CN101911127A - 图像处理装置、图像处理方法、信息记录介质及程序 - Google Patents

Abstract

存储部(200)存储虚拟空间内的对象及对象所接近的面状体的形状、位置以及朝向、和被配置成覆盖该对象的被覆多边形，被覆多边形的各个具有透过度信息，该透过度信息用于表现被覆盖的对象的影子，其中心部分不透明，随着向外侧推移，透过度逐渐增加，选择部(202)从与对象对应的被覆多边形中，将与面状体接触并满足规定的条件的被覆多边形选择作为投影用多边形，生成部(203)按照面状体、投影用多边形、对象的顺序，将该虚拟空间向2维平面投射，在面状体上描画对象的影子。

Description

图像处理装置、图像处理方法、信息记录介质及程序

技术领域

本发明涉及可简易地描画当虚拟空间内的对象接近地面或墙壁等面状体时所产生的影子等的影像的图像处理装置、图像处理方法、信息记录介质以及用于在计算机上实现的程序。

背景技术

在生成游戏中所使用的图像的3维计算机图形处理领域中，为了提高游戏的真实性，公知将虚拟空间内的对象的影子投影到表现地面、桌子、以及墙壁等的表面的面状体上。例如，在专利文献1中公开了一种通过根据光源的位置、对象的位置以及姿势等的变化，使影子的透过度变化，来赋予更逼真的影子的技术。另外，除了影子之外，还希望应用到发光的对象的影像被投影到地面上那样的技术。

专利文献1：日本特开2007-195747号公报

在实时描画高速移动的对象等情况下，希望高速进行生成影子的处理。但是，存在的问题是，根据硬件的性能，影子的描画所需要的计算量有时受到限制，导致生成影子的处理对图像处理整体产生不良影响。

发明内容

本发明为了解决上述的问题而提出，其目的在于，提供一种在游戏装置等中，可简易地描画当虚拟空间内的对象接近地面、或墙壁等时所产生的影子等的影像的图像处理装置、图像处理方法、信息记录介质以及用于在计算机上实现的程序。

为了达到上述的目的，本发明的第1观点涉及的图像处理装置具有：存储部、选择部和生成部，生成对被配置在虚拟空间内的对象、面状体、和被投影在该面状体上的该对象的像进行表示的图像。

首先，存储部存储被配置在该虚拟空间内的视点的位置及视线的方向、被配置在该虚拟空间内的对象及面状体的形状、位置及朝向、被配置成覆盖该对象的多个被覆多边形的形状、位置及朝向。

这里，视点是观察3维虚拟空间的虚拟照相机，视线是虚拟照相机朝向的方向。该虚拟空间的2维图像通过将从该视点向该视线方向观察到的该虚拟空间，投射到2维平面(还被称为投射面或投影面)上而生成。面状体是与对象不同的其他对象，假设是地面(地板)或墙壁等宽阔的表面。对于各个对象及面状体的形状，例如由被称为多边形的微小的多角形的组合等所形成的表面定义(模型化)。

被覆多边形是对被投影在该对象接近的面状体上的影子或影射等的影像(以下主要以“影子”为例进行说明)进行表现的多边形。多个被覆多边形构成多面体，被配置成覆盖对象。在现实世界中，对近处存在的对象，能够投影出清晰的影子。因此，在本发明涉及的图像处理装置中，当面状体与该被覆多边形接触、或面状体被包含在该被覆多边形中时，认为存在与对象接近的面状体。而且，通过将满足与面状体接触等规定的条件的被覆多边形选择作为投影用多边形来进行描画，在面状体上生成该对象的影子。

其中，在某个对象与覆盖该对象的被覆多边形之间确保规定的距离，根据该距离，影子的表现方式不同。即，在想要从该对象向更远的面状体投射影子的情况下，只要进一步增大该对象与被覆多边形之间的距离即可。反之，在想要只向位于该对象附近的面状体投射影子的情况下，只要进一步缩短该对象与被覆多边形之间的距离即可。

选择部从该多个被覆多边形中，将满足规定的描画条件的被覆多边形选择作为投影用多边形。即，选择部将如上述那样满足与面状体接触等规定的条件的被覆多边形选择作为投影用多边形。

生成部根据该对象及面状体的形状、位置和朝向、该视点的位置及视线的方向、该投影用多边形的形状、位置及朝向，生成从该视点向该视线的方向观察到的该虚拟空间的图像。即，生成部通过描画由选择部选择的投影用多边形，在面状体上生成该对象的影子。其中，典型的情况是，生成部使用Z缓冲法等描画对象。即，例如按每个构成要描画的图像数据的像素，以与最接近视点的多边形对应的纹理信息(或透过度信息)的颜色，涂敷该像素，来描画对象(以及面状体、被覆多边形)，进行阴面处理。

而且，生成部通过根据该对象及面状体的形状、位置和朝向、该视点的位置及视线的方向、该投影用多边形的形状、位置和朝向，描画从该视点向该视线的方向观察到的该面状体，描画从该视点向该视线的方向观察到的该投影用多边形，描画从该视点向该视线的方向观察到的该对象，来生成从该视点向该视线的方向观察该虚拟空间的图像。

这里，由于对该对象实施了冲突判定处理，所以，该对象与面状体的配置不会重叠。即，不会发生该对象“嵌入”到面状体那样的状态。但是，由于对被覆多边形未实施冲突判定处理，所以，会出现被覆多边形与面状体的位置重叠配置的情况。即，会出现从视点方向观察，投影用多边形被以“嵌入”到面状体的表面的状态配置的情况。但是，在被覆多边形嵌入到面状体的情况下，投影用多边形被面状体遮掩，不被描画。为了防止该问题，生成部可以从视点方向观察按照该面状体、该投影用多边形、该对象的顺序进行描画，生成虚拟空间的2维图像。

