示從作為能量排放源的單元看到的本身單元的大小范圍，根據(jù)單元的大小和本身單元的極坐標(biāo)值的r來計(jì)算。以上確定能量傳輸條件(為能量傳輸條件)。
實(shí)際上，有無(wú)法線不是由該單元是否是空氣、而是由單元是否包含物體的交界面來確定。例如，厚壁中的單元等雖然不是空氣，但沒有法線。因此，在目錄A中，在該單元包含物質(zhì)交界的情況下定義(存在)法線，在該單元為與周圍連接的物體的情況下不定義(不存在)法線。
開始具有或從相鄰單元傳輸能量。將能量分解為放射能量和熱(吸收能量)。放射能量是傳輸?shù)较噜弳卧哪芰浚鶕?jù)能量和性質(zhì)來計(jì)算。所謂熱是能量若傳輸?shù)狡渌鼏卧稍搯卧盏哪芰?，根?jù)能量和性質(zhì)計(jì)算。以上是能量的傳輸結(jié)果(能量傳輸信息)。
這里，事先(或事后)向所有單元提供單元性質(zhì)，由用戶從外部指定。通過性質(zhì)指定，確定該單元是空氣還是物體。僅向最初具有能量的單元(即光源)提供單元能量，由用戶從外部指定。通過能量的指定來確定光源在該處理對(duì)象空間中的位置。
通過確定模型數(shù)據(jù)4中的原點(diǎn)，確定各單元的XYZ坐標(biāo)值。原點(diǎn)的XYZ坐標(biāo)值為(0，0，0)。由此，確定該處理對(duì)象空間內(nèi)的所有單元的XYZ坐標(biāo)值。這里，單元的XYZ坐標(biāo)值表示該單元的重心位置。
通過確定光源，確定作為該光源的單元的極坐標(biāo)值。即，光源的極坐標(biāo)值為(r，θ，φ)＝(0，任意，任意)。由此，確定該處理對(duì)象空間內(nèi)的所有單元的極坐標(biāo)值。這里，單元的極坐標(biāo)值表示該單元的重心位置。
另外，單元的法線因?yàn)樵谠搯卧獮榭諝獾那闆r下不存在，所以考慮該單元為空氣以外的媒介的情況。即，因?yàn)楸緦?shí)例中傳輸?shù)哪芰繛?直射)光，所以作為空氣的單元只向存在于其傳輸方向上的其它單元傳輸能量。作為空氣以外媒介的單元經(jīng)反射向其它單元傳輸能量(以及由自身吸收)。即，相對(duì)位于反射方向上的其它單元，用作(模擬)光源。單元的法線在該單元經(jīng)反射傳輸能量的情況下是重要的。即，單元的法線確定該單元由擴(kuò)散反射傳輸能量的情況下的方向，尤其是作為壁面的單元傾斜的情況下法線方向是重要的(在鏡面反射的情況下稍稍不同)。另外，因?yàn)閿U(kuò)散反射情況下若有單元法線，則之后的能量傳輸方向失去含義，結(jié)果，有無(wú)法線優(yōu)先于能量傳輸方向和范圍。
單元結(jié)構(gòu)中，能量具有圖4(B)所示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。即，對(duì)每個(gè)能量存儲(chǔ)該能量的大小、方向(vx，vy，vz)，范圍(θ1，φ1)。所謂能量大小表示能量的量。所謂能量方向表示排放能量的方向(矢量)。所謂范圍表示排放能量的范圍，根據(jù)單元的性質(zhì)(反射率和折射率)等計(jì)算。放射能量也具有與能量同樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
如圖4(C)所示，所謂單元的大小是分割空間的大小(單位)，由用戶從外部指定其值。通常，單元的大小為單位大小(例如1*1*1)的立方體。這是模擬的條件，與模擬的初始條件一樣，從外部輸入到分割部。
如圖4(D)所示，所謂最小能量是計(jì)算傳輸?shù)哪芰孔钚≈担捎脩魪耐獠恐付ㄆ渲?。若作為光源的單元的能量大小比該能量最小值小，則該單元不再向其它單元傳輸能量。實(shí)際上作為光源的單元的能量比能量的最小值小也傳輸能量，但在本實(shí)例中，意味著打斷能量傳輸處理。由此，在生成圖像的情況下，可省略人眼看不見的小的能量傳輸?shù)哪M。這也是模擬的條件，從外部輸入到分割部1。
圖5及圖6是光模擬處理流程，表示本發(fā)明的模擬處理。
