JP3397494B2 - データ処理装置及びこの処理装置を用いたゲーム機並びにデータ処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、キャラクタなどのポリ
ゴンによる３次元データと背景像などの２次元のスクロ
ール画像データとを合成表示するデータ処理装置、この
処理装置を用いたゲ−ム機並びにデータ処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年のコンピュ−タグラフィックス技術
の発達に伴い、ＴＶゲーム機やシミュレ−ション装置な
どのデータ処理装置が広く一般に普及するようになって
いる。例えばＴＶゲーム機は、パッド（ＰＡＤ）、ジョ
イスティック、モニタ等のペリフェラル（周辺機器）
と、画像処理、音響処理、ペリフェラルとのデータ通信
などを実行するＣＰＵとを搭載したゲーム機本体とを備
えている。ＴＶゲーム機における画像処理は、商品価値
を高めるうえで非常に大きなウエイトを占めるので、近
年では動画再生の技術も精細化してきている。

【０００３】ＴＶゲーム機の一例として、ＴＶスクリー
ン上のキャラクタをテクスチャマッピングを施したポリ
ゴンデータで描画し、その背景画面をスクロール画面で
描画し、それらを表示優先順位にしたがって合成して表
示画像データを作り出すものが知られている。

【０００４】また、別の例としてキャラクタをテクスチ
ャマッピングを施したポリゴンデータで描画するととも
に、キャラクタの動作や視点の変更に順じた動きが求め
られる特別な背景部分（例えば（株）セガ・エンタ−プ
ライゼス製「バ−チャファイタ−(TM）」の格闘技ゲー
ムに登場する闘士が登るステージ）をテクスチャ付きの
ポリゴンデータで描画し、それ以外の背景をスクロール
画面で描画するＴＶゲーム機も知られている。この場
合、キャラクタの動きや視点の変更に応じて、キャラク
タとその背景の特別な一部とを成すテクスチャ付きのポ
リゴンデータの座標変換、透視変換が行われ、フレーム
毎の描画が行われている。

【０００５】これにより、キャラクタ以外の背景全体を
スクロール画面で構成する場合に比べ、キャラクタの動
作、視点の変更などに応じてキャラクタ（例えば前述の
闘士）の動きに密接に関連する背景の特別な一部画面
（例えば前述の闘士用リング）もキャラクタの動きに合
わせて一体に動いて見え、速度感溢れるリアルな画像を
提供することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のＴＶゲーム機などのデータ処理装置において、
キャラクタ以外の背景の特別な一部（例えば、前述した
ゲームのステージ）にもテクスチャ付きのポリゴンを使
用していることから、キャラクタの動きや視点の変更に
伴うフレーム毎の座標変換、テクスチャマッピングのデ
ータ処理量が膨大になり、ＴＶゲーム機本体などのデー
タ処理装置本体のＣＰＵの演算負荷が著しく大きくなっ
ていた。この演算負荷の増大に対処するには高い演算能
力のＣＰＵが必要になり、製造コストの上昇の一因にな
っていた。

【０００７】一方、妥協し得る処理能力のＣＰＵを使っ
て、しかもある程度高速に画像データを処理しようとす
ると、キャラクタ数やテクスチャマッピングの処理量を
制限する必要があり、これによりソフトウエアの制作の
自由度が抑えられ、画質向上も難しいという現状にあっ
た。

【０００８】そこで、本発明は、ポリゴンデータによる
表示体及びその表示体の動きや視点移動に密接に関連し
た背景の全部又は一部を、ＣＰＵの演算負荷を軽減した
状態で好適に表示することができるデータ処理装置、及
びデータ処理方法、及びゲーム機を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成させるた
め、この発明に係るデータ処理装置は、表示体の３次元
の画像データを透視した２次元の透視画像データを生成
する第１の画像データ生成手段と、前記３次元の画像デ
ータの座標移動に応答した別の２次元の画像データを生
成する第２の画像データ生成手段と、前記第１及び第２
の画像データ生成手段の生成した各画像データを同期し
て表示する同期表示手段とを備えることを特徴とする。

【００１０】例えば、前記３次元の画像データはポリゴ
ンによる３次元データであって、前記第１の画像データ
生成手段は、前記ポリゴンによる３次元データを座標変
換する座標変換手段と、この座標変換手段により変換さ
れた座標データを視点から透視した前記２次元の透視画
像データに透視変換する透視変換手段とを備える。また
例えば、前記第１の画像データ生成手段は、前記透視変
換データに少なくともテクスチャマッピング処理を施し
てメモリ上に描画する描画処理手段を更に備える。好適
には前記描画処理手段は描画用及び表示用の２枚のフレ
ームバッファを備え、前記同期手段は各フレーム毎に各
画像データを同期して表示する。

【００１１】また、前記２次元の画像データはスクロー
ル画面の画像データであって、前記第１の画像データ生
成手段は、前記スクロール画面の処理に必要なパラメー
タを演算するパラメータ演算手段と、このパラメータ演
算手段により演算されたパラメータを一時記憶するメモ
リ手段と、前記同期表示手段による一定期間毎の表示タ
イミングに呼応して前記メモリ手段に一時記憶したパラ
メータを前記第２の画像データ生成手段に与えるパラメ
ータ付与手段とを更に備える。前記パラメータは、例え
ば、前記スクロール画面の回転及び倒し込みの処理に必
要なパラメータである。前記第２の画像データ生成手段
は、前記スクロール画面を前記パラメータに対応してデ
ータ処理するデータ処理手段を含む。好適には、前記描
画処理手段及び前記第２の画像データ生成手段の各々
は、専用のビデオ表示プロセッサを用いた回路により形
成されている。

