JP2002133439A - 画像生成装置,画像生成方法,及びゲーム装置 - Google Patents
画像生成装置,画像生成方法,及びゲーム装置Info
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Abstract
簡易に表示する。 【解決手段】 視点座標系XYZ軸の正負方向に、縦横
画角90度の範囲でレンダリングした6枚の画像のテク
スチャを作成する(ステップS2)。設定すべき立方体
オブジェクトの各面の中心を視点座標系XYZ軸が貫く
ような位置に立方体オブジェクトを設定する(ステップ
S3)。立方体オブジェクトの各面の内側に、テクスチ
ャをマッピングする(ステップS4)。立方体オブジェ
クトが内接する球オブジェクトを設定する(ステップS
5)。球オブジェクトの中心から内側に向けて、立方体
オブジェクト上のテクスチャを投影する(ステップS
6)。そして、この球オブジェクトを平行投影する(ス
テップS7)。
Description
視点座標系の投影面に透視投影変換することで得られた
画像をディスプレイ上に表示するための画像生成装置及
びこれを備えたゲーム装置に係わり、特に、魚眼レンズ
を通して見える魚眼レンズ画像を簡易に表示する技術に
関するものである。
飛行機及び各種乗物の操縦シミュレータ等に使用される
画像生成装置として種々のものが知られている。このよ
うな画像生成装置では、図9に示す三次元物体300に
関する画像情報が、あらかじめ装置に記憶されている。
この三次元物体300は、プレーヤ(観者)302がス
クリーン306を介して見ることができる風景等の表示
物を表すものであり、この表示物である三次元物体30
0の画像情報をスクリーン306上に透視投影変換する
ことにより視界画像(投影画像)308をスクリーン3
06上に画像表示している。
ネル304により回転,並進等の操作を行うと、プレー
ヤ302又はプレーヤ302の搭乗する移動体の位置,
方向が変化し、この変化に伴い三次元物体300の画像
がスクリーン306上でどのように見えるかを求める演
算処理が行われる。この演算処理は、プレーヤ302の
操作に追従してリアルタイムで行われる。これによりプ
レーヤ302は、プレーヤ自身又はプレーヤ自身の搭乗
する移動体の位置,方向の変化に伴う風景等の変化を疑
似三次元画像としてリアルタイムに見ることが可能とな
り、仮想的な三次元空間を疑似体験できることとなる。
置により生成する画像、あるいはゲーム装置で表示され
る画像については、実際に人間の眼に見える映像をいか
に忠実に再現するか、という点、つまり、リアリティの
追求に主眼がおかれている。このため、魚眼レンズを通
して見える画像を生成することが可能になれば、画像生
成装置においては、3次元表示物の表現力が増し、ま
た、そのような画像生成装置を備えたゲーム装置におい
ては、ゲームの一場面として、扉の覗きスコープから扉
の外側を見るような場面の表示が可能なる他、プレーヤ
が魚になったかのような疑似体験が可能になり、ストー
リー性が高まる。
であり、その目的とするところは、魚眼レンズを通して
見える魚眼レンズ画像を簡易に表示することのできる画
像生成装置、画像生成方法,及びゲーム装置を提供する
ことにある。
に、以下の手段を採用した。請求項1に記載した発明
は、三次元表示物を視点座標系の投影面に透視投影変換
することで得られた画像をディスプレイ上に表示する画
像生成装置であって、魚眼レンズ画像に変換すべき画像
のテクスチャを生成するテクスチャ生成手段と、前記テ
クスチャ生成手段により生成されたテクスチャが凹面側
にて内接する近似曲面を仮想設定する近似曲面設定手段
と、前記近似曲面設定手段により仮想設定された近似曲
面の凹面側に、前記テクスチャ生成手段により生成され
たテクスチャを投影するテクスチャ投影手段と、前記投
影手段により凹面側にテクスチャが投影された近似曲面
を平行投影化する平行投影化手段とを備えることを特徴
とする。
を視点座標系の投影面に透視投影変換することで得られ
た画像をディスプレイ上に表示する画像生成装置であっ
て、魚眼レンズ画像に変換すべき画像のテクスチャを生