而且，在某个被覆多边形与该面状体的配置是相互接触的配置时，认为该某个被覆多边形满足该规定的描画条件。即，被作为投影用多边形进行描画的被覆多边形的条件为，是与构成面状体的形状的多边形接触的被覆多边形。其中，关于某个被覆多边形与该面状体是否相互接触，例如通过两者是否交叉来进行判定。

并且，在某个被覆多边形与该面状体的配置是该某个被覆多边形被包含于该面状体的配置时，该某个被覆多边形满足该规定的描画条件。即，包含在面状体的内部那样的被覆多边形，也作为投影用多边形进行描画。

而且，也可以在该多个被覆多边形的各个与该面状体的配置是相互接触、或该被覆多边形被包含在该面状体中的配置的被覆多边形中，只将相对该面状体的表面的倾斜最小的被覆多边形，作为满足该规定的描画条件的被覆多边形。即，选择部将与构成面状体的表面的多边形接触、或包含在面状体内部的被覆多边形中，与该面状体的表面最接近平行的被覆多边形，作为对该面状体的表面产生影响最大的被覆多边形，将该被覆多边形作为投影用多边形采用。由此，无须进行考虑了光源位置的复杂计算，即可实现影子的逼真表现。

而且，存储部还存储光源的位置，生成部在该投影用多边形按照远离该光源的方式移动了规定的距离后，描画该对象和该面状体被该光源照射的图像。即，通过根据光源的位置移动投影用多边形，将基于光源位置的影响反映到投影用多边形中。

另外，当存在包含该投影用多边形的平面、与包含该面状体的表面的平面的交线时，生成部使该投影用多边形以该交线为中心旋转，当不存在该交线时，生成部使该投影用多边形沿着该两平面的法线移动，将该投影用多边形配置在该面状体的表面上之后，进行描画。

该情况下，由于该投影用多边形沿着面状体的表面上移动，所以，生成部即使不如上述那样，按照该面状体、该投影用多边形、该对象的顺序进行描画，投影用多边形也能够不被面状体遮掩地描画出。

而且，在某个被覆多边形比该对象更接近该视点的情况下，也可以与和该面状体的配置无关地认为不满足该规定的描画条件。即，在本发明涉及的图像处理装置中，即使是与面状体接触、或包含在面状体中的被覆多边形，视点与对象之间存在的被覆多边形也不作为投影用多边形被选择。由此，能够描画成从视点观察影子始终比对象显示靠后(远侧)。

本发明的其他观点涉及的图像处理方法，由具有存储部、选择部和生成部的图像处理装置执行，用于生成对被配置在虚拟空间内的对象、面状体、以及被投影在该面状体上的该对象的像进行表示的图像。

存储部中存储有：被配置在该虚拟空间内的视点的位置和视线的方向、被配置在该虚拟空间内的对象和面状体的形状、位置及朝向、被配置成覆盖该对象的多个被覆多边形的形状、位置及朝向。

对于该图像处理方法而言，在选择步骤中，选择部从该多个被覆多边形中，将满足规定的描画条件的被覆多边形选择作为投影用多边形来。

在生成步骤中，生成部根据该对象和面状体的形状、位置及朝向、该视点的位置和视线的方向、该投影用多边形的形状、位置及朝向，生成从该视点向该视线的方向观察到的该虚拟空间的图像。

而且，在某个被覆多边形与该面状体的配置是相互接触的配置时，该某个被覆多边形满足该规定的描画条件。

本发明的其他观点涉及的程序构成为使计算机作为上述的图像处理装置发挥功能。

本发明的程序可以记录在压缩盘、软盘、硬盘、光磁盘、数字视频盘、磁带、半导体存储器等计算机可读取的记录介质中。上述程序可以独立于执行该程序的计算机，而通过计算机通信网进行发布、销售。另外，上述信息记录介质可以独立于该计算机进行发布、销售。

本发明提供一种在游戏等中，可简易地描画当虚拟空间内的对象接近了地面或墙壁等时所产生的影子等的像的图像处理装置、图像处理方法、信息记录介质、以及用于在计算机上实现的程序。

附图说明

图1是表示可实现本发明的实施方式涉及的图像处理装置等的典型的游戏装置的概要结构的示意图。

图2是表示本实施方式涉及的图像处理装置的概要的图。

图3A是表示从斜向观察对象和与该对象对应的被覆多边形的样子的图。

图3B是表示从上方观察对象和与该对象对应的被覆多边形的样子的图。

图3C是表示从侧方观察对象和与该对象对应的被覆多边形的样子的图。

图3D是表示与被覆多边形对应存储的透过度信息的一例的图。

图4是说明本实施方式涉及的图像处理装置的动作的流程图。

图5A是说明本实施方式涉及的投影用多边形的选择处理的流程图。

图5B是说明本实施方式涉及的对象的描画处理的流程图。

图6A是说明本实施方式涉及的投影用多边形的选择处理的图。

图6B是说明本实施方式涉及的投影用多边形的选择处理的图。

图6C是说明本实施方式涉及的投影用多边形的选择处理的图。

图6D是说明本实施方式涉及的投影用多边形的选择处理的图。

图7是表示所描画的投影用多边形的一例的图。

图8是说明其他实施方式涉及的图像处理装置的动作的流程图。

图9A是表示将投影用多边形沿着面状体移动的样子的图。

图9B是表示将投影用多边形沿着面状体移动的样子的图。

图9C是表示将投影用多边形沿着面状体移动的样子的图。

图9D是表示将投影用多边形沿着面状体移动的样子的图。

图10A是表示根据光源的位置移动投影用多边形的样子的图。

图10B是表示根据光源的位置移动投影用多边形的样子的图。

图10C是表示根据光源的位置移动投影用多边形的样子的图。

图中：100-游戏装置；101-CPU；102-ROM；103-RAM；104-接口；105-控制器；106-外部存储器；107-图像处理部；108-DVD-ROM驱动器；109-NIC；110-声音处理部；200-图像处理装置；201-存储部；202-选择部；203-生成部。

