JP3377490B2 - ゲームシステム及び情報記憶媒体 - Google Patents

ゲームシステム及び情報記憶媒体

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JP3377490B2 JP2000034806A JP2000034806A JP3377490B2 JP 3377490 B2 JP3377490 B2 JP 3377490B2 JP 2000034806 A JP2000034806 A JP 2000034806A JP 2000034806 A JP2000034806 A JP 2000034806A JP 3377490 B2 JP3377490 B2 JP 3377490B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゲームシステム及
び情報記憶媒体に関する。
【0002】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、仮想的な3次元空間であるオブジェクト空間内の所
与の視点から見える画像を生成する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。レーシングゲームを楽しむことができるゲ
ームシステムを例にとれば、プレーヤは、レーシングカ
ー(オブジェクト)を操作してオブジェクト空間内で走
行させ、他のプレーヤやコンピュータが操作するレーシ
ングカーと競争することで3次元ゲームを楽しむ。
【0003】このようなゲームシステムでは、プレーヤ
の仮想現実感の向上のために、よりリアルな画像を生成
することが重要な技術的課題になっている。従って、表
示への周囲の環境の映り込みなどについても、リアルに
表現できることが望まれる。
【0004】そして、このような映り込み表現(鏡面表
現)を実現する手法としては例えば以下の第1、第2の
手法が考えられる。
【0005】第1の手法(レイトレーシング)では、図
1に示すように、視点(仮想カメラ)とオブジェクトO
B1上の点P11、P12、P13・・・・とを結ぶ方
向を入射方向DI1、DI2、DI3・・・・とした場
合に、これらの入射方向に対応する反射方向RI1、R
I2、RI3・・・を求める。そして、これらの反射方
向が指す点P21、P22、P23でのオブジェクトO
B2の画像を、オブジェクトOB1の点P11、P1
2、P13に描画することで、映り込み表現を実現す
る。
【0006】しかしながら、この第1の手法は、非常に
リアルな画像を生成できるという利点を有する反面、処
理負荷が非常に重くなるという不利点を有する。
【0007】また第2の手法では、オブジェクトから仮
想カメラの方を見た時の環境を擬似的に表す環境テクス
チャを予め用意しておき、この擬似的な環境テクスチャ
を仮想カメラの方向(仮想カメラからオブジェクトの方
へと向かう方向)から単にマッピングする。
【0008】しかしながら、この第2の手法は、第1の
手法よりも処理負荷が軽くなるとい利点を有する反面、
得られる画像が単調になってしまい、リアルな映り込み
表現を実現できないという不利点を有する。
【0009】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、少ない処理
負担でリアルな映り込み表現を実現できるゲームシステ
ム及び情報記憶媒体を提供することにある。
【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、本発明は、画像生成を行うゲームシステムであっ
て、第1のオブジェクトの仮想的な代表点である仮想点
に設定された仮想点座標系に、第2のオブジェクトの定
義点の位置座標を座標変換する手段と、座標変換後の前
記第2のオブジェクトの定義点の位置座標に基づいて、
描画ベクトルを求める手段と、求められた前記描画ベク
トルに基づいて、前記第2のオブジェクトに対応するプ
リミティブ面を所与の描画領域に描画する手段とを含む
ことを特徴とする。また本発明に係る情報記憶媒体は、
コンピュータにより使用可能な情報記憶媒体であって、
上記手段を実行するためのプログラムを含むことを特徴
とする。また本発明に係るプログラムは、コンピュータ
により使用可能なプログラム(搬送波に具現化されるプ
ログラムを含む)であって、上記手段を実行するための
処理ルーチンを含むことを特徴とする。
【0011】本発明によれば、仮想点座標系への座標変
換後の第2のオブジェクトの定義点の位置座標に基づい
て、描画ベクトルが求められ、求められた描画ベクトル
に基づいて、第2のオブジェクトに対応するプリミティ
ブ面(第2のオブジェクトの各プリミティブ面に対応す
るプリミティブ面)が描画領域に描画される。従って、
この描画領域に描画された画像を、第1のオブジェクト
の例えば環境テクスチャや光沢表現テクスチャ等として
利用できるようになり、第1、第2のオブジェクト間の
相対的な位置関係等に応じて変化するテクスチャを、リ
アルタイムに生成することなどが可能になる。
【0012】なお、仮想点の設定位置や、仮想点座標系
の設定位置及び設定方向は任意である。
【0013】また第2のオブジェクトの定義点(オブジ
ェクトの形状を定義するための点)は、第2のオブジェ
クトを構成するポリゴンの頂点であってもよいし、第2
のオブジェクトを構成する自由曲面の制御点であっても
よい。
【0014】また、描画ベクトルは、座標変換後の第2
のオブジェクトの定義点の位置座標の他に、例えば、仮
想点座標系の座標軸の方向などに基づいて、求めること
ができる。
【0015】また本発明に係るゲームシステム、情報記
憶媒体及びプログラムは、前記第1のオブジェクトの各
面の方向を表すための、仮想点座標系での法線ベクトル
を求める手段と、仮想点座標系での前記法線ベクトルに
より特定されるテクスチャ座標に基づいて、前記描画領
域に描画された画像を、前記第1のオブジェクトにマッ
ピングする手段(或いは該手段を実行するためのプログ
ラム又は処理ルーチン)とを含むことを特徴とする。
【0016】このようにすれば、第1、第2のオブジェ
クトの相対的な位置関係等に応じて変化するリアルなテ
クスチャを、第1のオブジェクトにマッピングすること
が可能になり、これまでにないリアルな画像を少ない処
理負担で生成できるようになる。
【0017】なお、オブジェクトの各面の方向を表すた
めの法線ベクトルは、オブジェクトを構成するプリミテ
ィブ面の頂点に設定された法線ベクトルであってもよい
し、オブジェクトを構成するプリミティブ面自体に設定
された法線ベクトルであってもよい。
【0018】また、仮想点座標系での法線ベクトルの座
標成分を直接テクスチャ座標として用いてもよいし、仮
想点座標系での法線ベクトルの座標成分に加工処理を加
えたものをテクスチャ座標として用いてもよい。
【0019】また、オブジェクトが自由曲面(プリミテ
ィブ面の1つ)により表される場合には、仮想点座標系
に座標変換された制御点などに基づいて、自由曲面の接
線ベクトル(傾き)を求め、得られた接線ベクトルの外
積をとることで、仮想点座標系での自由曲面の法線ベク
トルを求めてもよい。
【0020】また本発明に係るゲームシステム、情報記
憶媒体及びプログラムは、前記第2のオブジェクトが、
前記第1のオブジェクトの周囲に配置されるオブジェク
トであり、前記描画領域に描画された画像が、前記第1
のオブジェクトの環境テクスチャとして前記第1のオブ
ジェクトにマッピングされることを特徴とする。
【0021】このようにすれば、擬似的な環境テクスチ
ャをマッピングする手法では実現できないリアルな環境
マッピングを、少ない処理負担で実現できるようにな
る。
【0022】また本発明に係るゲームシステム、情報記
憶媒体及びプログラムは、前記第2のオブジェクトが、
光源を擬似的に表すための光源オブジェクトであり、前
記描画領域に描画された画像が、前記第1のオブジェク
トの光沢表現テクスチャとして前記第1のオブジェクト
にマッピングされることを特徴とする。
【0023】このようにすれば、あたかも忠実な光源計
算を行って生成されたかのように見えるリアルな光沢表
現を実現できる。
【0024】なお、光源オブジェクトは立体形状であっ
てもよいし平面形状であってもよい。
【0025】また本発明に係るゲームシステム、情報記
憶媒体及びプログラムは、前記光源オブジェクトとし
て、複数の第1〜第Nの光源オブジェクトが用意され、
前記第1〜第Nの光源オブジェクトに対応するプリミテ
ィブ面が描画された画像が、前記光沢表現テクスチャと
して前記第1のオブジェクトにマッピングされることを
特徴とする。
【0026】このようにすれば、照明モデルを用いた光
源計算では処理負荷が過大になってしまい実現が困難で
あった複数光源による光沢表現を、少ない処理負荷で実
現できるようになる。
【0027】また本発明に係るゲームシステム、情報記
憶媒体及びプログラムは、前記仮想点と前記光源オブジ
ェクトとを結ぶ線に対して前記光源オブジェクトの主面
が略垂直になるように、前記光源オブジェクトが配置さ
れることを特徴とする。
【0028】このようにすれば、常に同一形状の光源が
