JP2007226575A

JP2007226575A - プログラム、情報記憶媒体及び画像生成システム

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Publication number: JP2007226575A
Application number: JP2006047511A
Authority: JP
Inventors: Koji Matsuo; 公次松尾; Shinichi Ikeda; 池田　　進一
Original assignee: Namco Bandai Games Inc
Current assignee: Bandai Namco Entertainment Inc
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2026-02-23
Also published as: JP4782583B2

Abstract

【課題】ライティング処理やバンプ処理によるリアルな画像の生成を可能にするプログラム、情報記憶媒体及び画像生成システムの提供。
【解決手段】画像生成システムは、オブジェクト空間設定部とテクスチャ記憶部とライティング処理部を含む。テクスチャ記憶部は、キャラクタの第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した色パターンを有し、第１のパーツオブジェクトの表面の色がテクセルに設定されるカラーマップテクスチャと、第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した反射情報パターンを有し、反射情報がテクセルに設定される反射マップテクスチャとを記憶する。ライティング処理部は、反射マップテクスチャのテクセルに設定された反射情報と照明モデルと光源情報に基づいて第１のパーツオブジェクトのライティング処理を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、プログラム、情報記憶媒体及び画像生成システムに関する。

従来より、キャラクタ、車などのオブジェクトが配置設定されるオブジェクト空間内（仮想的な３次元空間）において仮想カメラ（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（ゲームシステム）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。サッカーゲームを楽しめる画像生成システムを例にとれば、プレーヤは、スクリーン上に映し出されたキャラクタを操作し、ドリブルをしたりシュートをしたりしてゲームを楽しむ。

このような画像生成システムでは、生成される画像のリアル性への要求が、年々、高まっている。従って、キャラクタの肌（表面）のライティングや凹凸についても、リアルに表現できることが望ましい。

しかしながら、これまでの画像生成システムでは、キャラクタの肌の色を表すテクスチャを繰り返しマッピングして、キャラクタ画像を生成していた。従って、生成されるキャラクタ画像が、ポリゴンで作った人工的な画像になってしまい、プレーヤの仮想現実感を今ひとつ向上できないという課題があった。
特開２００１−３２５６０５号公報

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、ライティング処理やバンプ処理によるリアルな画像の生成を可能にするプログラム、情報記憶媒体及び画像生成システムを提供することにある。

本発明は、画像を生成する画像生成システムであって、立体形状の複数のパーツオブジェクトにより構成されるキャラクタが移動するオブジェクト空間の設定を行うオブジェクト空間設定部と、テクスチャを記憶するテクスチャ記憶部と、照明モデルと光源情報に基づいてライティング処理を行うライティング処理部とを含み、前記テクスチャ記憶部は、前記複数のパーツオブジェクトのうちの第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した色パターンを有し、前記第１のパーツオブジェクトの表面の色がテクセルに設定されるカラーマップテクスチャと、前記第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した反射情報パターンを有し、反射情報がテクセルに設定される反射マップテクスチャとを記憶し、前記ライティング処理部は、前記反射マップテクスチャのテクセルに設定された前記反射情報と前記照明モデルと前記光源情報に基づいて、前記第１のパーツオブジェクトのライティング処理を行う画像生成システムに関係する。また本発明は、上記各部としてコンピュータを機能させるプログラム、又は該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体に関係する。

本発明によれば、第１のパーツオブジェクトの各部分の画像をカラーマップテクスチャに詳細に描くことが可能になる。従って、同じテクスチャを繰り返しマッピングする手法に比べて、より写実的な画像を生成できる。また第１のパーツオブジェクトの各部分の反射情報の状態を反射マップテクスチャに詳細に描くことも可能になる。従って、第１のパーツオブジェクトの各部分のうちライティング処理領域に対応するテクセルに対して反射情報を描くだけで、第１のパーツオブジェクトの各部分での光沢表現を実現できる。この結果、反射マップテクスチャの反射情報パターンを変えるだけで、種々のパターンの画像表現が可能になる。またカラーマップテクスチャに所与の画像パターンが描かれた場合に、反射マップテクスチャのテクセルに対して、その画像パターンに対応した反射情報を書き込むことも可能になる。

また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記第１のパーツオブジェクトは、前記キャラクタの腕、顔、足、又は武器のオブジェクトであり、前記ライティング処理部は、前記反射マップテクスチャのテクセルに設定された前記反射情報と前記照明モデルと前記光源情報に基づいて、前記キャラクタの腕、顔、足、又は武器のオブジェクトのライティング処理を行うようにしてもよい。

このようにすれば、キャラクタの腕、顔、足、又は武器に対するリアルなライティング処理が可能になる。

また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記反射マップテクスチャのテクセルのうち、前記ライティング処理が行われるライティング処理領域以外の領域に対応するテクセルでは、前記ライティング処理のスペキュラ演算を無効にする第１の値が設定され、前記ライティング処理部は、前記反射情報が第１の値に設定されている場合に、前記スペキュラ演算を無効にするようにしてもよい。

このようにすれば、反射マップテクスチャの反射情報をマスク情報として活用し、スペキュラ画像が生成されると不自然になる部分等においてスペキュラ演算を無効にできる。

また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記テクスチャ記憶部は、前記反射マップテクスチャのαプレーンに、前記反射情報として反射率を記憶し、前記ライティング処理部は、前記αプレーンの前記反射率で光が鏡面反射するライティング処理を行うようにしてもよい。

このようにすれば、反射マップテクスチャのαプレーンを利用して、光の鏡面反射の反射率を制御できる。

また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記テクスチャ記憶部は、前記反射マップテクスチャの色プレーンに、前記反射情報として光沢色を記憶し、前記ライティング処理部は、前記色プレーンの前記光沢色で光が鏡面反射するライティング処理を行うようにしてもよい。

このようにすれば、反射マップテクスチャの色プレーンを利用して、第１のパーツオブジェクトの表面の光沢色を制御できる。

また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記テクスチャ記憶部は、前記第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した法線ベクトルパターンを有し、法線ベクトル情報がテクセルに設定される法線マップテクスチャを記憶し、前記法線マップテクスチャに基づいて、前記第１のパーツオブジェクトの表面の凹凸を表すためのバンプ処理を行うバンプ処理部を含んでもよい（該バンプ処理部としてとして、コンピュータを機能させてもよい）。

このようにすれば、ライティング処理による第１のパーツオブジェクトの表面の光沢表現のみならず、表面の凹凸表現も実現でき、画像のリアル度を向上できる。

また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、頂点単位で処理を行う頂点シェーダ部と、ピクセル単位で処理を行うピクセルシェーダ部とを含み（該頂点シェーダ部、ピクセルシェーダ部としてコンピュータを機能させ）、前記ピクセルシェーダ部が含む前記ライティング処理部が、前記ライティング処理を行うようにしてもよい。

このようにすれば、ライティング処理をピクセルシェーダ部により実現でき、ピクセル単位での精度の高い光沢表現が可能になる。

また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、頂点単位で処理を行う頂点シェーダ部と、ピクセル単位で処理を行うピクセルシェーダ部とを含み（該頂点シェーダ部、ピクセルシェーダ部としてコンピュータを機能させ）、前記ピクセルシェーダ部が含む前記ライティング処理部が前記ライティング処理を行い、前記ピクセルシェーダ部が含む前記バンプ処理部が前記バンプ処理を行うようにしてもよい。

このようにすれば、ライティング処理及びバンプ処理の両方をピクセルシェーダ部により実現でき、ライティング処理とバンプ処理が連動したピクセル単位の処理が可能になる。

また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記頂点シェーダ部は、第１、第２の従法線ベクトルをワールド座標系に座標変換し、前記ピクセルシェーダ部は、前記法線マップテクスチャにより得られた法線ベクトルを、前記第１、第２の従法線ベクトルに基づきワールド座標系に座標変換し、前記バンプ処理部は、座標変換後の法線ベクトルに基づいて前記バンプ処理を行うようにしてもよい。

このようにワールド座標系に座標変換したベクトルにより演算すれば、演算精度を向上できる。そして第１、第２の従法線ベクトルを用いて法線ベクトルをワールド座標系に座標変換すれば、座標変換後の法線ベクトルを用いたバンプ処理を実現できるようになる。

また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記キャラクタのパラメータを演算するパラメータ演算部と、演算された前記パラメータに基づいて、前記反射マップテクスチャを変化させて、前記第１のパーツオブジェクトの表面のうち前記ライティング処理が行われるライティング処理領域の面積及び形状の少なくとも１つを変化させる変化処理部を含んでもよい（該パラメータ演算部、変化処理部としてコンピュータを機能させてもよい）。

このようにすれば、演算されたパラメータに応じて、ライティング処理領域の面積や形状がリアルタイムに変化する。従って、第１のパーツオブジェクトの表面のリアルな光沢表現が可能になる。

また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記テクスチャ記憶部は、前記第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した法線ベクトルパターンを有し、法線ベクトル情報がテクセルに設定される法線マップテクスチャを記憶し、前記法線マップテクスチャに基づいて、前記第１のパーツオブジェクトの表面の凹凸を表すためのバンプ処理を行うバンプ処理部を含み（該バンプ処理部としてコンピュータを機能させ）、前記変化処理部は、前記反射マップテクスチャが変化した場合に、前記反射マップテクスチャの変化に連動して前記法線マップテクスチャを変化させてもよい。

このようにすれば、ライティング処理領域でのライティング処理の変化に連動して、ライティング処理領域での凹凸状態も変化するようになり、画像のリアル度を向上できる。

また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記第１のパーツオブジェクトに対するヒットイベントが発生した場合に、ヒット領域を検出するヒットチェック部と、検出された前記ヒット領域に対応するテクセル領域において、前記反射マップテクスチャを変化させる変化処理部とを含んでもよい（該ヒットチェック部、変化処理部としてコンピュータを機能させてもよい）。

このようにすれば、ヒットイベントが発生した場合に、ヒット領域での光沢も変化するようになり、多様な画像表現が可能になる。

また本発明は、画像を生成する画像生成システムであって、立体形状の複数のパーツオブジェクトにより構成されるキャラクタが移動するオブジェクト空間の設定を行うオブジェクト空間設定部と、テクスチャを記憶するテクスチャ記憶部と、バンプ処理を行うバンプ処理部とを含み、前記テクスチャ記憶部は、前記複数のパーツオブジェクトのうちの第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した色パターンを有し、前記第１のパーツオブジェクトの表面の色がテクセルに設定されるカラーマップテクスチャと、前記第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した法線ベクトルパターンを有し、法線ベクトルの情報がテクセルに設定される法線マップテクスチャとを記憶し、前記バンプ処理部は、前記法線マップテクスチャに基づいて、前記第１のパーツオブジェクトの表面の凹凸を表すためのバンプ処理を行う画像生成システムに関係する。また本発明は、上記各部としてコンピュータを機能させるプログラム、又は該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体に関係する。

