(57)【要約】【課題】リアルタイムで、シームレスな表示が可能なマルチディスプレイシュミュレータを提供する。【解決手段】  それぞれ少なくとも1台のディスプレイを備えた複数のコンピュータと、それらの複数のコンピュータを統括制御する中央制御装置とから成り、ディスプレイが単一の画面を構成するよう配置され、所望の事象に対するシミュレーションを行い、その結果をディスプレイが構成する単一画面に表示する、マルチコンピュータ型シュミュレータにおいて、  全てのコンピュータが全表示領域について同一の演算処理を同期して遂行し、かつ、それぞれのディスプレイに対し、それらにより構成される上記単一の画面に表示される全体画像の対応部分の画像データを送出し、表示させるよう構成したことを特徴とする、上記のマルチコンピュータ型シュミュレータ。【選択図】図10
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ少なくとも1台のディスプレイ（21-A、22-B、23-C、24-D）を備えた複数のコンピュータ（21、22、23、24）と、それらの複数のコンピュータを統括制御する中央制御装置(20)とから成り、それらのディスプレイ（21-A、22-B、23-C、24-D）が単一の画面を構成するよう配置され、所望の事象に対するシミュレーションを行い、その結果をディスプレイ（21-A、22-B、23-C、24-D）が構成する一つの画面に表示する、マルチコンピュータ型シュミュレータにおいて、
全てのコンピュータ（21、22、33、24）が全表示領域について同一の演算処理を同期して遂行すると共に、それぞれのディスプレイ（21-A、22-B、23-C、24-D）に対し、それらにより構成される上記単一の画面に表示される全体画像の対応部分の画像データを送出し、表示させるよう構成したことを特徴とする、上記のマルチコンピュータ型シュミュレータ。
【請求項２】
中央制御装置がイーサーネット（登録商標）HUBである請求項1に記載のマルチコンピュータ型シュミュレータ。
【請求項３】
コンピュータ（21、22、23、24）が、それぞれ各1台のディスプレイ（21-A、22-B、23-C、24-D）を有する請求項1又は2に記載のマルチコンピュータ型シュミュレータ。
【請求項４】
コンピュータが、n×m（n、mは正の整数）台設けられ、ディスプレイがn台宛、m段に配列された請求項3に記載のマルチコンピュータ型シュミュレータ。
【請求項５】
コンピュータ（21、22、23、24）が、それぞれ複数台のディスプレイを有する請求項1又は2に記載のマルチコンピュータ型シュミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、リアルタイム型交通シミュレータのような、所望の事象に対するシミュレーションを行いその演算結果を複数のディスプレイが構成する単一の大型マルチ画面に表示する、マルチコンピュータ型シュミュレータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の 交通シミュレータでは、例えば10分間の交通シミュレーションを実行する場合、前もって10分間分の自動車などの動きについてシミュレーション（計算）を行い、その結果を後でディスプレイ画面上にアニメーション表示することが通常行われる。この場合には丁度ビデオの映像を見るのと似ており、後から何度見ても同じアニメーションが表示されるに過ぎない。
【０００３】
このような通常の交通シミュレータに対し、リアルタイム型の交通シミュレータでは、時々刻々の計算結果をリアルタイムにディスプレイに表示する。
この方式では、計算とアニメーション表示が同時に行われるため、例えばある交差点の信号の赤／青比率（スプリット）を随時その場で変化させて、それにより交通状況がどのように変化するかをその場で観察出来るといった利点がある。
【０００４】
一方、近年のコンピュータの計算能力の向上により1回の交通シミュレーションで扱える交通領域は拡大してきた。しかしながら現状ではディスプレイ能力がそれに追いついていない。
【０００５】
【非特許文献１】文献(1)（中村俊一郎他著「交通シミユレータNITTSとそのマルチプロセッサ化について」情報処理学会高度交通システム(ITS)研究会7-3、pp.15〜12、 2001年11月）
【０００６】
上記文献に示されるように、動いている車1台1台を識別可能な状況でディスプレイ表示させた場合、1台のディスプレイで表示可能な範囲は1000m×700m程度の街区領域である。
そのため、それ以上広い領域をシミュレーションし、その広い領域全体を表示させると、車1台1台の画像が小さくなり過ぎて識別不可能となる。これをズーム機能を用いて拡大して見れば車1台1台が識別可能となるが、そのようにすれば領域全体の画像が把握できなくなる。
【０００７】
