JP2001084390A - 画像生成システム及び情報記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テクスチャのαチャンネルを有効利用してバ
ンプ処理を実現できる画像生成システム及び情報記憶媒
体を提供すること。 【解決手段】 αチャンネルに半透明情報を格納した半
透明処理用テクスチャとαチャンネルにバンプ情報を格
納したバンプ処理用テクスチャとをオブジェクトにマル
チテクスチャマッピングし、バンプ情報に基づいてオブ
ジェクトの各ドットの輝度を変化させることでバンプ処
理を実現する。輝度変化用テクスチャの輝度情報と、バ
ンプ情報とに基づき、オブジェクトの各ドットの輝度を
変化させる。半透明処理用テクスチャがマッピングされ
るオブジェクトとバンプ処理用テクスチャがマッピング
されるオブジェクトとをフレームバッファに重ね書きす
ることでマルチテクスチャマッピングを実現する。オブ
ジェクトの頂点の法線ベクトルを回転マトリクスで回転
させ、回転後の法線ベクトルのＸ、Ｚ座標に基づいて輝
度変化用テクスチャのテクスチャ座標を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像生成システム
及び情報記憶媒体に関する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、仮想的な３次元空間であるオブジェクト空間内の所
与の視点から見える画像を生成する画像生成システムが
知られており、いわゆる仮想現実を体験できるものとし
て人気が高い。レーシングゲームを楽しむことができる
画像生成システムを例にとれば、プレーヤは、レーシン
グカー（オブジェクト）を操作してオブジェクト空間内
で走行させ、他のプレーヤやコンピュータが操作するレ
ーシングカーと競争することで３次元ゲームを楽しむ。

【０００３】このような画像生成システムでは、プレー
ヤの仮想現実感の向上のために、よりリアルな画像を生
成することが重要な技術的課題になっている。そして、
このような課題を解決する１つの手法として、バンプマ
ッピングと呼ばれる手法が知られている。

【０００４】このバンプマッピングでは、オブジェクト
の法線ベクトルを摂動させる（傾ける）ことで面の陰影
づけを変化させている。従って、オブジェクトの実際の
表面形状を変化させることなく、オブジェクトの表面の
凹凸の質感を擬似的に表現することができる。

【０００５】しかしながら、このバンプマッピングで
は、オブジェクトの法線ベクトルを摂動させるという処
理が必要になるため、ハードウェアの処理負担が非常に
重い。従って、このバンプマッピングは、画像生成のリ
アルタイム性が要求されないＣＧの世界においては広く
用いられているが、画像生成のリアルタイム性が要求さ
れる家庭用、業務用ゲームシステムなどの画像生成シス
テムでは、このようなバンプマッピングの機能がハード
ウェアでサポートされていないのが現状である。従っ
て、このようなバンプマッピング機能がハードウェアで
サポートされていない画像生成システムにおいて、少な
い処理負担で如何にしてバンプ処理を実現するかが重要
な課題となる。

【０００６】また、テクスチャマッピングにおいては、
ＲＧＢなどの色情報を格納するチャンネルの他に、αチ
ャンネル（Ａチャンネル、αビット）と呼ばれるものが
用意されている。そして、半透明処理を行う場合には、
このαチャンネルは、半透明情報（半透明度、透明度、
不透明度）の格納領域として使用されてしまう。従っ
て、半透明処理を行う場合には、このαチャンネルを他
の付加情報のために使用できないという問題点がある。

【０００７】本発明は、以上のような課題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、テクスチャ
のαチャンネルを有効利用してバンプ処理を実現できる
画像生成システム及び情報記憶媒体を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、画像を生成するための画像生成システム
であって、テクスチャのαチャンネルに半透明情報を格
納した半透明処理用テクスチャとテクスチャのαチャン
ネルにバンプ情報を格納したバンプ処理用テクスチャと
をテクスチャ記憶手段から読み出してオブジェクトにマ
ッピングし、前記半透明情報に基づいて半透明処理を行
うと共に、前記バンプ情報に基づいて、オブジェクトの
各ドットの輝度を変化させるバンプ処理を行う描画手段
と、オブジェクト空間内の所与の視点で見える画像を生
成する手段とを含むことを特徴とする。また本発明に係
る情報記憶媒体は、コンピュータにより使用可能な情報
記憶媒体であって、上記手段を実行するためのプログラ
ムを含むことを特徴とする。また本発明に係るプログラ
ムは、コンピュータにより使用可能なプログラム（搬送
波に具現化されるプログラムを含む）であって、上記手
段を実行するための処理ルーチンを含むことを特徴とす
る。

【０００９】本発明によれば、αチャンネル（Ａチャン
ネル、αビット）に半透明情報が格納される半透明処理
用テクスチャと、αチャンネルにバンプ情報が格納され
るバンプ処理用テクスチャとが用意される。そして、こ
れらの半透明処理用テクスチャとバンプ処理用テクスチ
ャがマルチテクスチャマッピングされ、上記半透明情報
に基づいて半透明処理が行われる。そして、更に、上記
バンプ情報に基づいて、オブジェクトの各ドットの輝度
を変化させるバンプ処理が行われる。

【００１０】このように本実施形態によれば、半透明処
理用テクスチャとバンプ処理用テクスチャをマッピング
するだけという少ない処理負担でバンプ表現を実現でき
る。従って、法線ベクトルを摂動させる従来のバンプマ
ッピングに比べて、処理負担を大幅に軽減できる。ま
た、本発明では、通常は半透明情報の格納領域として使
用されるαチャネルを、バンプ情報の格納領域としても
有効利用している。従って、付加情報を格納する領域と
してαチャネルしか用意されていないような場合にも、
オブジェクトに対して半透明処理とバンプ処理の両方を
施すことが可能になる。

【００１１】また本発明に係る画像生成システム、情報
記憶媒体及びプログラムは、前記描画手段が、輝度変化
用テクスチャをオブジェクトにマッピングし、前記輝度
変化用テクスチャの輝度情報と前記バンプ情報とに基づ
いて、オブジェクトの各ドットの輝度を変化させること
を特徴とする。このようにすれば、半透明処理用テクス
チャやバンプ処理用テクスチャと共に、輝度変化用テク
スチャをマルチテクスチャマッピングするだけで、オブ
ジェクトの各ドットの輝度を変化させるバンプ処理を実
現できるようになる。

