CN1435797A - 三维图象处理程序、图象处理装置、处理方法及游戏装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三维图象处理方法，程序执行部(400)包括：设定构成第一和第二补片的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定部(401)；从第一和第二补片分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择部(402)；对所选择的多边形的顶点坐标，使第一补片一侧的顶点坐标与第二补片一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更部(403)。能避免间隙的产生并结合补片(或目标)。

Description

三维图象处理程序、图象处理装置、处理方法及游戏装置
技术领域
本发明涉及应用于电视游戏装置等的、结合分别由多个多边形构成的第一和第二补片(或目标)的三维图象处理技术。
背景技术
近年来，把人物等多种目标在监视画面内生成的模拟三维空间内显示的各种游戏装置正在普及。在相关的游戏装置中，为了显示游戏图象，在游戏装置所具有的CD-ROM等存储装置中预先存储构成目标(或目标的一部分即补片)的多边形的顶点坐标等，从存储装置读出位于来自虚拟相机的视点的视场中的目标(或补片)的顶点坐标等，在虚拟三维空间内连接合成后，透视变换为二维图象在显示器上显示出来。
而为了真实地显示复杂的形状的目标，有必要增加构成表现目标的多边形模型的多边形的数量。相反，在单纯形状的目标(或补片)中，如果增加多边形的数量，则存储器和CPU负载增大，所以不好。因此，以往是按照该目标(或补片)的形状来决定构成目标(或补片)的多边形数。
但是，当在虚拟三维空间内，连接合成多边形数(多边形的顶点数)的不同目标(或补片)时，如图12所示，会产生间隙。图12是用于说明连接合成两个多边形数(多边形的顶点数)不同的补片时产生的间隙的图的一个例子。在图12中，当结合左侧的补片PM1和右侧的补片PM2时，因为补片PM1的成为结合目标的顶点PV101～PV110有10个，补片PM2的成为结合目标的顶点PV201～PV208有8个(即因为成为结合目标的顶点数不同)，所以在补片PM1和补片PM2的结合位置产生了间隙CL1。
这样，当结合目标(或补片)时产生的间隙使游戏图象的图象质量下降，成为损害真实感的原因。
发明内容
鉴于以上所述问题的存在，本发明的目的在于：提供避免间隙的产生，并且结合补片(或目标)的三维图象处理方法、三维图象处理装置、三维图象处理程序以及电视游戏装置。
本发明1所述的三维图象处理方法，结合分别由多个多边形构成的第一和第二补片，其特征在于：所述方法包括：设定构成所述第一和第二补片的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定步骤；从所述第一和第二补片分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择步骤；对选择的多边形的顶点坐标，使所述第一补片一侧的顶点坐标与所述第二补片一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更步骤。
根据所述的发明，通过顶点坐标设定步骤设定构成第一和第二补片的各多边形的顶点坐标，通过结合顶点选择步骤从第一和第二补片分别选择了结合目标的多边形的顶点，通过顶点坐标变更步骤进行顶点坐标的变更，对于选择的多边形的顶点坐标，使第一补片一侧的顶点坐标与第二补片一侧的顶点坐标一致。通过使第一补片和第二补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致，以缝合了两者间的间隙的形态结合，能提高结合第一和第二补片而形成的图象的图象质量和真实性。
本发明2的三维图象处理方法是根据本发明1所述的三维图象处理方法，其特征在于：所述顶点坐标变更步骤当所述第一补片的结合目标的多边形的顶点数比所述第二补片的结合目标的多边形的顶点数多时，使所述第一补片的结合目标的多边形的顶点坐标与所述第二补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致。
根据所述的发明，当第一补片的结合目标的多边形的顶点数比第二补片的结合目标的多边形的顶点数多时，通过顶点坐标变更步骤进行了顶点坐标的变更，使第一补片的结合目标的多边形的顶点坐标与第二补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致。即因为顶点数多的一侧的补片的结合目标的多边形的顶点坐标与顶点数少的一侧的补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致，所以不增加顶点数(增加多边形)，就能容易地结合补片。
本发明3的三维图象处理方法是根据本发明1或2所述的三维图象处理方法，其特征在于：所述顶点坐标设定步骤具有：使用具有应该分别规定第一和第二补片的预先准备的坐标信息的控制点，生成自由曲面的自由曲面生成步骤；使用用于分割自由曲面的给定的分割数，分割生成的自由曲面，生成构成所述第一和第二补片的各多边形的顶点坐标的多边形生成步骤。
根据所述发明，通过自由曲面生成步骤，使用具有应该分别规定第一和第二补片的预先准备的坐标信息的控制点，生成了自由曲面，通过多边形生成步骤，使用用于分割自由曲面的给定的分割数，分割了生成的自由曲面，生成了构成第一和第二补片的各多边形的顶点坐标。因此，计算机存储比多边形的顶点坐标数量少的控制点的坐标信息，所以与预先存储构成第一和第二补片的各多边形的顶点坐标时相比，减少了必要的存储容量。
本发明4的三维图象处理方法是根据本发明3所述的三维图象处理方法，其特征在于：所述顶点坐标设定步骤具有：设定虚拟视点的位置的视点位置设定步骤和使用视点位置设定信息来求出分割数的分割数决定步骤；所述多边形生成步骤使用求出的分割数来生成多边形的顶点坐标。