成するテクスチャ生成手段と、前記テクスチャ生成手段
により生成されたテクスチャをそれ自身が凹面側にて内
接する近似曲面へと仮想変形させるテクスチャ変形手段
と、前記テクスチャ変形手段により仮想変形された近似
曲面を平行投影化する平行投影化手段とを備えることを
特徴とする。
請求項2に記載した画像生成装置において、前記平行投
影化は、前記近似曲面についてその三次元座標系におけ
るZ軸方向座標を全て均一に揃える処理であることを特
徴とする。
求項3のいずれかに記載した画像生成装置において、前
記テクスチャ生成手段は、視点を中心とする三次元座標
系の各軸を正負2方向に縦横所定画角でレンダリングし
た所定枚数の画像のテクスチャを生成することを特徴と
する。
を視点座標系の投影面に透視投影変換することで得られ
た画像をディスプレイ上に表示する画像生成方法であっ
て、魚眼レンズ画像に変換すべき画像のテクスチャを生
成するテクスチャ生成ステップと、前記テクスチャ生成
ステップで生成されたテクスチャが凹面側にて内接する
近似曲面を仮想設定する近似曲面設定ステップと、前記
近似曲面設定ステップで仮想設定された近似曲面の凹面
側に、前記テクスチャ生成手段により生成されたテクス
チャを投影するテクスチャ投影ステップと、前記テクス
チャ投影ステップで凹面側にテクスチャが投影された近
似曲面を平行投影化する平行投影化ステップとを備える
ことを特徴とする。
を視点座標系の投影面に透視投影変換することで得られ
た画像をディスプレイ上に表示する画像生成方法であっ
て、魚眼レンズ画像に変換すべき画像のテクスチャを生
成するテクスチャ生成ステップと、前記テクスチャ生成
ステップで生成されたテクスチャをそれ自身が凹面側に
て内接する近似曲面へと仮想変形させるテクスチャ変形
ステップと、前記テクスチャ変形ステップで仮想変形さ
れた近似曲面を平行投影化する平行投影化ステップとを
備えることを特徴とする。
請求項6に記載した画像生成方法において、前記平行投
影化は、前記近似曲面についてその三次元座標系におけ
るZ軸方向座標を全て均一に揃える処理であることを特
徴とする。
求項7のいずれかに記載した画像生成方法において、前
記テクスチャ生成ステップでは、視点を中心とする三次
元座標系の各軸を正負2方向に縦横所定画角でレンダリ
ングした所定枚数の画像のテクスチャを生成することを
特徴とする。
示物がゲームに登場するキャラクタ及び物とされる請求
項1〜請求項4のいずれかに記載の画像生成装置を備え
たゲーム装置であって、扉の覗きスコープを通して扉の
外側を見る場面等、ゲームの進行と共に変化する場面に
応じて魚眼レンズ画像を生成表示することを特徴とす
る。
記載したゲーム装置において、前記テクスチャ生成手段
は、視点座標は移動しないが視線方向が回動するステー
ジにおいて、視点を中心とする三次元座標系の各軸を正
負2方向に縦横画角90度でレンダリングした6枚の画
像のテクスチャを生成することを特徴とする。
記載したゲーム装置において、前記テクスチャ生成手段
は、視点座標が移動するステージにおいて、視点移動方
向前方を表示画角に応じてレンダリングした所定枚数の
画像のテクスチャのみを生成することを特徴とする
7,請求項9に記載した発明によれば、三次元シーンの
平面画像が魚眼レンズに入力し、この入力画像が魚眼レ
ンズ通過時に屈折して平行投影される、という魚眼レン
ズの光学的処理と等価な処理を、三次元表示物をディス
プレイ上に表示する際の座標変換時に行うので、魚眼レ
ンズを通して見える魚眼レンズ画像の表示が可能にな
る。
11に記載した発明によれば、表示させたい魚眼レンズ
画像の範囲に応じて、魚眼レンズ画像の生成に必要なテ
クスチャ作成量を調整することが可能になる。
は、画角360度の魚眼レンズ画像を作成してメモリに
記憶しておけば、ゲーム中に視線方向が変わっても、一
度作成した魚眼レンズ画像を読み出して再利用できるの
で、魚眼レンズ画像を何度も作成する必要がなくなる。
は、最初から表示に不要な魚眼レンズ画像を作成しない
で済むため、ゲーム中に視点が移動し、その都度、魚眼
レンズ画像を作成し直さなければならない場合において
も、処理負担の軽減が可能になる。