本発明によれば、第１のパーツオブジェクトの各部分の画像をカラーマップテクスチャに詳細に描くことができるため、より写実的な画像を生成できる。また第１のパーツオブジェクトの各部分の法線ベクトル情報を法線マップテクスチャに詳細に描くことも可能になる。従って、第１のパーツオブジェクトの各部分のうち凹凸を表現したい領域に対して法線ベクトル情報を描くだけで、第１のパーツオブジェクトの各部分での凹凸表現を実現でき、多様な画像を生成できる。またカラーマップテクスチャに所与の画像パターンが描かれた場合に、法線マップテクスチャのテクセルに対して、その画像パターンに対応した法線ベクトル情報を書き込むことも可能になる。

また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記第１のパーツオブジェクトに対するヒットイベントが発生した場合に、ヒット領域を検出するヒットチェック部と、検出された前記ヒット領域に対応するテクセル領域において、前記法線マップテクスチャを変化させる変化処理部を含んでもよい（該ヒットチェック部、変化処理部としてコンピュータを機能させてもよい）。

このようにすれば、ヒットイベントが発生した場合に、ヒット領域での凹凸状態も変化するようになり、多様な画像表現が可能になる。

また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、頂点単位で処理を行う頂点シェーダ部と、ピクセル単位で処理を行うピクセルシェーダ部を含み（該頂点シェーダ部、ピクセルシェーダ部としてコンピュータを機能させ）、前記ピクセルシェーダ部が含む前記バンプ処理部が前記バンプ処理を行ってもよい。

このようにすれば、バンプ処理をピクセルシェーダ部により実現でき、ピクセル単位での精度の高い凹凸表現が可能になる。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．構成
図１に本実施形態の画像生成システム（ゲームシステム）の機能ブロック図の例を示す。なお本実施形態の画像生成システムは図１の構成要素（各部）の一部を省略した構成としてもよい。

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、或いはタッチパネル型ディスプレイなどにより実現できる。記憶部１７０は、処理部１００や通信部１９６などのワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭ（ＶＲＡＭ）などにより実現できる。

情報記憶媒体１８０（コンピュータにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、ハードディスク、或いはメモリ（ＲＯＭ）などにより実現できる。処理部１００は、情報記憶媒体１８０に格納されるプログラム（データ）に基づいて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、本実施形態の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム（各部の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム）が記憶される。

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、タッチパネル型ディスプレイ、或いはＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）などにより実現できる。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、或いはヘッドフォンなどにより実現できる。

携帯型情報記憶装置１９４は、プレーヤの個人データやゲームの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がある。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制御を行うものであり、その機能は、各種プロセッサ又は通信用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。

なお本実施形態の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム（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（あるいは記憶部１７０）に配信してもよい。このようなホスト装置（サーバー）による情報記憶媒体の使用も本発明の範囲内に含めることができる。

処理部１００（プロセッサ）は、操作部１６０からの操作データやプログラムなどに基づいて、ゲーム処理、画像生成処理、或いは音生成処理などの処理を行う。ここでゲーム処理としては、ゲーム開始条件が満たされた場合にゲームを開始する処理、ゲームを進行させる処理、キャラクタやマップなどのオブジェクトを配置する処理、オブジェクトを表示する処理、ゲーム結果を演算する処理、或いはゲーム終了条件が満たされた場合にゲームを終了する処理などがある。この処理部１００は記憶部１７０（主記憶部１７２）をワーク領域として各種処理を行う。処理部１００の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。

処理部１００は、オブジェクト空間設定部１１０、移動・動作処理部１１２、仮想カメラ制御部１１４、パラメータ演算部１１６、変化処理部１１８、ヒットチェック部１１９、描画部１２０、音生成部１３０を含む。なおこれらの一部を省略する構成としてもよい。

オブジェクト空間設定部１１０は、キャラクタ（人、ロボット等）、スタジアム、建物、樹木、壁、マップ（地形）などの表示物を表す各種オブジェクト（ポリゴン、自由曲面又はサブディビジョンサーフェイスなどのプリミティブ面で構成されるオブジェクト）をオブジェクト空間に配置設定する処理を行う。即ちワールド座標系でのオブジェクトの位置や回転角度（向き、方向と同義）を決定し、その位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）にその回転角度（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸回りでの回転角度）でオブジェクトを配置する。具体的には、記憶部１７０のモデルデータ記憶部１７６には、移動体オブジェクト（キャラクタ）、固定物オブジェクト（ビル）、背景オブジェクト（マップ、天球）のモデルデータが記憶されている。そしてオブジェクト空間設定部１１０は、このモデルデータを用いてオブジェクト空間へのオブジェクトの設定（配置）処理を行う。

移動・動作処理部１１２は、オブジェクト（キャラクタ等）の移動・動作演算（移動・動作シミュレーション）を行う。即ち操作部１６０によりプレーヤが入力した操作データや、プログラム（移動・動作アルゴリズム）や、各種データ（モーションデータ）などに基づいて、オブジェクト（モデルオブジェクト）をオブジェクト空間内で移動させたり、オブジェクトを動作（モーション、アニメーション）させる処理を行う。具体的には、オブジェクトの移動情報（位置、回転角度、速度、或いは加速度）や動作情報（パーツオブジェクトの位置、或いは回転角度）を、１フレーム（１／６０秒）毎に順次求めるシミュレーション処理を行う。なおフレームは、オブジェクトの移動・動作処理（シミュレーション処理）や画像生成処理を行う時間の単位である。

仮想カメラ制御部１１４は、オブジェクト空間内の所与（任意）の視点から見える画像を生成するための仮想カメラ（視点）の制御処理を行う。具体的には、仮想カメラの位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）又は回転角度（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸回りでの回転角度）を制御する処理（視点位置、視線方向あるいは画角を制御する処理）を行う。

例えば仮想カメラによりオブジェクト（例えばキャラクタ、ボール、車）を後方から撮影する場合には、オブジェクトの位置又は回転の変化に仮想カメラが追従するように、仮想カメラの位置又は回転角度（仮想カメラの向き）を制御する。この場合には、移動・動作処理部１１２で得られたオブジェクトの位置、回転角度又は速度などの情報に基づいて、仮想カメラを制御できる。或いは、仮想カメラを、予め決められた回転角度で回転させたり、予め決められた移動経路で移動させる制御を行ってもよい。この場合には、仮想カメラの位置（移動経路）又は回転角度を特定するための仮想カメラデータに基づいて仮想カメラを制御する。

パラメータ演算部１１６は、ゲーム処理に用いる各種のパラメータを演算する。例えばパラメータ演算部１１６は、キャラクタに関するパラメータ（ステータスパラメータ）を演算する。具体的には、キャラクタの体力（スタミナ）パラメータや、運動量（移動量、移動情報）パラメータや、時間経過（運動時間）パラメータを演算する。ここで体力パラメータは、キャラクタの残りの体力を表すパラメータであり、キャラクタの移動・動作の継続や、時間経過に伴って減少する。また運動量パラメータは、キャラクタの運動の度合いを量的に表すパラメータであり、キャラクタが移動・動作することで増加する。また時間経過パラメータは、キャラクタに関する時間の経過を表すパラメータであり、例えばキャラクタが移動・動作（運動）を開始してからの時間経過に伴い増加する。

変化処理部１１８は、パラメータ演算部１１６で演算されたパラメータに基づいて、反射マップテクスチャを変化させる処理を行う。例えば演算されたパラメータに基づいて、反射マップテクスチャの差し替え（切り替え）を行ったり、反射マップテクスチャの反射情報の書き換えを行う。そしてこのように反射マップテクスチャを変化させることで、ライティング処理領域の面積、形状や、光の反射率や、光沢色を変化させる。具体的には、パラメータ演算部１１６で演算された体力パラメータが少なくなるほど、或いは運動量パラメータが大きくなるほど、或いは時間経過パラメータが大きくなるほど、ライティング処理領域の面積（キャラクタ表面での占有面積）を大きくする処理を行う。

また変化処理部１１８は、パラメータ演算部１１６で演算されたパラメータに基づいて、法線マップテクスチャを変化させる処理を行う。例えば演算されたパラメータに基づいて、法線マップテクスチャの差し替え（切り替え）を行ったり、法線マップテクスチャの法線ベクトル情報の書き換えを行う。また変化処理部１１８は、反射マップテクスチャが変化した場合に、反射マップテクスチャの変化に連動して法線マップテクスチャを変化させる処理を行う。例えば反射マップテクスチャの変化により、ライティング処理領域の面積、形状等が変化した場合には、この面積、形状等の変化に連動して、ライティング処理領域での法線マップテクスチャを変化させる。

ヒットチェック部１１９はキャラクタについてのヒットチェック処理を行う。具体的には、キャラクタ（モデルオブジェクト）と、他のオブジェクト（プリミティブ）との間のヒットチェック処理を行う。ここで他のオブジェクトは、他のキャラクタや、他のキャラクタのパーツオブジェクトや、ボール等のプレイ対象物や、キャラクタに対する攻撃物等である。他のオブジェクトは、表示されるオブジェクトであってもよいし、表示されない仮想的なオブジェクトであってもよい。またヒットチェック処理によるヒット領域の検出は、例えばキャラクタの面と他のオブジェクトの移動軌道との交点を求めることで実現できる。なお、他のオブジェクトとのヒットチェックの対象となるキャラクタのオブジェクトは、表示用のモデルオブジェクトであってもよいし、ヒットチェック用のモデルオブジェクト（簡易オブジェクト）であってもよい。ここで表示用モデルオブジェクトは、画面に実際に表示されるモデルオブジェクトである。またヒットチェック用モデルオブジェクト（ヒットボリューム、ヒットボックス）は、ヒットチェックのために表示用モデルオブジェクトとは別に用意され、表示用モデルオブジェクトの形状を簡略化したモデルオブジェクト（ポリゴン数、頂点数が少ないオブジェクト）である。

そして本実施形態ではヒットチェック部１１９は、キャラクタを構成する第１のパーツオブジェクトに対するヒットイベント（キャラクタに他のオブジェクトがヒットするイベント）が発生した場合に、ヒット位置であるヒット領域を検出する。すると変化処理部１１８は、検出されたヒット領域に対応するテクセル領域において、反射マップテクスチャや法線マップテクスチャを変化させる処理を行う。具体的には、反射マップテクスチャや法線マップテクスチャのテクセルのうち、ヒット領域に対応する部分のテクセルの反射情報や法線ベクトル情報を書き換える。