【００１２】また本発明に係る画像生成システム、情報
記憶媒体及びプログラムは、前記描画手段が、前記半透
明処理用テクスチャがマッピングされるオブジェクトと
前記バンプ処理用テクスチャがマッピングされるオブジ
ェクトとをフレームバッファに重ね書きすることを特徴
とする。このようにすれば、１つのオブジェクトに複数
のテクスチャを重ねてマッピングするマルチテクスチャ
マッピング機能（狭義）を有していないような画像生成
システムでも、マルチテクスチャマッピングを実現でき
るようになる。

【００１３】また本発明に係る画像生成システム、情報
記憶媒体及びプログラムは、オブジェクトの面の法線ベ
クトルを所与の回転マトリクスで回転させ、回転後の法
線ベクトルの第１、第２の座標に基づいて、輝度変化用
テクスチャの第１、第２のテクスチャ座標が求められ、
前記輝度変化用テクスチャがマッピングされるオブジェ
クトがフレームバッファに重ね書きされ、前記輝度変化
用テクスチャの輝度情報と前記バンプ情報とに基づい
て、オブジェクトの各ドットの輝度を変化させることを
特徴とする。このようにすれば、オブジェクトに対して
所与の方向から光をあてた場合の照り返し等を表現でき
るようになり、画像のリアル度を増すことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を用いて説明する。なお以下では、本発明
を、レーシングゲームに適用した場合を例にとり説明す
るが、本発明はこれに限定されず、種々のゲームに適用
できる。

【００１５】１．構成 図１に、本実施形態のブロック図の一例を示す。なお同
図において本実施形態は、少なくとも処理部１００を含
めばよく（或いは処理部１００と記憶部１７０、或いは
処理部１００と記憶部１７０と情報記憶媒体１８０を含
めばよく）、それ以外のブロック（例えば操作部１６
０、表示部１９０、音出力部１９２、携帯型情報記憶装
置１９４、通信部１９６）については、任意の構成要素
とすることができる。

【００１６】ここで処理部１００は、システム全体の制
御、システム内の各ブロックへの命令の指示、ゲーム処
理、画像処理、音処理などの各種の処理を行うものであ
り、その機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ
等）、或いはＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハード
ウェアや、所与のプログラム（ゲームプログラム）によ
り実現できる。

【００１７】操作部１６０は、プレーヤが操作データを
入力するためのものであり、その機能は、レバー、ボタ
ン、筺体などのハードウェアにより実現できる。

【００１８】記憶部１７０は、処理部１００や通信部１
９６などのワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭ
などのハードウェアにより実現できる。

【００１９】情報記憶媒体（コンピュータにより使用可
能な記憶媒体）１８０は、プログラムやデータなどの情
報を格納するものであり、その機能は、光ディスク（Ｃ
Ｄ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディス
ク、ハードディスク、磁気テープ、或いはメモリ（ＲＯ
Ｍ）などのハードウェアにより実現できる。処理部１０
０は、この情報記憶媒体１８０に格納される情報に基づ
いて本発明（本実施形態）の種々の処理を行う。即ち情
報記憶媒体１８０には、本発明（本実施形態）の手段
（特に処理部１００に含まれるブロック）を実行するた
めの情報（プログラム或いはプログラム及びデータ）が
格納される。

【００２０】なお、情報記憶媒体１８０に格納される情
報の一部又は全部は、システムへの電源投入時等に記憶
部１７０に転送されることになる。また情報記憶媒体１
８０に記憶される情報は、本発明の処理を行うためのプ
ログラムコード、画像データ、音データ、表示物の形状
データ、テーブルデータ、リストデータ、本発明の処理
を指示するための情報、その指示に従って処理を行うた
めの情報等の少なくとも１つを含むものである。

【００２１】表示部１９０は、本実施形態により生成さ
れた画像を出力するものであり、その機能は、ＣＲＴ、
ＬＣＤ、或いはＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）
などのハードウェアにより実現できる。

【００２２】音出力部１９２は、本実施形態により生成
された音を出力するものであり、その機能は、スピーカ
などのハードウェアにより実現できる。

【００２３】携帯型情報記憶装置１９４は、プレーヤの
個人データやセーブデータなどが記憶されるものであ
り、この携帯型情報記憶装置１９４としては、メモリカ
ードや携帯型ゲーム装置などを考えることができる。

【００２４】通信部１９６は、外部（例えばホスト装置
や他の画像生成システム）との間で通信を行うための各
種の制御を行うものであり、その機能は、各種プロセッ
サ、或いは通信用ＡＳＩＣなどのハードウェアや、プロ
グラムなどにより実現できる。

【００２５】なお本発明（本実施形態）の手段を実行す
るためのプログラム或いはデータは、ホスト装置（サー
バー）が有する情報記憶媒体からネットワーク及び通信
部１９６を介して情報記憶媒体１８０に配信するように
してもよい。このようなホスト装置（サーバー）の情報
記憶媒体の使用も本発明の範囲内に含まれる。

【００２６】処理部１００は、ゲーム処理部１１０、画
像生成部１３０、音生成部１５０を含む。

【００２７】ここでゲーム処理部１１０は、コイン（代
価）の受け付け処理、各種モードの設定処理、ゲームの
進行処理、選択画面の設定処理、オブジェクトの位置や
回転角度（Ｘ、Ｙ又はＺ軸回り回転角度）を求める処
理、オブジェクトを動作させる処理（モーション処
理）、視点の位置（仮想カメラの位置）や視線角度（仮
想カメラの回転角度）を求める処理、マップオブジェク
トなどのオブジェクトをオブジェクト空間へ配置する処
理、ヒットチェック処理、ゲーム結果（成果、成績）を
演算する処理、複数のプレーヤが共通のゲーム空間でプ
レイするための処理、或いはゲームオーバー処理などの
種々のゲーム処理を、操作部１６０からの操作データ
や、携帯型情報記憶装置１９４からの個人データ、保存
データや、ゲームプログラムなどに基づいて行う。

