JP3084557B2

JP3084557B2 - 流体画像簡易表示方法、画像表示装置、記録媒体

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Publication number: JP3084557B2
Application number: JP10357102A
Authority: JP
Inventors: 吉隆村山
Original assignee: Konami Corp
Current assignee: Konami Corp
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2000-09-04
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: EP1011076A3; EP1011076A2; JP2000182075A; US6757644B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゲーム装置等に使
用される画像表示方法、及び、画像表示装置に関し、特
に、簡易的に流体に関する画像をゲーム装置等上におい
て表示して、充分な視覚的効果を得ることができる画像
表示方法、及び、画像表示装置に関する。更に、本発明
は、簡易的に流体に関する画像を表示するプログラムを
格納した記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のゲーム装置においてプ
レイされるゲームには、シミュレーションゲーム、ロー
ルプレイングゲーム、挌闘ゲーム、パズルゲーム等、種
々のものがあり、これらゲームに対する使用者の要求
は、多種、多様に亙っている。これら使用者の要求の一
つは、表示される動的な画像に、よりリアリティを持た
せ、使用者に対して、恰も、実際に経験しているかのよ
うな視覚的な効果を与えることである。例えば、これら
ゲームの中には、所定個所に火炎表示を行うゲームがあ
る。従来のゲームでは、複数枚のビットマップ画面を用
意し、これを微少時間間隔をおいて連続的に切り替え表
示することにより、炎がゆらめく様を擬似的にアニメー
ション表示するようなものが知られている。しかし、か
かる擬似的アニメーション表示による火炎表示では、上
述のリアリティに富んだ画像を提供することができず、
しかも、火炎のバリエーションに欠け、この面からもリ
アリティに欠ける画像しか提供できないでいた。

【０００３】炎が燃え広がる様は、この炎をもたらす可
燃性流体そのものが拡散する様子で擬似的に表現するこ
とができる。したがって、ゲーム画面中において、予め
定められた面、特に、曲面上に、流体である可燃性の気
体を仮想的に流すと共に、この気体が燃焼したような表
示を行うことにより、リアリティに富んだ画面を提供す
ることが考えられる。

【０００４】この場合、気体の流れと共に、気体の燃焼
によって生じる炎も動的に変化して、曲面の一部或いは
全体を覆うような画像表示効果が求められる。また、炎
の流れに応じて炎が移動していくだけでなく、気体の濃
度に応じて、炎の大きさ及び色等をも変化させることが
できれば、使用者、ユーザに対する視覚的効果は、より
大きくなるものと、考えられる。

【０００５】動的な表示画像のリアリティを高めるため
には、コンピュータグラフィクス等において用いられて
いるように、表示の対象となる実際の現象、事象を忠実
に再現、乃至、シミュレーションすることが考えられ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このコ
ンピュータグラフィクス等における手法を記憶容量等に
制限のあるゲーム装置に応用することは、実際には不可
能である。まして、ゲーム装置におけるゲーム空間は、
仮想的な空間であり、しかも、ゲーム空間内に設定され
る曲面も、現実には、存在しないものであるため、実際
の現象、事象を観測して、これらの現象、事象を基づい
て、シミュレーションを行うことも、困難である。

【０００７】本発明の目的は、仮想的な曲面上における
流体の流れを簡単な手法でシミュレートし、高い視覚的
な効果を実現できる画像簡易表示方法及び装置を提供す
ることである。

【０００８】本発明の他の目的は、流体の流れに伴う炎
の動き及び色を順次変化させることによって、視覚的な
リアリティを得ることができる画像簡易表示方法及び装
置を提供することである。

【０００９】本発明の更に他の目的は、流体の流れと、
その燃焼に伴う炎の色を変化させることにより、リアリ
ティの高い画像表示を行うことができるプログラムを格
納した記録媒体を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれ
ば、予め定められた三次元形状を有する面上における流
体の流れをディスプレイ装置上に表示する方法におい
て、前記面上における流体の流出開始点を平面上の開始
点にマッピングし、当該平面上の開始点における流体濃
度を割り当てておき、前記平面上の開始点から、所定方
向に単位距離だけ離れた各位置の単位時間経過後におけ
る前記流体の濃度を定めると共に、前記平面上の開始点
に割当てられた流体濃度を前記各位置における前記流体
の濃度を考慮して減少させ、更に、前記平面上の開始点
及び各位置について、前記平面上の開始点に関連した処
理と同様な処理を行うことにより、前記平面上の開始点
及び各位置に対して所定距離だけ離れた位置において、
次の単位時間経過後における流体の濃度を算出し、算出
結果を順次前記面上に再マッピングし、再マッピングの
結果を、順次、前記ディスプレイ装置上に表示すること
を特徴とする流体画像簡易表示方法が得られる。

【００１１】本発明の他の態様によれば、予め定められ
た形状を有する面上における流体の流れを画像表示する
画像表示装置において、前記面上における流体の流出開
始点を平面上の開始点にマッピングする手段と、当該平
面上の開始点における流体濃度を割り当てておき、前記
平面上の開始点から、所定方向に単位距離だけ離れた各
位置の単位時間経過後における前記流体の濃度を算出す
る手段と、前記平面上の開始点に割当てられた流体濃度
を前記各位置における前記流体の濃度を考慮して減少さ
せる手段と、前記平面上の開始点及び各位置について、
前記平面上の開始点に関連した処理と同様な処理を行う
ことにより、前記平面上の開始点及び各位置に対して所
定距離だけ離れた位置において、次の単位時間経過後に
おける流体の濃度を算出する手段と、各算出結果を順次
前記面上にマッピングし直す手段とを有することを特徴
とする画像表示装置が得られる。

