JP2002073003A - 立体視画像生成装置及び情報記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、ｎ眼式の立体視映像表示装
置に表示するための、オブジェクト空間のｎ個の画像
を、同等な計算、同じメモリへのアクセス等の処理を短
絡化することによって、合理的に生成することである。 【解決手段】 立体視を実現する両眼示唆は、人間の目
の瞳孔距離と、観察対象となる物体の奥行とから大凡の
値が算出される。また、左右の目が認識する映像をスク
リーンに投影した場合に発生する、対象物の水平方向へ
のずれ量は、この両眼視差と、左右の目とスクリーン間
の距離とから算出することができる。本発明は、これら
の事柄を利用したものであり、まず、オブジェクト空間
内に仮視点を設定し、この仮視点に基づく画像データを
生成する（ａ）。そして、各オブジェクトの平面データ
を視点間距離とオブジェクトの奥行に応じてずらすこと
によって、左目用の画像データ（ｂ）と、右目用の画像
データ（ｃ）とを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ｎ眼式の立体視映
像表示装置に表示するために、オブジェクト空間のｎ個
の立体視画像を生成する立体視画像生成装置等に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年では、コンピュータによって構築さ
れたオブジェクト空間を立体的に表示する方法について
様々な開発がなされている。この立体的な表示には、遠
近感を幾何学的に計算する透視図法や陰影画法などの描
写法によるものだけでなく、観察者の左右の目に意図的
に異なる画像を認識させることによって両眼視差を引き
起こし、立体視を実現するものもある。

【０００３】両眼視差とは、顔に対する両目の配置位置
の違いによって生じるものであり、左右の目が認識する
対象物の位置や形状のずれを意味する。例えば、図１８
に示すように、線分ＡＢの端点Ａ及びＢと左右の目Ｌ及
びＲとの成す角の間に、∠ＡＬＢ＞∠ＡＲＢの関係が成
り立つ場合、左目Ｌが認識する線分ＡＢの長さと比較し
て、右目Ｒが認識する線分ＡＢの長さは短くなる。この
ように、左右の目が異なる方向から同一の物体を同時に
観察することによって物体を立体的に感じることができ
る。

【０００４】一般的に、１つの平面的なディスプレイに
よってこのような両眼視差を引き起こす奥行感のある立
体視画像を表示するためには、右目用の画像と、左目用
の画像との２種類の画像を生成し、生成した各々の画像
が対応する目に視認されるように設定する。例えば、図
１９（ａ）に示すように、裸眼用の立体視映像表示装置
（例えば、レンチキュラレンズ板を用いたもの）におい
ては、表示する２種類の画像が打ち分けられて観察者の
各目の位置で像を結ぶように設定する。したがって、コ
ンピュータ上で構築したオブジェクト空間を立体視表示
する場合には、単眼式の場合と異なり、左右の目に対応
する視点をオブジェクト空間内に２つ設定し、それぞれ
の視点に基づく画像を生成する必要がある。

【０００５】すなわち、まず、オブジェクト空間の座標
系であるワールド座標系における一方の視点位置を設定
し、当該視点の視線方向を決定した後、ワールド座標系
に設定された各オブジェクトを当該視点の位置及び視線
方向に基づく視点座標系に変換する。そして、当該視点
に対するオブジェクトの奥行に合わせた透視投影処理を
実行することにより、２次元の画面座標系に変換する。
更に、画面座標系に変換された各オブジェクトの色や表
面特性をメモリから読み出して描画し、当該視点に基づ
く画像を生成する。続いて、他方の視点を一方の視点が
配置された位置から人間の目の開きと対応する距離だけ
離れた場所に設定し、一方の目に対して実行した処理と
同等の処理を実行することにより、他方の視点に基づく
画像を生成する。

【０００６】なお、以上のように、２種類の画像を左右
の目にそれぞれ視認させて立体視映像を実現した場合、
図１９（ａ）に示すように、観察者の目の位置をＡ及び
Ｂの領域内に制限する必要がある。そこで、４眼式、５
眼式、…といった具合に、ディスプレイに複数種類の画
像を表示することによって、立体視映像の鑑賞領域を増
加させることがある。具体的には、例えば、４眼式の立
体視映像を実現するために、図１９（ｂ）に示すよう
に、立体視映像表示装置に表示する４種類の画像が打ち
分けられて、想定された視点位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで像を
結ぶように設定する。このため、コンピュータによって
構築されたオブジェクト空間の立体視映像を実現する場
合には、鑑賞領域及び観察者の両眼間隔を想定し、それ
に応じた視点位置をオブジェクト空間内に設定し、それ
ら複数の視点に基づく画像を生成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、立体視画
像を生成するためには、右目や左目、あるいは、より複
数の目に対応する画像を生成しなければならず、その視
点の数の増加に伴って、座標の変換処理や、メモリアク
セスの回数が増加することとなる。したがって、例え
ば、プレーヤの入力指示に応じてリアルタイムに画像を
生成するゲーム装置などに対して、多眼式の立体視画像
を表示することは不向きであった。

【０００８】また、図１８に示す線分ＡＢを線分ＬＲの
垂直方向に平行移動させ、視点から遠ざける場合、∠Ａ
ＬＢと∠ＡＲＢとの差は十分に小さくなるため、左右の
目が各々で認識する線分ＡＢの長さ、あるいは見え方の
差が小さくなる。このように、両眼視差は、その視点位
置から遠く離れた対象物に対しては、小さくなることが
一般的である。すなわち、視点に対するオブジェクトの
位置が遠いほど、各々の視点に基づいて描き出される画
像に大差がなくなり、冗長的な処理を繰り返すこととな
る。

【０００９】本発明の課題は、同等な計算、同じメモリ
へのアクセス等の処理を短絡化することによって、多眼
式立体視画像を合理的に生成することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、ｎ眼式の立体視映像表示装
置に立体視画像を表示するために、オブジェクト空間の
当該ｎ個の画像を生成する立体視画像生成装置であっ
て、前記オブジェクト空間内の仮視点の視線方向に対す
る前記オブジェクト空間内のオブジェクトの奥行情報を
算出するための算出手段（例えば、図９に示すレンダリ
ング部２４２）と、前記オブジェクトを前記仮視点に基
づく平面座標系に変換するための変換手段（例えば、図
９に示すジオメトリ部２４０）と、前記仮視点の視線方
向と垂直な面内に前記仮視点と所与の間隔を隔てて配置
された当該ｎ個の視点１つ１つに対して、当該視点と前
記仮視点の距離及び前記奥行情報に基づいて（例えば、
発明の実施の形態における式（７）に基づいて）前記オ
ブジェクトの前記平面座標系における座標をずらす処理
を実行する（例えば、図９に示すレンダリング部２４２
によって実行する）ことによって、当該ｎ個の視点に対
応するｎ個の画像を生成するための画像生成手段と、を
備えることを特徴とする。

【００１１】また、請求項８記載の発明は、ｎ眼式の立
体視映像表示装置に立体視画像を表示するために、オブ
ジェクト空間の当該ｎ個の画像を生成するための情報を
記憶した情報記憶媒体であって、前記オブジェクト空間
内の仮視点の視線方向に対する前記オブジェクト空間内
のオブジェクトの奥行情報を算出するための情報と、前
記オブジェクトを前記仮視点に基づく平面座標系に変換
するための情報と、前記仮視点の視線方向と垂直な面内
に前記仮視点と所与の間隔を隔てて配置された当該ｎ個
の視点１つ１つに対して、当該視点と前記仮視点の距離
及び前記奥行情報に基づいて前記オブジェクトの前記平
面座標系における座標をずらす処理を実行することによ
って、当該ｎ個の視点に対応するｎ個の画像を生成する
ための情報（例えば、図９に示す画像生成プログラム４
６）とを含むことを特徴とする。

【００１２】ここに、ｎ眼式の立体視映像表示装置と
は、両眼視差を与えるためのｎ種類の画像を並べたり、
合成することによって表示し、各々の目にそれぞれの画
像を視認させるものである。例えば、パララックス・バ
リア方式、レンチキュラ方式等があり、本発明は、これ
らの立体視映像表示装置を特定するものではない。ま
た、立体視映像表示装置は、色眼鏡を用いたアナグリフ
方式であってもよい。この場合には、各視点に対応する
画像を、視点の位置に応じて赤あるいは緑をベースとす
る画像にそれぞれ変換する。

【００１３】また、ｎ個の視点と仮視点とが全て所与の
距離離れていることとしてもよいし、ｎ個の視点の1つ
と仮視点との距離がゼロであってもよい。なお、仮視点
との距離がゼロである視点に対応する画像は、仮視点に
基づいて変換された画面座標系における各オブジェクト
の座標をずらさずに生成する。また、オブジェクトと
は、描画対象となるものを含み、ずらす処理の対象（単
位）としては、画素単位、ポリゴンやスプライト単位、
あるいはポリゴン群単位等、いずれのものであってもか
まわない。

