JP2006277699A - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 少ない処理量及びデータ量で人文字を表現することができる画像処理装置を提供すること。
【解決手段】 観客オブジェクト５４を視点５２から第１の距離に配置するとともに、掲示物オブジェクト５６を視点５２から第１の距離よりも近い第２の距離に配置する。そして、まず、表示画像の各画素に対応づけて、観客オブジェクト５４の色情報及び第１の距離を書き込み、次に、表示画像の各画素に対応づけて記憶された第１の距離の一部を、選択的に第２の距離よりも短い第３の距離に書き換える。最後に、表示画像の各画素に対応づけて記憶された観客オブジェクト５４の色情報のうち、該画素に対応づけて記憶された視点５２からの距離が第２の距離よりも長いものについて、掲示物オブジェクト５６の色情報に書き換える。
【選択図】 図２

Description

本発明は画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関し、特にスポーツや祭典の場において人文字が行われる様子を画像表現する技術に関する。

スポーツや祭典の場では、そこに集まった人々が色のついたシートやパネルを頭上に掲げることで、全体として模様や文字を表現する、いわゆる人文字（マスゲーム）が行われることがある。
特開２００２−２５１６３０号公報 特開２００２−１９７４８６号公報

こうした人文字を３次元コンピュータグラフィックスにより実現しようとすれば、まず、人々が手にする個々のシートやパネルを、テクスチャがマッピングされた１枚のポリゴンによって表現する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、多数のポリゴンを画面に表示しなければならず、処理量が膨大となってしまうという問題がある。

そこで、複数のシートやパネルを一纏めにして１つのポリゴンによって表現する方法も考えられる。このポリゴンにマッピングするテクスチャには、シートやパネルの位置にその色が描かれ、その周りには透明属性が設定される。しかしながら、このようにしても、人文字のために特殊なテクスチャを用意しなければならない点は変わらない。このため、予め記憶しておくべきデータ量が増え、様々な種類の人文字を表現しようとすれば、膨大なデータを予め記憶しておかなければならないという問題がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、少ない処理量及びデータ量で人文字を表現することができる画像処理装置、画像処理方法及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る画像処理装置は、仮想３次元空間を所与の視点から見た様子を示す表示画像をモニタに表示する画像処理装置において、人の集団を示す１又は複数の第１オブジェクトを前記仮想３次元空間において前記視点から第１の距離に配置するとともに、人文字の掲示物を示す１又は複数の第２オブジェクトを前記仮想３次元空間において前記視点から前記第１の距離よりも近い第２の距離に配置する。そして、前記画像処理装置は、表示画像記憶手段に、前記表示画像の各画素に対応づけて、前記第１オブジェクトの色情報及び前記第１の距離を書き込む手段と、前記表示画像の各画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記第１の距離の一部を、選択的に前記第２の距離よりも短い第３の距離に書き換える手段と、前記表示画像の各画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記第１オブジェクトの色情報のうち、該画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記視点からの距離が前記第２の距離よりも長いものについて、前記第２オブジェクトの色情報に書き換える手段と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る画像処理方法は、仮想３次元空間を所与の視点から見た様子を示す表示画像をモニタに表示する画像処理方法において、人の集団を示す１又は複数の第１オブジェクトを前記仮想３次元空間において前記視点から第１の距離に配置するとともに、人文字の掲示物を示す１又は複数の第２オブジェクトを前記仮想３次元空間において前記視点から前記第１の距離よりも近い第２の距離に配置し、表示画像記憶手段に、前記表示画像の各画素に対応づけて、前記第１オブジェクトの色情報及び前記第１の距離を書き込み、前記表示画像の各画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記第１の距離の一部を、選択的に前記第２の距離よりも短い第３の距離に書き換え、前記表示画像の各画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記第１オブジェクトの色情報のうち、該画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記視点からの距離が前記第２の距離よりも長いものについて、前記第２オブジェクトの色情報に書き換える、ことを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、仮想３次元空間を所与の視点から見た様子を示す表示画像をモニタに表示する画像処理装置であって、人の集団を示す１又は複数の第１オブジェクトが前記仮想３次元空間において前記視点から第１の距離に配置されるとともに、人文字の掲示物を示す１又は複数の第２オブジェクトが前記仮想３次元空間において前記視点から前記第１の距離よりも近い第２の距離に配置される画像処理装置としてコンピュータを機能させるプログラムにおいて、表示画像記憶手段に、前記表示画像の各画素に対応づけて、前記第１オブジェクトの色情報及び前記第１の距離を書き込む手段、前記表示画像の各画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記第１の距離の一部を、選択的に前記第２の距離よりも短い第３の距離に書き換える手段、及び前記表示画像の各画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記第１オブジェクトの色情報のうち、該画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記視点からの距離が前記第２の距離よりも長いものについて、前記第２オブジェクトの色情報に書き換える手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラムである。コンピュータは、例えばパーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、各種のゲーム機、携帯電話機、携帯情報端末等である。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭカートリッジ等、コンピュータ読み取り可能な各種の情報記憶媒体に格納されてよい。

