JP7370363B2 - 情報処理装置、プログラム及び描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置、プログラム及び描画方法に関する。

従来、３次元仮想空間に配置されるオブジェクトはボリュームレンダリングという手法を用いて描画されていた。ボリュームレンダリングは、ボリュームデータという「voxel（ボクセル）」と呼ばれる六面体（立方体）の集まりで形成された３次元的なデータを、voxel単位の輝度を算出し、全体を見渡せる２次元画像としてピクセルに変換を行い、画面に表示する技術である。この技術のためには、輝度を算出する処理が必要となる。そこで、レイマーチ、又はレイトレーシングと呼ばれる、３次元仮想空間で特定される視点に入力される光線を追跡することで、視点で観測される像をシミュレートする技術が用いられている。

特許文献１には、第１画像データを取得する取得手段と、第１画像データの色を所定色域に含まれる色に変換して、第２画像データを生成する変換手段と、第２画像データに基づいて画像を表示する表示手段と、を有し、目標輝度に変換後の色の輝度が近づくように色を変換する第１変換処理と、輝度が変化しないように色を変換する第２変換処理と、の少なくとも一方の変換処理で、第１画像データの色を変換する表示装置について記載されている。

特許６６１４８５９号公報

従来の技術で情報処理装置がオブジェクトをボリュームレンダリングする場合、レイマーチを行う過程で色や輝度の計算を行い、その計算結果の累積値を用いて画像を描画していた。一方、近年の高フレームレートかつ高精細画像での描画処理では、輝度ごとの計算量の削減が求められている。しかし、従来のレイマーチを行う過程で行われる色や輝度の計算の計算量は膨大であり、情報処理装置に対して処理負荷がかかっていた。

また、特許文献１に開示された技術は、輝度と特定輝度との比較、色の変換処理が必要であるため、処理量を削減することはできなかった。また、写実的な画像であれば、輝度が反映されても違和感はないが、イラスト画像である場合、輝度がそのまま反映されると違和感が生じやすい。また、イラストの制作者が意図した画像が得られるとは限らなかった。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、制作者が意図した画像を表現することを目的とする。

本発明に係る情報処理装置は、３次元仮想空間の視点を取得する視点取得部と、３次元仮想空間に配置され、視点を基準として画面に描画されるオブジェクトの輝度を、少なくとも視点に入射する仮想光の経路を計算して決定し、オブジェクトの輝度を含むオブジェクト情報を取得するオブジェクト情報取得部と、オブジェクトの輝度に応じた色を反映させたオブジェクトを含む画面を、オブジェクト情報に基づいて描画する画面描画部と、表示装置に画面を出力する画面出力部と、を備え、オブジェクトの輝度ごとにコンテンツの制作者による色彩表現が可能となる色情報が格納された輝度－色対応情報と、輝度－色対応情報を参照して読み出した、オブジェクトの輝度に対応する色情報に基づいて、画面の画素ごとに色を決定する色決定部と、を有する。
また、本発明に係る情報処理装置は、３次元仮想空間の視点を取得する視点取得部と、３次元仮想空間に配置され、視点を基準として画面に描画されるオブジェクトの輝度を、少なくとも視点に入射する仮想光の経路を計算して決定し、オブジェクトの輝度を含むオブジェクト情報を取得するオブジェクト情報取得部と、オブジェクトの輝度に応じた色を反映させたオブジェクトを含む画面を、オブジェクト情報に基づいて描画する画面描画部と、表示装置に画面を出力する画面出力部と、を備え、画面描画部は、オブジェクトの輝度ごと、かつ、シーンごとに設定される色味ごとに色情報が格納された輝度－色味－色対応情報と、輝度－色味－色対応情報を参照して読み出した、オブジェクトの輝度に対応する色情報に基づいて、画面の画素ごとに色を決定する色決定部と、を有する。
また、本発明に係る情報処理装置は、３次元仮想空間の視点を取得する視点取得部と、３次元仮想空間に配置され、視点を基準として画面に描画されるオブジェクトの輝度を、少なくとも視点に入射する仮想光の経路を計算して決定し、オブジェクトの輝度を含むオブジェクト情報を取得するオブジェクト情報取得部と、オブジェクトの輝度に応じた色を反映させたオブジェクトを含む画面を、オブジェクト情報に基づいて描画する画面描画部と、表示装置に画面を出力する画面出力部と、を備え、画面描画部は、オブジェクトの輝度ごと、かつ視点からオブジェクトまでの距離ごとに色情報が格納された輝度－距離－色対応情報と、輝度－距離－色対応情報を参照して読み出した、オブジェクトの輝度及びオブジェクトまでの距離に対応する色情報に基づいて、画面の画素ごとに色を決定する色決定部と、を有する。

本発明によれば、制作者が意図した画像の表現が可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像描画システムの概要を示す全体構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る情報処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る３次元仮想空間におけるオブジェクトの配置例を示す上面図と画面の例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る情報処理装置の機能構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る距離－濃度カーブを近似した近似カーブの例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る情報処理装置全体の処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係るオブジェクト情報取得処理の詳細な処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る画面描画処理の詳細な処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る濃度決定処理の詳細な処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る情報処理装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係るＬＵＴの構成例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る画面描画処理の詳細な処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る画面描画処理の詳細な処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態の第１の変形例に係るＬＵＴの構成例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態の第２の変形例に係るＬＵＴの構成例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態の第３の変形例に係るＬＵＴの構成例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係るコンテンツ配信システムのハードウェア構成例を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

［第１の実施の形態］
＜画像描画システムの全体構成例＞
図１は、第１の実施の形態に係る画像描画システム１の概要を示す全体構成図である。
画像描画システム１は、情報処理装置２、操作コントローラ３及び表示装置４を備える。情報処理装置２には、操作コントローラ３及び表示装置４が無線又は有線により接続されている。情報処理装置２として、例えば、ゲーム専用端末、ＰＣ（Personal Computer）等が用いられる。操作コントローラ３は、情報処理装置２を使用するユーザが行った操作の入力情報を情報処理装置２に入力するための入力装置の一例として用いられる。

画像描画システム１では、光ディスク等の記録媒体に記録されたプログラムを情報処理装置２が読み出して実行する処理、情報処理装置２が操作コントローラ３からの入力情報に合わせて画面を描画する処理、表示装置４が画面を表示する処理が行われる。本明細書では、テキスト、静止画、動画、音楽、音声、及びそれらを組み合わせた情報をコンテンツと称する。コンテンツは、情報処理装置２が記録媒体から読み出したプログラムを実行することで表現される。また、コンテンツ特有の動作は、コンテンツ自体のプログラムによって制御される。このため、以下の説明では、プログラムとコンテンツを同じ意味として用いることがある。

本実施の形態では、情報処理装置２が処理するプログラムがコンピューターゲームであるとする。情報処理装置２は、後述する図２に示す光学ドライブ２９に装填された光ディスク等の外部記録媒体からプログラムを読み込んで、所定の処理を行い、表示装置４に処理結果としての映像を表示する。なお、情報処理装置２は、自身が有する内部記録媒体にプログラムを記録しておき、内部記録媒体からプログラムを読み込んで所定の処理を行うこともできる。

情報処理装置２は、操作コントローラ３から入力される操作信号に基づいてプログラムを選択し、表示装置４の画面に合わせた映像信号を表示装置４に出力する。操作コントローラ３により操作されるプログラムがコンピューターゲームである場合、情報処理装置２は、操作コントローラ３からの入力情報に応じて画面を描画し、この画面の映像を表示装置４に表示するための映像信号を出力する。
表示装置４は、情報処理装置２から入力する映像信号に基づいて、映像を表示する。

例えば、情報処理装置２で読み込まれるコンピューターゲームでは、情報処理装置２のユーザが操作コントローラ３を通じて、表示装置４に表示される特定のキャラクター（「プレイヤー」と呼ぶ）に対する操作を行うことで、プレイヤーを含めた様々なシーンが描画された画面が表示装置４に表示される。プレイヤーは、３次元仮想空間内を自由に移動できるオブジェクトである。操作コントローラ３からのプレイヤーに対する操作として、例えば、プレイヤーの上下左右斜め方向への移動の他、プレイヤーを含むシーンを俯瞰する視点の移動、各種のコマンド入力等がある。操作コントローラ３で行われた操作により、表示装置４に表示されるプレイヤー及びシーンがほぼリアルタイムで変化する。このため、ユーザが意図した位置、コマンド等に対応したプレイヤーを含むシーンが表示装置４に表示される。