根据本发明，通过视点位置设定步骤设定了虚拟视点的位置，通过分割数决定步骤，使用视点位置设定信息求出了分割数。而且，通过多边形生成步骤，使用求出的分割数，生成了多边形的顶点坐标。因此，离虚拟视点的位置越远，通过越减少分割数，不但抑制了图象质量的下降，而且能提高处理速度。
本发明5的三维图象处理方法是根据本发明4所述的三维图象处理方法，其特征在于：所述顶点坐标设定步骤具有设定所述第一和第二补片的各自的基准点的基准坐标设定步骤；所述分割数决定步骤根据所述基准点和所述虚拟视点的距离，求出分割数。
根据所述的发明，通过基准坐标设定步骤设定了第一和第二补片的各自的基准点，通过分割数决定步骤，根据基准点和虚拟视点的距离求出了分割述，所以能容易地求出适当的分割数。
本发明6的三维图象处理方法是根据本发明5所述的三维图象处理方法，其特征在于：所述分割数决定步骤使用根据所述基准点和所述虚拟视点的距离来唯一决定分割数的一览表，求出分割数。
根据所述的发明，因为通过一览表，从基准点和虚拟视点的距离唯一地求出了分割数，所以能容易地求出适当的分割数。
本发明7的三维图象处理方法是根据本发明5所述的三维图象处理方法，其特征在于：所述分割数决定步骤使用所述基准点和所述虚拟视点的距离，根据给定的运算式来求出分割数。
根据所述的发明，因为根据运算式，从基准点和虚拟视点的距离求出了分割数，所以求出了更恰当的分割数。
本发明8的三维图象处理方法，结合分别由多个多边形构成的第一和第二目标，其特征在于：所述方法包括：设定构成所述第一和第二目标的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定步骤；从所述第一和第二目标分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择步骤；对于选择的多边形的顶点坐标，使所述第一目标一侧的顶点坐标与所述第二目标一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更步骤。
根据所述的发明，通过顶点坐标设定步骤设定了构成第一和第二目标的各多边形的顶点坐标，通过结合顶点选择步骤从第一和第二目标分别选择了结合目标的多边形的顶点，通过顶点坐标变更步骤进行了顶点坐标的变更，对于选择的多边形的顶点坐标，使第一目标一侧的顶点坐标与第二目标一侧的顶点坐标一致。通过使第一目标和第二目标的结合目标的多边形的顶点坐标一致，以缝合了两者间的间隙的形态进行结合，能提高结合第一和第二补片而形成的图象的图象质量和真实性。
本发明9的三维图象处理方法，结合分别由多个多边形构成的目标和补片，其特征在于：所述方法包括：设定构成所述目标和补片的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定步骤；从所述目标和补片分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择步骤；对于选择的多边形的顶点坐标，使所述目标一侧的顶点坐标与所述补片一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更步骤。
根据所述的发明，通过顶点坐标设定步骤设定了构成目标和补片的各多边形的顶点坐标，通过结合顶点选择步骤从目标和补片分别选择了结合目标的多边形的顶点，通过顶点坐标变更步骤进行了顶点坐标的变更，对于选择的多边形的顶点坐标，使目标一侧的顶点坐标与补片一侧的顶点坐标一致。通过使目标和补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致，以缝合了两者间的间隙的形态进行结合，能提高结合第一和第二补片而形成的图象的图象质量和真实性。
本发明10的三维图象处理装置，结合分别由多个多边形构成的第一和第二补片，其特征在于：包括：设定构成所述第一和第二补片的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定部件；从所述第一和第二补片分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择部件；对于选择的多边形的顶点坐标，使所述第一补片一侧的顶点坐标与所述第二补片一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更部件。
根据所述的发明，通过顶点坐标设定部件设定了构成第一和第二补片的各多边形的顶点坐标，通过结合顶点选择部件从第一和第二补片分别选择了结合目标的多边形的顶点，通过顶点坐标变更部件进行了顶点坐标的变更，对于选择的多边形的顶点坐标，使第一补片一侧的顶点坐标与第二补片一侧的顶点坐标一致。通过使第一补片和第二补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致，以缝合了两者间的间隙的形态进行结合，能提高结合第一和第二补片而形成的图象的图象质量和真实性。
本发明11的三维图象处理程序，结合分别由多个多边形构成的第一和第二补片，其特征在于：使计算机执行以下部件的功能：设定构成所述第一和第二补片的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定部件；从所述第一和第二补片分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择部件；对于选择的多边形的顶点坐标，使所述第一补片一侧的顶点坐标与所述第二补片一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更部件。