描画部１２０は、処理部１００で行われる種々の処理（ゲーム処理）の結果に基づいて描画処理を行い、これにより画像を生成し、表示部１９０に出力する。いわゆる３次元ゲーム画像を生成する場合には、まずモデル（オブジェクト）の各頂点の頂点データ（頂点の位置座標、テクスチャ座標、色データ、法線ベクトル或いはα値等）を含むモデルデータが入力され、入力されたモデルデータに含まれる頂点データに基づいて、頂点処理（頂点シェーダによるシェーディング）が行われる。なお頂点処理を行うに際して、必要に応じてポリゴンを再分割するための頂点生成処理（テッセレーション、曲面分割、ポリゴン分割）を行うようにしてもよい。

描画部１２０は、オブジェクトを描画する際にジオメトリ処理、隠面消去処理、αブレンディング等を行う。

ジオメトリ処理では、オブジェクトに対して、座標変換、クリッピング処理、透視投影変換、或いは光源計算等の処理が行われる。そして、ジオメトリ処理後（透視投影変換後）のモデルデータ（オブジェクトの頂点の位置座標、テクスチャ座標、色データ、法線ベクトル、或いはα値等）は、記憶部１７０に保存される。

隠面消去処理としては、描画ピクセルのＺ値（奥行き情報）が格納されるＺバッファ（奥行きバッファ）を用いたＺバッファ法（奥行き比較法、Ｚテスト）による隠面消去処理を行うことができる。すなわちオブジェクトのプリミティブに対応する描画ピクセルを描画する際に、Ｚバッファに格納されるＺ値を参照する。そして参照されたＺバッファのＺ値と、プリミティブの描画ピクセルでのＺ値とを比較し、描画ピクセルでのＺ値が、仮想カメラから見て手前側となるＺ値（例えば小さなＺ値）である場合には、その描画ピクセルの描画処理を行うとともにＺバッファのＺ値を新たなＺ値に更新する。

αブレンディング（α合成）は、α値（Ａ値）に基づく半透明合成処理（通常αブレンディング、加算αブレンディング又は減算αブレンディング等）のことである。

なお、α値は、各ピクセル（テクセル、ドット）に関連づけて記憶できる情報であり、例えば色情報以外のプラスアルファの情報である。α値は、マスク情報、半透明度（透明度、不透明度と等価）、バンプ情報などとして使用できる。

描画部１２０は、頂点シェーダ部（頂点処理部）１２２、ピクセルシェーダ部（ピクセル処理部）１２４を含む。

頂点シェーダ部１２２は、頂点単位の処理（per vertex processing）である頂点処理を行う。この頂点処理では、頂点処理プログラム（頂点シェーダプログラム、第１のシェーダプログラム）に従って、頂点の移動処理、座標変換処理（ワールド座標変換、カメラ座標変換、頂点座標変換）、ライティング処理、或いはデータ出力処理（レジスタ格納処理）等が行われる。そして、その処理結果に基づいて、オブジェクトを構成する頂点群について与えられた頂点データが変更（更新、調整）される。そして、頂点処理後の頂点データに基づいてラスタライズ（走査変換）が行われ、ポリゴン（プリミティブ）の面とピクセルとが対応づけられる。

そしてこのラスタライズに続いて、ピクセルシェーダ部１２４は、ピクセル単位の処理（per pixel processing）であるピクセル処理を行う。このピクセル処理（ピクセルシェーダによるシェーディング、フラグメント処理）では、ピクセル処理プログラム（ピクセルシェーダプログラム、第２のシェーダプログラム）に従って、テクスチャのフェッチ（テクスチャマッピング）、ライティング処理、色データの設定／変更、半透明合成、アンチエイリアス等が行われる。そして画像を構成するピクセルの最終的な描画色を決定し、透視変換されたオブジェクトの描画色を描画バッファ１７４（ピクセル単位で画像情報を記憶できるバッファ。ＶＲＡＭ、レンダリングターゲット）に出力（描画）する。即ち、ピクセル処理では、画像情報（色、法線、輝度、α値等）をピクセル単位で設定あるいは変更するパーピクセル処理を行う。これにより、オブジェクト空間内において仮想カメラ（所与の視点）から見える画像が生成される。

なお頂点処理やピクセル処理は、シェーディング言語によって記述されたシェーダプログラムによって、ポリゴン（プリミティブ）の描画処理をプログラム可能にするハードウェア、いわゆるプログラマブルシェーダ（頂点シェーダやピクセルシェーダ）により実現できる。プログラマブルシェーダでは、頂点単位の処理やピクセル単位の処理がプログラム可能になることで描画処理内容の自由度が高く、従来のハードウェアによる固定的な描画処理に比べて表現力を大幅に向上させることができる。

そして本実施形態ではオブジェクト空間設定部１１０が、キャラクタ（モデルオブジェクト）が移動するオブジェクト空間の設定を行う。またテクスチャ記憶部１７８が、キャラクタ（モデルオブジェクト）を構成する複数のパーツオブジェクトのうちの第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した色パターンを有し、第１のパーツオブジェクトの表面の色がテクセルに設定される展開図方式のカラーマップテクスチャを記憶する。また第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した反射情報パターンを有し、反射情報がテクセルに設定される展開図方式の反射マップテクスチャを記憶する。

そしてピクセルシェーダ部１２４が含むライティング処理部１２６がライティング処理を行う。具体的にはこのライティング処理は、光源情報（ライトベクトル、光源色、明るさ、光源タイプ等）、照明モデル、法線ベクトル、オブジェクトのマテリアル・パラメータ（色、材質）などを用いて行われる。なお照明モデルとしては、アンビエント光とディフューズ光だけを考慮したランバードの照明モデルや、アンビエント光、ディフューズ光に加えてスペキュラ光も考慮するフォンの照明モデルやブリン・フォンの照明モデルなどがある。

そして本実施形態ではライティング処理部１２６が、テクスチャ記憶部１７８に記憶される反射マップテクスチャのテクセルに設定された反射情報と、照明モデル（照明モデルの演算式）と、光源情報（ライトベクトル）に基づいて、第１のパーツオブジェクトのライティング処理を行う。例えばキャラクタの表面のうち、ライティング処理が行われる領域として設定されるライティング処理領域（例えば液体付着領域）において、光沢（光の反射）を表現するためのライティング処理（スペキュラ演算）を行う。例えば反射マップテクスチャの反射情報（反射率）をマスク情報として用いて、反射情報によりライティング処理領域とそれ以外の領域を判別し、判別されたライティング処理領域に対して、反射情報と照明モデルと光源情報に基づくライティング処理を行う。例えば、反射マップテクスチャのテクセルのうち、ライティング処理領域以外の領域に対応するテクセルでは、スペキュラ演算を無効にする第１の値（例えば０の値）が設定され、ライティング処理領域に対応するテクセルでは、第１の値以外の値（例えば０より大きく、１以下の値）に設定される。そして反射情報が第１の値に設定されている場合に、スペキュラ演算により得られるスペキュラ値を０にする。一方、反射情報が第１の値以外の値に設定される場合には、その値を反射率としてスペキュラ演算を行う。

なお第１のパーツオブジェクトは、キャラクタの例えば腕、顔（頭）、足、又は武器（剣、拳銃等）のオブジェクトであり、ライティング処理部１２６は、反射マップテクスチャのテクセルに設定された反射情報と照明モデルと光源情報に基づいて、キャラクタの腕、顔、足、又は武器のオブジェクトのライティング処理を行う。

また本実施形態ではテクスチャ記憶部１７８が、第１のパーツオブジェクトの表面の凹凸（バンプ）を表すための法線マップテクスチャを記憶する。具体的には、第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した法線ベクトルパターンを有し、法線ベクトルの情報がテクセルに設定される展開図方式の法線マップテクスチャを記憶する。そしてピクセルシェーダ部１２４が含むバンプ処理部１２８は、テクスチャ記憶部１７８からフェッチした法線マップテクスチャに基づいて、第１のオブジェクトの表面の凹凸を表すためのバンプ処理を行う。具体的には、法線マップテクスチャのテクセルに設定された法線ベクトルの情報に基づいて、ライティング処理領域においてバンプ処理を行い、第１のパーツオブジェクトの表面にあたかも凹凸があるかのように見える、シェーディング処理を施す。なおライティング処理部１２６やバンプ処理部１２８をピクセルシェーダ部１２４に含ませない変形実施も可能である。

音生成部１３０は、処理部１００で行われる種々の処理の結果に基づいて音処理を行い、ＢＧＭ、効果音、又は音声などのゲーム音を生成し、音出力部１９２に出力する。

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、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。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（ゲーム機、携帯電話）を用いて分散処理により生成してもよい。

２．本実施形態の手法
２．１展開図方式のテクスチャによるライティング処理
図２（Ａ）に、キャラクタを構成する第１のパーツオブジェクトＰＯＢの例を示す。実際のキャラクタのパーツオブジェクトは、多数のポリゴンにより複雑に形成されているが、図２（Ａ）では説明を簡素化するために、パーツオブジェクトＰＯＢが６角柱である場合の例を示している。

本実施形態ではキャラクタは、立体形状の複数のパーツオブジェクト（部位オブジェクト）により構成される。具体的には、キャラクタの右腕、左腕、頭（顔）、右足、左足、武器、又は胴等を表すパーツオブジェクトにより構成される。そしてこれらのパーツオブジェクトに対して、各パーツオブジェクトの展開図に対応したカラーマップテクスチャ、反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャが用意されて、各パーツオブジェクトにマッピングされる。

例えば図２（Ｂ）（Ｃ）に、図２（Ａ）の６角柱のパーツオブジェクトＰＯＢにマッピングされる展開図方式のカラーマップテクスチャ、反射マップテクスチャの例を示す。図２（Ｂ）のカラーマップテクスチャは、パーツオブジェクトＰＯＢの展開図に対応した色パターンを有し、パーツオブジェクトＰＯＢの表面の色がテクセルに設定されるテクスチャである。また図２（Ｃ）の反射マップテクスチャは、パーツオブジェクトＰＯＢの展開図に対応した反射情報パターンを有し、パーツオブジェクトＰＯＢにマッピングすべき反射情報がテクセルに設定されるテクスチャである。本実施形態ではライティング処理部１２６が、反射マップテクスチャのテクセルに設定された反射情報と照明モデルと光源情報に基づいて、パーツオブジェクトＰＯＢのライティング処理を行う。

例えば本実施形態ではキャラクタ（パーツオブジェクト）の肌（広義には表面）に付着する汗（広義には液体、水分）の画像表現を以下の手法により実現している。なお以下では、本実施形態の手法を、キャラクタの表面に付着する液体の光の反射に適用した場合を例にとり説明するが、本実施形態の手法はこれに限定されず、液体以外の物体による光の反射にも適用できる。例えばキャラクタが着る服による光の反射や、キャラクタが身につける装飾品による光の反射や、キャラクタが所持する武器（例えば剣、銃）の表面での光の反射にも、本実施形態の手法は適用できる。また以下では、キャラクタに付着する液体が汗である場合を例にとり説明するが、本実施形態の液体は汗に限定されない。例えば雨のしずくや、キャラクタの目から流れる涙等であってもよい。或いは海から出現する半漁人等のモンスターの表面に付着する液体等であってもよい。

