CN1676184A - 图像生成装置、图像显示方法和程序 - Google Patents

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Abstract

本发明在采用第一人称视点的游戏等图像显示装置中，可以更有效地显示从操作者侧指向假想空间的枪弹轨迹等。把假想空间内部投影到规定的投影面(S)后生成二维图像时，首先获得操作设备的相对位置和用该操作设备指定的相对的方向，把它们置换成在假想空间内的位置(M)和方向。然后使操作设备在假想空间内的位置向水平和/或垂直方向仅偏离规定的量，设定为始点(N)，同时沿用操作设备在假想空间内指定的方向延伸的假想线(L1)上设定终点(Q)。然后设定与操作设备在假想空间内的位置和方向大体一致的假想视点(M)后进行投影变换，生成包括对应于连接上述始点和上述终点的区间(K)的一部分或全部的轨迹图像的二维图像。

Description

图像生成装置、图像显示方法和程序
技术领域
本发明涉及适用于进行三维显示(3D显示)图像显示的游戏装置和各种模拟器(模拟体验装置)等的图像处理技术。
背景技术
以往，众所周知的游戏装置，使用具有模拟了枪形状的枪型控制器，对屏幕上显现的射击对象角色(例如作为敌人的人物等)射击。这样的射击游戏等，除了以操作屏幕上显示的玩家角色的方式进行游戏以外，还有进行在屏幕上显示从操作者视点看的假想空间(游戏空间)内的状态的、所谓第一人称视点的图像显示的游戏。利用进行第一人称视点的图像显示，可以得到由操作者自身在实际空间里操作的枪型控制器的枪口直接瞄准假想空间内的目标(例如敌人角色)的感觉。例如在特开平8-69274号公报(专利文献1)中发表了这样的第一人称视点的图像显示技术。
专利文献1：特开平8-69274号公报
在射击游戏中，优选通过采用显示从玩家角色的枪射出的子弹轨迹的显现方法，增加游戏图像的表现力。可是在采用第一人称视点的图像显现的情况下，难以有效地表现此子弹的轨迹。具体说，在采用第一人称视点的图像显示的情况下，一般把与操作者的视点大体一致的位置或接近该位置的枪口位置设定为假想视点，对应于此假想视点，把游戏空间投影变换在规定投影面上，生成二维图像(游戏图像)。可是在把这样的假想视点位置设定为操作者的视点或与其接近位置的情况下，由于枪弹轨迹也从假想视点或与其接近位置朝向瞄准发射位置，所以在进行投影变换得到的二维图像中，轨迹大体上呈点状显示，从而不能充分显现子弹轨迹。
发明内容
所以本发明的目的是提供：在采用第一人称视点的游戏等图像显示装置中，可以更有效地显现从操作者侧指向假想空间的枪弹轨迹等的技术。
第1方式的本发明是一种图像生成装置，其特征在于，具有：图像处理设备，在假想空间内配置靶目标和视点，生成从该视点看的上述靶目标图像；显示部，显示用上述图像处理设备生成的图像；操作设备，玩家进行对在上述显示部所显示的靶瞄准操作；检测设备，对上述操作设备相对上述显示部的空间位置或方向中的至少一个进行检测；和控制设备，执行游戏的程序，该程序包括根据来自上述操作设备的操作信号而进行判断从设定在上述假想空间的发射位置发射的发射体和上述靶目标相撞的处理，上述控制设备，进行下述控制：在接收到来自上述操作设备的操作信号时，以从上述检测设备接收的检测信号为基础，确定从假想空间内上述发射位置错开一点的始点位置和从上述发射位置发射的发射体到达的终点位置，用上述图像处理设备生成从上述始点位置向上述终点位置的发射体轨迹图像，使上述轨迹图像显示在上述显示部。
其中，所谓“操作设备(控制器)”是指操作者拿在手中或带在身上使用，并用于输入各种操作指令的设备，而它的形状等没有限定，但优选做成与用本发明的图像生成装置生成的图像有关的形状。作为这样的操作设备例如可以例举的有具有模拟各种枪(手枪、步枪、激光枪等)形状的枪型控制器等。其中，所谓的“目标”是指待配置在假想设定空间(假想空间)中的各种对象体，而它的内容没有限定，例如可以考虑的有人物和动物等出现特征、障碍物和建筑物等的物体、或构成背景的要素等各种内容。此外，所谓“靶目标”是指上述的“目标”，成为游戏中的枪击等行为的靶(例如成为敌人角色的目标等)。此外，作为“发射体”，例如相当于枪击游戏中的枪弹等。
在这样的构成中，由于在始于不同于发射体的发射位置的位置的区间显示轨迹图像，所以在显示射击游戏中的枪弹轨迹和与它类似的图像时，在投影变换后的二维图像中，轨迹不会成为点状。因此，例如在采用第一人称视点的游戏等的图像显示装置中，可以更有效地显示从玩家侧指向假想空间的枪弹轨迹等。若采用本发明，除了枪弹轨迹以外，例如在用作为操作设备的激光指示器指出如假想空间内所期望的位置的图像显示等各种情况下，可以有效地显示图像。
优选上述控制设备进行下述控制：经过部分或全部从上述始点位置指向上述终点位置的假想线将配置轨迹目标配置在假想空间内，通过把该轨迹目标投影变换到上述视点的视点坐标系的投影面上，用上述图像处理设备生成上述轨迹图像，使上述轨迹图像显示在上述显示部。
由此，能容易生成轨迹图像。
在上述假想空间内存在与上述假想线相交的上述靶目标的情况下，上述控制设备优选把上述终点位置设定在该靶目标和上述假想线的交点上。
由此，在从手前侧(操作者侧)规定位置到靶目标的交点的区间显示轨迹图像。因此，可以更准确地进行在射击游戏等中敌人角色等的目标中弹时的轨迹的显现、和用激光指示器指出目标所期望的位置的显现。
在上述假想空间内不存在与上述假想线相交的上述靶目标的情况下，上述控制设备优选把上述假想线上大约无限远的点设定为上述终点位置。
由此，能更准确地显现在射击游戏等中没有击中敌人角色等目标的枪弹向远方飞去时的轨迹。