根据所述的发明，在顶点坐标设定部件中，设定了构成第一和第二补片的各多边形的顶点坐标，在结合顶点选择部件中，从第一和第二补片分别选择了结合目标的多边形的顶点，在顶点坐标变更部件中，进行了顶点坐标的变更，对于选择的多边形的顶点坐标，使第一补片一侧的顶点坐标与第二补片一侧的顶点坐标一致。通过使第一补片和第二补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致，以缝合了两者间的间隙的形态进行结合，能提高结合第一和第二补片而形成的图象的图象质量和真实性。
本发明12所述的电视游戏装置，包括接收来自外部的输入的操作部件、根据来自外部的输入来控制游戏的进行的游戏进行控制部件、生成在虚拟三维空间内与游戏的进行对应的游戏图象的游戏图象生成部件和显示游戏图象的显示部件，其特征在于：所述游戏图象生成部件包括：设定构成第一和第二补片的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定部件；从所述第一和第二补片分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择部件；对于选择的多边形的顶点坐标，使所述第一补片一侧的顶点坐标与所述第二补片一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更部件。
根据以上所述的发明，由操作部件接收了来自外部的输入，由游戏进行控制部件根据来自外部的输入来控制游戏的进行，由游戏图象生成部件生成在虚拟三维空间内与游戏的进行对应的游戏图象，由显示部件显示游戏图象。而且，当游戏图象生成部件生成了在虚拟三维空间内与游戏的进行对应的游戏图象时，通过顶点坐标设定部件设定构成第一和第二补片的各多边形的顶点坐标，通过结合顶点选择部件从第一和第二补片分别选择结合目标的多边形的顶点，通过顶点坐标变更部件进行顶点坐标的变更，针对所选择的多边形的顶点坐标，使第一补片一侧的顶点坐标与第二补片一侧的顶点坐标一致。通过使第一补片和第二补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致，以缝合了两者间的间隙的形态进行结合，提高结合第一和第二补片而形成的图象的图象质量和真实性。
附图说明
下面简要说明附图。
图1是表示应用本发明的三维图象处理装置的电视游戏装置的一个
实施例的结构框图。
图2是表示本发明的三维图象处理装置的主要部分的功能框图。
图3是表示分割数表的一个例子的图表。
图4是用于说明控制点的位置和自由曲面的形状的关系的图。
图5是用于说明控制点的位置和自由曲面的形状的关系的图。
图6是顶点坐标变更处理的程序流程的一个例子。
图7是用于说明当连接合成两个补片时，进行图6所示的顶点坐标变更处理的结果的说明图的一个例子。
图8是用于说明当结合8个补片和一个目标时产生的间隙的说明图的一个例子。
图9是用于说明当结合图8所示的8个补片和一个目标时，进行本发明的图象处理的结果的图的一个例子。
图10是通过向构成图8所示的补片和目标的多边形上粘贴质地而形成的画面的画面图的一个例子。
图11是通过向构成图9所示的补片和目标的多边形上粘贴质地而形成的画面的画面图的一个例子。
图12是用于说明连接合成两个多边形数(多边形的顶点数)不向的补片时产生的间隙的图的一个例子。
下面简要说明附图符号。
1-CPU；2-总线；3-图形数据生成处理器；4-接口电路；5-主存储器；6-ROM；7-扩展电路；8-并行端口；9-串行端口；10-描绘处理器；11-声音处理器；12-解码器；13-接口电路；21-电视监控器；29-控制器；400-程序执行部；401-顶点坐标设定部(顶点坐标设定部件)；401a-基准坐标设定部(基准坐标设定部件)；401b-视点位置设定部(视点位置设定部件)；401c-分割数决定部(分割数据定部件)；401d-自由曲面生成部(自由曲面生成部件)；401e-多边形生成部(多边形生成部件)；402-结合顶点选择部(结合顶点选择部件)；403-顶点坐标变更部(顶点坐标变更部件)；500-存储部；501-控制点坐标存储部；502-分割数表存储部。
具体实施方式
图1是表示应用了本发明的三维图象处理装置的电视游戏装置的一个实施例的结构框图。须指出的是，在以下的说明中，作为电视游戏装置的一个例子，说明了把家庭用电视游戏机连接到家庭用电视机上而构成的家庭用电视游戏装置，但是，本发明并不局限于该例子，对于与显示器为一体结构的业务用电视游戏装置、通过执行电视游戏程序而作为电视游戏装置起作用的个人电脑等，也同样能适用。
图1所示的电视游戏装置具有家庭用游戏机100和家庭用电视机200。在家庭用游戏机100上，安装了记录着包含本发明的三维图象处理程序的电视游戏程序以及游戏数据的计算机可读出记录媒体300，恰当地读出电视游戏程序以及游戏数据来进行游戏。
家庭用游戏机100包含：CPU(Central Processing Unit)1(相当于游戏进行控制部件和游戏图象生成部件的一部分)、总线2、图形数据生成处理器3(相当于游戏图象生成部件的一部分)、接口电路(I/F)4、主存储器5、ROM(Read Only Memory)6、扩展电路7、并行端口8、串行端口9、描绘处理器10、声音处理器11、解码器12、接口电路13、缓存器14～16、记录媒体驱动器17、存储器18以及控制器19。家庭用电视机200包含：电视监控器21、放大电路22、扬声器23。
CPU1连接了总线2和图形数据生成处理器3(相当于游戏图象生成部件的一部分)。总线2包含数据总线和控制总线，并且把CPU1、接口电路4、主存储器5、ROM6、扩展电路7、并行端口8、串行端口9、描绘处理器10(相当于游戏图象生成部件的一部分)、声音处理器11、解码器12和接口电路13彼此相连。
描绘处理器10连接了缓存器14。声音处理器11连接了缓存器15和放大电路22。解码器12连接了缓存器16和记录媒体驱动器17。接口电路13连接了存储器18和控制器19(相当于操作部件)。