＜情報処理装置及びコンテンツ配信サーバのハードウェア構成例＞
次に、画像描画システム１を構成する情報処理装置２のハードウェア構成例を説明する。
図２は、情報処理装置２のハードウェア構成例を示すブロック図である。

（情報処理装置の構成例）
情報処理装置２は、各種のプログラムを実行可能なコンピューターとして動作する計算機の一例である。この情報処理装置２は、バス２５にそれぞれ接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）２２、ＲＯＭ（Read Only Memory）２３、ＲＡＭ（Random Access Memory）２４、ネットワークインターフェイス２６、入出力インターフェイス２７、不揮発性ストレージ２８及び光学ドライブ２９を備える。

ＣＰＵ２１は、本実施の形態に係る各機能を実現するソフトウェアのプログラムコードをＲＯＭ２３から読み出してＲＡＭ２４にロードし、実行する。ＲＡＭ２４には、ＣＰＵ２１又はＧＰＵ２２の演算処理の途中で発生した変数やパラメーター等が一時的に書き込まれ、これらの変数やパラメーター等がＣＰＵ２１又はＧＰＵ２２によって適宜読み出される。ＣＰＵ２１は、情報処理装置２のＯＳ（Operating System）の処理、情報処理装置２内の各部で行われるデータの入出力の管理等の処理を行う。

ＧＰＵ２２は、例えば、３次元オブジェクトを画面に描画するために必要な処理を行う。以下の説明で、描画処理とは、ＣＰＵ２１の指示によりＧＰＵ２２によって行われる処理を指す。図２に示すようにＧＰＵ２２とＣＰＵ２１とは別体で構成されてもよいし、ＣＰＵ２１の内部にＧＰＵ２２が組み込まれた構成としてもよい。

ネットワークインターフェイス２６には、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）等が用いられ、ＮＩＣの端子に接続されたＬＡＮ（Local Area Network）、専用線等を介して各種のデータを取得したり、他の情報処理装置２との間で通信を行ったりすることが可能である。

入出力インターフェイス２７は、操作コントローラ３から受け取った操作信号を所定の形式のデータに変換し、ＣＰＵ２１に渡す。また、入出力インターフェイス２７は、ＧＰＵ２２で描画された画面のデータを映像信号に変換し、表示装置４に出力する。表示装置４は、入出力インターフェイス２７から受け取った映像信号に基づいた映像を画面に表示する。なお、入出力インターフェイス２７は、音声信号を表示装置４に出力することもできる。表示装置４は、入出力インターフェイス２７から受け取った音声信号に基づいて、表示装置４に構成される不図示のスピーカから音声を放音することができる。

不揮発性ストレージ２８としては、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ又は不揮発性のメモリ等が用いられる。この不揮発性ストレージ２８には、ＯＳ、各種のパラメーターの他に、情報処理装置２を機能させるためのプログラムが記録されている。ＲＯＭ２３及び不揮発性ストレージ２８は、ＣＰＵ２１が動作するために必要なプログラムやデータ等を記録しており、情報処理装置２によって実行されるプログラムを格納したコンピューター読取可能な非一過性の記憶媒体の一例として用いられる。

不揮発性ストレージ２８が光ディスク等で構成された外部記録媒体である場合、光学ドライブ２９は、この不揮発性ストレージ２８を読み込んで、データを取り出す。光学ドライブ２９が取り出したデータは、ＣＰＵ２１又はＧＰＵ２２による所定の演算処理に用いられる。

＜３次元仮想空間の例＞
次に、第１の実施形態に係る３次元仮想空間の例について説明する。
図３は、３次元仮想空間におけるオブジェクトの配置例を示す上面図と画面３２の例を示す図である。
図３の上側には、３次元仮想空間の上面図が示される。

３次元仮想空間には、多数のオブジェクトが配置されている。ここで、不透明オブジェクトとして用いられる円柱オブジェクト５１、半透明オブジェクトとして用いられる雲オブジェクト５０，５２，５３、半透明オブジェクトとして用いられる炎オブジェクト５４が３次元仮想空間に配置された例について説明する。図中には、視点から円柱オブジェクト５１までの距離Ｌ１、視点から雲オブジェクト５３までの距離Ｌ２、視点から炎オブジェクト５４までの距離Ｌ３が示されている。ここで、距離Ｌ１は、仮想カメラ３０から矢印４１に沿った円柱オブジェクト５１までの線分の長さを表す。同様に、距離Ｌ２は、仮想カメラ３０から矢印４２に沿った雲オブジェクト５３までの線分の長さを表し、距離Ｌ３は、仮想カメラ３０から矢印４３に沿った炎オブジェクト５４までの線分の長さを表す。

３次元仮想空間内には仮想カメラ３０が配置される。仮想カメラ３０は、３次元仮想空間内に配置されるカメラを仮想的に表現したものであり、例えば、プレイヤーの向きに合わせて３次元仮想空間内を撮影する。この仮想カメラ３０は、３次元仮想空間の任意の位置の視点に合わせて配置され、プレイヤーの向きに合わせた画像、プレイヤーを俯瞰する画像等を撮影可能である。そこで、仮想カメラ３０の位置を「視点」と呼ぶ。後述する図４に示す画面描画部１４は、視点の移動に合わせて画像を描画する。

仮想カメラ３０は、画角３１内のオブジェクトを撮影可能である。そして、仮想カメラ３０が撮影したオブジェクトは、図中に破線で示す画面３２に描画される。画面３２の描画領域は、表示装置４の表示領域にほぼ一致するものと想定する。図３では、表示装置４に表示される画面と、画面描画部１４が描画する画面３２のサイズ及び画素数は同じものとして表している。ただし、表示装置４に表示される画面と、画面描画部１４が描画する画面３２のサイズ及び画素数は異なっていてもよい。

次に、仮想カメラ３０の視点を基準として、画角３１内に３本の矢印４１～４３を想定し、複数のオブジェクトが矢印方向で並ぶときに表示装置４に表示される画面３２の例を説明する。
図３の下側には、画面３２の例が示される。画面３２は、図３の上側に示した３次元仮想空間を視点から見たものである。この画面３２は、複数の画素Ｐにより構成される。

（１）半透明オブジェクト－不透明オブジェクト－半透明オブジェクトの並び
視点から矢印４１の方向に、雲オブジェクト５０（半透明オブジェクト）、円柱オブジェクト５１（不透明オブジェクト）、雲オブジェクト５２（半透明オブジェクト）が並んでいる。円柱オブジェクト５１は不透明であるので、円柱オブジェクト５１の奥側にある雲オブジェクト５２の円柱オブジェクト５１と重なる部分は描画されていない。一方、円柱オブジェクト５１より手前側にある雲オブジェクト５０は半透明である。このため、画素Ｐ１では、雲オブジェクト５０から円柱オブジェクト５１の一部が透けて描画される。

（２）半透明オブジェクト－半透明オブジェクトの並び
視点から矢印４２の方向に、雲オブジェクト５０（半透明オブジェクト）、雲オブジェクト５３（半透明オブジェクト）が並んでいる。雲オブジェクト５０は半透明である。このため、画素Ｐ２では、雲オブジェクト５０から雲オブジェクト５３の一部が透けて描画される。そして、雲オブジェクト５３のうち、雲オブジェクト５０と重ならない部分の濃度は、雲オブジェクト５０と重なる部分の濃度とは異なって描画される。例えば、雲オブジェクト５０と雲オブジェクト５３が重なる部分は、それぞれの雲オブジェクト５０，５３が透けて描画されるため、図３の下部に示すように画素毎の濃度が濃く描画される。一方、雲オブジェクト５０と雲オブジェクト５３が重ならない部分は、それぞれの雲オブジェクト５０，５３のみが描画されるため、雲オブジェクト５０，５３が重なる部分よりも画素毎の濃度が薄く描画される。ただし、個々の雲オブジェクト５０，５３の濃度はコンポジション合成等の手法によって決まるので、雲オブジェクト５０，５３の画素毎の濃度が濃くなるか薄くなるかは断定できない。このため、個々の雲オブジェクト５０，５３の重ならない部分の濃度が、重なる部分の濃度よりも薄く描画されるとは限らない。