第2方式的本发明是一种图像生成装置的图像显示方法，该图像生成装置具有：图像处理设备，在假想空间内配置靶目标和视点，生成从此视点看的上述靶目标图像；显示部，显示用上述图像处理设备生成的图像；操作设备，玩家进行对在上述显示部显示的靶瞄准操作；检测设备，对上述操作设备相对上述显示部的空间位置或方向中的至少一个进行检测；和控制设备，执行游戏的程序，包括进行响应来自上述操作设备的操作信号而判断从在上述假想空间设定的发射体的发射位置发射的发射体和上述靶目标相撞的处理，其特征在于，上述控制设备，进行下述步骤：在接收到来自上述操作设备的操作信号时，以从上述检测设备接收的检测信号为基础，确定从假想空间内上述发射位置错开一点的始点位置和从上述发射位置发射的发射体到达的终点位置的步骤；以及用上述图像处理设备生成从上述始点位置指向上述终点位置的发射体轨迹图像，把上述轨迹图像显示在上述显示部的步骤。也就是本发明把有关上述第1方式的发明掌握为方法发明。
由此，例如在采用第一人称视点的游戏装置等的图像处理装置中，可以更有效地表现从玩家侧指向假想空间的枪弹轨迹等。
上述控制设备优选执行：经过部分或全部从上述始点位置指向上述终点位置的假想线将轨迹目标配置在假想空间内的步骤、通过把该轨迹目标投影变换到上述视点的视点坐标系的投影面上，用上述图像处理设备生成上述轨迹图像，把上述轨迹图像显示在上述显示部的步骤。
上述控制设备优选执行：判断在上述假想空间内是否存在与上述假想线相交的上述靶目标的步骤、当上述靶目标存在时，把上述终点位置设定为该靶目标和上述假想线的交点的步骤。
上述控制设备优选执行：判断在上述假想空间内是否存在与上述假想线相交的上述靶目标的步骤、当上述靶目标不存在时，把上述假想线上大体无限远的点设定为上述终点位置的步骤。
第3方式的本发明是一种程序，利用图像处理系统执行，该系统具有：图像处理设备，在假想空间内配置靶目标和视点，生成从该视点看的上述靶目标图像；显示部，显示用上述图像处理装置生成的图像；操作设备，玩家进行对在上述显示部显示的靶瞄准操作；检测设备，对上述操作设备相对上述显示部的空间位置或方向中的至少一个进行检测；和控制设备，执行程序，该程序包括响应来自上述操作设备的操作信号而判断从在上述假想空间设定的发射体的发射位置发射的发射体和上述靶目标相撞的处理，在上述控制设备中构成可以执行下述步骤：在接收到来自上述操作设备的操作信号时，以从上述检测设备接收的检测信号为基础，确定从假想空间内上述发射位置错开一点的始点位置和从上述发射位置发射的发射体到达的终点位置的步骤；以及用上述图像处理设备生成从上述始点位置指向上述终点位置的发射体轨迹图像，把上述轨迹图像显示在上述显示的步骤。也就是本发明是关于执行有关上述第2方式中方法的发明的程序。
优选上述程序进而由上述控制设备执行下述步骤：经过部分或全部从上述始点位置指向上述终点位置的假想线将轨迹目标配置在假想空间内的步骤、通过把该轨迹目标投影变换到上述视点的视点坐标系的投影面上，用上述图像处理设备生成上述轨迹图像，把上述轨迹图像显示在上述显示部的步骤。
优选上述程序进而由上述控制设备执行下述步骤：判断在上述假想空间内是否存在与上述假想线相交的上述靶目标的步骤、当上述靶目标存在时，把上述终点位置设定为该靶目标和上述假想线的交点的步骤。
优选上述程序由上述控制设备执行下述步骤：判断在上述假想空间内是否存在与上述假想线相交的上述靶目标的步骤、当上述靶目标不存在时，把上述假想线上大体无限远点设定为终点位置的步骤。
第4方式的本发明是一种图像处理装置，具有：图像处理设备，在假想空间内配置靶目标和视点，生成从该视点看的上述靶目标图像；显示部，显示用上述图像处理设备生成的图像；操作设备，玩家指定在上述显示部显示的靶，操作并输入对在假想空间内的靶目标发射发射体；检测设备对上述操作设备相对上述显示部的空间位置或方向中的至少一个进行检测；和控制设备，执行程序，该程序以来自上述操作设备的操作信号为基础，确定从在上述假想空间设定的基准位置发射的发射体到达上述靶目标的终点位置，判断在此终点位置的上述发射体和上述靶目标的相撞图，上述控制设备进行下述控制：在接收到从上述操作设备的发射发射体的操作信号时，以从上述检测设备接收的检测信号为基础，确定从上述基准位置错开一点的始点位置，用上述图像处理设备生成从该始点位置指向上述终点位置的上述发射体轨迹图像，把上述轨迹图像显示在上述显示部。
若采用本发明，例如在采用第一人称视点的游戏装置等的图像显示装置中，可以有效地显现从操作者侧指向假想空间的枪弹轨迹等。
附图说明
图1为对适用本发明的一个实施方式的游戏装置构成进行说明的图。
图2为对把游戏控制部具体化的硬件构成的具体示例进行说明的图。
图3为对枪型控制器的位置和方向的计算方法进行说明的图。
图4为对枪型控制器的位置和方向的计算方法的另一例进行说明的图。
图5为对在假想空间内的枪弹发射位置和配置在假想空间内的敌人角色等目标的位置关系进行说明的图。
图6为对在假想空间内的枪弹发射位置和配置在假想空间内的敌人角色等目标的位置关系进行说明的图。
图7为对图像生成处理顺序进行说明的流程图。
图8为表示游戏图像的显示示例的图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1为对适用于本发明的一个实施方式的游戏装置的构成进行说明的图。此图所示的游戏装置100是玩家(操作者)边看监视器(显示部)28的屏幕上三维显示的游戏图像边进行射击游戏的装置，包括枪型控制器10和游戏装置主体12而构成。