具体实施方式

(实施方式1)

图1是表示可实现本发明的实施方式之一涉及的图像处理装置的典型的游戏装置的概要结构的示意图。下面，参照本图进行说明。

游戏装置100具有：CPU(Central Processing Unit)101、ROM(ReadOnly Memory)102、RAM(Random Access Memory)103、接口104、控制器105、外部存储器106、图像处理部107、DVD(Digital VersatileDisk)-ROM驱动器108、NIC(Network Interface Card)109和声音处理部110。

通过将存储有游戏用程序及数据的DVD-ROM装入到DVD-ROM驱动器108中，并接通游戏装置100的电源，可执行该程序，从而实现本实施方式的图像生成装置。

CPU101控制游戏装置100整体的动作，与各个构成要素连接，相互交换控制信号和数据。

ROM102中记录有在接通电源后立即执行的IPL(Initial ProgramLoader)。通过CPU101执行该IPL，将DVD-ROM中记录的程序读出到RAM103，由CPU101开始执行。

而且，在ROM102中记录有游戏装置100整体的动作控制所必要的操作系统程序和各种数据。

RAM103用于暂时存储数据和程序，其保持有从DVD-ROM读出的程序和数据、以及在游戏的进行和对话通信中所必要的数据。

通过接口104而连接的控制器105受理用户在执行游戏时进行的操作输入。

在通过接口104实现插拔自如连接的外部存储器106中，可改写地存储有例如对话通信的日志的数据等。用户通过使用控制器105进行指示输入，可以将这些数据恰当地记录到外部存储器106中。

在被装入到DVD-ROM驱动器108的DVD-ROM中，如上述那样记录有用于实现游戏的程序和游戏中附带的图像数据及声音数据。在CPU101的控制下，DVD-ROM驱动器108对被装入其中的DVD-ROM进行读出处理，读出必要的程序和数据，并将它们暂时存储到RAM103等中。

图像处理部107在利用CPU101与图像处理部107所具备的图像运算处理器(未图示)对从DVD-ROM读出的数据进行了加工处理后，将其记录到图像处理部107所具备的帧存储器(未图示)中。帧存储器中记录的图像信息被以规定的同步定时转换成视频信号，然后输出到与图像处理部107连接的显示器(未图示)。由此，可进行各种图像显示。

图像运算处理器能够高速执行2维图像的重叠运算、α混合等透视运算、以及各种饱和运算。

而且，还可以高速执行将被配置在3维虚拟空间并被附加了各种纹理信息的多边形信息，采用Z缓冲法进行渲染，以获得从规定的视点位置俯瞰了被配置在3维虚拟空间内的多边形的渲染图像的运算。

并且，通过CPU101和图像运算处理器配合动作，能够按照定义文字形状的字体信息，将字符串作为2维图像向帧存储器描画，或向各多边形的表面描画。字体信息被记录在ROM102中，但也可以利用被记录在DVD-ROM中的专用字体信息。

NIC109用于将游戏装置100与互联网等计算机通信网(未图示)连接。NIC109由在构成LAN(Local Area Network)时使用的遵照10BASE-T/100BASE-T规格的设备、或用于使用电话线路与互联网连接的模拟调制解调器、ISDN(Integrated Services Digital Network)调制解调器、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)调制解调器、用于使用有线电视线路与互联网连接的电缆调制解调器等、和进行调制解调器与CPU101之间的中介的接口(未图示)构成。

通过NIC109与互联网内的SNTP服务器连接，从其中取得信息，可获得当前的日期信息。另外，也可以设置成使各种网络游戏的服务器装置发挥与SNTP服务器同样的功能。

声音处理部110将从DVD-ROM读出的声音数据转换成模拟声音信号，并从与其连接的扬声器(未图示)输出。并且，在CPU101的控制下，生成在游戏的进行过程中应该发生的效果音和乐曲数据，并从扬声器输出与其对应的声音。

除此以外，游戏装置100也可以构成为使用硬盘等大容量外部存储装置，来实现与ROM102、RAM103、装在DVD-ROM驱动器108中的DVD-ROM等相同的功能。

其中，本实施方式涉及的图像处理装置200虽然可以在游戏装置100或便携式游戏装置上实现，但也可以在一般的计算机上实现。一般的计算机与上述游戏装置100同样，具有CPU、RAM、ROM、DVD-ROM驱动器和NIC，并且具备比游戏装置100简易的功能的图像处理部，作为外部存储装置，除了可利用硬盘以外，还可利用软盘、光磁盘、磁带等。另外，也可以不使用控制器，而将键盘和鼠标等作为输入装置使用。而且，可以在安装了程序后，通过执行该程序，来作为图像处理装置发挥功能。

以下，只要未加标注，便通过图1所示的游戏装置100对图像处理装置进行说明。对于图像处理装置，根据需要可适当置换成一般的计算机的要素，这些实施方式也属于本发明的范围。