【００１４】この請求項１または８記載の発明によれ
ば、仮視点に基づいて２次元の平面座標系（画面座標
系）に変換されたオブジェクトを、視点と仮視点との距
離、及び、当該オブジェクトの奥行情報に基づいて、画
面座標系上にずらして表示することとした。したがっ
て、視点と仮視点との距離と、奥行情報を代入すること
によって両眼視差を引き起こすずれ量を算出するための
関数を設定すれば、奥行感のある立体視画像を表示する
ための、ｎ個の視点に対応する画像を簡単に生成するこ
とが可能となる。

【００１５】また、ワールド座標系から視点座標系へ、
更に、平面座標系（例えば、発明の実施の形態における
画面座標系）への変換処理（すなわち、ジオメトリ処
理）を仮視点に基づいて１度実行するだけで、ｎ個の画
像を生成することが可能となる。このため、立体視映像
を表示するために必要な複数の画像を、より高速に生成
することができる。

【００１６】また、例えば、請求項１記載の発明におけ
る各処理をハードウェアによって実現する場合、１つの
視点に基づく画像を生成するための回路をｎ個設けて並
列に処理する方法と比較して、回路構成が小規模ですむ
上に、ほぼ同等の処理速度でｎ個の画像を生成すること
ができる。すなわち、１つの画像を生成するための回路
スケールで、ｎ個の回路によって並列に処理した場合と
ほぼ同等な速度で、同等な画像を生成することができ
る。更に、請求項８記載の発明のように、情報記憶媒体
に記憶した情報によってｎ個の画像を生成することとす
れば、処理を実行する装置の回路構成を選ぶことなくｎ
個の画像を生成することができる。

【００１７】このように、立体視映像を実現するために
必要なｎ個の画像を、同等な計算や同じ元絵メモリへの
アクセス等を短絡化して生成することができるため、本
発明は、リアルタイムな画像処理を必要とするゲーム装
置等に対しても有効である。すなわち、例えば、プレー
ヤが操作する自キャラクタに視点が置かれ、視点位置が
様々に変化するゲームにおいても、当該自キャラクタの
移動に合わせて仮視点の位置や視線方向を変更すること
によって、仮視点の位置の変更に応じた、ｎ個の視点に
対応する画像を生成することができる。

【００１８】また、請求項２記載の発明のように、請求
項１記載の立体視画像生成装置において、前記画像生成
手段は、前記変換手段により平面座標系に変換された前
記オブジェクトの所与の部分毎に前記ずらす処理を行う
こととしてもよい。なお、オブジェクトの所与の部分と
は、当該オブジェクトを表現する画素、ポリゴンやスプ
ライト、あるいはポリゴン群等、当該オブジェクトの任
意の構成単位であってよい。

【００１９】この請求項２記載の発明によれば、平面座
標系に変換されたオブジェクトを、オブジェクトの所与
の部分毎にずらして描画することができる。例えば、１
つのオブジェクトであっても、その厚みや形状に応じて
部分毎に奥行情報が異なる。すなわち、オブジェクトの
部分毎に仮視点からの奥行が異なる場合には、平面座標
系においてずれるべき量も、オブジェクトの部分毎に異
なることとなる。したがって、オブジェクトの部分毎に
ずらす処理を実行することにより、よりリアルな立体視
映像を生成するための立体視画像を生成することが可能
となる。

【００２０】なお、両眼視差は、両目が離れていること
によって発生するものであり、各目によって認識される
映像がずれる方向は、両目の配列と平行である。したが
って、請求項３記載の発明のように、請求項１または２
記載の立体視画像生成装置において、前記ｎ個の視点は
一列に配置され、前記画像生成手段は、前記ｎ個の視点
の列方向に則して画像を生成することとしてもよい。こ
のため、ずらす方向に沿って描画処理を行うことが可能
となり、処理の効率化を図れる。

【００２１】また、請求項１から３に記載する発明を迅
速に実行するために、請求項４記載の発明のように、請
求項１から３のいずれか記載の立体視画像生成装置にお
いて、前記オブジェクトを前記画像生成手段が描画する
ために必要となる元絵情報を、随時更新記憶するための
一時記憶手段（例えば、図９に示す元絵バッファ２４
４）を備えることとしてもよい。

【００２２】この請求項４記載の発明のように、平面座
標系に変換したオブジェクトを一時記憶手段に記憶する
こととすれば、描画時に実行するずらす処理や色の補間
処理を高速に実行することが可能となる。具体的には、
座標変換やずらす処理を行う場合、各視点に応じて各オ
ブジェクトをずらす方向及び量が異なるため、各視点に
対応した描画の補間処理が必要となる。したがって、各
視点に対応した描画を実行する度に、補間処理以前の元
絵データが必要となる。このため、画像生成手段が補間
処理を実行する際に、描画するために必要な元絵のデー
タを一時記憶手段に記憶しておくことによって、一般的
に大容量で低速な元絵ＲＯＭ（元絵データを記憶したＲ
ＯＭ）等へのアクセス回数を減らし、 効率的に描画処
理を実行することが可能になる。また、補間処理を行わ
ない場合であっても、元絵ＲＯＭが低速であったり、元
絵ＲＯＭにＳＤＲＡＭのような部品を使いアクセス手順
に制約がある場合などは、元絵のデータを一時記憶手段
に記憶しておくことによって効率的に描画処理を実行す
ることが可能になる。

【００２３】また、ｎ個の画像を生成する処理を、ずら
す方向に合せたライン毎（例えば、走査線毎）に行って
もよい。したがって、請求項５記載の発明のように、請
求項４記載の立体視画像生成装置において、前記ｎ個の
視点は、水平方向に一列に配置され、前記一時記憶手段
は、前記元絵情報の内、前記水平方向と平行な直線上の
部分のみを記憶することとしてもよい。

【００２４】また、例えば、平面的なオブジェクトが、
ワールド座標系において、仮視点の視線ベクトルに対し
て垂直に交わらずに斜めに存在するような場合、平面座
標系に変換された当該オブジェクトは、その画素毎に持
つべき奥行情報が異なる。すなわち、１つのオブジェク
トであっても、その形状に応じて平面座標系においてず
れるべき量も画素毎に異なる。したがって、請求項６記
載の発明のように、請求項４または５記載の立体視画像
生成装置において、前記画像生成手段は、前記オブジェ
クトに対して、生成する画像上における画素の単位で前
記ずらす処理を行うと共に、色の補間処理を行うことに
よって前記オブジェクトに対応するｎ個の画像を生成す
ることとしてもよい。

【００２５】また、仮視点の位置は、想定されるｎ個の
視点それぞれに対して近いことが望まれる。したがっ
て、請求項７記載の発明のように、請求項１から６のい
ずれか記載の立体視画像生成装置において、前記仮視点
は、前記ｎ個の視点の配列における中心に位置すること
としてもよい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
について図面を参照して説明する。なお、以下では、２
眼式の立体視映像表示装置に出力するために２つの立体
視画像を生成する方法について説明する。しかし、本発
明は、これに限定されるものではなく、４眼式、５眼式
等の多眼式の立体視映像表示装置に出力する立体視画像
を生成するものとしても適用可能なものである。

【００２７】まず、本発明の原理について説明する。図
１は、両眼視差について説明するための図であり、右目
Ｒと左目ＬをＸ軸上に並んで配置し、Ｘ軸に垂直かつ左
右の目の略視線方向にＺ軸を示す。同図において、左右
の目が対象物Ｔ及びＳを観察する場合、各対象物と各目
との成す角∠ＴＬＳ＝α_Lと∠ＴＲＳ＝α_R、あるいは、
∠ＬＴＲ＝β_Tと∠ＬＳＲ＝β_Sは、それぞれ大きさが異
なる。両眼視差とは、このように、対象物が反射する光
のベクトルが左右の目に入り込む角度の違いによって生
じるものであり、一般的に、α _L−α_R、あるいは、β_S
−β_Tによって定義される。また、両眼視差は、左右の
目で認識する２つ以上の対象物の配置位置がずれて見え
ること、あるいは、１つの対象物を見た場合に、物体の
形状が左右の目で異なって見えることによって顕著にな
る。

【００２８】なお、瞳孔距離Ｒ−Ｌ＝Ａと比較して、両
目の中心点と対象物との距離が十分大きい場合には、両
眼視差を次の近似によって表現することができる。 β_S−β_T≒Ａ／Ｚ_s−Ａ／Ｚ_t＝Δθ …（１） ここに、Ｚ_sは、対象物ＳのＺ座標を、Ｚ_tは、対象物Ｔ
のＺ座標をそれぞれ示している。また、ここでは、近似
式ｔａｎΘ≒Θ（Θ→０）の関係を利用した。このよう
に、両目から見た対象物の奥行（Ｚ座標）が十分に大き
いと仮定すれば、両眼視差Δθを瞳孔間隔Ａとその対象
物の奥行Ｚから簡単に算出することができる。例えば、
図２（ａ）に示すように、水平方向に並ぶ左右の目Ｌ、
Ｒが認識する映像を、両目から距離ｄ離れたスクリーン
１００上にそれぞれ投影した場合、２つの目が同一のス
クリーン１００上に認める１つの対象物１０２の像は、
それぞれ水平方向にずれて投影される。この２つの像の
ずれる大凡の幅Δｘは、式（１）に従って算出された両
眼視差Δθと、両目とスクリーン１００との距離ｄを掛
け合わせる（ｄ・Δθ）ことによって算出することが可
能となる。