【００１２】更に、本発明の別の態様によれば、予め定
められた形状を有する面上における流体の流れをディス
プレイ装置上に表示するプログラムを格納した記録媒体
において、前記面上における流体の流出開始点を平面上
の開始点にマッピングし、当該平面上の開始点における
流体濃度を割り当てておき、前記平面上の開始点から、
所定方向に単位距離だけ離れた各位置の単位時間経過後
における前記流体の濃度を定めると共に、前記平面上の
開始点に割当てられた流体濃度を前記各位置における前
記流体の濃度を考慮して減少させ、更に、前記平面上の
開始点及び各位置について、前記平面上の開始点に関連
した処理と同様な処理を行うことにより、前記平面上の
開始点及び各位置に対して所定距離だけ離れた位置にお
いて、次の単位時間経過後における流体の濃度を算出
し、算出結果を順次前記面上に再マッピングし、再マッ
ピングの結果を順次前記表示装置上に表示させるプログ
ラムを格納した記録媒体が得られる。

【００１３】本発明の他の態様によれば、炎をディスプ
レイ装置上に表示する表示する方法において、燃料の濃
度と、表示される炎の色との関係を予め定めておき、予
め定められた関係を利用して、表示される炎の色を決定
することを特徴とする画像表示方法が得られる。

【００１４】尚、上述した三次元形状を有する前記面
は、例えば、半球状のドーム形状、曲率が一定でない凹
凸を有する曲面等である。

【００１５】

【発明の実施の形態】まず、図１を参照して、本発明に
適用可能なゲーム装置の一例を説明しておく。尚、図示
されたゲーム装置は、ここでは、家庭用ゲーム機の例を
示しているが、パーソナルコンピュータ装置、グラフィ
ックコンピュータ装置、業務用のゲーム専用機であって
も良い。

【００１６】本発明に係るゲームを構成するプログラム
は、記録媒体である例えば光学ディスク１００（例えば
ＣＤＲＯＭ等のディスク状記録媒体）に記録されてお
り、当該プログラムは、ゲーム装置に装填された状態
で、使用者からの指示に応じて、読み出されゲームを行
える。

【００１７】より具体的に述べると、本発明に係るゲー
ム装置は、図１に示されているように、主制御部５０、
グラフィック制御部６０、音声制御部７０、媒体制御部
８０、及び、通信制御部９０とを備え、これら制御部５
０−９０は、全体として集合的に、制御ユニットと呼ば
れても良い。図示された制御部５０−９０、即ち、制御
ユニットは、全てメインバスＭＢに接続されると共に、
図示された例では、メインバスＭＢに、他の周辺機器と
接続するためのパラレルＩ／Ｏポート１０１及び他のゲ
ーム装置等との通信を行うためのシリアルＩ／Ｏポート
１０２が接続されている。更に、主制御部５０、操作制
御部９０、及び、媒体制御部８０は、操作入力部として
動作するコントローラ９３におけるプレイヤの操作に応
じて、ゲームの実行を制御するゲーム制御部として動作
する。

【００１８】図示された主制御部５０は、中央演算処理
装置（ＣＰＵ）５１、周辺デバイスコントローラ５２、
メインメモリ５３、及び、オペレーションシステム（Ｏ
Ｓ）ＲＯＭ５４とによって構成されている。より具体的
に説明すると、上述した主制御部５０に設けられた周辺
デバイスコントローラ５２は、割り込み制御、タイムコ
ントロール、メモリコントロール、ダイレクトメモリア
クセス（ＤＭＡ）転送の制御等を行う。一方、メインメ
モリ５３は、例えば２メガバイトのＲＡＭによって構成
されており、更に、ＯＳＲＯＭ５４は、このメインメモ
リ５３や上記グラフィックシステム６０、サウンドシス
テム７０等の管理を行ういわゆるオペレーティングシス
テム等のプログラムを格納した例えば５１２キロバイト
によって構成されている。

【００１９】図示されたＣＰＵ５１は、例えば、３２ビ
ットのＲＩＳＣ(reduced instruction set computer)Ｃ
ＰＵであり、ＲＯＭ５４に記憶されているオペレーティ
ングシステムを実行することにより装置全体の制御を行
う。当該ＣＰＵ５１は命令キャッシュとスクラッチパッ
ドメモリを搭載し、実メモリの管理も行う。

【００２０】また、グラフィック制御部６０は、ジオメ
トリトランスファエンジン（ＧＴＥ）６１、グラフィッ
クプロセッシングユニット（ＧＰＵ）６２、フレームバ
ッファ６３、及び、伸長回路６４とによって構成されて
おり、グラフィック制御部６０内のＧＰＵ６２には、デ
ィスプレイ装置６５が接続されている。この場合、グラ
フィック制御部６０は、表示装置であるディスプレイ装
置６５におけるゲーム画面の表示を制御する表示制御部
として動作する。

【００２１】ここで、ディスプレイ装置６５は、通常の
家庭用ゲーム機の場合、テレビジョンモニターであり、
パーソナルコンピュータ或いはワークステイションの場
合、コンピュータ用ディスプレイであり、また、業務用
のゲーム機の場合、ゲーム用表示装置である。

【００２２】上記グラフィックシステム６０のジオメト
リトランスファエンジン（ＧＴＥ）６１は、座標変換等
の処理を行う座標計算用コプロセッサによって構成さ
れ、他方、グラフィックスプロセッシングユニット（Ｇ
ＰＵ）６２は、ＣＰＵ５１からの描画指示（描画命令）
に従って描画を行う。このＧＰＵ６２により描画された
画像は、例えば、１メガバイトのフレームバッファ６３
に記憶される。更に、伸長回路６４は、所謂、離散コサ
イン変換などの直行変換を施すと共に、更に、圧縮され
符号化された画像データを復号化する画像デコーダ（以
下ＭＤＥＣと呼ぶ）６４によって構成されている。

【００２３】前述したジオメトリトランスファエンジン
（ＧＴＥ）６１は、例えば、複数の演算を並列に実行す
る並列演算機構を備え、ＣＰＵ５１のコプロセッサとし
て当該ＣＰＵ５１からの演算要求に応じて透視変換等の
座標変換、法線ベクトルと光源ベクトルとの内積演算に
よる光源計算、例えば固定小数点形式の行列やベクトル
の演算を高速に行うことができるようになっている。