【００２８】画像生成部１３０は、ゲーム処理部１１０
からの指示等にしたがって各種の画像処理を行い、例え
ばオブジェクト空間内の所与の視点で見える画像を生成
して、表示部１９０に出力する。また、音生成部１５０
は、ゲーム処理部１１０からの指示等にしたがって各種
の音処理を行い、ＢＧＭ、効果音、音声などの音を生成
し、音出力部１９２に出力する。

【００２９】なお、ゲーム処理部１１０、画像生成部１
３０、音生成部１５０の機能は、その全てをハードウェ
アにより実現してもよいし、その全てをプログラムによ
り実現してもよい。或いは、ハードウェアとプログラム
の両方により実現してもよい。

【００３０】画像生成部１３０は、ジオメトリ処理部１
３２（３次元座標演算部）、描画部１４０（レンダリン
グ部）を含む。

【００３１】ここで、ジオメトリ処理部１３２は、座標
変換、クリッピング処理、透視変換、或いは光源計算な
どの種々のジオメトリ処理（３次元座標演算）を行う。
そして、本実施形態では、ジオメトリ処理後（透視変換
後）のオブジェクトデータ（オブジェクトの頂点座標、
頂点テクスチャ座標、或いは輝度データ等）は、記憶部
１７０のメインメモリ１７２に格納されて、保存され
る。

【００３２】描画部１４０は、ジオメトリ処理後（透視
変換後）のオブジェクトデータと、テクスチャ記憶部１
７６に記憶されるテクスチャとに基づいて、オブジェク
トをフレームバッファ１７４に描画する。これにより、
オブジェクトが移動するオブジェクト空間において、仮
想カメラ（視点）から見える画像が描画（生成）される
ようになる。

【００３３】描画部１４０は、テクスチャマッピング部
１４２を含む。

【００３４】ここで、テクスチャマッピング部１４２
は、αチャンネルに半透明情報を格納した半透明処理用
テクスチャと、αチャンネルにバンプ情報を格納したバ
ンプ処理用テクスチャとをオブジェクトにマルチテクス
チャマッピングする。そして、本実施形態では、上記半
透明情報に基づいてオブジェクトの半透明処理が行われ
ると共に、上記バンプ情報に基づいて、オブジェクトの
各ドットの輝度を変化させるバンプ処理が行われる。よ
り具体的には、半透明情報に基づいて、既に下に描かれ
た画像とのαブレンディングを行う。また、輝度変化用
テクスチャ（光テクスチャ）をオブジェクトにマッピン
グし、輝度変化用テクスチャの輝度情報と上記のバンプ
情報とに基づいて、オブジェクトの各ドットの輝度を変
化させる。

【００３５】また、ジオメトリ処理部１３２が含む法線
ベクトル処理部１３４は、オブジェクトの各頂点の法線
ベクトル（広義にはオブジェクトの面の法線ベクトル）
を、ローカル座標系からワールド座標系（或いは視点座
標系）への回転マトリクスで回転させる処理を行う。そ
して、本実施形態では、この回転後の法線ベクトルの
Ｘ、Ｚ座標に基づいて、輝度変化用テクスチャのテクス
チャ座標を求めている。

【００３６】なお、本実施形態の画像生成システムは、
１人のプレーヤのみがプレイできるシングルプレーヤモ
ード専用のシステムにしてもよいし、このようなシング
ルプレーヤモードのみならず、複数のプレーヤがプレイ
できるマルチプレーヤモードも備えるシステムにしても
よい。

【００３７】また複数のプレーヤがプレイする場合に、
これらの複数のプレーヤに提供するゲーム画像やゲーム
音を、１つの端末を用いて生成してもよいし、ネットワ
ーク（伝送ライン、通信回線）などで接続された複数の
端末を用いて生成してもよい。

【００３８】２．本実施形態の特徴 さて、通常、テクスチャは、ＲＧＢなどの色情報を格納
するチャンネルの他に、αチャンネル（Ａチャンネル、
αビット）と呼ばれるチャンネルを有する。そして、こ
のαチャンネルには半透明情報（半透明度、透明度、不
透明度）が格納され、この格納された半透明情報を利用
することで、オブジェクトの半透明処理（αブレンディ
ング）が実現される。

【００３９】本実施形態の特徴は、このαチャンネル
に、バンプ処理を実現するためのバンプ情報を格納する
点にある。

【００４０】より具体的には、図２に示すように、αチ
ャンネルに半透明情報を格納した半透明処理用テクスチ
ャと、αチャンネルにバンプ情報を格納したバンプ処理
用テクスチャを用意する。そして、本実施形態では、こ
れらの半透明処理用テクスチャとバンプ処理用テクスチ
ャをオブジェクトにマルチテクスチャマッピングし、バ
ンプ情報に基づいてオブジェクトの各ドットの輝度（陰
影）を変化させることで、バンプ処理を実現している。

【００４１】従って、本実施形態によれば、法線ベクト
ルを摂動させるというような負荷の重い処理を行わなく
ても、バンプ処理を実現できる。即ち、バンプマッピン
グ機能がサポートされていないような画像生成システム
においても、少ない処理負担でバンプ処理を実現でき
る。

【００４２】また、本実施形態によれば、テクスチャが
αチャンネル以外のチャンネルを有していない場合に
も、オブジェクトに対して半透明処理とバンプ処理の両
方を施すことができる。

【００４３】即ち、テクスチャには、ＲＧＢ以外の付加
情報を格納するチャンネルとしてαチャンネルしか用意
されていないのが一般的である。その理由は、テクスチ
ャのチャンネルを増やすと、その分だけテクスチャのデ
ータのビット数が増えてしまい、テクスチャ記憶部の使
用記憶容量の増大化を招くからである。例えば、ＲＧＢ
が２４ビットで、αチャンネルが８ビットの場合に、テ
クスチャのデータのビット数は３２ビットとなるが、こ
れに他の８ビットのチャンネルを付加すると、テクスチ
ャのデータのビット数は４０ビットになり、テクスチャ
記憶部の使用記憶容量は４０／３２＝５／４倍になって
しまう。