上記のようなリアルタイムシミュレータにおいては、その特質上このようなズーム機能を使うのはきわめて不便である。即ち、ズーム機能を使わずとも車1台1台が識別可能な状態で常時表示されるのが好ましいことは言うまでもない。上記文献にマルチコンピュータ方式により、この点を解決した技術が開示されている。
【０００８】
以下に、本発明の理解を容易にするため、本発明の開示に先立って、図面を参照して従来技術について詳細に説明する。
図1は、従来公知のマルチモニタ型シミュレータの一構成例を示す説明図であり、
図2は、図1に示したシミュレータのモニタ画面の一例を示す説明図、
図3は、このシミュレータに用いられるコンピュータの演算量の内訳を示す説明図である。
図中、1は、例えば、マイクロソフト社のWindows（登録商標）98以降のOSを搭載したコンピュータである。このコンピュータ1は、マルチモニタ機能を備えており、1台のコンピュータに複数台（最大10台まで）のディスプレイを接続し、表示すべき画面を分割表示させることが出来るようになっている。
図1に示したシミュレータは、この機能を使用して、例えば1台のコンピュータに4台のディスプレイ1-A、1-B、1-C及び1-Dを接続し、これらを2台宛2列に並べ、図2に示されたような、それぞれに互いに隣接する領域A、B、C及びDにおけるシミュレーション結果を表示させ、全体として全領域Zのシミュレーション結果を表示する一つの大型ディスプレイ画面1-Tが構成されるようにしたものである。
而して、図2に示すシミュレーション画面中、1-A、1-B、1-C及び1-Dはそれぞれ前述の領域A、B、C及びDにおけるシミュレーション結果を示すディスプレイ、2、2は道路、3、3は街区、4及び5は道路を走行する車両である。
【０００９】
而して、今、各領域A、B、C及びDの広さを、1000m×700mとすれば、全領域Zは、４台のディスプレイを合せて1000m×700mの4倍の領域、即ち2000m×1400mの領域となり、そこにシミュレーション結果を表示することが可能となる。
この場合には、1台のディスプレイに比べて4倍の表示面積を持つ、1台の大きなディスプレイ1-Tがコンピュータ1に繋がっていると見ることが出来る。
【００１０】
然しながら、この方式では、4台のディスプレイを使用し、表示領域を分担させているが、1台のディスプレイを用いるときに比較して、表示速度を向上させることができない。
コンピュータ1に要求される演算量は、
a) 通常アプリケーションプログラムが行うシミュレーションのための演算（以下、シミュレーション演算aと言う。）と、
b) 通常OSが行う演算の結果を、モニタに表示される画像のデータに変換し、モニタに出力するための演算（以下、表示処理演算bと言う。）と、から成る。
【００１１】
図3に示されているように、コンピュータ1は、シミュレーションが行われる全領域について、シミュレーション演算aと、表示処理演算bとを実行する。
シミュレーション演算aの演算量は、表示処理演算bに要する演算量に比してはるかに少量である。
表示処理演算bの演算負荷は、図2に示されているような簡単なモデルでも、シミュレーション演算aの演算負荷に比して数倍乃至数十倍になる。
従って、この種のシミュレータにおいては、演算量の大半を表示処理演算bが占めることになる。
【００１２】
従って、この方式では、４台のディスプレイにより、４倍の領域のシミュレーションが可能であるが、CPUには４倍の負荷がかかるため、例えばリアルタイム性の維持が難しくなる等の問題が生じる。
【００１３】
現在の技術水準では、シミュレーション演算の演算周期を短くすると、リアルタイムの表示が困難となるため、周期を長くせざるを得ないのが現状である。
将来、コンピュータの演算速度が向上すれば、それなりに演算周期を短縮し、表示速度を改善することは可能であるが、同一条件の下で、この従来公知のマルチディスプレイ型シミュレータより高い表示速度を実現できる方法が提案されれば、その発明は、コンピュータの演算速度が如何ほど向上しても有用性を失うものではない。
【００１４】
図4は、上記とは別の公知のマルチコンピュータ方式のシミュレータの構成を示す説明図であり、図5はこのシミュレータで用いられるコンピュータの計算領域と表示領域を示す説明図、図6は各ディスプレイに表示される画像の一例を示す図、図7は各コンピュータの演算負荷を示す説明図である。
【００１５】
このマルチコンピュータ方式のシミュレータは、図4に示すように例えば、イーサネット（登録商標）HUB等の中央制御装置 10と、複数のパソコン11、12、13及び14とをLANケーブル15で接続したものであり、11-A、12-B、13-C及び14-Dはそれらのパソコン11、12、13及び14のディスプレイであり、それぞれ前述の領域A、B、C及びDにおけるシミュレーション結果を表示するものである。
【００１６】