【００２４】具体的には、このＧＴＥ６１は、１つの三
角形状のポリゴンに同じ色で描画するフラットシェーデ
ィングを行う演算の場合では、１秒間に最大１５０万程
度のポリゴンの座標演算を行うことができる。このた
め、この画像処理システムでは、ＣＰＵ５１の負荷を低
減すると共に、高速な座標演算を行うことができるよう
になっている。なお、ポリゴンとは、ディスプレイ上に
表示される３次元の物体を構成するための図形の最小単
位であり、三角形や四角形等の多角形からなるものであ
る。本発明では、後述するように、ＧＴＥ６１を用い
て、各ポリゴンの座標演算を行う。

【００２５】グラフィックスプロセッシングユニット
（ＧＰＵ）６２は、ＣＰＵ５１からのポリゴン描画命令
に従って動作し、フレームバッファ６３に対して多角形
（ポリゴン）等の描画を行う。このＧＰＵ６２は、１秒
間に最大３６万程度のポリゴンの描画を行うことができ
るようになっている。また、このＧＰＵ６２は、ＣＰＵ
５１とは独立した２次元のアドレス空間を持ち、そこに
フレームバッファ６３がマッピングされるようになって
いる。

【００２６】フレームバッファ６３は、いわゆるデュア
ルポートＲＡＭからなり、ＧＰＵ６２からの描画あるい
はメインメモリ５３からの転送と、表示のための読み出
しとを同時に行うことができる。より具体的に説明する
と、フレームバッファ６３は、例えば１メガバイトの容
量を有し、それぞれ１６ビットの横１０２４で縦５１２
の画素のマトリックスとして扱われる。

【００２７】このフレームバッファ６３は、格納された
画像の表示領域のうち、任意の表示領域を例えばディス
プレイ装置６５に出力することができる。更に、フレー
ムバッファ６３は、ビデオ出力として出力される表示領
域の他に、ＧＰＵ６２がポリゴン等の描画を行う際に、
参照するカラールックアップテーブル（ＣＬＵＴ）を格
納するＣＬＵＴ領域と、描画時に座標変換されてＧＰＵ
６２によって描画されるポリゴン等の中に挿入（マッピ
ング）される素材（テクスチャ）を格納するテクスチャ
領域とを備えている。

【００２８】図示されたフレームバッファ６３は、メイ
ンメモリ５３との間で高速ＤＭＡ転送を行うことも可能
となっている。

【００２９】他方、グラフィック制御部６０の伸長回路
（ＭＤＥＣ）６４は、上記ＣＰＵ５１からの制御によ
り、記録媒体８４から読み出され、メインメモリ５３に
記憶されている静止画あるいは動画の画像データを復号
化して再びメインメモリ５３に記憶する。具体的には、
ＭＤＥＣ６４は逆離散コサイン変換（逆ＤＣＴ）演算を
高速に実行でき、記録媒体８４から読み出されたカラー
静止画圧縮標準（いわゆるＪＰＥＧ）や蓄積メディア系
動画像符号化標準（所謂、ＭＰＥＧ）の手法により圧縮
データの伸張を行うことができるようになっている。

【００３０】また、この再生された画像データは、ＧＰ
Ｕ６２を介してフレームバッファ６３に記憶することに
より、上述のＧＰＵ６２によって描画される画像の背景
として使用することができる。

【００３１】更に、音声制御部、即ち、サウンドシステ
ム７０は、ＣＰＵ５１からの指示に基づいて、楽音、効
果音等を発生するサウンド再生処理プロセッサ（ＳＰ
Ｕ）７１と、ＣＤ−ＲＯＭから読み出された音声，楽音
等のデータや音源データ等が記憶される例えば５１２キ
ロバイトのサウンドバッファ７２と、ＳＰＵ７１によっ
て発生される楽音、効果音等を出力するサウンド出力手
段としてのスピーカ７３とを備えている。

【００３２】上記ＳＰＵ７１は、１６ビットの音声デー
タを４ビットの差分信号として適応差分符号化（ＡＤＰ
ＣＭ）された音声データを再生するＡＤＰＣＭ復号機能
と、サウンドバッファ７２に記憶されている音源データ
を再生することにより、効果音等を発生する再生機能
と、サウンドバッファ７２に記憶されている音声データ
等を変調させて再生する変調機能等を備えている。具体
的に説明すると、当該ＳＰＵ７１は、ルーピングや時間
を系数とした動作パラメータの自動変更などの機能を持
つＡＤＰＣＭ音源２４ボイスを内蔵し、ＣＰＵ５１から
の操作により動作する。また、ＳＰＵ７１は、サウンド
バッファ７２がマッピングされた独自のアドレス空間を
管理し、ＣＰＵ５１からサウンドバッファ７２にＡＤＰ
ＣＭデータを転送し、キーオン／キーオフやモジュレー
ション情報を直接渡すことによりデータを再生する。

【００３３】このような機能を備えることによってこの
サウンドシステム７０は、ＣＰＵ５１からの指示によっ
てサウンドバッファ７２に記録された音声データ等に基
づいて楽音、効果音等を発生するいわゆるサンプリング
音源として使用できる。

【００３４】次に、媒体制御部８０は、記録媒体ドライ
バ８１、デコーダ８２、及び、バッファ８３によって構
成されており、記録媒体ドライバ８１には、記録媒体８
４が装填される。ここで、記録媒体８４としては、例え
ば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、フレ
キシブルディスク、半導体メモリ等を使用できるが、こ
の例では、ＣＤ−ＲＯＭが使用されるものとして説明す
る。この関係で、記録媒体ドライバ８１はＣＤ−ＲＯＭ
ドライバであり、且つ、デコーダ８２はＣＤ−ＲＯＭデ
コーダであるものとする。尚、本発明に係る画像簡易方
法のプログラムは、当該記録媒体８４に格納されてい
る。