【００４４】このように、通常、テクスチャには、ＲＧ
Ｂ以外の付加情報を格納するチャンネルとしてαチャン
ネルしか用意されていないため、オブジェクトの半透明
描画のために、このαチャンネルに半透明情報を格納し
てしまうと、バンプ情報などの他の付加情報をテクスチ
ャに含ませることができなくなる。従って、オブジェク
トに対して半透明処理とバンプ処理の両方を施すことが
できないことになる。

【００４５】これに対して、本実施形態では、図２に示
すように、αチャンネルに半透明情報を格納した半透明
処理用テクスチャと、αチャンネルにバンプ情報を格納
したバンプ処理用テクスチャを用意し、これらのテクス
チャをオブジェクトにマルチテクスチャマッピングして
いる。従って、テクスチャがαチャンネル以外の、付加
情報のためのチャンネルを有していない場合にも、オブ
ジェクトに対して半透明処理とバンプ処理の両方を施す
ことができる。この結果、より多様で豊かな画像表現が
可能になる。

【００４６】さて、バンプ処理用テクスチャのバンプ情
報を用いてオブジェクトの各ドットの輝度を変化させる
手法としては、例えば以下のような手法が望ましい。

【００４７】即ち図３に示すように、ＲＧＢの各輝度を
変化（増加）させるための輝度変化用テクスチャ（光テ
クスチャ）を用意する。この輝度変化用テクスチャで
は、輝度情報ＩＲ、ＩＧ、ＩＢが、輝度を高くする部分
で大きな値になっている。そして、ＲＧＢの各々に対し
ては、例えばα×ＩＲ、α×ＩＧ、α×ＩＢが加算され
る。従って、ＩＲ、ＩＧ、ＩＢが大きな値になってお
り、且つ、α（バンプ情報として使用されるα）が１．
０になっているドットでは、輝度が高くなる。一方、Ｉ
Ｒ、ＩＧ、ＩＢが小さな値になっている、或いは、αが
０．０になっているドットでは、輝度が低くなる。これ
により、ドット毎に輝度（陰影）を変化させることが可
能になり、バンプ表現を実現できる。

【００４８】なお、本実施形態におけるマルチテクスチ
ャマッピングは、１つのオブジェクトに複数のテクスチ
ャを重ねてマッピングすることで実現してもよいし、異
なるテクスチャがマッピングされる複数のオブジェクト
を重ねて描画することで実現してもよい。

【００４９】即ち、画像生成システムがマルチテクスチ
ャマッピング機能をハードウェアでサポートしている場
合には、１つのオブジェクトに対して、半透明処理用テ
クスチャ、バンプ処理用テクスチャ、輝度変化用テクス
チャを重ねてマッピングするようにする。

【００５０】一方、画像生成システムがマルチテクスチ
ャマッピング機能をハードウェアでサポートしていない
ような場合には、図４に示すように、オブジェクトに半
透明用テクスチャをマッピングしてフレームバッファに
描画し、次に、オブジェクトにバンプ処理用テクスチャ
をマッピングして上書きし、最後に、オブジェクトに輝
度変化用テクスチャをマッピングして更に上書きする。

【００５１】なお、図４の手法を採用する場合には、ジ
オメトリ処理後（透視変換後）のオブジェクトデータを
メインメモリに保存しておき、この保存されたオブジェ
クトデータを利用して、各テクスチャをマッピングする
ことが望ましい。このようにすれば、ジオメトリ処理が
１回で済むようになるため、処理負担を軽減できる。

【００５２】図５に、本実施形態により生成される画像
の例を示す。なお、図６に、本実施形態のバンプ処理を
行わなかった場合の画像を参考例として示す。

【００５３】図５では、例えばＡ１に示す場所に光があ
たり、照り返しが生じている。そして、本実施形態では
前述のような手法でバンプ処理が行われるため、髪の毛
の凹凸に応じて輝度が細かく変化して見えるようにな
る。即ち、実際には凹凸の無い形状のオブジェクト（ポ
リゴン）で髪の毛を表現しているのにもかかわらず、あ
たかも凹凸があるかのように見せることができる。例え
ばＡ１に示す場所でバンプ処理を行わないと、Ａ１に示
す場所の全てのドットの輝度が高くなってしまい、あた
かもヘルメットに光をあてた時のような画像が生成され
てしまう。

【００５４】そして、このように髪の毛の画像を生成す
る場合には、Ａ２やＡ３に示すような髪の毛と肌の境界
部分において、髪の毛を半透明で描画することが望まし
い。このようにすることで、より自然でリアルな髪の毛
の画像を生成できると共に、Ａ２やＡ３の場所でエリア
シングが生じるのを防止できる。

【００５５】ところが、αチャンネルに半透明情報しか
格納しない場合には、図５のＡ２、Ａ３に示す部分での
半透明描画は実現できるが、図５のＡ１に示す場所での
バンプ処理は実現できないことになる。

【００５６】本実施形態によれば、オブジェクトに半透
明処理とバンプ処理の両方を施すことが可能となるた
め、図５のＡ２、Ａ３に示す場所での半透明描画を行い
ながらも、Ａ１に示す場所でバンプ処理も行えるように
なる。

【００５７】図７（Ａ）、（Ｂ）に、各々、髪の毛の描
画に用いられる半透明処理用テクスチャ（髪の毛の元絵
のテクスチャ）、バンプ処理用テクスチャの例を模式的
に示す。

【００５８】図７（Ａ）では、下に肌がくる部分ではα
（半透明情報として用いられるα）が０．０（透明）に
設定され、髪の毛の部分ではαが１．０（不透明）に設
定される。一方、髪の毛と肌の境界の部分ではαが０．
０〜１．０（半透明）に設定される。このように髪の毛
と肌の境界の部分で髪の毛を半透明で描画することで、
前述のように、自然でリアルな髪の毛の画像を生成でき
ると共に、エリアシングの発生を防止できる。