家庭用电视机200的电视监控器21连接了描绘处理器10。扬声器23连接了放大电路22。须指出的是，当为业务用电视游戏装置时，有时电视监控器21(相当于显示部件)、放大电路22以及扬声器23与构成家庭用游戏机100的各功能块一起收藏在一个框体中。
另外，当以个人电脑和工作站等为核心构成了电视游戏装置时，电视监控器21等对应于计算机用的显示器。另外，扩展电路7、描绘处理器10以及声音处理器11分别对应于记录在记录媒体300上的程序数据的一部分或搭载在计算机的扩展插槽中的扩充卡上的硬件。另外，接口电路4、并行端口8、串行端口9以及接口电路13对应于搭载在扩展插槽中的扩充卡上的硬件。另外，缓存器14～16分别对应于主存储器5或扩展存储器(省略了图示)的各存储区。
下面，说明图1所示的各构成要素。可以说图形数据生成处理器3实现了作为CPU1的协同处理器的功能。即图形数据生成处理器3通过并行处理，进行坐标变换和光源计算、例如固定小数点形式的行列和向量的演算。
作为图形数据生成处理器3进行的主要的处理，有以下处理：根据从CPU1供给的图象数据的二维或三维空间内的各顶点的坐标数据、移动量数据、旋转量数据等，求出给定的显示区上的处理目标图象的地址数据，并传输给CPU1的处理；按照离开虚拟设定的光源的距离，计算图象的亮度的处理。
接口电路4用于例如鼠标和轨迹球等的定点设备的接口。主存储器5由RAM(Random Access Memory)等构成。在ROM6中存储了作为电视游戏装置的操作系统的程序数据。该程序相当于个人电脑的BIOS(Basic InputOutput System)。
扩展电路7对于由依据对动画的MPEG(Moving Picture Experts Group)和对静止画面的JPEG(Joint Photographic Experts Group)规格的内编码而压缩的压缩图象进行扩展处理。扩展处理包含：解码处理(根据VLC(VariableLength Code)而编码的数据的解码)、逆量子化处理、IDCT(Inverse DiscreteCosine Transform)处理、内图象的复原处理等。
描绘处理器10根据在各给定时间T(例如，在一帧中，T＝1/60秒)中发出的描绘命令，进行对缓存器14的描绘处理。
缓存器14例如由RAM构成，分为显示区(帧缓存器)和非显示区。显示区由电视监控器21的显示面上显示的数据的展开区构成。非显示区由定义轮廓的数据、定义多边形的模型数据、使模型运动的动画数据、表示各动画的内容的模式数据、质地数据以及调色板数据等的存储区构成。
在此，质地数据是二维图象数据。调色板数据是用于指定质地数据等的颜色的数据。从记录媒体300一次或按照游戏的进行状况而分为多次，CPU1把这些数据预先记录在缓存器14的非显示区中。
另外，作为描绘命令有：用于使用多边形来描绘立体的图象的描绘命令和用于描绘通常的二维图象的描绘命令。在此，多边形为多角形的二维虚拟图形，例如使用了三角形和四角形。
用于使用多边形来描绘立体的图象的描绘命令分别对于表示多边形顶点坐标数据的缓存器14上的显示区上的存储位置的多边形顶点地址数据、表示粘贴在多边形上的质地的缓存器14上的存储位置的质地地址数据、表示代表质地的色调色板数据的缓存器14上的存储位置的调色板地址数据以及表示质地的亮度的亮度数据执行。
所述的数据中的显示区上的多边形顶点地址数据是图形数据生成处理器3把来自CPU1的三维空间上的多边形顶点坐标数据，根据移动量数据和旋转量数据，通过坐标变换，置换为二维上的多边形顶点坐标数据。根据从来自CPU1的所述坐标变换后的多边形顶点坐标数据所表示的位置到虚拟配置的光源的距离，由图形数据生成处理器3决定了亮度数据。
多边形顶点地址数据表示缓存器14的显示区上的地址。描绘处理器10进行写入与3个多边形顶点地址数据所表示的缓存器14的显示区的范围对应的质地数据的处理。
游戏空间内的人物等目标由多个多边形构成。CPU1把各多边形的三维空间上的坐标数据与对应的轮廓的向量数据关联，存储在缓存器14中。而且，通过后面描述的控制器19的操作，当在电视监控器21的显示画面上使目标移动等时，表现目标的运动，或当改变观察目标的视点位置时，进行了以下的处理。
即，CPU1对图形数据生成处理器3提供缓存器14的非显示区内保持的各多边形的顶点的三维坐标数据、从轮廓坐标以及旋转量数据求出的各多边形的移动量数据以及旋转量数据。
图形数据生成处理器3根据各多边形的顶点的三维坐标数据和各多边形的移动量数据以及旋转量数据依次求出个多边形的移动后以及旋转后的三维坐标数据。
把这样求出的各多边形的三维坐标数据中的水平和垂直方向的坐标数据作为缓存器14的显示区上的地址数据即多边形顶点地址数据提供给描绘处理器10。
描绘处理器10写入预先分配在3个多边形顶点地址数据所表示的缓存器14的显示区上的质地地址数据所表示的质地数据。据此，在电视监控器21的显示画面上显示了在多个多边形上粘贴了质地的物体。
用于描绘通常的二维图象的描绘命令对顶点地址数据、组织地址数据、表示代表组织数据的颜色的调色板数据的缓存器14上的存储位置的调色板地址数据以及表示质地的亮度的亮度数据执行。这些数据中的顶点地址数据是图形数据生成处理器3根据来自CPU1的移动量数据和旋转量数据，把来自CPU1的二维平面上的顶点地址数据通过坐标变换而得到的。
声音处理器11′把从记录媒体300读出的ADPCM(Adaptive DifferentialPulse Code Modulation)数据存储在缓存器15中，存储在缓存器15中的ADPCM数据为声源。
另外，声音处理器11例如根据频率44.1kHz的时钟信号，从缓存器15读出ADPCM数据。声音处理器11对于读出的ADPCM数据进行声调的变换、噪声的附加、包络的设定、水平的设定以及混响的附加等处理。
当从记录媒体300读出的声音数据维CD-DA(Compact Disk DigitalAudio)等PCM(Pulse Code Modulation)数据时，声音处理器11把该声音数据变换为ADPCM数据。另外，对PCM数据的基于程序的处理在主存储器5上直接进行。把在主存储器5上处理的PCM数据提供给处理器11，变换为ADPCM数据。然后，进行了上述的各种处理，从扬声器23输出了声音。
