JP2001149639A

JP2001149639A - 画像処理装置、画像生成方法および記憶媒体

Info

Publication number: JP2001149639A
Application number: JP33514799A
Authority: JP
Inventors: Kazuhito Kashiwabara; 一仁柏原
Original assignee: Sony Computer Entertainment Inc
Current assignee: Sony Interactive Entertainment Inc
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-06-05
Also published as: EP1235187A4; AU1552401A; WO2001039129A1; TW553756B; EP1235187A1

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＧアニメーションにおいて、視点カメラのパ
ンによるゆがみを生じない高画質の背景画像を表示させ
る。【解決手段】三次元背景シーンのプリレンダリング画像
を、円柱形モデル６０の内側面にマッピングし、この円
柱形モデルの中心軸Ｏ上の位置に視点カメラ６１を定義
する。そして、この視点カメラ６１のピラミッド視野６
２に切り取られた領域を表示スクリーン上に投影する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビゲーム等の
アニメーション作成に利用されるコンピュータグラフィ
ックス技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビゲーム等のアニメーションにおけ
る背景は、三次元背景シーンのレンダリング画像を、仮
想の平面上にマッピングすることによって作成されてい
る。そして、この仮想平面に対して視点カメラが定義さ
れており、表示装置の表示画面上には、この視点カメラ
の視野によって切り取られた可視領域が定期的にレンダ
リングされる。ユーザからの入力等に応じて、この視点
カメラの向きが変えられると、その正面の眺めが、表示
装置の表示画面上にリアルタイムに表示される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
技術によれば、図９に示すように、三次元背景シーンの
レンダリング画像がマッピングされている面５０１が平
面であるため、視点カメラ５００の向きによっては、表
示画面上の画像がゆがむことがある。すなわち、視点カ
メラ５００の正面がモデル表面５０１にまっすぐに向け
られていれば(ａ)、ひずみのない適正な画像５０３が表
示画面上に表示されるが、視点カメラ５００が左右上下
にパンされると(ｂ)、表示画面上には、周辺付近がひず
んだ画像５０２があらわれる。

【０００４】また、三次元背景シーンに近景も含める
と、視点カメラをパンさせた場合、表示画面上の近景画
像が、本来の遠近がそこなわれ不自然なものとなる。こ
のため、上記従来の技術は、通常、遠景だけに適用され
ている。

【０００５】そこで、本発明は、３ＤのＣＧアニメーシ
ョンにおいて、視点カメラのパンによるゆがみを生じな
い高画質の背景画像の表示を可能とすることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、表示装置の表示画面上に三次元画像を表
示させる画像処理装置であって、曲面に含まれる曲線の
曲率中心におかれた視点カメラから、当該視点カメラの
視野に切り取られた領域内に含まれるモデルをレンダリ
ングし、当該レンダリング画像を前記表示装置に出力す
るレンダリング手段と、前記曲線を含む面内で前記視点
カメラを回転させる動画像制御手段とを備え、前記曲面
には、前記視点カメラがおかれる側に、三次元背景シー
ンがレンダリングされたプリレンダリング画像が貼り付
けられていることを特徴とする画像処理装置を提供す
る。

【０００７】この画像処理装置が備える各手段は、ハー
ドウエアで実現されるものであってもよいし、ソフトウ
エアの実行により実現されるプロセス等であってもよ
い。

【０００８】なお、ここでいう「三次元背景シーンがレ
ンダリングされたプリレンダリング画像」は、(１)それ
が貼り付られる曲面と同じ形状を有する仮想曲面上に、
所定の位置に定義された視点から三次元背景シーンを投
影したもの、(２)所定の位置に定義された視点を回転さ
せながら、その視点前方の仮想平面上に三次元背景シー
ンを投影することによって得られた複数のプリレンダリ
ング画像をつなぎあわせたもの等であることが望まし
い。

【０００９】この画像処理装置によれば、少なくとも一
平面内においては、視点カメラと、三次元背景シーンの
プリレンダリング画像が貼り付けられている面との間隔
が一定となるため、視点カメラをパンしても、表示画面
上の画像の周辺領域にゆがみを生じない。例えば、円柱
の内側面にプリレンダリング画像を貼り付けた場合に
は、この円柱の中心軸上におかれた視点カメラを左右に
パンしても、表示画面上の背景画像には、そのことによ
るゆがみを生じない。また、球の内側面にプリレンダリ
ング画像を貼り付けた場合には、この球の中心上におか
れた視点カメラを左右上下いずれの方向にパンしても、
表示画面上の背景画像には、そのことによるゆがみを生
じない。