いて、図面と共に説明する。本実施の形態による画像生
成装置は、立体モデルを単位図形であるポリゴン(例え
ば、三角形等の多角形)の組み合わせとして表現し、こ
のポリゴンを描画することで、ディスプレイに立体モデ
ルを表示する装置であり、特に、魚眼レンズを通して見
える魚眼レンズ画像201を簡易に表示することを可能
にしたものである。
制御部1,ディスプレイ2,ROM(Read-Only Memor
y)3,RAM(Random Access Memory)4,DMA(D
irectMemory Access Channel),コントローラ5,ディ
スクコントローラ6,及びディスク装置7,VRAM
(メモリ領域)8を主たる構成要素としている。制御部
1は更に、コプロセッサ111及びジオメトリプロセッ
サ112が接続されたメインプロセッサ11と、ディス
プレイ2やVRAM8が接続された描画プロセッサ12
とを備え、これらプロセッサ11,12やROM3,R
AM4等の各要素の制御等、システム全体の制御を行
う。
の進行状況に応じて、RAM4から必要なグラフィック
データを読み出し、このグラフィックデータに対して座
標変換,クリッピング,輝度計算等の処理を行い、ポリ
ゴンデータを作成する。これら演算は、コプロセッサ1
11及びジオメトリプロセッサ112にて高速に行わ
れ、作成されたポリゴンデータは、メインバス9を介し
て描画プロセッサ12に出力される。
は、魚眼レンズ画像201を生成するための魚眼レンズ
画像生成部121を備えており、この魚眼レンズ画像生
成部121は、図2に示すように、視点設定手段122
と、テクスチャ生成手段123と、キューブ設定手段1
24と、マッピング手段125と、スフィア設定手段
(近似曲面設定手段)126と、テクスチャ投影手段1
27と、平行投影化手段128とを備えて構成される。
なお、視点設定手段122,テクスチャ生成手段12
3,マッピング手段125は、他の画像生成時にもそれ
ぞれが受け持つ処理を行う。
による操作部(図示略)からの操作情報に基づきプレー
ヤの視点位置を設定する。テクスチャ作成手段は、魚眼
レンズ画像201に変換すべき画像のテクスチャ202
を生成するものであり、例えば、画角360度の場合は
視点設定手段122により設定された視点位置を原点と
する視点座標系XYZ軸203の正負方向に縦横画角9
0度の範囲でレンダリングした6枚の画像,画角180
度の場合は後面を除く5枚の画像、それ以下の画角の場
合は画角に応じた枚数の画像のテクスチャ202を作成
する処理を行う。なお、この処理においては、前記視点
座標系XYZ軸203に代えて、視点を中心とする任意
の三次元座標系を採用することが可能である。
方体オブジェクト204の各面の中心を視点座標系XY
Z軸203が貫くような位置に、立方体オブジェクト2
04を仮想設定する処理を行う。マッピング手段125
は、キューブ設定手段124により仮想設定された立方
体オブジェクト204の各面の内側に、テクスチャ作成
手段により作成されたテクスチャ202のうち、当該立
方体オブジェクト204の各面に対応するテクスチャ2
02をマッピングする処理を行う(図4参照)。
段125によりテクスチャ202がマッピングされた立
方体オブジェクト204の全頂点が内接するような球オ
ブジェクト205を仮想設定する処理を行う(図5参
照)。この球オブジェクト205は、正多面体で近似さ
れるものであり、高品質な画像を生成するには、48面
以上を備えた多面体に設定されることが望ましい。
定手段126により仮想設定された球オブジェクト20
5の中心(=視点)から、マッピング手段125により
立方体オブジェクト204の内側にマッピングされたテ
クスャを当該球オブジェクト205の内側に投影する処
理を行う(図6参照)。このとき、予め三角形のメッシ
ュパターン(図示略)をテクスチャ平面にコーディネイ
トし、球オブジェクト205の中心および三角形メッシ
ュの頂点を通る直線と、球オブジェクト205との交点
をUV値に設定している。
手段127によりテクスチャ202が内側に投影された
球オブジェクト205を平行投影化する処理を行う。本
実施の形態における平行投影化処理は、視点座標系XY