圖5中，分割單元1基于模型數(shù)據(jù)4，將提供的空間分割成多個(gè)單元，計(jì)算各單元的xyz坐標(biāo)，形成存儲(chǔ)這些坐標(biāo)大小的最初單元結(jié)構(gòu)目錄(目錄A)5，例如按坐標(biāo)順序來分別存儲(chǔ)在目錄A中(步驟S11)。另外，在該過程中，分割部1向目錄A輸入從外部輸入的作為模擬初始值的光源能量。
分割單元1通過從目錄A調(diào)出其能量大小的數(shù)值，搜索能量最大的單元(為單元A)(步驟S12)，檢查該單元A的能量是否比圖4(D)確定的最小能量大(步驟S13)，在否的情況下結(jié)束處理。即，是已經(jīng)只剩余小于最小能量的單元的情況。
在比最小能量大的情況下，分割部1對(duì)目錄A的所有單元計(jì)算以單元A為中心(0，0，0)的極坐標(biāo)值(r，θ，φ)(步驟S14)，計(jì)算從單元A觀察時(shí)的大小范圍dθ，dφ(步驟S15)，將自變量作為單元A，調(diào)用傳輸例行程序(傳輸部2)(步驟S16)，變?yōu)閺膫鬏攩卧?等待恢復(fù)的狀態(tài)。
圖6中，若由步驟S16調(diào)用例行程序，則傳輸部2通過將單元A作為單元B并將其作為自變量，開始該傳輸例行程序的處理(圖6的處理)。即，傳輸部2將單元B的能量大小分解為放射能量的大小和熱(該單元的吸收能量)(步驟S21)，檢查放射能量是否為0(步驟S22)，在為0的情況下，結(jié)束該傳輸例行程序的處理，回到調(diào)用源。即，返回圖5的步驟S16，執(zhí)行步驟S12。下面一樣。
在不是0的情況下，傳輸部2將放射能量的范圍θ1，φ1作為能量范圍θ1，φ1與單元大小范圍dθ，dφ重疊的范圍(步驟S23)。之后，傳輸部2搜索與單元B相鄰的單元，形成對(duì)目錄A的參照(目錄B(第二目錄))(步驟S24)，將目錄B的下一單元(初始值為開頭單元)設(shè)為單元C(步驟S25)，檢查是否搜索到目錄B的最后(步驟S26)，在搜索的情況下，設(shè)單元B的放射能量為0(步驟S27)，結(jié)束將單元B為自變量的傳輸例行程序的處理。
在步驟S27中，傳輸部2將為0前的單元B的放射能量(的大小)作為對(duì)該單元的能量傳輸信息，存儲(chǔ)在能量傳輸信息目錄6中。由此，生成部3基于模型數(shù)據(jù)4和能量傳輸信息目錄6生成反映光模擬結(jié)果的合成模型數(shù)據(jù)7。
在未搜索到最后的情況下，傳輸部2再檢查單元C的θ，φ是否包含在能量傳輸范圍θ1，φ1內(nèi)(步驟S28)。在不包含的情況下，重復(fù)步驟S25以后的步驟。在包含的情況下，傳輸部2向單元C追加能量(步驟S29)，檢查單元C是否為空氣(不存在法線)(步驟S210)。在單元C不是空氣(存在法線)的情況下，傳輸部結(jié)束以單元B為自變量的傳輸例行程序的處理。此時(shí)，單元C是由反射向其它單元傳輸能量的壁14等的單元，與其它單元相反，用作(模擬)光源。在單元C是空氣(不存在法線)的情況下，傳輸部2將自變量作為單元C，調(diào)用傳輸例行程序(步驟S211)。之后，通過調(diào)用的傳輸例行程序，重復(fù)與步驟S25以后一樣的處理。
圖7至圖10是光模擬處理說明圖，表示本發(fā)明的光模擬。
設(shè)存在圖7(A)所示空間。設(shè)單元大小為1*1*1。單元#1為具有能量的物體，即光的模擬中的光源，單元#2及#4是什么都沒有的空間，即光模擬中的空氣，單元#3是物體，即光模擬中的桌子等。法線表示桌子等表面方向。為了說明簡(jiǎn)單，上面設(shè)定為最簡(jiǎn)單的實(shí)例。
將圖7(A)的空間分割為上述的四個(gè)單元#1-#4，確定對(duì)各單元的結(jié)構(gòu)后記錄在目錄中時(shí)，得到圖8(A)所示的目錄A(步驟S11)。