【００２９】また、同一のスクリーン上で対象物がずれ
る方向は、左右の目の配置と平行である。ただし、式
（１）からわかるように、両眼視差Δθの符号は、図１
において、対象物Ｓが対象物Ｔの手前にある場合と、奥
にある場合とで異なる。すなわち、想定する注目位置に
対して対象物が手前に存在するか、奥に存在するかに応
じて、認識する像のずれる向きが変化する。例えば、投
影するスクリーンの位置を想定注目位置とした場合、図
２（ｂ）に示すように、対象物１０２がスクリーン１０
０よりも手前に存在する場合には、左目が認識する対象
物１０２の像の位置よりも、右目が認識する対象物１０
２の像の位置は、左寄りとなる。一方、対象物１０２が
スクリーン１００よりも奥に存在する場合には、図２
（ｃ）に示すように、左目が認識する対象物１０２の像
の位置と比較して、右目が認識する対象物１０２の像の
位置は、右寄りとなる。

【００３０】本発明は、上述の理論を利用したものであ
る。すなわち、コンピュータによって構築したオブジェ
クト空間内を、２つの視点の中間となる位置（以下、こ
れを仮視点という）から見た座標系に変換し、更に、こ
の仮視点に基づく１つの画面座標系に変換する。そし
て、各オブジェクトの奥行に応じて両眼視差Δθを算出
し、画面座標系に変換された各オブジェクトを算出した
両眼視差Δθに基づいて水平方向にそれぞれずらすこと
によって２つの視点に基づく画像を生成する。

【００３１】例えば、図３に示すように、立方体５００
と四角錐５０２が置かれているオブジェクト空間を立体
視表示するために、本発明に従って右目用の画像と左目
用の画像とを生成する場合について説明する。まず、オ
ブジェクト空間内に、仮視点を設定する。図４は、オブ
ジェクト空間における仮視点５０４と立方体５００、四
角錐５０２との位置関係を示す平面図である。次いで、
仮視点５０４に基づく視点座標系に変換し、仮視点に対
する各オブジェクトの角度・向き等を計算すると共に、
各オブジェクトを構成する頂点と仮視点との相対距離、
すなわち、仮視点に対する各頂点の奥行情報を算出す
る。

【００３２】そして、仮視点５０４に基づいて、立方体
５００と四角錐５０２を１つのスクリーン上に透視投影
変換することによって、画面座標系に変換する。図５
（ａ）は、仮視点５０４に基づいて画面座標系に変換し
た立方体５００と四角錐５０２の平面画像の一例を示す
図である。これらの画面座標系に変換された各頂点を、
それぞれの頂点について算出した奥行情報に基づいて両
眼視差Δθ及びずれ量Δｘを算出し、水平方向にそれぞ
れずらすことによって、左目用の立体視画像（ｂ）と、
右目用の立体視画像（ｃ）を生成する。

【００３３】以上の原理に従えば、オブジェクト空間の
座標系であるワールド座標系から視点座標系への変換処
理や、視点座標系から画面座標系への変換処理が、１つ
の視点に基づく処理のみですむ。また、描画するオブジ
ェクトの表面特性や色、輝度等は、視点によらず一定で
あるため、これらの情報を記憶したメモリへのアクセス
も１度ですませることができる。したがって、視点数に
合わせて並列に画像生成処理を実行する場合と異なり、
同等の計算、同じメモリへのアクセス等の処理が１度で
すむため、その分処理を高速化することができる。

【００３４】次に、両眼視差Δθを算出するための式
（１）における、パラメータＡ（視点間距離）の設定に
ついて説明する。図６は、オブジェクト空間に配置され
る仮視点５０４と、左右の目に対応する視点Ｌ及びＲと
の位置関係を説明するための図である。同図に示すよう
に、左右の目に対応する２つの視点の中心に仮視点５０
４を設定する。また、２つの視点を結ぶ線分は、仮視点
５０４の視線と垂直に交わる画面座標系の水平軸と平行
である。換言すれば、２つの視点は、画面座標系の水平
軸と平行に、仮視点５０４から距離ａ隔てた位置に想定
される。なお、視点間距離Ａ＝２ａは、実空間における
人間の平均瞳孔距離に基づいて設定、あるいは、算出す
る。

【００３５】図７は、視点間距離を算出する方法を説明
するための図である。（ａ）は、オブジェクト空間内に
おける仮視点Ｏ₁と２つの視点Ｌ₁，Ｒ₁及び透視投影変
換するためのスクリーン（以下、単に面６００という）
を示し、（ｂ）は、実空間における左目Ｌ₂、右目Ｒ₂と
その中心点Ｏ₂、及びディスプレイ（以下、単に面６０
２という）を示す。同図において、添字１は、オブジェ
クト空間を、添字２は、実空間を意味する。また、面６
００，６０２の中心点をＯ_s1,2とし、仮視点及び目の中
心点Ｏ_1,2から面６００，６０２に対する最大水平視野
角を∠Ｗ_LＯＷ_R＝２θ_1,2とする。更に、面６００，６
０２と仮視点Ｏ₁及び両目の中心点Ｏ₂との距離をｄ_1,2
と置く。なお、線分ＯＯ_sは、必ずしも面６００，６０
２と垂直である必要はない。このため、ＯＯ_s≧ｄ_1,2が
成り立つ。

【００３６】図７（ａ）に示すオブジェクト空間におい
て、点Ｐ₁の位置に存在するオブジェクトは、視点Ｒ₁に
基づいて面６００に投影した場合には、点Ｐ_1Rの位置
に、視点Ｌ₁に基づいて投影した場合には、点Ｐ_1Lの位
置に投影される。この２つの点Ｐ_1R、Ｐ_1Lの差をΔＳ₁
とする。同様に、（ｂ）に示す実空間において、面６０
２から浮き出て点Ｐ₂に見える像の光は、点Ｐ_2Rから出
射して右目Ｒ₂に入射し、点Ｐ_2Lから出射して左目Ｌ₂に
入射する。この２つの点Ｐ_2R、Ｐ_2Lの差をΔＳ₂とす
る。また、点Ｐから線分ＯＯ_sに対して面６００，６０
２と並行に下した直線との交点をＰ´とし、ＯＰ´＝
Ｄ，Ｏ_sＰ´＝ΔＤとする。

【００３７】以上の設定の元で、次の比例関係が成り立
つ。 ΔＳ₁／Ａ₁＝ΔＤ₁／Ｄ₁ …（２）、 ΔＳ₂／Ａ₂＝ΔＤ₂／Ｄ₂ …（３）、 ΔＳ₁／ΔＳ₂＝ｄ₁ｔａｎθ₁／ｄ₂ｔａｎθ₂ …（４）、 また、立体視の条件として、 ΔＤ₁／ΔＤ₂＝ｄ₁ｔａｎθ₁／ｄ₂ｔａｎθ₂ …（５）、 を加えることにより、以上の式（２）〜（５）によって、 （Ａ₂／ｄ₂）・Ｄ₁ｔａｎθ₁ ＝（Ａ₁／ｄ₁）・（ｄ₁ｔａｎθ₁−ΔＤ₁ｔａｎθ₂） …（６）、 という関係式が導かれる。すなわち、オブジェクト空間
における視点間距離Ａ₁は、実空間における左右の目の
開きＡ₂と、画角θ₁、視野角θ₂、各面に対する距離
ｄ₁、ｄ₂によって決定することができる。なお、以上の
計算では、点Ｐ₁の位置が任意であるため、Ｄ₁及びΔＤ
₁の値は、ｄ₁＝Ｄ₁＋ΔＤ₁を満たす範囲内で任意であ
る。したがって、これらの値の設定によって、式（６）
の関係が異なり、立体視映像が微妙に変化することとな
るが、想定する注目点に合わせて設定するとよい。

【００３８】なお、式（１）では、一方の目を基準とし
た場合における、他方の目が認識する画像のずれる量を
示した。しかし、本実施の形態では、仮視点を基準とし
て、画面座標系に変換されたオブジェクトの位置を左右
にずらすことによって、２種類の立体視画像を生成す
る。このため、式（１）を以下のように変形する。 Δθ_L,R＝（ａ／Ｚ_s）−（ａ／Ｚ_t）＝（ａ／Ｚ_s）−ｂ …（７） ここに、Δθ_L,Rは、仮視点から見たオブジェクトに対
して、左右の目が認識するオブジェクトの視差角を意味
し、ａは、ａ＝Ａ₁／２を満たす。また、対象物Ｔ、Ｓ
のいずれか一方を固定的に設定すればオブジェクトの奥
行（Ｚ座標）が与えられるだけで視差角Δθ_L,Rを算出
することが可能となる。したがって、Ｚ_tを仮視点とス
クリーン（面６００）との距離ｄ₁として固定し、定数
ｂ＝ａ／Ｚ_tに置きかえる。そして、Ｚ_sに各オブジェク
トの奥行値を代入することで、そのオブジェクトに対す
る視差角Δθ_L,Rを算出することができる。