【００５９】図７（Ｂ）では、輝度を高くする部分では
α（バンプ情報として用いられるα）が１．０に設定さ
れ、輝度を低くする部分ではαが０．０に設定される。
また、αの値は、髪の毛の形状を反映するような値に設
定されており、例えば、髪の毛の１本のライン上ではα
がほぼ一定値に設定される。このようにすることで、輝
度の変化により髪の毛の凹凸を擬似的に表現できるよう
になり、バンプ表現を実現できる。

【００６０】なお、図７（Ｂ）は、髪の毛と肌の境界部
分において使用されるバンプ処理用テクスチャの例であ
る。例えば、頭部の他の部分においては、頭部のてっぺ
んに近づくにつれてαが徐々に小さくなり頭部のてっぺ
ん付近ではαが０になるようなバンプ処理用テクスチャ
を使用することが望ましい（或いは頭部のてっぺん付近
にはバンプ処理用テクスチャをマッピングしないように
する）。このようにすることで、頭部のてっぺん部分に
光があたった場合に、その部分に光の照り返しが生じる
のを防止できるようになり、より自然な画像を生成でき
る。

【００６１】図８に、輝度変化用テクスチャ（光テクス
チャ）の例を示す。

【００６２】図８の輝度変化用テクスチャを用いると、
例えばＢ１に示す部分では、高い輝度が加算され、Ｂ２
に示す部分では輝度が加算されないようになる。これに
より、図５のＡ１に示すような髪の毛での光の照り返し
表現を実現できるようになる（図５のＡ１に示す部分が
図８のＢ１に部分に相当する）。

【００６３】なお、図８の輝度変化用テクスチャをマッ
ピングする場合に、そのテクスチャ座標は図９に示すよ
うな手法で求めることが望ましい。

【００６４】まず、マッピング対象となるオブジェクト
１０のローカル座標系（ＸＬ、ＹＬ、ＺＬ）から、ワー
ルド座標系（ＸＷ、ＹＷ、ＺＷ）への回転マトリクスを
求める。

【００６５】次に、求められた回転マトリクスにより、
オブジェクト１０の各面（ポリゴン）の法線ベクトルＮ
（面の向きを表すためのベクトル）を回転させる。な
お、この法線ベクトルは、オブジェクト１０の各面（ポ
リゴン）の各頂点に与えられる法線ベクトルであること
が望ましいが、各面の代表点や各ドットの法線ベクトル
であってもよい。

【００６６】次に、回転後の法線ベクトルＮのＸＷ、Ｚ
Ｗ座標であるＮＸＷ、ＮＺＷに基づいて、テクスチャマ
ッピングのためのＵ、Ｖ座標（広義にはテクスチャ座
標）を求める。そして、このＵ、Ｖ座標に基づいて、テ
クスチャ記憶部から、輝度変化用テクスチャが読み出さ
れることになる。

【００６７】なお、テクスチャ空間での実際のテクスチ
ャ座標ＴＸ、ＴＹは、上記Ｕ、Ｖ座標と、テクスチャ座
標のオフセットアドレス（ベースアドレス）と、テクス
チャのサイズ情報などに基づいて特定されることにな
る。

【００６８】また、法線ベクトルＮを回転させる回転マ
トリクスは、ローカル座標系からワールド座標系への回
転マトリクスには限定されず、例えば、ローカル座標系
から視点（ビュー）座標系への回転マトリクスでもよ
い。ローカル座標系からワールド座標系への回転マトリ
クスを用いて法線ベクトルを回転させれば、仮想カメラ
２０（視点）の位置や回転角度の変化に依らずに、一定
の場所で光の照り返しが生じるようになる。一方、ロー
カル座標系から視点座標系への回転マトリクスを用いて
法線ベクトルを回転させれば、仮想カメラ２０の位置や
回転角度が変化すると、それに応じて、光の照り返し場
所も移動するようになる（例えば、仮想カメラの注視場
所に光の照り返しが生じる）。

【００６９】３．本実施形態の処理 次に、本実施形態の処理の詳細例について、図１０、図
１１のフローチャートを用いて説明する。

【００７０】まず、図２や図７（Ａ）で説明した半透明
処理用テクスチャ（髪の毛のテクスチャ）を、ＶＲＡＭ
上のテクスチャ記憶部に転送する（ステップＳ１）。

【００７１】次に、オブジェクトデータ（オブジェクト
の頂点座標、頂点テクスチャ座標、輝度データ等）に基
づいてオブジェクトのジオメトリ処理を行う（ステップ
Ｓ２）。より具体的には、例えば、オブジェクトをロー
カル座標系からワールド座標系へ座標変換し、次に、ワ
ールド座標系から視点座標系に座標変換し、クリッピン
グ処理を行った後、スクリーン座標系への透視変換を行
う。そして、透視変換後のオブジェクトデータをメイン
メモリに格納し、消さないで保存しておく（ステップＳ
３）。

【００７２】次に、透視変換後のオブジェクトデータ
と、ステップＳ１で転送された半透明処理用テクスチャ
（髪の毛のテクスチャ）とに基づき、フレームバッファ
に髪の毛のオブジェクトを描画する（ステップＳ４）。
この際に、半透明処理用テクスチャに含まれるα（半透
明情報として使用されるα）に基づいて、半透明処理を
行う。これにより、図７（Ａ）で説明したように、髪の
毛と肌の境界部分においては、髪の毛の色と肌の色とが
αブレンディングされるようになる。

【００７３】次に、図２や図７（Ｂ）で説明したバンプ
処理用テクスチャを、ＶＲＡＭ上のテクスチャ記憶部に
転送する（ステップＳ５）。そして、ステップＳ３でＶ
ＲＡＭ上に保存された透視変換後のオブジェクトデータ
と、ステップＳ５で転送されたバンプ処理用テクスチャ
とに基づき、バンプ処理用テクスチャがマッピングされ
るオブジェクトをフレームバッファに上書きする（ステ
ップＳ６）。この場合には、バンプ処理用テクスチャが
含むαに基づいて半透明処理を行わないようにしてお
く。