在圖8(A)所示目錄A中，因?yàn)閱卧?1是具有能量的物體，所以事先提供一定的能量。因此，在該實(shí)例中，單元#1是光源。通過提供大小100，方向(x，y，z)＝(0，1，0)，范圍(θ1，φ1)＝(45-135，45-135)來定義光源的能量。在單元#1和#3中存在法線，單元#2和#4因?yàn)槭强諝猓圆淮嬖诜ň€。另外，也最簡(jiǎn)化單元#1的能量傳輸方向。另外，在該實(shí)例中，對(duì)單元#1的性質(zhì)，僅事先提供吸收率。這也是由于省略反射率及折射率而最簡(jiǎn)化。
因?yàn)槟夸汚中的能量最大單元為單元#1，所以設(shè)單元#1為能量放射源(步驟S12)。之后，對(duì)目錄A的所有單元計(jì)算以單元#1為中心(0，0，0)的極坐標(biāo)值(r，θ，φ)(步驟S14)，計(jì)算從單元#1觀察的大小范圍dθ，dφ(步驟S15)。這里，如下計(jì)算極坐標(biāo)值(r，θ，φ)。即，r2＝x2+y2+z2、tanθ＝(x2+y2)1/2÷z、tanφ＝y(tǒng)÷x、另外，如下計(jì)算范圍dθ，dφ。即，
dθθ-tan-1(((單元大小)÷2)÷r)～θ+tan-1(((單元大小)÷2)÷r)、dφφ-tan-1(((單元大小)÷2)÷(x2+y2)1/2)～φ+tan-1(((單元大小)÷2)÷(x2+y2)1/2)、之后，調(diào)用對(duì)單元#1的傳輸例行程序(步驟S16)，開始處理，計(jì)算能量傳輸。最初，將單元#1的能量大小分解為放射能量的大小和熱(吸收能量)的大小(步驟S21)。這里，(放射能量大小)＝(能量大小)*(1-(吸收率))，(熱)＝(能量大小)*(吸收率)。接著，根據(jù)單元#1的能量范圍和方向計(jì)算放射能量的范圍和方向(步驟23)。這里，(放射能量范圍)＝(單元范圍與能量范圍的重疊部分)，(放射能量方向)＝(能量方向)。實(shí)際上根據(jù)反射率和折射率來計(jì)算放射能量方向。
如上所述，得到圖8(B)所示的目錄A。在圖8(B)的目錄A中，求出所有單元的極坐標(biāo)值(r，θ，φ)及(從單元#1觀察到的)大小范圍dθ，dφ，求出對(duì)單元#1的放射能量。對(duì)單元#1的放射能量及熱能量都根據(jù)圖8(A)中的大小100和吸收率0.5，大小變?yōu)?0。放射能量的方向及范圍為圖8(A)原樣所示。即，范圍為0(θ1＝45-135，φ1＝45-135)，方向?yàn)?0，1，0)。
此后，搜索鄰接單元#1的單元，形成序號(hào)目錄(目錄B)(步驟S24)。圖7(B)中示出目錄B。即，單元#2-#4鄰接單元#1。目錄B的參照序號(hào)指各目錄A的同一序號(hào)單元。之后，從目錄B的開頭順序取出一個(gè)單元(步驟S25，S26)，檢查對(duì)其的能量傳輸。
即，若發(fā)現(xiàn)目錄B的開頭的單元#2，則根據(jù)圖8B的目錄A，單元#1的放射能量范圍中不包含單元#2的極坐標(biāo)。因此，單元#2不包含在單元#1的能量傳輸范圍內(nèi)(步驟S28)，不向單元#2傳輸能量。因此，不表述目錄A中的單元#2的(能量及)放射能量。
接著，若發(fā)現(xiàn)目錄B的第二單元#3，則因?yàn)槠錁O坐標(biāo)包含在單元#1的放射能量范圍內(nèi)(步驟S28)，所以向單元#3傳輸(追加)能量(步驟S29)。即，求出單元#3的能量大小、方向、范圍。這里求出的方向和范圍是下面從單元#3放射的能量的方向和范圍(物體全部吸收能量的情況下不放射)。即，(單元#3的能量大小)＝(單元#1的放射能量大小)*((單元#3的范圍與單元#1的放射能量范圍的重疊部分的立體角#1)/(單元#1的立體角#2))/πr)*cos(90-(單元#3的極坐標(biāo)θ))＝50*((1.651/1)/π)*1＝26，(單元#3的能量方向)＝(單元#3的法線方向)＝(0，-1，0)，(單元#3的能量范圍(θ，φ)＝0-180(度)，0-180(度)。