(图像处理装置的概要结构)

图2是表示本实施方式涉及的图像处理装置200的概要结构的示意图。图像处理装置200是将对象的影子投影到面状体上的装置，如图2所示，具有：存储部201、选择部202和生成部203等。下面，参照本图，对图像处理装置200的各构成要素进行说明。

存储部201存储用于对3维虚拟空间内进行表现的各种信息。

首先，存储部201存储3维虚拟空间内的各个要素(对象、或还称为模型)的形状信息。各个对象被表现为由将其形状称作多边形的微小的多角形(例如三角形、四角形等)的组合定义的表面。

并且，存储部201存储各个对象在虚拟空间内的形状、位置及朝向。例如，存储部201存储用于表现虚拟空间整体的全局坐标系(世界坐标系)、和按每个对象固定的局部坐标系。典型的情况是，对象的代表点(例如重心)是局部坐标系的原点，根据局部坐标系来定义对象的表面形状(即构成对象的多边形的形状和该多边形被配置的位置)。另一方面，关于各个对象的位置，例如通过根据全局坐标系定义对象的代表点来决定。而且，关于对象的朝向，例如由从对象的代表点向对象的正面方向延伸的方向矢量的旋转量等来定义。

另外，位置信息也可以使用正交坐标系进行定义，还可以采用使用了1个动径和2个偏角的极坐标系，由(r，θ，φ)表现。

同样，对于被投影对象的影子的地面等面状体，存储部201也存储其形状、位置及朝向等信息。

并且，存储部201存储被配置成覆盖对象的被覆多边形的形状、朝向及位置。被覆多边形相对于被覆多边形所覆盖的对象的局部坐标系固定，来定义其形状、位置及朝向。因此，当对象移动时，被覆多边形也跟随移动。

图3中表示了按照覆盖圆柱类对象310的方式，以正方体状配置了多个被覆多边形320的一例。图3A是表示从斜上方观察对象310、和与该对象对应的多个被覆多边形320的立体图、图3B是表示从上方观察的图、图3C是表示从侧方观察的图。在上述的例子中，具有6个正方形的被覆多边形320，并被配置成相互成直角，但被覆多边形的形状和数量不限于此，也可以使用覆盖对象所必要的数量的其他多边形的被覆多边形。其中，典型的情况是，对被覆多边形构成的多面体为凸多面体。优选被覆多边形如图3所示那样，与对应的对象离开规定的距离进行配置，但也可以邻接配置。

其中，对于视点和投射面，也如上述那样，使用全局坐标系或局部坐标系，来定义位置和朝向。当根据用户的操作等变更了虚拟照相机的位置、朝向时，投射面的位置、朝向被更新。

此外，存储部201还存储粘贴在对象各自表面上的被称为纹理的图像数据、照亮该虚拟空间的光源的位置等。通过将纹理信息粘贴到对象的表面形状，能够表现对象的质感。

存储部201还对应各个被覆多边形，存储用于表现影子的透过度信息。透过度信息被定义为在被覆多边形的中心部最不透明(即不透过)，随着远离中心，逐渐变得透明(即透过)。其中，不透明的部分为了表现影子，典型的情况下指定黑等暗的颜色。图3D中表示了被覆多边形所具备的透过度信息的一例。黑的部分表示不透明的部分，白的部分表示透明部分。这里，为了明确被覆多边形的形状，在透过度信息的周围明确标记了正方形，但实际上该正方形未被描画。另外，对于透过度信息而言，中心的不透明部分成为圆形，但根据对象的形状，也可以使用圆形以外的形状。

这些存储在存储部201中的信息，例如被预先储存到DVD-ROM中，由CPU101从装入到DVD-ROM驱动器108的DVD-ROM中读出，暂时存储到RAM103中。或者，也可以由CPU101读出被存储在外部存储器106中的这些信息，并暂时存储在RAM103中。其中，CPU101例如可以根据游戏的进行，随时更新被暂时存储的信息。这样，CPU101、RAM103、DVD-ROM驱动器108等通过配合动作，作为存储部201发挥功能。

选择部202用于从该多个被覆多边形中，将满足规定的描画条件的多边形作为投影用多边形选择出来。关于规定的描画条件，将在本图像处理装置的动作处理的说明部分详细说明。选择部202根据面状体、以及被覆多边形的形状、位置及朝向，选择投影用多边形。CPU101、RAM103通过配合动作，作为选择部202发挥功能。其中，由于为了选择投影用多边形而进行的一系列处理，能够使用图形用库(graphics library)、专用硬件所提供的图像处理用运算功能来实现，所以可缩短游戏的开发期间、提高描画影子的处理速度。

生成部203根据存储部201中存储的对象的位置、朝向、视点的位置、投射面的位置及朝向，从该视点将该3维虚拟空间内的各对象投射(投影)到投射面上，生成在显示器等显示装置中显示的图像数据。而且，通过描画由选择部202选择的针对该对象的投影用多边形，在面状体上生成该对象的影子。在本实施方式中，例如采用单点透视法进行透视投影。CPU101、RAM103、图像处理部107通过配合动作，作为生成部203发挥功能。

(图像处理装置的动作)

参照图4，对具有上述结构的图像处理装置200的动作进行说明。其中，在本实施方式中，假设是游戏角色沿着地面或墙壁等宽阔的表面移动，在这些地面或墙壁等面状体上，描画了高速移动的游戏角色的影子。典型的情况是，由于对游戏角色的移动范围设有限制，所以不考虑游戏角色来到面状体的边缘，一部分从面状体突出的情况。