【００３９】また、画面座標系に変換された各オブジェ
クトを、２つの視点に対応させて左右にずらす量Δｘ
は、上述の通り（ｄ₁・Δθ_L,R）によって算出すること
ができる。また、ｄ₁は、仮視点と透視投影スクリーン
との距離である。しかし、このように、全てのオブジェ
クトのずれ量Δｘを距離ｄ₁によって算出した場合、画
面中央近傍に存在するオブジェクトのずれ量Δｘは、ほ
ぼ正確に算出されるものの、画面の両端に存在するオブ
ジェクトのずれ量Δｘは、本来ずれるべき量と比較して
小さくなる。このため、立体感にむらが生じ、画面の側
部に表示される画像ほど、中央近傍に表示される画像と
比較して立体感のない平面的なものとなる。この問題を
避けるために、図８に示すように、透視投影スクリーン
１００上に透視投影された各オブジェクト１〜３を代表
する座標点と、仮視点との間の距離ｋ₁〜₃を逐一算出
し、各オブジェクトをΔｘ＝（ｋ_n・Δθ_L,R）ずらすよ
うにしてもよい。

【００４０】次に、本発明を実現するための機能構成に
ついて説明する。なお、以下では、本発明をゲーム装置
に適用する場合について説明する。また、表示方式とし
ては、レンチキュラ方式によって表示することとする。
すなわち、右目用の画像と、左目用の画像とを交互に合
成した立体視画像を、レンチキュラレンズ板を備えるデ
ィスプレイに出力することによって、ディスプレイの各
画素から出力される光に指向性を与え、右目用の画像が
右目に、左目用の画像が左目に入射するように設定した
ものを用いることとする。また、描画対象となるオブジ
ェクトは、ポリゴン群によって構成されるものとして説
明する。しかし、本発明は、これらの事柄に限定される
ものではない。

【００４１】図９は、本実施の形態を実現するための機
能ブロックの一例を示す図である。同図において、機能
ブロックは、操作部１０と、処理部２０と、表示部３０
と、記憶部４０とから構成されている。

【００４２】操作部１０は、プレーヤが操作データを入
力するためのものであり、操作部１０にて得られた操作
データは、処理部２０に出力される。

【００４３】処理部２０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、ゲーム処理、画像処理、
音処理等の各種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）、あるいはＡＳＩＣ
（ゲートアレイ等）等のハードウェアや、所与のプログ
ラムにより実現できる。また、処理部２０には、主に、
ゲーム演算部２２、画像生成部２４が含まれる。更に、
画像生成部２４は、ジオメトリ部２４０、レンダリング
部２４２、元絵バッファ２４４、左目用バッファ２４
６、右目用バッファ２４８、インターリーブ部２５０と
から構成される。なお、これらの各機能ブロックそれぞ
れを、１つのＣＰＵ等によって実現する構成にしてもよ
いし、いくつかの機能ブロックを１つのＣＰＵ等によっ
て構成してもよい。例えば、ゲーム演算部２２とジオメ
トリ部２４０とを１つの回路によって実現することも可
能である。あるいは、処理部２０内の各機能ブロックそ
れぞれを、ＩＣ等を用いた個別の回路によって実現して
もよい。

【００４４】ゲーム演算部２２は、ゲームの進行処理、
選択画面の設定処理、オブジェクト空間上での各オブジ
ェクトやキャラクタの位置や向きを求める処理等の種々
のゲーム処理を操作部１０から入力される操作信号や、
記憶部４０から読み出すゲームプログラム４２等に基づ
いて実行する。また、この際、オブジェクト空間上での
仮視点の位置や視線方向、画角等を、ゲームの進行に応
じて決定する処理を行う。具体的には、例えば、プレー
ヤが操作する自キャラクタの目線を想起せしめるゲーム
画像を表示するゲームにおいては、自キャラクタの移動
位置に応じて、すなわち、操作部１０から入力される操
作信号やゲームプログラム４２に従って仮視点の位置、
視線方向、画角等を決定する。

【００４５】そして、ゲーム演算部２２は、決定したオ
ブジェクト空間内のワールド座標系における描画対象と
なるオブジェクトのデータ、仮視点の座標、視線方向、
画角等のデータを画像生成部２４に出力する。

【００４６】画像生成部２４は、ゲーム演算部２２から
入力される各種データに基づいて画像を生成する処理を
実行するものであり、記憶部４０内に記憶された画像生
成プログラム４６に従って処理を実行する。

【００４７】なお、画像生成部２４に含まれる元絵バッ
ファ２４４は、画面座標系に変換された各オブジェクト
（あるいは、ポリゴン）の走査線上に対応する元絵情報
を記憶するための１次元配列のメモリである。そして、
この元絵バッファ２４４は、レンダリング部２４２によ
って指定されたオブジェクトの１ライン分の色データ
（ｒ、ｇ、ｂ）等を画面座標系における座標位置と対応
付けて記憶する。また、左目用バッファ２４６、右目用
バッファ２４８は、ディスプレイの各画素に対応する２
次元配列のメモリであり、左目及び右目に対応する画像
（フレーム）をそれぞれ記憶する。

【００４８】ジオメトリ部２４０は、ゲーム演算部２２
から入力されるオブジェクトの座標を、ワールド座標系
から仮視点に基づく画面座標系に変換する。具体的に
は、ゲーム演算部２２から入力されたオブジェクトをポ
リゴンの単位に分解し、各ポリゴンの頂点をワールド座
標系から仮視点の座標及び視線方向に基づく視点座標系
に変換する。すなわち、仮視点を原点とする座標系にお
ける各ポリゴンの頂点位置を算出し、仮視点からのポリ
ゴンの見え方等を決定する。そして、仮視点に対する各
ポリゴンの頂点の奥行情報（Ｚ座標）を生成する。

【００４９】続いて、ジオメトリ部２４０は、視点座標
系における各ポリゴンの各頂点の座標を、奥行情報を残
したままで画面座標系に変換する。例えば、前方、後方
クリッピングを行ってビューボリュームを設定すると、
１つの透視投影スクリーンに対して、そのビューボリュ
ーム内の各オブジェクト（ここでは、各ポリゴン）を透
視投影変換することにより画面座標系（ｘ、ｙ）に変換
する。すなわち、ジオメトリ部２４０は、モデリングさ
れたオブジェクトの各頂点座標をワールド座標系から視
点座標系へ、更に、２次元の画面座標系へと座標変換処
理を行う。このとき、ジオメトリ部２４０は、各座標変
換処理において、ポリゴンの色やマッピングするテクス
チャ等を特定するための属性を、ポリゴンの頂点の座標
データに付加して変換の前後で引継ぎを行う。更に、画
面座標系における各ポリゴンの各頂点の座標データに、
生成した奥行情報を付加してレンダリング部２４２に出
力する。

【００５０】レンダリング部２４２は、ジオメトリ部２
４０から各ポリゴンの２次元座標データが入力される
と、その入力されたポリゴンを左目用バッファ２４６及
び右目用バッファ２４８にそれぞれ描画する。このと
き、レンダリング部２４２は、画面座標系に変換された
各ポリゴンの頂点座標に基づいて輪郭を構成し、更に当
該ポリゴンの内部を画素単位に細分化する。また、当該
ポリゴンの各頂点に付加された奥行情報から、当該ポリ
ゴン内部に存在する全ての画素の奥行値ｚを算出する。
そして、各画素の奥行値ｚに基づいてずれ量Δｘを算出
し、当該ポリゴンの面内に存在する画素毎に、算出した
ずれ量Δｘ分ずらして左目用バッファ２４６及び右目用
バッファ２４８にそれぞれ描画する。

【００５１】具体的には、レンダリング部２４２は、図
１０に示すように、走査線単位で描画処理を実行する。
すなわち、レンダリング部２４２は、画面座標系におけ
るポリゴンの輪郭を形成し、１ラインずつ（ｙ軸毎に）
描画する。このとき、走査線１２２上に存在するポリゴ
ンの内部を画素単位に細分化する。そして、ポリゴンの
頂点に付加された属性に基づいて元絵情報４８を読み出
して、走査線１２２に存在する各画素の色を決定し、元
絵バッファ２４４内の対応する画素位置にその決定した
色データを一時的に記憶させる。更に、走査線１２２上
のポリゴン１２４に対応する各画素の奥行値ｚを算出す
る。そして、画素毎にずれ量Δｘを求めると、各画素を
それぞれ左右にずらして、右目用バッファ２４６、左目
用バッファ２４８の該当する走査線１２２上に描画す
る。