第1のオブジェクトに映り込むようになり、よりリアル
な光沢表現を実現できるようになる。
【0029】また本発明に係るゲームシステム、情報記
憶媒体及びプログラムは、前記仮想点と前記第2のオブ
ジェクトの定義点との距離により特定される奥行き値に
基づいて、前記描画領域に描画されるプリミティブ面間
の陰面消去を行う手段(或いは該手段を実行するための
プログラム又は処理ルーチン)を含むことを特徴とす
る。
【0030】このようにすれば、第1のオブジェクトに
マッピングされても矛盾が生じない適正な画像を、描画
領域に描画できるようになる。
【0031】なお、仮想点と第2のオブジェクトの定義
点との距離自体を直接奥行き値として用いてもよいし、
この距離に加工処理を加えたものを奥行き値として用い
てもよい。
【0032】また本発明に係るゲームシステム、情報記
憶媒体及びプログラムは、前記第2のオブジェクトを構
成するプリミティブ面のうち前記仮想点から見て裏向き
であるプリミティブ面又はプリミティブ面の裏向き部分
については、前記描画領域への描画を省略する手段(或
いは該手段を実行するためのプログラム又は処理ルーチ
ン)を含むことを特徴とする。
【0033】このようにすれば、無用なプリミティブ面
(又はプリミティブ面の裏向き部分)の描画処理が行わ
れる事態を防止でき、処理を効率化できる。
【0034】また本発明に係るゲームシステム、情報記
憶媒体及びプログラムは、前記描画領域への描画対象と
なるプリミティブ面のうち前記描画領域において裏向き
であるプリミティブ面又はプリミティブ面の裏向き部分
については、前記描画領域への描画を省略する手段(或
いは該手段を実行するためのプログラム又は処理ルーチ
ン)を含むことを特徴とする。
【0035】このようにすれば、描画されるべきではな
いプリミティブ面(又はプリミティブ面の裏向き部分)
が描画領域に描画される事態を防止でき、矛盾の無い描
画画像を得ることができる。
【0036】また本発明に係るゲームシステム、情報記
憶媒体及びプログラムは、裏向きのプリミティブ面又は
プリミティブ面の裏向き部分の描画の省略により描画予
定領域に生じる隙間領域を、修正する処理を行う手段
(或いは該手段を実行するためのプログラム又は処理ル
ーチン)を含むことを特徴とする。
【0037】このようにして、隙間領域を修正する処理
(埋める処理)を行えば、描画領域の画像を第1のオブ
ジェクトに適正にマッピングすること等が可能になる。
【0038】なお、描画予定領域とは、描画ベクトルに
よりプリミティブ面が描画される予定の領域であり、描
画領域の画像をテクスチャとして用いる場合には、テク
スチャ座標により指定される可能性がある領域である。
【0039】また本発明は、画像生成を行うゲームシス
テムであって、所与のマッピング方向に沿った第1のベ
クトルと、第1のオブジェクトの仮想的な代表点である
仮想点と第2のオブジェクトの定義点とを結ぶ方向に沿
った第2のベクトルとに基づいて、前記仮想点を含む所
与の仮想面に対して垂直な方向を向く描画ベクトルを求
める手段と、求められた前記描画ベクトルに基づいて、
前記第2のオブジェクトに対応するプリミティブ面を所
与の描画領域に描画する手段とを含むことを特徴とす
る。また本発明に係る情報記憶媒体は、コンピュータに
より使用可能な情報記憶媒体であって、上記手段を実行
するためのプログラムを含むことを特徴とする。また本
発明に係るプログラムは、コンピュータにより使用可能
なプログラム(搬送波に具現化されるプログラムを含
む)であって、上記手段を実行するための処理ルーチン
を含むことを特徴とする。
【0040】本発明によれば、第1、第2のベクトルに
基づいて、仮想面に対して垂直な方向を向く描画ベクト
ルが求められ、求められた描画ベクトルに基づいて、第
2のオブジェクトに対応するプリミティブ面が描画領域
に描画される。従って、この描画領域に描画された画像
を、第1のオブジェクトの例えば環境テクスチャや光沢
表現テクスチャ等として利用できるようになり、第1、
第2のオブジェクト間の相対的な位置関係等に応じて変
化するテクスチャを、リアルタイムに生成することなど
が可能になる。
【0041】なお、マッピング方向はテクスチャ等をマ
ッピングする方向であり、マッピング方向としては、仮
想カメラの視線方向やワールド座標系での鉛直方向な
ど、種々の方向を考えることができる。
【0042】また、第1のベクトルは、仮想面の入射方
向に相当するベクトルとして考えることができ、第2の
ベクトルは、仮想面の反射方向に相当するベクトルとし
て考えることができる。
【0043】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を用いて説明する。
【0044】1.構成 図2に、本実施形態のゲームシステム(画像生成システ
ム)のブロック図の一例を示す。なお同図において本実
施形態は、少なくとも処理部100を含めばよく(或い
は処理部100と記憶部170、或いは処理部100と
記憶部170と情報記憶媒体180を含めばよく)、そ
れ以外のブロック(例えば操作部160、表示部19
0、音出力部192、携帯型情報記憶装置194、通信
部196)については、任意の構成要素とすることがで
きる。
【0045】ここで処理部100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の指示、ゲーム処
理、画像処理、又は音処理などの各種の処理を行うもの
であり、その機能は、各種プロセッサ(CPU、DSP
等)、或いはASIC(ゲートアレイ等)などのハード
ウェアや、所与のプログラム(ゲームプログラム)によ
り実現できる。
【0046】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、筺体などのハードウェアにより実現できる。
【0047】記憶部170は、処理部100や通信部1
96などのワーク領域となるもので、その機能はRAM
などのハードウェアにより実現できる。
【0048】情報記憶媒体(コンピュータにより使用可
能な記憶媒体)180は、プログラムやデータなどの情
報を格納するものであり、その機能は、光ディスク(C
D、DVD)、光磁気ディスク(MO)、磁気ディス
ク、ハードディスク、磁気テープ、或いはメモリ(RO
M)などのハードウェアにより実現できる。処理部10
0は、この情報記憶媒体180に格納される情報に基づ
いて本発明(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、本発明(本実施形態)の手段
(特に処理部100に含まれるブロック)を実行するた
めの情報(プログラム或いはデータ)が格納される。
【0049】なお、情報記憶媒体180に格納される情
報の一部又は全部は、システムへの電源投入時等に記憶
部170に転送されることになる。また情報記憶媒体1
80に記憶される情報は、本発明の処理を行うためのプ
ログラムコード、画像データ、音データ、表示物の形状
データ、テーブルデータ、リストデータ、本発明の処理
を指示するための情報、その指示に従って処理を行うた
めの情報等の少なくとも1つを含むものである。
【0050】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、或いはHMD(ヘッドマウントディスプレイ)
などのハードウェアにより実現できる。
【0051】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
などのハードウェアにより実現できる。
【0052】携帯型情報記憶装置194は、プレーヤの
個人データや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を考えることができる。
【0053】通信部196は、外部(例えばホスト装置
や他のゲームシステム)との間で通信を行うための各種
の制御を行うものであり、その機能は、各種プロセッ
サ、或いは通信用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。
【0054】なお本発明(本実施形態)の手段を実行す
るためのプログラム或いはデータは、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に配信するように
してもよい。このようなホスト装置(サーバー)の情報
記憶媒体の使用も本発明の範囲内に含まれる。
【0055】処理部100は、ゲーム処理部110、画
像生成部130、音生成部150を含む。
【0056】ここでゲーム処理部110は、コイン(代
価)の受け付け処理、各種モードの設定処理、ゲームの
進行処理、選択画面の設定処理、オブジェクト(1又は
複数のプリミティブ面)の位置や回転角度(X、Y又は
Z軸回り回転角度)を求める処理、オブジェクトを動作
させる処理(モーション処理)、視点の位置(仮想カメ
ラの位置)や視線角度(仮想カメラの回転角度)を求め
る処理、マップオブジェクトなどのオブジェクトをオブ
ジェクト空間へ配置する処理、ヒットチェック処理、ゲ
ーム結果(成果、成績)を演算する処理、複数のプレー
ヤが共通のゲーム空間でプレイするための処理、或いは