這里，如下求出立體角#1。單元#3的范圍與單元#1的放射能量范圍的重疊部分中，因?yàn)棣葹?4-117，φ為64-117，所以(立體角#1)＝2π(cos(重疊部分的θ范圍的最小值)-cos(重疊部分的θ范圍的最大值))* ((重疊部分的φ范圍的最大值)-(重疊部分的φ范圍的最小值))/180＝2π(cos64-cos117)*(117-64)/180＝1.651。另外，如下求出立體角#2。即，(立體角#2)＝(cos(其范圍的最小值)-cos(其范圍的最大值))*((其范圍的最大值)-(其范圍的最小值))。光源(極坐標(biāo)r＝0)時(shí)，立體角為1。另外，如上所述確定能量的方向和范圍是能量的傳輸目的為物體(空氣以外)的情況，是擴(kuò)散反射的情況。在擴(kuò)散反射中，向該面的法線側(cè)的半空間(θ，φ)＝(0-180，0-180)放射能量。
結(jié)果如圖9(A)所示，在目錄A中，得到傳輸?shù)絾卧?3的能量。因?yàn)閱卧?3中存在法線，所以其傳輸路徑的能量傳輸?shù)竭@里結(jié)束(在玻璃等透明物體的情況下，還進(jìn)行傳輸)。即，沒有經(jīng)該傳輸路徑向其它單元傳輸。向單元#3傳輸?shù)哪芰?能量的大小)對(duì)以單元#3為光源的傳輸例行程序由反射傳輸?shù)狡渌鼏卧?。因此，傳輸?shù)皆撈渌鼏卧哪芰看笮”硎咀鳛閱卧?3的壁14等照射(反射)到光源的明亮程度。此時(shí)，能量的方向及范圍因?yàn)閱卧?3為擴(kuò)散反射的物體，所以一律向法線方向的半空間的所有方向反射(擴(kuò)散反射)能量。
另外，在單元#3不是物體(是空氣)的情況下，能量大小與上述一樣，(單元#3的能量方向)＝(從光源到單元#3的方向)，(單元#3的能量范圍)＝(單元#3的范圍與單元#1的放射能量范圍的重疊部分)。即，向其原來的方向和范圍傳輸從單元#1傳輸?shù)哪芰俊?br> 接著，若發(fā)現(xiàn)目錄B的第三單元#4，則因?yàn)閱卧?4包含在單元#1的能量傳輸范圍內(nèi)(步驟S28)，所以根據(jù)圖8(B)的目錄A向單元#4傳輸(追加)能量(步驟S29)。即，(單元#4的能量大小)＝(單元#1的放射能量大小)*((單元#4的范圍與單元#1的放射能量范圍的重疊部分的立體角#3)/(單元#1的立體角#2))/π)*cos(90-(單元#4的極坐標(biāo)θ))＝50*((0.478/1)/π)*1＝7.88，(單元#4的能量方向)＝(從光源到單元#4的方向)＝(1，1，0)，(單元#4的能量范圍(θ，φ))＝(單元#4的范圍與單元#1的放射能量范圍的重疊部分)＝(70-110，45-65)。
這里，如下求出立體角#3。單元#4的范圍與單元#1的放射能量范圍的重疊部分中，因?yàn)棣葹?0-110，φ為45-65，所以(立體角#3)＝2π(cos(重疊部分的θ范圍的最小值)-cos(重疊部分的θ范圍的最大值))*((重疊部分的φ范圍的最大值)-(重疊部分的φ范圍的最小值)/180＝2π(cos70-cos110)*(65-45)/180＝0.478。另外，與上述一樣求出立體角#2。再者，如上所述確定能量的方向和范圍是在能量的傳輸目的為空氣的情況。結(jié)果，如圖9(B)所示，在目錄A中，得到傳輸?shù)絾卧?4的能量。
這里，開始對(duì)單元#4的傳輸例行程序的處理(步驟S211)，計(jì)算其能量傳輸。最初，將單元#4的能量大小分解為放射能量的大小和熱的大小(步驟S21)。與上述一樣來計(jì)算其中任一個(gè)，放射能量大小為8，熱的大小為0。接著，根據(jù)單元#4的能量范圍和方向來計(jì)算放射能量的范圍和方向(步驟S23)。與上述一樣來計(jì)算其中任一個(gè)，放射能量范圍(θ，φ)＝(70-110，45-65)，方向?yàn)?1，1，0)。由此得到圖10(A)所示目錄A。在圖10(A)的目錄A中，求出對(duì)單元#4的放射能量。
之后，因?yàn)閱卧?4中存在大小為8的放射能量，所以根據(jù)對(duì)該放射能量的單元#4來計(jì)算向其它單元的能量傳輸。但是，在本實(shí)例的情況下，為了說明簡(jiǎn)單而限制單元數(shù)量，所以不存在從單元#4傳輸能量的單元。因此，處理到鄰接單元#4的單元的目錄最后結(jié)束，將單元#4的放射能量作為0，結(jié)束對(duì)單元#4的傳輸例行程序的處理。例如，向系統(tǒng)外排放方向放射能量。