本実施形態ではキャラクタの汗を表現するために、図３（Ａ）に模式的に示される反射マップテクスチャをテクスチャ記憶部１７８に記憶する。この反射マップテクスチャでは、そのテクセルに、汗の光沢（テカリ）を表現するための反射情報が設定される。この反射情報としては、汗での光の反射率や、汗での反射光の光沢色（光源色）などが考えられる。この反射情報は、液体により光が反射する領域と反射しない領域を区別するためのマスク情報としても機能することができる。

例えば図３（Ａ）では、キャラクタの肌（表面）のうち汗（液体）が付着する領域として設定される汗付着領域（広義にはライティング処理領域）に対応する反射マップテクスチャのテクセル（テクセル領域）において、反射率Ｋｓが例えば１．０（最大値）に設定される。これにより、キャラクタの汗付着領域には反射率Ｋｓ＝１．０の反射マップテクスチャがマッピングされるようになる。一方、汗付着領域（ライティング処理領域）以外の領域に対応するテクセルでは、ライティング処理のスペキュラ演算を無効にする第１の値である例えば０．０（最小値）に、反射率Ｋｓが設定される。これにより、この領域には反射率Ｋｓ＝０．０の反射マップテクスチャがマッピングされるようになる。そしてこのように反射率Ｋｓ（反射情報）が０．０（第１の値）に設定されると、ライティング処理部１２６によるスペキュラ演算が無効にされて、スペキュラ値が０になる。なお図３（Ａ）では、反射マップテクスチャのテクセルに設定される反射率Ｋｓが０．０と１．０である場合を示しているが、これの中間の値をテクセルに設定してもよい。例えば反射率Ｋｓ＝１．０である領域からＫｓ＝０．０である領域に向かって、反射率Ｋｓが徐々に減少するようなグラディエーション設定を行ってもよい。

さて、現実世界での照光現象をシミュレートするための数学的モデルとして、この種の画像生成システムでは種々の照明モデルが用いられている。図３（Ｂ）に、光源が平行光である場合の照明モデルの例を示す。このブリン・フォンの照明モデル（鏡面反射モデル）は例えば下式（１）で表すことができる。

Ｉ＝Ｋｓ×（Ｎ・Ｈ）^Ｐ×Ｉｓ＋Ｋｄ×（Ｎ・Ｌ）×Ｉｄ＋Ｋａ×Ｉａ（１）
ここでＫｓ、Ｋｄ、Ｋａは、各々、スペキュラ光、ディフューズ光、アンビエント光についての反射率（反射係数）であり、Ｉｓ、Ｉｄ、Ｉａは、スペキュラ光、ディフューズ光、アンビエント光の強度（輝度、色）である。Ｎはオブジェクトの法線ベクトルであり、Ｌは光源ＬＳのライトベクトルであり、Ｈはハーフベクトルであり、Ｐは鏡面反射指数（ハイライト特性係数）である。またハーフベクトルＨは、Ｈ＝（Ｅ＋Ｌ）／｜Ｅ＋Ｌ｜と表すことができる。

このブリン・フォンの照明モデルでは、スペキュラ光の強さは法線ベクトルＮとハーフベクトルＨの内積のべき乗で表される。従って、法線ベクトルＮとハーフベクトルＨの向きが近くなる場所ほど、スペキュラ光が強くなる。また鏡面反射指数Ｐが例えば１０以下というように小さい場合には、広い範囲にわたって鏡面反射のハイライトが広がり、鏡面反射指数Ｐが例えば１００ぐらいに大きい場合には、ハイライトが小さな点になる。

本実施形態の照明モデルは下式（２）で表されるようなフォンの照明モデルであってもよい。

Ｉ＝Ｋｓ×（Ｌ・Ｒ）^Ｐ×Ｉｓ＋Ｋｄ×（Ｎ・Ｌ）×Ｉｄ＋Ｋａ×Ｉａ（２）
ここでＲは反射ベクトルであり、Ｒ＝−Ｅ＋２（Ｎ・Ｅ）Ｎの式により求めることができる。このフォンの照明モデルでは、スペキュラ光の強さはライトベクトルＬと反射ベクトルＲの内積のべき乗で表される。従って、ライトベクトルＬと反射ベクトルＲの向きが近くなる場所ほど、スペキュラ光が強くなる。

なお本実施形態の照明モデルは上式（１）（２）の照明モデルに限定されない。例えば上式（１）（２）の照明モデルに対して明るさ補正等を行ってもよいし、上式（１）（２）とは異なる式で表される照明モデルを用いてもよい。

そして本実施形態ではライティング処理部１２６が、図３（Ａ）の反射マップテクスチャの反射情報と、図３（Ｂ）の照明モデルと、光源情報に基づいて、キャラクタの表面のライティング処理を行っている。具体的には汗付着領域において汗の光の反射を表すためのライティング処理を行っている。

例えば比較例の手法として、キャラクタの汗付着領域に汗の色の着色処理を行うことで、汗を表現する手法が考えられる。具体的には汗付着領域に汗のカラーマップテクスチャをマッピングする。

しかしながら、この比較例の手法では、視線ベクトル、ライトベクトル、キャラクタの位置・方向関係が変化しても、汗の光沢は変化せず、常に同じような汗の画像が生成されるため、リアル感に乏しい。

これに対して本実施形態の手法によれば、視線ベクトル、ライトベクトル、キャラクタの位置・方向関係が変化すると、それに応じて汗での光の反射の具合が変化するようになる。例えば図３（Ｂ）において、ハーフベクトルＨとキャラクタの法線ベクトルＮのなす角度（或いはＬとＲのなす角度）が０度に近い位置・方向関係になると、汗付着領域において汗の光が強く反射して見える画像が生成される。一方、ハーフベクトルＨと法線ベクトルＮのなす角度（或いはＬとＲのなす角度）が大きくなる位置・方向関係になると、汗付着領域における汗の光の反射が弱い画像が生成される。従って、比較例の手法に比べて、生成される画像のリアル度を格段に向上できる。

例えば本実施形態をサッカーゲーム等のスポーツゲームに適用した場合を考える。この場合に、キャラクタがスタジアムのフィールド上を移動した時に、キャラクタの肌の法線ベクトルＮの方向と、スタジアムに配置された照明からのライトベクトルＬの方向と、キャラクタを追う仮想カメラの視線ベクトルＥの位置・方向関係に応じて、キャラクタの汗の光具合がリアルタイムに変化する。従って、あたかも本当の人間がサッカーをプレイしているかのような見える仮想現実感をプレーヤに与えることができる。

また本実施形態では、反射マップテクスチャの反射情報である反射率Ｋｓが０．０に設定されると、その部分に光があたっても、スペキュラ演算が無効になり、光の鏡面反射が起こらないようになる。従って、鏡面反射が起きると不自然になる部分については、Ｋｓ＝０．０に設定するだけでスペキュラ演算を無効にできるようになり、キャラクタのデザインを容易化できる。

２．２展開図方式のテクスチャの詳細例
図４、図５、図６に、各々、本実施形態で使用されるカラーマップテクスチャ、反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャの詳細例を示す。これらのテクスチャは、キャラクタを構成する複数のパーツオブジェクトのうちの腕のパーツオブジェクトにマッピングされるテクスチャである。

例えば図４のカラーマップテクスチャは、腕パーツオブジェクト（広義には第１のパーツオブジェクト）の展開図に対応した色パターン（テクスチャ色のパターン）を有する。そして腕パーツオブジェクトの表面の色がカラーマップテクスチャのテクセルに設定される。即ち閉じた図形である立体形状の腕パーツオブジェクトを、開いた図形である展開図にした場合に、この展開図に対してマッピングされるべき色パターンを有するカラーマップテクスチャを用意する。別の言い方をすれば、腕パーツオブジェクトを包み込むようにマッピングされる１枚のカラーマップテクスチャを用意する。例えば図４のカラーマップテクスチャは、腕（広義には部位）の表の部分と裏の部分は異なる色パターンになっており、腕の下腕部分と上腕部分も異なる色パターンになっている。そしてこのように腕の各部分の色パターンが異なる展開図方式のカラーマップテクスチャを、腕パーツオブジェクトを包み込むようにマッピングする。

例えば図９（Ａ）の比較例の手法では、パーツオブジェクトＰＯＢが複数のポリゴンＰＬにより構成される。そしてこれらの複数の各ポリゴンＰＬに対して、肌の模様を表すカラーマップテクスチャＴＥＸを繰り返しマッピングすることで腕の画像を生成する。

この比較例の手法では、テクスチャの使用記憶容量を節約できるという利点がある。しかしながら、腕の各部分での肌の模様が同じになるため、生成される画像が単調になる。従って、ポリゴンで作った人工的に見えるキャラクタ画像が生成されてしまい、プレーヤの仮想現実感を向上できない。

これに対して図４に示すようなカラーマップテクスチャを用いれば、腕の各部分のディテール画像をカラーマップテクスチャに描くことができる。従って、図９（Ａ）の比較例の手法に比べて、生成される腕の画像のリアル度を格段に向上できる。そして本当の人間の肌の色を持つようなリアルなキャラクタ画像を生成でき、プレーヤの仮想現実感を向上できる。

そして本実施形態では図５に示すように、図４のカラーマップテクスチャと同様に、反射マップテクスチャについても展開図方式のテクスチャを用いている。この図５の反射マップテクスチャは、腕パーツオブジェクトの展開図に対応した反射情報パターン（マスクパターン）を有する。そして腕パーツオブジェクトの表面にマッピングすべき反射情報が反射マップテクスチャのテクセルに設定される。即ち、閉じた図形である腕パーツオブジェクトの展開図に対してマッピングされるべき反射情報パターンを有する反射マップテクスチャを用意する。別の言い方をすれば、腕パーツオブジェクトを包み込むようにマッピングされる１枚の反射マップテクスチャを用意する。例えば図５の反射マップテクスチャは、腕の表の部分と裏の部分は異なる反射情報パターンになっており、腕の下腕部分と上腕部分も異なる反射情報パターンになっている。そして、このように腕の各部分の反射情報パターンが異なる展開図方式の反射マップテクスチャを、腕パーツオブジェクトを包み込むようにマッピングする。

例えば図９（Ｂ）の比較例の手法では、円の中心に近づくほど明るくなり、円の中心から遠ざかるほど暗くなる反射マップテクスチャを用意する。そしてハーフベクトルＨと法線ベクトルＬの方向が一致する場合には、円の中心付近の反射情報（反射率＝１．０）がフェッチされてマッピングされる。一方、ハーフベクトルＨと法線ベクトルＬの方向が一致しない場合には、円の輪郭付近の反射情報（反射率＝０．０）がフェッチされてマッピングされる。

