JP2009146111A - 画像処理装置、画像処理プログラム、及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンダリング時間を短縮しつつ、分割された領域の境界部分の画像の連続性を保つことが可能な画像処理装置、画像処理プログラム、及び画像処理方法を提供する。
【解決手段】オブジェクトの画像を複数の領域に分割する分割手段と、前記分割された複数の領域のうち、レンダリング対象となる領域を含みこの領域より大きい所定範囲内の領域外の画像を簡素化した上で、当該レンダリング対象となる領域ついてレンダリングを行うレンダリング手段と、前記レンダリングされた各領域の画像を合成する合成手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、オブジェクトの画像を複数の領域に分割し、分割された複数の領域毎にレンダリングを行い、レンダリングされた各領域の画像を合成する画像処理装置等の技術分野に関する。

複雑な３次元形状をレンダリングする場合、そのままの形状をレンダリングすると画像生成にかかる時間が長くなってしまう。このような画像生成にかかる時間を短縮するために、注目している領域以外の３次元形状を、簡略化した形状に置き換えた上でレンダリングを行う手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、サイズの大きい画像をレンダリングする場合、画像を複数の領域に分割し、夫々についてレンダリングし、合成するという手法が知られている。この手法では、例えば、複数の領域を同時に計算可能な並列計算環境において用いられる。
特許第２６６７８３５号

ところで、上述した２つの手法を組み合わせることでレンダリングにかかる時間を短縮することができるが、この２つの手法を組み合わせた場合、複数に分割された領域の境界において形状が大きく変化することになり、境界部分の画像の連続性が失われてしまい、違和感が生じてしまう。

そこで、本発明は、このような問題等に鑑みてなされたものであり、レンダリング時間を短縮しつつ、分割された領域の境界部分の画像の連続性を保つことが可能な画像処理装置、画像処理プログラム、及び画像処理方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、オブジェクトの画像を複数の領域に分割する分割手段と、前記分割された複数の領域のうち、レンダリング対象となる領域を含みこの領域より大きい所定範囲内の領域外の画像を簡素化した上で、当該レンダリング対象となる領域ついてレンダリングを行うレンダリング手段と、前記レンダリングされた各領域の画像を合成する合成手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、前記レンダリング手段は、前記レンダリング対象となる領域における３次元形状の詳細度を計算し、その詳細度に応じて前記簡略化を行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、コンピュータを、オブジェクトの画像を複数の領域に分割する分割手段、前記分割された複数の領域のうち、レンダリング対象となる領域を含みこの領域より大きい所定範囲内の領域外の画像を簡素化した上で、当該レンダリング対象となる領域ついてレンダリングを行うレンダリング手段、及び、前記レンダリングされた各領域の画像を合成する合成手段として機能させることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、オブジェクトの画像を複数の領域に分割する分割工程と、前記分割された複数の領域のうち、レンダリング対象となる領域を含みこの領域より大きい所定範囲内の領域外の画像を簡素化した上で、当該レンダリング対象となる領域ついてレンダリングを行うレンダリング工程と、前記レンダリングされた各領域の画像を合成する合成工程と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、オブジェクトの画像を複数の領域に分割し、前記分割された複数の領域のうち、レンダリング対象となる領域を含みこの領域より大きい所定範囲内の領域外の画像を簡素化した上で、当該レンダリング対象となる領域ついてレンダリングを行うように構成したので、レンダリング時間を短縮しつつ、分割された領域の境界部分の画像の連続性を保つことができ、従って、違和感が生じさせないことができる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、３ＤＣＧ（Computer Graphic）システムに対して本発明を適用した場合の実施形態である。

先ず、本実施形態に係る３ＤＣＧシステムＳの構成及び機能概要について、図１を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係る３ＤＣＧシステムＳの概要構成の一例を示す図である。