図3の例では、シミュレーション領域を4分割し、コンピュータ11、12、13、14にそれぞれの領域A、B、C、Dのシミュレーション演算と、それぞれのディスプレイ11-A、12-B、13-C、14-Dにシミュレーション演算結果を表示させるための表示処理演算とを行わせ、各ディスプレイ11-A、12-B、13-C、14-Dにそれぞれ、領域A、B、C、Dのディスプレイ結果を表示させるものである。
【００１７】
図5はこのことを示したもので、部分領域A、B、C、Dが合わさって全体領域となるが、全体領域の中で各ディスプレイがどの部分の表示を担当するかを太線で囲まれている網かけ領域で示している。
例えば、ディスプレイ11-Aには網かけされた領域Aのシミュレーション結果が表示されており、これに対応するコンピュータ11は、網かけされた領域Aの部分のシミュレーション演算を担当すると共に、領域Aの表示演算処理を行うことを示している。他のディスプレイについても同様である。
【００１８】
シミュレーション開始時に、各コンピュータにデータのロードを行い、担当領域を決め、1つのコンピュータ、例えば、コンピュータ11のスタートボタンを押すと、それがマスタコンピュータとなって、LAN15及び中央制御装置10を介してマスタコンピュータ11からその他のコンピュータ12、13、14にシミュレーション開始の指令を出し、全てのコンピュータ11、12、13、14が、プロセッサ間で通信を行いながら、同期して一斉にシミュレーション演算を開始し、その結果をそれぞれのディスプレイ11-A、12-B、13-C、14-Dの画面に表示する。
【００１９】
即ち、4台のコンピュータ11、12、13、14は、同時にシミュレーション演算を開始した後は、それぞれ独立に各担当領域のシミュレーションと表示を行っていく。
図6に示すように、ディスプレイに表示される画像は、前述の図2に示されたものと同様なものである。
この方式で問題となるのがコンピュータ間の境界処理である。
【００２０】
図6では、4台のディスプレイ11-A、12-B、13-C、14-Dが並べて配置され、シミュレーション演算結果が表示されている。
ディスプレイ11-A、12-B、13-C、14-Dの各画面には、領域A、B、C、Dの状況として道路16と街区17とが描かれており、道路16は画面間をまたがって連結している。
18、19はその道路上を走っている車である。
【００２１】
さて前記の境界処理の問題について見ると、例えば車両18がコンピュータ11の領域Aから他のコンピュータ12の領域Bに移行する場合が問題となる。
それぞれのコンピュータはそれぞれの受け持つ領域内の状況は全て把握できるが、他コンピュータの領域の状況は全くわからない。
そのため車両18はどのような速度でコンピュータ12の領域Bに進入すればよいかが分からない。
【００２２】
即ち、その先が渋滞していれば低速度で進入しなければならないし、その先が充分に空いていれば自由走行速度で進入してよい。
このため各コンピュータはお互いに所定の時間、例えば1秒毎に進入速度指定情報を隣接コンピュータに送信する。
【００２３】
これはお互いの間で接続する道路の各レーン毎に何km/時の速度で走ってくるように指定するものである。図6中コンピュータ12へ移行間近の車両18、19は、この情報を参照して指定された速度になるよう運転され、コンピュータ間移行の準備をする。
この進入速度指定情報は、単に領域Bの交通事情のみでなく領域Dから領域Bに進入する車両の位置や数、速度などによっても影響を受けるものであり、更に領域Cの状況にも無関係ではない。
【００２４】
図6において車両19はまさにコンピュータ14の領域Dに移行しようとしている車両である。次の瞬間この車両18はコンピュータ13が分担するディスプレイ領域Aから消え、コンピュータ14の分担領域Dに現れる。
このために隣接するコンピュータ間で、所定の時間、例えば0.1秒毎に車両移行情報を送り合う。
これはお互いに接続する道路のレーン毎に移行する車両の有無、その速度、車種等の情報から成っている。
【００２５】
以上のように従来の方式ではコンピュータ間の境界処理とそのためのコンピュータ間通信が必要であった。
このようなコンピュータ間の通信処理のための演算負荷が、図7に示されている。このように、状況にもよるが、この演算負荷は表示演算処理と並ぶ程の演算量となっている。
更に、この方式の問題点は、前述のような進入先の状況が全くわからないことを補う近似的な手法であるに過ぎないと言うことである。
そのため、このような方式では、車両を完全にスムーズに、即ちシームレスに（つなぎ目なく）、コンピュータ間を移行させることができない。
【００２６】
即ち、車両が同一コンピュータの領域内で動く場合と、コンピュータをまたがる領域で動く場合では、全く同一な動きにはならないという問題点があった。又、お互いに隣接する領域を分担するコンピュータの間では、上記のような2種類の情報を定期的にやりとりしなければならず、このためのコンピュータ間通信処理時間が必要となる問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、コンピュータ間通信回数の大幅な削減と、各領域間で画面をシームレスに接続できるシミュレーション装置を提供することを目的とする。