【００３５】上記した記録媒体ドライバ８１は、ＣＤ−
ＲＯＭディスクである記録媒体８４に記録されたプログ
ラム、データ等を再生する機能を有しており、また、デ
コーダ８２は、例えば、エラー訂正（ＥＣＣ）符号が付
加されて記録されているプログラム、データ等を復号す
る機能を備えている。更に、バッファ８３は、記録媒体
ドライバ８１からの再生データを一時的に記憶する例え
ば３２キロバイトの記録容濃度を備えたＲＡＭによって
構成される。

【００３６】ここでは、ディスクフォーマットとして、
例えば、ＣＤ−ＤＡ、ＣＤ−ＲＯＭＸＡ等のデータをサ
ポートできるようになっており、デコーダ８２は、記録
媒体８４に記録された音声データをも再生するため、音
声制御部７０の一部としても動作する。

【００３７】図示された記録媒体ドライバ８１で再生さ
れるディスクに記録されている音声データは、ＡＤＰＣ
Ｍデータ（ＣＤ−ＲＯＭＸＡのＡＤＰＣＭデータ等）
の他に、音声信号をアナログ／デジタル変換した、所
謂、ＰＣＭデータであっても良い。

【００３８】上記した音声データの内、ＡＤＰＣＭデー
タは、例えば、１６ビットのデジタルデータの差分を４
ビットで表わして記録されており、当該ＡＤＰＣＭデー
タは、デコーダ８２で誤り訂正と復号化を受けた後、上
述のＳＰＵ７１に供給され、ＳＰＵ７１でデジタル／ア
ナログ変換等の処理が施され、スピーカ７３に送出され
る。

【００３９】一方、例えば、１６ビットのデジタルデー
タとして記録されているＰＣＭデータによって形成され
ている音声データは、デコーダ８２で復号化された後、
スピーカ７３を駆動するために使用される。尚、当該デ
コーダ８２のオーディオ出力は、一旦、ＳＰＵ７１に入
り、当該ＳＰＵ出力とミックスされ、リバーブユニット
を経由して最終のオーディオ出力となる。

【００４０】図１に示されたゲーム装置に備えられてい
る操作制御部９０は、メインバスＢを介してＣＰＵ５１
との通信の制御を行う通信制御デバイス９１及び補助メ
モリ（メモリカード）９２とを備え、当該通信制御デバ
イス９１には、使用者、即ち、プレイヤからの指示を入
力するコントローラ９３が接続される。ここで、補助メ
モリ９２は、コントローラ９３からの指示入力及びゲー
ムの設定等を記憶するために使用される。

【００４１】コントローラ９３は、使用者の意図をアプ
リケーションに伝達するインタフェースであり、使用者
からの指示を入力するために、例えば１６個の指示キー
を有し、通信制御デバイス９１からの指示に従って、こ
の指示キーの状態を、同期式通信により、通信制御デバ
イス９１に毎秒６０回程度送信する。そして、通信制御
デバイス９１は、コントローラ９２の指示キーの状態を
ＣＰＵ５１に送信する。尚、コントローラ９３は、本体
に２個のコネクタを有し、その他にマルチタップを使用
して多数のコントローラを接続することも可能となって
いる。

【００４２】これにより、使用者からの指示がＣＰＵ５
１に入力され、ＣＰＵ５１は、実行しているゲームプロ
グラム等に基づいて使用者からの指示に従った処理を行
う。

【００４３】また、ＣＰＵ５１は、実行しているゲーム
の設定やゲーム終了時或いは途中の得点等を記憶する必
要があるときに、該記憶するデータを通信制御デバイス
９１に送信し、通信制御デバイス９１は当該ＣＰＵ５１
からのデータをメモリカード９２に記憶する。このメモ
リカード９２は、メインバスＢから分離されているた
め、電源を入れた状態で、着脱可能である。これによ
り、ゲームの設定等を複数のメモリカード９２に記憶す
ることができる。

【００４４】ところで、上記メインメモリ５３、ＧＰＵ
６２、ＭＤＥＣ６４及びデコーダ８２等の間では、プロ
グラムの読み出し、画像の表示あるいは描画等を行う際
に、大容量の画像データを高速に転送する必要がある。

【００４５】このため、この画像処理システムでは、上
述のようにＣＰＵ５１を介さずに周辺デバイスコントロ
ーラ５２からの制御により上記メインメモリ５３、ＧＰ
Ｕ６２、伸長回路（ＭＤＥＣ）６４及びデコーダ８２等
の間で直接データの転送を行うＤＭＡ転送を行うことが
できる。これにより、データ転送によるＣＰＵ５１の負
荷を低減させることができ、高速なデータの転送を行う
ことができるようになっている。

【００４６】図２を参照して、図１に示されたゲーム装
置において表示される画像の一例を説明する。この例で
は、画面上の或るキャラクタが、対戦中の他のキャラク
タに対して、定められた魔法をかけた場合、他のキャラ
クタを囲むドーム状のバリアがあらわれ、当該ドーム状
のバリアの頂点から可燃性ガスが噴き出す場合を想定し
ている。ここでは、ガスは、ドーム状のバリアに沿って
流れると共に、ガスが燃焼してバリアで囲まれたキャラ
クタが炎によって包まれるような視覚的効果を実現する
ものとする。このような視覚的効果にリアリティを持た
せるために、本発明では、ガスの広がりと炎の広がりと
の関係、及び、ガスの濃度と炎の色との関係を演算によ
り求め、前述したゲーム装置の機能を用いて、表示装置
上に時々刻々変化する炎を表示する。

【００４７】図２（Ａ）には、特定のゲーム、例えば、
幻想水滸伝と呼ばれるゲームにおいて、キャラクタを囲
むバリアとしての半球状のドームが例示されている。実
際のゲーム画面においては、ドーム内に対象となるキャ
ラクタが閉じ込められ、炎によって包まれるような表示
が行われる。図示されたドームは、説明を容易にするた
めに、球座標により複数の領域に区分されているが、画
像表示の際、これらの座標は実際には、表示装置上には
表示されない。尚、ドーム内に閉じ込められたキャラク
タ自体の動きも、ドームを通して見ることができるよう
に、ドーム自体も半透明の状態で表示される。このよう
に、画面上の特定の部分を半透明にすることは、図１に
示されたゲーム装置の機能を使用して容易に実現でき
る。