【００１２】前記同期表示手段は、例えば、前記描画処
理手段により描画された表示用の画像データと前記デー
タ処理手段により処理された画像データとを前記表示タ
イミングに付勢されて読み出す読出し手段と、この読出
し手段で読み出された両方の画像データを表示優先順位
に基づいて重ね書きするデータ合成手段と、このデータ
合成手段による合成データを表示する表示手段とを備え
る。

【００１３】また例えば、前記スクロール画面の画像デ
ータの一部をポリゴンによる２次元データで上書きする
画面構造とし、前記第１の画像データ生成手段は前記ポ
リゴンによる２次元データを生成する手段を有してもよ
い。

【００１４】さらに本発明に係るゲーム機は、上述した
各種の態様のいずれかに係るデータ処理装置を搭載した
ゲーム機であって、前記ポリゴンの３次元データはゲー
ムのキャラクタのデータであり、前記スクロール画面は
前記キャラクタの動き及び視点の変更に関連した動きが
必要な背景像の少なくとも一部である。例えば、前記ゲ
ームは格闘技ゲームであって、前記キャラクタは格闘技
を行う闘士として表され、前記背景像の一部はその闘士
が上るステージである。

【００１５】さらに本発明に係るデータ処理方法は、表
示体の３次元の画像データを透視した２次元の透視画像
データを生成し、前記３次元の画像データの座標移動に
応答した別の２次元の画像データを生成し、生成した前
記２次元の透視画像データと前記別の２次元の画像デー
タとを同期して表示することを特徴とする。

【００１６】

【作用】この発明に係るデータ処理装置によれば、表示
体の３次元の画像データ（例えばポリゴンによる３次元
デ−タ）を透視した２次元の透視画像データが第１の画
像データ生成手段により生成されるとともに、その３次
元の画像データの座標移動に応答した別の２次元の画像
データ（例えばスクロール画面）が第２の画像データ生
成手段により生成され、この各画像データが同期表示手
段により同期して表示される。

【００１７】具体的には、例えば、上記２次元の透視画
像デ−タを生成する際、ポリゴンによる３次元データは
座標変換手段により座標変換され、この変換された座標
データが透視変換手段により視点から透視した２次元の
透視画像データに透視変換される。また例えば、描画処
理手段により、透視変換データにテクスチャマッピング
処理が施され、２枚のフレームバッファの内の一方（メ
モリ）に描画される。

【００１８】また例えば、第１の画像データ生成手段で
は、スクロール画面の処理に必要なパラメータ（例え
ば、スクロール画面の回転及び倒し込み処理に必要なパ
ラメータ）がパラメータ演算手段により演算され、この
演算されたパラメータがメモリ手段に一時記憶され、一
定期間毎の表示タイミングに呼応してメモリ手段に一時
記憶したパラメータがパラメータ付与手段により第２の
画像データ生成手段に与えられる。第２の画像データ生
成手段では、デ−タ処理手段により、スクロール画面が
パラメータに対応してデータ処理される。好適には、描
画処理手段及び第２の画像データ生成手段の各々は、専
用のビデオ表示プロセッサを用いた回路により形成され
る。

【００１９】さらに例えば、同期表示手段では、描画処
理手段により描画された表示用の画像データとデータ処
理手段により処理された画像データとが読出し手段によ
り表示タイミングに付勢されて読み出され、この読み出
された両画像データがデ−タ合成手段により表示優先順
位に基づいて重ね書きされ、この合成データが表示手段
により表示される。さらに例えば、第１の画像データ生
成手段により、スクロール画面の画像データの一部がポ
リゴンによる２次元データで上書きされる。

【００２０】このようにポリゴン画面とスクロール画面
とが同期して表示されるため、ポリゴン（表示体）や視
点が移動すると、これに対応してスクロール画面も回転
（移動を含む）したり、倒し込みの処理に付される。そ
こで、従来、ポリゴンで表示していた表示体の背景画面
をスクロール画面に肩代わりさせることができ、ポリゴ
ンで背景画面を表示していたときとほぼ同等のリアルな
画像が得られる。この結果、第１の画像デ−タ生成手段
の演算負荷が減る。

【００２１】また、本発明に係るゲーム機では、上述し
たデータ処理装置が搭載され、ポリゴンによる３次元デ
ータからなるキャラクタのデータであり、スクロール画
面はキャラクタの動き及び視点の変更に関連した動きが
必要な背景像の少なくとも一部である。例えば、ゲーム
が格闘技ゲームであって、キャラクタは格闘技を行う闘
士として表され、背景像の一部はその闘士が上るステー
ジであるので、キャラクタや視点が移動すると、ステー
ジも一緒に移動して見える。