本発明は、近年のコンピュータ技術の発展により、コンピュータ計算速度が大幅に向上したが、表示能力がそれに追いついていないという点に着目してなされたものであり、本発明の課題は、シュミュレーションの結果を、大画面で、リアルタイムで表示できる装置を提供することにある。
【００２８】
前記の従来装置では、各々コンピュータがそれぞれの部分領域の計算を行い、その部分の表示を行っていた。
これに対し、本発明では総てのコンピュータに、全領域についてシュミュレーション計算を行わせるようにすると共に、その演算結果の表示を、従来装置と同様に、表示すべき領域を区分し、各コンピュータに分担させるようにしたものである。
【００２９】
これにより、コンピュータ相互間の車の移動情報などの通信が不要となると同時に、車はコンピュータ間をシームレスに移動することが可能となる。
その代わり各プロセッサは、従来はシミュレーション演算については部分領域のみを計算すればよかったが、本発明においては全領域について計算しなければならず、その点では負荷が大きくなるが、元々シュミュレーションのための演算量そのものは然程大きなものでないので、近年の高速化されたコンピュータでは問題とならない。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
尚、以下本発明の説明では、説明を簡単化するために、1台のコンピュータには1台のディスプレイが繋がるとして話を進めるが、上記のように１台のコンピュータに複数台のディスプレイが繋がる場合にも本発明が適用出来ることは明らかである。
【００３１】
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。
図8は、本発明にかかるマルチコンピュータ方式のシミュレータの構成を示す説明図であり、図9はこのシミュレータで用いられるコンピュータの計算領域と表示領域を示す説明図、図10は各コンピュータの演算負荷を示す説明図である。
これらの機器及び配置は前述の図4に示されたものと同様なものであるが、これらのイーサネット（登録商標）HUB等の中央制御装置 20及びコンピュータ21、22、23、24に搭載されたソフトウエアは全く相違する。
【００３２】
本発明にあっては、演算開始時に、総てのコンピュータ21、22、23、24には、同一のデータがロードされ、同時に始動し、先ず、同期して同一のシュミュレーション演算を行うと共に、それぞれが分担する領域のための表示処理演算を行う。
このシュミュレーション演算は、領域A、B、C及びDの全域について行われるものである。
その上、各コンピュータ21、22、23、24はそれぞれ表示担当領域A、B、C及びDについて、表示処理演算を行い、それぞれ対応するディスプレイ装置21-A、22-B、23-C、24-Dに、表示に必要なデータを出力する。
【００３３】
図9は、各コンピュータ21、22、23、24の演算分担領域を示す説明図であり、各コンピュータは何れも斜線を施した領域、即ち、領域A、B、C及びDの総てに亘ってシュミュレーション演算を行い、かつそれぞれ太枠で囲まれた担当領域について、表示演算を行うものである。
このようにして全体領域が表示されるが、本発明によるときは、シュミュレーション演算が、各領域A、B、C及びDの境界とは無関係にボーダレスに行われるため、境界を通過する車両の映像が極めて滑らかに境界を通過することになる。
更に具体的にいうと、一つの車両の前部が領域Aを出て、境界を通過し、領域領域Ｂに入るとき、領域Aで消失する車両前部の画像はリアルタイムで領域Ｂに現れるから、車両画像は滑らかに境界を通過し、表示されることになる。
【００３４】
例えばコンピュータ21は、部分領域A、B、C、Dのすべてについてシュミュレーション計算は行うが、表示演算処理は部分領域Aの部分のみについて行うものである。このように各コンピュータが全領域のシュミュレーション計算を行うため、従来のように、車がコンピュータ間を移行するときのコンピュータ間通信が不要となる。又、車がコンピュータ間を移行するときのぎこちなさもなくなり、シームレスな画面接続が実現できる。
【００３５】
次にこの装置の動作について更に詳細に説明する。
シミュレーション開始時には各コンピュータには、シミュレーション領域全体のデータがロードされており、又それぞれのコンピュータには、その表示担当部分の情報がセットされている。
各コンピュータ21、22、23、24のそれぞれのディスプレイ装置21-A、22-B、23-C、24-Dには、シミュレーションの開始画面が表示されその中にはスタートボタンも表示されている。
【００３６】
