JP3577016B2 - ３次元画像処理プログラム、３次元画像処理方法及びビデオゲーム装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元画像を生成する３次元画像処理プログラム、３次元画像処理方法及びビデオゲーム装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、表示画面上に生成される擬似３次元空間上にゲームキャラクタを表示するようにした種々のビデオゲーム装置が普及している。かかるビデオゲーム装置を用いたビデオゲームとして、スキー、モータボート、スノーボード、スケートボード、カーレース、自転車レース等を模したものが知られている。これらのスポーツは一般に屋外で行われ、これらのビデオゲームでは現実に則した演出効果として、降雨や降雪等の天候を変化させる演出が行われる。
【０００３】
例えば、自転車レース等のスポーツ中継では、降雨時にカメラのレンズに雨（水滴）が付着することがあり、上記スポーツを模したビデオゲームでも臨場感を向上させるためにゲームキャラクタを捉えるカメラのレンズに水滴が付着しているかのような演出が行われる。
【０００４】
従来、このカメラのレンズに付着する水滴を表現する処理は、以下のような方法で行われている。すなわち、背景画像となる３次元モデルがレンダリングされ、透明度を低くした白色の丸いモデルが、水滴を表す水滴画像として背景画像に追加レンダリングされる。このようにして背景画像と水滴画像とが合成され、カメラのレンズに水滴が付着しているかのような表現がなされている。
【０００５】
図７は、カメラに付着する水滴を表現する従来のゲーム画面の一例を示す図である。図７に示すゲーム画面７００はカメラ視点を橋の前に設定したゲーム画面であり、このゲーム画面７００には橋脚７０１や橋桁７０２等の３次元モデルで構成される背景画像７０３及び水滴画像７０４が表示される。この水滴画像７０４には図７に示すように橋脚７０１や橋桁７０２等は表示されず、水滴画像７０４を白くぼやかすことでカメラのレンズに付着する水滴が表現される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カメラのレンズに実際に水滴が付着した場合、単に水滴の範囲の風景が透視されるだけでなく、水滴とレンズとの屈折率の差及び水滴の３次元形状等に応じて光が屈折し、水滴の範囲より広い範囲の風景が歪んで透視される。一方、上記従来の方法では水滴の部分が白くぼやけたように表示されるのみであり、水滴の範囲より広い範囲が歪んで透視される表示がなされず、ユーザにとってリアル感に欠けるものとなっている。
【０００７】
また、水滴及びレンズの屈折率並びに水滴となる３次元モデルの形状等を考慮した光の屈折現象等をシミュレーションすることによって、屈折させた背景画像を水滴となる３次元モデルに映しこむことも可能であるが、処理が非常に複雑となり、ビデオゲーム装置の処理能力を考慮すると、ビデオゲームの演出のためにこのような処理を用いることは困難である。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、現実の事象に則したリアル感のある３次元画像を簡略な処理によって生成することができる３次元画像処理プログラム、３次元画像処理方法及びビデオゲーム装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、３次元画像を生成するための３次元画像処理プログラムであって、
背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成手段と、
カメラ視点と前記３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成手段と、
前記背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして前記３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付手段と、
所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして前記背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成手段としてビデオゲーム装置を機能させ、
前記３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、
前記画像貼付手段は、前記３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの前記平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである前記背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、前記背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を前記３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して前記凸部分にテクスチャとして貼り付けることを特徴とする３次元画像処理プログラムである。
【００１０】
請求項１に記載の本発明に従えば、３次元画像を生成するための３次元画像処理プログラムは、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成手段と、カメラ視点と３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成手段と、生成された背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付手段と、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成手段としてビデオゲーム装置を機能させ、３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、画像貼付手段は、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して凸部分にテクスチャとして貼り付ける。
【００１１】
すなわち、ビデオゲーム装置によって、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元モデルがレンダリングされて背景画像として生成され、３次元モデルを２次元画像として描画するために３次元空間上に設けられた仮想の視点を表すカメラ視点と３次元モデルとの間に配置される３次元水滴モデルが作成され、生成された背景画像の所定の範囲が選択され、選択された範囲の背景画像がテクスチャとして作成された３次元水滴モデルに貼り付けられる。そして、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルがレンダリングされて背景画像と合成された合成画像が生成され、表示画面に表示される。
【００１２】
このように、カメラ視点と３次元モデルとの間に配置される３次元水滴モデルが作成され、作成された３次元水滴モデルに対して選択された所定の範囲の背景画像がテクスチャとして貼り付けられるため、３次元水滴モデルを透過したように背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて背景画像が自然な歪みで表示される。
【００１３】
また、３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、画像貼付手段は、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して曲面部分にテクスチャとして貼り付ける。
【００１４】
すなわち、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲が選択され、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小したテクスチャが、円形状の平面部分と凸部分とを有する形状の３次元水滴モデルの凸部分に貼り付けられるため、表示画面上には、３次元水滴モデルより広い範囲の背景画像が映りこみ、歪んだように透視される表現となる。
【００１５】
請求項２に記載の本発明は、前記画像貼付手段は、選択された範囲の背景画像を反転させた反転画像をテクスチャとして前記３次元水滴モデルに貼り付けることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の本発明に従えば、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付手段は、選択された範囲の背景画像を反転させた反転画像をテクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付ける。
【００１７】
すなわち、選択された範囲の背景画像を反転させた反転画像がテクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付けられるため、例えば、テクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付けられる背景画像を上下に反転させることで実像が上下逆になった像として、左右に反転させることで実像が左右逆になった像として、上下左右に反転させることで実像が上下左右逆になった像として表される光の屈折作用を表現することが可能となる。
【００１８】
請求項３に記載の本発明は、前記画像作成手段は、前記３次元水滴モデルを複数作成し、各３次元水滴モデルが表示画面上に占める割合を変化させることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の本発明に従えば、画像作成手段は、３次元水滴モデルを複数作成し、各３次元水滴モデルが表示画面上に占める割合を変化させる。
【００２０】
すなわち、３次元水滴モデルを表示画面上に複数表示させ、例えば、３次元水滴モデルが雨の水滴等を表す３次元モデルである場合、様々な大きさの水滴が複数表示され、さらに現実に近い表現が可能となる。
【００２１】
