JP2011180904A - 描画処理装置、描画処理方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】メモリ使用量を抑制し、計算コストの高い画像補間アルゴリズムを使用することなく、３次元変形後の文字等の視認性を向上させる。
【解決手段】形状情報取得部２０１は、２次元グラフィックスの形状情報を取得する。図形レンダリング部２０２は、２次元グラフィックスの形状情報に基づいて、２次元グラフィックスのビットマップ画像データを生成する。変形情報取得部２０４は、２次元グラフィックスを３次元に変形させるための変形情報を取得する。２次元ビットマップ補正部２０３は、変形情報に基づいて２次元グラフィックスのビットマップ画像データに対する補正処理を実行する。２次元ビットマップ描画部２０５は、変形情報に基づいて補正処理が施された２次元グラフィックスのビットマップ画像データを３次元に変形して描画する。
【選択図】図２

Description

本発明は、２次元グラフィックスを３次元変換して描画する技術に関するものである。

画像処理ソフトウェア等で２次元平面上の文字に遠近感を付加するような３次元変形を行うときは、一度ピクセル化してビットマップ画像データを生成し、そのビットマップ画像データを変形することで実現する方法が一般的であった。また、生成するビットマップ画像データの解像度を高くすることによって、３次元変形後の画像データの視認性を向上させることが知られている。また、変形処理に際して使用される画像補間アルゴリズムによっても視認性が異なることが知られている。代表的な画像補間アルゴリズムとしてニアレストネイバー法、バイリニア法、バイキュービック法がある。この中では、ニアレストネイバー法は最も計算コストが低いが視認性も低い、バイキュービック法は視認性が高いが、最も計算コストが高い。

一方、文字を３次元仮想空間に配置して描画する方法として、アウトラインフォントを多角形ととらえ、多数の三角形に分割し、座標変換した後に三角形を塗りつぶすことで実現する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−７２８４７号公報

しかしながら、従来、画像処理ソフトウェア等で行われている処理では、視認性を向上させるためにビットマップ画像データの解像度を高くすると、メモリ使用量が多くなり、資源の限られたデバイス上で処理するには問題があった。

また、画像補間アルゴリズムとしてニアレストネイバー法やバイリニア法のような計算コストの低いアルゴリズムを採用すると、文字のストロークが消えてしまうことがあった。さらに、視認性向上のために画像補間アルゴリズムとしてバイキュービック法のようなアルゴリズムを採用すると、計算コストが高くなり、描画のパフォーマンスに影響が出る可能性がある。

さらに、アウトラインフォントを多数の三角形に分割する方法では、輪郭の複雑なアウトラインフォントを実行時に分割する処理は計算コストが非常に高くなる問題があった。また、フォントの品質を高めるためには大量の三角形に分割する必要があり、メモリ使用量が多くなる問題があった。

そこで、本発明の目的は、メモリ使用量を抑制し、計算コストの高い画像補間アルゴリズムを使用することなく、３次元変形後の文字等の視認性を向上させることにある。

本発明の描画処理装置は、２次元グラフィックスの形状情報を取得する第１の取得手段と、前記２次元グラフィックスの形状情報に基づいて、当該２次元グラフィックスのビットマップ画像データを生成する生成手段と、当該２次元グラフィックスを３次元に変形させるための変形情報を取得する第２の取得手段と、前記変形情報に基づいて、前記２次元グラフィックスのビットマップ画像データに対する補正処理を実行する補正手段と、前記変形情報に基づいて、前記補正手段により補正処理が施された前記２次元グラフィックスのビットマップ画像データを３次元に変形して描画する描画手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、メモリ使用量を抑制し、計算コストの高い画像補間アルゴリズムを使用することなく、３次元変形後の文字等の視認性を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態に係る描画処理装置のハードウェア構成の主要部を示す図である。 本発明の実施形態に係る描画処理装置の機能的な構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る描画処理装置の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る描画処理装置の処理内容を具体的に説明するための図である。 本発明の実施形態に係る描画処理装置の処理内容を具体的に説明するための図である。 本発明の実施形態に係る描画処理装置の処理内容を具体的に説明するための図である。