【００５２】詳細には、レンダリング部２４２は、ジオ
メトリ部２４０から描画対象となる全てのポリゴンの２
次元座標データが入力されると、全てのポリゴンについ
てｚソートする。例えば、各ポリゴンの頂点の奥行情報
を比較し、その優先順位を決定する。優先順位とは、仮
視点に対して近い位置に存在するポリゴンを優先的に表
示するためにつける順位であり、仮視点から遠くに存在
するポリゴン程、優先順位が低くなる。

【００５３】続いて、レンダリング部２４２は、各ポリ
ゴンの優先順位を決定すると、走査線単位で優先順位の
低いものから順に描画処理を実行する。まず、処理する
走査線において最も優先順位の低いポリゴンを選出し、
当該ポリゴンの各頂点に対応する元絵情報４８を記憶部
４０から読み出す。そして、画面座標系における当該ポ
リゴンを画素単位に細分化し、当該ポリゴンの各頂点の
元絵情報４８に基づいて走査線上の各画素の色を決定す
る。更に、走査線上の画素の位置と、元絵バッファ２４
４内の画素の位置とを対応付けて１ライン分の色データ
（すなわち、当該ポリゴンの１ライン分の画像データ）
を元絵バッファ２４４に記憶させる。なお、元絵バッフ
ァ２４４は、補完処理及びずらし処理を行う為に、画面
の水平幅より大きいメモリ容量を持つことが望ましい。

【００５４】更に、レンダリング部２４２は、画面座標
系における当該ポリゴンの各頂点に付加された奥行情報
に基づいて、走査線上の当該ポリゴンに対応する画素1
つ１つの奥行値ｚを算出する。例えば、平面方程式ａｘ
＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０を利用して、ポリゴンの奥行値ｚ
を、ｚ＝−（ａｘ＋ｂｙ＋ｄ）／ｃによって算出するこ
とができる。更に、走査線上の計算においては、１画素
（ｘ）進む毎にΔｚ＝−ａ／ｃだけ加算することによっ
て各画素の奥行値を求めることができる。そして、各画
素に対して算出した奥行値を式（７）に代入して、視差
角Δθ_L,Rを算出する。次いで、この視差角Δθ_L,Rに、
仮視点と透視投影スクリーンまでの距離ｄ₁を掛けるこ
とによって、当該ポリゴンに対応する１つの画素の水平
方向へのずれ量Δｘを算出する。このように、走査線上
の当該ポリゴンに対応する全ての画素について、奥行値
を算出し、更にずれ量Δｘを算出する。

【００５５】次いで、レンダリング部２４２は、元絵バ
ッファ２４４に記憶されたポリゴンの１ライン分の画像
データを左目用バッファ２４６、左目用バッファ２４８
に、それぞれ描画する。ただし、このとき、レンダリン
グ部２４２は、元絵バッファ２４４に記憶された画像デ
ータを画素毎に算出したずれ量Δｘだけ左右にずらして
描画する。また、ずらす方向は、左目用バッファ２４６
と、右目用バッファ２４８とで異なる。更に、ずらす方
向は、視差角Δθ_L,Rの値が正であるか負であるか、す
なわち、該当するポリゴンの奥行が透視投影スクリーン
に対して手前にあるか奥にあるかによって異なる。

【００５６】したがって、レンダリング部２４２は、ま
ず、元絵バッファ２４４のデータが記憶された画素位置
を読み出し、その画素について算出したずれ量Δｘが正
であるか負であるかを判定する。そして、その画素のデ
ータを左目用バッファ２４６に描画する際には、元絵バ
ッファ２４４内の画素のデータを、ずれ量Δｘが正であ
る場合には右に、負である場合には左に、画素位置をず
らして左目用バッファ２４６内に書き込む。逆に、右目
用バッファ２４８に描画する際には、ずれ量Δｘが正で
ある場合には左に、負である場合には右に画素位置をず
らして書き込む。

【００５７】ただし、この場合、元絵バッファ２４４内
に記憶された画素単位のデータを書き込む先が、必ずし
も左目用バッファ２４６・右目用バッファ２４８（以
下、描画先バッファという）の画素の位置に１対１に対
応するわけではない。その１つの理由としては、仮視点
と各オブジェクトとの位置関係に応じて、元絵情報を拡
大縮小させたり、回転させたことに伴い、色の補間処理
が必要になるためである。また、もう１つの理由として
は、画素毎に算出した奥行値ｚに基づくずれ量Δｘが、
必ずしも画素単位の整数倍とは限らないためである。例
えば、図１１に示すように、元絵バッファ２４４内の画
素１３０のずれ量がΔｘ＝１．５であり、画素１３２の
ずれ量がΔｘ＝１であり、画素１３４のずれ量がΔｘ＝
０．５である、といった具合に、各画素のずれ量Δｘが
整数でない場合がある。

【００５８】このため、レンダリング部２４２は、元絵
バッファ２４４内の画像データを各描画先バッファに描
画する際に、画素毎に色の補間処理を行う。すなわち、
レンダリング部２４２は、元絵情報の拡大や縮小、回転
に対応させて実行する色の補間処理と合わせて、各画素
のずれ量Δｘに伴う色の補間処理を実行する。例えば、
図１２（ａ）に示すように、元絵バッファ２４４上にあ
る複数の画素の色データが、描画先バッファ１４０の１
つの画素に寄与する場合には、寄与する度合に応じた色
の合成処理を実行することによって当該画素の色を決定
する。

【００５９】具体的には、まず、元絵バッファ２４４上
の左側の画素から順に処理を実行する場合には、元絵バ
ッファ２４４上の画素ｐの座標ｘにずれ量Δｘを足した
値（ｘ＋Δｘ）を整数値η_pと小数値ξ_pとに分割する。
そして、描画先バッファの処理中の走査線上に存在する
左から数えてη_p番目の画素ｎ（＝η_p）について、画素
情報Ｋ_pn＝（１−ξ）×（ｒ_p、ｇ_p、ｂ_p）を算出す
る。次いで、描画先バッファの該当する走査線上におけ
る次の画素ｎ＋１に対して画素情報Ｋ_pn+1＝ξ×
（ｒ_p、ｇ_p、ｂ_p）を算出する。このように、元絵バッ
ファ２４４内の画素ｐについて移動先を決定し、その画
素ｐが移動先の画素ｎと重なる領域の度合に応じて画素
ｐが移動先の画素ｎに与える色データの割合を決定す
る。更に、同様の処理を元絵バッファ２４４内の色デー
タが記憶された全ての画素に対して実行する。

【００６０】そして、描画先バッファ内の該当する走査
線上では、各画素ｎにつき、元絵バッファ２４４内の各
画素ｐが当該画素ｎに寄与する割合に応じて、与えられ
た画素情報（色データ）を混ぜ合わせることによって当
該画素ｎの色データを決定する。例えば、描画先バッフ
ァ内の画素ｎに対して、元絵バッファ２４４の画素ｐ−
１から小数値ξ_p-1によって算出された画素情報Ｋ_p-1n
と、画素ｐから小数値ξ_pによって算出された画素情報
Ｋ_pnと、画素ｐ＋１から小数値（１−ξ_p+1）によって
算出された画素情報Ｋ_p+1nとが与えられた場合には、当
該画素ｎの色データは、（ｒ_n、ｇ_n、ｂ_n）＝（Ｋ_p-1n
＋Ｋ_pn＋Ｋ_p+1n）／（ξ_p-1＋ξ_p＋（１−ξ_p+1））に
よって決定される。

【００６１】また、描画先バッファ内の１つの画素ｎに
対して、元絵バッファ２４４内の画素ｐから小数値ξ_p
によって算出された画素情報Ｋ_pnのみが与えられた場
合、すなわち、１つの画素情報Ｋ_pnしか与えられなかっ
た場合には、当該画素ｎの色データは、（ｒ_n、ｇ_n、ｂ
_n）＝（Ｋ_pn＋０）／（ξ_p＋（１−ξ_p））＝Ｋ_pnとな
る。なお、図１２（ｂ）に示すように、元絵バッファ２
４４上の隣合う複数の画素の色データが、描画先バッフ
ァ１４０において、間欠的に分離して配置された場合に
は、色データが配置されなかった画素に対して、その隣
接する画素の色データの平均色を与える。

【００６２】以上の処理によって、当該ポリゴンの１ラ
イン分の描画処理を終了すると、当該走査線上における
次に優先順位の低いポリゴンの描画処理を行う。この
際、レンダリング部２４２は、描画先バッファに対して
上書きをする。すなわち、先に描画したポリゴンと、こ
れから描画するポリゴンとが、走査線上の画素において
重なる場合には、先に記憶された色データを消去し、現
在処理中のポリゴンの色データを該当する画素に記憶す
る。このように、次々と優先順位の低い順から１つの走
査線上に存在するポリゴンの描画処理を実行し（上書き
し）、走査線上の全てのポリゴンについて描画処理が終
了すると、次の走査線について同様の処理を実行する。
そして、レンダリング部２４２は、全ての走査線に対す
る処理を実行することにより、最終的に２種類（右目用
と左目用）の画像を生成し、それぞれ左目用バッファ２
４６及び右目用バッファ２４８に記憶する。更に、イン
ターリーブ部２５０に対し、生成した２種類の画像デー
タを合成する指示を出力する。