另外，在角色可以移动到面状体的端部的情况下，也能够应用本发明。此时，虽然影子被以不同于现实的形态投影，但由于角色很少在端部长时间停留，所以用户感到不自然的情况极少。

当图像处理装置被接通电源，开始进行处理时，必要的信息(例如虚拟照相机的位置和朝向、对象的形状、位置及朝向等)被读取到RAM103中，存储部201被初始化(步骤S11)。

此时，用户能够使用控制器105进行变更虚拟照相机(视点)的位置、虚拟照相机的朝向(视线方向)、虚拟照相机的摄影倍率(变焦率)、以及对象的位置和朝向、对象的移动等参数的指示。

CPU101判断从该用户是否有关于虚拟照相机的参数变更的指示输入(步骤S12)。在有指示输入的情况下(步骤S12：是)，CPU101按照指示，更新存储部201的虚拟照相机的位置、朝向(步骤S13)。并且，CPU101根据更新后的虚拟照相机的位置、朝向、以及变焦率，计算出对从视点向视线方向观察的虚拟空间进行投射的投射面在该虚拟空间内配置的位置和朝向(步骤S14)。

即，CPU101计算出与以视点为起点的视线矢量(表示视线朝向的矢量)垂直相交的朝向，将其作为投射面的朝向。即，视线矢量贯穿投射面的中心，与投射面的法线矢量一致。然后，在推近变焦(zoom in)时，使投射面以接近3维空间内的摄影对象(从视点离开)的方式平行移动，在拉远变焦(zoom out)时，使投射面以远离摄影对象(接近视点)的方式平行移动。在改变视线矢量的朝向(即摇动(pan)虚拟照相机)时，投射面的朝向也随着视线矢量的朝向变化。

另外，在没有来自用户的关于虚拟照相机的参数变更的指示输入时(步骤S12：否)，处理进入到步骤S15。

然后，CPU101判断是否有来自该用户的与对象的位置、朝向相关的指示输入(步骤S15)。在有指示输入的情况下(步骤S15：是)，CPU101根据指示输入，使对象在3维空间内平行移动或旋转，更新存储部201中存储的对象的位置和朝向(步骤S16)。当存在与对象对应的被覆多边形时，由于被覆多边形被固定于该对象，所以，与针对对象的移动的指示输入对应，还计算出被覆多边形的位置和朝向(步骤S17)。在没有指示输入的情况下(步骤S15：否)，处理进入到步骤S18。

另外，也可以由控制程序等提供虚拟照相机的位置、朝向、摄影倍率、对象的位置以及朝向等参数。或者，还可以随着时间的经过，相应地将参数变更为规定的值，或随机进行变更。

接着，选择部202对想要描画影子的各个对象，从覆盖该对象的多个被覆多边形中，选择描画成影子的摄影用多边形(步骤S18)。下面，参照图5A，对选择部202选择投影用多边形的处理进行说明。

首先，选择部202从覆盖该对象的被覆多边形的顶点中，提取出埋没于面状体的顶点(步骤S181)。关于被覆多边形的顶点是否埋没于面状体，通过将从该顶点朝向构成面状体的表面延伸的与面状体的表面垂直的矢量、和该面状体的法线矢量的朝向进行比较，来进行判断。如果两个矢量的朝向相同，则该顶点埋没于面状体。如果两个矢量的朝向相反，则该顶点没有埋没于面状体。

例如，图6A是表示从侧方观察图3所示的对象301及被覆多边形302的样子的图(即与图3C同样的图)。此时，如图6A所示，设被覆多边形被埋没配置在面状体430的表面A。例如，为了判断图6A的顶点X1是否埋没于面状体430，将从顶点X1向表面A垂直延伸的矢量v1、和相对表面A的法线矢量v2的朝向进行比较。在图6A中，由于两个矢量的朝向相同，所以，判断为顶点X1埋没于面状体430。对全部的顶点进行该处理，提取出埋没的顶点。

如果判断为被覆多边形的某个顶点埋没于面状体，则可以判断为与该顶点相接的至少3个被覆多边形与面状体接触(即交叉或被包含)。选择部202将在步骤S181中提取出的与顶点相接的所有被覆多边形，选择为投影用多边形候补(步骤S182)。

图6B是从斜上方观察图6A所示的对象310的图。如该图6B所示，判断为埋没于面状体的顶点是X1、X2、X3、X4。然后，如从上方观察图6A所示的对象310的图6C所示，与顶点X1、X2、X3、X4相接的被覆多边形320A、320B、320C、320D、以及构成底面的多边形320E，被选择为与面状体接触的被覆多边形。

接着，选择部202从在步骤S182中选择的被覆多边形中，选择出从视点向视线方向观察，位于比该对象远的位置的被覆多边形(步骤S183)。位于比对象远的位置的被覆多边形，例如可通过对各个被覆多边形进行下述的处理，来进行选择。

即，对在步骤S182中选择出的各个被覆多边形，通过求内积等，计算出由法线矢量(被覆多边形表面的外向法线矢量)、和连接从视点到被覆多边形的代表点(例如重心)的方向矢量(或视线矢量)所成的角度，如果该角度在90度以内，则认为该被覆多边形比该对象远。在本实施方式的情况下，由于被覆多边形被配置成覆盖对应的对象，所以可知，朝向与连接从视点到被覆多边形的代表点的方向矢量接近的方向的被覆多边形，是从视点方向观察而存在于该对象后面的被覆多边形。