作为记录媒体驱动器17，例如使用了DVD-ROM驱动器、CD-ROM驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、软盘驱动器、硅盘驱动器、盒式媒体读取机等。此时，作为记录媒体300，使用了DVD-ROM、CD-ROM、硬盘、光盘、软盘、半导体存储器。
记录媒体驱动器17从记录媒体300读出图象数据、声音数据、程序数据，把读出的数据提供给解码器12。解码器12对来自记录媒体驱动器17的再现的数据进行基于ECC(Error Correction Code)的误差校正处理，把进行了误差校正处理的数据提供给主存储器5或声音处理器11。
使用例如卡型存储器作为存储器18。卡型存储器例如在中断游戏时，为了保持中断时刻的状态，而用于保持中断时刻的各种游戏参数。
控制器19是游戏者输入各种操作指令时使用的操作装置，把与游戏者的操作对应的操作信号发送给CPU1。在控制器19中设置了第一按键19a、第二按钮19b、第三按钮19c、第四按钮19d、向上键19U、向下键19D、向左键19L、向右键19R、L1按钮19L1、L2按钮19L2、R1按钮19R1、R2按钮19R2、开始按钮19e、选择按钮19f、左杆19SL和右杆19SR。
向上键19U、向下键19D、向左键19L、向右键19R用于向CPU1提供使目标和光标在电视监控器21的画面中上下左右移动的命令。
开始按钮19e用于指示CPU1从记录媒体300加载游戏程序。选择按钮19f用于指示CPU1关于从记录媒体300加载到主存储器5中的游戏程序的各种选择。
如果除了左杆19SL和右杆19SR的控制器19的各按钮和键由如果被来自外部的按压力从中立位置按压，就导通，如果解除了按压力，就回到所述中立位置，变为断开的开关构成。
左杆19SL和右杆19SR是与所谓的操纵杆几乎结构相同的杆型控制器。该杆型控制器具有直立的操作杆，是以该操作杆的给定位置为支点，在包含前后左右的360o方向能倾斜的结构。左杆19SL和右杆19SR按照操作杆的倾斜方向以及倾斜角度，把以直立位置为原点的左右方向的x坐标和前后方向的y坐标的值作为操作信号，通过接口电路13发送给CPU1。
须指出的是，第一按键19a、第二按钮19b、第三按钮19c、第四按钮19d、L1按钮19L1、L2按钮19L2、R1按钮19R1、R2按钮19R2、左杆19SL和右杆19SR按照从记录媒体300加载的游戏程序，能用于各种功能。
下面，说明所述的电视游戏装置的概要动作。当在记录媒体驱动器17中装填了记录媒体300时，如果电源开关(省略了图示)导通，电视游戏装置接通了电源，根据存储在ROM6中的操作系统，CPU1就指示记录媒体驱动器17，从记录媒体300读出游戏程序。据此，记录媒体驱动器17从记录媒体300读出图象数据、声音数据和程序数据。把读出的图象数据、声音数据和程序数据提供给解码器12，由解码器12对各数据进行误差校正处理。
由解码器12进行了误差校正处理的图象数据通过总线2提供给扩展电路7。把由扩展电路7进行了上述的扩展处理的图象数据提供给描绘处理器10，由描绘处理器10写入缓存器14的非显示区。由解码器12进行了误差校正处理的声音数据通过主存储器5或声音处理器11写入缓存器15。把由解码器12进行了误差校正处理的程序数据写入主存储器5中。
然后，CPU1根据存储在主存储器5中的程序数据和游戏者使用控制器19指示的内容，使电视游戏进行。即根据游戏者使用控制器19指示的内容，CPU1适当进行图象处理的控制、声音处理的控制和内部处理的控制。
作为图象处理的控制，进行：例如，从适合于为目标指示的动画的模式数据而进行的各轮廓的计算或多边形的顶点坐标数据的计算；取得的三维坐标数据和视点位置数据的向图形数据生成处理器3的供给；包含图形数据生成处理器3求出的缓存器14的显示区上的地址数据和亮度数据的描绘命令发出等。
作为声音处理的控制，例如进行对声音处理器11的声音输出命令的发出、水平、混响等的指定。作为内部处理的控制，例如进行与控制器19的操作相应的演算等。
图2是表示本发明的三维图象处理装置的主要部分的功能框图。须指出的是，本发明的三维图象处理程序与上述的游戏程序同样，记录在图1所示的记录媒体300中，加载到主存储器5上，一边处理游戏者通过控制器19进行的操作，一边通过CPU1依次执行主存储器5上的三维图象处理程序，实现了各功能。三维图象处理装置具有：通过执行各种处理程序而实现各种功能的程序执行部400和存储数据的存储部500。
程序执行部400具有：设定构成第一和第二补片的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定部401(相当于顶点坐标设定部件)；从第一和第二补片分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择部402(相当于结合顶点选择部件)；对于选择多边形的顶点坐标，使第一补片一侧的顶点坐标和第二补片一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更部403(相当于顶点坐标变更部件)。
存储部500具有：存储了分别规定第一和第二补片的自由曲面的控制点的坐标数据的控制点坐标存储部501；存储了根据第一和第二补片的基准点与虚拟视点在三维空间上的距离而唯一地决定分割数的一览表(称作分割数表)的分割数表存储部502。须指出的是，后面将描述如何根据控制点规定了自由曲面。
图3是表示分割数表的一个例子的图表。当第一和第二补片的基准点与虚拟视点在三维空间上的距离SL为1000m以下时，分割数DN为10，距离SL越大，分割数DN越小，当距离SL超过3000m时，分割数DN为4。距离SL越大，分割数DN越小，如后所述，构成补片的多边形数与分割数DN的平方成比例而变小，所以防止了图象质量的下降，能提高处理速度。