4台のコンピュータの何れかから、マウスなどによりこのスタートボタンを押すと、そのコンピュータがマスタコンピュータとなり、その他はスレーブコンピュータとなる。
マスタコンピュータは中央制御装置20からLAN25を介して一斉に総てのスレーブコンピュータにシミュレーションの開始を指示し、自身もシミュレーション演算を開始する。
【００３７】
このようにして4台のコンピュータが同時にシミュレーションを開始するが、それ以後はそれぞれのコンピュータが独立して動作する。
各々コンピュータの内部クロックの間には長い期間では多少の誤差が出る可能性があるが、シミュレーションを実行する間のような短い期間では誤差は全くないと言ってよい。
そのため一斉にシミュレーションを開始した後は、各々が独立に動いても、それぞれが同期を保ちながらリアルタイムシミュレーションが実行されて行く。
【００３８】
各コンピュータは、部分領域A、B、C、Dを合せた全領域についてシミュレーション計算を実行して行くが、その結果のディスプレイ表示は、前もって指定された部分領域についてのみ行い、その部分領域を指定されたディスプレイ画面に表示して行く。
【００３９】
このときの各コンピュータの演算負荷は図10に示されているようになる。
図中のブロックは、それぞれコンピュータ21、22、23及び24の総演算負荷であり、それぞれ全シュミュレーション領域、即ち、領域A、B、C及びDに亘るシュミュレーション演算処理と、それぞれの表示担当領域の表示処理演算とからなることを示している。
【００４０】
本発明の構成は、叙上の実施例のみに限定されるものではなく、例えば、上記には4台のコンピュータを使用する例を示したが、複数台であれば何台であっても良く、一般的にはm×ｎ（m、nは正の整数）台のコンピュータを使用し、それらのディスプレイをｍ列ｎ段に配置して使用することが推奨されるが、これらの台数及び配置は、シュミュレーションの目的等により、適宜に選択されるものである。
又、コンピュータとして、公知例として図1等に示したマルチディスプレイ型のものを複数台使用するハイブリッド型も本発明に包摂されるものである。
又、ズーム技術は公知のため言及していないが、ズーム指定により部分領域の表示が指定された場合には、その部分領域を4分割して、コンピュータ21、22、23、24にそれぞれの分担表示させることも、当業者により容易に実現可能であることは明らかである。
又更に、上記には複数のコンピュータを統括制御する中央制御装置として、イーサネット（登録商標）HUBを用いる例について説明したが、これは名称の如何を問わず、本発明の目的の範囲内で、これに相当する機能を有する総ての機器を含むものである。
【発明の効果】
【００４１】
各コンピュータ間の通信等の演算処理が不要となり、演算の効率が高まると共に、各ディスプレイの表示領域間につなぎ目が発生せず、シームレスな画面接続が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、叙上の交通シュミュレーションのみでなく各種事象のシュミュレーションに広く利用できるから、これを実施すれば産業上広い分野において多大の利益がある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来公知のマルチモニタ型シミュレータの一構成例を示す説明図、
【図２】図1に示したシミュレータのモニタ画面の一例を示す説明図、
【図３】上記のシミュレータに用いられるコンピュータの演算量の内訳を示す説明図、
【図４】上記とは別の公知のマルチコンピュータ方式のシミュレータの構成を示す説明図、
【図５】このシミュレータで用いられるコンピュータの計算領域と表示領域を示す説明図、
【図６】各ディスプレイに表示される画像の一例を示す図、
【図７】この従来方式の各コンピュータの演算負荷を示す説明図、
【図８】本発明に係るシュミュレータの構成を示す説明図、
【図９】図8に示したシュミュレータにおける各コンピュータの演算分担を示す説明図、
【図１０】図8に示したシュミュレータにおける各コンピュータの演算負荷を示す説明図。
【符号の説明】
【００４４】
1、11,12、13、14：コンピュータ
1-A、1-B、1-C、1-D:ディスプレイ装置
11-A、12-B、13-C、14-D:ディスプレイ装置
10、20：中央制御装置
15、25：ＬＡＮケーブル
2、16：道路
3、17：街区
4、5、18、19:車両
21、22、23、24：コンピュータ
21-Ａ、22-Ｂ、23-Ｃ、24-Ｄ:ディスプレイ装置
Ａ：コンピュータ1の表示領域
Ｂ：コンピュータ2の表示領域
Ｃ：コンピュータ3の表示領域
Ｄ：コンピュータ4の表示領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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