【００１０】また、視点カメラをパンさせても、その正
面の一定の距離の位置に、三次元背景シーンのプリレン
ダリング画像が貼り付られた面が存在しているため、そ
のプリレンダリング画像に近景と遠景との双方が含まれ
ていても、表示画面上の画像における遠近が、視点カメ
ラのパンによってそこなわれることがない。このため、
プリレンダリング画像に、近景と遠景との双方を含めて
おくことができる。そして、このようにすれば、遠景と
近景とについて個別にレンダリングを行う必要がなくな
るため、ＣＰＵ等の負荷を軽減することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る一実施の形態について説明する。ただ
し、ここでは、テレビゲーム装置への適用例を挙げるこ
ととする。

【００１２】まず、本実施の形態に係るテレビゲーム装
置の構成について説明する。

【００１３】図１に、このテレビゲーム装置の外観を示
す。

【００１４】本テレビゲーム装置１の中央部には、ディ
スクドライブのディスク装着部３が設けられている。こ
のディスク装着部３には、テレビゲーム等の処理が定義
されたアプリケーションプログラムおよびその関連デー
タ(例えば、仮想円柱の中心軸におかれた視点からその
仮想円柱の内側面に三次元背景シーンをレンダリングす
ること等によって予め作成しておいたプリレンダリング
画像データ、その仮想円柱と同じ面形状を有する円柱形
モデル等)が格納された光ディスク等の記憶媒体(例え
ば、ＣＤ−ＲＯＭ)が装着される。

【００１５】また、このテレビゲーム装置１の上面に
は、さらに、各種スイッチ４,５,６、複数のスロット部
(本実施の形態では、２つのスロット部７Ａ,７Ｂ)等が
設けられている。ここで設けたスイッチには、例えば、
ゲームをリセットするためのリセットスイッチ４、電源
スイッチ５、ディスク装着部３のカバーを開くためのオ
ープンスイッチ６等がある。また、各スロット部７Ａ,
７Ｂには、それぞれ、メモリカード接続部、コントロー
ラ接続部が設けられている。これら各スロット部７Ａ,
７Ｂのメモリカード接続部には、それぞれ、ゲームデー
タ(ゲームの設定データ等)の読出し・書込み(ロード・
セーブ)が可能な補助記憶装置(メモリカード装置２６
等)、他の携帯用電子機器１００等を接続することがで
きる。このメモリカード接続部は、装置本体の電源を入
れままの状態で、メモリカード２６および携帯用電子機
器１００の着脱が可能である。したがって、現在メモリ
カード接続部に接続中のメモリカード２６等の記憶容量
が不足した場合等には、プレイヤは、装置本体の電源を
入れたまま、メモリカード接続部に接続されているメモ
リカード等を新たなものと交換することができる。ま
た、各スロット部７Ａ,７Ｂのコントローラ接続部に
は、それぞれ、ユーザ(プレイヤ)からの入力を受け付け
るための操作装置２０を着脱可能に接続することができ
る。したがって、これら２つのコントローラ接続部の双
方にそれぞれ操作装置のコネクタを装着すれば、２人の
プレイヤでゲームを行うことができる。

【００１６】また、このテレビゲーム装置１の背面に
は、オーディオ出力端子、ビデオ出力端子等が設けられ
ている(不図示)。

【００１７】一方、操作装置２０には、その上面に、Ｌ
ボタン２３ＬおよびＲボタン２３Ｒが設けられており、
その前面に、２種類の操作部２１,２２、スタートボタ
ン２４、選択ボタン２５、２つのアナログ操作部３１,
３２、アナログモード(アナログ操作部３１,３２が機能
するモード)を選択するモード選択スイッチ３３、アナ
ログモードの選択に応じて点灯するＬＥＤ表示部３４が
設けられている。これらのツールのうち、Ｌボタン２３
Ｌ、Ｒボタン２３Ｒ、操作部２１,２２、スタートボタ
ン２４、選択ボタン２５、アナログ操作部３１,３２、
モード選択スイッチ３３がプレイヤによって操作される
と、その操作の検出信号が操作装置２０から発生され
る。そして、Ｌボタン２３Ｌ、Ｒボタン２３Ｒ、操作部
２１,２２、アナログ操作部３１,３２の操作検出信号
は、表示装置の表示画面上に表示されている画像操作
(プレイヤキャラクタ等のアクション指定)のために割り
当てられている。例えば、表示装置の表示画面上に表示
されているには操作部２１,２２の各キーが割り当てら
れており、そのうちの、プレイヤキャラクタの向き変更
に割り当てられたキーがプレイヤによって押下され、こ
の操作の検出信号が操作装置２０から発生すると、その
キーに割り当てられた方向に、そのキーの押下時間に応
じた回転角度だけ、表示装置の表示画面上のプレイヤキ
ャラクタの向きが変わる。