顶点坐标设定部401具有：从存储在控制点坐标存储部501中的控制点的坐标求出第一和第二补片的基准点的坐标的基准坐标设定部401a(相当于基准坐标设定部件)；设定虚拟视点的位置的视点位置设定部401b(相当于视点位置设定部件)；从基准点和虚拟视点的距离，使用存储在分割数表存储部502中的分割数表，就算分割数DN的分割数决定部401c(相当于分割数决定部件)；使用具有应该分别规定了第一和第二补片的存储在控制点坐标存储部501中的坐标数据的控制点，生成自由曲面的自由曲面生成部401d(相当于自由曲面生成部件)；使用由分割数决定部401c决定的分割数DN，分割由自由曲面生成部401d生成的自由曲面，生成构成第一和第二补片的各多边形的顶点坐标的多边形生成部401e(相当于多边形生成部件)。
基准坐标设定部401a把在形成虚拟三维空间的三个轴向具有边，并且包含了所有构成补片的控制点的虚拟三维空间内的最小体积的长方体(称作边界箱)的中心位置的坐标作为第一和第二补片的基准点的坐标，分别求出。
视点位置设定部401b接收来自控制器19的输入，配合游戏的进行，在适当的位置(例如，游戏者操作的目标的人物即主要人物被显示在视场的中心的位置)设定虚拟视点位置。
分割数决定部401c从基准点和虚拟视点的距离SL，使用存储在分割数表存储部502中的分割数表，求出分割数DN。通过使用图3所示的分割数表，基准点和虚拟视点的距离SL越大，分割数DN就越小，因为构成补片的多边形数减少，所以防止了图象质量的下降，能提高处理速度。
自由曲面生成部401d使用具有应该分别规定了第一和第二补片的存储在控制点坐标存储部501中的坐标数据的控制点，根据参数函数，生成自由曲面。作为参数函数，在此就使用贝塞尔(Bezier)函数时的情形加以说明。把使用贝塞尔函数而得到的自由曲面称作贝塞尔曲面。
如果控制点Pi，j(在此，i＝0、1、…、M，j＝0、1、…、N)的坐标为Pi，j(Xi，j，Yi，j，Zi，j)，则根据两个参数u、v(在此，0≤u≤1，0≤v≤1)的多顶式Bmi(u)、Bnj(v)与控制点Pi，j的坐标Pi，j(Xi，j，Yi，j，Zi，j)的积，由以下所述表达式来表示自由曲面S(u，v)。
[表达式1] S ( u , v ) = Σ i = 0 m Σ j = 0 n P i + 1 , j + 1 · B mi ( u ) · B nj ( v ) - - - ( 1 - 1 ) 在此， B mi ( u ) = m ! i ! ( m - i ) ! · u i · ( 1 - u ) m - i - - - ( 1 - 2 ) B nj ( v ) = n ! j ! ( n - j ) ! · u j · ( 1 - u ) n - j - - - ( 1 - 3 )
下面，使用图4和图5说明伴随着控制点Pi，j的坐标Pi，j(Xi，j，Yi，j，Zi，j)的变化，自由曲面S(u，v)变化的样子。在图4和图5中，控制点的个数为16个(M＝4，N＝4)，在图的右下表示了坐标轴。图4是控制点Pi，j位于同一平面内时，图5是控制点Pi，j不位于同一平面内时。如图4所示，当控制点Pi，j位于同一平面内时，自由曲面S(u，v)成为通过所有的控制点Pi，j的平面。
如图5所示，当控制点Pi，j不位于同一平面内时，自由曲面S(u，v)形成在端点(位于四角的点)与控制点Pi，j的位置一致，并且由控制点Pi，j的坐标Pi，j(Xi，j，Yi，j，Zi，j)决定的三维曲面。例如，因为P2，2在z轴的负方向位移，所以自由曲面S(u，v)也在z轴的负方向位移，因为P2，3在z轴的正方向位移，所以自由曲面S(u，v)也在z轴的正方向位移。这样，通过变更控制点Pi，j的坐标Pi，j(Xi，j，Yi，j，Zi，j)，就能形成所希望的形状的自由曲面S(u，v)。另外，通过增加控制点Pi，j的点数(M和N中至少一方)，能形成形状更复杂的自由曲面S(u，v)。
多边形生成部401e使用由分割数决定部401c决定的分割数，分割由自由曲面生成部401d生成的自由曲面S(u，v)，生成构成第一和第二补片的各多边形的顶点坐标。具体而言，通过按照分割数DN来设定自由曲面S(u，v)的参数u、v的值，生成多边形的顶点坐标。例如，当分割数DN为5时，把u(＝0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)和v(＝0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)的组合代入表达式(1-1)，把取得的36个坐标作为多边形的顶点坐标。另外，当使用四角形的多边形时，设定了25个(＝5×5)多边形的顶点坐标，当使用三角形的多边形时，设定了50个(＝5×5×2)多边形的顶点坐标。即多边形数与分割数DN的平方成正比。
结合顶点选择部402从第一和第二补片分别选择结合目标的多边形的顶点。例如，当结合图12所示的左侧的补片PM1和右侧的补片PM2时，关于补片PM1，选择顶点PV101～PV110作为结合目标的多边形的顶点，关于补片PM2，选择顶点PV201～PV208作为结合目标的多边形的顶点。
顶点坐标变更部403当第一补片的结合目标的多边形的顶点数比第二补片的结合目标的多边形的顶点数多时，使第一补片的结合目标的多边形的顶点坐标和第二补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致。例如，当结合图12所示的左侧的补片PM1和右侧的补片PM2时，使补片PM1顶点PV101～PV110的坐标与补片PM2的顶点PV201～PV208的坐标一致。
图6是由顶点坐标变更部403进行的顶点坐标变更处理的程序流程的一个例子。在此，说明结合构成第一补片的多边形的顶点P1i(i＝0、1、…、H)和构成第二补片的多边形的顶点P2j(j＝0、1、…、K)时的情形。在此，第一补片的结合目标的多边形的顶点数H比第二补片的结合目标的多边形的顶点数K多。须指出的是，顶点P1i的坐标是(P1xi，P1yi，P1zi)，顶点P2j的坐标是(P2xj，P2yj，P2zj)。