ゲームオーバー処理などの種々のゲーム処理を、操作部
160からの操作データや、携帯型情報記憶装置194
からの個人データ、保存データや、ゲームプログラムな
どに基づいて行う。
【0057】画像生成部130は、ゲーム処理部110
からの指示等にしたがって各種の画像処理を行い、例え
ばオブジェクト空間内で仮想カメラ(視点)から見える
画像を生成して、表示部190に出力する。
【0058】音生成部150は、ゲーム処理部110か
らの指示等にしたがって各種の音処理を行い、BGM、
効果音、又は音声などの音を生成し、音出力部192に
出力する。
【0059】なお、ゲーム処理部110、画像生成部1
30、音生成部150の機能は、その全てをハードウェ
アにより実現してもよいし、その全てをプログラムによ
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。
【0060】ゲーム処理部110は移動・動作演算部1
12を含む。
【0061】ここで移動・動作演算部112は、車など
のオブジェクトの移動情報(位置データ、回転角度デー
タ)や動作情報(オブジェクトの各パーツの位置デー
タ、回転角度データ)を演算するものであり、例えば、
操作部160によりプレーヤが入力した操作データやゲ
ームプログラムなどに基づいて、オブジェクトを移動さ
せたり動作させたりする処理を行う。
【0062】より具体的には、移動・動作演算部112
は、オブジェクトの位置や回転角度を例えば1フレーム
(1/60秒)毎に求める処理を行う。例えば(k−
1)フレームでのオブジェクトの位置をPMk-1、速度
をVMk-1、加速度をAMk-1、1フレームの時間を△t
とする。するとkフレームでのオブジェクトの位置PM
k、速度VMkは例えば下式(1)、(2)のように求め
られる。
【0063】 PMk=PMk-1+VMk-1×△t (1) VMk=VMk-1+AMk-1×△t (2) 画像生成部130は、仮想点座標系設定部132、座標
変換部134、描画ベクトル演算部136、テクスチャ
描画部138、テクスチャマッピング部140、陰面消
去部142、表裏判定部144、隙間領域修正部146
を含む。
【0064】仮想点座標系設定(作成)部132は、オ
ブジェクトOB1の仮想点(オブジェクトOB1の仮想
的な代表点)に設定された仮想点座標系を設定(作成)
するための処理を行う。より具体的には、仮想点の位置
やマッピング方向(視線方向等)に基づいて、ワールド
座標系から仮想点座標系への変換マトリクスを求める。
【0065】座標変換部134は、オブジェクトOB2
の定義点(ポリゴンの頂点、自由曲面の制御点等)の位
置座標を、仮想点座標系に座標変換するための処理を行
う。より具体的には、オブジェクトOB2の定義点の位
置座標を、上記の変換マトリクスを用いてワールド座標
系から仮想点座標系に座標変換する。
【0066】なお、座標変換部134は、オブジェクト
OB1の各面の方向を表すための法線ベクトル(定義点
又は面に設定された法線ベクトル)を仮想点座標系に座
標変換したりするための処理も行う。
【0067】また、オブジェクトOB1が自由曲面によ
り表される場合には、座標変換部134が、自由曲面の
制御点を仮想点座標系に座標変換し、仮想点座標系での
制御点などに基づいて、仮想点座標系での法線ベクトル
を求めるようにしてもよい。
【0068】描画ベクトル演算部136は、座標変換後
のオブジェクトOB2の定義点の位置座標に基づいて、
描画ベクトル(仮想法線ベクトル)を求めるための処理
を行う。より具体的には、マッピング方向と、仮想点及
びオブジェクトOB2の定義点を結ぶ方向との中間方向
を求め、その中間方向を向く単位ベクトルを、描画ベク
トルとして求める。
【0069】テクスチャ描画部138は、求められた描
画ベクトルに基づいて、オブジェクトOB2に対応する
プリミティブ面(ポリゴン、自由曲面)を、所与の描画
領域(例えばテクスチャ領域174)に描画するための
処理を行う。これにより、オブジェクトOB1にマッピ
ングされる環境テクスチャや光沢表現テクスチャなどの
テクスチャを生成できるようになる。
【0070】テクスチャマッピング部140は、オブジ
ェクトOB1の仮想点座標系での法線ベクトルに基づい
て、テクスチャ座標を求め、求められたテクスチャ座標
に基づいて、テクスチャ(描画領域に描画された画像)
を、オブジェクトOB1にマッピングするための処理を
行う。これにより、テクスチャ描画部138により生成
された環境テクスチャや光沢表現テクスチャがオブジェ
クトOB1にマッピングされ、オブジェクトOB1の環
境マッピングや光沢表現を実現できるようになる。
【0071】陰面消去部142は、Z値(奥行き値)が
格納されるZバッファ(Zプレーン)176を用いて、
Zバッファ法のアルゴリズムにしたがった陰面消去を行
う。但し、視点からの距離に応じてプリミティブ面をソ
ーティングし、視点から遠い順にプリミティブ面を描画
する奥行きソート法(Zソート法)などにより陰面消去
を行ってもよい。
【0072】この場合に本実施形態の陰面消去部142
は、仮想点とオブジェクトOB2の定義点との距離によ
り特定されるZ値(奥行き値)に基づいて、描画領域
(テクスチャ領域174)に描画されるプリミティブ面
間の陰面消去を行うようにしている。このようにするこ
とで、オブジェクトOB1にマッピングされても矛盾が
生じない適正なテクスチャ(環境テクスチャ、光沢表現
テクスチャ等)を生成できるようになる。
【0073】表裏判定部144は、オブジェクトOB2
を構成するプリミティブ面が、仮想点から見て裏向きに
なっているか否か(プリミティブ面が自由曲面の場合に
は、プリミティブ面の裏向き部分か否か)を判定する。
そして裏向きであった場合(裏向き部分であった場合)
には、そのプリミティブ面(その裏向き部分)の描画を
省略するための処理を行う。
【0074】また表裏判定部144は、描画領域に描画
されるプリミティブ面が描画領域において裏向きになっ
ているか否か(自由曲面の場合には裏向き部分か否か)
も判定する。そして、裏向きであった場合(裏向き部分
であった場合)には、そのプリミティブ面(その裏向き
部分)の描画を省略するための処理を行う。
【0075】隙間領域修正部146は、裏向きのプリミ
ティブ面(プリミティブ面の裏向き部分)の描画の省略
により描画予定領域に隙間領域が生じる場合に、その隙
間領域が生じないようにするための修正処理を行う。よ
り具体的には、描画領域へのプリミティブ面の描画時
に、そのプリミティブ面の描画座標のスケーリング等を
行うことで、隙間領域を埋める。
【0076】なお、本実施形態のゲームシステムは、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、このようなシングル
プレーヤモードのみならず、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。
【0077】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
端末を用いて生成してもよい。
【0078】2.本実施形態の特徴 2.1 環境テクスチャのリアルタイム生成 本実施形態では図3のA1に示すように、オブジェクト
OB1の仮想点P(代表点)に対して仮想点座標系(X
P、YP、ZP)を設定する。
【0079】そして、図3のA2、A3、A4に示すよ
うにオブジェクトOB2の定義点(頂点、制御点)S
1、S2、S3・・・・の位置座標を、ワールド座標系
(XW、YW、ZW)から仮想点座標系(XP、YP、
ZP)に座標変換し、座標変換後の定義点の位置座標に
基づいて、描画ベクトルNを求める。
【0080】次に、図3のA5に示すように、求められ
た描画ベクトルNに基づいて、描画領域(テクスチャ領
域U、V)に、オブジェクトOB2に対応するプリミテ
ィブ面(ポリゴン、自由曲面)を順次描画して行き、オ
ブジェクトOB1の環境テクスチャをリアルタイムに生
成する。
【0081】そして、図4に示すように、オブジェクト
OB1の定義点(或いはOB1の面)に設定された法線
ベクトルNSを、仮想点座標系(XP、YP、ZP)に
座標変換する(広義には、仮想点座標系での法線ベクト
ルを求める)。そして、仮想点座標系での法線ベクトル
NSに基づき特定されるテクスチャ座標(U、V)に基
づいて、描画領域に描画された画像を、オブジェクトO
B1にテクスチャマッピングする。このようにすること
で、オブジェクトOB1の周りの環境(オブジェクトO
B2の画像等)を、オブジェクトOB1に映し込むこと
ができ、少ない処理負担でリアルな映り込み表現を実現
できる。
【0082】なお、オブジェクトOB1が自由曲面によ
り表される場合には、例えば、自由曲面の制御点を仮想
点座標系に座標変換し、仮想点座標系での制御点などに
基づいて自由曲面の第1、第2の方向での接線(傾き)
ベクトルを求める。そして、得られた接線ベクトルの外
積をとることで、自由曲面の仮想点座標系での法線ベク
トルを求めることができる。
【0083】例えば図1で説明した第1の手法では、リ
アルタイムに変化する周囲の環境がオブジェクトに映り