本発明では、仮想３次元空間の所与の位置に視点が配置される。また、視点から第１の距離に第１オブジェクトが配置され、それよりも視点から第２の距離に第２オブジェクトが配置される。第２の距離は第１の距離よりも短い。すなわち、第２オブジェクトは第１オブジェクトよりも視点側に配置される。そして、第１オブジェクトは人の集団を示し、第２オブジェクトは掲示物を示す。

本発明では、まず始めに、コンピュータのＶＲＡＭ等の表示画像記憶手段に、表示画像の各画素に対応づけて、第１オブジェクトの色情報及び第１の距離が書き込まれる。例えば視点から第１のオブジェクトを見た様子を示す画像をＺ値（視点からの距離）とともに表示画像記憶手段に書き込むことで、表示画像の各画素に対応づけて、第１オブジェクトの色情報及び第１の距離を書き込むことができる。

次に、表示画像記憶手段に記憶された第１の距離の一部を、選択的に第３の距離に書き換える。この第３の距離は、第２の距離よりも短い（小さな値を有する）。この書き換えは、例えば次の手順により実現してもよい。すなわち、第３オブジェクトを仮想３次元空間において視点から第３の距離に配置し、この第３オブジェクトにマッピングするテクスチャとして、一部が透明であり残部が半透明であるものを用意する。そして、この第３オブジェクトを視点から見た様子を示す画像を、Ｚバッファ法を適用して、Ｚ値とともに表示画像記憶手段に書き込む。この場合、描画される画像のＺ値は第３の距離であり、表示画像記憶手段に記憶されているＺ値は第１の距離であり、透明の色情報を付与すべき画素には、Ｚ値として第１の距離が付与されたままとなる。一方、半透明の色情報を付与すべき画素には、Ｚ値として第３の距離が付与される。すなわち、半透明の色情報を付与すべき画素について、選択的に第１の距離は第３の距離に書き換えられる。

最後に、表示画像の各画素に対応づけて表示画像記憶手段に記憶された第１オブジェクトの色情報のうち、該画素に対応づけて表示画像記憶手段に記憶された視点からの距離が前記第２の距離よりも長いものについて、第２オブジェクトの色情報に書き換える。表示画像記憶手段に各画素に対応づけて記憶されている視点からの距離は、上記の手順により、第１の距離か第２の距離となっている。ここでは、このうち第１の距離が対応づけられている画素について、そこに対応づけられている第１オブジェクトの色情報を、第２オブジェクトの色情報に書き換える。

以上により、表示画像には、第２オブジェクトが表され、その一部に第１オブジェクトが表されることになり、第１オブジェクトが示す人の集団により、第２オブジェクトである人文字が行われる様子を画像表現することができる。本発明によれば、視点から第１の距離の人の集団を表示画像記憶手段に描画した後、その一部についてＺ値を小さな値（第３の距離）に書き換えて、その後、視点から第２の距離の掲示物を表示画像記憶手段に描画するので、第２オブジェクトに、どのようなテクスチャをマッピングしても、人文字の画像表現が可能となり、少ない処理量及びデータ量にて、人文字の画像表現を行うことができる。

以下、本発明の一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るゲーム装置の構成を示す図である。同図に示すゲーム装置１０は、本発明に係る画像処理装置の一形態であり、モニタ１８及びスピーカ２２に接続された家庭用ゲーム機（コンピュータゲームシステム）１１に、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体たるＤＶＤ−ＲＯＭ２５が装着されることにより構成される。ここでは、ゲームプログラムやゲームデータをＤＶＤ−ＲＯＭ２５に格納し、それを読み出して家庭用ゲーム機１１に供給するが、ＣＤ−ＲＯＭやＲＯＭカートリッジ等、他のあらゆる情報記憶媒体を同様にして用いることができる。また、インターネット等のデータ通信ネットワークを介して遠隔地からゲームプログラムやゲームデータを家庭用ゲーム機１１に供給してもよい。