（３）半透明オブジェクトの内部に半透明オブジェクトが含まれる並び
視点から矢印４３の方向に、雲オブジェクト５０（半透明オブジェクト）、炎オブジェクト５４（半透明オブジェクト）が並んでいる。ただし、雲オブジェクト５０の内部に炎オブジェクト５４が含まれた状態である。雲オブジェクト５０は半透明である。このため、画素Ｐ３では、炎オブジェクト５４が雲オブジェクト５３から透けて描画される。

＜第１の実施形態に係る情報処理装置の機能構成例＞
次に、第１の実施形態に係る情報処理装置２の機能構成例について説明する。
図４は、情報処理装置２の機能構成例を示す機能ブロック図である。

情報処理装置２は、入力受付部１１、視点取得部１２、オブジェクト情報取得部１３、画面描画部１４、画面出力部１５を備える。

入力受付部１１は、操作コントローラ３から入力情報を受付ける。入力受付部１１の機能は、主に図２に示した入出力インターフェイス２７により実現される。また、入力受付部１１は、あるシーンで発生する割り込み処理等の開始情報も入力情報として受付ける。この場合、操作コントローラ３からの入力情報が無くても、シーンが切り替わったり、視点が移動したりすることがある。このため、ＣＰＵ２１の内部処理によっても実現される。

視点取得部１２は、３次元仮想空間内におけるプレイヤーオブジェクトの位置に合わせて視点を取得する。上述したように視点取得部１２が取得する視点は、図３に示した仮想カメラ３０の位置にほぼ一致するものとする。

オブジェクト情報取得部１３は、３次元仮想空間に配置される複数のオブジェクトが、それぞれ不透明オブジェクト又は半透明オブジェクトのいずれであるかを示すオブジェクト情報を取得する。なお、オブジェクト情報には、例えば、オブジェクトが雲オブジェクト、円柱オブジェクト、炎オブジェクトのいずれであるかといったオブジェクト自体の属性情報が含まれる。

他にも、オブジェクト情報には、オブジェクト情報取得部１３が決定したオブジェクトの輝度の情報が含まれる。オブジェクトの輝度は、オブジェクト情報取得部１３が計算可能である。例えば、オブジェクト情報取得部１３は、３次元仮想空間に配置され、視点を基準として画面に描画されるオブジェクトの輝度を、少なくとも視点に入射する仮想光の経路を計算して決定する。ここで、オブジェクト情報取得部１３がレイマーチ処理又はレイトレーシング処理を実行してオブジェクトの輝度を決定することができる。

画面描画部１４は、複数のオブジェクトのうち、一のオブジェクト及び他のオブジェクトが半透明オブジェクトであることをオブジェクト情報から判定した場合に、一のオブジェクト及び他のオブジェクトの濃度を求める。一のオブジェクトとは、例えば、図３に示した雲オブジェクト５０が想定される。また、他のオブジェクトとは、例えば、図３に示した雲オブジェクト５２，５３、炎オブジェクト５４が想定される。

そして、画面描画部１４は、視点から他のオブジェクトまでの距離（例えば、図３に示した距離Ｌ１～Ｌ３）に応じて、一のオブジェクトの距離と濃度との関係から一のオブジェクトの濃度及び他のオブジェクトの濃度を求める。距離と濃度との関係は、後述する図５に示す近似カーブ６５で表される。そして、画面描画部１４は、それぞれの濃度を求めた一のオブジェクト及び他のオブジェクトを含む画面３２を描画する。
画面出力部１５は、画面描画部１４により描画された画面を表示装置４に出力する。

入力受付部１１及び画面出力部１５の機能は、図２に示した入出力インターフェイス２７により実現される。また、視点取得部１２、オブジェクト情報取得部１３及び画面描画部１４の機能は、図２に示したＧＰＵ２２により実現されるが、情報処理装置２がＧＰＵ２２を有さない構成であれば、ＣＰＵ２１により実現されてもよい。

＜画面描画部の処理の詳細＞
図４に示した画面描画部１４は、上述した一のオブジェクト及び他のオブジェクトが半透明オブジェクトであることをオブジェクト情報から判定した場合に、視点からの距離に応じて濃度が変化する変化点が設定された距離と濃度との関係を決定して、一のオブジェクトの濃度及び他のオブジェクトの濃度を求める。そこで、距離と濃度との関係を表す近似カーブの作成方法、及び半透明オブジェクトの濃度の決定方法について説明する。

図５は、距離－濃度カーブを近似した近似カーブの例を示す図である。図５のグラフの横軸は距離、縦軸は濃度［％］を表す。
図５Ａは、距離－濃度カーブ６０と、ＲＧＢの３つの要素を持つ画素Ｐにより表現される近似カーブ６５の例を示す。図５Ｂは、距離－濃度カーブ７０と、ＲＧＢＡの４つの要素を持つ画素Ｐにより表現される近似カーブ７５の例を示す。以下の説明では、距離－濃度カーブ６０，７０を共に「真の濃度カーブ」とも呼ぶ。

始めに、図５Ａに示す近似カーブ６５について説明する。
図５Ａに細線で表す距離－濃度カーブ６０は、図５Ａに太線で表す距離と濃度との関係を表した近似カーブ６５で近似される。そして、距離と濃度との関係は、一のオブジェクトの画素ごとに保存される。また、近似カーブ６５を構成する変化点は、画素の要素数に合わせて設定される。図５で説明する距離とは、情報処理装置２が認識可能な最遠地点を基準（１．０）とした小数で表される値である。この距離は、地点距離（例えば、仮想カメラ３０から雲オブジェクトまでの距離）／最遠距離で求まる小数で表されるため、無次元量の値である。ただし、図５で説明する距離をメートル単位の値とする変形例を用いてもよい。

一般的に画素には、ＲＧＢの画素値が格納される。そして、画素値は、ＲＧＢのそれぞれの要素に対して「０」～「２５５」の範囲で値をとる。
一方、本実施の形態では、ＲＧＢの画素値を格納可能な画素のそれぞれの要素に対して３個の変化点６１～６３が格納される。例えば、Ｒの要素には、濃度が０％である時の変化点６１に対応する「０．２５」が格納される。同様に、Ｇの要素には濃度が５０％である時の変化点６２に対応する「０．４」が格納され、Ｂの要素には濃度が１００％である時の変化点６３に対応する「０．８」が格納される。

ＲＧＢの各要素に格納される距離は、浮動小数点で表される値である。本実施の形態では、浮動小数点がｆｌｏａｔ型で表される。ｆｌｏａｔ型のデータは、４バイト（３２ビット）のサイズを持つ。また、ｆｌｏａｔ型のデータは、符号部（１ビット）、指数部（８ビット）、仮数部（２３ビット）で構成される。このため、ＲＧＢの各要素は、３２ビットのデータを格納可能としている。距離をｆｌｏａｔ型の浮動小数点で表現することで、距離の値を細かく設定できるようになり、距離の確度が向上する。例えば、仮想カメラ３０から雲オブジェクトまでの距離を３ｋｍのように表現することが可能となる。なお、距離を浮動小数点で表さなければ、距離を表現可能な桁数が少なくなる。このため、例えば、雲オブジェクトの距離を３ｋｍ先と表現したとしても、実際の値に対する誤差が大きくなり、距離の確度が下がる。

ここで、一のオブジェクトの濃度と、他のオブジェクトの濃度との関係について説明する。
まず、一のオブジェクト（例えば、雲オブジェクト）については、距離と濃度の関係が予め決められている。つまり、一のオブジェクトにおける真の濃度カーブが定められている。したがって、画面描画部１４は、一のオブジェクト単体であって、他のオブジェクトと重なりのない画素Ｐについては、一のオブジェクトの真の濃度カーブを参照して一のオブジェクトの濃度を決定する。

一方で、一のオブジェクトと他のオブジェクトが重なる画素Ｐの濃度を決定するにあたって、画面描画部１４が一のオブジェクトの真の濃度カーブを参照する点までは、一のオブジェクト単体であって、他のオブジェクトと重なりのない場合における上述した濃度決定処理と同様である。ただし、画面描画部１４は、一のオブジェクトと他のオブジェクトとの重なりを考慮する必要があるので、一のオブジェクトの濃度を直ちに決定できない。そこで、画面描画部１４は、図５Ａに示す変化点６１～６３をＲＧＢのそれぞれの要素に保存する。その後、画面描画部１４は、他のオブジェクトの描画処理において、変化点６１～６３から近似カーブ６５を決定することで、一のオブジェクトと他のオブジェクトの濃度を決定する。このように近似カーブ６５が、視点からの距離に応じて濃度が変化する変化点が設定された距離と濃度との関係の一例として用いられる。