枪型控制器10是具有模拟各种枪(例如机关枪、手枪、步枪、散弹枪或激光枪等)外观形状的操作设备。枪型控制器10为与游戏装置主体12之间未设置连接电缆线的无线状态，玩家不受连接电缆线造成的操作范围的制约，可以自由操作。游戏装置主体12和枪型控制器10相互之间的信号等的接收和发送靠无线通讯进行。因此，枪型控制器10在壳体前方(枪口附近)有发光部位，从该发光部送出红外线信号。红外线信号与各传感器20a等构成的检测对象的被检测波相对应。此外，除了红外线以外，也可以使用可见光等各种波长的电磁波或声波等，送出被检测波。此外，本实施方式的枪型控制器10可以控制为根据操作指示的内容(例如是否扣动扳机等)，使从发光部输出的被检测波的状态改变。例如进行使被检测波脉冲闪烁控制，使此闪烁状态改变，显现数字信号(连续信号)，由此可以使操作指示的内容叠加在被检测波上。
游戏装置主体12包括多个传感器20a～20d、传感器控制部22、游戏控制部24、喇叭26、监视器28而构成。
各传感器20a～20d分别被配置在监视器28的屏幕28a的四角附近，检测从枪型控制器10送出的被检测波(红外线信号)的强度，把检测的结果输出到传感器控制部22。本实施方式的各传感器20a～20d具有分别朝向相互不同的三个方向的传感面(检测面)。关于传感器20a～20d的配置状态的详细情况在后面叙述。
传感器控制部22以分别用多个传感器20a～20d检测的被检测波的强度比例为基础，计算出枪型控制器10的在实际空间内的位置和方向。关于用传感器控制部22计算位置和方向的方法的详细情况在后面叙述。
游戏控制部24根据使用枪型控制器10进行的操作指示内容、枪型控制器10的位置和/或方向，设定游戏的进行，生成游戏图像，包括游戏运算部30、图像生成部32和声音生成部34的各功能块。此游戏控制部24由例如包括CPU、ROM、RAM等的计算机和利用该程序执行的规定程序构成。关于具体示例在后面叙述。
游戏运算部30是进行游戏进行所需的各种运算的部分，反映使用枪型控制器10进行的操作指示和传感器控制部22计算出的枪型控制器10的位置/方向，设定假想空间内的各种目标(例如敌人角色等)的动作。详细情况在后面叙述，而此游戏运算部30对应于“位置·方向转换设备”、“始点·终点设定设备”或“控制设备”。
图像生成部(图像处理设备)32根据游戏运算部30的运算结果，生成从假想视点看游戏空间内的二维图像(游戏图像)。在监视器28上显示由此图像生成部32生成的游戏图像。
声音生成部34根据游戏运算部30的运算结果，生成游戏进行中所需的各种游戏的声音(例如爆炸声和BGM等)。通过喇叭26输出此声音生成部34生成的游戏声音。
图2为对把上述的游戏控制部24具体化的硬件构成的具体示例进行说明的图。此图所示的游戏控制部24包括输入接口100、CPU101、ROM102、工作RAM103、视频处理器104、视频存储器105、数字/模拟(D/A)转换器106、音频处理器107、音频存储器108构成。
输入接口100从传感器控制部22接收枪型控制器10的位置和方向、有无发射枪弹等信息，把该信息(数据)写入工作RAM103中规定的地址。
CPU101执行从ROM102读出写入工作RAM103的游戏程序，进行设定游戏进行等的游戏运算。此外CPU101根据设定的游戏进行，确定在游戏空间内的各种角色和建筑物等的目标的坐标值(世界坐标系的坐标值)，进行用规定的变换矩阵把此坐标值投影到视野坐标系的坐标值的处理(投影变换)。
ROM102存储用于上述游戏程序和游戏运算的各种数据(例如多边形数据和纹理数据等)。工作RAM103是在CPU进行游戏运算时，起到用于临时存储各种数据的工作区的功能的随机存储器。
视频处理器104对变换成视野坐标系的各目标粘贴纹理，生成对应在下一帧要显示的游戏图像描绘数据，写入视频存储器105。此外，视频处理器104从视频存储器105读出对应现一帧要显示的游戏数据的描绘数据，输出到D/A转换器106。用D/A转换器106把该描绘数据变换成模拟的影像信号，通过输出到监视器28，在监视器28的屏幕上显示游戏图像。
音频处理器107为了给予对应于游戏进行的音响效果，生成声音数据，写入到音频存储器108中，同时从该音频存储器108中读出适当的声音数据，变换成模拟的声音信号，输出到喇叭26。以该声音信号为基础，由喇叭26输出游戏声音。
下面对枪型控制器10的位置和方向的计算方法进行详细说明。
图3(A)和图3(B)是对枪型控制器的位置和方向的计算方法进行说明的图。具体说，图3(A)表示枪型控制器和各传感器等的空间位置关系，图3(B)为表示枪型控制器的方向的向量的定义。
如图3(A)所示，各传感器20a～20d分别被配置在监视器28的屏幕28a的四角附近。详细说，传感器20a被配置在屏幕28a的左上方、传感器20b被配置在屏幕28a的右上方、传感器20c被配置在屏幕28a的左下方、传感器20d被配置在屏幕28a的右下方。在本示例中，这些传感器20a～20d围住的范围为检测区。此检测区指要用枪型控制器10瞄准的范围。各传感器可以检测从枪型控制器10送出的被检测波的范围也取决于各传感器的灵敏度，但为比上述检测区更宽的范围。
各传感器20a～20d分别具有朝向相互不同方向配置的3个传感面，这3个传感面分别朝向X方向(水平方向)、Y方向(垂直方向)、Z方向(向里的方向)。各传感器20a等利用这3个传感面检测从枪型控制器10送出的检测用信号的X、Y、Z方向的强度(在本示例中为红外线信号的入射光量)。
传感器控制部22根据各传感器20a～20d中X、Y、Z方向的入射光量的比例，以各传感器20a等的配置位置为基准点，求出表示枪型控制器10的位置的3维方向的向量。如图所示，分别求出对应于传感器20a方向的向量va、对应于传感器20b方向的向量vb、对应于传感器20c方向的向量vc、对应于传感器20d方向的向量vd。利用把这些方向的向量va、vb、vc和vd合成，得到以三维坐标值(x，y，z)表示的控制器位置。此外，关于控制器的方向得到以与XZ平面所成的角度θ和与XY平面所成的角度φ的2个角度。