しかしながらこの比較例の手法では、ハーフベクトルＨと法線ベクトルＬが一致する場所にハイライトが生成されるというような単調なスペキュラ効果しか実現できない。従って、キャラクタの汗による光のスペキュラ効果を実現するのが困難となる。

これに対して本実施形態では、腕パーツオブジェクトの各部分のうちライティング処理領域に対応する反射マップテクスチャのテクセル領域に対して、高い反射率の反射情報を描くだけで、ライティング処理領域での光のスペキュラ効果を実現できる。従って、反射マップテクスチャの反射情報パターンを変えるだけで、種々の反射パターンのスペキュラ効果を表現でき、リアルなキャラクタ画像を生成できる。例えば図４のカラーマップテクスチャにおいて、筋肉の筋を表す画像パターンを描いたとする。この場合には、図５の反射マップテクスチャにおいて、筋肉の筋を表すパターン画像に対応する領域のテクセルに対して、キャラクタの汗を表現するために、高い反射率の反射情報を書き込む。即ちカラーマップテクスチャに所与の画像パターンが描かれた場合に、反射マップテクスチャのテクセル（その画像パターンが描かれた領域に対応するテクセル）に対して、その画像パターンに対応した反射情報を書き込む。このようにすれば、キャラクタの腕の筋肉の筋に沿って例えば汗等が流れているかのように見える画像を生成できる。

また本実施形態では図６に示すように、図４のカラーマップテクスチャや図５の反射マップテクスチャと同様に、法線マップテクスチャについても展開図方式のテクスチャを用いている。この図６の法線マップテクスチャは、腕パーツオブジェクトの展開図に対応した法線ベクトルパターン（マスクパターン）を有する。そして腕パーツオブジェクトの表面にマッピングすべき法線ベクトルが法線マップテクスチャのテクセルに設定される。即ち、展開図の図形に対してマッピングされるべき法線ベクトルパターンを有する法線マップテクスチャを用意する。別の言い方をすれば、腕パーツオブジェクトを包み込むようにマッピングされる１枚の法線マップテクスチャを用意する。そしてこのように腕の各部分の法線ベクトルパターンが異なる展開図方式の法線マップテクスチャを、腕パーツオブジェクトを包み込むようにマッピングする。

図７に本実施形態により生成されるキャラクタの腕の画像の例を示す。図７では、キャラクタの腕の汗の光沢がリアルに表現されている。そして図３（Ｂ）の法線ベクトルＮとハーフベクトルＨ（或いはＬとＲ）の方向が一致すると、汗付着領域（ライティング処理領域）での汗の光沢が増し、これらのベクトルの方向が一致しなくなると、汗付着領域での汗の光沢が減るようになる。また図７では、キャラクタの筋肉の筋等にそって汗の光沢が表現される。また本実施形態では汗の凹凸を法線マップテクスチャを用いて表現しているため、平面的ではなく立体的に見える汗が表現される。

図８に本実施形態により生成されるキャラクタの顔（頭）の画像の例を示す。図８では、キャラクタの顔のひたいや、目の下や、唇の上に汗付着領域（ライティング処理領域）が設定される。そして本実施形態では、ライティング処理部１２６が、これらの汗付着領域において、汗の光沢を表すためのライティング処理を行い、バンプ処理部１２８が、汗の凹凸を表すためのバンプ処理を、これらの汗付着領域において行う。こうすることで、これらの汗付着領域では、汗の光沢のみならず汗（肌）の凹凸も表現されるようになる。即ち、ライトにより光る汗が、あたかも肌（皮膚）の凹凸に沿って付着しているかのように見える画像を生成でき、本物の肌に汗が付着しているかのような印象をプレーヤに与えることができる。

この点、図９（Ｂ）の手法では、ライティング処理とバンプ処理を連動させた処理を実現できないため、図８のような画像を生成することは難しい。これに対して本実施形態では、ライティング処理部１２６、バンプ処理部１２８がピクセルシェーダ部１２４に含まれ、これらのライティング処理部１２６、バンプ処理部１２８が、反射マップテクスチャと法線マップテクスチャを用いてピクセル単位でのライティング処理とバンプ処理を行う。従ってライティング処理とバンプ処理を連動させた処理を実現でき、図８のような汗の光沢と汗の凹凸の両方が表現された画像を生成できる。

また図８において、例えば、目の上の隈の部分や鼻の穴の部分や顎の下の部分において、スペキュラ効果が現れると不自然な画像になる。この点、本実施形態では、これらの部分においては、Ｋｓ＝０．０に設定することで、スペキュラ演算を無効にできる。従って、光源からの光がこの部分にあたったとしても、この部分では鏡面反射が生じないようになり、より自然でリアルな画像を少ない処理負荷で生成できる。

２．３反射マップテクスチャ
図１０は反射マップテクスチャの説明図である。図１０ではテクスチャ記憶部１７８が、反射マップテクスチャのαプレーンに、反射情報として反射率（反射係数）を記憶している。そしてライティング処理部１２６は、汗付着領域（ライティング処理領域）において、αプレーンの反射率で光が鏡面反射するライティング処理を行う。一方、テクスチャ記憶部１７８は、反射マップテクスチャの色プレーンに、反射情報として汗等の光沢色（光源色）を記憶する。例えば反射マップテクスチャのＲ、Ｇ、Ｂプレーンのテクセルに、光沢色のＲ、Ｇ、Ｂデータが記憶される。そしてライティング処理部１２６は、汗付着領域において、色プレーンの光沢色で光が鏡面反射するライティング処理を行う。

図１０の反射マップテクスチャによれば、αプレーンに設定される反射率を用いて、汗付着領域での光の反射の強度を制御できる。一方、Ｒ、Ｇ、Ｂの色プレーンに設定される光沢色に基づいて、汗により反射する色を制御できる。例えば黄色の肌を有するキャラクタでは、汗の光沢色を黄色に設定したり、白の肌のキャラクタでは、汗の光沢色を青みがかった色に設定するなどの制御が可能になる。これにより、更にリアルな画像を生成できる。

なお図１０では、反射マップテクスチャの反射情報として光沢色を設定しているが、これらの光沢色を設定せずに、反射率のみを設定するようにしてもよい。またαプレーンに設定される反射情報は反射率そのものでもあってもよいし、反射率と等価なパラメータ（マスクパラメータ）であってもよい。また反射率をＲ、Ｇ、Ｂのいずれかの色プレーンに設定する変形実施も可能である。

２．４法線マップテクスチャ
本実施形態ではキャラクタの汗（肌）の凹凸を表すための法線マップテクスチャに基づいて、汗付着領域（ライティング処理領域）においてバンプ処理を行っている。この場合に図１１に示すように、反射マップテクスチャでは、汗付着領域において反射率Ｋｓが高い値に設定されると共に、この法線マップテクスチャにおいても、汗付着領域において凹凸を表現する法線ベクトルに設定されている。具体的には法線マップテクスチャでは、バンプ用の法線ベクトルＮＢのＸ、Ｙ、Ｚ座標（頂点座標系での座標）が、各々、テクスチャのＲ、Ｇ、Ｂプレーンに記憶される。従って、法線ベクトルＮＢが全てＺ方向を向いているような平らな面では、法線ベクトルＮＢのＸ、Ｙ座標（Ｒ、Ｇ成分）が０になり、Ｚ座標（Ｂ成分）だけが値を持つため、法線マップテクスチャの色は青になる。一方、図１１のＡ１に示すように凹凸がある面では、バンプ用の法線ベクトルＮＢのＸ、Ｙ座標が値を有するため、法線マップテクスチャの色は青とは異なる色になる。そして本実施形態では図１１のＡ２に示すように、反射率Ｋｓが高い値に設定されている汗付着領域において、法線ベクトルＮＢのＸ、Ｙ座標が値を有しており、青以外の色になっている。そしてこのような法線ベクトルＮＢを用いてシェーディングを行うことで、Ａ１に示すような汗の形状を疑似表現できる。これにより図７、図８に示すようなリアルな画像を生成できる。

２．５頂点シェーダ、ピクセルシェーダ
図１２（Ａ）に頂点シェーダ部１２２、ピクセルシェーダ部１２４の詳細な構成例を示す。頂点シェーダ部１２２（頂点処理部）の機能は、例えばベクトル演算ユニットなどのハードウェアと、図１２（Ｂ）に示すような頂点シェーダプログラム（頂点処理プログラム）により実現できる。この頂点シェーダプログラムには頂点毎の処理を行うための変数、関数等が記述されている。またピクセルシェーダ部１２４（ピクセル処理部）の機能も、例えばベクトル演算ユニットなどのハードウェアと、図１２（Ｂ）に示すようなピクセルシェーダプログラム（ピクセル処理プログラム）により実現できる。このピクセルシェーダプログラムにはピクセル毎の処理を行うための変数、関数等が記述されている。

図１２（Ａ）では頂点シェーダ部１２２は、座標変換部１０と出力部１２を含む。ここで座標変換部１０は種々の座標系への座標変換を行う。具体的には例えば図１３（Ａ）に示すように、頂点座標ＰＶ、視線ベクトルＥ、ライトベクトルＬ、法線ベクトルＮ、従法線ベクトル（接ベクトル）Ｔ、従法線ベクトルＢを、例えばローカル座標系からワールド座標系に変換する。なおこれらのベクトル等の一部のみをワールド座標系に変換してもよい。出力部１２は変換後の頂点座標ＰＶ、視線ベクトルＥ、ライトベクトルＬ等を出力レジスタに格納してピクセルシェーダ部１２４に渡す。

ラスタライズ処理部１２３はラスタライズ（走査線変換）処理を行う。具体的にはラスタライズ処理部１２３には、頂点シェーダ部１２２から加工済みの頂点データが入力される。そしてラスタライズ処理部１２３は、加工済みの頂点データに基づいて、ポリゴンを構成するピクセルの生成処理を行う。この場合に例えば、頂点データに含まれる頂点座標、各種ベクトル（法線ベクトル等）、頂点色、頂点テクスチャ座標等の補間処理（線形補間等）が行われ、ピクセル座標や、ピクセルでの各種ベクトルや、ピクセル色や、ピクセルでのテクスチャ座標等が求められる。

ピクセルシェーダ部１２４はテクスチャフェッチ部２０（テクスチャマッピング部）とピクセル加工処理部２２を含む。テクスチャフェッチ部２０は、テクスチャのフェッチ処理（マッピング、サンプリング処理）を行う。具体的には、ピクセルのテクスチャ座標等を用いてテクスチャ記憶部１７８からテクスチャのデータを読み出す。