【００１８】なお、各アナログ操作部３１,３２の操作
方法は、スティックの頭部の押圧、いずれかの方向への
押し倒し等である。

【００１９】図２に、このテレビゲーム装置１のハード
ウエア構成を示す。

【００２０】このテレビゲーム装置１には、制御系５
０、グラフィックシステム６０、サウンドシステム７
０、光ディスク制御部８０、通信制御部９０、他の機器
接続用のパラレルＩ／Ｏインタフェース(ＰＩＯ)９６お
よびシリアルＩ／Ｏインタフェース(ＳＩＯ)９７、これ
らのあいだを相互に接続するバスＢＵＳ等が格納されて
いる。これらの各部５０,６０,７０,８０,９０の詳細
は、以下の通りである。

【００２１】制御系５０は、テレビゲーム装置全体を制
御する中央処理装置(CPU:CentRal Processing Unit)５
１、各種制御処理(割り込み制御処理、ダイレクトメモ
リアクセス(DMA:Dynamic Memory Access)転送の制御処
理等)を実行する周辺装置制御部５２、ランダムアクセ
スメモリ(RAM:Random Access Memory)からなるメインメ
モリ(主記憶装置)５３、ＣＰＵ５１が実行する制御プロ
グラム(いわゆるオペレーティングシステムのプログラ
ム等)が格納されたリードオンリーメモリ(ROM:ReadOnly
Memory)５４等を備えている。

【００２２】テレビゲーム装置１に電源が投入される
と、ＣＰＵ５１が、ＲＯＭ５４からメインメモリ５３に
オペレーティングシステムを読み込んで、これを起動す
る。これにより、グラフィックシステム６０、サウンド
システム７０等の制御が開始される。また、ＣＰＵ５１
は、オペレーティングシステムの起動したら、動作確認
等の初期化処理の実行後、ディスク装着部３の光ディス
クからアプリケーションプログラムをメインメモリに読
み込み、これを起動する。これにより、アプリケーショ
ンプログラムに定義されたゲーム処理が開始される。な
お、このＣＰＵ５１としては、ＲＩＳＣ−ＣＰＵ等を用
いることができる。

【００２３】そして、周辺装置制御部５２は、割り込み
制御処理のほか、ＣＰＵ５１を介さないで各部(メイン
メモリ５３、ＧＰＵ６２、画像デコーダ６４、デコーダ
８２等)のあいだで直接にデータ転送を行うダイレクト
メモリアクセス(DMA:DynamicMemory Access)転送処理を
実行する。これにより、データ転送によるＣＰＵ５１の
負荷が低減されるため、プログラムの読出し、画像の表
示あるいは描画等の際におけるデータ転送の高速化が図
られる。

【００２４】また、グラフィックシステム６０は、ジオ
メトリトランスファエンジン(GTE:Geometry Transfer E
ngine)６１、画像処理装置(GPU:Graphic Processing Un
it)６２、フレームバッファ６３、画像デコーダ６４、
ビデオ出力端子等を備えている。

【００２５】ＧＴＥ６１は、ＣＰＵ５１からの要求に応
じて、座標変換における行列演算あるいはベクトル演算
等の処理を実行する。たとえば、三次元空間のレンダリ
ング処理においては、複数のポリゴンで近似表現された
三次元オブジェクトを仮想的なカメラスクリーン上に投
影する透視変換、すなわち、複数のポリゴンの各頂点座
標の投影変換を実行する。なお、このＧＴＥ６１を、複
数の演算を並列実行する並列演算機構を備えるものとす
れば、座標変換処理の高速化が可能となる。