図１に示すように、３ＤＣＧシステムＳは、モデリング装置１と、簡略・レンダリングパラメータ入力装置２と、簡略・レンダリング不足パラメータ生成装置３と、レンダリングシーン生成装置４と、複数の画像生成装置５ｎ（ｎ＝１，２・・・）と、画像合成装置６と、を備えて構成されている。なお、これらの装置は、例えば、画像製作現場に設置されているとともに、ＬＡＮ（Local Area Network）や専用ケーブル等を介して相互に接続され互にデータの送受信が可能になっている。

なお、レンダリングシーン生成装置４と、複数の画像生成装置５ｎと、画像合成装置６とは、一例として画像処理装置を構成する。

モデリング装置１は、レンダリングシーン生成装置４に供給される、ＣＧで表現する３次元のオブジェクト（対象物）のモデルデータ（形状データ）を生成する装置であり、汎用または専用のＣＡＤ装置や、ＣＧソフトのモデリング機能がインストールされたコンピュータ、或いは３次元形状入力装置などが適用可能である。

上記モデルデータの内容としては、例えば、オブジェクトの形状を特定するモデルデータ（例えば、オブジェクトの頂点座標、線分、面等のデータ等、またはポリゴンデータ（オブジェクトを構成する多角形の頂点座標等）等）や、オブジェクトの材質、色彩、模様等を特定するテクスチャ、反射率等のデータ等が含まれる。

簡略・レンダリングパラメータ入力装置２は、レンダリングの設定値である簡略パラメータを入力する装置であり、上記ＣＡＤ装置や、ＣＧソフトのカメラ設定機能がインストールされたコンピュータなどが適用可能である。上記簡略パラメータは、例えばマウスやキーボードなどの入力デバイスを利用して入力され、簡略・レンダリング不足パラメータ生成装置３に出力される。

簡略・レンダリング不足パラメータ生成装置３は、簡略・レンダリングパラメータ入力装置２からの簡略パラメータの不足を補う装置であり、標準的な設定値や簡略化の度合いを自動的に算出して不足を補うようになっている。簡略パラメータの不足が補われ、最終的に設定されたパラメータは、レンダリングシーン生成装置４に供給される。

ここで、本明細書において、パラメータとは、あるオブジェクトの画像を生成したときに当該画像におけるそのオブジェクトの表示態様（例えば、表示のされ方、見え方、写り方等）を規定する、例えばアングル（詳細には、例えば、視点の位置、視線方向、視野角等）やライティング（詳細には、例えば、光源の種類、位置、色成分、輝度等）等といった要素がレンダリング処理のために数値化されたデータのことをいう。

レンダリングシーン生成装置４（分割手段の一例）は、例えばコンピュータにより構成され、モデリング装置１から供給されたモデルデータと、簡略・レンダリング不足パラメータ生成装置３から供給されたパラメータとによってオブジェクトの画像の領域を分割し、レンダリングできるようにデータ整備を行う装置であり、当該レンダリングシーン生成装置４により作成された各画像の分割画像データ及びそのパラメータは、夫々画像生成装置５ｎに供給される。

各画像生成装置５ｎ（レンダリング手段の一例）は、例えばコンピュータにより構成され、レンダリングシーン生成装置４から供給された分割画像データにおける３次元のオブジェクトをレンダリングする装置である。例えば、レンダリングシーン生成装置４からのパラメータに基づいて、分割画像データにおける３次元のオブジェクトに対して、射影変換、クリッピング、隠面消去、シェーディング、テクスチャマッピング等を含むレンダリング処理が施されレンダリングされた画像が生成され、画像合成装置６に供給される。これにより、高精細な３次元形状を高速及びメモリ使用量を少なく抑えてレンダリングすることができる。また、レンダリングを並列化することができるので、ハードウェアの増設による高速化が期待できる。

なお、各画像生成装置５ｎは、ＣＡＤ装置の表示機能やＣＧソフトのレンダリング機能に当たる。

画像合成装置６（合成手段の一例）は、例えばコンピュータにより構成され、複数の領域に分割されてレンダリングされた画像を合成する装置であり、単純にタイル状に貼り合わせるだけでなく、境界（継ぎ目）部分をぼかして接続することで自然な画像を生成することもできる。