込むようになるため、高品質な映り込み表現を実現でき
る。
【0084】しかしながら、この第1の手法では、オブ
ジェクトOB1上の全ての点(ドット)P11、P1
2、P13・・・について、反射方向RI1、RI2、
RI3を求めたり、これらの反射方向が指す点P21、
P22、P23でのオブジェクトOB2の画像を、点P
11、P12、P13に描画したりするなどの処理が必
要になる。従って、ゲームシステムの処理負荷が非常に
重くなり、1フレーム(例えば1/60秒)内に全画面
の描画を完了するというリアルタイム処理の実現が困難
になる。
【0085】これに対して、本実施形態では、オブジェ
クトOB2の定義点(頂点)の個数分だけ、描画ベクト
ルを求める処理を行えば済む。従って、図1の第1の手
法に比べて、処理負荷を大幅に軽減できる。
【0086】しかも、本実施形態によれば、オブジェク
トOB1、OB2間の相対的な位置関係や仮想カメラ1
0の位置や方向などに応じて変化する高品質な環境テク
スチャが、リアルタイムに生成され、オブジェクトOB
1にマッピングされる。
【0087】従って、予め用意された擬似的な環境テク
スチャをオブジェクトOB1にマッピングする前述の第
2の手法に比べて、格段にリアルで多様な映り込み表現
を実現できるようになる。
【0088】なお、図3に示す仮想点座標系(XP、Y
P、ZP)は、仮想点Pの位置やマッピング方向(仮想
カメラ10の視線方向)などにより特定されている。即
ち、図3では、ZP軸はマッピング方向に沿った軸にな
っており、XP軸、YP軸は、ZP軸に直交する軸(視
点座標系のX軸、Y軸)になっている。
【0089】しかしながら、本実施形態における仮想点
座標系の設定手法は図3の手法に限定されない。例え
ば、マッピング方向(ZP軸の方向)の向きは任意であ
り、例えばワールド座標系(XW、YW、ZW)におけ
る鉛直方向をマッピング方向に設定してもよい。
【0090】さて、描画ベクトルN(仮想法線ベクト
ル)は、図5に示すような手法により求めることが望ま
しい。
【0091】例えば、テクスチャのマッピング方向(仮
想カメラ10の視線方向、ワールド座標系での鉛直方向
等)に沿ったベクトルをVC(第1のベクトル)とし、
仮想点PとオブジェクトOB2の定義点Sとを結ぶ方向
に沿ったベクトルをVT(第2のベクトル)とする。こ
のベクトルVCは、仮想面SVに対する仮想的な入射方
向(入射方向と逆方向)を表すベクトルであり、ベクト
ルVTは、仮想面SVに対する仮想的な反射方向を表す
ベクトルである。
【0092】この場合に本実施形態では、ベクトルVC
とVTに基づいて、仮想点Pを含む仮想面SVに対して
垂直な方向を向く描画ベクトルN(仮想法線ベクトル)
を求めている。即ち、ベクトルVC(入射方向に沿った
ベクトル)の方向とベクトルVT(反射方向に沿ったベ
クトル)の方向の中間方向(θ1=θ2)を向く単位ベ
クトルを、描画ベクトルNとして求めている。
【0093】そして図3のA5に示すように、環境テク
スチャは、この描画ベクトルNに基づいて描画領域に描
画される。例えば、図5の定義点Sでの画像は、描画ベ
クトルNが指す位置に描画されるようになる。
【0094】このような描画ベクトルNを用いて環境テ
クスチャを生成することで、オブジェクトOB1、OB
2間の相対的な位置関係などに応じて変化するリアルな
環境テクスチャを生成できるようになる。
【0095】なお、図5では、ベクトルVCと描画ベク
トルNとのなす角度θ1と、ベクトルVTと描画ベクト
ルNとのなす角度θ2とが等しくなるという条件で、描
画ベクトルNを求めている。しかしながら、θ1とθ2
を常に等しくする必要性はなく、例えばオブジェクトの
表面の屈折率などを考慮して、θ1とθ2との間に所与
の関係式θ1=F(θ2)が成立するという条件で、描
画ベクトルNを求めてもよい。
【0096】図6(A)に、本実施形態によりリアルタ
イムに生成された環境テクスチャの例を示し、図6
(B)に、この環境テクスチャがマッピングされたオブ
ジェクトOB1が描かれたゲーム画像の例を示す。
【0097】図6(A)は、オブジェクトOB1を正面
方向(マッピング方向)から見た場合に生成される環境
テクスチャの例であり、図6(B)では、この環境テク
スチャが正面方向からオブジェクトOB1に対してマッ
ピングされている。
【0098】また図7(A)に、本実施形態によりリア
ルタイムに生成された環境テクスチャの例を示し、図7
(B)に、この環境テクスチャがマッピングされたオブ
ジェクトOB1が描かれたゲーム画像の例を示す。
【0099】図7(A)は、オブジェクトOB1を斜め
方向(マッピング方向)から見た場合に生成される環境
テクスチャの例であり、図7(B)では、この環境テク
スチャが斜め方向からオブジェクトOB1に対してマッ
ピングされている。
【0100】図6(B)、図7(B)から明らかなよう
に、本実施形態によれば、オブジェクトOB1をどの方
向から見た場合にも、オブジェクトOB1の周囲の環境
が矛盾なくオブジェクトOB1に映り込むようになり、
リアルな環境マッピングを実現できる。
【0101】2.2 光沢表現テクスチャ 本実施形態によれば、環境テクスチャ以外にも、種々の
テクスチャをリアルタイムに生成できる。
【0102】例えば図8(A)では、光源を擬似的に表
すための複数の光源オブジェクトOB21、OB22、
OB23が用意されている(オブジェクト空間内に配置
されている)。
【0103】そして、図3で説明した手法を用いて、こ
れらの光源オブジェクトOB21、OB22、OB23
に対応するプリミティブ面を描画領域(テクスチャ領
域)に描画することで、オブジェクトOB1の光沢表現
(スペキュラ)テクスチャがリアルタイムに生成され
る。
【0104】より具体的には、光源オブジェクトOB2
1、OB22、OB23の定義点の位置座標を、ワール
ド座標系から仮想点座標系に座標変換し、座標変換後の
定義点の位置座標に基づいて、描画ベクトルを求める。
そして、求められた描画ベクトルに基づいて、描画領域
に、光源オブジェクトOB21、OB22、OB23に
対応するプリミティブ面(ポリゴン、自由曲面)を順次
描画して行き、オブジェクトOB1の光沢表現テクスチ
ャをリアルタイムに生成する。
【0105】そして、オブジェクトOB1の仮想点座標
系での法線ベクトルを求め、得られた仮想点座標系での
法線ベクトルに基づき特定されるテクスチャ座標に基づ
いて、光沢表現テクスチャをオブジェクトOB1にマッ
ピングする。
【0106】このようにすることで、あたかも、光源オ
ブジェクトOB21、OB22、OB23からの光によ
りオブジェクトOB1の表面に光沢が生じたかのように
見える画像を生成できる。
【0107】例えば、複数光源によるオブジェクトの光
沢(ハイライト)表現を、照明モデルを用いた光源計算
により忠実に実現しようとすると、ゲームシステムの処
理負荷が過大になってしまう。
【0108】本実施形態によれば、図3、図8(A)の
手法で生成された光沢表現テクスチャをオブジェクトに
マッピングするだけで、複数光源によるオブジェクトの
光沢表現を実現できる。そして、光源の数が増えても、
光沢表現テクスチャの生成処理の負荷が若干増加するだ
けであり、全体の処理負荷はそれほど増加しない。従っ
て、本実施形態によれば、少ない処理負担で、よりリア
ルなオブジェクトの光沢表現を実現できるようになる。
【0109】なお、光源オブジェクトは、球のような立
体形状の物であってもよいし、平面形状の物であっても
よい。平面形状の光源オブジェクトを採用する場合に
は、図8(B)に示すように、仮想点Pと光源オブジェ
クトOB21とを結ぶ線に対して、光源オブジェクトO
B21の主面が略垂直になるように、光源オブジェクト
OB21を配置することが望ましい。このようにすれ
ば、オブジェクトOB1と光源オブジェクトOB21と
の相対的な位置関係が変化した場合にも、仮想点Pから
見て光源オブジェクトOB21が常に同一形状(例えば
円)に見えるようになる。従って、常に同一形状の光源
がオブジェクトOB1に映り込むようになり、よりリア
ルな光沢表現を実現できるようになる。
【0110】2.3 陰面消去 さて、図3で説明した手法により、オブジェクトOB2
に対応するプリミティブ面を描画領域(テクスチャ領
域)に描画する場合には、プリミティブ面間の陰面消去
が必要になる。
【0111】そこで本実施形態では、図9に示すよう
に、オブジェクトOB1の仮想点PとオブジェクトOB
2の定義点S1、S2、S3・・・との距離L1、L
2、L3を、陰面消去のための奥行き値Z1、Z2、Z
3として設定している。そして、これらの奥行き値Z
1、Z2、Z3に基づいて、描画領域に描画されるプリ
ミティブ面間の陰面消去を行っている。
【0112】このようにすることで、描画領域上のプリ
ミティブ面の適正な陰面消去が可能になり、矛盾の無い
環境テクスチャ(光沢表現テクスチャ)を生成できるよ
うになる。
【0113】なお、仮想点PとオブジェクトOB2の定
義点S1、S2、S3との距離L1、L2、L3そのも
のを、奥行き値Z1、Z2、Z3に設定してもよいし、
距離L1、L2、L3に加工を加えたものを、奥行き値
Z1、Z2、Z3に設定してもよい。