首先，通过把顶点数K除以顶点数H，得到了调整顶点数的差的系数α(步骤ST1)。然后，用0初始化计数器h(步骤ST3)。然后，把计数器h和调整系数α的乘积取整后设置在计数器k中(步骤ST5)。接着，把顶点P2k的坐标变更为顶点P1h的坐标(步骤ST7)。然后，进行了计数器h是否未达到顶点数H的判定(步骤ST9)。当该判定为肯定时，计数器h被加1(步骤ST11)，回到步骤ST5。当该判定为肯定时，结束了处理。
图7是用于说明当连接合成图12所示的多边形数(多边形的顶点数)不同的两个补片时，进行了图6所示的顶点坐标变更处理的结果的说明图的一个例子。在图7中，当左侧的补片PM1和右侧的补片PM2时，成为补片PM1的结合目标的顶点PV101～PV110为10个，成为补片PM2的结合目标的顶点PV201～PV208为8个，所以在由顶点坐标变更部403进行的顶点坐标变更处理中，图12中的成为补片PM1的结合目标的顶点PV101～PV110的坐标变更为与成为补片PM2的结合目标的顶点PV201～PV208的坐标一致。即关于图12中的成为补片PM1的结合目标的顶点PV101～PV110，变更了顶点坐标，使顶点位置变为图7中的顶点PV101D～PV110D。结果，一边避免了间隙的产生，一边结合了补片PM1和补片PM2。
图8是用于说明当结合8个补片和一个目标时产生的间隙的说明图的一个例子。在图8中，结合补片PM3～PM10和目标OBJ的结果是在结合的补片间(或补片和目标间)的分割数不同的结合部，产生了间隙CL2～CL6。
图9是用于说明当结合图8所示的8个补片和一个目标时，进行了本发明的图象处理的结果的图的一个例子。在图9中，关于成为结合目标的顶点数多的一侧的补片(或目标)，变更了顶点坐标，使顶点位置变为成为结合目标的顶点数少的一侧的补片(或目标)的顶点的位置。例如，关于补片PM3的左上方的边，与补片PM10的结合目标的顶点数为5，关于补片PM10的右下方的边，与补片PM3的结合目标的顶点数为7，所以变更了顶点坐标，使补片PM10的右下方的边的与补片PM3的结合目标的顶点的位置与补片PM3的左上方的边的与补片PM10的结合目标的顶点的位置一致。结果，进行了结合并且避免了在补片间以及补片和目标间产生间隙。
图10是通过向图8所示的构成补片和目标的多边形粘贴质地而形成的画面的画面图的一个例子。在补片间(或补片和目标间)的分割数不同的结合部，产生了间隙，所以图象质量和真实感下降。
图11是通过向图9所示的构成补片和目标的多边形粘贴质地而形成的画面的画面图的一个例子。因为在避免了在补片间以及补片和目标间产生间隙的前提下进行了结合，所以能提高图象质量和真实感。
须指出的是，本发明能采取以下的形态。
(A)在本实施例中，说明了构成补片的多边形的顶点坐标由多边形生成部生成时的情形，但是，可以是预先把顶点坐标存储在计算机具有的ROM、CD-ROM等存储部件中，从存储部件读出的形态。此时，减轻了CPU的负载。
(B)在本实施例中，说明了在求出自由曲面的分割数时使用的自由曲面的基准点为边界箱的中心点时的情形，但是也可以是其他点，例如用于形成自由曲面的控制点的任意一点。
(C)在本实施例中，说明了使用贝塞尔函数生成自由曲面时的情形，但是也可以是使用其他函数，例如样条(Spline)函数、NURBS(Non-UniformRational B-Spline)函数、Sub Division Surface函数的形态。
(D)在本实施例中，说明了使用一览表来球出自由曲面的分割数的情形，但是也可以是使用给定的运算式来求出的形态。
(E)在本实施例中，说明了结合两个补片时的情形，但是也可以是结合两个目标、或补片与目标的形态。
(F)在本实施例中，说明了变更结合目标的顶点的顶点坐标时的情形，但是可以是除了顶点坐标，还变更例如顶点颜色、顶点质地坐标以及顶点法线向量的至少一个的形态。但是，结合的两个补片、两个目标或补片与目标具有彼此不同的材料信息(通俗颜色、深度颜色、镜面颜色、质地信息等)时，不变更顶点质地坐标，但是形成了自然质感的图象。
根据本发明1，通过使第一补片和第二补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致，以缝合了两者间的间隙的形态进行结合，能提高结合第一和第二补片而形成的图象的图象质量和真实性。
根据本发明2，不用增加顶点数(增加多边形)，就能容易地结合补片。根据本发明3，因为计算机存储了比多边形的顶点坐标数量少的控制点的坐标信息，所以与预先存储构成第一和第二补片的各多边形的顶点坐标时相比，减少了必要的存储容量。
根据本发明4，离虚拟视点的位置越远，通过越减少分割数，不但抑制了图象质量的下降，而且能提高处理速度。根据本发明5，能容易地求出恰当的分割数。
根据本发明6，能更容易地求出恰当的分割数。根据本发明7，能求出更恰当的分割数。
根据本发明8，通过使第一目标和第二目标的结合目标的多边形的顶点坐标一致，以缝合了两者间的间隙的形态进行结合，能提高结合第一和第二补片而形成的图象的图象质量和真实性。
根据本发明9，通过使目标和补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致，以缝合了两者间的间隙的形态进行结合，能提高结合第一和第二补片而形成的图象的图象质量和真实性。
根据本发明10，通过使第一补片和第二补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致，以缝合了两者间的间隙的形态进行结合，能提高结合第一和第二补片而形成的图象的图象质量和真实性。
根据本发明11，通过使第一补片和第二补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致，以缝合了两者间的间隙的形态进行结合，能提高结合第一和第二补片而形成的图象的图象质量和真实性。