實(shí)際上，增加單元數(shù)量(極小化單元大小)并形成目錄，基于此來繼續(xù)對(duì)單元#4的傳輸例行程序的處理，可同樣計(jì)算能量的傳輸。
由于上面處理到圖7(B)的目錄B的最后結(jié)束(步驟S26)，所以設(shè)作為單元A的單元#1的放射能量為0(步驟S27)。結(jié)果，得到圖10(B)的目錄A。由此，判斷最初以大小100提供給單元#1的能量以50的熱傳輸給單元#1，及以26的能量(光)傳輸給單元#3。將圖10(B)的目錄A(的單元序號(hào)、能量、放射能量、熱的項(xiàng)目)存儲(chǔ)在能量傳輸信息目錄6中(步驟S27)，與模型數(shù)據(jù)4合成后，可容易得到合成模型數(shù)據(jù)7。
接著，結(jié)束以單元B為自變量的傳輸例行程序，返回步驟S16，從目錄A中選擇單元#3作為最大能量單元(步驟S12)，所以將單元#3作為單元A，進(jìn)行與上述一樣的處理。由此，檢查從單元#1提供給單元#3的大小26的能量傳輸。即，如上所述，就單元#3為光源的傳輸例行程序而言，傳輸?shù)絾卧?3的能量經(jīng)反射傳輸?shù)狡渌鼏卧?例如單元#4)。
圖11是合成模型數(shù)據(jù)說明圖，示意表示本發(fā)明生成的三維合成模型數(shù)據(jù)7。
生成部3經(jīng)與以上相同處理合成對(duì)得到的多個(gè)單元每一個(gè)的能量傳輸信息和圖3(A)的模型數(shù)據(jù)4，得到圖11所示的合成模型數(shù)據(jù)7。因?yàn)閮H作為空氣的單元向其它單元傳輸能量所以在能量傳輸信息目錄6中存儲(chǔ)的能量傳輸信息中，提供給作為壁14等單元的能量表示對(duì)應(yīng)的壁面的亮度(顏色亮度)。
圖11中，到達(dá)壁14的能量(每單元的能量)距離作為光源的照明器具11越遠(yuǎn)而漸少。因此，如箭頭21所示，因?yàn)檎彰髌骶?1為白色光，壁14為白色(后述紅色壁13)，所以表現(xiàn)為壁14的亮度也向下方一點(diǎn)點(diǎn)變暗。接著，由于將壁14作為模擬光源的能量向壁14法線側(cè)的半空間的全方位放射，所以其一部分經(jīng)重復(fù)反射到達(dá)照明器具11的側(cè)面和里面。由此，照明器具11上側(cè)的周圍和里側(cè)的區(qū)域11不是烏黑，而是變模糊和暗淡。另外，如上所述，作為桌子12上面的單元由于用作模擬光源，所以桌子12上側(cè)和其周圍區(qū)域23變模糊和暗淡。另一方面，在作為桌子12下側(cè)的單元中，由于反復(fù)壁14上的反射，少量光到達(dá)，所以，桌子12下側(cè)和其周圍區(qū)域24不是烏黑而是變暗。
此外，僅房間10一側(cè)的壁14為與其它方(白色)不同的顏色的紅色壁13。如上所述，向壁14提供一定大小的能量。在此時(shí)的目錄A中，對(duì)紅色以外的波長(zhǎng)的光設(shè)定高的吸收率，作為紅色壁13的單元性質(zhì)。即，因?yàn)榭梢暪饩€分解為顏色的三原色的R(紅色波長(zhǎng)的光)G(綠色波長(zhǎng)的光)B(藍(lán)色波長(zhǎng)的光)來表示，所以在目錄A中對(duì)每個(gè)RGB定義實(shí)際的吸收率。具體而言，對(duì)R設(shè)定低的吸收率，對(duì)G和B設(shè)定高的吸收率(也可認(rèn)為是對(duì)R高的反射率，對(duì)G和B低的反射率)。從而，R的反射多，與之相比，G和B的反射少。向紅色壁13法線側(cè)的半空間中放射以紅色壁13為模擬光源的能量，表現(xiàn)為紅色壁13附近的空間25接受紅色印象。
另外，在壁14上掛鏡子的情況下，作為該鏡的單元為鏡面。因此，在目錄A中，由適用于通常壁14等單元的擴(kuò)散反射情況下的反射率和適用于鏡面或光澤面等單元的鏡面反射情況下的反射率這兩種反射率來定義實(shí)際反射率。在擴(kuò)散反射中，一律向面的法線側(cè)半空間的所有方向反射。在鏡面反射中，依賴于光等能量的入射角來確定能量的排放方向(射出角或排放角)。因此，對(duì)兩者而言，雖然單元的能量大小無(wú)差異，但能量的傳輸方向不同。