家庭用ゲーム機１１は、マイクロプロセッサ１４、画像処理部１６、主記憶２６及び入出力処理部３０がバス１２により相互データ通信可能に接続され、さらに入出力処理部３０には、コントローラ３２、音声処理部２０及びＤＶＤ−ＲＯＭ再生部２４が接続されている。コントローラ３２以外の家庭用ゲーム機１１の各構成要素は筐体内に収容されている。モニタ１８には例えば家庭用のテレビ受像機が用いられ、スピーカ２２には例えばその内蔵スピーカが用いられる。

マイクロプロセッサ１４は、図示しないＲＯＭに格納されるオペレーティングシステムや、ＤＶＤ−ＲＯＭ２５から読み出されるゲームプログラムに基づいて、家庭用ゲーム機１１の各部を制御する。バス１２はアドレス及びデータを家庭用ゲーム機１１の各部でやり取りするためのものである。また、主記憶２６はＲＡＭを含んで構成されており、ＤＶＤ−ＲＯＭ２５から読み取られたゲームプログラム及びゲームデータが必要に応じて書き込まれたり、マイクロプロセッサ１４の作業用として用いられたりするものである。

画像処理部１６はＶＲＡＭを含んで構成されており、マイクロプロセッサ１４から送られるデータを受け取ってＶＲＡＭ上に表示画像を描画するとともに、その内容をビデオ信号に変換して所定タイミングでモニタ１８に出力する。

すなわち画像処理部１６は、マイクロプロセッサ１４から視点座標系での各ポリゴンの頂点座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、頂点色情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、テクスチャ座標（ＶＸ，ＶＹ）及びアルファ値等を受け取る。そして、それら情報を用いて表示画像を構成する各画素の色情報、Ｚ値（視点からの距離）及びアルファ（α）値等をＶＲＡＭに描画する。この表示画像は所定タイミングでモニタ１８に出力される。

ＶＲＡＭに画素（色情報、Ｚ値、アルファ値）を描画する際には画素テストを任意に実行することができる。画素テストには、アルファテスト、デスティネーションアルファテスト及びデプステスト等が用意されており、マイクロプロセッサ１４からの指示に応じて任意の画素テストが実施される。このうち、アルファテストでは、描画画素のアルファ値と所与の基準アルファ値とを比較して、指定条件を満足しない場合にはその画素の描画が制限される。デスティネーションアルファテストでは、描画先の画素（ＶＲＡＭの描画先アドレスに既に描画されている画素）のアルファ値（デスティネーションアルファ値）と所定値（０ｘ８０）を比較して、指定条件を満足しない場合にはその画素の描画が制限される。デプステストでは、描画画素のＺ値と（ＶＲＡＭに用意される）ＺバッファのＺ値とを比較し、指定条件を満足しない場合にはその画素の描画が制限される。また、ＶＲＡＭに画素を描画する場合にはマスキングをすることができるようになっており、各画素の色情報、Ｚ値及びアルファ値に対する書き込みを任意に禁止できるようになっている。

入出力処理部３０はコントローラ３２、音声処理部２０及びＤＶＤ−ＲＯＭ再生部２４の各々とマイクロプロセッサ１４との間のデータ通信を中継するためのインターフェースである。コントローラ３２はプレイヤがゲーム操作をするための入力手段である。入出力処理部３０は一定周期（例えば１／６０秒毎）にコントローラ３２の各種ボタンの操作状態をスキャンし、そのスキャン結果を表す操作信号を、バス１２を介してマイクロプロセッサ１４に渡す。マイクロプロセッサ１４は、その操作信号に基づいてプレイヤのゲーム操作を判定する。音声処理部２０はサウンドバッファを含んで構成されており、ＤＶＤ−ＲＯＭ２５から読み出されてサウンドバッファに記憶された音楽やゲーム効果音等のデータを再生してスピーカ２２から出力する。ＤＶＤ−ＲＯＭ再生部２４は、マイクロプロセッサ１４からの指示に従ってＤＶＤ−ＲＯＭ２５に記録されたゲームプログラム及びゲームデータを読み取る。

以下、かかる構成を有するゲーム装置１０を用いて、スポーツゲーム（ここでは、一例としてサッカーゲームを扱うことにする。）の観客が人文字を行う様子を画像表現する技術について説明する。

図２は、ゲーム装置１０において仮想的に構築される仮想３次元空間の配置を示す図である。同図に示す仮想３次元空間５０は、ＤＶＤ−ＲＯＭ２５に記憶されるデータに基づいて主記憶２６上に構築されるものであり、視点５２が配置され、その前方にマスクオブジェクト５８、掲示物オブジェクト５６及び観客オブジェクト５４が、この順で視点５２からの距離が大きくなるようにして配置されている。観客オブジェクト５４は、サッカーゲームの観客を示すオブジェクト群であり、図示しないサッカースタジアムオブジェクトのスタンド上（視点５２から第１の距離）に整列配置されている。