【0114】2.4 裏向きのプリミティブ面の描画省
略 さて、本実施形態では裏向きのプリミティブ面(自由曲
面の場合は裏向き部分)の描画を省略するカリング(Cu
lling)処理として、2種類のカリング処理を行ってい
る。
【0115】第1のカリング処理では、図10に示すよ
うに、オブジェクトOB2を構成するプリミティブ面の
うち、仮想点Pから見て裏向きであるプリミティブ面
(自由曲面の場合は、プリミティブ面の裏向き部分)に
ついては、描画領域(テクスチャ領域)への描画(図3
のA5参照)を省略する。このようにすることで、プリ
ミティブ面の無駄な描画処理が行われる事態が防止さ
れ、環境テクスチャ(光沢表現テクスチャ)の生成処理
を効率化できる。
【0116】また、第2のカリング処理では、描画領域
への描画対象となるプリミティブ面のうち、描画領域に
おいて裏向きであるプリミティブ面(自由曲面の場合
は、プリミティブ面の裏向き部分)については、描画領
域への描画を省略している。
【0117】例えば、図11(A)のようにオブジェク
トOB1を正面方向から見た場合に、生成される環境テ
クスチャは図11(B)のようになり、この環境テクス
チャが正面方向からオブジェクトOB1にマッピングさ
れる。
【0118】この場合に、プリミティブ面S1-S2-S
3-S4については、描画領域に描画しても問題ない
が、プリミティブ面S5-S6-S7-S8が描画されて
しまうと、プリミティブ面S1-S2-S3-S4の上に
プリミティブ面S5-S6-S7-S8が重ね書きされて
しまうことになり、正しい環境テクスチャを生成できな
くなる。
【0119】即ち、仮想点Pと定義点S5、S6、S7
又はS8を結ぶ方向は仮想的な反射方向に相当する(図
5参照)。しかしながら、このような仮想点Pと定義点
S5、S6、S7又はS8を結ぶ反射方向は、現実には
あり得ない反射方向であり、プリミティブ面S5-S6-
S7-S8については、その描画を省略すべきである。
【0120】そこで本実施形態の第2のカリング処理で
は、プリミティブ面S1-S2-S3-S4については、
表向きのプリミティブ面であるとして描画する一方で、
プリミティブ面S5-S6-S7-S8については、裏向
きのプリミティブ面であるとして描画しないようにして
いる。このようにすることで、矛盾の無い環境テクスチ
ャを生成できるようになる。
【0121】2.5 隙間領域の修正 さて、上記のような第2のカリング処理を行った場合
に、次のような問題が発生することが判明した。
【0122】即ち、第2のカリング処理によりカリング
されるプリミティブ面の大きさが十分に小さければ問題
は発生しないが、カリングされるプリミティブ面が十分
に小さくない場合には、生成される環境テクスチャに対
して図12に示すように隙間領域(プリミティブ面が描
画されない領域)20、22、24、26が生じてしま
う。
【0123】例えば図12において、四角形30の内接
円32の内側領域が環境マッピングの際に使用される領
域である。従って、この内接円32の内側領域に隙間領
域20、22、24、26が発生してしまうと、適正な
環境マッピングを実現できない。
【0124】そこで、本実施形態では、裏向きのプリミ
ティブ面(自由曲面の場合は、プリミティブ面の裏向き
部分)の描画を省略するカリング処理により描画予定領
域(描画ベクトルによりプリミティブ面が描画される予
定の領域であり、具体的には内接円32の内側領域)に
生じる隙間領域20、22、24、26を、修正するた
めの処理を行っている。
【0125】より具体的には、図12に示すように、描
画領域でのプリミティブ面の定義点(頂点)と内接円3
2の中心点34との距離(描画ベクトルのXY平面上で
の長さ)が所与のしきい値RLよりも長いか否かを判断
する。そして、そして、中心点34からの距離がRLよ
りも長い定義点(例えば36)については、中心点34
から遠ざけるようにスケーリング処理を行う(描画ベク
トルのX成分、Y成分をスケーリングする)。
【0126】このようにすることで、図13に示すよう
に、描画予定領域(内接円32の内側領域)に隙間領域
が生じなくなり、適正な環境テクスチャを生成できるよ
うになる。
【0127】なお、隙間領域の修正手法は図12、図1
3で説明した手法に限定されず、種々の変形実施が可能
である。例えば、描画領域(テクスチャ領域)の全ての
プリミティブ面の全ての定義点を、中心点から遠ざける
ようにスケーリングしてもよい。
【0128】3.本実施形態の処理 次に、本実施形態の処理の詳細例について、図14、図
15、図16のフローチャートを用いて説明する。
【0129】図14は、環境テクスチャ(光沢表現テク
スチャ)の生成処理に関するフローチャートである。
【0130】まず、図3で説明したようにオブジェクト
OB1に設定された仮想点Pの位置とマッピング方向
(例えば視線方向)とに基づいて、ワールド座標系(X
W、YW、ZW)から仮想点座標系(XP、YP、Z
P)への変換マトリクスMを求める(ステップSP
1)。
【0131】より具体的には、図17においてP、C、
A、Bは、 P=Px、Py、Pz:ワールド座標系での仮想点Pの
位置 C=Cx、Cy、Cz:マッピング方向を向くワールド
座標系の単位ベクトル A=Ax、Ay、Az:Cに垂直なワールド座標系の単
位ベクトル B=Bx、By、Bz:C、Aに垂直なワールド座標系
の単位ベクトル となっている。
【0132】この場合に、変換マトリクスM(要素M0
0〜M33)は下式(3)のようにして計算できる(な
お、以下において「*」は乗算を意味する)。
【0133】
【数1】
【0134】次に、オブジェクトOB2を構成するポリ
ゴンの頂点のワールド座標系での位置S(Sx、Sy、
Sz)を、仮想点座標系での位置T(Tx、Ty、T
z)に上記の変換マトリクスMを用いて座標変換する
(ステップSP2)。
【0135】具体的には下式(4)に示すような計算を
行う。
【0136】
【数2】
【0137】次に、図10で説明したように、仮想点P
から見てオブジェクトOB2を構成するポリゴンが裏向
きか否かを判断する(ステップSP3)。
【0138】具体的には図18(A)において、オブジ
ェクトOB2を構成するポリゴン50の第1、第2、第
3の頂点の仮想点座標系での位置をT1(T1x、T1
y、T1z)、T2(T2x、T2y、T2z)、T3
(T3x、T3y、T3z)とする。また、T1からT
2に向かうベクトルをVT12、T1からT3に向かう
ベクトルをVT13、PからT1に向かうベクトルをV
PT(=T1)とする。
【0139】すると、表裏判定パラメータI1は下式
(5)のように計算される。なお、下式において「×」
は外積、「・」は内積を表す。
【0140】 I1=(VT12×VT13)・VPT ={(T2y-T1y)*(T3z-T1z)-(T2z-T1z)*(T3y-T1y)}*T1x+ {(T2z-T1z)*(T3x-T1x)-(T2x-T1x)*(T3z-T1z)}*T1y+ {(T2x-T1x)*(T3y-T1y)-(T2y-T1y)*(T3x-T1x)}*T1z (5) このI1の符号(正か負か)を調べることで、ポリゴン
50が仮想点Pから見て裏向きか否かを判断できる。
【0141】そして、このIの符号に基づいて、仮想点
Pから見てポリゴンが裏向きであると判断された場合に
は、以降のステップSP4〜SP10の処理を省略す
る。一方、ポリゴンが裏向きではないと判断された場合
には、図9で説明したように、仮想点Pとポリゴンの各
頂点との距離Lを求める(ステップSP4)。
【0142】具体的には距離Lは下式(6)のように計
算される。
【0143】 L=(Tx2+Ty2+Tz21/2 (6)
【0144】次に、図17に示すように、仮想点座標系
でのマッピング方向(Cの方向)と、位置Tが示す方向
との中間方向を向き(θ1=θ2)、長さが1である、
仮想点座標系の描画ベクトルN(Nx、Ny、Nz)を
求める(ステップSP5)。
【0145】具体的には下式(7)のように計算され
る。
【0146】 (Nx、Ny、Nz) =(Tx/R3、Ty/R3、(Tz+L)/R3) (7) 但し、上式(7)において、 R3={Tx2+Ty2+(Tz+L)21/2 (8) である。
【0147】次に、図12で説明したように、描画ベク
トルNのXY(UV)平面上での長さR2がしきい値R
Lよりも大きいか否かを判断する(ステップSP6)。
【0148】ここで、 R2=(Nx2+Ny21/2 (9) である。
【0149】R2がRLよりも大きい場合には、図13
で説明したように、描画予定領域の隙間領域を埋めるた
めに描画ベクトルNのX成分、Y成分をスケーリングす
る(ステップSP7)。
【0150】例えば、スケーリングパラメータをSCと
すると、描画ベクトルNのX成分Nx、Y成分Nyは下
式(10)のようなスケーリングされる。
【0151】 Nx←Nx*{1+SC*(R2−RL)/R2} Ny←Ny*{1+SC*(R2−RL)/R2} (10)
【0152】次に、描画ベクトルNのX成分、Y成分に
基づいて、描画座標系での位置Qを求める(ステップS
P8)。
【0153】具体的には位置Qは下式(11)のように