【００２６】フレームバッファ６３は、いわゆるデュア
ルポートＲＡＭからなっている。すなわち、ＧＰＵ６２
による描画またはメインメモリからの転送と、表示のた
めの読出しとを同時に行なうことができるようになって
いる。また、このフレームバッファ６３には、ゲーム実
行中、レンダリング、表示画像の画像情報を蓄えておく
ための画像領域の他、次述のＧＰＵ６２がテクスチャマ
ッピングに用いるためのテクスチャ(例えば、三次元背
景シーンのプリレンダリング画像等)を蓄えるためのテ
クスチヤ領域等が確保される。

【００２７】ＧＰＵ６２は、ＣＰＵ５１からの要求に応
じて、ＧＴＥ６１を適宜に利用しながら三次元背景シー
ンのプリレンダリング画像を、それが投影された仮想円
柱と同じ曲面形状を有する円柱の内側面上に貼り付ける
テクスチャマッピングを行う。さらに、ＧＰＵ６２は、
ＣＰＵ５１からの要求に応じて、(１)ＧＴＥ６１を適宜
に利用しながら三次元モデルのレンダリング画像を作成
し、これをフレームバッファ６３上の画素データに変換
する、(２)フレームバッファ６３の内容を読み出して、
これを、ビデオ信号に変換してビデオ端子から出力す
る、等の処理も行う。

【００２８】なお、ＧＰＵ６２が実行するレンダリング
処理における技法としては、隠線・隠面消去であれば、
例えば、Ｚバッファ法、スキャンライン法、レイトレー
シング法等を採用すればよく、陰影表現であれば、例え
ば、フラットシェーディング法、グーローシェーディン
グ法、レイトレーシング法等を採用すればよい。

【００２９】画像デコーダ６４は、ＣＰＵ５１からの要
求に応じて、離散コサイン変換等の直交変換により圧縮
されて符号化されたプリレンダリング画像データをメイ
ンメモリ５３から読み出し、復号した後、これをメイン
メモリ５３に記憶する。なお、この再生画像データは、
ＧＰＵ６２によってフレームバッファ６３に格納され、
前述のマッピング用の円柱の内側面にマッピングされる
プリレンダリング画像データとして使用される。

【００３０】また、サウンドシステム７０は、ＳＰＵ(S
PU:Soud Processing Unit)７１、ＳＰＵ７１によって音
声波形データ等が記録されるサウンドバッファ７２、オ
ーディオ出力端子を備えている。ＳＰＵ７１は、適応予
測符号化(ADPCM:Adaptive Differential PCM)された音
声波形データを複号するＡＤＰＣＭ復号機能、サウンド
バッファ７２に記憶された音声波形データを再生するこ
とによってオーディオ信号(楽音、効果音等)をオーディ
オ出力端子から出力する再生機能、サウンドバッファに
記憶された音声波形データを変調・再生する変調機能等
を有している。これらの機能によって、サウンドシステ
ム７０は、サウンドバッファ７２に記憶された音声波形
データからオーディオ信号(楽音・効果音等)を生成す
る、いわゆるサンプリング音源としての役割を果たして
いる。

【００３１】また、光ディスク制御部８０は、光ディス
ク装置８１、デコーダ８２、バッファ８３、デコーダ８
２に接続されたサブＣＰＵ８４を備えている。

【００３２】光ディスク装置８１は、ディスク装着部３
に取り付けられた光ディスクからその記録信号(アプリ
ケーションプログラム、音声波形データ等)を再生し、
デコーダ８２は、例えばエラー訂正符号(ECC:Error Cor
rection Code)付きのその再生信号を復号する。バッフ
ァ８３には、光ディスク装置８１からのデータが一時的
に格納され、これにより、光ディスクからのデータ読出
しの高速化が図られている。

【００３３】なお、光ディスクに記録される音声波形デ
ータには、デコーダ８２において復号された後に上述の
ＳＰＵ７１に与えられるＡＤＰＣＭデータの他、オーデ
ィオ信号をアナログ／デジタル変換したいわゆるＰＣＭ
データも含まれる。このＰＣＭデータは、デコーダ８２
において複号された後、オーディオ信号としてオーディ
オ出力端子から出力される。

【００３４】また、通信制御部９０は、前述のスロット
部７Ａ,７Ｂが接続された通信制御機９１を備えてい
る。この通信制御機９１は、メモリカード接続部８Ａ,
８Ｂに装着された装置(メモリカード２６、携帯用電子
機器１００等)、および、コントローラ接続部１２に装
着された操作装置２０と、ＣＰＵ５１とのあいだの通信
を制御する。なお、この通信制御機９１には、電気的な
破壊を防止するための保護回路が内蔵されている。