例えば、画面描画部１４は、図３に示した視点側に存在する雲オブジェクト５０の画素Ｐに基づいて、図５Ａに示す近似カーブ６５を決定したとする。そして、図３に示した雲オブジェクト５０より奥側に存在する雲オブジェクト５３が距離Ｌ２の位置で図５Ａに示されると想定する。図３に示したように視点側にある雲オブジェクト５０の奥行き方向の厚み、濃度等により、奥側にある雲オブジェクト５３の濃度が変化する。また、画素毎にＺバッファが設けられているので、画面描画部１４は、複数のオブジェクトの重なり順序が分かる。そこで、画面描画部１４は、視点を基準としてある画素Ｐで雲オブジェクト５０，５３が重なって並んでいると判定すると、画素Ｐにおける近似カーブ６５を作成する。

ここで、雲オブジェクト５０の濃度が０［％］の距離にあるオブジェクト５５は、不透明オブジェクト又は半透明オブジェクトのいずれであっても、このオブジェクト５５の元の濃度で描画される。一方、雲オブジェクト５０の濃度が１００［％］の距離にあるオブジェクト５６は、不透明オブジェクト又は半透明オブジェクトのいずれであっても、描画されないか、透明で描画される。

雲オブジェクト５０の濃度が０［％］～１００［％］の範囲内であれば、雲オブジェクト５０に重なる雲オブジェクト５３の濃度が影響される。そこで、画面描画部１４は、画素Ｐの要素に格納された変化点６１～６３を用いて近似カーブ６５を決定した後、雲オブジェクト５０より奥側にある雲オブジェクト５３までの距離Ｌ２を近似カーブ６５に当てはめる。そして、画面描画部１４は、距離Ｌ２における近似カーブ６５により雲オブジェクト５０の濃度ｘ［％］を求める。濃度ｘ［％］が濃度１００［％］より低い値であることは、雲オブジェクト５０を透過して、奥側にある雲オブジェクト５３が描かれることを意味する。そこで、画面描画部１４は、奥側にある雲オブジェクト５３の元の濃度を１００［％］とした時に、雲オブジェクト５３の濃度を、１００［％］－ｘ［％］と算出し、濃度１００［％］－ｘ［％］で雲オブジェクト５３を描画する。

ここで、視点側に存在する一の半透明オブジェクトの濃度に対して、奥側に存在する他の半透明オブジェクトの濃度を求める式は、上記の加算合成の式（元の濃度の１００［％］－ｘ［％］）に限らない。他の半透明オブジェクトの濃度は、他にも乗算合成などの様々な手法を用いてよい。

なお、上記の考察は、複数の半透明オブジェクトがある画素Ｐで重なるときに描画される様子を説明したものである。雲オブジェクト５３が視点から距離Ｌ２の場所に配置されていても、雲オブジェクト５３が雲オブジェクト５０と重ならない部分は、雲オブジェクト５０の濃度の影響を受けない。このため、雲オブジェクト５０と重ならない部分は、雲オブジェクト５３の元の濃度で描画される。

また、画素毎に真の濃度カーブが異なる。このため、雲オブジェクト５０の奥行き方向の厚みによっても、雲オブジェクト５０に重なる他の半透明オブジェクト（雲オブジェクト５３等）の濃度が画素毎に異なるので、画面描画部１４が画素毎に処理する必要がある。例えば、奥行き方向に厚い雲オブジェクト５０が視点側に存在する場合は、他の半透明オブジェクトの濃度は薄くなる。逆に、奥行き方向に薄い雲オブジェクト５０が視点側にある場合は、他の半透明オブジェクトの濃度は濃くなる。

次に、図５Ｂに示す近似カーブ７５について説明する。
図５Ｂでは、細線で表す距離－濃度カーブ７０が、図５Ｂに太線で表す距離と濃度との関係を表した近似カーブ７５で近似される。なお、図５Ｂに示す距離－濃度カーブ７０は、図５Ａに示した距離－濃度カーブ６０とは少し異なる。

図５Ｂに示す形態では、ＲＧＢＡの画素値を格納可能な画素のそれぞれの要素に対して４個の変化点７１～７４が格納される。例えば、Ｒの要素には、濃度が０％である時の変化点７１に対応する「０．２５」が格納され、Ｇの要素には濃度が３３％である時の変化点７２に対応する「０．４４」が格納される。同様に、Ｂの要素には濃度が６６％である時の変化点７３に対応する「０．５５」が格納され、Ａの要素には濃度が１００％である時の変化点７４に対応する「０．８」が格納される。

図５Ｂに示す近似カーブ７５は、変化点の数が多いので、図５Ａに示した近似カーブ６５よりも距離－濃度カーブ７０を良好に近似できている。ただし、ＲＧＢＡの要素に変化点７１～７４が格納されるので、画素毎のデータサイズが大きくなる。

なお、図５では、ＲＧＢ又はＲＧＢＡの各要素に格納される距離をｆｌｏａｔ型の浮動小数点で表した例を示したが、ＲＧＢ又はＲＧＢＡの各要素に格納される距離をｄｏｕｂｌｅ型の浮動小数点で表すことも可能である。ｄｏｕｂｌｅ型のデータは、４バイト（３２ビット）のサイズを持つ。また、ｄｏｕｂｌｅ型のデータは、符号部（１ビット）、指数部（１１ビット）、仮数部（５２ビット）で構成される。このため、ｄｏｕｂｌｅ型の浮動小数点は、ｆｌｏａｔ型の浮動小数点の倍の精度を持っており、ｆｌｏａｔ型より遠くの距離を表すことも可能となる。

画面描画部１４が図５Ｂに示す近似カーブ７５を用いて、複数の半透明オブジェクトがある画素で重なるときに描画する時の処理は、図５Ａに示す近似カーブ６５を用いて複数の半透明オブジェクトを描画する時の処理と同様である。

また、図５Ａでは、ＲＧＢの各要素に格納される距離として、濃度を０％、５０％、１００％で等分割した時の距離を用いた。しかし、ＲＧＢの各要素に格納される距離として、画素のＲＧＢの要素に対して、それぞれ濃度を１０％、５０％、９０％のように不等分割した時の距離を用いてもよい。同様に、ＲＧＢＡの各要素に格納される距離にも、画素のＲＧＢＡの要素に対して、濃度を不等分割した時の距離を用いてもよい。

なお、近似カーブは、図５に示したような折れ線で表してもよいし、所定の曲線回帰手法（例えば、カーブフィッティング）を用いて、より精度の高い曲線関数で表してもよい。

また、真の濃度カーブを距離と濃度との関係の一例として用いてもよい。この場合、画面描画部１４は、真の濃度カーブに基づいて、一のオブジェクトの濃度及び他のオブジェクトの濃度を求めることが可能である。

＜情報処理装置における処理の流れ＞
以上の考察を踏まえて、本実施の形態に係る情報処理装置２で行われる画面３２の描画方法に係る処理について、以下の図６～図９に示すフローチャートを参照して説明する。以下の説明では、図５Ａに示したＲＧＢの３つの要素を持つ画素Ｐにより表現される近似カーブ６５を用いて処理が行われるものとする。
図６は、情報処理装置２全体の処理の例を示すフローチャートである。

始めに、入力受付部１１は、操作コントローラ３から入力情報を受付ける（Ｓ１）。上述したように入力情報には、操作コントローラ３から入力される情報だけでなく、例えば、現在のシーンから別のシーンに切り替わることを示す情報、３次元仮想空間内で発生したイベントにより光や地形が変化することを示す情報等が含まれる。次に、視点取得部１２は、３次元仮想空間における視点を取得する（Ｓ２）。

次に、オブジェクト情報取得部１３は、図３に示した仮想カメラ３０の画角内に配置された全てのオブジェクトのオブジェクト情報を取得する（Ｓ３）。オブジェクト情報として、例えば、視点からオブジェクトまでの距離等の情報がある。また、オブジェクト情報取得部１３は、オブジェクトの輝度を算出して取得する。

次に、画面描画部１４は、画面を描画する（Ｓ４）。この時、画面描画部１４は、複数の半透明オブジェクトが並んで配置されている場合に、図５Ａに示した近似カーブ６５を用いて、複数の半透明オブジェクトの濃度を画素毎に算出する。

最後に、画面出力部１５は、画面描画部１４により描画された画面を表示装置４に出力する（Ｓ５）。ここで、画面出力部１５は、表示装置４が受け付け可能な映像信号を表示装置４に送信することで、画面を出力する。表示装置４は、映像信号を受信すると画面を表示する。