另外，圖11中，將合成模型數(shù)據(jù)7圖示為如同顯示在顯示裝置的二維畫面上的圖像。但是，實(shí)際上，合成模型數(shù)據(jù)7始終是合成對(duì)各單元的排放光能量、即表示該單元每個(gè)波長(zhǎng)的亮度(光的強(qiáng)度)的數(shù)據(jù)和形狀和面的性質(zhì)等作為基礎(chǔ)的模型數(shù)據(jù)4的數(shù)據(jù)。通過公知的三維CG處理技術(shù)圖像化經(jīng)本發(fā)明得到的三維合成模型數(shù)據(jù)7(包含模型各處的光強(qiáng)度的模型數(shù)據(jù))，得到顯示在圖11所示二維畫面上的圖像。此時(shí)，因?yàn)橐涯M來自光源的光的傳輸，所以與以前不同，不需要對(duì)光源的數(shù)據(jù)。即，通過提供合成模型數(shù)據(jù)7來作為三維CG處理的輸入，得到圖像。
上面雖然根據(jù)實(shí)施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于此，在其主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變更。
例如，本發(fā)明的光模擬可以較短的時(shí)間內(nèi)暫時(shí)對(duì)應(yīng)于進(jìn)行模擬后的部分條件變更。如圖12所示，對(duì)從圖3(A)中去除桌子12的模型數(shù)據(jù)4暫時(shí)進(jìn)行模擬。此時(shí)，在能量傳輸信息目錄6內(nèi)對(duì)各單元得到能量的傳輸信息。在該狀態(tài)下，在該空間中插入桌子12。此時(shí)，不從最初重新模擬，可在較短時(shí)間內(nèi)得到進(jìn)行部分模擬的新的合成模型數(shù)據(jù)7(下面稱為7’)。
此時(shí)，重新根據(jù)桌子12的位置來特定新成為桌子12的單元，從能量傳輸信息目錄6中讀取對(duì)該單元的能量傳輸信息。另外，例如使用讀取的能量傳輸信息來求出該單元以后(桌子12下側(cè))的能量傳輸，從對(duì)應(yīng)的各單元能量傳輸信息的值中減去該值。從而，沒有從光源向桌子12下側(cè)單元的能量傳輸，與合成模型數(shù)據(jù)7相比，就合成模型數(shù)據(jù)7’而言，桌子12下側(cè)變暗。但是，因?yàn)槭Ｓ鄟碜员?4的反射能量傳輸，所以桌子12的下側(cè)及其周圍不是烏黑，而變暗。另一方面，求出向桌子12上側(cè)的能量傳輸，將該值與對(duì)應(yīng)的各單元的能量傳輸信息的值相加。由此，關(guān)于桌子12上側(cè)的單元，除來自光源的光外，加上來自桌子12的反射光，其合成模型數(shù)據(jù)7’比合成模型數(shù)據(jù)7表現(xiàn)得亮。如此可在較短時(shí)間內(nèi)得到與圖11相同的結(jié)果。
另外，本發(fā)明不限于傳輸能量的媒體是可視光線的情況，如圖13所示，在媒體是無(wú)線頻率的電磁波、微波、熱(紅外線)、X射線、γ射線等電磁波的情況下，可廣泛適用于其傳輸模擬。另外，在上述說明中，光為電磁波，光源為電磁波排放源。
作為要計(jì)算的能量傳輸媒體，若觀察建筑物，有光(可視光線)或熱。即，通過了解傳輸?shù)阶鳛榭臻g的室內(nèi)的空氣、混凝土等、和作為空間的室外的空氣、樹木、水等的光和熱，可詳細(xì)了解其環(huán)境。例如，依據(jù)現(xiàn)實(shí)的形狀可了解院子和公園中的光線狀態(tài)。另外，依據(jù)現(xiàn)實(shí)的形狀可了解混凝土中的熱存儲(chǔ)狀態(tài)。若觀察醫(yī)療領(lǐng)域，則有電磁波(尤其是紅外線、X射線、γ射線)。即，通過了解傳輸給作為空間的人體中的血液、臟器等的能量，可詳細(xì)了解其影響。