【００３５】実行中のゲームのゲームデータをセーブす
る必要がある場合、通信制御機９１が、ＣＰＵ５１の制
御によって、そのゲームデータを、接続中のメモリカー
ド２６、接続中の携帯用電子機器１００の内蔵メモリ等
に書き込む。

【００３６】また、コントローラ接続部１２に接続され
た操作装置２０が、通信制御機９１からの指示にしたが
い、プレイヤの操作に応じた信号、すなわち、ボタン２
３Ｌ,２３Ｒ,２４,２５,３３または操作部２１,２２,３
１,３２の操作検出信号を同期式通信によって通信制御
機９１に逐次送信すると、通信制御機９１は、これをＣ
ＰＵ５１に送信する。そして、通信制御機９１は、操作
装置２０の前記各ボタンや操作部の状態をＣＰＵ５１に
送信する。これにより、プレイヤからの指示がＣＰＵ５
１に入カされ、その指示内容がゲーム進行に反映され
る。具体的には、ＣＰＵ５１の制御によって、グラフィ
ックシステム６０が、プレイヤからの指示内容にしたが
い、前述のマッピング用の円柱の中心軸上に定義した視
点カメラ(後述)の向きを変えながら、この視点カメラの
視野に切り取られた可視領域内に含まれるモデルを定期
的にレンダリングし、そのレンダリング画像を、ビデオ
出力端子に接続された表示装置(テレビジョン等)の表示
画面に表示させる。これにより、あたかも、プレイヤの
指示に応じて注目点が移動しているかのように、表示装
置の表示画面上の背景が移りかわってゆく。また、ＣＰ
Ｕ５１の制御によって、サウンドシステム７０が、オー
ディオ出力端子に接続された音声装置(テレビジョンの
スピーカ等)から音声等を出力させる。

【００３７】このようなハードウエア構成、および、光
ディスクからメインメモリに読み込まれたアプリケーシ
ョンプログラム等によって、図３に示すような機能構
成、すなわち、すなわち、操作装置２０等とのあいだの
データ伝送を制御するデータ伝送処理部３００、ゲーム
進行に必要な各種データを保持した記憶部３０１、記憶
部３０１のプリレンダリング画像データ等から動画像を
生成する画像生成処理部３０２、記憶部３０１の音声波
形データから音声を合成する音声合成処理部３０３、こ
れら各処理部をゲーム進行にあわせて制御する全体制御
部３０４が実現される。

【００３８】記憶部３０１には、プリレンダリング画像
データ記憶部３０１ａ、三次元モデル記憶部３０１ｂ、
音声波形データ記憶部３０１ｃが含まれている。音声波
形データ記憶部３０１ｃには、ゲームの効果音等の音声
波形データが格納されている。また、三次元モデル記憶
部３０１ｂには、ワールド座標系により定義された三次
元空間内に配置される各種三次元モデル、例えば、三次
元背景シーンのプリレンダリング画像がマッピングされ
るマッピング用の円柱、ゲームに登場するキャラクタの
三次元モデル(以下、キャラクタモデルと呼ぶ)等が格納
されている。また、プリレンダリング画像データ記憶部
３０１ａには、前述の三次元背景シーンのプリレンダリ
ング画像データが格納されている。この三次元背景シー
ンのプリレンダリング画像は、例えば、(１)円柱と同じ
形状の仮想円柱の内側面に、その中心軸上に定義された
視点から三次元背景シーンを投影する、(２)所定の位置
に定義された視点を回転させながら、その視点前方の仮
想平面上に三次元背景シーンを投影することによって得
られた複数のレンダリング画像を、円柱の内側面にそう
ようにつなぎあわせる、のいずれかの方法によって作成
されたものであることが望ましい。

【００３９】そして、画像生成処理部３０２は、三次元
背景シーンのプリレンダリング画像を円柱の内側面に貼
り付けるマッピング処理部３０２ｃ、プリレンダリング
画像作成のさいの仮想円柱と視点位置との位置関係と同
じ位置関係を円柱に対して有している視点カメラの可視
領域に含まれるモデルをリアルタイムにレンダリングす
るレンダリング処理部３０２ｂ、全体制御部３０４の指
示に応じて視点カメラの向きを制御する動画制御部３０
２ａを備えている。