計算される。
【0154】 Qx=(Nx*0.5+0.5)*W Qy=(Ny*0.5+0.5)*H (11) 但し、 W:描画領域の幅 H:描画領域の高さ である。
【0155】次に、図11(A)、(B)で説明したよ
うに、位置Qにより構成されるポリゴンが裏向きか否か
を判断する(ステップSP9)。
【0156】具体的には図18(B)において、ポリゴ
ン52の第1、第2、第3の頂点の描画座標系での位置
をQ1(Q1x、Q1y)、Q2(Q2x、Q2y)、
Q3(Q3x、Q3y)とする。また、Q1からQ2に
向かうベクトルをVQ12、Q1からQ3に向かうベク
トルをVQ13とする。
【0157】すると、表裏判定パラメータI2は下式
(12)のように計算される。
【0158】 I2=(Q2x-Q1x)*(Q3y-Q1y)-(Q2y-Q1y)*(Q3x-Q1x) (12) このI2の符号(正か負か)を調べることで、ポリゴン
52が描画領域において裏向きか否かを判断できる。
【0159】そして、I2に基づきポリゴンが裏向きで
あると判断された場合には、ステップSP10の描画処
理が省略される。一方、裏向きではないと判断された場
合には、図9で説明したように、距離LをZ値とする陰
面消去を行いながら、位置Qにより構成されるポリゴン
を描画(テクスチャ)領域に描画する(ステップSP1
0)。
【0160】次に、全てのポリゴンに対する処理を完了
したか否かを判断し(ステップSP11)、完了してい
ない場合には図14のステップSP2に戻る。
【0161】図16は、環境テクスチャ(光沢表現テク
スチャ)のマッピング時の処理に関するフローチャート
である。
【0162】まず、図4で説明したように、オブジェク
トOB1を構成するポリゴンの頂点の法線ベクトルを、
図14のステップSP1で作成された変換マトリクスM
を用いて仮想点座標系に座標変換する(ステップSP2
0)。
【0163】次に、座標変換後の法線ベクトルに基づい
てテクスチャ座標を求める(ステップSP21)。そし
て、求められたテクスチャ座標に基づいて、描画領域の
画像(環境テクスチャ、光沢表現テクスチャ)をオブジ
ェクトOB1にマッピングする(ステップSP22)。
【0164】4.ハードウェア構成 次に、本実施形態を実現できるハードウェアの構成の一
例について図19を用いて説明する。
【0165】メインプロセッサ900は、CD982
(情報記憶媒体)に格納されたプログラム、通信インタ
ーフェース990を介して転送されたプログラム、或い
はROM950(情報記憶媒体の1つ)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、
音処理などの種々の処理を実行する。
【0166】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、高速並列演算が可
能な積和算器や除算器を有し、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)させるための物理シミュ
レーションに、マトリクス演算などの処理が必要な場合
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。
【0167】ジオメトリプロセッサ904は、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、高速並列演算が可能な積和算器や
除算器を有し、マトリクス演算(ベクトル演算)を高速
に実行する。例えば、座標変換、透視変換、光源計算な
どの処理を行う場合には、メインプロセッサ900で動
作するプログラムが、その処理をジオメトリプロセッサ
904に指示する。
【0168】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を伸張する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
レートする処理を行う。これにより、オープニング画
面、インターミッション画面、エンディング画面、或い
はゲーム画面などにおいて、MPEG方式等で圧縮され
た動画像を表示できるようになる。なお、デコード処理
の対象となる画像データや音データは、ROM950、
CD982に格納されたり、或いは通信インターフェー
ス990を介して外部から転送される。
【0169】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)処理を高速に実行するものである。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の機能を利用して、オブ
ジェクト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、これらのオ
ブジェクトデータやテクスチャに基づいて、Zバッファ
などを利用した陰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に高速に描画する。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、トライリニア・フィルタリング、アンチエリアシ
ング、シェーディング処理なども行うことができる。そ
して、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。
【0170】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
声などの高品位のゲーム音を生成する。生成されたゲー
ム音は、スピーカ932から出力される。
【0171】ゲームコントローラ942からの操作デー
タや、メモリカード944からのセーブデータ、個人デ
ータは、シリアルインターフェース940を介してデー
タ転送される。
【0172】ROM950にはシステムプログラムなど
が格納される。なお、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、ROM
950に各種プログラムが格納されることになる。な
お、ROM950の代わりにハードディスクを利用する
ようにしてもよい。
【0173】RAM960は、各種プロセッサの作業領
域として用いられる。
【0174】DMAコントローラ970は、プロセッ
サ、メモリ(RAM、VRAM、ROM等)間でのDM
A転送を制御するものである。
【0175】CDドライブ980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CD982
(情報記憶媒体)を駆動し、これらのプログラム、デー
タへのアクセスを可能にする。
【0176】通信インターフェース990は、ネットワ
ークを介して外部との間でデータ転送を行うためのイン
ターフェースである。この場合に、通信インターフェー
ス990に接続されるネットワークとしては、通信回線
(アナログ電話回線、ISDN)、高速シリアルバスな
どを考えることができる。そして、通信回線を利用する
ことでインターネットを介したデータ転送が可能にな
る。また、高速シリアルバスを利用することで、他のゲ
ームシステムとの間でのデータ転送が可能になる。
【0177】なお、本発明の各手段は、その全てを、ハ
ードウェアのみにより実行してもよいし、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のみにより実行してもよい。或
いは、ハードウェアとプログラムの両方により実行して
もよい。
【0178】そして、本発明の各手段をハードウェアと
プログラムの両方により実行する場合には、情報記憶媒
体には、本発明の各手段をハードウェアを利用して実行
するためのプログラムが格納されることになる。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等に
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等は、その指示と渡されたデータとに基づいて、
本発明の各手段を実行することになる。
【0179】図20(A)に、本実施形態を業務用ゲー
ムシステムに適用した場合の例を示す。プレーヤは、デ
ィスプレイ1100上に映し出されたゲーム画像を見な
がら、レバー1102、ボタン1104等を操作してゲ
ームを楽しむ。内蔵されるシステムボード(サーキット
ボード)1106には、各種プロセッサ、各種メモリな
どが実装される。そして、本発明の各手段を実行するた
めの情報(プログラム或いはデータ)は、システムボー
ド1106上の情報記憶媒体であるメモリ1108に格
納される。以下、この情報を格納情報と呼ぶ。
【0180】図20(B)に、本実施形態を家庭用のゲ
ームシステムに適用した場合の例を示す。プレーヤはデ
ィスプレイ1200に映し出されたゲーム画像を見なが
ら、ゲームコントローラ1202、1204を操作して
ゲームを楽しむ。この場合、上記格納情報は、本体シス
テムに着脱自在な情報記憶媒体であるCD1206、或
いはメモリカード1208、1209等に格納されてい
る。
【0181】図20(C)に、ホスト装置1300と、