此时，若最低限度知道以2个部位的传感器为基准点的方向的向量，就可以知道枪型控制器10的位置。此外，当枪型控制器10在任意位置向任意方向发光时，在各传感器20a等中的入射光量的比例唯一确定。因此，传感器控制部22以对各传感器20a～20d的入射光量的比例为基础，计算出枪型控制器10的方向。此外，枪型控制器10的方向可以适当定义，但例如还可以定为对应于枪身的方向。
图4为对在屏幕上的射出点的计算方法说明的图。本示例是根据枪型控制器的角度，求出在监视器28的屏幕28a上的位置(坐标)和向该位置进入的角度。
例如屏幕28a的分辨率定为640×480点(相当于VGA)。若以屏幕28a的左上方为原点的X-Y轴，用(x，y)坐标表示屏幕上的各位置，则如图所示，分别表示成屏幕中央A(320，240)、屏幕中央右端B(640，240)、屏幕中央左端C(240，0)、屏幕中央下端D(320，480)、屏幕中央上端E(320，0)。此外，确定可作为枪型控制器的角度检测的范围。例如在本示例中，把枪型控制器的上下角度定为-30°～+30°，左右角度定为-45°～+45°。在此条件下，确定枪型控制器角度和射出点的对应关系。
在枪型控制器的角度为上下角度、左右角度都为0°时，由于枪型控制器相对屏幕成垂直状态，因而将点A(320，240)设定为“射出点”。
在枪型控制器的角度为上下角度0°、左右角度为+45°时，将点B(640，240)设定为“射出点”。
在枪型控制器的角度为上下角度0°、左右角度为-45°时，将点C(0，240)设定为“射出点”。
在枪型控制器的角度为上下角度-30°、左右角度为0°时，将点D(320，480)设定为“射出点”。
在枪型控制器的角度为上下角度+30°、左右角度为0°时，将点E(640，240)设定为“射出点”。
上面表示了对应于上下角度或左右角度的最大值的射出点在屏幕上的坐标，而对于它们中间的位置，则计算出对应于连续变化的上下角度或左右角度的坐标。设对应于屏幕上的任意射出点P(x，y)的枪型控制器的上下角度、左右角度为(θ，φ)。
用上述的各种方法计算出枪型控制器10的位置和方向后，使用该枪型控制器10的玩家可以识别从屏幕28a的什么角度向什么位置瞄准，此外还可以判断玩家相对屏幕的距离(远近)。因此，把枪型控制器10相对监视器28的空间位置和方向(实际空间的相对的位置等)转换成在假想空间内的位置等，从而可以判断存在于该假想空间内的目标和枪型控制器10的相对位置关系(距离、方向)，灵活地使用该判断的结果，可以演示出各种各样的游戏。
下面对用枪型控制器生成包括假想发射的枪弹轨迹的游戏图像(二维图像)的处理进行说明。
图5为对在假想空间内的枪弹发射位置和配置在假想空间内的敌人角色等的目标的位置关系进行说明的图。图6为从上侧看图5中示意性示出的假想空间的俯视图。
首先，用上述各种方法确定在假想空间内的枪弹发射位置M。以监视器28为基准检测的射出点为m，此射出点m作为生成二维图像时的投影面S的面上的点来掌握。设想从此发射位置M或射出点m沿以枪型控制器10指定的假想空间内的方向延伸的假想线L1，中弹在该假想线L1上的规定位置设定中弹点(终点)Q。如图所示，在假想空间内配置有与假想线L1相交的靶目标CR(例如敌人角色)的情况下，把该靶目标CR和假想线L1的交点设定为中弹点Q。此外，在假想空间内不存在与假想线L1相交的靶目标的情况下，设定适当的部位、例如在假想线L1延长线上的非常远的位置(大体为无限远点)为中弹点Q。也就是在本实施方式中，加上枪型控制器10的位置和方向对中弹进行判断。
然后，把枪型控制器在假想空间内的发射位置M在水平方向(横向)仅偏离规定量的位置设定为始点位置N。此外，使始点位置N偏离的方向不仅为水平方向，也包括垂直方向。此时，对用于生成二维图像的假想视点(摄像机视点)，设定为与枪型控制器10的枪口即在假想空间内的枪型控制器的位置和方向大体一致。也就是图5和图6中的点M的位置成为假想视点。由此，把假想空间进行投影变换后生成的二维图像成为所谓的第一人称视点的图像。此时，把经过连接上述中弹点Q和始点位置N的区间K的一部分或全部的轨迹目标配置在假想空间内。由此，轨迹目标被投影变换后得到线状图像，被包含在二维图像中。
另外，也可以在从该点M位置向上方仅偏离一定距离的位置设定假想视点，使假想视点更靠近操作者的视点。
此外，如图6所示，关于中弹后的靶目标(敌人角色)的动态，优选对应于沿假想线L2的方向。例如若使中到枪弹的靶目标被吹跑的方向为沿假想线L2的方向，则因与枪弹的轨迹方向一致，视觉上是理想的。
在本游戏装置100中，玩家为用枪型控制器10瞄准敌人射击的射击类游戏，可以主要进行2个操作。该操作的1个为确定瞄准屏幕28a上什么位置(分配任务1)，另一个是确定假想视点的位置和观察的方向(分配任务2)。下面进行详细说明。
玩家移动枪型控制器10后，与此相对应，游戏运算部30至少得到枪型控制器10的位置、角度中的1个信息，由该获得的位置信息和/或角度信息确定假想空间内的假想视点的位置、观察的方向。
上述处理在各规定的时间内(例如每1帧和每1/60秒)进行，玩家若移动枪型控制器10，与此相对应，假想视点的位置、观察方向便发生变化。因此，实时生成从此假想视点看假想空间的模拟3维影像(投影的二维影像)，在监视器上显示随时变化的影像。
在从如上确定的视点坐标系的假想视点看到的假想空间内的区域中，存在靶目标的情况(参照图5)下，在监视器上显示靶目标被投影到投影面S上的模拟3维影像(2维影像)。