なお、画面描画部１４が描画する画面３２の解像度と、表示装置４が表示可能な画面の解像度は同じでもよいし、異なっていてもよい。例えば、画面描画部１４が２Ｋサイズの画面を描画して出力した場合であっても、画面出力部１５が画面を４Ｋサイズにアップコンバートすることで、４Ｋ映像を表示可能な表示装置４が４Ｋサイズの画面を表示することも可能である。

次に、図６のステップＳ３に示したオブジェクト情報取得処理の詳細例について説明する。
図７は、オブジェクト情報取得処理の詳細な処理の例を示すフローチャートである。

始めに、オブジェクト情報取得部１３は、３次元仮想空間に配置されたオブジェクトの属性情報をオブジェクト毎に取得する（Ｓ１１）。オブジェクトの属性情報には、オブジェクトを規定するための様々な情報が含まれる。例えば、オブジェクトには、不透明オブジェクト又は半透明オブジェクトのいずれであるかを示す属性情報が設定されている。このため、オブジェクト情報取得部１３は、注目するオブジェクトの属性情報に基づいて、このオブジェクトが不透明オブジェクト又は半透明オブジェクトのいずれであるかを判定する。

また、オブジェクト情報取得部１３は、注目するオブジェクトの属性情報に基づいて、このオブジェクトが岩オブジェクト、人オブジェクト、雲オブジェクトのいずれであるかを判断することも可能である。また、オブジェクト情報取得部１３は、視点からオブジェクトまでの距離を画素Ｐごとに取得することで、オブジェクトの並び、オブジェクトの重なり等を把握できる。

次に、オブジェクト情報取得部１３は、画角内のオブジェクトに対してレイマーチ処理を行い、図３に示した画面３２の画素Ｐごとに輝度を算出する（Ｓ１２）。

次に、オブジェクト情報取得部１３は、視点からオブジェクトまでの距離を画素毎に取得する（Ｓ１３）。図３に示したように、オブジェクト情報取得部１３は、画面３２の画素Ｐごとに視点から各オブジェクトまでの距離を取得する。
その後、オブジェクト情報取得部１３は、図６に示した描画処理（Ｓ４）に処理を戻す。

次に、図６のステップＳ４に示した画面描画処理の詳細例について説明する。
図８は、画面描画処理の詳細な処理の例を示すフローチャートである。

始めに、画面描画部１４は、図３に示した１枚の画面３２内の全ての画素Ｐを処理したか否かを判断する（Ｓ２１）。画面３２内の全ての画素Ｐを処理していなければ（Ｓ２１のＮＯ）、画面描画部１４は、未処理の画素Ｐに注目して複数のオブジェクトが重なる画素Ｐがあるか否かを判断する（Ｓ２２）。

複数のオブジェクトが重なる画素Ｐがなければ（Ｓ２２のＮＯ）、画面描画部１４は、再びステップＳ２１に戻って処理を続ける。
一方、複数のオブジェクトが重なる画素Ｐがあれば（Ｓ２２のＹＥＳ）、画面描画部１４は、重なる複数のオブジェクトが半透明オブジェクトであるか否かを判断する（Ｓ２３）。例えば、図３に示した画素Ｐ２，Ｐ３が、重なる複数のオブジェクトが半透明オブジェクトを表している。

重なる複数のオブジェクトが半透明オブジェクトでなければ（Ｓ２３のＮＯ）、画面描画部１４は、再びステップＳ２１に戻って処理を続ける。
一方、重なる複数のオブジェクトのいずれかが半透明オブジェクトであれば（Ｓ２３のＹＥＳ）、画面描画部１４は、各オブジェクトの濃度を画素ごとに決定する処理を行う（Ｓ２４）。その後、画面描画部１４は、再びステップＳ２１に戻って処理を続ける。

そして、画面３２内の全ての画素Ｐを処理していれば（Ｓ２１のＹＥＳ）、画面描画部１４は、ステップＳ２４で決定したオブジェクトの濃度に基づき、プレイヤーの位置に合わせて画面を描画する（Ｓ２５）。
その後、画面描画部１４は、図６に示した画面出力処理（Ｓ５）に処理を戻す。

次に、図８のステップＳ２４に示した濃度決定処理の詳細例について説明する。
図９は、濃度決定処理の詳細な処理の例を示すフローチャートである。

始めに、画面描画部１４は、画素Ｐに格納されたＲＧＢの要素ごとに、図５に示した変化点６１～６３を取得する（Ｓ３１）。次に、画面描画部１４は、取得した変化点６１～６３を用いて、近似カーブ６５を決定する（Ｓ３２）。

そして、画面描画部１４は、視点からオブジェクトまでの距離を近似カーブ６５に当てはめて、その画素Ｐにおけるオブジェクトの濃度を決定する（Ｓ３３）。このように画面描画部１４は、従来のようなアルファ値の透明度を記録するのでなく、視点からの半透明オブジェクトの距離を記録した上で、これらの距離と、近似カーブ６５とを用いて、半透明オブジェクトの濃度を決定する。決定したオブジェクトの濃度は、例えば、図２に示したＲＡＭ２４に画素Ｐごとに保存される。
その後、画面描画部１４は、図８に示した画面描画処理のステップＳ２１に処理を戻す。

以上説明した第１の実施形態に係る画像描画システム１では、複数の半透明オブジェクトが重なっていても、それぞれの濃度が違和感のないように各半透明オブジェクトが描画される。ある画素Ｐで重なる複数の半透明オブジェクトのうち、視点側に配置された半透明オブジェクトの濃度による影響は、奥側に配置された半透明オブジェクトまでの距離によって決まる。このため、複数の半透明オブジェクトが視点側から奥側に並んで配置されたシーンだけでなく、ある半透明オブジェクトの内部に別の半透明オブジェクトを含むように配置されたシーンであっても、各半透明オブジェクトの濃度が自然に描画される。

ここで、画面描画部１４は、画素ＰからＲＧＢの要素ごとに取得した変化点６１～６３を用いて、図５に示した距離－濃度カーブ６０を近似した近似カーブ６５を作成する。この近似カーブ６５は、変化点６１～６３の間を補間するだけで作成可能である。このため、画面描画部１４は、近似カーブ６５の作成負荷を抑えることができる。

また、画素Ｐ毎に半透明オブジェクトの濃度が決定されるので、複雑な濃度変化が描画されるようになる。このため、従来のような広い範囲で一定の濃度で描画されるオブジェクトと比べて、立体感のあるオブジェクトが表現可能となる。例えば、雲や霧の中を移動するキャラクターや、霧の中で燃える炎、時間経過により形状や濃度が変化する雲オブジェクト等の立体感のある表現が可能となる。このように、従来は平面的に塗りつぶされたり、パンチングされたりして表現されていた半透明オブジェクトが、本実施の形態では、立体的に表現されるようになる。

また、本実施の形態では、画面描画部１４が奥側にある雲オブジェクト５３を先に描画した後、雲オブジェクト５３より手前にある雲オブジェクト５０が描画される。ただし、画面描画部１４は、複数の半透明オブジェクトが重なっていると判定した場合であっても、各半透明オブジェクトの描画順を定めなくてもよい。例えば、画面描画部１４は、手前にある雲オブジェクト５０を先に描画した後、奥側にある雲オブジェクト５３を描画してもよい。

また、画素Ｐの各要素には、ＲＧＢの値の代わりに、浮動小数点で距離が格納される。従来の２５６段階でしか表現できないＲＧＢの値に比べて、非常に大きな値まで浮動小数点で距離を表すことが可能となる。このため、画面描画部１４は、視点から非常に遠い場所に配置された雲オブジェクトの距離を正しく表すことができ、この雲オブジェクトの濃度も適切に表現して描画できる。

なお、上述した実施の形態では、半透明オブジェクトの濃度を決定した。しかし、濃度は、１００％－透明度の式でも表される。このため、濃度を透明度に置き換えて、半透明オブジェクトの透明度を決定してもよい。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る画像描画システムの構成例について、図１０～図１６を参照して説明する。第２の実施形態に係る画像描画システムでは、イラスト調で表現された画像に着色して、従来よりも色彩感が豊かな画像を描画することができる。

＜第２の実施形態に係る情報処理装置の機能構成例＞
図１０は、第２の実施形態に係る情報処理装置２Ａの構成例を示すブロック図である。情報処理装置２Ａは、第１の実施形態に係る画像描画システム１の情報処理装置２を置き替えたものである。