【００２２】従来から、キャラクターの動きに関連した
動きが必要な背景像の一例としてステージが存在してお
り、このステージとポリゴンの動きを正確に同期ないし
は一致させるために、ステージもキャラクター同様ポリ
ゴデータから構成していた。本発明によれば、このよう
な背景像までをもスクロール画面データにしても、ポリ
ゴン画面表示とスクロール画面表示とを正確に同期でき
る。通常、格闘技を模したゲームでは、ジョイスティッ
ク、ジョイパッド等の入力端末が極めて素早く操作され
るために、両画面表示を正確に一致させる意義が存在す
る。このために、例えば、各フレーム毎に両画面表示を
同期させる。

【００２３】さらに本発明のデータ処理方法では、表示
体の３次元の画像データを透視した２次元の透視画像デ
ータが生成され、その３次元の画像データの座標移動に
応答した別の２次元の画像データが生成され、この生成
した２次元の透視画像データと別の２次元の画像データ
とが同期して表示される。これにより、キャラクタなど
の３次元の画像デ−タを透視した画像が移動すると、そ
の背景像などの２次元の画像が一緒に移動して見える。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図８を参
照しながら説明する。この実施例は、本発明のデータ処
理装置をＴＶゲーム機に適用した場合について説明して
いる。

【００２５】図１は、本実施例に係るＴＶゲーム機の外
観を示す。この図において、符号１は、ＴＶゲーム機本
体を示している。このＴＶゲーム機本体１の前面には２
つのコネクタ２ａ、２ａが設けられており、これらのコ
ネクタ２ａ、２ａにはゲーム機操作用のＰＡＤ等のペリ
フェラル２ｂ、２ｂがケ−ブル２ｃ、２ｃを介して接続
されている。また、ＴＶゲーム機本体１の上部には、Ｒ
ＯＭカートリッジ接続用のカートリッジＩ／Ｆ１ａ、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ読取り用のＣＤ−ＲＯＭドライブ１ｂが設け
られている。ＴＶゲーム機本体１の背面には、図示され
ていないが、ビデオ出力端子およびオ−ディオ出力端子
が設けられている。このビデオ出力端子はケ−ブル４ａ
を介してＴＶ受像機５のビデオ入力端子に接続されると
ともに、オ−ディオ出力端子はケ−ブル４ｂを介してＴ
Ｖ受像機５のオ−ディオ入力端子に接続されている。こ
のようなＴＶゲーム機において、ユ−ザがペリフェラル
２ｂ、２ｂを操作することにより、ＴＶ受像機５に映し
出された画面を見ながらゲームを行うことができる。

【００２６】図２は本実施例に係るＴＶゲーム機の概要
を表すブロック図である。このデータ処理装置は、装置
全体の制御を行うＣＰＵブロック１０、ゲーム画面の表
示制御を行うビデオブロック１１、効果音等を生成する
サウンドブロック１２、ＣＤ−ＲＯＭの読み出しを行う
サブシステム１３等により構成されている。

【００２７】ＣＰＵブロック１０は、ＳＣＵ（System C
ontrol Unit)１００、メインＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０
２、ＲＯＭ１０３、カートリッジＩ／Ｆ１ａ、サブＣＰ
Ｕ１０４、ＣＰＵバス１０５等により構成されている。
メインＣＰＵ１０１は、装置全体の制御を行うものであ
る。このメインＣＰＵ１０１は、内部にＤＳＰ（Digita
l Signal Processor)と同様の演算機能を備え、アプリ
ケーションソフトを高速に実行可能になっている。

【００２８】ＲＡＭ１０２は、メインＣＰＵ１０１のワ
ークエリアとして使用されるものである。ＲＯＭ１０３
には、初期化処理用のイニシャルプログラム等が書き込
まれている。ＳＣＵ１００は、バス１０５、１０６、１
０７を制御することにより、メインＣＰＵ１０１、ＶＤ
Ｐ１２０，１３０、ＤＳＰ１４０、ＣＰＵ１４１などの
相互間のデータ入出力を円滑に行う。

【００２９】また、ＳＣＵ１００は、内部にＤＭＡコン
トロ−ラを備え、ゲーム中のキャラクタデータ（ポリゴ
ンデータ）をビデオブロック１１内のＶＲＡＭに転送す
ることができる。これにより、ゲーム等のアプリケーシ
ョンソフトを高速に実行することができる。カートリッ
ジＩ／Ｆ１ａは、ＲＯＭカートリッジの形態で供給され
るアプリケーションソフトを入力するためのものであ
る。

【００３０】サブＣＰＵ１０４は、ＳＭＰＣ（System M
anager & Peripheral Control)と呼ばれるもので、メイ
ンＣＰＵ１０１からの要求に応じて、ペリフェラル（周
辺機器）２ｂ、２ｂからペリフェラルデータを図１のコ
ネクタ２ａ、２ａを介して収集する機能等を備えてい
る。メインＣＰＵ１０１はサブＣＰＵ１０４から受け取
ったペリフェラルデータに基づき、例えばゲーム画面中
のキャラクタの回転変換や透視変換などの画像制御を行
う。コネクタ２ａ、２ａには、パッド、ジョイスティッ
ク、キ−ボ−ド等のうちの任意のペリフェラルを接続で
きる。サブＣＰＵ１０４は、コネクタ２ａ、２ａ（本体
側端子）に接続されたペリフェラルの種類を自動的に認
識し、ペリフェラルの種類に応じた通信方式に従いペリ
フェラルデータ等を収集する機能を備えている。