然后，玩家要瞄准在屏幕28a上显示的靶目标，使枪型控制器10相对于屏幕28a定位。此时，游戏运算部30从传感器控制部22得到枪型控制器10的位置信息、角度信息中的至少一个信息，计算出玩家瞄准屏幕28a上的什么位置进行射击。
其中，在进行上述处理时，当使用枪型控制器10进行射击时，可以实施(1)根据规定的条件切换“视点变更模式(分配任务1)”和“射击模式(分配任务2)”的方法、(2)根据玩家的操作切换“视点变更模式(分配任务1)”和“射击模式(分配任务2)”的方法、(3)不进行模式切换的方法的各种处理。
(1)根据规定的条件进行模式切换的方法
预先设定是否要切换为射击模式的条件(预先编程)，在满足了此条件时，玩家移动枪型控制器10造成的假想视点的操作变为无效。也就是在满足了条件时刻确定视点坐标系。由此，不会因枪型控制器10的移动改变视点，所以玩家边看着视点稳定的图像边移动枪型控制器10，从而可以确定瞄准屏幕28a上规定的位置。所谓模式切换条件例如可以把在可从假想视点看到的假想空间内的规定区域中是否存在靶目标作为条件。在这种情况下，从该靶目标在假想空间内的坐标判断是否在规定区域内存在靶目标，在存在的情况下，游戏运算部30可以进行切换到射击模式的处理。
(2)根据玩家的操作切换模式的方法
也可以根据玩家的操作信号，由游戏运算部30来确定是否切换到射击模式。具体说，在枪型控制器10上设有切换按钮(切换设备)。玩家按下切换按钮后，游戏运算部30接收到从枪型控制器10发送的切换操作信号的情况下，切换到射击模式。切换到射击模式后，因玩家移动枪型控制器10造成的假想视点的操作变为无效。也就是，游戏运算部30即使获得枪型控制器10的位置和/或角度信息，也不会进行：根据这些信息而改变假想空间的假想视点位置·观察方向，生成从该改变后的假想视点看的透视变换图像的处理。在这种情况下，根据玩家按下切换按钮后接收到操作信号时刻确定视点坐标。由此，不会追随枪型控制器10的移动而改变假想视点，所以玩家边看视点稳定的图像，边操作枪型控制器10，从而可以确定瞄准屏幕28a上规定的位置。
(3)不进行模式切换的方法
玩家为了瞄准屏幕28a上显示的靶目标，每次使枪型控制器10相对屏幕28a上配置成以规定角度把它的枪口朝向屏幕28a时，游戏运算部30从传感器控制部22至少得到枪型控制器10的位置信息或角度信息中的任一个，确定玩家用枪型控制器10瞄准的屏幕上的位置和假想空间内的视点位置、观察方向。因此，玩家移动枪型控制器10后，追随它的移动，改变假想视点的位置·观察方向，在屏幕28a上显示此改变后视点坐标系的透视变换的模拟3维图像(2维图像)。与此同时，由于玩家用枪型控制器10瞄准的屏幕28a上的位置坐标也发生变化，因此根据发生此变化后的位置坐标，进行与靶目标之间的中弹判断处理。在这种情况下，玩家需要更高超的操作技术，使游戏的难易程度提高，从而可以引出操作技术高的玩家(高手)的兴趣。
下面对上述“射击模式”中的枪弹轨迹的显示进行说明。在上述的射击模式中，玩家移动了枪型控制器10时，假想空间内的假想视点也不会与此相对应地改变，因此边看视点稳定的屏幕边操作枪型控制器10，从而可以确定瞄准屏幕28a上规定位置进行射击游戏。游戏运算部30从传感器控制部22至少获得枪型控制器10的位置信息或角度信息中的任一个，确定假想空间内的假想视点M的位置、观察方向。图5表示在从此确定后的视点坐标系的假想视点M看的假想空间内的可见区域中，靶目标存在的状态。
假想视点M被设定在假设在假想空间存在玩家角色目标时的此玩家角色目标的眼睛的位置上。因此，玩家操作的玩家角色的图像在监视器28的屏幕28a不显示，而显示所谓的第一人称视点图像(参照图8)。
此时，在与假想空间的假想视点M大体同一位置上，设定假想的枪口位置(枪弹发射的位置)，游戏运算部30从枪型控制器10接收到玩家的操作形成的扳机输入信号后，作为从假想空间的该发射位置发射发射体(例如子弹)，进行与靶目标CR相撞的判断。
游戏运算部30从传感器控制部22至少获得它的位置信息或角度信息中的任一个，确定玩家确定用枪型控制器10瞄准的屏幕28a上的位置。然后，计算对应于此确定后的屏幕28a上的瞄准位置的假想空间中假想视点M的视点坐标系的透视投影面S上的位置m。假设沿从假想视点M到朝向投影面S上的坐标m方向延伸的假想线L1，以此假想线L1为基础，进行与靶目标CR相撞的判断。如图所示，在假想空间内配置与假想线L1相交的靶目标CR(例如敌人角色等的目标体)的情况下，该靶目标CR和假想线L1的交点被设定为中弹点Q。此外，在假想空间内不存在与假想线L1相交的靶目标的情况下，适当的部位、例如在假想线L1的延长线上距假想视点非常远的位置(大体上为无限远)被设定为中弹点Q。也就是在本实施方式中，加上枪型控制器10的位置和/或方向对中弹进行判断。此外，中弹判断处理也可以通过假想视点M的视点坐标系透视投影面S上的位置m和确定投影到此透视投影面S上的靶目标CR时的判断区域的比较进行判断。
下面对轨迹显示进行说明。游戏运算部30从枪型控制器10接收到玩家操作的扳机输入信号后，进行上述中弹判断处理，并进行用于在监视器28上显示枪弹轨迹的图像生成处理。具体说，游戏运算部30接收到玩家操作的扳机输入信号后，如上所述，通过从传感器控制部22获得至少它的位置信息或角度信息中的任一个，确定假想空间内中弹点Q(终点位置)。然后确定从假想空间的发射位置(或假想视点M)偏离的位置(始点位置)。根据获得的角度信息计算偏离量，求出始点位置。偏离的方向也根据获得的角度信息算出。然后，以从仅仅偏离规定量后的始点位置N朝向上述中弹点Q(终点位置)方向的枪弹轨迹图像被显示在监视器28的屏幕28a上的方式进行透视图等的处理。例如，在假想空间内配置经过连接上述中弹点Q和始点N的假想线L2的一部分、也就是区间K的一部分或全部的轨迹目标。由此在假想视点M的视点坐标系的投影面S上，轨迹目标被透视变换后，生成包括轨迹图像的二维图像，进行显示。