【００４０】さて、本テレビゲーム装置は、ディスク装
着部３に装着された光ディスクからアプリケーションプ
ログラム等をメインメモリに読み込み、このアプリケー
ションプログラムを実行することによって、このような
機能構成を実現する。そして、この機能構成に含まれて
いる各処理部によって、ゲームのストーリに合わせた処
理が実行される。以下、この処理について説明する。

【００４１】図４に示すように、ゲーム開始によって、
全体制御部３０４は、まず、画像生成処理部３０２に、
３ＤのＣＧアニメーション作成処理開始の指示を与える
(Ｓ４００)。これに応じて、画像生成処理部３０２は、
後述のＣＧアニメーション作成処理を開始する。そし
て、この画像生成処理部３０２によるＣＧアニメーショ
ン作成処理の実行中、全体制御部３０４は、操作装置２
０からの入力情報を通信処理部３００から適宜に受け付
け、この入力に応じた後述の処理を実行しつつ、さらに
定期的にゲーム状況を判断し(Ｓ４０１)、そのゲームに
関して予め定められた終了条件を満たしていたら、画像
生成処理部３０２に終了メッセージを表示画面上に表示
させてから、処理を終了する(Ｓ４０２)。

【００４２】さて、ＣＧアニメーション作成処理開始指
示を与えられた画像生成処理部３０２は、図５に示すＣ
Ｇアニメーション作成処理を実行する。

【００４３】まず、動画像制御部３０２ａの指示によ
り、マッピング処理部３０２ｃが、三次元背景シーンの
プリレンダリング画像データをプリレンダリング画像デ
ータ記憶部３０１ａから取り出すとともに、そのプリレ
ンダリング画像をマッピングするための円柱の形状デー
タを三次元モデル記憶部３０１ｂから取り出す。そし
て、この円柱の内側面にプリレンダリング画像をマッピ
ングすることによって、内側面に背景画を有する背景用
円柱形モデルを生成する(Ｓ５００)。

【００４４】そのあと、動画像制御部３０２ａの指示に
より、レンダリング処理部３０２ｂが、この背景用円柱
形モデルを、ワールド座標系によって定義された三次元
空間内の所定の位置に配置し、さらに、三次元モデル記
憶部３０１ｂからキャラクタモデルを取り出して、この
キャラクタモデルをその背景用円柱形モデルの内側の初
期位置に配置する(Ｓ５０１)。

【００４５】そして、レンダリング処理部３０２ｂが、
背景用円柱形モデルの内側の所定の位置に光源を定義し
てから、図６に示すように、背景用円柱形モデル６０の
中心軸Ｏ上の所定の位置(背景用円柱形モデルに対し
て、プリレンダリング画像作成のさいにおける仮想円柱
および視点と同じ位置関係を有する位置)に視点カメラ
６１を定義し、この視点カメラ６１のピラミッド視野６
２に切り取られた可視領域に含まれるモデルを表示スク
リーン上に定期的に投影する(Ｓ５０２)。なお、このと
きの視点カメラの注目点は、例えばキャラクタモデルの
前方等に定めればよい。

【００４６】これにより、ゲームの登場キャラクタを前
景画像とする背景画像が、表示装置の表示画面上に表示
される。このように、背景用のプリレンダリング画像を
用いれば、表示スクリーン上への背景のレンダリングが
１回だけで済むため、ビル等の三次元オブジェクトが三
次元空間内に背景として複数配置されている場合よりも
処理の迅速化を図ることができる。このため、ＧＰＵ等
の処理能力が低い場合であっても、プレイヤの操作装置
操作にあわせて、迅速に、高画質な背景画像を表示画面
上に表示させることができる。

【００４７】そして、このようなＣＧアニメーション作
成処理が開始されたあと、前述したように、全体制御部
３０４は、プレイヤからの入力情報を操作装置２０が受
け付けるのを待機している。そして、図７に示すよう
に、操作装置２０からの入力情報を通信制御部３００か
ら受け付けると(Ｓ７００)、適宜に音声合成処理部３０
３に音声出力指示を与える等しながら、その入力情報が
キャラクタモデルの移動量を指定するものである場合に
は、視点カメラ６１の注目点変更を画像生成処理部３０
２に指示する。