ピクセル加工処理部２２は、ピクセルデータに対する種々の加工処理を行う。そしてこの加工処理により、ピクセル（フラグメント）の色が決定される。そして加工処理（ピクセルシェーダ）の後に、例えばシザーテスト、アルファテスティング、深度テスト又はステンシルテストなどを実行して、そのピクセル（フラグメント）が表示されるのか否かを最終的に決定する。なおそのピクセルが表示されることが決まった後に、更にピクセルデータの加工処理（フォグ、半透明合成、アンチエイリアス）が行われて、加工処理後のピクセルデータがフレームバッファに書き込まれることになる。

本実施形態では、ライティング処理部１２６、バンプ処理部１２８がピクセルシェーダ部１２４（ピクセル加工処理部２２）に含まれて、ピクセル単位のライティング処理、バンプ処理を行う。従ってキャラクタのパーツオブジェクトの各ピクセルの最終的な色を、図５、図６に示すような展開図方式の反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャを用いたピクセル単位のライティング処理、バンプ処理により求めることができる。従ってキャラクタの汗の光沢と表面の凹凸の両方が表現された画像の生成が容易になる。

さて本実施形態では図１３（Ａ）に示すように、頂点シェーダ部１２２が、第１、第２の従法線ベクトルＴ、Ｂ等を、ワールド座標系に座標変換する。そしてピクセルシェーダ部１２４は、法線マップテクスチャにより得られた法線ベクトルＮＢを、第１、第２の従法線ベクトルＴ、Ｂに基づきワールド座標系に座標変換する。具体的にはバンプ用の法線ベクトルＮＢのＸ座標、Ｙ座標をＮＢＸ、ＮＢＹとした場合に、ＮＢＸ×Ｔ＋ＮＢＹ×Ｂの式で表される座標変換を行う。そしてバンプ処理部１２８は、座標変換後の法線ベクトルＮＢに基づいてバンプ処理を行う。

例えば図１３（Ｂ）に頂点座標系（接ベクトル空間）の例を示す。この頂点座標系はオブジェクトＯＢの頂点毎に計算した従法線ベクトルＴ、Ｂを基底ベクトルとした座標系である。この頂点座標系では、全ての頂点において、法線ベクトルはＺ軸の正の方向を向く。また従法線ベクトルＴ（接ベクトル）はＸ軸に沿った方向を向き、従法線ベクトルＢはＹ軸に沿った方向を向く。

法線マップテクスチャを用いたバンプ処理（バンプマップ）を行う場合には、頂点シェーダ部１２２が、視線ベクトルＥやライトベクトルＬを頂点座標系（接ベクトル空間）に座標変換するのが一般的である。このようにすれば、法線マップテクスチャの法線ベクトルＮＢのＸ、Ｙ座標をそのままテクスチャ座標Ｕ、Ｖとして使用できるからである。

この点、本実施形態では頂点シェーダ部１２２が、視線ベクトルＥ、ライトベクトルＬ等を頂点座標系ではなくワールド座標系に座標変換して出力している。このようにワールド座標系を用いることで、これらのベクトルを用いた演算の精度を向上できる。

しかしながら、これらのベクトルがワールド座標系のベクトルであると、法線マップテクスチャの法線ベクトルＮＢのＸ、Ｙ座標をそのままテクスチャ座標Ｕ、Ｖとして使用できないという問題がある。

そこで本実施形態では図１３（Ａ）に示すように、頂点シェーダ部１２２が従法線ベクトルＴ、Ｂについてもワールド座標系に変換する。そしてピクセルシェーダ部１２４が、法線マップテクスチャの法線ベクトルＮＢを、座標変換後の従法線ベクトルＴ、Ｂに基づいて、例えばＮＢＸ×Ｔ＋ＮＢＹ×Ｂの式でワールド座標系に座標変換する。このようにすれば、図６に示す法線マップテクスチャを、図４、図５のカラーマップテクスチャ、反射マップテクスチャと同様の座標系で取り扱って、キャラクタの腕パーツオブジェクトにマッピングできるようになり、処理を簡素化できる。

２．６反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャの変化
図７、図８の画像において、常に同じ固定の場所の汗付着領域にキャラクタの汗が付着すると、画像のリアル度に欠けるという課題がある。

そこで本実施形態ではパラメータ演算部１１６がキャラクタのステータスパラメータ等のパラメータを演算する。そして変化処理部１１８が、演算されたパラメータに基づいて、図１４のＢ１、Ｂ２、Ｂ３に模式的に示すように反射マップテクスチャを変化させて、汗付着領域（ライティング処理領域）の面積（大きさ）、形状（外形形状）や、光の反射率や、光沢色などを変化させる。例えば図１４のＢ１では、反射率が大きな値（例えばＫｓ＝１．０）に設定されるテクセルの領域は小さく、汗付着領域の面積も小さい。そして図１４のＢ２、Ｂ３では、反射率が大きな値に設定されるテクセルの領域が徐々に大きくなると共にその形状も変化する。これにより汗付着領域の面積も大きくなり、その形状も変化する。従って、図１４のＢ１で発生した汗の粒が徐々に大きくなり、下側に流れ落ちて行くというリアルな画像を生成できる。

また本実施形態では変化処理部１１８が、反射マップテクスチャが変化した場合に、反射マップテクスチャの変化に連動して法線マップテクスチャを変化させる。例えば汗付着領域（ライティング処理領域）の面積、形状が変化した場合に、汗付着領域の面積、形状の変化に連動して汗付着領域（ライティング処理領域）での法線マップテクスチャを変化させる。具体的には図１４のＢ１、Ｂ２、Ｂ３に示すように汗付着領域（汗付着領域に対応するテクセル領域）の面積、形状が変化した場合に、それに連動してＣ１、Ｃ２、Ｃ３に示すように法線マップテクスチャを変化させる。即ち汗付着領域における汗の凹凸が画像表現されるように、汗付着領域での法線マップテクスチャの法線ベクトルＮＢ（Ｘ、Ｙ座標）を変化させる。例えば図１４のＣ１では、汗の発生場所においてのみ法線マップテクスチャの色が青以外の色になり、それ以外の領域では青になる。そして図１４のＣ２、Ｃ３では、法線マップテクスチャが青以外の色となる領域の面積が、徐々に増えて行く。こうすることで、発生した汗の粒が徐々に大きくなり、下側に流れ落ちて行く様子をリアルに表現できる。

なお反射マップテクスチャや法線マップテクスチャを変化させる処理（テクスチャアニメーション）は、テクスチャの差し替えで実現してもよいし、テクスチャの書き換えで実現してもよい。

テクスチャの差し替えで実現する場合には、複数枚の反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャを予め用意しておく、そしてこれらの複数枚の反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャの中から、演算されたパラメータに対応するテクスチャを順次選択してテクスチャ記憶部１７８から読み出すことで、図１４のＢ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３に示すようなテクスチャアニメーションを実現する。

一方、テクスチャの書き換えで実現する場合には、汗付着領域に対応する反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャのテクセルの値を、リアルタイムに書き替えることで、テクスチャアニメーションを実現する。具体的には、例えば基本となる反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャを用意しておく。そして汗が発生したと判断された場合には、図１４のＢ１、Ｃ１に示すように汗の発生場所に対応する領域のテクセルの反射情報、法線ベクトルを書き換える。例えばその領域の反射率が高くなるように反射情報を書き換え、その領域で凹凸が見えるように法線ベクトルを書き換える。そして演算されたキャラクタのパラメータの値に応じて、図１４のＢ２、Ｂ３、Ｃ２、Ｃ３に示すように、汗付着領域に対応する領域のテクセルの反射情報、法線ベクトルを順次書き換えて行く。このようにすれば、複数枚のテクスチャを用意する必要がなくなるため、メモリの使用記憶容量を節約したテクスチャアニメーションが可能になる。

なお反射マップテクスチャの変化に連動させて法線マップテクスチャを変化させるとは、例えば反射マップテクスチャの差し替えを行った場合に、それと同じタイミング（ほぼ同じタイミング）で法線マップテクスチャの差し替えを行うことである。或いは、反射マップテクスチャの書き換えを行った場合に、それと同じタイミング（ほぼ同じタイミング）で法線マップテクスチャの書き換えを行うことである。この場合に、タイミングのみならず、書き換える場所も、反射マップテクスチャと法線マップテクスチャとでほぼ同じ場所にする。こうすることで、汗の光沢と汗の凹凸が連動して変化して行く様子を表現できる。

次にキャラクタのパラメータの演算手法について説明する。本実施形態ではパラメータ演算部１１６が、キャラクタの体力パラメータ、運動量パラメータ、或いは時間経過パラメータ等を演算する。そして体力パラメータが少なくなるほど、或いは運動量パラメータが大きくなるほど、或いは時間経過パラメータが長くなるほど、汗のライティング処理が行われる汗付着領域の面積（総面積）を大きくする。こうすれば、キャラクタの体力が減ったり、運動量が増えたり、運動時間が長くなるにつれて、キャラクタの汗付着領域の占有面積が増え、キャラクタの汗の量が増える様子をリアルに表現できる。

図１５（Ａ）〜図１６（Ｂ）に本実施形態で使用されるテーブルデータの例を示す。例えば図１５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、各々、キャラクタの体力パラメータＰＰ、運動量パラメータＰＥ、時間経過パラメータＰＴと、汗量パラメータＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３とを対応づけるテーブルデータである。例えば図１５（Ａ）ではキャラクタの体力パラメータＰＰの値が減少するにつれて汗量パラメータＰＳ１の値が上昇する。また図１５（Ｂ）ではキャラクタの運動量パラメータＰＥの値が上昇するにつれて、汗量パラメータＰＳ２の値が増加する。また図１５（Ｃ）ではキャラクタの時間経過パラメータ（運動時間パラメータ）ＰＴの値が増えるにつれて、汗量パラメータＰＳ３の値が上昇する。

そしてこのようなパラメータＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３に基づいて、総合的な汗量（液体量）パラメータＰＳ＝Ｆ（ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３）が求められる。ここでＦ（ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３）は、ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３を引数とする所定の関数である。このような関数としては、例えばＦ（ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３）＝ｋ１×ＰＳ１＋ｋ２×ＰＳ２＋ｋ３×ＰＳ３などが考えられる。

そして図１６（Ａ）のテーブルデータは、演算された汗量パラメータＰＳと、テクスチャアニメーションのために用意された複数枚の反射マップテクスチャＲＦＴＥＸ０１、ＲＦＴＥＸ０２、ＲＦＴＥＸ０３・・・・、法線マップテクスチャＮＴＥＸ０１、ＮＴＥＸ０２、ＮＴＥＸ０３・・・とを対応付けるテーブルデータである。即ち汗量パラメータＰＳの値が増加するにつれて、ライティング処理のフェッチ対象となる反射マップテクスチャを、ＲＦＴＥＸ０１、ＲＦＴＥＸ０２、ＲＦＴＥＸ０３・・・・というように順次差し替える。そしてこれらの反射マップテクスチャの差し替えに連動して、バンプ処理のフェッチ対象となる法線マップテクスチャも、ＮＴＥＸ０１、ＮＴＥＸ０２、ＮＴＥＸ０３・・・というように順次差し替える。これにより図１４のＢ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３に示すようなテクスチャアニメーションが実現され、キャラクタの体力が減ったり、運動量が増えたり、運動時間が経過するにつれて、キャラクタの肌の汗の量が増えて行く画像表現を実現できる。