另外，通過了解人體內(nèi)的電磁波傳輸，也了解在治療時(shí)如何照射電磁波。例如，通過適當(dāng)設(shè)定血管、骨、肌肉中的吸收率，可進(jìn)行正確模擬。若觀察宇宙科學(xué)領(lǐng)域，則在寬的波長(zhǎng)區(qū)域的電磁波和宇宙飛船。即，通過了解傳輸?shù)叫l(wèi)星、宇宙基地等的能量，可推定衛(wèi)星的組成和結(jié)構(gòu)等。另外，可詳細(xì)了解對(duì)基地內(nèi)人體的影響。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在電磁波模擬裝置及方法中，通過求出對(duì)多個(gè)單元的每一個(gè)的能量傳輸信息來作為僅在相鄰的單元之間進(jìn)行能量傳輸，可就能量傳輸完成有限個(gè)數(shù)單元中相鄰范圍內(nèi)的計(jì)算，所以為了提高模擬精度，即使極小化單元的大小，增大其數(shù)量，也可在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行光等電磁波的能量分布模擬。另外，除此之外，通過各種傳輸條件來限制相鄰單元間的能量傳輸，處理該傳輸為光澤面或鏡面的傳輸，以提高真實(shí)感，所以可較高速地進(jìn)行光等電磁波的能量分布模擬。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在三維模型數(shù)據(jù)生成裝置中，如上所述，根據(jù)較高速求出的對(duì)多個(gè)單元每一個(gè)的能量傳輸信息，將其與模型數(shù)據(jù)合成，得到用于生成圖像的三維CG處理中的合成模型數(shù)據(jù)，所以與無(wú)線電城市法和Monte Carlo法相比，使用該合成模型數(shù)據(jù)進(jìn)行三維CG處理，可以小于一半的時(shí)間制作圖案。另外，除此之外，通過各種傳輸條件來限制相鄰單元間的能量傳輸，處理該傳輸為光澤面或鏡面的傳輸，以提高真實(shí)感，所以可提高模擬精度并制作真實(shí)感高的圖像。
權(quán)利要求
1.一種電磁波模擬裝置，其特征在于具備分割部，將三維模型數(shù)據(jù)存在的空間分割成多個(gè)單元；和傳輸部，對(duì)上述多個(gè)單元的每一個(gè)，根據(jù)對(duì)該單元的電磁波能量傳輸條件，生成該單元和相鄰的其它單元之間的電磁波能量傳輸信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波模擬裝置，其特征在于上述電磁波為可視光線，上述三維模型數(shù)據(jù)用于生成圖像的三維計(jì)算機(jī)制圖處理中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波模擬裝置，其特征在于用表示上述空間內(nèi)的絕緣位置的XYZ坐標(biāo)值和表示以電磁波排放源為原點(diǎn)的相對(duì)位置的極坐標(biāo)值來表示上述多個(gè)單元每一個(gè)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁波模擬裝置，其特征在于從上述電磁波排放源的單元傳輸?shù)狡渌鼏卧哪芰績(jī)H在同時(shí)與由上述極坐標(biāo)表示的該能量范圍和單元大小范圍重疊的范圍內(nèi)傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁波模擬裝置，其特征在于用表示能量大小、表示排放能量的方向的傳輸方向、和用上述極坐標(biāo)表示的表示放射上述能量的范圍的傳輸范圍來表示上述能量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波模擬裝置，其特征在于該電磁波模擬裝置還具備第一目錄，存儲(chǔ)對(duì)上述多個(gè)單元的每一個(gè)的能量傳輸條件和能量傳輸結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁波模擬裝置，其特征在于上述第一目錄對(duì)每個(gè)單元存儲(chǔ)其性質(zhì)、法線、XYZ坐標(biāo)值、極坐標(biāo)值、單元大小的范圍來作為上述能量的傳輸條件，存儲(chǔ)能量、放射能量、熱來作為上述能量的傳輸結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁波模擬裝置，其特征在于所謂上述性質(zhì)是單元的吸收率、反射率、折射率。