【００４８】更に、この例の場合、ドームの頂点をガス
の流出開始点Ｓとし、この開始点Ｓからガスが噴き出
し、ドームに沿って流れるものとする。したがって、流
出開始時点における流出開始点Ｓのガスの濃度が最も高
く、且つ、時間の経過と共に、流出開始点Ｓから周辺の
各座標位置へと広がって行くと共に、各座標位置におけ
るガスの濃度も、時々刻々変化していく。このため、ガ
スの燃焼によって発生する炎も、ガスの広がりと共に、
流出開始点Ｓから広がって行き、且つ、炎の大きさをガ
スの濃度に応じて変化する。

【００４９】この実施の形態では、炎の動き及び大きさ
をガスの流出状態によって決定するだけでなく、表示さ
れる炎の色をも、各座標位置におけるガスの濃度に応じ
て変化させることができ、これによって、炎のリアリテ
ィを高め、視覚的効果を上げることができる。

【００５０】上記したような表示を実現するために、本
発明の一実施の形態に係る流体画像簡易表示方法では、
まず、図２（Ａ）に示すような曲面によって形成された
ドームの半球形状を図２（Ｂ）に示すような平面にマッ
ピングする。図２（Ｂ）からも明らかな通り、半球形状
のドームをマッピングした平面は、近似的に直交座標系
によってあらわされている。このように、球面座標を近
似的に直交座標であらわすことは、正確とは言えないま
でも、半球状におけるガスの流れ及び炎の動き等をゲー
ム装置上で表示するためには、視覚的に何等問題が生じ
ないことが実験的に確認された。換言すれば、半球状の
ドーム上におけるガス及び炎の移動等を直交座標上の移
動として演算しても、リアリティに富んだ視覚的効果が
得られることが判明した。

【００５１】更に、具体的に説明すると、図２（Ａ）に
示された例では、ドームの頂点に設定されたガスの流出
開始点Ｓは、図２（Ｂ）の平面の中央点ＭＰにマッピン
グされている。この状態において、流出開始点Ｓにおけ
るガスの濃度、即ち、ガス量を、１００％と設定してお
く。

【００５２】次に、図３を参照して、ガス濃度の変化状
態を説明する。図３（Ａ）の左側には、ガス流出前の状
態が示されており、図３（Ａ）の右側には、ガス流出
後、予め定められた時間経過した場合における状態が示
されている。図３(Ａ)に示すように、本発明に係る画像
簡易表示方法では、ドームの頂点が平面の中央点にマッ
ピングされており、中央点ＭＰからのガスは、中央点Ｍ
Ｐから、上下左右方向に均一に、一定距離だけ流れるも
のと、仮定している。尚、以下の説明では、図３（Ａ）
の左側の平面を変更前の平面と呼び、図３（Ｂ）の右側
の平面を変更後の平面と呼ぶものとする。後述するよう
に、変更後の平面が、次の演算時点では、次の変更前の
平面となる一方、変更前の平面が変更後の平面となる。
以下、順次、この動作が繰り返される。

【００５３】この例では、図３(Ｂ)及び（Ｃ）に示すよ
うに、上方向の単位距離だけ離れた位置（Ｕ）に、中央
点ＭＰからガスが１０％だけ流れ出すと共に、下方向に
単位距離だけ離れた位置（Ｄ）にも、１０％だけガスが
中央点ＭＰから流れ出すものとする。同様に、右方向に
単位距離だけ離れた位置（Ｒ）及び左方向に単位距離だ
け離れた位置（Ｌ）にも、それぞれ、１０％のガスが流
れるものとする。この結果、予め定められた時間経過後
の中央点ＭＰのガス量、即ち、ガス濃度は、６０％とな
る。このことは、中央点ＭＰにおけるガスの濃度、即
ち、ガス量が、初期状態から、６０％に低下する一方、
中央点ＭＰを囲む上下左右の位置（Ｕ、Ｄ、Ｌ、Ｒ）に
おけるガスの濃度が、相対的に０％から１０％に上昇す
ることを意味している。

【００５４】更に、所定時間経過すると、図３（Ａ）の
右側に示された中央点ＭＰと、当該中央点ＭＰの上下左
右に隣接した４つの位置（Ｕ、Ｄ、Ｌ、Ｒ）において、
それぞれ同様な演算が行われる。即ち、中央点ＭＰから
は、更に、上下左右方向に、１０％ずつのガスが流れ、
他方、中央点ＭＰの上下左右に隣接した各位置（Ｕ、
Ｄ、Ｌ、Ｒ）からも、上下左右方向に、同様な割合、即
ち、各位置（Ｕ、Ｄ、Ｌ、Ｒ）におけるガス量のうち、
１０％のガスが各位置（Ｕ、Ｄ、Ｌ、Ｒ）の上下左右方
向に流れるものとする。この結果、例えば、中央点ＭＰ
からは、６０％のガス量の内、１０％ずつ（即ち、６
％）が上下左右方向に流れるが、他方、１０％のガス量
を有する上下左右方向の隣接位置から、１０％の一割に
相当するガス流が、中央点ＭＰに戻されることになり、
結果として、中央点ＭＰのガス量は、４０％となる。

【００５５】一方、上下左右位置（Ｕ、Ｄ、Ｌ、Ｒ）の
内、例えば、左位置Ｌでは、この位置Ｌから４方向に、
それぞれ１０％の一割（即ち、１％ずつのガス）が出て
行くと共に、中央点ＭＰから、６％のガス流が流れ込む
ことになる。したがって、位置Ｌにおけるこの時点にお
けるガス濃度は、１２％となる。他の位置Ｕ、Ｄ、Ｒに
おけるガス濃度も同様である。