なお、キャラクタが移動するゲーム空間（オブジェクト空間）での気象の状態を、汗量パラメータＰＳに反映させてもよい。例えば図１６（Ｂ）のテーブルデータでは、ゲーム空間（スタジアム）の天候、温度と、天候係数が対応づけられている。

例えば天候が晴れで、温度が高い場合には、気象係数が大きくなり、これにより汗量パラメータＰＳの上昇率が大きくなる。従って、汗付着領域の面積の増加率が大きくなり、キャラクタが汗をかきやすくなる様子を表現できる。また例えば天候が曇りで、温度が低い場合には、気象係数が小さくなり、これにより汗量パラメータＰＳの上昇率が小さくなる。従って、汗付着領域の面積の増加率が小さくなり、キャラクタが汗をかきにくくなる様子を表現できる。

なお汗量パラメータＰＳを、このような天候係数以外の係数により制御してもよい。例えばキャラクタの緊張度、試合の緊迫度、観客・声援の多さなどを表す係数を用意し、この係数によって汗量パラメータＰＳを制御してもよい。

２．７ヒット領域での反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャの変化
本実施形態では、図１７（Ａ）に示すようにパーツオブジェクトＰＯＢに対するヒットイベントが発生すると、Ｄ１に示すヒット領域（ヒット位置）が検出される。そして図１７（Ｂ）のＤ２に示すように、検出されたヒット領域に対応するテクセルの領域において、反射マップテクスチャを変化させる処理が行われる。即ちそのテクセルに設定される反射情報が書き換えられる。また図１７（Ｃ）のＤ３に示すように、検出されたヒット領域に対応するテクセルの領域において、法線マップテクスチャを変化させる処理が行われる。即ちそのテクセルに設定される法線ベクトルの情報が書き換えられる。

即ち本実施形態では図１７（Ｂ）（Ｃ）に示すような展開図方式の反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャが用意されて、図１７（Ａ）に示すパーツオブジェクトＰＯＢに対して包み込むようにマッピングされる。従って、図１７（Ａ）のＤ１に示すヒット領域と図１７（Ｂ）（Ｃ）のＤ２、Ｄ３に示すテクセル領域が１対１に対応するようになる。このため、図１７（Ａ）のＤ１のヒット領域に対応する反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャのテクセル領域（Ｄ２、Ｄ３）を容易に特定できる。従って、特定されたＤ２、Ｄ３のテクセル領域の反射情報、法線ベクトル情報を容易に書き換えることができる。

例えば図１７（Ａ）のヒットイベントとしては、他のキャラクタのパンチやキックがキャラクタにヒットしたイベントが考えられる。このようなヒットイベントが発生した場合には、そのヒット領域に対応する反射マップテクスチャのテクセルの反射率を例えば大きな値に設定する。またヒット領域に対応する法線マップテクスチャのテクセルの法線ベクトル情報を、図１１のＡ１に示すように書き換える。このようにすれば、パンチやキックがヒットした領域に、バンプ処理によるコブができ、そのコブがライティング処理により光って見える画像を生成できる。

また本実施形態では、反射マップテクスチャを用いたライティング処理は行わずに、カラーマップテクスチャを用いた色の設定処理と、法線マップテクスチャを用いたバンプ処理だけを行うようにしてもよい。即ち反射マップテクスチャの書き換え処理は行わずに、カラーマップテクスチャと法線マップテクスチャの書き換え処理だけを行うようにしてもよい。例えば銃から発射された弾がキャラクタにヒットした場合に、そのヒット領域に対応するカラーマップテクスチャのテクセルの色を、弾が当たったことを表す弾痕色に書き換える。同様にそのヒット領域に対応する法線マップテクスチャのテクセルの法線ベクトル情報を、ヒット領域の表面が窪んで見える情報に書き換える。こうすれば、弾がヒットした領域に弾痕が発生し、その弾痕がバンプ処理により窪んで見える画像を生成できる。

特に図１７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の展開図方式のテクスチャを用いたライティング処理やバンプ処理は、ピクセルシェーダ部１２４により行うことで、処理を効率化できる。例えば本実施形態の比較例として、弾痕表現用のテクスチャを用意し、弾のヒット位置に弾痕表現用のテクスチャをマッピングする手法が考えられる。しかしながら、この比較例の手法によると、弾のヒット位置を特定してテクスチャをマッピングする処理が必要になり、処理負荷が重くなる。これに対して、展開図方式のテクスチャを用いたピクセルシェーダ処理によれば、図１７（Ｂ）（Ｃ）のＤ２、Ｄ３に示すように反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャの書き換え処理を行い、書き換え処理後のテクスチャをピクセルシェーダ部１２４に転送するだけで済む。この場合に図１７（Ａ）のＤ１のヒット領域と図１７（Ｂ）（Ｃ）のＤ２、Ｄ３のテクセル領域は１対１に対応しているため、書き換え処理を行う領域の特定は容易である。またピクセル単位で処理を行うピクセルシェーダ部１２４は、ヒット領域の位置について意識する必要がなくなる。従って、ピクセルシェーダ部１２４の処理負荷を軽減でき、全体としての処理負荷も軽減できる。

２．８詳細な処理例
次に本実施形態の詳細な処理例を図１８のフローチャートを用いて説明する。

まずキャラクタの移動・動作処理を行う（ステップＳ１）。具体的には、操作部１６０からの操作データやプログラムなどに基づいて、１フレームごとのキャラクタの位置の変化、方向の変化、動作（モーション）の変化が、リアルタイムに演算される。

次にキャラクタの体力パラメータ、運動量パラメータ、時間経過パラメータを演算する（ステップＳ２）。例えばキャラクタの移動量や動作量に応じて、キャラクタの体力パラメータを徐々に減少させる演算を行う。またキャラクタの移動速度や加速度などに基づいてキャラクタの運動量パラメータを演算する。また試合開始後、時間経過パラメータのカウント動作を開始して、時間経過パラメータを演算する。そして演算された体力パラメータ、運動量パラメータ、時間経過パラメータに基づいて、例えば図１５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のような手法により汗量パラメータを演算する（ステップＳ３）。

次に、図１７（Ａ）で説明したように、ヒットイベントが発生したか否かを判定し、ヒットイベントが発生した場合には、ヒット領域の位置を特定する（ステップＳ４）。

次に頂点シェーダプログラムによる頂点シェーダ処理を開始する（ステップＳ５）。具体的には、図１３（Ｂ）で説明した各頂点の従法線ベクトルを取得する（ステップＳ６）。次に、頂点座標、視線ベクトル、ライトベクトル、法線ベクトル、従法線ベクトルをローカル座標系からワールド座標系に座標変換して出力レジスタに格納し、ピクセルシェーダ部に渡す（ステップＳ７）。

次に、ステップＳ３で演算された汗量パラメータ（キャラクタのパラメータ）や、ステップＳ４で特定されたヒット領域の位置に基づいて、図４、図５、図６に示すような展開図方式のカラーマップテクスチャ、反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャを書き換えて、ＶＲＡＭ（ピクセルシェーダ側）等に転送する（ステップＳ８）。例えば図１７（Ｂ）（Ｃ）で説明した手法により、反射マップテクスチャの反射情報や法線マップテクスチャの法線ベクトル情報を書き換えて、転送する。

次に、ピクセルシェーダ処理を開始する（ステップＳ９）。具体的には、図４、図５、図６に例示されるような展開図方式のカラーマップテクスチャ、反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャをフェッチする（ステップＳ１０）。そして図１３（Ａ）（Ｂ）で説明したように、フェッチした法線マップテクスチャから読み込んだバンプ用の法線ベクトルを、従法線ベクトルを用いてワールド座標系に座標変換する（ステップＳ１１）。次に、図３（Ｂ）で説明した照明モデルを用いてライティング処理を行い、スペキュラ値、ディフューズ値、アンビエント値を演算する（ステップＳ１２）。この際に、フェッチした反射マップテクスチャから読み込んだ反射情報をスペキュラ値に反映させる。例えば射情報である反射率が０．０である場合には、スペキュラ値を０にする。また反射率が０．０ではない場合には、その反射率に対応したスペキュラ値を求める。そして最後に、演算されたスペキュラ値、ディフューズ値、アンビエント値、フェッチされたカラーマップテクスチャの色情報等に基づいて、最終的なカラーを求めて出力する（ステップＳ１３）。

３．ハードウェア構成
図１９に本実施形態を実現できるハードウェア構成の例を示す。メインプロセッサ９００は、ＤＶＤ９８２（情報記憶媒体。ＣＤでもよい。）に格納されたプログラム、通信インターフェース９９０を介してダウンロードされたプログラム、或いはＲＯＭ９５０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、音処理などを実行する。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、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）させる物理シミュレーションに、マトリクス演算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。

ジオメトリプロセッサ９０４は、メインプロセッサ９００上で動作するプログラムからの指示に基づいて、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、マトリクス演算を高速に実行する。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の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。これにより、オープニング画面やゲーム画面において、ＭＰＥＧ方式等で圧縮された動画像を表示できる。

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）処理を実行する。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を利用して、描画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、描画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隠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）、デプスキューイング、ミップマッピング、フォグ処理、バイリニア・フィルタリング、トライリニア・フィルタリング、アンチエイリアシング、シェーディング処理なども行う。頂点シェーダやピクセルシェーダなどのプログラマブルシェーダが実装されている場合には、シェーダプログラムに従って、頂点データの作成・変更（更新）やピクセル（あるいはフラグメント）の描画色の決定を行う。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。

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、音声などのゲーム音を生成し、スピーカ９３２を介して出力する。ゲームコントローラ９４２やメモリカード９４４からのデータはシリアルインターフェース９４０を介して入力される。

ＲＯＭ９５０にはシステムプログラムなどが格納される。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、ＲＯＭ９５０に各種プログラムが格納される。なおＲＯＭ９５０の代わりにハードディスクを利用してもよい。ＲＡＭ９６０は各種プロセッサの作業領域となる。ＤＭＡコントローラ９７０は、プロセッサ、メモリ間でのＤＭＡ転送を制御する。ＤＶＤドライブ９８０（ＣＤドライブでもよい。）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ＤＶＤ９８２（ＣＤでもよい。）にアクセスする。通信インターフェース９９０はネットワーク（通信回線、高速シリアルバス）を介して外部との間でデータ転送を行う。