【００７４】次に、図３や図８で説明した輝度変化用テ
クスチャを、ＶＲＡＭ上のテクスチャ記憶部に転送する
（ステップＳ７）。

【００７５】次に、図９で説明したように、オブジェク
トの各頂点の法線ベクトルを、ローカル座標系からワー
ルド座標系への回転マトリクス（或いはローカル座標系
から視点座標系への回転マトリクス）で回転させる（ス
テップＳ８）。そして、回転後の法線ベクトルの座標Ｎ
ＸＷ、ＮＺＷに基づき、輝度変化用テクスチャのＵ、Ｖ
座標を求める（ステップＳ９）。この場合のＵ、Ｖ座標
を求める計算式は例えば以下のようになる。

【００７６】 Ｕ＝（ＮＸＷ＋１．０）／２ （１） Ｖ＝（ＮＺＷ＋１．０）／２ （２） 上式のような計算を行うのは、Ｕ、Ｖ座標の変域は０．
０〜１．０であり、ＮＸＷ、ＮＺＷの変域は−１．０〜
１．０だからである。

【００７７】なお、テクスチャ空間でのテクスチャ座標
は、これらの求められたＵ、Ｖ座標と、テクスチャ座標
のオフセットアドレスと、テクスチャのサイズ情報など
に基づいて特定されることになる。

【００７８】次に、得られたＵ、Ｖ座標を、ステップＳ
３でメインメモリに保存したオブジェクトデータ（頂点
リスト）の各頂点のＵ、Ｖ座標に上書きする（ステップ
Ｓ１０）。即ち、オブジェクトのモデルデータにおいて
設定されていたＵ、Ｖ座標を、法線ベクトルに基づき求
められたＵ、Ｖ座標に置き換える。

【００７９】次に、ステップＳ１０でＵ、Ｖ座標が上書
きされたオブジェクトデータと、ステップＳ７で転送さ
れた輝度変化用テクスチャとに基づき、輝度変化用テク
スチャがマッピングされるオブジェクトをフレームバッ
ファに上書きする（ステップＳ１１）。この場合には、
フレームバッファに既に書き込まれているα（バンプ処
理用テクスチャが含んでいたバンプ情報としてのα）
と、輝度変化用テクスチャの輝度情報とに基づいて、オ
ブジェクトの各ドットの輝度を変化させる。これによ
り、バンプ処理が実現される。

【００８０】４．ハードウェア構成 次に、本実施形態を実現できるハードウェアの構成の一
例について図１２を用いて説明する。

【００８１】メインプロセッサ９００は、ＣＤ９８２
（情報記憶媒体）に格納されたプログラム、通信インタ
ーフェース９９０を介して転送されたプログラム、或い
はＲＯＭ９５０（情報記憶媒体の１つ）に格納されたプ
ログラムなどに基づき動作し、ゲーム処理、画像処理、
音処理などの種々の処理を実行する。

【００８２】コプロセッサ９０２は、メインプロセッサ
９００の処理を補助するものであり、高速並列演算が可
能な積和算器や除算器を有し、マトリクス演算（ベクト
ル演算）を高速に実行する。例えば、オブジェクトを移
動させたり動作（モーション）させるための物理シミュ
レーションに、マトリクス演算などの処理が必要な場合
には、メインプロセッサ９００上で動作するプログラム
が、その処理をコプロセッサ９０２に指示（依頼）す
る。

【００８３】ジオメトリプロセッサ９０４は、座標変
換、透視変換、光源計算、曲面生成などのジオメトリ処
理を行うものであり、高速並列演算が可能な積和算器や
除算器を有し、マトリクス演算（ベクトル演算）を高速
に実行する。例えば、座標変換、透視変換、光源計算な
どの処理を行う場合には、メインプロセッサ９００で動
作するプログラムが、その処理をジオメトリプロセッサ
９０４に指示する。

【００８４】データ伸張プロセッサ９０６は、圧縮され
た画像データや音データを伸張するデコード処理を行っ
たり、メインプロセッサ９００のデコード処理をアクセ
レートする処理を行う。これにより、オープニング画
面、インターミッション画面、エンディング画面、或い
はゲーム画面などにおいて、ＭＰＥＧ方式等で圧縮され
た動画像を表示できるようになる。なお、デコード処理
の対象となる画像データや音データは、ＲＯＭ９５０、
ＣＤ９８２に格納されたり、或いは通信インターフェー
ス９９０を介して外部から転送される。

【００８５】描画プロセッサ９１０は、ポリゴンや曲面
などのプリミティブ面で構成されるオブジェクトの描画
（レンダリング）処理を高速に実行するものである。オ
ブジェクトの描画の際には、メインプロセッサ９００
は、ＤＭＡコントローラ９７０の機能を利用して、オブ
ジェクトデータを描画プロセッサ９１０に渡すと共に、
必要であればテクスチャ記憶部９２４にテクスチャを転
送する。すると、描画プロセッサ９１０は、これらのオ
ブジェクトデータやテクスチャに基づいて、Ｚバッファ
などを利用した陰面消去を行いながら、オブジェクトを
フレームバッファ９２２に高速に描画する。また、描画
プロセッサ９１０は、αブレンディング（半透明処
理）、ミップマッピング、フォグ処理、トライリニア・
フィルタリング、アンチエリアシング、シェーディング
処理なども行うことができる。そして、１フレーム分の
画像がフレームバッファ９２２に書き込まれると、その
画像はディスプレイ９１２に表示される。

【００８６】サウンドプロセッサ９３０は、多チャンネ
ルのＡＤＰＣＭ音源などを内蔵し、ＢＧＭ、効果音、音
声などの高品位のゲーム音を生成する。生成されたゲー
ム音は、スピーカ９３２から出力される。

【００８７】ゲームコントローラ９４２からの操作デー
タや、メモリカード９４４からのセーブデータ、個人デ
ータは、シリアルインターフェース９４０を介してデー
タ転送される。

【００８８】ＲＯＭ９５０にはシステムプログラムなど
が格納される。なお、業務用ゲームシステムの場合に
は、ＲＯＭ９５０が情報記憶媒体として機能し、ＲＯＭ
９５０に各種プログラムが格納されることになる。な
お、ＲＯＭ９５０の代わりにハードディスクを利用する
ようにしてもよい。