以下、本発明を適用した好適な実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る描画処理装置のハードウェア構成の主要部を示す図である。図１において、描画処理装置１００はバス１０１、ＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３、ＲＡＭ１０４及び描画ユニット１０５で構成される。ＣＰＵ１０２は、描画処理装置１００全体の機能を制御する。ＲＯＭ１０３は変更を必要としないプログラムや各種パラメータを格納する。ＲＡＭ１０４はＳＤＲＡＭ、ＤＲＡＭ等によって構成され、外部装置等から供給されるプログラムやデータを一時記憶する。描画ユニット１０５は、プログラムによって描画したグラフィックスをモニタ１０６に出力する。バス１０１は、システムバスであって、ＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３、ＲＡＭ１０４及び描画ユニット１０５間におけるデータの送受信を行う。

図２は、描画処理装置１００の機能的な構成を示す図である。図２に示すように、描画処理装置１００は、形状情報取得部２０１、図形レンダリング部２０２、２次元ビットマップ補正部２０３、変形情報取得部２０４及び２次元ビットマップ描画部２０５によって構成される。なお、形状情報取得部２０１は本発明の第１の取得手段の適用例となる構成である。図形レンダリング部２０２は本発明の生成手段の適用例となる構成である。変形情報取得部２０４は本発明の第２の取得手段の適用例となる構成である。２次元ビットマップ補正部２０３は本発明の補正手段の適用例となる構成である。２次元ビットマップ描画部２０５は本発明の描画手段の適用例となる構成である。

図２における形状情報取得部２０１、図形レンダリング部２０２、２次元ビットマップ補正部２０３、変形情報取得部２０４及び２次元ビットマップ描画部２０５は、図１のＣＰＵ１０２が必要なプログラムを例えばＲＯＭ１０３から取得し、実行することにより実現される機能構成である。図３は、描画処理装置１００の処理手順を示すフローチャートである。以下、図２及び図３を参照しながら、描画処理装置１００の処理手順について説明する。

先ず形状情報取得部２０１は、ＲＯＭ１０３より図形である２次元グラフィックスの形状情報を取得する（ステップＳ３０１）。ここで取得される２次元グラフィックスの形状情報は、２次元グラフィックスの例である文字の形状情報であって、当該文字のアウトラインを示す情報（以下、アウトライン情報と称す）であるものとする。図４（ａ）は、２次元グラフィックスの形状情報の例としての文字“Ａ"のアウトライン情報をＸＹ直交座標系の平面上に図示している。次に図形レンダリング部２０２は、取得された２次元グラフィックスの形状情報に基づいて当該２次元グラフィックスをピクセル化し、２次元グラフィックスのビットマップ画像データを生成する（ステップＳ３０２）。ここで生成される２次元グラフィックスのビットマップ画像データは、１ピクセルのデータが０〜３で表現される４階調のデータ形式であるとする。図４（ｂ）は、ステップＳ３０２で生成される２次元グラフィックスのビットマップ画像データの例を示す図である。本実施形態では、アウトラインの内部に全てが属するピクセルの階調は３に設定される。アウトラインの内部に一部が属するピクセルの諧調は、アウトライン内に属する割合によって０〜３の４段階に分類される。また、アウトラインの外部に属するピクセルの階調は０に設定される。

次に変形情報取得部２０４は、ＲＯＭ１０３より２次元グラフィックスを３次元に変形するための変形情報を取得する（ステップＳ３０３）。２次元グラフィックスの変形情報の例としての文字の変形情報は、一般的に図５（ａ）に示すような３×３行列で表現される。図５（ａ）に示す行列はi≠０であり、且つ正則行列であるとする。図５（ｂ）は本実施形態で適用する行列を示している。図５（ｃ）は長方形ＡＢＣＤに対して図５（ｂ）に示す変形行列を適用し、四角形Ａ´Ｂ´Ｃ´Ｄ´に変形されることを示している。長方形ＡＢＣＤの内部に包含される任意の点Ｐが変形行列によって点Ｐ´に写像されるとすると、Ｐ´は四角形Ａ´Ｂ´Ｃ´Ｄ´に包含される。また、点Ｐ´に対して変形行列の逆行列を適用すると点Ｐが求まる。