另外，在视点与对象的代表点(例如重心)的距离比视点与被覆多边形的代表点(例如重心)的距离小的情况下，可以认为从视点观察，该被覆多边形位于该对象的后方。

例如，以如图6D所示那样从视点440方向观察对象310的情况(即，在图6C中从斜上方沿箭头方向观察对象310的情况)为例进行说明。此时，例如由于被覆多边形320A的法线矢量420、和从视点通过被覆多边形的代表点的方向矢量410所成的角度α在90度以内，所以，选择部202判断为被覆多边形320A比对象310位于后方。同样，除了被覆多边形320C以外，被配置在底面的被覆多边形320E、被覆多边形320D(在图6D中是朝向看图人方向的被覆多边形)、以及面对320D配置的被覆多边形320B，也被判断为比对象310配置于后方。

然后，选择部202对如此选择出的该被覆多边形的每一个，选择1个具有与面状体的表面最接近的倾斜的被覆多边形，作为投影用多边形(步骤S184)。关于投影用多边形，利用例如在步骤S183中计算出的被覆多边形的法线矢量来进行选择。

即，对在步骤S182中选择的各个被覆多边形，将该被覆多边形的法线矢量的反向矢量与面状体的法线矢量进行比较。然后，选择1个二矢量的朝向最接近(即内积最接近1)的被覆多边形。在图6D中，被覆多边形320A、320B、320D、320E中的320E被判断为具有与面状体430最接近的倾斜。

另外，在得到了多个具有与面状体的表面最接近的倾斜的被覆多边形的情况下，可以选择任意一个，也可以采用它们作为双方投影用多边形。

对想要描画影子的全部对象进行以上的步骤S181～S184，选择投影用多边形。然后，将该选择的投影用多边形与对应的对象建立互关联地存储到图像处理装置200的RAM103中。

接着，生成部203对该虚拟空间内的全部对象、以及所选择的全部投影用多边形实施下述的步骤S19及S20，描画出该虚拟空间的2维图像。

首先，生成部203求出对象及所选择的投影用多边形的投射目的地区域(步骤S19)。在本实施方式中，由于如上述那样采用单点透视法将各个对象透视投影到投射面上，所以，离视点远的对象被投影得小，离视点近的对象被投影得大。不过，也可以取代单点透视法而采用平行投影。

在求出对象的投影目的地后，通过对投影目的地的各个区域粘贴(mapping)对应纹理所对应的区域(在投影用多边形中，对投影目的地粘贴透过度信息)，进行描画(步骤S20)。图5B的流程图中表示了步骤S20的详细处理。

首先，生成部203参照图像处理装置200的RAM103等，判断是否对当前关注的对象选择了投影用多边形(步骤S201)。对于没有选择投影用多边形的对象(步骤S201：否)，为了进行阴面处理，生成部203例如使用Z缓冲法(步骤S202)。即，生成部203按每个构成所要描画的图像数据的像素，以与最接近视点(投射面)的多边形对应的纹理信息(或透过度信息)的颜色，涂染该像素。

此时，例如在图6D中，投影用多边形320E被配置为从视点观察，比面状体430靠后方。因此，如果进行上述那样的阴面处理，则导致投影用多边形320B完全被对象310遮挡。或者，在被配置成投影用多边形的一部分“陷入”面状体的状态的情况下，该“陷入”的部分被面状体掩盖。

为了避免该问题，对于选择了投影用多边形的对象(步骤S201：是)，生成部203首先描画从该视点向该视线方向观察到的该面状体，然后，描画从该视点向该视线方向观察到的该投影用多边形。最后，描画从该视点向该视线方向观察到的该对象(步骤S203)。由此，能够始终按照面状体、投影用多边形、对象的顺序进行描画，从而可避免投影用多边形被面状体掩盖的问题。

在结束了以上的图像生成处理后，生成部203待机到产生垂直同步中断为止(步骤S21)。在该待机过程中，能够以子程序的方式执行其他处理(例如，根据时间的经过或来自用户的处理，更新RAM103内存储的各个对象及虚拟照相机的位置和朝向等处理)。

在产生了垂直同步中断后，生成部203将所描画的图像数据(通常被存储在帧缓存器中)的内容转送到显示器(未图示)，进行图像显示(步骤S22)，然后返回到步骤S12。例如，对于图6D所示的对象，只将底面的被覆多边形作为投影用多边形进行描画，如果从视点方向观察，则得到图7那样的影子。即，由于透过度信息的中心部分不透明，所以可实现好像影子的表现。而且，对于随着向外侧的推移而逐渐透明的部分，显示在被覆多边形之前描画的面状体。需要说明的是，实际上未描画投影用多边形的外周。在本图中，为了容易理解，明确标记了作为投影用多边形的外周的正方形。

(实施方式2)

在第1实施方式中，生成部203考虑了存在以“嵌入”到面状体中的状态被配置的被覆多边形，通过从视点向视线方向观察虚拟空间，按照面状体、被覆多边形、对象的顺序进行描画，始终描画成被覆多边形不被面状体掩盖。在本实施方式中，生成部203按照被覆多边形沿着面状体显示的方式使被覆多边形的位置变化。其中，由于第2实施方式的图像处理装置的结构与图2所示的图像处理装置200相同，所以省略说明。

(图像处理装置的动作)

图8表示本实施方式的处理流程。图像处理装置200进行与图4所示的步骤S11～S18、S21、以及S22同样的处理(步骤S71～S78、S82及S83)。在本实施方式中，图像处理装置200的生成部203还实施步骤S79，将被选择为投影用多边形的被覆多边形沿着面状体移动。