次に、以上の３ＤＣＧシステムＳの構成において、本発明の特徴的な処理について説明する。

図２は、３ＤＣＧシステムＳにおけるレンダリング処理の一例を示すフローチャートである。図３乃至図７は、上記レンダリング処理途中における画像の一例を示す図である。

先ず、図３に示すように、オブジェクトの画像が複数の領域に分割される（ステップＳ１）。図３の例では、画像が９つに分割されているが、幾つに分割するかは任意である。ここで、複数の領域への分割は、描画領域を水平、垂直に分割する手法のほか、３次元形状の特定部分が表示される領域もある（例えば、円柱、直方体、球、三角柱が表示される部分を領域とすることで、オブジェクトの形状の簡略レベルの設定が容易になる）。

このように分割された夫々の領域について、レンダリング対象となる３次元形状の詳細度が計算され、その詳細度に応じて３次元形状の簡略化（予め用意された簡単な形状への入れ替えにより簡略化してもよい）が行われ（ステップＳ２）、夫々の領域毎にレンダリングが行われる（ステップＳ３）。こうして生成された複数のレンダリング画像が合成され、最終的な画像が得られる（ステップＳ４）。

例えば、図４に示すように、レンダリング対象となる領域（以下、「詳細モデル領域」という）Ｒ４以外の領域Ｒ１及びＲ２〜Ｒ９が簡素化（言い換えれば、省略モデルへの変更）され（詳細モデル領域は詳細な画像）、図５に示すように、レンダリングされている。こうして、各詳細モデル領域Ｒ１〜Ｒ９毎にレンダリング処理が施され、全ての領域についてのレンダリング画像が生成された後、図６に示すように、合成されることになる。このように、詳細モデル領域だけ高精細な画像とし、それ以外の領域を簡略化することで、メモリ使用量を抑えてレンダリングすることができる。このとき、領域の境界部分の形状が急激に変化するので、当該境界部分の画像の連続性が失われ、合成したときに違和感が生じ、これは、各レンダリング画像の合成時、領域の境界部周辺の画像について、混合率を連続的に変化させるなどによって滑らかに合成することで解消できる。しかし、詳細モデル領域以外の簡素化した領域におけるオブジェクトが反射により詳細モデル領域に写り込んでいる場合、写り込んでいるオブジェクトが簡素化されたものになってしまい違和感が生じ、これは、上記のように混合率を連続的に変化させるなどによって解消できない。

図８は、円柱が鏡に写り込んでいる場合に上記領域分割手法でレンダリング処理を施したときの様子を示す図である。この場合、図８（Ｂ）に示すように、詳細モデル領域Ｒ４に対してレンダリング処理を施すと、簡素化された領域Ｒ５における円柱Ｍが簡素化された状態で詳細モデル領域Ｒ４におけるレンダリング結果に反映されてしまっている。

そこで、図７に示すように、本実施形態においては、各画像生成装置５ｎは、詳細モデル領域Ｒ４を含みこの領域Ｒ４より大きい所定範囲内の領域Ｒ４z（ラインＬで囲まれる領域）外の画像を簡素化した上で、当該詳細モデル領域ついて図５に示すように、レンダリングするようになっている。つまり、高精細な画像とする領域を、詳細モデル領域Ｒ４より大きい所定範囲内の領域Ｒ４zまで拡大させた（その他の領域は簡略化）上で（つまり、形状の簡素化の境界を各分割領域の境界よりも外側にとる）、詳細モデル領域Ｒ４に対してレンダリング処理を施すように構成すれば、上記問題を解消することができる。高精細な画像とする領域をどの範囲まで拡大するかは、オブジェクトの写り込み具合等により適宜設定されるが、例えば、図７に示すように、詳細モデル領域Ｒ４における縦方向の距離の４０〜５０％の距離だけ外側の領域に拡張させ、且つ詳細モデル領域Ｒ４における横方向の距離の４０〜５０％の距離だけ外側の領域に拡張させた範囲とすることが好適である（ただし、分割領域がない部分Ｒ０については除く）。