Z軸203においてZ軸方向の座標を全て均一に揃える
処理を行うものであり、例えば、ビュー平面への平行投
影や、Z=Zc(任意)で表される任意仮想平面への平
行投影をいう。また、この処理においては、前記視点座
標系XYZ軸203に代えて、任意の三次元座標系を採
用することが可能である。これにより、球オブジェクト
205の内側に投影されたテクスチャ202は、中心か
ら外側に位置する三次元表示物211ほど円周方向に沿
って歪んで見える魚眼レンズ画像になる(図7参照)。
像の生成処理を示すフローチャートである。このフロー
チャートは、例えば、プレーヤが砲台を操作するゲーム
のように、ゲーム開始から終了までの間、砲台操作者で
あるプレーヤの視点位置は変わらないが、視線方向が3
60゜回動するような場合に適用され、ゲーム開始時に
一回だけ実行される。
設定する。次に、ステップS2において、魚眼レンズ画
像201に変換すべき画像を作成する処理を行う。具体
的には、ステップS1で設定した視点位置を原点とする
視点座標系XYZ軸203の正負方向に、縦横画角90
度の範囲でレンダリングした6枚の画像のテクスチャ2
02を作成する。
き立方体オブジェクト204の各面の中心を視点座標系
XYZ軸203が貫くような位置に立方体オブジェクト
204を設定する。そして、ステップS4において、ス
テップS3で設定した立方体オブジェクト204の各面
の内側に、ステップS1で作成した6枚のテクスチャ2
02のうち、当該立方体オブジェクト204の各面に対
応するテクスチャ202をマッピングする(図4参
照)。
S4でテクスチャ202がマッピングされた立方体オブ
ジェクト204が内接する球オブジェクト205を設定
する(図5参照)。しかる後、ステップS6において、
ステップS5で設定した球オブジェクト205の中心か
ら、ステップS4で立方体オブジェクト204の内側に
マッピングしたテクスチャ202を当該球オブジェクト
205の内側に投影する(図6参照)。
S6で内側にテクスチャ202を投影した球オブジェク
ト205を平行投影する。以上の処理は、三次元シーン
の平面画像が魚眼レンズに入力し、この入力画像が魚眼
レンズ通過時に屈折して平行投影される、という魚眼レ
ンズの光学的処理と等価な処理である。
うな、三次元表示物211が歪んだ魚眼レンズ画像20
1を得ることができるので(図7参照)、これをディス
プレイ2に表示させることが可能となる。従って、本実
施の形態による画像生成装置によれば、三次元表示物2
11の表現力が増し、この画像生成装置を備えたゲーム
装置によれば、面白味が増すという効果が得られる。
した魚眼レンズ画像201をVRAM8等のメモリに記
憶しておけば、視線方向を変えたときの魚眼レンズ画像
201を表示したい場合にも、記憶しておいた魚眼レン
ズ画像201を読み出してローテート処理を行うだけで
済むため、魚眼レンズ画像201を新たに何度も作成し
直す必要がなくなり、描画スピードの高速化が図られ
る。
プレーヤが砲台を操作するゲーム装置等に適用した場合
には、ゲーム開始時に一回だけ上記魚眼レンズ画像生成
処理を実行してVRAM8等に記憶しておけば、ゲーム
中においては、プレーヤの操作に応じて視線方向が種々
変化しても、記憶しておいた魚眼レンズ画像201のロ
ーテート処理だけで済むため、表示画像の切り替えが高
速化する。
眼レンズ画像の他の生成処理例について説明する。この
フローチャートにおいて、図3に示したフローチャート
と同一の処理を行うステップについては、図3と同一の
ステップ番号を付すと共に、その説明を省略し、以下で
は、図3と相違する処理を行うステップについてのみ説
明する。
11において、ステップS4で各面の内側にテクスチャ
202をマッピングした立方体オブジェクト204を、
それ自身が内接する球オブジェクト205に変形させる
処理を行う。この変形処理は、魚眼レンズ生成部121
内のオブジェクト変形手段(図示略)が行っており、具
体的には、予め三角形のメッシュパターンをテクスチャ
平面にコーディネイトしておき、UV値を保持したまま
三角形メッシュの頂点座標を球オブジェクト205を構
成するポリゴンへ透視変換する。