【００３１】ビデオブロック１１は、ＴＶゲームのポリ
ゴンデータから成るキャラクタ及び背景像に上書きする
ポリゴン画面の描画を行う第１のＶＤＰ（Video Displa
yProcessor)１２０と、スクロール背景画面の描画、プ
ライオリティ（表示優先順位）に基づくポリゴン画像デ
ータとスクロール画像データとの画像合成、クリッピン
グなどを行う第２のＶＤＰ１３０とを備えている。

【００３２】この内、第１のＶＤＰ１２０はシステムレ
ジスタ１２０ａを内蔵するとともに、ＶＲＡＭ（ＤＲＡ
Ｍ）１２１及び２面のフレームバッファ１２２、１２３
に接続されている。ＴＶゲームのキャラクタを表すポリ
ゴンの描画データはメインＣＰＵ１０１からＳＣＵ１０
０を介して第１のＶＤＰ１２０に送られ、ＶＲＡＭ１２
１に書き込まれる。ＶＲＡＭ１２１に書き込まれた描画
データは、例えば、１６又は８ビット／pixelの形式で
描画用のフレームバッファ１２２（又は１２３）に描画
される。描画されたフレームバッファ１２２（又は１２
３）のデータは、表示モード時に第２のＶＤＰ１３０送
られる。このようにフレームバッファには２面のバッフ
ァ１２２、１２３が使われており、描画と表示がフレー
ム毎に切り替わるダブルバッファ構造を成している。さ
らに、描画を制御する情報は、メインＣＰＵ１０１から
ＳＣＵ１００を介して第１のＶＤＰ１２０のシステムレ
ジスタ１２０ａに設定される。このシステムレジスタ１
２０ａに設定された指示にしたがって第１のＶＤＰ１２
０が描画と表示を制御する。

【００３３】一方、第２のＶＤＰ１３０はレジスタ１３
０ａ及びカラーＲＡＭ１３０ｂを内蔵するとともに、Ｖ
ＲＡＭ１３１に接続されている。また第２のＶＤＰ１３
０はバス１０７を介して第１のＶＤＰ１２０及びＳＣＵ
１００に接続されるとともに、エンコーダ１６０を介し
てＴＶ受像機５に接続されている。

【００３４】この第２のＶＤＰ１３０に対して、スクロ
ール画像データはメインＣＰＵ１０１からＳＣＵ１００
を介してＶＲＡＭ１３１及びカラーＲＡＭ１３０ｂに定
義される。画像表示を制御する情報も同様にして第２の
ＶＤＰ１３０のレジスタ１３０ａに設定される。ＶＲＡ
Ｍ１３１に定義されたデータは、第２のＶＤＰ１３０に
よりレジスタ１３０ａに設定されている内容にしたがっ
て読み出され、キャラクタに対する背景を表す各スクロ
ール画面の画像データになる。各スクロール画面の画像
データと第１のＶＤＰ１から送られてきたテクスチャマ
ッピングが施されたポリゴンデータの画像データは、レ
ジスタ１３０ａにおける設定にしたがって表示優先順位
（プライオリティ）が決められ、最終的な表示画像デー
タに合成される。

【００３５】この表示画像データがパレット形式の場
合、第２のＶＤＰ１３０によって、その値にしたがって
カラーＲＡＭ１３０ｂに定義されているカラーデータが
読み出され、表示カラーデータが生成される。また表示
画像データがＲＧＢ形式の場合、表示画像データがその
まま表示カラーデータとなる。この表示カラーデータは
メモリ１３２に蓄えられた後にエンコーダ１６０に出力
される。エンコーダ１６０は、この画像データに同期信
号等を付加することにより映像信号を生成し、ＴＶ受像
機に出力する。これにより、ＴＶ受像機にゲーム画面が
表示される。

【００３６】サウンドブロック１２は、ＰＣＭ方式ある
いはＦＭ方式に従い音声合成を行うＤＳＰ１４０と、こ
のＤＳＰ１４０の制御等を行うＣＰＵ１４１とを備えて
いる。ＤＳＰ１４０により生成された音声データは、Ｄ
／Ａコンバ−タ１７０により２チャンネルの信号に変換
された後にスピ−カ５ａ、５ａに出力される。

【００３７】サブシステム１３は、ＣＤ−ＲＯＭドライ
ブ１ｂ、ＣＤ Ｉ／Ｆ１８０、ＣＰＵ１８１、ＭＰＥＧ
ＡＵＤＩＯ１８２、ＭＰＥＧ ＶＩＤＥＯ１８３等に
より構成されている。このサブシステム１３は、ＣＤ−
ＲＯＭの形態で供給されるアプリケーションソフトの読
み込み、動画の再生等を行う機能を備えている。ＣＤ−
ＲＯＭドライブ１ｂはＣＤ−ＲＯＭからデータを読み取
るものである。ＣＰＵ１８１は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ
１ｂの制御、読み取られたデータの誤り訂正等の処理を
行うものである。ＣＤ−ＲＯＭから読み取られたデータ
は、ＣＤ Ｉ／Ｆ１８０、バス１０６、ＳＣＵ１００を
介してメインＣＰＵ１０１に供給され、アプリケーショ
ンソフトとして利用される。また、ＭＰＥＧ ＡＵＤＩ
Ｏ１８２、ＭＰＥＧ ＶＩＤＥＯ１８３は、ＭＰＥＧ規
格（Motion Picture Expert Grouｐ)により圧縮された
データを復元するデバイスである。これらのＭＰＥＧ
ＡＵＤＩＯ１８２、ＭＰＥＧ ＶＩＤＥＯ１８３を用い
てＣＤ−ＲＯＭに書き込まれたＭＰＥＧ圧縮データの復
元を行うことにより、動画の再生を行うことが可能とな
る。