根据本发明12，通过使第一补片和第二补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致，以缝合了两者间的间隙的形态来进行结合，能提高结合第一和第二补片而形成的图象的图象质量和真实性，能提高游戏的趣味性。

Claims (12)

1.一种三维图象处理方法，结合分别由多个多边形构成的第一和第二补片，其特征在于：所述方法包括：
设定构成所述第一和第二补片的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定步骤；
从所述第一和第二补片分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择步骤；
对于所选择的多边形的顶点坐标，使所述第一补片一侧的顶点坐标与所述第二补片一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更步骤。
2.根据权利要求1所述的三维图象处理方法，其特征在于：
所述顶点坐标变更步骤，当所述第一补片的结合目标的多边形的顶点数比所述第二补片的结合目标的多边形的顶点数多时，使所述第一补片的结合目标的多边形的顶点坐标与所述第二补片的结合目标的多边形的顶点坐标一致。
3.根据权利要求1或2所述的三维图象处理方法，其特征在于：
所述顶点坐标设定步骤包括：
使用具有应该分别规定所述第一和第二补片的预先准备的坐标信息的控制点来生成自由曲面的自由曲面生成步骤；
使用用于分割自由曲面的给定的分割数来分割生成的自由曲面，生成构成所述第一和第二补片的各多边形的顶点坐标的多边形生成步骤。
4.根据权利要求3所述的三维图象处理方法，其特征在于：
所述顶点坐标设定步骤包括设定虚拟视点的位置的视点位置设定步骤和使用虚拟视点位置信息来求出分割数的分割数决定步骤；所述多边形生成步骤使用所求出的分割数来生成多边形的顶点坐标。
5.根据权利要求4所述的三维图象处理方法，其特征在于：
所述顶点坐标设定步骤包括设定所述第一和第二补片的各自的基准点的坐标的基准坐标设定步骤；所述分割数决定步骤根据所述基准点和所述虚拟视点的距离来求出分割数。
6.根据权利要求5所述的三维图象处理方法，其特征在于：
所述分割数决定步骤使用根据所述基准点和所述虚拟视点的距离来唯一决定分割数的一览表来求出分割数。
7.根据权利要求5所述的三维图象处理方法，其特征在于：
所述分割数决定步骤使用所述基准点和所述虚拟视点的距离，根据给定的运算式来求出分割数。
8.一种三维图象处理方法，结合分别由多个多边形构成的第一和第二目标，其特征在于：所述方法包括：
设定构成所述第一和第二目标的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定步骤；
从所述第一和第二目标分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择步骤；
对于所选择的多边形的顶点坐标，使所述第一目标一侧的顶点坐标与所述第二目标一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更步骤。
9.一种三维图象处理方法，结合分别由多个多边形构成的目标和补片，其特征在于：所述方法包括：
设定构成所述目标和补片的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定步骤；
从所述目标和补片分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择步骤；
对于所选择的多边形的顶点坐标，使所述目标一侧的顶点坐标与所述补片一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更步骤。
10.一种三维图象处理装置，结合分别由多个多边形构成的第一和第二补片，其特征在于：包括：
设定构成所述第一和第二补片的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定部件；
从所述第一和第二补片分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择部件；
对于所选择的多边形的顶点坐标，使所述第一补片一侧的顶点坐标与所述第二补片一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更部件。
11.一种三维图象处理程序，结合分别由多个多边形构成的第一和第二补片，其特征在于：使计算机执行以下部件的功能：
设定构成所述第一和第二补片的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定部件；
从所述第一和第二补片分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择部件；
对于所选择的多边形的顶点坐标，使所述第一补片一侧的顶点坐标与所述第二补片一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更部件。
12.一种电视游戏装置，包括接收来自外部的输入的操作部件、根据来自外部的输入来控制游戏的进行的游戏进行控制部件、生成在虚拟三维空间内与游戏的进行对应的游戏图象的游戏图象生成部件和显示游戏图象的显示部件，其特征在于：所述游戏图象生成部件包括：
设定构成第一和第二补片的各多边形的顶点坐标的顶点坐标设定部件；
从所述第一和第二补片分别选择结合目标的多边形的顶点的结合顶点选择部件；
对于所选择的多边形的顶点坐标，使所述第一补片一侧的顶点坐标与所述第二补片一侧的顶点坐标一致的顶点坐标变更部件。
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