其中，对于计算上述的“仅偏离规定量后的始点位置N”的方法进行具体说明。利用图像生成部32使假想空间内的目标投影到假想视点坐标系的投影面S上生成的图像数据存储到图像生成部32内的帧缓冲器(视频存储器105)中。然后被写入到帧缓冲器中的该图像数据用规定的时序读出，从图像生成部32送到监视器28，在屏幕28a上显示图像。例如屏幕28a的分辨率定为640×480点(相当于VGA)。在这种情况下，若以屏幕28a的左上方为原点的X-Y轴，用(x，y)坐标表示屏幕上的各点位置，则如图所示，分别表示成屏幕中央A(320，240)、屏幕中央右端B(640，240)、屏幕中央左端C(240，0)、屏幕中央下端D(320，480)、屏幕中央上端E(320，0)。帧缓冲器可以存储与此相对应的大小的图像数据，各点的图像信息被存储到对应于屏幕上的各坐标设定的各地址中。
确定可以检测枪型控制器的角度范围。例如在本示例中，把枪型控制器的上下角度定为-30°～+30°，左右角度定为-45°～+45°。枪型控制器10位于相对屏幕28a垂直的位置的情况下，也就是在枪型控制器的上下角度0°、左右角度为0°时，始点位置N(图5)偏离发射位置M(或视点位置M)的偏离量设定为0。也就是始点位置和基准位置M的位置关系保持初始设定状态而不变。在此条件下，确定了枪型控制器的角度和假想空间内的始点位置N的对应关系。
设在屏幕上的射出点也就是轨迹显示开始的点(显示始点)为P。对应于在屏幕28a上的任意的显示始点P(x，y)的枪型控制器10的上下角度、左右角度为(θ，φ)。此外，A点表示屏幕中心位置(320，240)。在枪型控制器10的上下角度、左右角度都为0°时，由于枪型控制器10相对于屏幕28a成垂直状态，所以在假想空间内设定的始点位置N点(参照图5)被设定在视点位置M。此外，在枪型控制器10的上下角度、左右角度都为0°时，枪型控制器10存在于与屏幕28a中心位置相对的位置上时，点A(320，240)成为显示始点，并且假想视点M在假想视点坐标系中进行透视变换后的二维图像中的子弹轨迹以“点”的形状显示。也就是在枪型控制器10的上下角度、左右角度都为0°时，与枪型控制器10相对的屏幕28a的位置显示“点”的图像(枪弹轨迹)。
在枪型控制器10的角度为上下角度0°、左右角度为+45°时，计算出偏离量使点B(640，240)成为显示始点，始点位置N点(图5)被设定在从M点沿水平方向向右偏离的位置。
在枪型控制器10的角度为上下角度0°、左右角度为-45°时，用规定的运算法则计算出应偏离为使点C(0，240)成为显示始点的量，始点位置N点(图5)被设定在从M点沿水平方向偏离的位置。
在枪型控制器10的角度为上下角度-30°、左右角度为0°时，计算出偏离量使点D(320，480)成为显示始点，始点位置N点(图5)被设定在从M点沿垂直方向偏离的位置。
在枪型控制器10的角度为上下角度+30°、左右角度为0°时，计算出偏离量使点E(320，0)成为显示始点，始点位置N点(图5)被设定在从M点沿垂直方向向上偏离的位置。
上述说明表示在对应于上下角度或左右角度的最大值显示始点的屏幕上的坐标，对于它们中间的位置，对应于连续变化的上下角度和/或左右角度，用游戏运算部30计算出偏离的规定量、方向。也就是以屏幕28a上任意点P(x，y)成为显示始点的方式，游戏运算部30用规定的运算法则计算出向水平和/或垂直方向偏离假想空间内M点的量，确定从基准M点偏离规定量后的始点位置N点(参照图5)。因此，上下角度为0°、左右角度为22.5°时，玩家可以看到监视器屏幕上的A点和B点的中间点显示显示始点。
如上所述以枪型控制器10的角度信息为基础，从在假想空间设定的发射位置M(或假想视点M)的坐标确定仅偏离规定量的轨迹始点位置N，但也可以利用位置信息或角度信息和位置信息双方计算出偏离量。
此外，为从在假想空间设定的发射位置M(或假想视点M)的坐标确定仅偏离规定量的轨迹始点位置N，游戏运算部30可以获得枪型控制器10的至少位置或方向中某个信息，进行实时计算，也可以预先把在每个位置或角度范围确定的偏离量的表存储到存储器中，根据现在枪型控制器10的角度或位置从表中选择。
此外，即使是在假想空间中视点位置和子弹的发射位置不一致的情况下，也可以利用本发明。例如在枪型控制器10的上下角度和左右角度都为0°时，把在假想空间中的子弹发射位置设定为始点位置的初始位置，而且在假想空间的视点位置和始点位置(发射位置)的位置以维持为一直保持恒定距离的方式设定。然后，根据上下角度和/或左右角度，用游戏运算部30确定偏离量、方向，使始点位置相对于发射位置(或视点位置)偏离，来显示上述轨迹图像。
用上述的方法可以判断使用枪型控制器10的玩家从哪种角度瞄准屏幕28a上的哪个位置。此外，还可以判断玩家相对于屏幕的距离(远近)。因此，灵活地运用该判断结果，可以演示出各种各样的游戏。
如图6所示，对于中弹后的敌人角色等的目标的动态，优选对应于沿假想线L2的方向。假想线L2的求法与上述轨迹显示的做法相同，根据该枪型控制器10的至少位置或角度信息计算出偏离基准位置的量，确定始点位置。例如在进行假想空间内的敌人角色和枪弹相撞时的判断处理中判断为相撞时，控制成敌人角色目标沿假想线L2方向移动，在监视器上显示透视变换到假想视点M的视点坐标系投影面S上的3维图像，由此玩家可看到敌人角色被赶往与枪弹飞过的方向一致的方向，视觉上是理想的。
下面对本实施方式的游戏装置中图像生成处理的顺序进行说明。
图7表示说明图像生成处理顺序的流程图。在图7中所示的一系列处理在游戏进行中每规定的间隔(例如1/60秒)反复进行。下述所示的各处理步骤只要处理内容不产生矛盾，顺序可以适当替换，也可以多个步骤同时进行。