情報処理装置２Ａは、第１の実施形態に係る情報処理装置２と同様の構成としている。そして、オブジェクト情報取得部１３は、オブジェクトの輝度を含むオブジェクト情報を取得する。

画面描画部１４Ａは、オブジェクトの輝度に応じた色を反映させたオブジェクトを含む画面を、オブジェクト情報に基づいて描画する。第２の実施形態に係る画面描画部１４Ａは、ＬＵＴ（Look Up Table）１４１及び色決定部１４２を有する。

ＬＵＴ１４１は、オブジェクトの輝度ごとに色情報が格納されたテーブルであり、輝度－色対応情報の一例として用いられる。ＬＵＴ１４１は、オブジェクトごと、又はオブジェクトの種類ごとに設けられる。ＬＵＴ１４１の詳細な構成は、図１１にて後述する。

色決定部１４２は、ＬＵＴ１４１を参照して読み出した、オブジェクトの輝度に対応する色情報に基づいて、画面３２の画素Ｐごとに色を決定する。

オブジェクト情報取得部１３により行われるレイマーチ処理の間は輝度計算のみが行われるので、半透明オブジェクトは陰影のついたグレースケールで表される。その後、色決定部１４２が雲オブジェクトの輝度に対して色を決定するため、例えば、暗い部分は影色、アーティスティックな着彩が施された明るい部分は光源に合わせた高い明度での彩色が実現される。

図１１は、ＬＵＴ１４１の構成例を示す図である。
ＬＵＴ１４１は、例えば、０％～１００％の間で表される輝度ごとに色情報が格納される１次元テーブルである。色情報は、輝度ごとに「ａ１０」、「ａ１１」、…「ａ１１００」のように設定される。色情報は、輝度ごとに異なってもよいし、一部の異なる輝度で同一であってもよい。

従来、輝度が０％に近い値であればオブジェクトの表面は黒色が強く表現され、輝度が１００％に近い値であればオブジェクトの表面は白色が強く表現されがちであった。しかし、色決定部１４２がＬＵＴ１４１を参照して色を決定することで、例えば、輝度が０％に近い値であればオブジェクトの表面は紫色が強く表現され、輝度が１００％に近い値であればオブジェクトの表面は黄色が表現されるようになる。このため、例えば、コンテンツの制作者（イラストレーター等）が意図した色彩表現が可能となる。

また、オブジェクトごとにＬＵＴ１４１が設定される。図１１では、オブジェクトｏｂｊＡ１，ｏｂｊＡ２，ｏｂｊＢ１，…のように異なるオブジェクトに対してＬＵＴ１４１が設定される。ただし、オブジェクトｏｂｊＡ１，ｏｂｊＢ２のように異なるオブジェクトであっても、同じＬＵＴ１４１が設定されてもよい。

＜第２の実施形態に係る画面描画処理の例＞
次に、第２の実施の形態に係る画面描画処理の詳細例について説明する。
図１２は、第２の実施の形態に係る画面描画処理の詳細な処理の例を示すフローチャートである。図１２に示す画面描画処理は、図６と図８に示した第１の実施の形態に係る画面描画部１４で行われる画面描画処理（Ｓ４）を入れ替えたものである。

ステップＳ２１～Ｓ２４の処理は、既に図８を参照して説明した処理であるため、詳細な説明を省略する。

ステップＳ２１にて画面３２内の全ての画素Ｐを処理していれば（Ｓ２１のＹＥＳ）、画面描画部１４Ａは、図３に示した１枚の画面３２内の全ての画素Ｐに対して色を決定したか否かを判断する（Ｓ２６）。画面３２内の全ての画素Ｐの色を決定していなければ（Ｓ２６のＮＯ）、画面描画部１４Ａは、未処理の画素Ｐに対して色決定処理を行い（Ｓ２７）、再びステップＳ２６に戻って処理を続ける。

一方、画面３２内の全ての画素Ｐの色を決定していれば（Ｓ２６のＹＥＳ）、画面描画部１４Ａは、ステップＳ２４で決定したオブジェクトの濃度と、ステップＳ２７で決定した色とに基づき、プレイヤーの位置に合わせて画面を描画する（Ｓ２５）。
その後、画面描画部１４Ａは、図６に示した画面出力処理（Ｓ５）に処理を戻す。画面出力処理により、第２の実施形態にて画素Ｐごとに決定された色で表示装置４に画面３２が表示される。

次に、図１２のステップＳ２７に示した色決定処理の詳細例について説明する。
図１３は、色決定処理の詳細な処理の例を示すフローチャートである。

始めに、画面描画部１４Ａは、色を決定するオブジェクトに紐づけたＬＵＴ１４１を、図２に示したＲＡＭ２４又は不揮発性ストレージ２８等から取得する（Ｓ４１）。

そして、画面描画部１４Ａは、ＬＵＴ１４１を参照し、輝度に対応する画素Ｐの色を決定する（Ｓ４２）。
その後、画面描画部１４Ａは、図１２に示した画素Ｐ毎の色決定の判断処理（Ｓ２６）に処理を戻す。

以上説明した第２の実施形態に係る情報処理装置２Ａでは、画面描画部１４Ａが輝度に対して色を決定して画面を描画することで、従来の色合いとは異なる、コンテンツの制作者が意図した画像の表現が可能となる。

また、イラストレーターが画面を描く時は明度や彩度という観点で陰影や距離感を表現する。このような表現に柔軟に対応できるようにするためにＬＵＴ１４１を採用している。輝度を色に割り当てることで、中間色に別の色を挿入することも可能となり、描画される色彩の表情を高めることができる。

また、画面描画部１４Ａは、オブジェクトの輝度に合わせてオブジェクトの色を決定し、決定した色でオブジェクトを描画する。このため、オブジェクトの色を決定する処理の負荷を抑制することができる。このように情報処理装置２Ａでは、輝度のみを計算するレイマーチ処理を行うだけであるので、計算に要する情報量を削減することができる。このため、情報処理装置２Ａで行われるオブジェクトの色決定方法は、レイマーチ処理の高速化にも寄与することができる。

なお、画面描画部１４Ａは、第１の実施の形態に係るオブジェクトの濃度決定の処理とは別に、単独で用いられてもよい。すなわち、画面描画部１４Ａは、第１の実施の形態に係るオブジェクトの濃度決定の処理を行わない形態であっても、ＬＵＴ１４１を読み出し、画素Ｐごとの輝度から色を決定することが可能である。

［ＬＵＴの変形例］
なお、ＬＵＴ１４１には様々な形態が想定される。ここで、ＬＵＴ１４１の３つの変形例について順に説明する。また、以下の説明では、あるオブジェクト（例えば、オブジェクトｏｂｊＡ１）に対して設定されるＬＵＴ１４１の変形例を示す。

（ＬＵＴの第１の変形例）
図１４は、第１の変形例に係るＬＵＴ１４１Ａの構成例を示す図である。
ＬＵＴ１４１Ａは、オブジェクトの輝度ごと、かつ色味ごとに色情報が格納されたテーブルであり、輝度－色味－色対応情報の一例として用いられる。ＬＵＴ１４１Ａは、０％～１００％の間で表される輝度ごと、かつシーンに設定される色味ごとに色情報が格納される２次元テーブルである。色味は、例えば、コンテンツの制作者によりシーンごとに指定される値である。そして、色味は、ＲＧＢ表色系により、ＲＧＢの各要素が「０」～「２５５」の範囲で設定される。図１４以降に示す箱は、図１１に示したＬＵＴ１４１のテーブルを構成するセルを表現したものであり、各箱には一つの色情報が格納されるものとする。

ＬＵＴ１４１Ａは、オブジェクトごと、又はオブジェクトの種類ごとに設けられる。そして、図１０に示した画面描画部１４Ａは、ＬＵＴ１４１Ａ及び色決定部１４２を有する。
このため、色決定部１４２は、ＬＵＴ１４１Ａを参照して読み出した、オブジェクトの輝度に対応する色情報に基づいて、画面３２の画素Ｐごとに色を決定する。

このように画面描画部１４ＡがＬＵＴ１４１Ａを有することで、シーンごとにコンテンツの制作者が意図した色彩表現が可能となる。例えば、シーンに設定される色味として、夕方のシーンである時に設定されるオレンジ色や、快晴のシーンである時に設定される黄色等の様々な色が想定される。