【００３８】本実施例のＴＶゲーム機で処理されるゲー
ム内容は、前述した「バ−チャファイタ−(TM)」と同様
に、ステージ上で複数の闘士が格闘技を繰り広げる内容
とする（図８（ａ）〜（ｃ）参照）。

【００３９】続いて、メインＣＰＵ１０１で実施され
る、ポリゴンによる３次元データで表されるキャラクタ
Ｃ１，Ｃ２の画面及び背景像の一部としてのスクロール
画面で構成されるステージＳＧの端部ＳＧedgeに沿って
上書きする枠状の２次元の画面（以下、ポリゴン画面と
いう。）と、背景像としてのスクロール画面との同期表
示制御の処理を説明する。

【００４０】メインＣＰＵ１０１は、まず図３のステッ
プＳ１で、ペリフェラル２ｂ、２ｂの操作状況などに呼
応して視点の移動座標並びにテクスチャ付きのポリゴン
データで表されるキャラクタＣ１，Ｃ２及びステージ端
部ＳＧedgeの移動座標を計算する。この移動座標の計算
は平行移動、回転変換、各軸に対する拡大（縮小）を１
つの操作で行うことができる、従来より周知のアフィン
変換を用いて行われる。

【００４１】次いでステップＳ２にて、透視変換によっ
て、座標変換された３次元のポリゴンデータが表示され
るスクリーン（画面）内の位置データ（スクリーン座
標）を計算し、これを第１のＶＤＰ１２０に送る。この
場合のポリゴン表示の座標系は図４で表され、例えば視
点座標変換マトリクスは

【００４２】

【数１】

【００４３】となる。

【００４４】次いでステップＳ３に移行し、回転スクロ
ール画面の回転や倒し込みに必要なパラメ−タを計算す
る。ここで、回転スクロール画面の「回転」とは、スク
ロール座標系における回転であり、３軸のいずれかを中
心とする座標系全体の回転をいう。また、「倒し込み」
はスクリーン画面自体の回転をいい、具体的には、プレ
ーヤから見て遠方の側のステージ部分を縮小表示し、あ
るいはプレーヤ側のステージ部分を拡大表示するか、又
は両方の処理を同時に成すことをいう。

【００４５】この計算は、具体的には第１に、上記変換
マトリクスを

【００４６】

【数２】

【００４７】のマトリクスに変換する。この内、パラメ
−タＡ〜Ｆが後述する回転スクロール画面の回転マトリ
クスパラメ−タ（変換データ）になる。さらに、スクロ
ール画面の座標系を図５のように設定したとき、 Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ：回転の中心及び倒し込みをしないス
クロール画面が通常通り（１倍）に見えるときの座標、 Ｍｚ ：視点の移動によるスクロール画面の
Ｚ移動量、 Ｓｚ ：ゲーム中に使われる視点〜スクリー
ン間の距離（定数）、 ｉ ：スクリーンのｙ座標、 とすると、ｉ（スクリーンｙ座標）がスクリーンの上端
から下端まで、以下の式で求められる倍率Ｋ_iを順次計
算し、メモリ（ＲＡＭ１０２等）に一時記憶する。

【００４８】Ｋ_i＝｛Ｉ（Ｓz −Ｐz ）＋Ｈ（ｉ−Ｐy
）｝／（Ｐz ＋Ｍz ） 次いで、メインＣＰＵ１０１はステップＳ４で前記ポリ
ゴンデータの描画用の所定タイミングか否かを判断しつ
つ待機する。そして、例えば、図７のＡ，Ｂ，Ｃのいず
れかに示す如く、ＶＩＮＴが立ち下がる所定タイミング
になると、ステップＳ５で、それまでメモリに記憶して
いた回転スクロール画面の回転、倒し込みの処理に必要
なパラメ−タ、すなわち回転マトリクスパラメ−タＡ〜
Ｆ、Ｘ、Ｙ移動量、Ｍx 、Ｍy （視点の移動によるスク
ロール画面のＸ、Ｙ移動量）、及び倍率Ｋi が第２のＶ
ＤＰ１３０に転送される。そして、ステップＳ６で、メ
インＣＰＵ１０１は表示あるいは描画の指令を実行す
る。

【００４９】メインＣＰＵ１０１は上述したステップＳ
１〜Ｓ６の処理を定期的に繰り返す。

【００５０】メインＣＰＵ１０１で計算されたポリゴン
データは第１のＶＤＰ１２０に接続されたＶＲＡＭ１２
１に書き込まれ、ダブルバッファ構成に係る２枚の描画
用フレームバッファ１２２（又は１２３）、表示用フレ
ームバッファ１２３（又は１２２）によって描画及び表
示が繰り返される。つまり、描画用フレームバッファ１
２２（又は１２３）にテクスチャマッピングされたポリ
ゴンデータが描画されている間に、表示用フレームバッ
ファ１２３（又は１２２）のポリゴンデータが第２のＶ
ＤＰ１３０に送られ、表示される。一方、第２のＶＤＰ
１３０では、メインＣＰＵ１０１から転送されてきたパ
ラメ−タ及びデータを使って回転スクロール画面の３軸
回転及びスクリーン画面の回転（倒し込み）を計算す
る。