从枪型控制器10送出被检测波，分别用各传感器20a～20d检测它的强度后，传感器控制部22根据各传感器20a等检测的被检测波的强度，检测枪型控制器10在实际空间中的相对位置或方向(朝向)中至少一个，同时根据被检测波的状态检测重叠在该被检测波上的操作指示的内容(S100步骤)。
游戏运算部30从传感器控制部22得到枪型控制器10的位置或用该枪型控制设备指定的方向中至少一个检测结果(S101步骤)。具体说，随时把表示用传感器控制部22得到的计算结果的标记(数据)写入工作RAM103(参照图2)，参照此标记，可以得到枪型控制器10的位置等信息。
然后，游戏运算部30从枪型控制器10在实际空间中的位置或方向中的至少一个确定在假想空间内的假想视点的位置、观察方向。具体说，利用枪型控制器10在实际空间中的位置、水平方向的角度θ和垂直方向上的角度φ，确定假想空间内的假想视点的位置、观察方向。然后确定视点坐标系后，控制部从枪型控制器10在实际空间中的位置或方向中的至少一个信息确定玩家瞄准屏幕上的什么位置(S102步骤)。
此外，游戏运算部30根据在S101步中获得的操作指示的内容，判断操作者是否扣动了扳机(S103步骤)。在没有扣动扳机时进行否定判断(NO)，转到后面叙述的S109步骤。
在扣动扳机的情况下，在S103步骤中进行肯定判断，游戏运算部30判断是否击中敌人角色等对象目标(S104步骤)。具体说，游戏运算部30通过检查对象目标是否在从假想空间内的枪口位置(发射位置)以向量方向延长的假想线上，进行S104步骤的判断。
在击中对象目标的情况下，在S104步骤进行肯定判断(YES)，游戏运算部30把中弹点(终点)设定在从假想空间内的枪口位置(发射位置)延伸的向量方向和对象目标的交点上(S105步骤)。在进行这样的游戏运算情况下，在本示例的处理程序终止后，敌人角色等的对象目标中弹，生成表现对应反应(例如负伤、破坏等)的图像后，进行显示。
此外，在没有击中对象目标的情况下，在S104步骤进行否定判断(NO)，游戏运算部30把中弹点(终点)设定在从假想空间内的枪口位置(发射位置)以向量方向(瞄准方向)延长的假想线上适当远的地方(例如大体为无限远的地方)(S106步骤)。在进行这样的游戏运算情况下，在本示例的处理程序终止后，生成表现敌人角色等对象目标没有被击中状态的图像后，进行显示。
此外，游戏运算部30根据枪型控制器10在实际空间中的位置·角度信息中的至少一个，计算出偏离假想空间内的发射位置(或假想视点)的量，设定描绘对应于枪弹轨迹的轨迹图像时的始点位置(S107步骤)。如上所述在本实施方式中，通过沿水平方向偏离发射位置一些(偏移)而设定始点位置，但也可使始点位置在垂直方向偏离，也可以是向水平/垂直各方向偏离的组合。
然后，图像生成部32在经过连接在上述各步骤中设定的始点和终点的区间的一部分或全部配置多边形(S108步骤)。然后，图像生成部32利用由上述方法确定的假想视点的视点坐标系进行投影变换，生成二维图像(S109步骤)。此时，通过配置在连接上述始点和终点的区间的多边形进行投影变换，得到包括表现枪弹轨迹的轨迹图像的二维图像。用此图像生成部32生成二维图像(游戏图像)被送到监视器28，在监视器28的屏幕28a上显示游戏图像。图8为表示游戏图像显示示例的图。如图所示，例如向假想空间内的敌人角色CR显示轨迹图像W，表现出枪弹轨迹运行的形态。
就这样，在本实施方式的游戏装置中，由于在从不同于假想视点的位置开始的区间的一部分或全部显示轨迹图像，所以表现枪弹轨迹时，在投影变换后的二维图像中轨迹没有成点状。因此，在采用第一人称视点的射击游戏中，可以更有效地表现从玩家侧向假想空间的枪弹轨迹。
本发明并不限定于上述实施方式的内容，在本发明的要点范围内，可以实施各种变化的方式。
例如在上述的实施方式中，以监视器28的屏幕28a为基准，检测了操作设备的相对位置和用该操作设备指定的相对的方向，但也可以以其他规定的部位为基准。
此外，作为求出枪型控制器10的角度信息的方法，也可以使用具有倾斜传感器和回转仪等的枪型控制器。由此，可以由来自倾斜传感器和回转仪的检测信号求出生成轨迹的始点位置。这种情况下，用读取显示监视器28图像时的扫描线来替代上述利用光学原理的各传感器，从而计算出玩家用枪型控制器瞄准了监视器28的屏幕28a上的什么位置。或者也可以在枪型控制器上设置十字键，通过游戏运算部30接收此操作信号，计算出玩家用枪型控制器瞄准了屏幕28a上的什么位置。由此，可以计算出终点位置。
此外，本发明适用的范围并不限定于游戏装置，把假想空间内的状态投影变换后生成二维图像，进行图像显示的各种装置中都可以适用本发明。例如除了枪弹轨迹以外，在用作为操作设备的激光点指定假想空间内所希望位置的图像显示等各种情况下，可以有效地显示图像。此外，可以对操作者模拟体验各种情况的模拟体验装置(模拟器)中使用本发明也是理想的。例如可以考虑的有模拟射击体验的和模拟消防员灭火体验的装置等。在灭火模拟器的情况下，使用灭火软管型控制器，可以用轨迹图像表现放水的状态。此外，使用刀型控制器，也可以用轨迹图像表现用刀形成的切口。

Claims (13)

1.一种图像生成装置，其特征在于，
具有：图像处理设备，在假想空间内配置靶目标和视点，生成从该视点看的所述靶目标的图像；
显示部，显示利用所述图像处理设备生成的图像；
操作设备，玩家对显示于所述显示部的靶进行瞄准操作；
检测设备，对所述操作设备相对所述显示部的空间位置或方向中的至少一个进行检测；和
控制设备，执行包括下述处理的程序：根据来自所述操作设备的操作信号，判断从设定在所述假想空间的发射位置发射的发射体和所述靶目标之间的相撞，