（ＬＵＴの第２の変形例）
図１５は、第２の変形例に係るＬＵＴ１４１Ｂの構成例を示す図である。
ＬＵＴ１４１Ｂは、オブジェクトの輝度ごと、かつ視点からオブジェクトまでの距離ごとに色情報が格納されたテーブルであり、輝度－距離－色対応情報の一例として用いられる。ＬＵＴ１４１Ｂは、０％～１００％の間で表される輝度ごと、かつ視点から着色対象のオブジェクトまでの距離ごとに色情報が格納される２次元テーブルである。着色対象のオブジェクトまでの距離は、近い距離（例えば、数ｍ）から遠い距離（例えば、数ｋｍ）まで規定される。

ＬＵＴ１４１Ｂは、オブジェクトごと、又はオブジェクトの種類ごとに設けられる。そして、図１０に示した画面描画部１４Ａは、ＬＵＴ１４１Ｂ及び色決定部１４２を有する。
このため、色決定部１４２は、ＬＵＴ１４１Ｂを参照して読み出した、オブジェクトの輝度に対応する色情報に基づいて、画面３２の画素Ｐごとに色を決定する。

このように画面描画部１４ＡがＬＵＴ１４１Ｂを有することによっても、シーンごとにコンテンツの制作者が意図した色彩表現が可能となる。例えば、通常の景色における物の見え方では、視点から近い距離にある物は、その物自体の色がハッキリ見え、視点から遠い距離の物は、空気等により青味がかって見えたりする。一方、ＬＵＴ１４１Ｂに視点からオブジェクトまでの距離ごとに色情報が格納されることで、例えば、視点から近い距離にあるオブジェクトを青味がかって表現し、視点から近い距離にあるオブジェクトを赤みがかって表現するような、通常とは異なる表現が可能となる。

（ＬＵＴの第３の変形例）
図１６は、第３の変形例に係るＬＵＴ１４１Ｃの構成例を示す図である。
ＬＵＴ１４１Ｃは、オブジェクトの輝度ごと、色味ごと、かつ視点からオブジェクトまでの距離ごとに色情報が格納されたテーブルであり、輝度－色味－距離－色対応情報の一例として用いられる。ＬＵＴ１４１Ｃは、図１４に示したＬＵＴ１４１Ａと、図１５に示したＬＵＴ１４１Ｂとを組み合わせた３次元テーブルである。そして、ＬＵＴ１４１Ｃについても、オブジェクトごと、又はオブジェクトの種類ごとに設けられる。そして、図１０に示した画面描画部１４Ａは、ＬＵＴ１４１Ｃ及び色決定部１４２を有する。
このため、色決定部１４２は、ＬＵＴ１４１Ｃを参照して読み出した、オブジェクトの輝度に対応する色情報に基づいて、画面３２の画素Ｐごとに色を決定する。

色決定部１４２は、ＬＵＴ１４１Ｃを参照して色を決定することで、例えば、画面描画部１４Ａは、近景を色の起伏を少なくしたガス状に描画し、遠景の明暗や色彩を豊かにして描画する等の色の調整と、描画色のコントロールも可能となる。

なお、ＬＵＴ１４１，１４１Ａ～１４１Ｃは、それぞれテーブルで構成したが、輝度ごとに色情報を決定する関数が用いられてもよい。この場合、色決定部１４２は、画素Ｐ毎に算出された輝度に対して、それぞれ関数を適用して色を決定することが可能である。

［第３の実施形態］
＜コンテンツ配信システムの構成例＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る画像描画システムの構成例について、図１７を参照して説明する。第３の実施形態に係る画像描画システムでは、コンテンツを配信するコンテンツ配信サーバと組み合わせてコンテンツ配信システムを構成する。

図１７は、コンテンツ配信システム１０のハードウェア構成例を示すブロック図である。
画像描画システム１は、インターネット等のネットワークＮを介してコンテンツ配信サーバ８に接続可能である。以下、画像描画システム１が情報処理装置２を備える構成として説明するが、画像描画システム１が情報処理装置２Ａを備える構成であってもよい。

コンテンツ配信サーバ８は、コンテンツを管理しており、認証した情報処理装置２からのコンテンツ取得要求に基づいて、情報処理装置２にコンテンツを配信する。このため、情報処理装置２は、コンテンツ配信サーバ８からダウンロードしたコンテンツを、情報処理装置２の内部記録媒体（不揮発性ストレージ２８等）に保存し、コンテンツ再生時には内部記録媒体からコンテンツを読み込んでもよい。あるいは、情報処理装置２は、コンテンツ配信サーバ８からストリーミング配信されるコンテンツを受信し、表示装置４にコンテンツを表示させてもよい。

（コンテンツ配信サーバの構成例）
コンテンツ配信サーバ８は、コンピューターとして動作する計算機の一例である。このコンテンツ配信サーバ８は、バス８５にそれぞれ接続されたＣＰＵ８１、ＧＰＵ８２、ＲＯＭ８３、及びＲＡＭ８４、不揮発性ストレージ８６及びネットワークインターフェイス８７を備える。

ＣＰＵ８１は、本実施の形態に係る各機能を実現するソフトウェアのプログラムコードをＲＯＭ８３から読み出してＲＡＭ８４にロードし、実行する。ＲＡＭ８４には、ＣＰＵ８１又はＧＰＵ８２の演算処理の途中で発生した変数やパラメーター等が一時的に書き込まれ、これらの変数やパラメーター等がＣＰＵ８１又はＧＰＵ８２によって適宜読み出される。

コンテンツ配信サーバ８が情報処理装置２にコンテンツをストリーミング配信する構成である場合、コンテンツ配信サーバ８が情報処理装置２から受け取った操作データに基づいて、ほぼリアルタイムで３次元画像を演算する処理を行う。そこで、ＧＰＵ８２は、例えば、ネットワークインターフェイス８７を介して情報処理装置２から受信した操作信号に基づいて、３次元オブジェクトを描画するために必要な処理を行う。そして、ＧＰＵ８２が描いた画像は、画像データとしてネットワークインターフェイス８７を介して情報処理装置２にストリーミング配信され、情報処理装置２に接続された表示装置４に画像が表示される。図２に示すようにＧＰＵ８２とＣＰＵ８１とは別体で構成されてもよいし、ＣＰＵ８１の内部にＧＰＵ８２が組み込まれた構成としてもよい。

不揮発性ストレージ８６としては、例えば、ＨＤＤ、ＳＳＤ、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、磁気テープ又は不揮発性のメモリ等が用いられる。この不揮発性ストレージ８６には、ＯＳ、各種のパラメーターの他に、コンテンツ配信サーバ８を機能させるためのプログラムが記録されている。ＲＯＭ８３及び不揮発性ストレージ８６は、ＣＰＵ８１が動作するために必要なプログラムやデータ等を記録しており、コンテンツ配信サーバ８によって実行されるプログラムを格納したコンピューター読取可能な非一過性の記憶媒体の一例として用いられる。

ネットワークインターフェイス８７には、例えば、ＮＩＣ等が用いられ、ＮＩＣの端子に接続されたＬＡＮ、専用線等を介して各種のデータを、情報処理装置２との間で送受信することが可能である。

以上説明した第３の実施形態に係るコンテンツ配信システム１０では、コンテンツ配信サーバ８から配信されたコンテンツを情報処理装置２が受信する。このため、情報処理装置２は、コンテンツの追加や修正パッチの適用等をしやすくなる。

また、情報処理装置２は、コンテンツ配信サーバ８からストリーミング配信されたコンテンツをそのまま表示装置４に出力することができる。このため、情報処理装置２は、高性能なＣＰＵ２１、ＧＰＵ２２を必要としない。そこで、情報処理装置２をスマートフォンのような端末で構成してもよい。また、コンテンツ配信サーバ８からコンテンツが配信されるので、情報処理装置２は、光学ドライブ２９を備えない構成としてもよい。

なお、本発明は上述した各実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上述した各実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明した実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１…画像描画システム、２，２Ａ…情報処理装置、３…操作コントローラ、４…表示装置、８…コンテンツ配信サーバ、１０…コンテンツ配信システム、１１…入力受付部、１２…視点取得部、１３…オブジェクト情報取得部、１４…画面描画部、１５…画面出力部、３０…仮想カメラ、３１…画角、３２…画面、６０…距離－濃度カーブ、６５…近似カーブ、１４１，１４１Ａ～１４１Ｃ…ＬＵＴ、１４２…色決定部