【００５１】回転スクロール画面の表示画面は、中心点
を基準に視点及びスクリーン画面（ＴＶ画面）を回転変
換（平行移動も含む）させ、変換後の視点から変換後の
スクリーン画面を通った視線が、固定されたスクロール
マップと交差する点を集めたものである。この様子を図
６に示す。

【００５２】この図６で定めた回転スクロール画面の座
標系において、スクロール画面の３軸回転とスクリーン
画面の回転とを両方行う場合の表示座標（Ｘ、Ｙ）は以
下の式で求められる。

【００５３】X＝kx( Xsp＋dX・ Hcnt )+ Xp Y＝ky( Ysp＋dY・ Hcnt )+ Yp ただし、 Xsp=A{( Xst+Δ Xst・ Vcnt )- Px }+B{(Yst+Δ Yst・
Vcnt )- Py }+C( Zst-Pz) Ysp=D{( Xst+Δ Xst・ Vcnt )- Px }+E{(Yst+Δ Yst・
Vcnt )- Py }+F( Zst-Pz) Xp =A(Px -Cx )+B( Py -Cy )+C( Pz -Cz )+ Cx +Mx Yp =D(Px -Cx )+E( Py -Cy )+F( Pz -Cz )+ Cy +My dX =A・ΔX+B・ΔY dY =D・ΔX+E・ΔY ここで、 Xst、 Yst、 Zst ：スクリーン画面スタート座標 Δ Xst、Δ Yst ：スクリーン画面垂直方向座標
増分 ΔX、ΔY ：スクリーン画面水平方向座標増
分 A、B、C、D、E、F：回転マトリクスパラメータ Px 、 Py 、 Pz ：視点座標 cx 、 Cy 、 Cz ：中心座標 Mx 、 My ：拡大縮小係数 Hcnt 、 Vcnt ：ＨＶカウンター値 上記パラメータＡ〜Ｆは、メインＣＰＵ１０１によって
計算された、３×３の回転マトリクスの内の６つの回転
マトリクスパラメータである。

【００５４】そこで第２のＶＤＰ１３０は、ＶＲＡＭ１
３１上に格納された回転パラメータテーブルから各パラ
メータをライン毎に読み込み、上記の計算式を用いて X
sp、Ysp、Xp 、Yp 、dX、dYを計算し、その計算結果を
使ってドット毎の表示座標（Ｘ、Ｙ）を求める。拡大縮
小係数 kx 、ky は通常、回転パラメータテーブルから
読み込んだ値を使用するが、係数テーブルを使用するこ
とで、ラインやドット毎に値を変えることもできる。ま
た第２のＶＤＰ１３０では倍率Ｋi を使ってステージの
倒し込みの処理が行われる。

【００５５】この第２のＶＤＰ１３０には、フレームバ
ッファ１２２（又は１２３）からポリゴンデータが転送
されてきて、第２のＶＤＰ１３０内に機能的に形成され
ているプライオリティ回路に入力する。このプライオリ
ティ回路により、上述の如く計算したスクロール画面デ
ータとポリゴンデータとの表示優先順位並びにポリゴン
データ同士の表示優先順位が決められる。

【００５６】この優先順位に応じてポリゴンデータとス
クロール画面データが合成され、ＴＶ受像機５に表示さ
れる。ここでは前述の如く２つのフレームバッファ１２
２、１２３を用いており、描画用、表示用と交互に変わ
る。それらをＡ面、Ｂ面とすると、図７に示す如く、例
えばＡ面に描画されているときは、Ｂ面の表示が行わ
れ、次のフィールドではＢ面の描画の間に、Ａ面の表示
が行われる。但し、画像データの描画は１フィールド
（ＶＩＮＴ信号の立下がりから次ぎの立下がりまで）の
期間に行われるが、画像の表示は１フィールドの内の垂
直走査期間に行われる。ポリゴンデータとスクロール画
面データの合成は、画面の表示期間中に同時に実行さ
れ、ポリゴン画面とスクロール画面とが同期して、同時
に表示される。そのために、スクロール画面の表示のた
めのコマンドは、図７におけるＶＩＮＴの立ち下がり時
点に与えられる。このために、各フレーム毎に各画像デ
ータが正確に同期されて表示されることになる。

【００５７】なお、本発明は、ステージＳＧ以外のキャ
ラクタＣ１，Ｃ２の動きやペリフェラル２ｂ，２ｂの操
作速度に殆ど無関係な描画速度で済む、ステージＳＧ以
外の、例えば、遠方の風景などの背景については、従来
と同様にポリゴン画面とは必ずしも精密に同期させず、
いわば粗い同期表示を行うことを妨げるものではない。

【００５８】以上の処理によって、図８（ａ）に示す如
く、ポリゴンによるキャラクタＣ１、Ｃ２がスクロール
画面から成るステージＳＧ上に重畳表示される。このス
テージＳＧの端部ＳＧedgeにはその縁に沿って細長くポ
リゴンデータが上書きされている。