なお本実施形態の各部（各手段）の処理は、その全てをハードウェアのみにより実現してもよいし、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。

そして本実施形態の各部の処理をハードウェアとプログラムの両方により実現する場合には、情報記憶媒体には、ハードウェア（コンピュータ）を本実施形態の各部として機能させるためのプログラムが格納される。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、９０６、９１０、９３０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、９０４、９０６、９１０、９３０は、その指示と渡されたデータとに基づいて本発明の各部の処理を実現する。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語（ライティング処理領域、液体、第１のパーツオブジェクト等）と共に記載された用語（液体付着領域・汗付着領域、汗、腕パーツオブジェクト等）は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。

またライティング処理、バンプ処理、照明モデル、パラメータの演算手法も本実施形態で説明したものに限定されず、これらと均等な処理、手法も本発明の範囲に含まれる。また本発明は種々のゲームに適用できる。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、多数のプレイ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、ゲーム画像を生成するシステムボード、携帯電話等の種々の画像生成システムに適用できる。

本実施形態の画像生成システムの機能ブロック図の例。図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は展開図方式のテクスチャを用いる本実施形態の手法の説明図。図３（Ａ）（Ｂ）は本実施形態のライティング処理の説明図。カラーマップテクスチャの例。反射マップテクスチャの例。法線マップテクスチャの例。本実施形態により生成されたキャラクタの腕の画像の例。本実施形態により生成されたキャラクタの顔の画像の例。図９（Ａ）（Ｂ）は比較例の手法の説明図。反射マップテクスチャの説明図。法線マップテクスチャの説明図。図１２（Ａ）（Ｂ）は頂点シェーダ部、ピクセルシェーダ部の説明図。図１３（Ａ）（Ｂ）はワールド座標系への座標変換処理の説明図。反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャを変化させる手法の説明図。図１５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はテーブルデータの例。図１６（Ａ）（Ｂ）はテーブルデータの例。図１７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はヒット領域の位置に基づいて反射マップテクスチャ、法線マップテクスチャを書き換える手法の説明図。本実施形態の処理の詳細例。ハードウェア構成例。

符号の説明

１０座標変換部、１２出力部、２０テクスチャフェッチ部、
２２ピクセル加工処理部、１００処理部、１１０オブジェクト空間設定部、
１１２移動・動作処理部、１１４仮想カメラ制御部、１１６パラメータ演算部、
１１８変化処理部、１１９ヒットチェック部、１２０描画部、
１２２頂点シェーダ部、１２３ラスタライズ処理部、１２４ピクセルシェーダ部、
１２６ライティング処理部、１２８バンプ処理部、１３０音生成部、
１６０操作部、１７０記憶部、１７２主記憶部、１７４描画バッファ、
１７６モデルデータ記憶部、１７８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

画像を生成するためのプログラムであって、
立体形状の複数のパーツオブジェクトにより構成されるキャラクタが移動するオブジェクト空間の設定を行うオブジェクト空間設定部と、
テクスチャを記憶するテクスチャ記憶部と、
照明モデルと光源情報に基づいてライティング処理を行うライティング処理部として、
コンピュータを機能させ、
前記テクスチャ記憶部は、
前記複数のパーツオブジェクトのうちの第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した色パターンを有し、前記第１のパーツオブジェクトの表面の色がテクセルに設定されるカラーマップテクスチャと、前記第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した反射情報パターンを有し、反射情報がテクセルに設定される反射マップテクスチャとを記憶し、
前記ライティング処理部は、
前記反射マップテクスチャのテクセルに設定された前記反射情報と前記照明モデルと前記光源情報に基づいて、前記第１のパーツオブジェクトのライティング処理を行うことを特徴とするプログラム。
前記第１のパーツオブジェクトは、前記キャラクタの腕、顔、足、又は武器のオブジェクトであり、
前記ライティング処理部は、
前記反射マップテクスチャのテクセルに設定された前記反射情報と前記照明モデルと前記光源情報に基づいて、前記キャラクタの腕、顔、足、又は武器のオブジェクトのライティング処理を行うことを特徴とするプログラム。
請求項１又は２において、
前記反射マップテクスチャのテクセルのうち、前記ライティング処理が行われるライティング処理領域以外の領域に対応するテクセルでは、前記ライティング処理のスペキュラ演算を無効にする第１の値が設定され、
前記ライティング処理部は、
前記反射情報が第１の値に設定されている場合に、前記スペキュラ演算を無効にすることを特徴とするプログラム。
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記テクスチャ記憶部は、
前記反射マップテクスチャのαプレーンに、前記反射情報として反射率を記憶し、
前記ライティング処理部は、
前記αプレーンの前記反射率で光が鏡面反射するライティング処理を行うことを特徴とするプログラム。
請求項４において、
前記テクスチャ記憶部は、
前記反射マップテクスチャの色プレーンに、前記反射情報として光沢色を記憶し、
前記ライティング処理部は、
前記色プレーンの前記光沢色で光が鏡面反射するライティング処理を行うことを特徴とするプログラム。
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記テクスチャ記憶部は、
前記第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した法線ベクトルパターンを有し、法線ベクトル情報がテクセルに設定される法線マップテクスチャを記憶し、
前記法線マップテクスチャに基づいて、前記第１のパーツオブジェクトの表面の凹凸を表すためのバンプ処理を行うバンプ処理部として、
コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
頂点単位で処理を行う頂点シェーダ部と、
ピクセル単位で処理を行うピクセルシェーダ部として、
コンピュータを機能させ、
前記ピクセルシェーダ部が含む前記ライティング処理部が、前記ライティング処理を行うことを特徴とするプログラム。
請求項６において、
頂点単位で処理を行う頂点シェーダ部と、
ピクセル単位で処理を行うピクセルシェーダ部として、
コンピュータを機能させ、
前記ピクセルシェーダ部が含む前記ライティング処理部が前記ライティング処理を行い、前記ピクセルシェーダ部が含む前記バンプ処理部が前記バンプ処理を行うことを特徴とするプログラム。
請求項８において、
前記頂点シェーダ部は、
第１、第２の従法線ベクトルをワールド座標系に座標変換し、
前記ピクセルシェーダ部は、
前記法線マップテクスチャにより得られた法線ベクトルを、前記第１、第２の従法線ベクトルに基づきワールド座標系に座標変換し、
前記バンプ処理部は、
座標変換後の法線ベクトルに基づいて前記バンプ処理を行うことを特徴とするプログラム。
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記キャラクタのパラメータを演算するパラメータ演算部と、
演算された前記パラメータに基づいて、前記反射マップテクスチャを変化させて、前記第１のパーツオブジェクトの表面のうち前記ライティング処理が行われるライティング処理領域の面積及び形状の少なくとも１つを変化させる変化処理部として、
コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
請求項１０において、
前記テクスチャ記憶部は、
前記第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した法線ベクトルパターンを有し、法線ベクトル情報がテクセルに設定される法線マップテクスチャを記憶し、
前記法線マップテクスチャに基づいて、前記第１のパーツオブジェクトの表面の凹凸を表すためのバンプ処理を行うバンプ処理部として、
コンピュータを機能させ、
前記変化処理部は、
前記反射マップテクスチャが変化した場合に、前記反射マップテクスチャの変化に連動して前記法線マップテクスチャを変化させることを特徴とするプログラム。
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記第１のパーツオブジェクトに対するヒットイベントが発生した場合に、ヒット領域を検出するヒットチェック部と、
検出された前記ヒット領域に対応するテクセル領域において、前記反射マップテクスチャを変化させる変化処理部として、
コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
画像を生成するためのプログラムであって、
立体形状の複数のパーツオブジェクトにより構成されるキャラクタが移動するオブジェクト空間の設定を行うオブジェクト空間設定部と、
テクスチャを記憶するテクスチャ記憶部と、
バンプ処理を行うバンプ処理部として、
コンピュータを機能させ、
前記テクスチャ記憶部は、
前記複数のパーツオブジェクトのうちの第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した色パターンを有し、前記第１のパーツオブジェクトの表面の色がテクセルに設定されるカラーマップテクスチャと、前記第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した法線ベクトルパターンを有し、法線ベクトルの情報がテクセルに設定される法線マップテクスチャとを記憶し、
前記バンプ処理部は、
前記法線マップテクスチャに基づいて、前記第１のパーツオブジェクトの表面の凹凸を表すためのバンプ処理を行うことを特徴とするプログラム。
請求項１３において、
前記第１のパーツオブジェクトに対するヒットイベントが発生した場合に、ヒット領域を検出するヒットチェック部と、
検出された前記ヒット領域に対応するテクセル領域において、前記法線マップテクスチャを変化させる変化処理部として、
コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
請求項１３又は１４において、
頂点単位で処理を行う頂点シェーダ部と、
ピクセル単位で処理を行うピクセルシェーダ部として、
コンピュータを機能させ、
前記ピクセルシェーダ部が含む前記バンプ処理部が前記バンプ処理を行うことを特徴とするプログラム。
コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体であって、請求項１乃至１５のいずれかに記載のプログラムを記憶したことを特徴とする情報記憶媒体。
画像を生成する画像生成システムであって、
立体形状の複数のパーツオブジェクトにより構成されるキャラクタが移動するオブジェクト空間の設定を行うオブジェクト空間設定部と、
テクスチャを記憶するテクスチャ記憶部と、
照明モデルと光源情報に基づいてライティング処理を行うライティング処理部とを含み、
前記テクスチャ記憶部は、
前記複数のパーツオブジェクトのうちの第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した色パターンを有し、前記第１のパーツオブジェクトの表面の色がテクセルに設定されるカラーマップテクスチャと、前記第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した反射情報パターンを有し、反射情報がテクセルに設定される反射マップテクスチャとを記憶し、
前記ライティング処理部は、
前記反射マップテクスチャのテクセルに設定された前記反射情報と前記照明モデルと前記光源情報に基づいて、前記第１のパーツオブジェクトのライティング処理を行うことを特徴とする画像生成システム。
画像を生成する画像生成システムであって、
立体形状の複数のパーツオブジェクトにより構成されるキャラクタが移動するオブジェクト空間の設定を行うオブジェクト空間設定部と、
テクスチャを記憶するテクスチャ記憶部と、
バンプ処理を行うバンプ処理部とを含み、
前記テクスチャ記憶部は、
前記複数のパーツオブジェクトのうちの第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した色パターンを有し、前記第１のパーツオブジェクトの表面の色がテクセルに設定されるカラーマップテクスチャと、前記第１のパーツオブジェクトの展開図に対応した法線ベクトルパターンを有し、法線ベクトルの情報がテクセルに設定される法線マップテクスチャとを記憶し、
前記バンプ処理部は、
前記法線マップテクスチャに基づいて、前記第１のパーツオブジェクトの表面の凹凸を表すためのバンプ処理を行うことを特徴とする画像生成システム。