Claims (12)

1. ３次元仮想空間の視点を取得する視点取得部と、
   前記３次元仮想空間に配置され、前記視点を基準として画面に描画されるオブジェクトの輝度を、少なくとも前記視点に入射する仮想光の経路を計算して決定し、前記オブジェクトの輝度を含むオブジェクト情報を取得するオブジェクト情報取得部と、
   前記オブジェクトの輝度に応じた色を反映させた前記オブジェクトを含む前記画面を、前記オブジェクト情報に基づいて描画する画面描画部と、
   表示装置に前記画面を出力する画面出力部と、を備え、
   前記画面描画部は、
   オブジェクトの輝度ごとにコンテンツの制作者による色彩表現が可能となる色情報が格納された輝度－色対応情報と、
   前記輝度－色対応情報を参照して読み出した、前記オブジェクトの輝度に対応する前記色情報に基づいて、前記画面の画素ごとに色を決定する色決定部と、を有する
   情報処理装置。
2. 前記輝度－色対応情報は、前記オブジェクトごと、又は前記オブジェクトの種類ごとに設けられる
   請求項１に記載の情報処理装置。
3. ３次元仮想空間の視点を取得する手順と、
   前記３次元仮想空間に配置され、前記視点を基準として画面に描画されるオブジェクトの輝度を、少なくとも前記視点に入射する仮想光の経路を計算して決定し、前記オブジェクトの輝度を含むオブジェクト情報を取得する手順と、
   前記オブジェクトの輝度ごとにコンテンツの制作者による色彩表現が可能となる色情報が格納された輝度－色対応情報を参照して読み出した、前記オブジェクトの輝度に対応する前記色情報に基づいて、前記画面の画素ごとに色を決定し、前記オブジェクトの輝度に応じた色を反映させた前記オブジェクトを含む前記画面を、前記オブジェクト情報に基づいて描画する手順と、
   表示装置に前記画面を出力する手順と、を
   コンピューターに実行させるためのプログラム。
4. ３次元仮想空間の視点を取得するステップと、
   前記３次元仮想空間に配置され、前記視点を基準として画面に描画されるオブジェクトの輝度を、少なくとも前記視点に入射する仮想光の経路を計算して決定し、前記オブジェクトの輝度を含むオブジェクト情報を取得するステップと、
   前記オブジェクトの輝度ごとにコンテンツの制作者による色彩表現が可能となる色情報が格納された輝度－色対応情報を参照して読み出した、前記オブジェクトの輝度に対応する前記色情報に基づいて、前記画面の画素ごとに色を決定し、前記オブジェクトの輝度に応じた色を反映させた前記オブジェクトを含む前記画面を、前記オブジェクト情報に基づいて描画するステップと、
   表示装置に前記画面を出力するステップと、を含む
   描画方法。
5. ３次元仮想空間の視点を取得する視点取得部と、
   前記３次元仮想空間に配置され、前記視点を基準として画面に描画されるオブジェクトの輝度を、少なくとも前記視点に入射する仮想光の経路を計算して決定し、前記オブジェクトの輝度を含むオブジェクト情報を取得するオブジェクト情報取得部と、
   前記オブジェクトの輝度に応じた色を反映させた前記オブジェクトを含む前記画面を、前記オブジェクト情報に基づいて描画する画面描画部と、
   表示装置に前記画面を出力する画面出力部と、を備え、
   前記画面描画部は、
   前記オブジェクトの輝度ごと、かつ、シーンごとに設定される色味ごとに色情報が格納された輝度－色味－色対応情報と、
   前記輝度－色味－色対応情報を参照して読み出した、前記オブジェクトの輝度に対応する前記色情報に基づいて、前記画面の画素ごとに色を決定する色決定部と、を有する
   情報処理装置。
6. 前記輝度－色味－色対応情報は、前記オブジェクトごと、又は前記オブジェクトの種類ごとに設けられる
   請求項５に記載の情報処理装置。
7. ３次元仮想空間の視点を取得する手順と、
   前記３次元仮想空間に配置され、前記視点を基準として画面に描画されるオブジェクトの輝度を、少なくとも前記視点に入射する仮想光の経路を計算して決定し、前記オブジェクトの輝度を含むオブジェクト情報を取得する手順と、
   前記オブジェクトの輝度ごと、かつ、シーンごとに設定される色味ごとに色情報が格納された輝度－色味－色対応情報を参照して読み出した、前記オブジェクトの輝度に対応する前記色情報に基づいて、前記画面の画素ごとに色を決定し、前記オブジェクトの輝度に応じた色を反映させた前記オブジェクトを含む前記画面を、前記オブジェクト情報に基づいて描画する手順と、
   表示装置に前記画面を出力する手順と、を
   コンピューターに実行させるためのプログラム。
8. ３次元仮想空間の視点を取得するステップと、
   前記３次元仮想空間に配置され、前記視点を基準として画面に描画されるオブジェクトの輝度を、少なくとも前記視点に入射する仮想光の経路を計算して決定し、前記オブジェクトの輝度を含むオブジェクト情報を取得するステップと、
   前記オブジェクトの輝度ごと、かつ、シーンごとに設定される色味ごとに色情報が格納された輝度－色味－色対応情報を参照して読み出した、前記オブジェクトの輝度に対応する前記色情報に基づいて、前記画面の画素ごとに色を決定し、前記オブジェクトの輝度に応じた色を反映させた前記オブジェクトを含む前記画面を、前記オブジェクト情報に基づいて描画するステップと、
   表示装置に前記画面を出力するステップと、を含む
   描画方法。
9. ３次元仮想空間の視点を取得する視点取得部と、
   前記３次元仮想空間に配置され、前記視点を基準として画面に描画されるオブジェクトの輝度を、少なくとも前記視点に入射する仮想光の経路を計算して決定し、前記オブジェクトの輝度を含むオブジェクト情報を取得するオブジェクト情報取得部と、
   前記オブジェクトの輝度に応じた色を反映させた前記オブジェクトを含む前記画面を、前記オブジェクト情報に基づいて描画する画面描画部と、
   表示装置に前記画面を出力する画面出力部と、を備え、
   前記画面描画部は、
   前記オブジェクトの輝度ごと、かつ前記視点から前記オブジェクトまでの距離ごとに色情報が格納された輝度－距離－色対応情報と、
   前記輝度－距離－色対応情報を参照して読み出した、前記オブジェクトの輝度及び前記オブジェクトまでの距離に対応する前記色情報に基づいて、前記画面の画素ごとに色を決定する色決定部と、を有する
   情報処理装置。
10. 前記輝度－色味－色対応情報は、前記オブジェクトごと、又は前記オブジェクトの種類ごとに設けられる
    請求項９に記載の情報処理装置。
11. ３次元仮想空間の視点を取得する手順と、
    前記３次元仮想空間に配置され、前記視点を基準として画面に描画されるオブジェクトの輝度を、少なくとも前記視点に入射する仮想光の経路を計算して決定し、前記オブジェクトの輝度を含むオブジェクト情報を取得する手順と、
    前記オブジェクトの輝度ごと、かつ前記視点から前記オブジェクトまでの距離ごとに色情報が格納された輝度－距離－色対応情報を参照して読み出した、前記オブジェクトの輝度及び前記オブジェクトまでの距離に対応する前記色情報に基づいて、前記画面の画素ごとに色を決定し、前記オブジェクトの輝度に応じた色を反映させた前記オブジェクトを含む前記画面を、前記オブジェクト情報に基づいて描画する手順と、
    表示装置に前記画面を出力する手順と、を
    コンピューターに実行させるためのプログラム。
12. ３次元仮想空間の視点を取得するステップと、
    前記３次元仮想空間に配置され、前記視点を基準として画面に描画されるオブジェクトの輝度を、少なくとも前記視点に入射する仮想光の経路を計算して決定し、前記オブジェクトの輝度を含むオブジェクト情報を取得するステップと、
    前記オブジェクトの輝度ごと、かつ前記視点から前記オブジェクトまでの距離ごとに色情報が格納された輝度－距離－色対応情報を参照して読み出した、前記オブジェクトの輝度及び前記オブジェクトまでの距離に対応する前記色情報に基づいて、前記画面の画素ごとに色を決定し、前記オブジェクトの輝度に応じた色を反映させた前記オブジェクトを含む前記画面を、前記オブジェクト情報に基づいて描画するステップと、
    表示装置に前記画面を出力するステップと、を含む
    描画方法。

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