プS11で生成した球オブジェクト205を平行投影す
る。すると、図3のフローチャートに示した魚眼レンズ
画像の生成処理と同様に、図7に示すような魚眼レンズ
画像201を得ることができるので、これをディスプレ
イ2に表示させることが可能となる。
3のステップS7及び図8のステップS12における平
行投影のような文言通りの平行投影、すなわち、視線方
向と垂直な面への平行投影のみを意味するわけではな
く、平行投影と同程度の魚眼レンズ画像201を生成す
ることのできる処理をも含むものである。例えば、平行
投影化の投影面は、視線方向と垂直な面に対して傾斜し
た面や、ステップS5で設定した球オブジェクト205
の半径よりも大きな曲率半径を有する近似曲面であって
もよい。
では、6枚の画像テクスチャを作成しているが、ゲーム
中にプレーヤの位置(=視点)が変化するゲームにおい
ては、視点の後方180度に対応する画像のテクスチャ
202は不要である。従って、かかるゲーム装置への適
用時には、ステップS2において、例えば、視点の前方
180度に対応する5枚の、あるいは、それ以下の画角
の場合は画角に応じた枚数の画像のテクスチャ202の
みを作成するだけでよいことになる。
すべきテクスチャ202の作成枚数が減れば、その後の
処理も減るため、描画スピードの高速化が可能になる。
しかも、本実施の形態によれば、上記したように、球オ
ブジェクト205に設定された各ポリゴンの頂点単位の
UV値を決定するだけで魚眼レンズ画像201を生成す
ることができるため、ピクセル単位で処理する場合に比
して、描画スピードが飛躍的に向上する。さらに、テク
スチャバッファに記憶すべきテクスチャデータ量も減少
するので、表示画像の高画質化も可能になる。
1〜請求項3,請求項5〜請求項7,請求項9に記載し
た発明によれば、三次元シーンの平面画像が魚眼レンズ
に入力し、この入力画像が魚眼レンズ通過時に屈折して
平行投影される、という魚眼レンズの光学的処理と等価
な処理を、三次元表示物をディスプレイ上に表示する際
の座標変換時に行うことにより、魚眼レンズを通して見
える魚眼レンズ画像を簡易に表示することが可能にな
り、画像生成装置においては三次元表示物の表現力が増
し、該画像生成装置を備えたゲーム装置においては面白
味が増す。
11に記載した発明によれば、表示させたい魚眼レンズ
画像の範囲に応じて、魚眼レンズ画像の生成に必要なテ
クスチャ作成量を調整することが可能になり、描画処理
の効率化を図ることができる。
は、画角360度の魚眼レンズ画像を作成してメモリに
記憶しておけば、ゲーム中に視線方向が変わっても、一
度作成した魚眼レンズ画像を読み出して再利用できるの
で、魚眼レンズ画像を何度も作成する必要がなくなり、
描画スピードの高速化を図ることができる。
は、最初から表示に不要な魚眼レンズ画像を作成しない
で済むため、ゲーム中に視点が移動し、その都度、魚眼
レンズ画像を作成し直さなければならない場合において
も、処理負担が軽減し、描画スピードの高速化を図るこ
とができる。
示す全体構成図である。
る。
ートである。
ッピングした状態を示す図である。
ジェクトを設定した状態を示す図である。
グされたテクスチャを、図5の球オブジェクトの内側に
投影した状態を示す図である。
る魚眼レンズ画像を示す図である。
チャートである。
するための図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 三次元表示物を視点座標系の投影面に
透視投影変換することで得られた画像をディスプレイ上
に表示する画像生成装置であって、 魚眼レンズ画像に変換すべき画像のテクスチャを生成す
るテクスチャ生成手段と、 前記テクスチャ生成手段により生成されたテクスチャが
凹面側にて内接する近似曲面を仮想設定する近似曲面設
定手段と、 前記近似曲面設定手段により仮想設定された近似曲面の
凹面側に、前記テクスチャ生成手段により生成されたテ
クスチャを投影するテクスチャ投影手段と、 前記投影手段により凹面側にテクスチャが投影された近
似曲面を平行投影化する平行投影化手段とを備えること
を特徴とする画像生成装置。 - 【請求項2】 三次元表示物を視点座標系の投影面に