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁波模擬裝置，其特征在于在該單元包含物質(zhì)邊界的情況下定義上述法線，在該單元為與周圍連接的物質(zhì)的情況下不存在上述法線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電磁波模擬裝置，其特征在于在上述能量到達(dá)作為反射性物質(zhì)的單元的情況下，中止從該能量源向該方向的傳輸，重新將該單元作為模擬電磁波的排放源，向其它單元傳輸能量。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁波模擬裝置，其特征在于該電磁波模擬裝置還具備第二目錄，對(duì)該單元的每一個(gè)存儲(chǔ)對(duì)上述多個(gè)單元的每一個(gè)的能量傳輸信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波模擬裝置，其特征在于指定作為電磁波排放源的單元的能量來作為該模擬的初始值。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波模擬裝置，其特征在于指定上述單元的大小來作為該模擬條件。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波模擬裝置，其特征在于指定最小能量來作為該模擬的條件，在單元的能量比上述最小能量小的情況下，不進(jìn)行該模擬。
15.一種電磁波模擬方法，其特征在于將模型數(shù)據(jù)存在的三維空間分割成多個(gè)單元，對(duì)上述多個(gè)單元的每一個(gè)，根據(jù)對(duì)該單元的能量傳輸條件，生成該單元和相鄰的其它單元之間的能量傳輸信息。
16.一種三維模型數(shù)據(jù)生成裝置，其特征在于具備分割部，將三維模型數(shù)據(jù)存在的空間分割成多個(gè)單元；傳輸部，對(duì)上述多個(gè)單元的每一個(gè)，根據(jù)對(duì)該單元的電磁波能量傳輸條件，生成該單元和相鄰的其它單元之間的電磁波能量傳輸信息；和生成部，通過合成上述傳輸部求出的對(duì)上述多個(gè)單元每一個(gè)的電磁波能量傳輸信息和上述三維模型數(shù)據(jù)，生成考慮了上述空間中的電磁波能量傳輸?shù)娜S模型數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的三維模型數(shù)據(jù)生成裝置，其特征在于上述電磁波是可視光線，上述生成部生成的三維模型數(shù)據(jù)用于生成圖像的三維計(jì)算機(jī)制圖處理。
全文摘要
一種電磁波模擬裝置，具備分割部，將三維模型數(shù)據(jù)存在的空間分割成多個(gè)單元；和傳輸部，對(duì)于多個(gè)單元的每一個(gè)，根據(jù)對(duì)該單元的電磁波能量傳輸條件，生成該單元與相鄰的其它單元之間的電磁波能量的傳輸信息。
文檔編號(hào)G06T15/55GK1461459SQ02801352
公開日2003年12月10日 申請(qǐng)日期2002年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月23日
發(fā)明者有我成城, 中山惠子 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Pfu