【００５９】そして、ゲームの進行に伴い、キャラクタ
のＣ１、Ｃ２や視点が移動すると、キャラクタＣ１、Ｃ
２の動きとスクロール画面及びその端部の上書きされた
ポリゴンデータから成るステージＳＧとが同期して表示
されるため、例えば図８（ａ）から同図（ｂ）に変わる
如く、両者がジョイステック等からの入力に合わせて正
確に一致した動きとなって確認される。これにより、キ
ャラクタＣ１、Ｃ２の移動、動きや視点の変化に伴う情
景全体が極めて自然なものとなり、リアルな臨場感を醸
し出すことができる。

【００６０】このように本実施例では、従来ポリゴンで
表現していたキャラクタの動きに密接に関連した背景の
一部（上述の例ではステージ）の殆どをスクロール画面
で代替させ、しかもポリゴン画面と同期して表示させた
ため、その背景の一部にポリゴンデータを使用していた
場合と遜色の無い画像が得られる。このスクロール画面
の代用によって、メインＣＰＵ１０１、第１のＶＤＰ１
２０の演算負荷が著しく軽減される。したがって、ＣＰ
Ｕ関連の部品コストを低減させることもできるし、また
演算負荷が軽くなった分を、ポリゴンデータによるキャ
ラクタに対するテクスチャマッピングの処理に注ぎ、そ
の充実を図ることもできる。

【００６１】キャラクタＣ１、Ｃ２がステージＳＧ上に
在るときで、キャラクタＣ１、Ｃ２（ポリゴンデータ）
がステージ端部ＳＧedgeのポリゴンデータに重なる場
合、第２のＶＤＰ１３０のプライオリティ回路によりキ
ャラクタＣ１、Ｃ２のポリゴンデータ側に優先度が与え
られるため、キャラクタＣ１、Ｃ２はステージ端部ＳＧ
edgeより手前側に見える（図８（ａ）、（ｂ）参照）。

【００６２】キャラクタＣ２（Ｃ１）がステージ端部Ｓ
Ｇedgeから転落して、その一部がステージＳＧに隠れる
シ−ンの場合、プライオリティ回路によって、ステージ
端部ＳＧedgeのポリゴンデータの方がキャラクタＣ２
（Ｃ１）のポリゴンデータよりも優先表示されるため、
図８（ｃ）に示すように、キャラクタＣ２（Ｃ１）の一
部がステージの陰に隠れて見え、不自然さが無くなる。

【００６３】このステージＳＧを単に１枚のスクロール
画面で表示した場合、ステージＳＧとキャラクタＣ１、
Ｃ２と相反する２つの表示優先順位を設定することがで
きないから、上述の如くキャラクタＣ２（Ｃ１）の一部
がステージＳＧの端に隠れるシーンの場合でも、その一
部（例えば闘士の足）がステージの上に描かれて落下シ
ーンの正確な描写はできない。しかし、本実施例では、
従来ポリゴン画面で描いていたステージＳＧの大部分を
スクロール画面に置き代えた場合でも、そのステージ周
囲の端部ＳＧedgeのみにはポリゴンデータを上書きして
残すようにしているので、ステージ端部ＳＧedgeの陰で
の正確な情景描写が可能になる。

【００６４】なお、ポリゴンデータによるキャラクタが
上述の如く代替使用したスクロール画面から外れてスク
ロール画面にクリッピングされる必要の無いソフト内容
の場合、スクロール画面とポリゴン画面との表示優先順
位は常にポリゴン画面側を高くしておけばよいから、前
述したスクロール画面の一部にポリゴン画面（上述の例
ではステージ端部ＳＧedge）を上書きして置く処理は不
要になり、全部をスクロール画面で代替させることもで
きる。その場合には、ＣＰＵの負荷は一層軽くなる。

【００６５】また、視点が遠くに引かれて、ステージ端
部ＳＧedgeがかなり小さく透視される場合、ポリゴンデ
−タに拠るステージ端部ＳＧedgeを表示しなくても画像
効果に与える影響はほとんど無い。そこで、そのような
場合、倍率をしきい値で弁別するなどの手法を用いて、
ステージ端部ＳＧedgeにポリゴンデ−タを上書きするか
否かをポリゴン毎に判断し、倍率が大きい場合のみ上書
きするようにしてもよく、これにより演算負荷を一層減
らすことができる。

【００６６】さらに、実施例では本発明のデ−タ処理装
置を適用する機器としてＴＶゲーム機を挙げたが、本発
明のデ−タ処理装置は必ずしもそれに限定されるもので
はなく、データ処理装置単独で実施してもよいし、また
シミュレーションシステムなどに一体的に搭載すること
もでき、より少ない演算量で臨場感溢れる画像を提供す
ることができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のデ−タ処
理装置及びこの処理装置を用いたゲーム機並びにデ−タ
処理方法によれば、３次元の画像データ（例えばポリゴ
ンによる３次元のキャラクタデータ）を透視した２次元
の透視画像データを生成し、その３次元の画像データの
座標移動に応答した別の２次元の画像データ（例えばス
クロール画面）を生成し、生成した各画像データを同期
して表示するようにしたため、３次元の画像データで表
される表示体が動いたり、視点が移動すると、表示体の
動きに密接に関連した背景画面の全部又は一部も同期し
て一緒に動いて見える。したがって、従来ポリゴンで表
示していた背景画面の全部又は一部をスクロール画面で
代用させることができるので、従来と殆ど変わらない画
像品質を維持しながら、ＣＰＵの演算負荷を大幅に軽減
させることができ、製造コストの低減や、軽減した演算
能力をほかの画像処理に振り向けてデータ処理の充実を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ処理装置を適用したＴＶゲーム
機の一実施例の全体斜視図である。