掲示物オブジェクト５６は、観客オブジェクト５４の頭上に配置されており、観客オブジェクト５４よりは視点５２に近い位置（視点５２から第２の距離）に配置されている。掲示物オブジェクト５６のサイズは、人文字に関わる観客オブジェクト５４の広がりとほぼ同程度である。掲示物オブジェクト５６には、例えば図３に示すような任意の画像がテクスチャ画像としてマッピングされる。

マスクオブジェクト５８は、掲示物オブジェクト５６と同程度のサイズを有しており、掲示物オブジェクト５６よりもさらに視点５２側（視点５２から第３の距離）に配置されている。マスクオブジェクト５８は、観客オブジェクト５４の画像のうち掲示物オブジェクト５６により上書きされる領域と、上書きされない領域とを区別するために用いられるものであり、図４に示すように、それにマッピングされるテクスチャ画像には升目状の模様が描かれている。同図において、斜線を付した領域には半透明の色が付され、その他の領域には透明にされている。半透明の領域の色情報は、出来るだけ無色に近いものの方が好ましく、またマスクオブジェクト５８のテクスチャ画像の色情報を既にＶＲＡＭに描画された画像に合成する割合は、出来るだけ小さい方が好ましい。

視点５２から仮想３次元空間５０を見た様子を示す表示画像を生成し、モニタ１８に表示すると、図５に示すように、斜線が付された半透明の領域には観客オブジェクト５４が表示され、斜線が付されていない透明の領域には掲示物オブジェクト５６が表示されることになる。

図６は、ゲーム装置１０における画像処理を示すフロー図である。同図に示すように、ゲーム装置１０では、まず観客オブジェクト５４を画像処理部１６のＶＲＡＭに描画する（Ｓ１０１）。これにより、ＶＲＡＭには、各画素に対応づけて、観客オブジェクト５４の色情報が記憶されることになる。また、各画素に対応づけて、観客オブジェクト５４の視点５２からの距離（第１の距離）が格納される。なお、第１の距離は、観客オブジェクト５４の各位置の視点５２からの距離であり、その値には幅が存する（第２及び第３の距離も同様である）。

ゲーム装置１０では、次にＺバッファ法を用いてマスクオブジェクト５８を画像処理部１６のＶＲＡＭに描画する（Ｓ１０２）。これにより、各画素に対応づけてＶＲＡＭに記憶された観客オブジェクト５４の色情報については、選択的に若干量（マスクオブジェクト５８にマッピングされるテクスチャ画像における半透明の領域に設定された半透明度に応じた量）だけマスクオブジェクト５８の色情報が合成される。すなわち、マスクオブジェクト５８の透明領域が観客オブジェクト５４と視点５２との間に位置することとなる領域（画素）については、観客オブジェクト５４の色情報がそのまま維持される。一方、マスクオブジェクト５８の半透明領域が観客オブジェクト５４と視点５２との間に位置することとなる領域（画素）については、観客オブジェクト５４の色情報とマスクオブジェクト５８の色情報とが合成され、その合成値が新たな色情報として記憶される。また、Ｚ値については、選択的に第１の距離から第３の距離に書き換えられる。すなわち、マスクオブジェクト５８の透明領域が観客オブジェクト５４と視点５２との間に位置することとなる領域（画素）については、観客オブジェクト５４の視点５２からの距離（第１の距離）がそのまま維持される。一方、マスクオブジェクト５８の半透明領域が観客オブジェクト５４と視点５２との間に位置することとなる領域（画素）については、マスクオブジェクト５８の視点５２からの距離（第３の距離）が上書きされる。

最後に、ゲーム装置１０では、Ｚバッファ法を用いて掲示物オブジェクト５４をＶＲＡＭに描画する（Ｓ１０３）。これにより、各画素の色情報のうち、その画素のＺ値が第２の距離よりも長いもの、つまり第１の距離であるものについて、掲示物オブジェクト５４の色情報に書き換える。これにより、図５に例示する表示画像がＶＲＡＭに記憶されることになる。

上記実施形態によれば、掲示物オブジェクト５６にマッピングするのは通常の画像であり、人文字で使用される掲示物群を描いたものとはなっていないが、マスクオブジェクト５８を用いて、その内容を選択的に表示画像に含めるようにしたので、好適に人文字の表現を実現することができる。また、このように掲示物オブジェクト５６のテクスチャ画像として通常の画像を用いることができるようにした結果、広告、旗、選手のユニフォーム等の他の画像を用いて、人文字の表現を実現できる。このため、元々存在する画像を用いて、多種多様な人文字の表現を行うことができるようになる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、本発明はサッカーゲームのみならず、野球ゲーム等の他のスポーツゲームの観客により行われる人文字の表現にも同様に適用できる。また、各種祭典で行われる人文字の表現にも同様に適用でき、その他、種々の人文字の表現に適用できる。