【００４８】これに応じて、画像生成処理部３０２で
は、注目点変更処理が実行される(Ｓ７０１)。具体的に
は、動画像制御部３０２ａが、キャラクタモデルの移動
後の位置および向きを入力情報から算出し、この算出結
果にしたがって、三次元空間内のキャラクタモデルを現
在の位置から移動させる。そして、レンダリング処理部
３０２ｂが、移動後のキャラクタモデルの前方等に新た
な注目点を定め、この注目点に視点カメラ６１の正面が
向くように、背景用円柱形モデル６０の中心軸Ｏに垂直
な面内で視点カメラ６１を回転させる。そして、回転後
の視点カメラ６１のピラミッド視野に切り取られた領域
を表示スクリーン上に定期的に投影する(Ｓ７０２)。

【００４９】これにより、あたかもプレイヤキャラクタ
がプレイヤの指示にしたがって移動し、その移動に伴い
背景画像が移りかわってゆくような動画が、表示装置の
表示画面上に表示される。そして、ここでは、内側面に
背景画像を有する背景用円柱形モデル６０の中心軸Ｏ上
に視点カメラ６１が定義されているため、その中心軸Ｏ
に垂直な面内においていずれの方向に視点カメラ６１が
向けられても、視点カメラ正面から円柱内側面までの間
隔が一定となり、表示装置の表示画面上の画像の周辺領
域にゆがみがあらわれることがない。すなわち、視点カ
メラ６１のパンによって、表示画面上の背景画像の周辺
領域にゆがみがあらわれることがない。

【００５０】また、このように、視点カメラ６１がいず
れの方向に向けられても、常に、その正面から等距離の
位置に背景画像が存在していれば、視点カメラ６１をパ
ンさせても、背景のプリレンダリング画像内における遠
近がそこなわれることがない。このため、遠景だけでな
く近景を背景に含めておいても、視点カメラ６１のパン
によって、表示装置の表示画面上の背景が不自然となる
ことはない。

【００５１】ここでいう近景と遠景との区別は、三次元
背景シーンのプリレンダリング画像を作成するさいの視
点からの距離、すなわち、三次元背景シーンを構成する
各三次元オブジェクトが配置されている三次元空間に視
点を基準に定義された三次元座標系のＺ軸座標値(奥行
き情報)によって付けている。具体的には、予め適当に
定めたＺ軸座標の位置を基準に遠景と近景の区別を付け
ている。例えば、三次元背景シーンを構成する三次元オ
ブジェクトのうち、視点から最も遠い位置にある三次元
オブジェクトのＺ座標位置を基準とする場合には、この
基準位置にある三次元オブジェクトが遠景となり、それ
よりも手前にある三次元オブジェクトが近景となる。

【００５２】なお、本実施の形態では、三次元背景シー
ンのプリレンダリング画像を円柱の内側面にマッピング
しているが、プリレンダリング画像をマッピングする面
は、必ずしも円柱の内側面である必要はない。所定の位
置に配置された視点カメラを回転させても、その視点カ
メラ正面との間隔が一定に保てる曲面、例えば、回転面
の少なくとも一部を含む曲面であればよい。例えば、図
８に示すように、球８０の内側面に三次元背景シーンの
プリレンダリング画像をマッピングし、この球８０の中
心に視点カメラ６１を定義してもよい。このように、球
８０の内側面にプリレンダリング画像をマッピングすれ
ば、視点カメラ６１を左右上下のいずれの方向にパンさ
せても、表示画面上の背景画像の周辺領域にゆがみがあ
らわれることがない。ただし、この場合には、三次元背
景シーンのプリレンダリング画像は、前述したように、
それが貼り付られるべき球と同じ形状の仮想球の内側面
に、その中心上に定義された視点から三次元背景シーン
を投影する等によって作成される必要がある。

【００５３】また、本実施の形態では、ＣＧアニメーシ
ョン作成処理中に、三次元背景シーンのプリレンダリン
グ画像を円柱等の内側面にマッピングすることによって
背景用モデルを作成しているが、必ずしも、このように
する必要もない。例えば、三次元背景シーンのプリレン
ダリング画像が内側面上に予めマッピングされている背
景用モデルを記憶媒体に格納しておいてもよい。このよ
うにした場合には、記憶媒体から読み込んだ背景用モデ
ルを三次元空間内に配置すればよいため、ＣＧアニメー
ション作成処理に、三次元背景シーンのプリレンダリン
グ画像のマッピング処理を含めておく必要はない。すな
わち、装置の機能構成のうち、マッピング処理部３０２
ｃが不要となる。