【図２】同ＴＶゲーム機の概略構成を示すブロック図で
ある。

【図３】メインＣＰＵのポリゴン画面とスクロール画面
の同期制御例を示す概略フローチャートである。

【図４】ポリゴン表示の座標系を示す図である。

【図５】スクロール画面の座標系を示す図である。

【図６】視点及びスクリーンの変更をスクロール画面の
座標系と共に示す図である。

【図７】表示タイミングを説明するタイミングチャート
である。

【図８】（ａ）〜（ｃ）は同実施例のポリゴン画面とス
クロール画面の同期制御に係る画面の変化を説明する図
である。

【符号の説明】

１ ゲーム機本体（データ処理装置） ２ｂ ペリフェラル ５ ＴＶ受像機 １０ ＣＰＵブロック １１ ビデオブロック １００ ＳＣＵ １０１ メインＣＰＵ １０４ サブＣＰＵ １２０ 第１のＶＤＰ １２０ａ システムレジスタ １２１ ＶＲＡＭ １２２，１２３ フレームバッファ １３０ 第２のＶＤＰ １３０ａ レジスタ １３０ｂ カラーＲＡＭ １３１ ＶＲＡＭ １３２ フレームメモリ １６０ エンコーダ

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示体のポリゴンによる３次元の画像デー
   タを透視した２次元の透視画像データを生成する第１の
   画像データ生成工程と、前記３次元の画像データの座標
   移動に応答したスクロール画面の２次元の画像データを
   生成する第２の画像データ生成工程と、前記第１の画像
   データ生成工程において生成した２次元の透視画像デー
   タと前記第２の画像データ生成工程において生成したス
   クロール画面の２次元の画像データとを同期して表示す
   る同期表示工程と、を備えるデータ処理方法であって、 前記第１の画像データ生成工程は、 前記ポリゴンによる３次元データを座標変換する工程
   と、この座標変換された座標データを視点から透視した
   前記２次元の透視画像データに透視変換する工程と、前
   記座標変換する工程及び前記透視変換する工程によって
   得られる視点座標変換マトリクスに基づいて前記スクロ
   ール画面の処理に必要なパラメータを演算する工程と、
   この演算されたパラメータを前記第２の画像データ生成
   工程に与える工程とを備えるデータ処理方法。
2. 【請求項２】前記パラメータは、前記スクロール画面の
   回転及び倒し込みの処理に必要なパラメータである請求
   項１記載のデータ処理方法。
3. 【請求項３】前記同期表示工程は、 前記第１の画像データ生成工程において生成した２次元
   の透視画像データと、前記第２の画像データ生成工程に
   おいて生成したスクロール画面の２次元の画像データと
   を、一定期間毎の表示タイミングに付勢されて読み出す
   読出し工程と、この読み出された両方の画像データを表
   示優先順位に基づいて重ね書きするデータ合成工程と、
   この重ね書きされた合成データを表示する表示工程とを
   備える請求項１記載のデータ処理方法。
4. 【請求項４】前記ポリゴンの３次元データはゲームのキ
   ャラクタのデータであり、前記スク ロール画面は前記キ
   ャラクタの動き及び視点の変更に関連した動きが必要な
   背景像の少なくとも一部である請求項１から３いずれか
   記載のデータ処理方法。
5. 【請求項５】表示体の３次元の画像データを透視した２
   次元の透視画像データを生成する第１の画像データ生成
   手段と、前記３次元の画像データの座標移動に応答した
   別の２次元の画像データを生成する第２の画像データ生
   成手段と、前記第１及び第２の画像データ生成手段の生
   成した各画像データを同期して表示する同期表示手段と
   を備え、 前記３次元の画像データはポリゴンによる３次元データ
   であり、前記２次元の画像データはスクロール画面の画
   像データであり、 前記第１の画像データ生成手段は、 前記ポリゴンによる３次元データを座標変換する座標変
   換手段と、この座標変換手段により変換された座標デー
   タを視点から透視した前記２次元の透視画像データに透
   視変換する透視変換手段と、前記座標変換手段及び前記
   透視変換手段によって得られる視点座標変換マトリクス
   に基づいて前記スクロール画面の処理に必要なパラメー
   タを演算するパラメータ演算手段と、このパラメータ演
   算手段により演算されたパラメータを前記第２の画像デ
   ータ生成手段に与えるパラメータ付与手段とを更に備え
   るデータ処理装置。
6. 【請求項６】前記第１の画像データ生成手段は、前記パ
   ラメータ演算手段により演算されたパラメータを一時記
   憶するメモリ手段を更に備え、 前記パラメータ付与手段は、前記同期表示手段による一
   定期間毎の表示タイミングに呼応して前記メモリ手段に
   一時記憶したパラメータを前記第２の画像データ生成手
   段に与える請求項５記載のデータ処理装置。