【００６３】インターリーブ部２５０は、レンダリング
部２４２によって生成された左目及び右目用の２つの立
体視画像をピクセル（画素）あるいはサブピクセル単位
に交互に合成（インターリーブ）する処理を実行する。
また、合成した画像データは、表示部３０に出力され
る。

【００６４】表示部３０は、画像生成部２４（インター
リーブ部２５０）から入力される画像データを表示画面
に出力するものであり、透過型液晶パネル等に平板マイ
クロレンズ（レンチキュラレンズ）を装着したものによ
って実現できる。

【００６５】記憶部４０は、ゲームプログラム４２の
他、視点間距離を設定するための式（６）や、視差角Δ
θ_L,Rを算出するための式（７）といった関数データ４
４、後述する立体視画像生成処理を実行するための画像
生成プログラム４６、各オブジェクトの表面特性や色、
輝度、明暗といった情報を記憶した元絵情報４８、人の
平均瞳孔距離Ａ₂やディスプレイの最大視野角θ₂といっ
た種々のパラメータ等を記憶している。なお、この記憶
部４０の機能は、ＣＤ−ＲＯＭ、ゲームカセット、ＩＣ
カード、ＭＯ、ＦＤ、ＤＶＤ、メモリ、ハードディスク
等のハードウェアにより実現できる。

【００６６】なお、元絵バッファ２４４は、小容量高速
なメモリ（ＲＡＭ等）により実現する。通常、元絵情報
は、大容量低速のＲＯＭ等に記憶されていることが一般
的であるため、走査線上の元絵データを元絵バッファ２
４４に記憶することによって、より高速に画像を生成す
ることが可能となる。更に、一時的に元絵データを元絵
バッファ２４４に記憶することによって、元絵データに
基づく色の補間処理を実行する際に、視点の数と同数の
画像を生成する際の元絵画素までのメモリアクセスの時
間を軽減させることが可能となる。

【００６７】次に、ジオメトリ部２４０及びレンダリン
グ部２４２が実行する立体視画像生成処理について図１
３に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本
処理は、１フレームごとに実行するものである。

【００６８】図１３において、ジオメトリ部２４０は、
ゲーム演算部２２からワールド座標系におけるオブジェ
クトの座標、仮視点の座標、画角、視線方向等のデータ
が入力されると、各オブジェクトをポリゴン単位に分解
し、各ポリゴンの座標を当該仮視点の座標及び視線方向
に基づく視点座標系に変換する（ステップＳ１）。

【００６９】次いで、ジオメトリ部２４０は、視点座標
系に変換した各ポリゴンを透視投影変換することによ
り、各ポリゴンの奥行情報（Ｚ座標）を残したままで画
面座標系に変換する。更に、画面座標系に変換された各
ポリゴンの頂点座標を、ディスプレイの各画素に対応す
るスクリーン座標系に変換し、各ポリゴンの２次元座標
データを生成する。そして、ジオメトリ部２４０は、各
ポリゴンの頂点座標に奥行情報を付加して（ステップＳ
２）、レンダリング部２４２に出力する。

【００７０】レンダリング部２４２は、ジオメトリ部２
４０から全てのポリゴンの２次元座標データが入力され
ると、ｚソートし（ステップＳ３）、各ポリゴンの優先
順位を決定する。次いで、優先順位の低い順にポリゴン
を選出し、当該ポリゴンの走査線に対応する部分の元絵
情報４８を記憶部４０から読み出して、元絵バッファ２
４４に書き込む（ステップＳ４）。そして、走査線上に
存在する当該ポリゴンの各画素の奥行値ｚを算出し、各
画素のずれ量Δｘを算出する（ステップＳ５）。

【００７１】レンダリング部２４２は、画素毎のずれ量
Δｘを算出すると、左目用バッファ２４６に対して、元
絵バッファ２４４上の各画素の色データを所与の方向に
ずらして、色の補間処理をしつつ上書きをする（ステッ
プＳ６）。同様に、右目用バッファ２４８に対して、ず
れ量Δｘに基づいて所与の方向にずらして、色の補間処
理をしつつ上書きをする（ステップＳ７）。

【００７２】そして、レンダリング部２４２は、走査線
上の当該ポリゴンの描画処理を終了したか否かを判定し
（ステップＳ８）、終了していなければステップＳ５に
戻り、走査線上の当該ポリゴンの描画処理を行う。終了
している場合には、走査線上の全てのポリゴンに対して
描画処理が終了したか否かを判定し（ステップＳ９）、
終了していない場合には、ステップＳ４に戻り、走査線
上において次に優先順位の低いポリゴンの描画処理を実
行する。

【００７３】一方、ステップＳ９において、該当する走
査線上の全てのポリゴンに対する描画処理が終了した場
合には、全ての走査線に対する描画処理が終了したかを
判定し（ステップＳ１０）、終了していない場合には、
ステップＳ４に戻って次の走査線に対する描画処理を実
行する。全ての走査線に対する処理が終了した場合に
は、本立体視画像生成処理を終了する。

【００７４】次に、本実施の形態をソフトウェア、すな
わち、プログラムやデータ等に基づいて実現する場合に
おけるハードウェア構成の一例について、図１４を用い
て説明する。すなわち、以下では、図９に示す処理部２
０における各部の機能を実行するためのプログラムを情
報記憶媒体に記憶し、ＣＰＵによって実現する場合につ
いて説明するが、本発明は、これに限定されるものでは
ない。図１４に示す装置では、ＣＰＵ１０００、ＲＯＭ
１００２、ＲＡＭ１００４、情報記憶媒体１００６、Ｖ
ＲＡＭ１０２６、音生成ＩＣ１００８、ディスプレイコ
ントローラ１０１０、Ｉ／Ｏポート１０１２、１０１４
が、システムバス１０１６により相互にデータ入出力可
能に接続されている。そして、ディスプレイコントロー
ラ１０１０には、ディスプレイ１０１８が接続され、音
生成ＩＣ１００８には、スピーカ１０２０が接続され、
Ｉ／Ｏポート１０１２には、コントロール装置１０２２
が接続され、Ｉ／Ｏポート１０１４には、通信装置１０
２４が接続されている。

【００７５】情報記憶媒体１００６は、プログラム、表
示物を表現するための画像データ、音データ、プレイデ
ータ等が主に格納されるものである。例えば、家庭用ゲ
ーム装置では、ゲームプログラム等を格納する情報記憶
媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ、ゲームカセット、ＤＶＤ等
が用いられ、プレイデータを格納する情報記憶媒体とし
てメモリカードなどが用いられる。また、業務用ゲーム
装置では、ＲＯＭ等のメモリやハードディスクが用いら
れ、この場合には、情報記憶媒体１００６は、ＲＯＭ１
００２になる。

【００７６】コントロール装置１０２２は、ユーザがゲ
ーム進行に応じて行う判断の結果を装置本体に入力する
ための装置である。

【００７７】ＣＰＵ１０００は、情報記憶媒体１００６
に格納されるプログラム、ＲＯＭ１００２に格納される
システムプログラム（装置本体の初期化情報等）、コン
トロール装置１０２２によって入力される信号等に従っ
て、装置全体の制御や各種データ処理を行う。また、Ｃ
ＰＵ１０００は、図９に示す処理部２０の処理を実行す
る。すなわち、ワールド座標系から視点座標系への変換
処理、視点座標系から画面座標系、スクリーン座標系へ
の変換処理といったジオメトリ処理を実行する。更に、
スクリーン座標系に変換した各オブジェクト（例えば、
ポリゴン）の画素単位でずれ量Δｘを算出し、左目用及
び右目用にそれぞれずらして、各立体視画像を生成す
る。そして、生成した２種類の画像をピクセルあるいは
サブピクセル単位でインターリーブし、画像データとし
てＶＲＡＭ１０２６内のフレームバッファに格納する。

【００７８】ＲＡＭ１００４は、このＣＰＵ１０００の
作業領域等として用いられる記憶手段であり、情報記憶
媒体１００６やＲＯＭ１００２の所与の内容、あるいは
ＣＰＵ１０００の演算結果が格納される。

【００７９】ＶＲＡＭ１０２６は、図９に示す、元絵バ
ッファ２４４、左目用バッファ２４６、右目用バッファ
２４８を記憶領域として備える。また、ＣＰＵ１０００
（図９に示すインターリーブ部２５０）によって生成さ
れた１フレーム分の画像データを格納するためのフレー
ムバッファを備える。