次に２次元ビットマップ補正部２０３は、２次元グラフィックスのビットマップ画像データを補正する（ステップＳ３０４）。ここでは、２次元グラフィックスのビットマップ画像データの補正方法として、ぼかし効果を適用する。図４（ｃ）は、ぼかし効果の１つであるガウスぼかしを適用して補正した２次元グラフィックスのビットマップ画像データを示す図である。

次に２次元ビットマップ描画部２０５は、補正後の２次元グラフィックスのビットマップ画像データに変形行列を適用し、３次元に変形して描画する（ステップＳ３０５）。変形行列を適用した２次元グラフィックスのビットマップ画像データの描画は、画像補間処理と呼ばれる画像処理を行うことによって実現する。

本実施形態において画像補間処理には、計算コストの低いニアレストネイバー法を用いることにする。図５（ｄ）はニアレストネイバー法を具体的に説明するための図である。図５（ｄ）において、参照元画像データのピクセルＰ´について色を決定するのに、先ず変形行列の逆行列を適用して参照先画像データの座標（参照先座標）Ｐを求める。そして、参照先画像データの座標Ｐに最も近い参照先画像データのピクセルＰ´´の色を参照元画像データのピクセルＰ´の色と決定する。同様に、参照元画像データのピクセルＰ´に隣接する参照元画像データのピクセルＱ´に変形行列の逆行列を適用して参照先画像データの座標（参照先座標）Ｑを求める。そして、参照先画像データの座標Ｑに最も近いピクセルＱ´´の色を参照元画像データのピクセルＱ´の色と決定する。なお、参照元画像データのピクセルＰ´、Ｑ´が隣接していても、参照先画像データのピクセルであるＰ´´、Ｑ´´が隣接しているとは限らない。以下の説明においては、参照元画像データのピクセルを参照元ピクセルと称し、参照先画像データのピクセルを参照先ピクセルと称す。

図６（ａ）は、図４（ｃ）で説明した補正処理を行った２次元グラフィックスのビットマップ画像データに対して、図５（ｄ）で説明した画像補間処理を実行した状態を示す図である。一方、図６（ｂ）は、図４（ｃ）で説明した補正処理を行わなかった２次元グラフィックスのビットマップ画像データに対して、図５（ｄ）で説明した画像補間処理を実行した状態を示す図である。図６（ｂ）では、画像補間処理において参照先ピクセルに文字“Ａ"の横棒が含まれないため、文字“Ａ”の横棒に該当する参照元ピクセルが消滅し、“∧”（数学記号の合接）が描画されているのと区別ができない。これに対し、図６（ａ）では、“Ａ”の横棒に該当する参照元ピクセルが消滅しておらず、“Ａ”と認識することができる。

ここで、文字“Ａ”の横棒が消滅する条件について説明する。先ず図５（ｂ）に示す変形行列の逆行列を計算すると、図５（ｅ）に示すような３×３の正則行列が得られる。図５（ｅ）の行列から、参照先ピクセルのうち、特定のＹ座標のピクセルは参照されないことがわかる。図５（ｆ）は、参照元画像データの整数座標に図５（ｅ）の行列を適用したときに、ニアレストネイバー法によって選択されるピクセルのＹ座標の計算結果を求めた表を示している。参照先ピクセルのＹ座標の計算には参照元ピクセルのＸ座標値は関係しないので、ここでは考慮しない。図５（ｆ）に示す表より、本実施形態の場合は参照元ピクセルのＹ座標の値が３１、３６、４１、１０４、１０５等の値は参照されていないことがわかる。これは、図５（ｂ）に示す行列が、図５（ａ）に示す行列の一般形におけるｃの値が０であるときに起こる。このように参照されないピクセルがＸ軸に平行に存在し、２次元グラフィックスのビットマップ画像データ内に存在する細い横線がその線上に存在すると、変形処理後に消滅してしまうことになる。