【００５４】また、本実施の形態では、テレビゲーム装
置への本発明の適用例を挙げているが、本発明の適用
は、これに限定されるものではない。例えば、様々なア
プリケーションプログラム(ゲーム用途以外のプログラ
ムも含む)を実行することができるエンタテイメント装
置(電子計算機も含む)に広く適用することができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、ＣＧアニメーションに
おいて、視点カメラのパンによるゆがみを生じない高画
質の背景画像を表示させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装
置および操作装置の外観を示した図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装
置のハードウエア構成図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装
置の機能構成図である。

【図４】本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装
置が実行する処理のフローチャート図である。

【図５】本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装
置が実行する処理のフローチャート図である。

【図６】本発明の一実施の形態に係るレンダリング処
理における視点カメラと円柱形モデルとの位置関係を示
した図である。

【図７】本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装
置が実行する処理のフローチャート図である。

【図８】本発明の一実施の形態に係るレンダリング処
理における視点カメラと球モデルとの位置関係を示した
図である。

【図９】従来の３ＤのＣＧアニメーションの問題点を
説明するための図である。

【符号の説明】

１…テレビゲーム装置２…本体３…ディスク装着部４…リセットスイッチ５…電源スイッチ６…オープンスイッチ７Ａ,７Ｂ…スロット部８Ａ,８Ｂ…メモリカード接続部１２…コントローラ接続部２０…操作装置２１,２２…操作部２３Ｌ…Ｌボタン２３Ｒ…Ｒボタン２４…スタートボタン２５…選択ボタン２６…メモリカード３１,３２…アナログ操作部３３…モード選択スイッチ３４…表示部５０…制御系５１…中央処理装置（CPU:Central Prosessing Unit）５２…周辺装置制御部５３…メインメモリ５４…ＲＯＭ６０…グラフィックシステム６１…ジオメトリトランスファエンジン（GTE:Geometry
Transfer Engine）６２…画像処理装置（GPU:Graphic Processing Unit）６３…フレームバッファ６４…画像デコーダ７０…サウンドシステム７１…音声処理装置（SPU:Sound Processing Unit）７２…サウンドバッファ７３…スピーカ８０…光ディスク制御部８１…光ディスク装置８２…デコーダ８３…バッファ８４…サブＣＰＵ９０…通信制御部９１…通信制御機１００…携帯用電子機器３００…データ伝送処理部３０１…記憶部３０２…画像生成処理部３０３…音声合成処理部３０４…全体制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示装置の表示画面上に三次元画像を表示
させる画像処理装置であって、曲面に含まれる曲線の曲率中心におかれた視点カメラか
ら、当該視点カメラの視野に切り取られた領域内に含ま
れるモデルをレンダリングし、当該レンダリング画像を
前記表示装置に出力するレンダリング手段と、前記曲線を含む面内で前記視点カメラを回転させる動画
像制御手段とを備え、前記曲面には、前記視点カメラがおかれる側に、三次元背景シーンがレンダリングされたプリレンダリン
グ画像が貼り付けられていることを特徴とする画像処理
装置。
【請求項２】請求項１記載の画像処理装置であって、前記曲面は、球の内側面または円柱の内側面であり、前記視点カメラは、前記球の中心または前記円柱の中心
軸上におかれることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】表示装置の表示画面上に三次元画像を表示
させる画像処理を画像処理装置に実行させるためのプロ
グラムを記憶した、機械読取り可能な記憶媒体であっ
て、前記画像処理には、曲面に含まれる曲線の曲率中心におかれた視点カメラを
回転させるとともに、当該視点カメラの視野に切り取ら
れた領域内に含まれるモデルをレンダリングし、当該レ
ンダリング画像を前記表示装置に出力する処理が含ま
れ、前記曲面には、前記視点カメラがおかれる側に、三次元背景シーンがレンダリングされたプリレンダリン
グ画像が貼り付けられていることを特徴とする記憶媒
体。
【請求項４】表示装置の表示画面上に三次元画像を表示
させる画像処理を画像処理装置に実行させる画像生成方
法であって、前記画像処理には、曲面に含まれる曲線の曲率中心におかれた視点カメラを
回転させるとともに、当該視点カメラの視野に切り取ら
れた領域内に含まれるモデルをレンダリングし、当該レ
ンダリング画像を前記表示装置に出力するステップが含
まれ、前記曲面には、前記視点カメラがおかれる側に、三次元背景シーンがレンダリングされたプリレンダリン
グ画像が貼り付けられていることを特徴とする画像生成
方法。