所述控制设备进行下述控制：在接收到来自所述操作设备的操作信号时，以从所述检测设备接收的检测信号为基础，确定从所述假想空间内的所述发射位置偏离的始点位置和从所述发射位置发射的发射体到达的终点位置，利用所述图像处理设备生成从所述始点位置指向所述终点位置的发射体的轨迹图像，使所述轨迹图像显示在所述显示部。
2.如权利要求1所述的图像生成装置，其中，所述控制设备进行下述控制：经过部分或全部从所述始点位置指向所述终点位置的假想线，把轨迹目标配置在假想空间内，通过把该轨迹目标投影变换到所述视点的视点坐标系的投影面上，利用所述图像处理设备生成所述轨迹图像，使所述轨迹图像显示在所述显示部。
3.如权利要求2所述的图像生成装置，其中，在所述假想空间内存在与所述假想线相交的所述靶目标时，所述控制设备把所述终点位置设定在该靶目标和所述假想线的交点上。
4.如权利要求2所述的图像生成装置，其中，在所述假想空间内不存在与所述假想线相交的所述靶目标时，所述控制设备把所述假想线上大体无限远的点设定为所述终点位置。
5.一种图像显示方法，为图像生成装置的图像显示方法，
该图像生成装置，具有：图像处理设备，在假想空间内配置靶目标和视点，生成从该视点看的所述靶目标的图像；
显示部，显示利用所述图像处理设备生成的图像；
操作设备，玩家对显示于所述显示部的靶进行瞄准操作；
检测设备，对所述操作设备相对所述显示部的空间位置或方向中的至少一个进行检测；和
控制设备，执行包括下述处理的游戏程序：应对来自所述操作设备的操作信号，判断从设定于所述假想空间的发射体的发射位置发射的发射体和所述靶目标之间的相撞，其特征在于，
所述控制设备进行：在接收到来自所述操作设备的操作信号时，以从所述检测设备接收的检测信号为基础，确定从所述假想空间内的所述发射位置偏离的始点位置和从所述发射位置发射的发射体到达的终点位置的步骤；和
利用所述图像处理设备生成从所述始点位置指向所述终点位置的发射体的轨迹图像，把所述轨迹图像显示在所述显示部的步骤。
6.如权利要求5所述的图像显示方法，其中，
所述控制设备进行：经过部分或全部从所述始点位置指向所述终点位置的假想线，把轨迹目标配置在假想空间内的步骤；和
通过把该轨迹目标投影变换到所述视点的视点坐标系的投影面上，利用所述图像处理设备生成所述轨迹图像，把所述轨迹图像显示在所述显示部的步骤。
7.如权利要求6所述的图像显示方法，其中，
所述控制设备进行：对在所述假想空间内是否存在与所述假想线相交的所述靶目标进行判断的步骤；和
当所述靶目标存在时，把所述终点位置设定在该靶目标和所述假想线的交点上的步骤。
8.如权利要求6所述的图像显示方法，其中，
所述控制设备进行：对在所述假想空间内是否存在与所述假想线相交的所述靶目标进行判断的步骤；和
当所述靶目标不存在时，把所述假想线上大体无限远的点设定为所述终点位置的步骤。
9.一种程序，由图像处理系统执行，
该图像处理系统，具有：图像处理设备，在假想空间内配置靶目标和视点，生成从该视点看的所述靶目标的图像；
显示部，显示利用所述图像处理设备生成的图像；
操作设备，玩家对显示在所述显示部的靶进行瞄准操作；
检测设备，对所述操作设备相对所述显示部的空间位置或方向中的至少一个进行检测；和
控制设备，执行包括下述处理的程序：应对来自所述操作设备的操作信号，判断从设定在所述假想空间的发射体的发射位置发射的发射体和所述靶目标之间的相撞，其特征在于，
由所述控制设备可以进行：在接收到来自所述操作设备的操作信号时，以从所述检测设备接收的检测信号为基础，确定从所述假想空间内的所述发射位置偏离的始点位置和从所述发射位置发射的发射体到达的终点位置的步骤；和
利用所述图像处理设备生成从所述始点位置指向所述终点位置的发射体的轨迹图像，把所述轨迹图像显示在所述显示部的步骤。
10.如权利要求9所述的程序，其中，
由所述控制设备可以进行：经过部分或全部从所述始点位置指向所述终点位置的假想线，把轨迹目标配置在假想空间内的步骤；和
通过把该轨迹目标投影变换到所述视点的视点坐标系的投影面上，利用所述图像处理设备生成所述轨迹图像，把所述轨迹图像显示在所述显示部的步骤。
11.如权利要求10所述的程序，其中，
由所述控制设备可以进行：对在所述假想空间内是否存在与所述假想线相交的所述靶目标进行判断的步骤；和
当所述靶目标存在时，把所述终点位置设定在该靶目标和所述假想线的交点上的步骤。
12.如权利要求10所述的程序，其中，
由所述控制设备可以进行：对在所述假想空间内是否存在与所述假想线相交的所述靶目标进行判断的步骤；和
当所述靶目标不存在时，把所述假想线上大体无限远的点设定为所述终点位置的步骤。
13.一种图像处理装置，其特征在于，
具有：图像处理设备，在假想空间内配置靶目标和视点，生成从该视点看的所述靶目标的图像；
显示部，显示利用所述图像处理设备生成的图像；
操作设备，玩家指定显示于所述显示部的目标，输入在假想空间内对靶目标发射发射体的操作；
检测设备，对所述操作设备相对所述显示部的空间位置或方向中的至少一个进行检测；和
控制设备，执行下述程序：以来自所述操作设备的操作信号为基础，确定从设定于所述假想空间内的基准位置发射的发射体到达所述靶目标的终点位置，判断在该终点位置的所述发射体和所述靶目标之间的相撞，
所述控制设备，进行下述控制：在接收到来自所述操作设备的发射发射体的操作信号时，以从所述检测设备接收的检测信号为基础，确定从所述基准位置偏离的始点位置，利用所述图像处理设备生成从该始点位置指向所述终点位置的所述发射体的轨迹图像，使所述轨迹图像显示在所述显示部。
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