なお、ステップＳ３０４において、ぼかし効果として一定のガウスぼかしを適用する例について説明したが、ガウスぼかし以外のぼかし効果を適用してもかまわない。また、ぼかし効果を付与する方向や強さのパラメータを調整し、より適したぼかし効果を適用するようにしてもよい。ここで、ガウスぼかしの方向と強さを計算して適用する方法について説明する。図５（ｂ）に示す変形行列の場合、参照先ピクセルのうち参照されないピクセルがＸ軸に平行に存在するので、Ｙ軸方向へのぼかし処理を適用することで線を消滅させずに済む。さらに、Ｙ座標の値が大きくなるに従って、複数の連続したＹ座標の値が参照されないことがある。例えば図５（ｆ）において、Ｙ座標の値が１０４、１０５のときに発生している。このとき、Ｙ座標の値と変換行列から、ぼかし効果による影響の範囲が２ピクセル以上になるようにして適用することで、変形処理後に細い横線が消滅せずに描画されるようになる。図４（ｄ）は、図４（ｂ）に示した２次元グラフィックスのビットマップ画像データに対してＹ軸方向にぼかし効果を適用した例である。Ｙ軸周りに回転する変形行列では、参照先ピクセルのうち参照されないピクセルがＹ軸に平行に存在するので、Ｘ軸方向にぼかし効果を適用すればよい。

さらに、２次元グラフィックスのビットマップ画像データの補正方法は、他の方法を適用してもよい。例えば２次元グラフィックスのビットマップ画像データを所定のピクセル数だけ平行移動させ、平行移動前後のビットマップ画像データと当該平行移動の軌跡との和集合を補正結果のビットマップ画像データとしてもよい。例えば、２次元グラフィックスのビットマップ画像データをＸ軸方向に１ピクセル、Ｙ軸方向に１ピクセルずらした軌跡を補正結果とすること等が挙げられる。なお、ぼかし効果と同様に、平行移動させるピクセル数や移動方向を、変形行列を基に計算するようにしてもよい。

また、２次元グラフィックスのビットマップ画像データの補正方法として、文字の輪郭を太らせる効果を適用してもよい。例えば、２次元グラフィックスのビットマップ画像データ内において、或る対象ピクセルとその周囲８ピクセルとのうちで最も輝度の高いピクセル色を当該対象ピクセルの色として置換することで、文字の輪郭を太らせることができる。ここでも、文字の輪郭を太らせる方向や文字の輪郭を太らせる大きさを変形行列に基づいて計算してもよい。

また、ステップＳ３０５において、画像補間処理にニアレストネイバー法を用いたが、代わりにバイリニア法を用いるようにしてもよい。バイリニア法はニアレストネイバー法より計算コストが高いが、参照先ピクセルで参照されないピクセルが少なくなり、補正の効果の強さを小さくすることができる。

なお、本実施形態では、入力される２次元グラフィックスがアウトライン形式で表現された文字である場合を例に挙げたが、ビットマップ形式で表現された文字であっても、ストローク形式で表現された文字でもよい。例えば、線画のように細いストロークを３次元変形して描画する場合についても、線画を２次元グラフィックスのビットマップ画像データに描画した後に補正処理を行い、３次元変形して描画することでも同様の効果を得ることができる。

上記実施形態においては、アウトラインフォントを多数の三角形に分割する方法や、バイキュービック法のような画像補間アルゴリズムを使用する方法を採用していない。従って、メモリ使用量を抑制し、計算コストの高い画像補間アルゴリズムを使用することなく、３次元変形後の文字等の視認性を向上させることが可能となる。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１００：描画処理装置、２０１：形状情報取得部、２０２：図形レンダリング部、２０３：２次元ビットマップ補正部、２０４：変形情報取得部、２０５：２次元ビットマップ描画部