参照图9，对沿着面状体移动被覆多边形的方法进行说明。图9A与图6A同样，是表示从侧方观察对象310、和与对象310对应的多个被覆多边形320的样子的图。这里，从被覆多边形320中将底部的被覆多边形320E选择作为投影用多边形。而且，面状体900在线910上与被覆多边形320E交叉。图9B表示从斜方观察被覆多边形320E与面状体900交叉的部分的样子。

如图9B所示，包含投影用多边形320E的平面和面状体900的表面在线910上交叉。生成部203首先使投影用多边形320E相对与面状体900交叉的线910旋转，使其与面状体900的表面平行。图9C表示通过使投影用多边形320E相对线910向箭头方向旋转、与面状体900平行而得到的投影用多边形320E’。

最后，如图9D所示，使投影用多边形沿着面状体900的表面的法线矢量v的方向，平行移动规定的距离(不与对应的对象310发生冲突的距离)(将移动后的投影用多边形表示为320E”)。由此，即使不像第1实施方式那样按照面状体、从视点向视线方向观察时的被覆多边形、对象的顺序进行描画，投影用多边形也能被始终显示。即，由于从视点观察投影用多边形被配置成比面状体近，所以，通过求出对象、被覆多边形的投射目的地区域(步骤S80)，并对该投射区域粘贴对应的纹理和透过度信息，执行Z缓冲法等阴面处理，来进行描画(步骤S81)，可使被覆多边形被描画成不被面状体遮挡。

其中，即使在如图6A所示那样投影用多边形被完全包含于面状体的情况下，当延长包含投影用多边形的平面及包含面状体的平面，存在两平面交叉的线时，只要相对该线旋转投影用多边形即可。另一方面，在包含投影用多边形的平面与包含面状体的平面完全平行的情况下，生成部203不进行投影用多边形的旋转，而使其沿着面状体的表面的法线矢量的方向，平行移动规定的距离(不与对应的对象发生冲突的距离)。以上对本发明的实施方式进行了说明，但在本发明中，由于能够使用图形用库或专用硬件所提供的图像处理用运算功能，来实现为了选择投影用多边形而进行的处理，所以，可缩短游戏的开发期间，提高描画影子的处理速度。另外，在上述实施方式中，只说明了在对象的底部存在面状体的情况，但对于面状体位于侧方或上方的情况，也同样有效。而且，在室内的角落等中存在地板和墙壁那样的多个面状体的情况下，只要对各个面状体应用本实施方式即可。

本发明不限于上述的实施方式，可以进行各种变形和应用。而且，也可以将上述的实施方式的各构成要素自由组合。

例如，在上述实施方式中，对于生成影子的情况，未考虑光源。也可以考虑光源，参照光源的位置，使投影用多边形按照远离光源的方式移动。即，也可以使与图10A的对象1000对应的投影用多边形1010，如图10B所示那样，按照远离光源的方式移动。

该情况下，例如将光源的位置和朝向预先存储到存储部201中，在图4的步骤S18之后，或者在图8的步骤S79中确定了投影用多边形的位置之后，根据光源的位置和朝向，进一步如下述那样移动投影用多边形。即，只要使该投影用多边形如图10C那样，沿着连接包含投影用多边形1010的平面1020、与从光源1030延伸到该平面1020的线L垂直相交的点P1、和该投影用多边形的代表点P2(例如重心)的方向矢量V，平行移动规定的距离即可。

而且，在上述实施方式中，为了描画影子而使用了投影用多边形，但投影用多边形也可以用于其他用途。例如，也可以表现为在面状体的表面存在反射或影射等。例如，在与被覆多边形对应的透过度信息的影子的部分，粘贴从该被覆多边形的位置观察到的对象的镜像图像。而且，如果按照上述实施方式中说明的顺序描画投影用多边形，则在位于对象附近的面状体上，可显示该对象的镜像图像，实现反射了面状体那样的表现。

或者，通过使与被覆多边形对应的透过度信息的影子的部分具有规定的颜色，还能够实现该对象以该规定的颜色暗淡发光那样的表现。

并且，在上述实施方式中，将满足规定条件的被覆多边形作为投影用多边形选择出1个。但也可以例如在图5所示的投影用多边形的选择出离中，省略步骤S184，将满足到步骤S183为止的条件的多个被覆多边形全部选择作为投影用多边形。或者，也可以在步骤S182中，只选择与面状体的表面交叉的被覆多边形，而不选择完全包含于面状体的被覆多边形。

例如，如果对于图6所示的对象、被覆多边形、面状体省略步骤S184，而应用投影用多边形的选择处理，则被覆多边形320A、320B、320D、及被配置在底面的被覆多边形320E作为投影用多边形被选择出来。对于所选择的投影用多边形可以直接进行描画。或者，也可以应用第2实施方式，在沿着面状体移动后，进行描画。由此，可描画出如使用了辐射度(radiosity)法那样的多个影子。

另外，作为面状体的形状，不仅限于平面，也可以使用球面等曲面。该情况下，考虑在对象的附近与曲面相切的平面，将该平面作为上述发明中的“面状体”的形状应用。例如，在曲面是球面的情况下，可求出与连接其中心和对象的重心的直线垂直、且与球面相切的“切平面”。

其中，在本发明申请中，主张以日本专利申请特愿第2008-004260号为基础的优先权，并在本申请中引用了该基础申请的全部内容。

Claims (10)

1.一种图像处理装置(200)，用于生成对被配置在虚拟空间内的对象、面状体、以及被投影在该面状体上的该对象的像进行表示的图像，其特征在于，具有：

存储部(201)，其存储被配置在该虚拟空间内的视点的位置和视线的方向、被配置在该虚拟空间内的对象和面状体的形状、位置及朝向、被配置成覆盖该对象的多个被覆多边形的形状、位置及朝向；