このホスト装置1300とネットワーク1302(LA
Nのような小規模ネットワークや、インターネットのよ
うな広域ネットワーク)を介して接続される端末130
4-1〜1304-nとを含むシステムに本実施形態を適用
した場合の例を示す。この場合、上記格納情報は、例え
ばホスト装置1300が制御可能な磁気ディスク装置、
磁気テープ装置、メモリ等の情報記憶媒体1306に格
納されている。端末1304-1〜1304-nが、スタン
ドアロンでゲーム画像、ゲーム音を生成できるものであ
る場合には、ホスト装置1300からは、ゲーム画像、
ゲーム音を生成するためのゲームプログラム等が端末1
304-1〜1304-nに配送される。一方、スタンドア
ロンで生成できない場合には、ホスト装置1300がゲ
ーム画像、ゲーム音を生成し、これを端末1304-1〜
1304-nに伝送し端末において出力することになる。
【0182】なお、図20(C)の構成の場合に、本発
明の各手段を、ホスト装置(サーバー)と端末とで分散
して実行するようにしてもよい。また、本発明の各手段
を実行するための上記格納情報を、ホスト装置(サーバ
ー)の情報記憶媒体と端末の情報記憶媒体に分散して格
納するようにしてもよい。
【0183】またネットワークに接続する端末は、家庭
用ゲームシステムであってもよいし業務用ゲームシステ
ムであってもよい。そして、業務用ゲームシステムをネ
ットワークに接続する場合には、業務用ゲームシステム
との間で情報のやり取りが可能であると共に家庭用ゲー
ムシステムとの間でも情報のやり取りが可能な携帯型情
報記憶装置(メモリカード、携帯型ゲーム装置)を用い
ることが望ましい。
【0184】なお本発明は、上記実施形態で説明したも
のに限らず、種々の変形実施が可能である。
【0185】例えば、本発明のうち従属請求項に係る発
明においては、従属先の請求項の構成要件の一部を省略
する構成とすることもできる。また、本発明の1の独立
請求項に係る発明の要部を、他の独立請求項に従属させ
ることもできる。
【0186】また、仮想点や仮想点座標系の設定手法も
本実施形態で説明した手法が特に望ましいが、本発明で
は、これとは異なる種々の手法を採用できる。
【0187】また、本実施形態では、環境テクスチャ、
光沢表現テクスチャをリアルタイム生成する場合につい
て説明したが、本発明によれば、環境テクスチャ、光沢
表現テクスチャ以外のテクスチャを生成することもでき
る。
【0188】また、本実施形態で説明した座標変換手法
と数学的に等価な座標変換手法を用いる場合も、本発明
の均等な範囲に含まれる。
【0189】また、マッピング方向としては、仮想カメ
ラの視線方向に限定されず、任意の方向を採用できる。
【0190】また、裏向きのプリミティブ面(プリミテ
ィブ面の裏向き部分)の描画を省略する手法や、隙間領
域を修正する手法も、本実施形態で説明した手法が特に
望ましいが、これに限定されるものではない。
【0191】また、オブジェクトにマッピングされるテ
クスチャは、色情報(カラーコード、インデックス番
号)のテクスチャに限定されず、輝度情報、半透明情報
(α値)、表面形状情報(バンプ値)、反射率情報、屈
折率情報、或いは深さ情報などについてのテクスチャで
もよい。
【0192】また、オブジェクトが自由曲面により表さ
れる場合には、得られた自由曲面上の各点を直接描画す
るようにしてもよいし、得られた自由曲面上の各点が頂
点に設定されたポリゴン(ポリゴンデータ)を生成し、
そのポリゴンを描画するようにしてもよい。
【0193】また本発明はレーシングゲーム以外にも種
々のゲーム(格闘ゲーム、シューティングゲーム、ロボ
ット対戦ゲーム、スポーツゲーム、競争ゲーム、ロール
プレイングゲーム、音楽演奏ゲーム、ダンスゲーム等)
に適用できる。
【0194】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、多数のプレー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等の種々の
ゲームシステム(画像生成システム)に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】映り込み表現を実現する第1の手法について説
明するための図である。
【図2】本実施形態のゲームシステムのブロック図の例
である。
【図3】本実施形態による環境テクスチャの生成手法に
ついて説明するための図である。
【図4】オブジェクトへの環境テクスチャのマッピング
手法について説明するための図である。
【図5】描画ベクトルを求める手法について説明するた
めの図である。
【図6】図6(A)、(B)は、本実施形態により生成
される環境テクスチャとゲーム画像の例について示す図
である。
【図7】図7(A)、(B)は、本実施形態により生成
される環境テクスチャとゲーム画像の他の例について示
す図である。
【図8】図8(A)、(B)は、光沢表現テクスチャの
生成手法について説明するための図である。
【図9】プリミティブ面の陰面消去の手法について説明
するための図である。
【図10】第1のカリング処理について説明するための
図である。
【図11】図11(A)、(B)は、第2のカリング処
理について説明するための図である。
【図12】描画予定領域に生じる隙間領域について説明
するための図である。
【図13】隙間領域の修正処理について説明するための
図である。
【図14】本実施形態の詳細な処理例について示すフロ
ーチャートである。
【図15】本実施形態の詳細な処理例について示すフロ
ーチャートである。
【図16】本実施形態の詳細な処理例について示すフロ
ーチャートである。
【図17】本実施形態の詳細な処理例について説明する
ための図である。
【図18】図18(A)、(B)は、ポリゴンの表裏の
判定処理について説明するための図である。
【図19】本実施形態を実現できるハードウェアの構成
の一例を示す図である。
【図20】図20(A)、(B)、(C)は、本実施形
態が適用される種々の形態のシステムの例を示す図であ
る。
【符号の説明】
OB1 オブジェクト(第1のオブジェクト) OB2 オブジェクト(第2のオブジェクト) P 仮想点 S、S1、S2、S3 定義点(頂点、制御点) XP、YP、ZP 仮想点座標系 XW、YW、ZW ワールド座標系 N 描画ベクトル 10 仮想カメラ(視点) 20、22、24、26 隙間領域 32 内接円(描画予定領域) 100 処理部 110 ゲーム処理部 112 移動・動作演算部 130 画像生成部 132 仮想点座標系設定部 134 座標変換部 136 描画ベクトル演算部 138 テクスチャ描画部 140 テクスチャマッピング部 142 陰面消去部 144 表裏判定部 146 隙間領域修正部 150 音生成部 160 操作部 170 記憶部 172 フレームバッファ 174 テクスチャ領域 176 Zバッファ 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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 15/00 - 17/50 A63F 13/00

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 視点から第1のオブジェクトを見たとき
    の画像を生成するゲームシステムであって、 第1のオブジェクトの仮想的な代表点である仮想点に設
    定された仮想点座標系に、第2のオブジェクトの定義点
    の位置座標を座標変換する手段と、 座標変換後の前記第2のオブジェクトの定義点の位置座
    標に基づいて、描画ベクトルを求める手段と、 求められた前記描画ベクトルに基づいて、前記第2のオ
    ブジェクトに対応するプリミティブ面を所与の描画領域
    に描画する手段と、第2のオブジェクトを構成するプリミティブ面のうち視
    点から第1のオブジェクトを見たときにあり得ない反射
    方向に存在するプリミティブ面については、それに対応
    するプリミティブ面の前記描画領域への描画を省略する
    手段と、 プリミティブ面の描画の省略により描画予定領域に生じ
    る隙間領域を、修正する処理を行う手段と、 を含むことを特徴とするゲームシステム。
  2. 【請求項2】 視点から第1のオブジェクトを見たとき
    の画像を生成するゲームシステムであって、 第1のオブジェクトの仮想的な代表点である仮想点に設
    定された仮想点座標系に、第2のオブジェクトの定義点
    の位置座標を座標変換する手段と、 座標変換後の前記第2のオブジェクトの定義点の位置座
    標に基づいて、描画ベクトルを求める手段と、 求められた前記描画ベクトルに基づいて、前記第2のオ
    ブジェクトに対応するプリミティブ面を所与の描画領域
    に描画する手段と、前記第2のオブジェクトを構成するプリミティブ面のう
    ち前記仮想点から見て裏向きであるプリミティブ面又は
    プリミティブ面の裏向き部分については、前記描画領域
    への描画を省略する第1のカリング処理を行う手段と、 第2のオブジェクトを構成するプリミティブ面のうち視