透視投影変換することで得られた画像をディスプレイ上
に表示する画像生成装置であって、 魚眼レンズ画像に変換すべき画像のテクスチャを生成す
るテクスチャ生成手段と、 前記テクスチャ生成手段により生成されたテクスチャを
それ自身が凹面側にて内接する近似曲面へと仮想変形さ
せるテクスチャ変形手段と、 前記テクスチャ変形手段により仮想変形された近似曲面
を平行投影化する平行投影化手段とを備えることを特徴
とする画像生成装置。 - 【請求項3】 前記平行投影化は、前記近似曲面につ
いてその三次元座標系におけるZ軸方向座標を全て均一
に揃える処理であることを特徴とする請求項1又は請求
項2記載の画像生成装置。 - 【請求項4】 前記テクスチャ生成手段は、視点を中
心とする三次元座標系の各軸を正負2方向に縦横所定画
角でレンダリングした所定枚数の画像のテクスチャを生
成することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか
に記載の画像生成装置。 - 【請求項5】 三次元表示物を視点座標系の投影面に
透視投影変換することで得られた画像をディスプレイ上
に表示する画像生成方法であって、 魚眼レンズ画像に変換すべき画像のテクスチャを生成す
るテクスチャ生成ステップと、 前記テクスチャ生成ステップで生成されたテクスチャが
凹面側にて内接する近似曲面を仮想設定する近似曲面設
定ステップと、 前記近似曲面設定ステップで仮想設定された近似曲面の
凹面側に、前記テクスチャ生成手段により生成されたテ
クスチャを投影するテクスチャ投影ステップと、 前記テクスチャ投影ステップで凹面側にテクスチャが投
影された近似曲面を平行投影化する平行投影化ステップ
とを備えることを特徴とする画像生成方法。 - 【請求項6】 三次元表示物を視点座標系の投影面に
透視投影変換することで得られた画像をディスプレイ上
に表示する画像生成方法であって、 魚眼レンズ画像に変換すべき画像のテクスチャを生成す
るテクスチャ生成ステップと、 前記テクスチャ生成ステップで生成されたテクスチャを
それ自身が凹面側にて内接する近似曲面へと仮想変形さ
せるテクスチャ変形ステップと、 前記テクスチャ変形ステップで仮想変形された近似曲面
を平行投影化する平行投影化ステップとを備えることを
特徴とする画像生成方法。 - 【請求項7】 前記平行投影化は、前記近似曲面につ
いてその三次元座標系におけるZ軸方向座標を全て均一
に揃える処理であることを特徴とする請求項5又は請求
項6記載の画像生成方法。 - 【請求項8】 前記テクスチャ生成ステップでは、視
点を中心とする三次元座標系の各軸を正負2方向に縦横
所定画角でレンダリングした所定枚数の画像のテクスチ
ャを生成することを特徴とする請求項5〜請求項7のい
ずれかに記載の画像生成方法。 - 【請求項9】 前記三次元表示物がゲームに登場する
キャラクタ及び物とされる請求項1〜請求項4のいずれ
かに記載の画像生成装置を備えたゲーム装置であって、 扉の覗きスコープを通して扉の外側を見る場面等、ゲー
ムの進行と共に変化する場面に応じて魚眼レンズ画像を
生成表示することを特徴とするゲーム装置。 - 【請求項10】 前記テクスチャ生成手段は、視点座
標は移動しないが視線方向が回動するステージにおい
て、視点を中心とする三次元座標系の各軸を正負2方向
に縦横画角90度でレンダリングした6枚の画像のテク
スチャを生成することを特徴とする請求項9記載のゲー
ム装置。 - 【請求項11】 前記テクスチャ生成手段は、視点座
標が移動するステージにおいて、視点移動方向前方を表
示画角に応じてレンダリングした所定枚数の画像のテク
スチャのみを生成することを特徴とする請求項9記載の
画像生成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000324492A JP4592917B2 (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 画像生成装置及びゲーム装置 |
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