図９は、円柱が鏡に写り込んでいる場合に高精細な画像とする領域を拡大させた上でレンダリング処理を施したときの様子を示す図である。この場合、図９に示すように、詳細モデル領域Ｒ４を含む領域Ｒ４zまで高精細な画像になっているので、詳細モデル領域Ｒ４に対してレンダリング処理を施すと、当該領域Ｒ４zにおける円柱Ｍが高精細のままで詳細モデル領域Ｒ４におけるレンダリング結果に反映されることになる。

以上説明したように、上記実施形態によれば、オブジェクトの画像を複数の領域に分割し、分割された複数の領域のうち、レンダリング対象となる領域を含みこの領域より大きい所定範囲内の領域外の画像を簡素化した上で、当該レンダリング対象となる領域ついてレンダリングを行うように構成したので、レンダリング時間を短縮しつつ、分割された領域の境界部分の画像の連続性を保つことができ、従って、違和感が生じさせないことができる。特に、レンダリング対象となる領域以外の簡素化した領域におけるオブジェクトが、レンダリング対象となる領域に写り込んでいる場合であっても、違和感が生じさせることがないという効果を有する。

なお、本発明は、静止画やＣＧアニメーションなど、精細な３次元形状を描画するすべての場面に適用可能である。

本実施形態に係る３ＤＣＧシステムＳの概要構成の一例を示す図である。 ３ＤＣＧシステムＳにおけるレンダリング処理の一例を示すフローチャートである。 レンダリング処理途中における画像の一例を示す図である。 レンダリング処理途中における画像の一例を示す図である。 レンダリング処理途中における画像の一例を示す図である。 レンダリング処理途中における画像の一例を示す図である。 レンダリング処理途中における画像の一例を示す図である。 円柱が鏡に写り込んでいる場合に領域分割手法でレンダリング処理を施したときの様子を示す図である。 円柱が鏡に写り込んでいる場合に高精細な画像とする領域を拡大させた上でレンダリング処理を施したときの様子を示す図である。

符号の説明

１ モデリング装置
２ 簡略・レンダリングパラメータ入力装置
３ 簡略・レンダリング不足パラメータ生成装置
４ レンダリングシーン生成装置
５ｎ 複数の画像生成装置
６ 画像合成装置
Ｓ ３ＤＣＧシステム

Claims (4)

1. オブジェクトの画像を複数の領域に分割する分割手段と、
   前記分割された複数の領域のうち、レンダリング対象となる領域を含みこの領域より大きい所定範囲内の領域外の画像を簡素化した上で、当該レンダリング対象となる領域ついてレンダリングを行うレンダリング手段と、
   前記レンダリングされた各領域の画像を合成する合成手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   前記レンダリング手段は、前記レンダリング対象となる領域における３次元形状の詳細度を計算し、その詳細度に応じて前記簡略化を行うことを特徴とする画像処理装置。
3. コンピュータを、
   オブジェクトの画像を複数の領域に分割する分割手段、
   前記分割された複数の領域のうち、レンダリング対象となる領域を含みこの領域より大きい所定範囲内の領域外の画像を簡素化した上で、当該レンダリング対象となる領域ついてレンダリングを行うレンダリング手段、及び、
   前記レンダリングされた各領域の画像を合成する合成手段として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
4. オブジェクトの画像を複数の領域に分割する分割工程と、
   前記分割された複数の領域のうち、レンダリング対象となる領域を含みこの領域より大きい所定範囲内の領域外の画像を簡素化した上で、当該レンダリング対象となる領域ついてレンダリングを行うレンダリング工程と、
   前記レンダリングされた各領域の画像を合成する合成工程と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理方法。