【００８９】ＲＡＭ９６０は、各種プロセッサの作業領
域として用いられる。

【００９０】ＤＭＡコントローラ９７０は、プロセッ
サ、メモリ（ＲＡＭ、ＶＲＡＭ、ＲＯＭ等）間でのＤＭ
Ａ転送を制御するものである。

【００９１】ＣＤドライブ９８０は、プログラム、画像
データ、或いは音データなどが格納されるＣＤ９８２
（情報記憶媒体）を駆動し、これらのプログラム、デー
タへのアクセスを可能にする。

【００９２】通信インターフェース９９０は、ネットワ
ークを介して外部との間でデータ転送を行うためのイン
ターフェースである。この場合に、通信インターフェー
ス９９０に接続されるネットワークとしては、通信回線
（アナログ電話回線、ＩＳＤＮ）、高速シリアルバスな
どを考えることができる。そして、通信回線を利用する
ことでインターネットを介したデータ転送が可能にな
る。また、高速シリアルバスを利用することで、他の画
像生成システム、他のゲームシステムとの間でのデータ
転送が可能になる。

【００９３】なお、本発明の各手段は、その全てを、ハ
ードウェアのみにより実行してもよいし、情報記憶媒体
に格納されるプログラムや通信インターフェースを介し
て配信されるプログラムのみにより実行してもよい。或
いは、ハードウェアとプログラムの両方により実行して
もよい。

【００９４】そして、本発明の各手段をハードウェアと
プログラムの両方により実行する場合には、情報記憶媒
体には、本発明の各手段をハードウェアを利用して実行
するためのプログラム（プログラム、データ）が格納さ
れることになる。より具体的には、上記プログラムが、
ハードウェアである各プロセッサ９０２、９０４、９０
６、９１０、９３０等に処理を指示すると共に、必要で
あればデータを渡す。そして、各プロセッサ９０２、９
０４、９０６、９１０、９３０等は、その指示と渡され
たデータとに基づいて、本発明の各手段を実行すること
になる。

【００９５】図１３（Ａ）に、本実施形態を業務用ゲー
ムシステムに適用した場合の例を示す。プレーヤは、デ
ィスプレイ１１００上に映し出されたゲーム画像を見な
がら、レバー１１０２、ボタン１１０４等を操作してゲ
ームを楽しむ。内蔵されるシステムボード（サーキット
ボード）１１０６には、各種プロセッサ、各種メモリな
どが実装される。そして、本発明の各手段を実行するた
めのプログラム（或いはプログラム、データ）は、シス
テムボード１１０６上の情報記憶媒体であるメモリ１１
０８に格納される。以下、この情報を格納情報と呼ぶ。

【００９６】図１３（Ｂ）に、本実施形態を家庭用のゲ
ームシステムに適用した場合の例を示す。プレーヤはデ
ィスプレイ１２００に映し出されたゲーム画像を見なが
ら、ゲームコントローラ１２０２、１２０４を操作して
ゲームを楽しむ。この場合、上記格納情報は、本体シス
テムに着脱自在な情報記憶媒体であるＣＤ１２０６、或
いはメモリカード１２０８、１２０９等に格納されてい
る。

【００９７】図１３（Ｃ）に、ホスト装置１３００と、
このホスト装置１３００とネットワーク１３０２（ＬＡ
Ｎのような小規模ネットワークや、インターネットのよ
うな広域ネットワーク）を介して接続される端末１３０
４-1〜１３０４-nとを含むシステムに本実施形態を適用
した場合の例を示す。この場合、上記格納情報は、例え
ばホスト装置１３００が制御可能な磁気ディスク装置、
磁気テープ装置、メモリ等の情報記憶媒体１３０６に格
納されている。端末１３０４-1〜１３０４-nが、スタン
ドアロンでゲーム画像、ゲーム音を生成できるものであ
る場合には、ホスト装置１３００からは、ゲーム画像、
ゲーム音を生成するためのゲームプログラム等が端末１
３０４-1〜１３０４-nに配送される。一方、スタンドア
ロンで生成できない場合には、ホスト装置１３００がゲ
ーム画像、ゲーム音を生成し、これを端末１３０４-1〜
１３０４-nに伝送し端末において出力することになる。

【００９８】なお、図１３（Ｃ）の構成の場合に、本発
明の各手段を、ホスト装置（サーバー）と端末とで分散
して実行するようにしてもよい。また、本発明の各手段
を実行するための上記格納情報を、ホスト装置（サーバ
ー）の情報記憶媒体と端末の情報記憶媒体に分散して格
納するようにしてもよい。

【００９９】またネットワークに接続する端末は、家庭
用ゲームシステムであってもよいし業務用ゲームシステ
ムであってもよい。そして、業務用ゲームシステムをネ
ットワークに接続する場合には、業務用ゲームシステム
との間で情報のやり取りが可能であると共に家庭用ゲー
ムシステムとの間でも情報のやり取りが可能な携帯型情
報記憶装置（メモリカード、携帯型ゲーム装置）を用い
ることが望ましい。

【０１００】なお本発明は、上記実施形態で説明したも
のに限らず、種々の変形実施が可能である。

【０１０１】例えば、本発明のうち従属請求項に係る発
明においては、従属先の請求項の構成要件の一部を省略
する構成とすることもできる。また、本発明の１の独立
請求項に係る発明の要部を、他の独立請求項に従属させ
ることもできる。

【０１０２】また、オブジェクトの各ドットの輝度を変
化させるバンプ処理の手法も、図９で説明したような手
法が特に望ましいが、これに限定されるものではない。
例えば、輝度変化用テクスチャがマッピングされるオブ
ジェクト（ポリゴン）ではなくて、単色のオブジェクト
（ポリゴン）を用いてもよい。

【０１０３】また、マルチテクスチャマッピングは、１
つのオブジェクトに複数のテクスチャを重ねることで実
現してもよいし（狭義のマルチテクスチャマッピン
グ）、異なるテクスチャがマッピングされる複数のオブ
ジェクトを重ね書きすることで実現してもよい。そし
て、１つのオブジェクトに複数のテクスチャを重ねる場
合には、オブジェクトデータの中に、例えば第１のテク
スチャを指定するためのテクスチャ座標、第２のテクス
チャを指定するためのテクスチャ座標というように、複
数セットのテクスチャ座標を含ませればよい。