选择部(202)，其从该多个被覆多边形中，选择满足规定的描画条件的被覆多边形作为投影用多边形；和

生成部(203)，其根据该对象和面状体的形状、位置及朝向、该视点的位置和视线的方向、该投影用多边形的形状、位置及朝向，生成从该视点向该视线的方向观察到的该虚拟空间的图像；

在某个被覆多边形与该面状体的配置是相互接触的配置的情况下，该某个被覆多边形满足该规定的描画条件。

2.根据权利要求1所述的图像处理装置(200)，其特征在于，

上述生成部(203)通过根据该对象和面状体的形状、位置及朝向、该视点的位置和视线的方向、该投影用多边形的形状、位置及朝向，描画从该视点向该视线的方向观察到的该面状体，描画从该视点向该视线的方向观察到的该投影用多边形，描画从该视点向该视线的方向观察到的该对象，来生成从该视点向该视线的方向观察该虚拟空间的图像。

3.根据权利要求1所述的图像处理装置(200)，其特征在于，

在某个被覆多边形与该面状体的配置是该某个被覆多边形被包含于该面状体的配置的情况下，该某个被覆多边形满足该规定的描画条件。

4.根据权利要求3所述的图像处理装置(200)，其特征在于，

在该多个被覆多边形的各个与该面状体的配置是相互接触、或该被覆多边形被包含于该面状体的配置的被覆多边形中，只将相对该面状体的表面的倾斜最小的被覆多边形，作为满足该规定的描画条件的被覆多边形。

5.根据权利要求1所述的图像处理装置(200)，其特征在于，

上述存储部(201)还存储光源的位置，

上述生成部(203)在按照远离该光源的方式将该投影用多边形移动规定的距离后，描画该对象和该面状体被该光源照射的图像。

6.根据权利要求5所述的图像处理装置(200)，其特征在于，

当存在包含该投影用多边形的平面、与包含该面状体的表面的平面的交线时，上述生成部(203)使该投影用多边形以该交线为中心旋转，当不存在该交线时，上述生成部(203)使该投影用多边形沿着该两平面的法线移动，在将该投影用多边形配置在该面状体的表面上之后，进行描画。

7.根据权利要求1所述的图像处理装置(200)，其特征在于，

在某个被覆多边形比该对象更接近该视点的情况下，与和该面状体的配置无关，认为不满足该规定的描画条件。

8.一种图像处理方法，用于生成对被配置在虚拟空间内的对象、面状体、以及被投影在该面状体上的该对象的像进行表示的图像，该图像处理方法由具有存储部(201)、选择部(202)和生成部(203)的图像处理装置(200)执行，其特征在于，

在上述存储部(201)中，存储有被配置在该虚拟空间内的视点的位置和视线的方向、被配置在该虚拟空间内的对象和面状体的形状、位置及朝向、被配置成覆盖该对象的多个被覆多边形的形状、位置及朝向，

该图像处理方法包括：

由上述选择部(202)从该多个被覆多边形中，将满足规定的描画条件的被覆多边形选择作为投影用多边形的选择步骤；和

由上述生成部(203)根据该对象和面状体的形状、位置及朝向、该视点的位置和视线的方向、该投影用多边形的形状、位置及朝向，生成从该视点向该视线的方向观察到的该虚拟空间的图像的生成步骤；

在某个被覆多边形与该面状体的配置是相互接触的配置的情况下，该某个被覆多边形满足该规定的描画条件。

9.一种记录了程序的信息记录介质，所述程序使计算机作为用于生成对被配置在虚拟空间内的对象、面状体、以及被投影在该面状体上的该对象的像进行表示的图像的图像处理装置(200)发挥功能，其特征在于，上述程序使上述计算机作为下述部件发挥功能：

存储部(201)，其存储被配置在该虚拟空间内的视点的位置和视线的方向、被配置在该虚拟空间内的对象和面状体的形状、位置及朝向、被配置成覆盖该对象的多个被覆多边形的形状、位置及朝向；

选择部(202)，其从该多个被覆多边形中，将满足规定的描画条件的被覆多边形选择作为投影用多边形；和

生成部(203)，其根据该对象和面状体的形状、位置及朝向、该视点的位置和视线的方向、该投影用多边形的形状、位置及朝向，生成从该视点向该视线的方向观察到的该虚拟空间的图像；

在某个被覆多边形与该面状体的配置是相互接触的配置的情况下，该某个被覆多边形满足该规定的描画条件。

10.一种程序，使计算机作为用于生成对被配置在虚拟空间内的对象、面状体、以及被投影在该面状体上的该对象的像进行表示的图像的图像处理装置(200)发挥功能，其特征在于，上述程序使上述计算机作为下述部件发挥功能：

存储部(201)，其存储被配置在该虚拟空间内的视点的位置和视线的方向、被配置在该虚拟空间内的对象和面状体的形状、位置及朝向、被配置成覆盖该对象的多个被覆多边形的形状、位置及朝向；

选择部(202)，其从该多个被覆多边形中，将满足规定的描画条件的被覆多边形选择作为投影用多边形；和

生成部(203)，其根据该对象和面状体的形状、位置及朝向、该视点的位置和视线的方向、该投影用多边形的形状、位置及朝向，生成从该视点向该视线的方向观察到的该虚拟空间的图像；

在某个被覆多边形与该面状体的配置是相互接触的配置的情况下，该某个被覆多边形满足该规定的描画条件。

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