【００５６】ここでは、位置Ｕ、Ｄ、Ｒ、Ｌの外側の位
置にまで、ガスが流れだし、これらの位置におけるガス
濃度が同様なアルゴリズムによって、算出される。

【００５７】以下、同様な操作、演算により、平面上の
各点におけるガス濃度、ガス量が各時点毎に計算され
る。

【００５８】平面上で算出された各時点における各位置
のガス濃度は、図２（Ａ）の球面座標上に再マッピング
される。この結果、球面上の各位置におけるガス濃度が
各時点毎に算出される。

【００５９】前述したように、この実施の形態では、球
面上の各位置を平面に一旦マッピングして、平面状の各
位置のガス量及び濃度を演算すると共に、演算結果を球
面上に再マッピングすることより、演算を簡略化でき
る。

【００６０】図４を参照すると、半球状のドームの表面
領域が、複数のポリゴンによって構成されている。ここ
で、各ポリゴンは、図２に示された球面座標によって規
定される位置にあり、図４に示すように、例えば、各ポ
リゴンの４つの頂点位置を指定することにより、特定す
ることができ、他のポリゴンと識別できる。更に、図１
に示されたゲーム装置では、各ポリゴンの４つの頂点位
置における色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を定めることにより、ポリ
ゴン内部の色を定めることができる。また、各ポリゴン
を不透明、半透明、及び、透明にするように、指定する
ことも可能である。具体的に説明すると、図４には、複
数のポリゴンにより形成された半球状のドームが示され
ており、ドームを形成する一つのポリゴンＰ１が、図４
の右側に拡大して示されている。図示されたポリゴン
は、４つの頂点１乃至４を備え、各頂点の位置を指定す
ることにより、当該ポリゴンを特定できる。図に示され
たポリゴンＰ１は、更に、各頂点１乃至４における色
（ＲＧＢ１）、（ＲＧＢ２）、（ＲＧＢ３）、及び（Ｒ
ＧＢ４）も指定されている。この例では、図１に示され
たグラフィック制御部６０のＧＰＵ６２を使用して、ポ
リゴンの各頂点１乃至４の色から補間してポリゴン内の
色を定める所謂グーローシェーディングが行われるが、
上記した半透明状態を表示するために、ポリゴンの表面
にテクスチャを貼り付けるテクスチャマッピングは行わ
れない。

【００６１】本発明に係る画像表示は、ガス濃度の変化
と炎の色との関係を利用して、ゲーム装置上において
も、優れた視覚的効果をもたらし、表示される画像のリ
アリティを向上させることができる。ここで、実際の炎
の色はガス濃度が高くなれば、炎の温度が上昇して白色
に近くなり、他方、ガス濃度が低くなるにつれて、炎の
温度は低下して、赤色に近くなる。このことを考慮し
て、ガス濃度と炎の色との関係を、図５を用いてより詳
細に説明する。

【００６２】図５では、横軸及び縦軸に、それぞれガス
濃度及び色の濃淡（明度）が、それぞれ示されている。
また、横軸のガス濃度の最高値を１００（任意単位）と
すると共に、縦軸に示された色の濃淡の最高値を２００
に定めている。図５において、ガス濃度が低い場合、赤
色（Ｒ）だけによって炎の色が決定され、赤炎の表示を
実現しており、ガス濃度が高くなるにつれて、他の緑
（Ｇ）及び青（Ｂ）の成分をも含む炎を表示している。
更に、具体的に言えば、ガス濃度が１５程度になると、
赤炎が表示され始め、ガス濃度が２５程度になると、緑
（Ｇ）及び青（Ｂ）をも含む炎が表示される。この例で
は、緑（Ｇ）の成分を青（Ｂ）の成分に比較して、多く
含む炎が表示されることになる。更に、ガス量が６５を
超えると、赤(Ｒ)、緑（Ｇ）、及び、青（Ｂ）はそれぞ
れ２００、１５０、及び、１００となって、以後、ガス
量が増加しても、変化していない。このことは、ガス量
が６５以上になると、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び、青
（Ｂ）の成分を２００、１５０、及び、１００で含む白
色に近い炎が画面上に表示されることになる。

【００６３】次に、図６及び図１を参照して、本発明に
係る流体画像簡易表示方法を説明する。図１に示された
コントローラ９３を操作することにより使用者から、或
いは、メインメモリ５３に記憶されたゲームプログラム
に基き一定の手順に従って、ドームを描画するための指
示が出されると、図２（Ａ）に示すようなドームが、Ｃ
ＰＵ５１及びＧＰＵ６２の制御のもとに、ディスプレイ
装置６５上に表示される。この状態で、図６に示す炎描
画ルーチンが起動して、前述した炎がガス量に応じて表
示される。この場合、図６に示された炎描画ルーチン
は、メインメモリ５３に予め展開されていても良いし、
或いは、記録媒体８４から指示にしたがって、メインメ
モリ５３に転送されても良い。

【００６４】更に、メインメモリ５３には、図１（Ａ）
に示されたドームの各位置座標をマッピングする平面、
即ち、メモリ領域が用意されている（ステップＳ１）。
この例では、図３(Ａ)に示すように、変更前の平面と、
変更後の平面とが、メインメモリ５３に、変更前テーブ
ル及び変更後テーブルとして、それぞれ用意されている
ものとする。

【００６５】まず、変更後テーブルには、図３（Ａ）に
示すように、初期値として、中央点ＭＰに、ガス濃度１
００がロードされ（ステップＳ２）、後述するドーム上
への描画表示ステップＳ３によって、変更後テーブルの
表示データ（即ち、ガス濃度、または、ガス量）が、炎
の形で表示される。