【０１０４】また本発明はレーシングゲーム以外にも種
々のゲーム（格闘ゲーム、シューティングゲーム、ロボ
ット対戦ゲーム、スポーツゲーム、競争ゲーム、ロール
プレイングゲーム、音楽演奏ゲーム、ダンスゲーム等）
に適用できる。

【０１０５】また本発明は、業務用ゲームシステム、家
庭用ゲームシステム、多数のプレーヤが参加する大型ア
トラクションシステム、シミュレータ、マルチメディア
端末、画像生成システム、ゲーム画像を生成するシステ
ムボード等の種々の画像生成システムに適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の画像生成システムのブロック図の
例である。

【図２】半透明処理用テクスチャとバンプ処理用テクス
チャを用いる本実施形態の手法について説明するための
図である。

【図３】輝度変化用テクスチャを用いる手法について説
明するための図である。

【図４】異なるテクスチャがマッピングされる複数のオ
ブジェクトを重ね書きする手法について説明するための
図である。

【図５】本実施形態により生成される画像の例である。

【図６】バンプ処理を施さない場合の画像の例である。

【図７】図７（Ａ）、（Ｂ）は、半透明処理用テクスチ
ャ（髪の毛のテクスチャ）、バンプ処理用テクスチャの
例について模式的に示す図である。

【図８】輝度変化用テクスチャの例について示す図であ
る。

【図９】法線ベクトルを回転マトリクスで回転させるこ
とで、輝度変化用テクスチャのテクスチャ座標を求める
手法について説明するための図である。

【図１０】本実施形態の詳細な処理例について示すフロ
ーチャートである。

【図１１】本実施形態の詳細な処理例について示すフロ
ーチャートである。

【図１２】本実施形態を実現できるハードウェアの構成
の一例を示す図である。

【図１３】図１３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本実施形
態が適用される種々の形態のシステムの例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ オブジェクト ２０ 仮想カメラ １００ 処理部 １１０ ゲーム処理部 １３０ 画像生成部 １３２ ジオメトリ処理部 １３４ 法線ベクトル処理部 １４０ 描画部 １４２ テクスチャマッピング部 １５０ 音生成部 １６０ 操作部 １７０ 記憶部 １７２ メインメモリ １７４ フレームバッファ １７６ テクスチャ記憶部 １８０ 情報記憶媒体 １９０ 表示部 １９２ 音出力部 １９４ 携帯型情報記憶装置 １９６ 通信部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を生成するための画像生成システム
   であって、 テクスチャのαチャンネルに半透明情報を格納した半透
   明処理用テクスチャとテクスチャのαチャンネルにバン
   プ情報を格納したバンプ処理用テクスチャとをテクスチ
   ャ記憶手段から読み出してオブジェクトにマッピング
   し、前記半透明情報に基づいて半透明処理を行うと共
   に、前記バンプ情報に基づいて、オブジェクトの各ドッ
   トの輝度を変化させるバンプ処理を行う描画手段と、 オブジェクト空間内の所与の視点で見える画像を生成す
   る手段と、 を含むことを特徴とする画像生成システム。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記描画手段が、 輝度変化用テクスチャをオブジェクトにマッピングし、 前記輝度変化用テクスチャの輝度情報と前記バンプ情報
   とに基づいて、オブジェクトの各ドットの輝度を変化さ
   せることを特徴とする画像生成システム。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、 前記描画手段が、 前記半透明処理用テクスチャがマッピングされるオブジ
   ェクトと前記バンプ処理用テクスチャがマッピングされ
   るオブジェクトとをフレームバッファに重ね書きするこ
   とを特徴とする画像生成システム。
4. 【請求項４】 請求項３において、 オブジェクトの面の法線ベクトルを所与の回転マトリク
   スで回転させ、回転後の法線ベクトルの第１、第２の座
   標に基づいて、輝度変化用テクスチャの第１、第２のテ
   クスチャ座標が求められ、 前記輝度変化用テクスチャがマッピングされるオブジェ
   クトがフレームバッファに重ね書きされ、前記輝度変化
   用テクスチャの輝度情報と前記バンプ情報とに基づい
   て、オブジェクトの各ドットの輝度を変化させることを
   特徴とする画像生成システム。
5. 【請求項５】 コンピュータが使用可能な情報記憶媒体
   であって、 テクスチャのαチャンネルに半透明情報を格納した半透
   明処理用テクスチャとテクスチャのαチャンネルにバン
   プ情報を格納したバンプ処理用テクスチャとをテクスチ
   ャ記憶手段から読み出してオブジェクトにマッピング
   し、前記半透明情報に基づいて半透明処理を行うと共
   に、前記バンプ情報に基づいて、オブジェクトの各ドッ
   トの輝度を変化させるバンプ処理を行う描画手段と、 オブジェクト空間内の所与の視点で見える画像を生成す
   る手段と、 を実行するためのプログラムを含むことを特徴とする情
   報記憶媒体。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記描画手段が、 輝度変化用テクスチャをオブジェクトにマッピングし、 前記輝度変化用テクスチャの輝度情報と前記バンプ情報
   とに基づいて、オブジェクトの各ドットの輝度を変化さ
   せることを特徴とする情報記憶媒体。
7. 【請求項７】 請求項５又は６において、 前記描画手段が、 前記半透明処理用テクスチャがマッピングされるオブジ
   ェクトと前記バンプ処理用テクスチャがマッピングされ
   るオブジェクトとをフレームバッファに重ね書きするこ
   とを特徴とする情報記憶媒体。
8. 【請求項８】 請求項７において、 オブジェクトの面の法線ベクトルを所与の回転マトリク
   スで回転させ、回転後の法線ベクトルの第１、第２の座
   標に基づいて、輝度変化用テクスチャの第１、第２のテ
   クスチャ座標が求められ、 前記輝度変化用テクスチャがマッピングされるオブジェ
   クトがフレームバッファに重ね書きされ、前記輝度変化
   用テクスチャの輝度情報と前記バンプ情報とに基づい
   て、オブジェクトの各ドットの輝度を変化させることを
   特徴とする情報記憶媒体。