    点から第1のオブジェクトを見たときにあり得ない反射
    方向に存在するプリミティブ面については、それに対応
    するプリミティブ面の前記描画領域への描画を省略する
    第2のカリング 処理を行う手段と、 を含むことを特徴とするゲームシステム。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、 前記第1のオブジェクトの各面の方向を表すための、仮
    想点座標系での法線ベクトルを求める手段と、 仮想点座標系での前記法線ベクトルにより特定されるテ
    クスチャ座標に基づいて、前記描画領域に描画された画
    像を、前記第1のオブジェクトにマッピングする手段と
    を含むことを特徴とするゲームシステム。
  4. 【請求項4】 画像生成を行うゲームシステムであっ
    て、 第1のオブジェクトの仮想的な代表点である仮想点に設
    定された仮想点座標系に、第2のオブジェクトの定義点
    の位置座標を座標変換する手段と、 座標変換後の前記第2のオブジェクトの定義点の位置座
    標に基づいて、描画ベクトルを求める手段と、 求められた前記描画ベクトルに基づいて、前記第2のオ
    ブジェクトに対応するプリミティブ面を所与の描画領域
    に描画する手段と、前記第1のオブジェクトの各面の方向を表すための法線
    ベクトルを仮想点座標系に座標変換する手段と、 座標変換後の法線ベクトルに基づいてテクスチャ座標を
    求め、求められたテクスチャ座標に基づいて、前記描画
    領域に描画された画像を、前記第1のオブジェクトにマ
    ッピングする手段と、 を含むことを特徴とするゲームシステム。
  5. 【請求項5】 請求項3又は4において、 前記第2のオブジェクトが、前記第1のオブジェクトの
    周囲に配置されるオブジェクトであり、 前記描画領域に描画された画像が、前記第1のオブジェ
    クトの環境テクスチャとして前記第1のオブジェクトに
    マッピングされることを特徴とするゲームシステム。
  6. 【請求項6】 請求項3又は4において、 前記第2のオブジェクトが、光源を擬似的に表すための
    光源オブジェクトであり、 前記描画領域に描画された画像が、前記第1のオブジェ
    クトの光沢表現テクスチャとして前記第1のオブジェク
    トにマッピングされることを特徴とするゲームシステ
    ム。
  7. 【請求項7】 請求項6において、 前記光源オブジェクトとして、複数の第1〜第Nの光源
    オブジェクトが用意され、 前記第1〜第Nの光源オブジェクトに対応するプリミテ
    ィブ面が描画された画像が、前記光沢表現テクスチャと
    して前記第1のオブジェクトにマッピングされることを
    特徴とするゲームシステム。
  8. 【請求項8】 請求項6又は7において、 前記仮想点と前記光源オブジェクトとを結ぶ線に対して
    前記光源オブジェクトの主面が略垂直になるように、前
    記光源オブジェクトが配置されることを特徴とするゲー
    ムシステム。
  9. 【請求項9】 請求項1乃至8のいずれかにおいて、 前記仮想点と前記第2のオブジェクトの定義点との距離
    により特定される奥行き値に基づいて、前記描画領域に
    描画されるプリミティブ面間の陰面消去を行う手段を含
    むことを特徴とするゲームシステム。
  10. 【請求項10】 コンピュータが使用可能であり、視点
    から第1のオブジェクトを見たときの画像を生成するた
    めの情報記憶媒体であって、 第1のオブジェクトの仮想的な代表点である仮想点に設
    定された仮想点座標系に、第2のオブジェクトの定義点
    の位置座標を座標変換する手段と、 座標変換後の前記第2のオブジェクトの定義点の位置座
    標に基づいて、描画ベクトルを求める手段と、 求められた前記描画ベクトルに基づいて、前記第2のオ
    ブジェクトに対応するプリミティブ面を所与の描画領域
    に描画する手段と、第2のオブジェクトを構成するプリミティブ面のうち視
    点から第1のオブジェクトを見たときにあり得ない反射
    方向に存在するプリミティブ面については、それに対応
    するプリミティブ面の前記描画領域への描画を省略する
    手段と、 プリミティブ面の描画の省略により描画予定領域に生じ
    る隙間領域を、修正する処理を行う手段と、 を実行するためのプログラムを含むことを特徴とする情
    報記憶媒体。
  11. 【請求項11】 コンピュータが使用可能であり、視点
    から第1のオブジェクトを見たときの画像を生成するた
    めの情報記憶媒体であって、 第1のオブジェクトの仮想的な代表点である仮想点に設
    定された仮想点座標系に、第2のオブジェクトの定義点
    の位置座標を座標変換する手段と、 座標変換後の前記第2のオブジェクトの定義点の位置座
    標に基づいて、描画ベクトルを求める手段と、 求められた前記描画ベクトルに基づいて、前記第2のオ
    ブジェクトに対応するプリミティブ面を所与の描画領域
    に描画する手段と、前記第2のオブジェクトを構成するプリミティブ面のう
    ち前記仮想点から見て裏向きであるプリミティブ面又は
    プリミティブ面の裏向き部分については、前記描画領域
    への描画を省略する第1のカリング処理を行う手段と、 第2のオブジェクトを構成するプリミティブ面のうち視
    点から第1のオブジェクトを見たときにあり得ない反射
    方向に存在するプリミティブ面については、それに対応
    するプリミティブ面の前記描画領域への描画を省略する
    第2のカリング処理を行う手段と、 を実行するためのプログラムを含むことを特徴とする情
    報記憶媒体。
  12. 【請求項12】 請求項10又は11において、 前記第1のオブジェクトの各面の方向を表すための、仮
    想点座標系での法線ベクトルを求める手段と、 仮想点座標系での前記法線ベクトルにより特定されるテ
    クスチャ座標に基づいて、前記描画領域に描画された画
    像を、前記第1のオブジェクトにマッピングする手段
    と、 を実行するためのプログラムを含むことを特徴とする情
    報記憶媒体。
  13. 【請求項13】 コンピュータが使用可能な情報記憶媒
    体であって、 第1のオブジェクトの仮想的な代表点である仮想点に設
    定された仮想点座標系に、第2のオブジェクトの定義点
    の位置座標を座標変換する手段と、 座標変換後の前記第2のオブジェクトの定義点の位置座
    標に基づいて、描画ベクトルを求める手段と、 求められた前記描画ベクトルに基づいて、前記第2のオ
    ブジェクトに対応するプリミティブ面を所与の描画領域
    に描画する手段と、前記第1のオブジェクトの各面の方向を表すための法線
    ベクトルを仮想点座標系に座標変換する手段と、 座標変換後の法線ベクトルに基づいてテクスチャ座標を
    求め、求められたテクスチャ座標に基づいて、前記描画
    領域に描画された画像を、前記第1のオブジェクトにマ
    ッピングする手段と、 を実行するためのプログラムを含むことを特徴とする情
    報記憶媒体。
  14. 【請求項14】 請求項12又は13において、 前記第2のオブジェクトが、前記第1のオブジェクトの
    周囲に配置されるオブジェクトであり、 前記描画領域に描画された画像が、前記第1のオブジェ
    クトの環境テクスチャとして前記第1のオブジェクトに
    マッピングされることを特徴とする情報記憶媒体。
  15. 【請求項15】 請求項12又は13において、 前記第2のオブジェクトが、光源を擬似的に表すための
    光源オブジェクトであり、 前記描画領域に描画された画像が、前記第1のオブジェ
    クトの光沢表現テクスチャとして前記第1のオブジェク
    トにマッピングされることを特徴とする情報記憶媒体。
  16. 【請求項16】 請求項15において、 前記光源オブジェクトとして、複数の第1〜第Nの光源
    オブジェクトが用意され、 前記第1〜第Nの光源オブジェクトに対応するプリミテ
    ィブ面が描画された画像が、前記光沢表現テクスチャと
    して前記第1のオブジェクトにマッピングされることを
    特徴とする情報記憶媒体。
  17. 【請求項17】 請求項15又は16において、 前記仮想点と前記光源オブジェクトとを結ぶ線に対して
    前記光源オブジェクトの主面が略垂直になるように、前
    記光源オブジェクトが配置されることを特徴とする情報
    記憶媒体。
  18. 【請求項18】 請求項10乃至17のいずれかにおい
    て、 前記仮想点と前記第2のオブジェクトの定義点との距離
    により特定される奥行き値に基づいて、前記描画領域に
    描画されるプリミティブ面間の陰面消去を行う手段を実
    行するためのプログラムを含むことを特徴とする情報記
    憶媒体。
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