【００６６】次に、ステップＳ４では、ドーム全体に対
する表示が終了したかどうかが、判定され、表示が終了
していなければ、ステップＳ５に進む。ステップＳ５で
は、変更後テーブルの内容が変更前テーブルにコピーさ
れる。変更前テーブルにコピーされた表示データを用い
て、次の時刻における表示データがＣＰＵ５１の制御の
下に計算され、計算結果は、次の時刻における表示デー
タとして、変更後テーブルに格納される（ステップＳ
６）。ステップＳ７では、変更後テーブルの表示データ
をドーム上に、炎の形で表示する。このステップＳ７
は、ステップＳ３と同様である。

【００６７】以後、順次、変更前及び変更後テーブルを
使用して、図３に示された演算がドーム全体に亙って行
われ、ドーム全体に亙る表示が終了すると、炎描画ルー
チン自体は終了する。

【００６８】次に、図７を参照して、ステップＳ３及び
Ｓ７に示されたドーム上への描画表示ステップ（以下、
ドーム描画ステップと呼ぶ）について説明する。

【００６９】変更後テーブルに格納された次の時刻にお
ける表示データ（ガス濃度、或いは、ガス量）を炎の色
をあらわすＲＧＢ値に変換し（ステップＳａ１）、ドー
ムを構成するポリゴンの頂点のＲＧＢ値に変換する（ス
テップＳａ２）。このことは、図２（Ｂ）に示された平
面から、図２（Ａ）に示された曲面に再マッピングされ
たことを意味している。

【００７０】続いて、各ポリゴンが半透明表示によりデ
ィスプレイ装置６５上に描画される（ステップＳａ
３）。この時、各ポリゴンは、その頂点におけるＲＧＢ
値によって決定される色彩を持ち、且つ、図３を参照し
て説明した演算を行えば、リアリティに富んだ炎を表示
できる。

【００７１】図８を参照すると、本発明の他の実施形態
に係る画像簡易表示方法は、図８（Ａ）に示すような半
球状の曲面を図２とは異なる手法により区分している。
即ち、図８（Ａ）では、半球状の曲面を、地球上の経度
線及び緯度線と同様に、区分している。また、図８
（Ｂ）では、半球状の曲面を矩形形状の平面にマッピン
グすると共に、半球状の頂点を矩形形状の上辺にマッピ
ングしている。このようなマッピング手法を用いて、ガ
ス等の流体の流れを近似しても、図２に示したマッピン
グ手法と同等以上の効果が得られた。

【００７２】具体的に言えば、図８に示す区分方法で
は、図２に示す区分方法と比較して、ガスの流出開始点
Ｓであるドーム頂点近辺の区画が狭く、ドーム周縁部に
向かうに従って区画が広くなっている。従って、図８に
示す区分に基いて本実施形態の画像簡易表示方法を実施
した場合、流出開始点Ｓ近傍においてガス拡散の様子が
きめ細かく表示されることになる。ドーム頂点近傍はプ
レイヤーに最も目に付くところであり、この部分を細密
表示することによる視覚的効果は大きい。

【００７３】図９乃至１２を参照して、ドーム形状の曲
面に沿って炎が広がる様子を具体的に説明する。尚、こ
こでは、図８に示されたマッピング手法を使用した場合
における表示画面が例示されている。まず、図９に示す
ように、半透明で半球形状のドームが画面の中央部に表
示されており、当該ドーム頂点に可燃性のガスが供給さ
れる。図９に示すように、可燃性のガスが供給された状
態において、可燃性のガスが燃焼すると、図１０に示す
ように、ドームの頂点部分だけが炎に包まれた状態にな
る。図１０の状態から時間が経過して、可燃性ガスがド
ームの高さ方向中央部分にまで広がると、図１１に示す
ように、炎もドームの中ほどまで広がり、炎によって包
まれるドームの面積は拡大する。更に、時間が経過し
て、可燃性ガスがドームの下端に達すると、図１２に示
すように、ドーム全体が炎によって包まれた状態にな
る。

【００７４】図９乃至１２からも明らかな通り、本発明
に係る画像簡易表示方法を使用することにより、曲面が
時々刻々炎によって包まれていく様が、高いリアリティ
をもって表示できることが判る。

【００７５】なお、本発明の画像簡易表示方法等は、そ
の細部が上述の各実施形態に限定されず、種々の変形が
可能である。一例として、上述の各実施形態では流体が
流れる曲面をドーム状に形成していたが、これに限ら
ず、曲率が一定でない（局所的に定まる）曲面、例え
ば、凹凸を有する曲面や断面端部が正規曲線を描く曲面
形状にしても良い。また、この曲面を分割するポリゴン
の形状も上述の各実施形態に限定されず、曲面の曲率等
に応じて適宜定めれば良い。例えば、曲率の大きい部分
については、多数のポリゴンで分割し、曲率の小さい部
分についてはこれより数の少ないポリゴンで分割すれば
良い。また、シミュレートすべき流体は、上述の各実施
形態のような可燃性のガス（及びこのガスを燃やした
炎）に限定されず、流れる水、雲、煙、霧（雲、煙、霧
そのものは流体ではないが、これらを担持する気体をシ
ミュレートすれば良い）、さらには、溶解した金属等、
種々の液体等、その適用に限定はない。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、曲面を近似的に平面に
マッピングして、曲面上の流体の流れを平面上の流体の
流れとして、演算することにより、少ない計算量で、多
大な視覚的効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用できるゲーム装置の一例を説明す
るためのブロック図である。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）本発明の一実施形態で使用さ
れるマッピング手法を説明するための図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、本発明の一実
施形態に係る画像簡易表示方法の一ステップを説明する
ための図である。

【図４】本発明の一実施形態に係る画像簡易表示方法の
他のステップを説明するための図である。

【図５】本発明において使用されるガス濃度と炎の色と
の関係を示すグラフである。

【図６】本発明の一実施形態に係る画像簡易表示方法を
説明するためのフローチャートである。

【図７】図６に示されたフローチャートの一部を更に詳
細に説明するためのフローチャートである。

【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の他の実施形態に係
る画像簡易表示方法に使用されるマッピング手法を説明
するための図である。