Claims (12)

1. ２次元グラフィックスの形状情報を取得する第１の取得手段と、
   前記２次元グラフィックスの形状情報に基づいて、当該２次元グラフィックスのビットマップ画像データを生成する生成手段と、
   当該２次元グラフィックスを３次元に変形させるための変形情報を取得する第２の取得手段と、
   前記変形情報に基づいて、前記２次元グラフィックスのビットマップ画像データに対する補正処理を実行する補正手段と、
   前記変形情報に基づいて、前記補正手段により補正処理が施された前記２次元グラフィックスのビットマップ画像データを３次元に変形して描画する描画手段とを有することを特徴とする描画処理装置。
2. 前記２次元グラフィックスは文字であり、当該文字は、ビットマップ形式、アウトライン形式又はストローク形式で表現されることを特徴とする請求項１に記載の描画処理装置。
3. 前記２次元グラフィックスは、線画であることを特徴とする請求項１に記載の描画処理装置。
4. 前記描画手段は、ニアレストネイバー法又はバイリニア法の画像補間アルゴリズムに従って描画処理を実行することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の描画処理装置。
5. 前記補正手段は、前記２次元グラフィックスのビットマップ画像データに対してぼかし効果を付与する補正処理を実行することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の描画処理装置。
6. 前記補正手段は、当該ぼかし効果を付与する方向及び当該ぼかし効果の強さのうちの少なくとも何れか一方を前記変形情報に基づいて決定することを特徴とする請求項５に記載の描画処理装置。
7. 前記補正手段は、前記２次元グラフィックスのビットマップ画像データを所定のピクセル数だけ所定の移動方向に平行移動し、平行移動前後のビットマップ画像データと当該平行移動の軌跡との和集合を補正結果のビットマップ画像データとすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の描画処理装置。
8. 前記補正手段は、前記ピクセル数及び前記所定の移動方向のうちの少なくとも何れか一方を前記変形情報に基づいて決定することを特徴とする請求項７に記載の描画処理装置。
9. 前記補正手段は、前記２次元グラフィックスの輪郭を太らせる効果として、前記２次元グラフィックスのビットマップ画像データに対して、対象ピクセルの色を、当該対象ピクセルとその周囲のピクセルとのうちで最も輝度が高いピクセルの色に置換することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の描画処理装置。
10. 前記補正手段は、前記２次元グラフィックスの輪郭を太らせる方向及び前記２次元グラフィックスの輪郭を太らせる大きさのうちの少なくとも何れか一方を前記変形情報に基づいて決定することを特徴とする請求項９に記載の描画処理装置。
11. 描画処理装置により実行される描画処理方法であって、
    ２次元グラフィックスの形状情報を取得する第１の取得ステップと、
    前記２次元グラフィックスの形状情報に基づいて、当該２次元グラフィックスのビットマップ画像データを生成する生成ステップと、
    当該２次元グラフィックスを３次元に変形させるための変形情報を取得する第２の取得ステップと、
    前記変形情報に基づいて、前記２次元グラフィックスのビットマップ画像データに対する補正処理を実行する補正ステップと、
    前記変形情報に基づいて、前記補正ステップにより補正処理が施された前記２次元グラフィックスのビットマップ画像データを３次元に変形して描画する描画ステップとを含むことを特徴とする描画処理方法。
12. ２次元グラフィックスの形状情報を取得する第１の取得ステップと、
    前記２次元グラフィックスの形状情報に基づいて、当該２次元グラフィックスのビットマップ画像データを生成する生成ステップと、
    当該２次元グラフィックスを３次元に変形させるための変形情報を取得する第２の取得ステップと、
    前記変形情報に基づいて、前記２次元グラフィックスのビットマップ画像データに対する補正処理を実行する補正ステップと、
    前記変形情報に基づいて、前記補正ステップにより補正処理が施された前記２次元グラフィックスのビットマップ画像データを３次元に変形して描画する描画ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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