【００８０】更に、この種の装置には、音生成ＩＣ１０
０８とディスプレイコントローラ１０１０とが設けられ
ていて、ゲーム音やゲーム画像の好適な出力が行えるよ
うになっている。音生成ＩＣ１００８は、情報記憶媒体
１００６やＲＯＭ１００２に記憶される情報に基づいて
効果音やバックグラウンド音楽等のゲーム音を生成する
集積回路であり、生成されたゲーム音は、スピーカ１０
２０によって出力される。また、ディスプレイコントロ
ーラ１０１０は、ＶＲＡＭ１０２６内のフレームバッフ
ァに格納された画像データを表示出力するための集積回
路である。またディスプレイ１０１８は、レンチキュラ
レンズ板、液晶パネルを用いた平面ディスプレイ等によ
り実現できる。

【００８１】また、通信装置１０２４は、ゲーム装置内
部で利用される各種の情報を外部とやり取りするもので
あり、他のゲーム装置と接続されてゲームプログラムに
応じた所与の情報を送受したり、通信回線を介して、ゲ
ームプログラム等の情報を送受すること等に利用され
る。

【００８２】また、図１〜図１２で説明した種々の処理
は、図１３のフローチャートに示した処理を行うための
画像生成プログラム４６等を含むプログラムを格納した
情報記憶媒体１００６と、該プログラムに従って動作す
るＣＰＵ１０００、ディスプレイコントローラ１０１
０、音生成ＩＣ１００８等によって実現される。なお、
ディスプレイコントローラ１０１０、音生成ＩＣ１００
８等で行われる処理は、ＣＰＵ１０００あるいは汎用の
ＤＳＰ等によりソフトウェア的に行ってもよい。

【００８３】なお、本実施の形態における各手段は、上
述のように、情報記憶媒体に格納されるプログラムをＣ
ＰＵによって実行するとにより実現してもよいが、その
全てをハードウェアにより実現してもよい。すなわち、
図９に示す処理部２０内の各部を実行するプログラムを
組んで実現してもよいし、また、各部をジオメトリプロ
セッサや、レンダリングプロセッサといったハードウェ
アにより構成し、各処理を各々によって実行させてもよ
い。あるいは、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。例えば、ジオメトリプロセッサや、レ
ンダリングプロセッサ等を組み込み、ＣＰＵが、各プロ
セッサに処理を実行させるための指示信号を出力し、必
要な場合には各プロセッサと各種データを出入力するた
めのプログラムを情報記憶媒体に記憶する構成にしても
よい。

【００８４】図１５は、本発明を業務用のゲーム装置に
適用した場合の一例を示す図である。同図において、業
務用ゲーム装置８０は、プレーヤが操作ボタン８４を操
作することによって、レンチキュラレンズ板を備えるデ
ィスプレイ８２上に表示されるキャラクタを操作してゲ
ームを楽しむ装置である。業務用ゲーム装置８０に内蔵
されるシステム基板９０には、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯ
Ｍ、ＶＲＡＭ、ディスプレイコントローラ、音生成ＩＣ
等が実装されている。そして、ゲームプログラムや立体
視画像生成処理を実行するための画像生成プログラム等
は、システム基板９０上の情報記憶媒体であるメモリ９
２に格納されている。

【００８５】なお、本発明は、上記実施の形態で説明し
たものに限らず、種々の変形実施が可能である。例え
ば、上記実施例では、２眼式の立体視表示装置に出力す
るために、右目用の立体視画像と左目用の立体視画像を
生成することとして説明したが、４眼式、５眼式等のｎ
眼式の立体視表示装置（図１９参照）に出力するため
に、ｎ個の立体視画像を生成するものにも適用可能であ
る。

【００８６】例えば、４つの立体視画像を生成する場合
には、図１６に示すような間隔で各視点を想定する。す
なわち、仮視点７００の視線方向７０２に対して垂直に
設定する。そして、仮視点７００の最隣接にある２つの
視点は、仮視点からａ＝Ａ₁／２離れた位置に設定し、
更にその隣の２つの視点は、仮視点７００から３ａ離れ
た位置に設定する。したがって、仮視点７００の最近隣
にある２つの視点に対応する画像を生成する際には、ず
れ量を上記式（７）によって算出し、更にその隣の２つ
の視点に対応する画像を生成する際には、式（７）によ
って得られる値を３倍した量ずらすことによって実現で
きる。

【００８７】あるいは、本実施例では、画面座標系に変
換されたオブジェクトを、仮視点を基準として右目用・
左目用の画像を生成することとして説明したが、右目ま
たは左目の一方の視点位置をオブジェクト空間内に設定
し、当該一方の視点を基準として他方の視点に対応する
画像を生成することとしてもよい。また、５眼式の立体
視表示装置に表示するために、図１７に示すように、仮
視点７００の視線方向７０２の垂直方向に対して、間隔
ａ隔てて配列された４つの視点を想定し、仮視点７００
に基づく画像と、仮視点７００を基準として４つの視点
に対応させて左右にずらした４つの画像と、計５つの画
像を生成することとしてもよい。この場合には、ずれ量
Δｘは、上記式（７）によって算出したものと、式
（７）によって得られる値を２倍したものとが必要とな
る。

【００８８】また、上記説明では、元絵バッファを用い
て走査線単位で描画処理を実行することとして説明した
が、各描画先バッファと同等の大きさのバッファを用い
て、ポリゴン単位、あるいは、オブジェクト単位で描画
処理を実行することとしてもよい。また、実施例では、
オブジェクトがポリゴンにより構成されたものとして説
明したが、スプライトであってもよい。

【００８９】また、仮視点に基づいて生成した画像を、
各ポリゴンの奥行に応じて画素１つ１つに対してずらす
処理を行うこととして説明したが、ポリゴン単位でずら
す処理を行うこととしてもよいし、ポリゴン群であるオ
ブジェクトの単位であってもよい。ポリゴン単位でずら
す処理を実行する場合には、ポリゴンの各頂点のＺ座標
について平均を取ることによって奥行情報を決定しても
よいし、ポリゴンの各頂点の内、最も手前に存在する頂
点のＺ座標を奥行情報として採用してもよい。または、
ポリゴン内のある代表点を設定し、その点のＺ座標を採
用することとしてもよい。このことは、オブジェクトを
単位とした場合にも同様である。

【００９０】また、本実施の形態では、走査線上の各ポ
リゴンをｚソートして、優先順位の低いものから順に描
画（上書き）することとして説明したが、先描き優先の
ｚソートによって描画してもよい。すなわち、優先順位
の高いものから順に描画する構成としてもよい。あるい
は、Ｚバッファ法によって描画することとしてもよい。
すなわち、走査線の画素それぞれに対応するＺバッファ
を各描画先バッファに対して設ける。そして、ジオメト
リ部から無作為に入力されたポリゴンについて、走査線
単位で元絵バッファに一時的に書き込む。更に、各画素
をずらして色の補間処理をしつつ各描画先バッファに書
き込む。その際、各画素の奥行値をＺバッファに記憶す
る。そして、次のポリゴンの色データを書き込む際に
は、Ｚバッファに記憶された奥行値を読み出し、より仮
視点に近いもののみを上書きする。なお、補間処理した
場合の奥行値は、描画先バッファ内の画素に寄与した元
絵バッファ内の画素の奥行値を平均することによって決
定してもよいし、最も寄与する画素の奥行値を採用する
こととしてもよい。

【００９１】または、各描画先バッファの全画素分のＺ
バッファを用いることとしてもよい。すなわち、ジオメ
トリ部から入力される１つのポリゴンの描画を走査線単
位ではなく、ポリゴン単位で実行する。このとき、ずれ
量Δｘを算出するために求めた各画素の奥行値を、左目
用及び右目用のＺバッファのずれ量Δｘに対応する画素
位置に書き込む。そして、次にジオメトリ部から入力さ
れたポリゴンを描画する際には、Ｚバッファに記憶され
た奥行値と比較して、より手前に存在するポリゴンのみ
を上書きする。

【００９２】あるいは、スキャンライン法によって走査
線毎に描画処理を実行してもよい。すなわち、視点座標
系から正規透視座標系に変換し、更に３次元スクリーン
座標系に変換する。そして、３次元スクリーン座標系に
おけるスキャンライン平面と各オブジェクトを構成する
ポリゴンとの交差線分（セグメント）を求め、Ｘ座標の
小さい順にソートする。このとき、各セグメントの画素
毎に（すなわち、ｘ座標毎に）奥行値を求めて視差角Δ
θ_L,Rを算出し、各画素のずれ量Δｘを決定する。そし
て、各画素をずれ量Δｘに従って、各視点に対応させて
それぞれずらした走査線データを生成する。更に、各走
査線データをサンプルスパン単位に分割してそれぞれを
描画することとしてもよい。