【図９】本発明に係る画像簡易表示方法を用いた表示の
一例を示し、ここでは、初期状態を示している。

【図１０】図９に示した状態から、一定時間経過後の表
示状態を示す図である。

【図１１】図１０の状態から更に時間が経過した状態に
おける表示を示す図である。

【図１２】図１１の状態以後、更に時間が経過した状態
における表示を示す図である。

【符号の説明】

５０主制御部５１中央処理装置（ＣＰＵ）５２周辺デバイスコントローラ５３メインメモリ５４ＯＳＲＯＭ６０グラフィック制御部６１ジオメトリトランスファエン
ジン（ＧＴＥ）６２グラフィックプロセッシング
ユニット（ＧＰＵ）６３フレームバッファ伸長回路６４伸長回路（ＭＤＥＣ）６５ディスプレイ装置７０音声制御部７１音声処理プロセッサ（ＳＰ
Ｕ）７２サウンドパッファ７３スピーカ８０媒体制御部８１記録媒体ドライバ８２デコーダ８３バッファ８４記録媒体９０操作制御部９１通信制御デバイス９２メモリカード９３コントローラ

フロントページの続き (56)参考文献特開平６−208607（ＪＰ，Ａ) 新岡嵩「燃える」第１版（平６−３− 28）オーム社ｐ．35−39 ステファニー・リーズ、アンドリュー・リーズ「３ＤＳＴＵＤＩＯＭＡＸプラグインガイド」初版（1997−11 −25）インターナショナルトムソンパブリッシングジャパン、ｐ．52−56 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 1/00 - 17/50 A63F 13/00 - 13/12 G09G 1/00 - 5/42 G06F 3/00 - 3/153 G06F 17/60 - 19/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】予め定められた三次元形状を有する面上
における流体の流れをディスプレイ装置上に表示する方
法において、前記面上における流体の流出開始点を平面
上の開始点にマッピングし、当該平面上の開始点におけ
る流体濃度を割り当てておき、前記平面上の開始点か
ら、所定方向に単位距離だけ離れた各位置の単位時間経
過後における前記流体の濃度を定めると共に、前記平面
上の開始点に割当てられた流体濃度を前記各位置におけ
る前記流体の濃度を考慮して減少させ、更に、前記平面
上の開始点及び各位置について、前記平面上の開始点に
関連した処理と同様な処理を行うことにより、前記平面
上の開始点及び各位置に対して所定距離だけ離れた位置
において、次の単位時間経過後における流体の濃度を算
出し、算出結果を順次前記面上に再マッピングし、再マ
ッピングの結果を、順次、前記ディスプレイ装置上に表
示することを特徴とする流体画像簡易表示方法。
【請求項２】請求項１において、前記流体は、可燃性
のガスであることを特徴とする流体画像簡易表示方法。
【請求項３】請求項２において、前記ガスの濃度は、
表示される炎の色と関連付けられていることを特徴とす
る流体画像簡易表示方法。
【請求項４】請求項３において、前記炎の色は、前記
ガスの濃度が少なくなるにつれて、赤色に近くなり、他
方、前記ガスの濃度が増加するにつれて、白色に近くな
ることを特徴とする流体画像簡易表示方法。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかにおいて、前
記曲面は、複数のポリゴンに区分されており、前記平面
上の各位置及び開始点は、前記各ポリゴンの頂点位置に
対応付けられていることを特徴とする流体画像簡易表示
方法。
【請求項６】請求項５において、前記各ポリゴンの頂
点位置におけるガスの濃度に応じた炎の色が割当てら
れ、これによって、各ポリゴン内部における炎の色も決
定されることを特徴とする流体画像簡易表示方法。
【請求項７】請求項６において、前記各ポリゴンに
は、テクスチャーがマッピングされないことを特徴とす
る流体画像簡易表示方法。
【請求項８】請求項５乃至７のいずれかにおいて、前
記各ポリゴンは、半透明となるような処理を受けること
を特徴とする流体画像簡易表示方法。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれかにおいて、前
記三次元形状を有する前記面は、半球状のドーム形状を
有していることを特徴とする流体画像簡易表示方法。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれかに記載され
た前記流体画像簡易表示方法を使用したゲーム装置。
【請求項１１】予め定められた三次元形状を有する面
上における流体の流れを画像表示する画像表示装置にお
いて、前記面上における流体の流出開始点を平面上の開
始点にマッピングする手段と、当該平面上の開始点にお
ける流体濃度を割り当てておき、前記平面上の開始点か
ら、所定方向に単位距離だけ離れた各位置の単位時間経
過後における前記流体の濃度を算出する手段と、前記平
面上の開始点に割当てられた流体濃度を前記各位置にお
ける前記流体の濃度を考慮して減少させる手段と、前記
平面上の開始点及び各位置について、前記平面上の開始
点に関連した処理と同様な処理を行うことにより、前記
平面上の開始点及び各位置に対して所定距離だけ離れた
位置において、次の単位時間経過後における流体の濃度
を算出する手段と、各算出結果を順次前記面上にマッピ
ングし直す手段とを有することを特徴とする画像表示装
置。
【請求項１２】予め定められた三次元形状を有する面
上における流体の流れをディスプレイ装置上に表示する
プログラムを格納した記録媒体において、前記面上にお
ける流体の流出開始点を平面上の開始点にマッピング
し、当該平面上の開始点における流体濃度を割り当てて
おき、前記平面上の開始点から、所定方向に単位距離だ
け離れた各位置の単位時間経過後における前記流体の濃
度を定めると共に、前記平面上の開始点に割当てられた
流体濃度を前記各位置における前記流体の濃度を考慮し
て減少させ、更に、前記平面上の開始点及び各位置につ
いて、前記平面上の開始点に関連した処理と同様な処理
を行うことにより、前記平面上の開始点及び各位置に対
して所定距離だけ離れた位置において、次の単位時間経
過後における流体の濃度を算出し、算出結果を順次前記
面上に再マッピングし、再マッピングの結果を順次前記
表示装置上に表示させるプログラムを格納した記録媒
体。