本発明の実施形態に係るゲーム装置（画像処理装置）のハードウェア構成を示す図である。 仮想３次元空間の配置を示す図である。 掲示物オブジェクトにマッピングされるテクスチャ画像の一例を示す図である。 マスクオブジェクトにマッピングされるテクスチャ画像の一例を示す図である。 表示画像の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像処理を示すフロー図である。

符号の説明

１０ ゲーム装置（画像処理装置）、１１ 家庭用ゲーム機、１２ バス、１４ マイクロプロセッサ、１６ 画像処理部、１８ モニタ、２０ 音声処理部、２２ スピーカ、２４ ＤＶＤ−ＲＯＭ再生部、２５ ＤＶＤ−ＲＯＭ、２６ 主記憶、３０ 入出力処理部、３２ コントローラ、５０ 仮想３次元空間、５２ 視点、５４ 観客オブジェクト、５６ 掲示物オブジェクト、５８ マスクオブジェクト。

Claims (4)

1. 仮想３次元空間を所与の視点から見た様子を示す表示画像をモニタに表示する画像処理装置において、
   人の集団を示す１又は複数の第１オブジェクトを前記仮想３次元空間において前記視点から第１の距離に配置するとともに、人文字の掲示物を示す１又は複数の第２オブジェクトを前記仮想３次元空間において前記視点から前記第１の距離よりも近い第２の距離に配置し、
   前記画像処理装置は、
   表示画像記憶手段に、前記表示画像の各画素に対応づけて、前記第１オブジェクトの色情報及び前記第１の距離を書き込む手段と、
   前記表示画像の各画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記第１の距離の一部を、選択的に前記第２の距離よりも短い第３の距離に書き換える手段と、
   前記表示画像の各画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記第１オブジェクトの色情報のうち、該画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記視点からの距離が前記第２の距離よりも長いものについて、前記第２オブジェクトの色情報に書き換える手段と、
   を含むことを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   一部が透明であり、残部が半透明であるテクスチャがマッピングされる第３オブジェクトを前記仮想３次元空間において前記視点から前記第３の距離に配置し、
   前記第３の距離に書き換える手段は、前記第３オブジェクトに基づき、前記第３のオブジェクトの前記半透明の部分に対応する前記表示画像の画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記第１の距離を前記第３の距離に書き換える、
   ことを特徴とする画像処理装置。
3. 仮想３次元空間を所与の視点から見た様子を示す表示画像をモニタに表示する画像処理方法において、
   人の集団を示す１又は複数の第１オブジェクトを前記仮想３次元空間において前記視点から第１の距離に配置するとともに、人文字の掲示物を示す１又は複数の第２オブジェクトを前記仮想３次元空間において前記視点から前記第１の距離よりも近い第２の距離に配置し、
   表示画像記憶手段に、前記表示画像の各画素に対応づけて、前記第１オブジェクトの色情報及び前記第１の距離を書き込み、
   前記表示画像の各画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記第１の距離の一部を、選択的に前記第２の距離よりも短い第３の距離に書き換え、
   前記表示画像の各画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記第１オブジェクトの色情報のうち、該画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記視点からの距離が前記第２の距離よりも長いものについて、前記第２オブジェクトの色情報に書き換える、
   ことを特徴とする画像処理方法。
4. 仮想３次元空間を所与の視点から見た様子を示す表示画像をモニタに表示する画像処理装置であって、人の集団を示す１又は複数の第１オブジェクトが前記仮想３次元空間において前記視点から第１の距離に配置されるとともに、人文字の掲示物を示す１又は複数の第２オブジェクトが前記仮想３次元空間において前記視点から前記第１の距離よりも近い第２の距離に配置される画像処理装置としてコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
   表示画像記憶手段に、前記表示画像の各画素に対応づけて、前記第１オブジェクトの色情報及び前記第１の距離を書き込む手段、
   前記表示画像の各画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記第１の距離の一部を、選択的に前記第２の距離よりも短い第３の距離に書き換える手段、及び
   前記表示画像の各画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記第１オブジェクトの色情報のうち、該画素に対応づけて前記表示画像記憶手段に記憶された前記視点からの距離が前記第２の距離よりも長いものについて、前記第２オブジェクトの色情報に書き換える手段
   として前記コンピュータを機能させるためのプログラム。
   

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