【００９３】また、上記実施例では、各画素についてず
らした後の色の補間処理を、ずれる前の画素がずれる先
に寄与する割合に応じて色を合成することとして説明し
たが、本発明は、これに限定するものではない。本発明
の原理において説明したように、両目に対して観察対象
となる物体がずれる量は、その対象物が両目の位置から
遠く離れている場合には、一般的に小さい。したがっ
て、画素単位でずらす場合において、色の補間処理が必
要となる画素は、せいぜい隣合う画素ですむ。すなわ
ち、２つ以上離れた画素の色データを合成する必要は稀
となる。このため、例えば、走査線単位で描画する場合
には、ニアレストネイバー法を、ポリゴン単位で描画す
るような場合には、バイリニア法やバイキュービック法
を用いて補間処理を行うこととしてもよい。ただし、こ
の際には、横方向（すなわち、ｘ軸方向）の画素の色デ
ータに対して、ずれ量Δｘの値に応じて色データを採用
する割合に重み付けをすることとしてもよい。

【００９４】また、元絵バッファを設けず、読み出した
元絵情報に基づいて奥行値を算出したり、補間処理等を
実行して直接描画先バッファに書き込む形態としてもよ
い。また、上記実施の形態では、各描画先バッファを２
次元配列の画素（色）データを記憶するメモリであるこ
ととして説明したが、各描画先バッファを１次元配列の
画素データを記憶するためのメモリであるとしてもよ
い。この場合、右目用、左目用の走査線上の画像データ
がそれぞれ完成すると、順次インターリーブするように
構成する。

【００９５】また、上記実施の形態では、本発明をゲー
ム装置に適用して説明したが、グラフィックワークステ
ーションや、ＣＡＤシステム等の画像生成装置に適用す
ることとしてもよい。

【００９６】

【発明の効果】本発明によれば、仮視点とオブジェクト
の距離（奥行）に応じて引き起こされる両眼視差を求め
るための関数を採用した。そして、仮視点に基づくスク
リーン系に変換された各オブジェクトを、当該関数によ
って算出した両眼視差に応じてスクリーン座標上にずら
すことによって、複数の視点に対応する画像を生成す
る。したがって、オブジェクト空間を定義する座標系か
ら、２次元のスクリーン座標系までの座標変換を、仮視
点に基づく変換のみですませることができるため、立体
視映像を表示するために必要な画像を迅速に生成するこ
とが可能となる。

【００９７】また、画素単位でずらしの計算をすること
としたので、オブジェクトの厚さ、奥行感をよりリアル
に表現することが可能となる。更に、元絵バッファ（す
なわち、一時記憶手段）に必要な元絵情報を一時的に格
納することとしたため、各視点に対応するバッファに描
画する際に、一々記憶部内の元絵情報が格納されたエリ
アまでアクセスする必要がない。このため、冗長的な処
理を大幅に削減することが可能となり、より高速に複数
の視点に対応する画像を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】両眼視差を説明するための図。

【図２】左右の目が視認する映像をスクリーンに投影し
た場合に生じるずれ量Δｘを説明するための図。

【図３】オブジェクト空間に置かれた立方体と三角錐の
一例を示す図。

【図４】図２に示すオブジェクト空間における、仮視点
と、立方体と、三角錐の位置関係を説明するための図。

【図５】（ａ）は、図３に示すオブジェクト空間を仮視
点に基づく画面座標系に変換した一例を示す図。（ｂ）
は、左目用の図。（ｃ）は、右目用の図。

【図６】仮視点と２つの視点の位置関係を説明するため
の図。

【図７】（ａ）は、オブジェクト空間における視点と透
視投影スクリーンの位置関係を説明するための図。
（ｂ）は、実空間における両目とディスプレイの位置関
係を説明するための図。

【図８】スクリーン上に投影された各オブジェクトの位
置と仮視点との距離関係を説明するための図。

【図９】機能ブロックの一例を示す図。

【図１０】レンダリング部における描画処理について説
明するための図。

【図１１】元絵バッファ上の各画素について算出された
ずれ量Δｘの例を示す図。

【図１２】（ａ）は、元絵バッファ上の複数の画素が描
画先バッファの１つの画素に寄与する場合の一例を示す
図。（ｂ）は、元絵バッファ上の隣接する複数の画素が
描画先バッファ上で間欠的に配列される場合の一例を示
す図。

【図１３】立体視画像生成処理を説明するためのフロー
チャート。

【図１４】本発明を実現できるハードウェアの構成の一
例を示す図。

【図１５】本発明を業務用のゲーム装置に適用した場合
の一例を示す図。

【図１６】４つの視点に適用する場合の視点間距離を説
明するための図。

【図１７】５つの視点に適用する場合の視点間距離を説
明するための図。

【図１８】両眼視差について説明するための図。

【図１９】（ａ）は、２眼式立体視映像表示装置から出
力される映像と観察者の目との位置関係を説明するため
の図。（ｂ）は、４眼式の立体視映像表示装置と観察者
の目との位置関係を説明するための図。

【符号の説明】

１０ 操作部 ２０ 処理部 ２２ ゲーム演算部 ２４ 画像生成部 ２４０ ジオメトリ部 ２４２ レンダリング部 ２４４ 元絵バッファ ２４６ 左目用バッファ ２４８ 右目用バッファ ２５０ インターリーブ部 ３０ 表示部 ４０ 記憶部 ４２ ゲームプログラム ４４ 関数データ ４６ 画像生成プログラム ４８ 元絵情報

フロントページの続き (72)発明者 宮澤 篤 東京都大田区多摩川２丁目８番５号 株式 会社ナムコ内 (72)発明者 石井 源久 東京都大田区多摩川２丁目８番５号 株式 会社ナムコ内 Ｆターム(参考） 5B050 AA08 BA08 BA09 EA09 EA13 EA24 EA27 FA02 FA06 5C061 AA04 AA06 AA07 AB08 AB12 5C082 AA01 AA06 BA12 BA47 BB42 CA52 CA84 DA42 DA87

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ｎ眼式の立体視映像表示装置に立体視画像
   を表示するために、オブジェクト空間の当該ｎ個の画像
   を生成する立体視画像生成装置であって、 前記オブジェクト空間内の仮視点の視線方向に対する前
   記オブジェクト空間内のオブジェクトの奥行情報を算出
   するための算出手段と、前記オブジェクトを前記仮視点
   に基づく平面座標系に変換するための変換手段と、前記
   仮視点の視線方向と垂直な面内に前記仮視点と所与の間
   隔を隔てて配置された当該ｎ個の視点１つ１つに対し
   て、当該視点と前記仮視点の距離及び前記奥行情報に基
   づいて前記オブジェクトの前記平面座標系における座標
   をずらす処理を実行することによって、当該ｎ個の視点
   に対応するｎ個の画像を生成するための画像生成手段
   と、を備えることを特徴とする立体視画像生成装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の立体視画像生成装置におい
   て、 前記画像生成手段は、前記変換手段により平面座標系に
   変換された前記オブジェクトの所与の部分毎に前記ずら
   す処理を行うことを特徴とする立体視画像生成装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の立体視画像生成装
   置において、 前記ｎ個の視点は一列に配置され、 前記画像生成手段は、前記ｎ個の視点の列方向に則して
   画像を生成することを特徴とする立体視画像生成装置。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか記載の立体視画
   像生成装置において、 前記オブジェクトを前記画像生成手段が描画するために
   必要となる元絵情報を、随時更新記憶するための一時記
   憶手段を備えることを特徴とする立体視画像生成装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の立体視画像生成装置におい
   て、 前記ｎ個の視点は、水平方向に一列に配置され、 前記一時記憶手段は、前記元絵情報の内、前記水平方向
   と平行な直線上の部分のみを記憶することを特徴とする
   立体視画像生成装置。
6. 【請求項６】請求項４または５記載の立体視画像生成装
   置において、 前記画像生成手段は、前記オブジェクトに対して、生成
   する画像上における画素の単位で前記ずらす処理を行う
   と共に、色の補間処理を行うことによって前記オブジェ
   クトに対応するｎ個の画像を生成することを特徴とする
   立体視画像生成装置。
7. 【請求項７】請求項１から６のいずれか記載の立体視画
   像生成装置において、 前記仮視点は、前記ｎ個の視点の配列における中心に位
   置することを特徴とする立体視画像生成装置。
8. 【請求項８】ｎ眼式の立体視映像表示装置に立体視画像
   を表示するために、オブジェクト空間の当該ｎ個の画像
   を生成するための情報を記憶した情報記憶媒体であっ
   て、 前記オブジェクト空間内の仮視点の視線方向に対する前
   記オブジェクト空間内のオブジェクトの奥行情報を算出
   するための情報と、前記オブジェクトを前記仮視点に基
   づく平面座標系に変換するための情報と、前記仮視点の
   視線方向と垂直な面内に前記仮視点と所与の間隔を隔て
   て配置された当該ｎ個の視点１つ１つに対して、当該視
   点と前記仮視点の距離及び前記奥行情報に基づいて前記
   オブジェクトの前記平面座標系における座標をずらす処
   理を実行することによって、当該ｎ個の視点に対応する
   ｎ個の画像を生成するための情報とを含むことを特徴と
   する情報記憶媒体。