請求項４に記載の本発明は、前記画像作成手段は、前記凸部分の高さを変化させることを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載の本発明に従えば、画像作成手段は、３次元水滴モデルの凸部分の高さを変化させる。
【００２３】
すなわち、３次元水滴モデルの大きさを変化させることが可能となり、例えば、３次元水滴モデルが雨の水滴等を表す３次元モデルである場合、水滴の高さを変化させることで、背景画像の歪み具合を変化させることが可能となり、多彩な表現が可能となる。
【００２４】
請求項５に記載の本発明は、３次元画像を生成する３次元画像処理方法であって、
ビデオゲーム装置が、背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成ステップと、
前記ビデオゲーム装置が、カメラ視点と前記３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成ステップと、
前記ビデオゲーム装置が、前記背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして前記３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付ステップと、
前記ビデオゲーム装置が、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして前記背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成ステップとを含み、
前記３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、
前記画像貼付ステップは、前記３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの前記平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである前記背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、前記背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を前記３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して前記凸部分にテクスチャとして貼り付けることを特徴とする３次元画像処理方法である。
【００２５】
請求項５に記載の本発明に従えば、３次元画像を生成する３次元画像処理方法は、ビデオゲーム装置が、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成ステップと、ビデオゲーム装置が、カメラ視点と３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成ステップと、ビデオゲーム装置が、生成された背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付ステップと、ビデオゲーム装置が、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成ステップとを含み、３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、画像貼付ステップは、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して凸部分にテクスチャとして貼り付ける。
【００２６】
すなわち、ビデオゲーム装置によって、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元モデルがレンダリングされて背景画像として生成され、３次元モデルを２次元画像として描画するために３次元空間上に設けられた仮想の視点を表すカメラ視点と３次元モデルとの間に配置される３次元水滴モデルが作成され、生成された背景画像の所定の範囲が選択され、選択された範囲の背景画像がテクスチャとして作成された３次元水滴モデルに貼り付けられる。そして、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルがレンダリングされて背景画像と合成された合成画像が生成され、表示画面に表示される。
【００２７】
このように、カメラ視点と３次元モデルとの間に配置される３次元水滴モデルが作成され、作成された３次元水滴モデルに対して選択された所定の範囲の背景画像がテクスチャとして貼り付けられるため、３次元水滴モデルを透過したように背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて背景画像が自然な歪みで表示される。
【００２８】
また、３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、画像貼付ステップは、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して凸部分にテクスチャとして貼り付ける。
【００２９】
すなわち、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲が選択され、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小したテクスチャが、円形状の平面部分と凸部分とを有する形状の３次元水滴モデルの凸部分に貼り付けられるため、表示画面上には、３次元水滴モデルより広い範囲の背景画像が映りこみ、歪んだように透視される表現となる。
【００３０】
請求項６に記載の本発明は、３次元画像を生成するビデオゲーム装置であって、
背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成手段と、
カメラ視点と前記３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成手段と、
前記背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして前記３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付手段と、
所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして前記背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成手段とを備え、
前記３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、
前記画像貼付手段は、前記３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの前記平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである前記背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、前記背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を前記３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して前記凸部分にテクスチャとして貼り付けることを特徴とするビデオゲーム装置である。
【００３１】
請求項６に記載の本発明に従えば、３次元画像を生成するビデオゲーム装置は、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成手段と、カメラ視点と３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成手段と、生成された背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付手段と、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成手段とを備え、３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、画像貼付手段は、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して凸部分にテクスチャとして貼り付ける。
【００３２】
すなわち、ビデオゲーム装置によって、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元モデルがレンダリングされて背景画像として生成され、３次元モデルを２次元画像として描画するために３次元空間上に設けられた仮想の視点を表すカメラ視点と３次元モデルとの間に配置される３次元水滴モデルが作成され、生成された背景画像の所定の範囲が選択され、選択された範囲の背景画像がテクスチャとして作成された３次元水滴モデルに貼り付けられる。そして、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルがレンダリングされて背景画像と合成された合成画像が生成され、表示画面に表示される。
【００３３】
このように、カメラ視点と３次元モデルとの間に配置される３次元水滴モデルが作成され、作成された３次元水滴モデルに対して選択された所定の範囲の背景画像がテクスチャとして貼り付けられるため、３次元水滴モデルを透過したように背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて背景画像が自然な歪みで表示される。
【００３４】
また、３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、画像貼付手段は、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して凸部分にテクスチャとして貼り付ける。
【００３５】
すなわち、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲が選択され、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小したテクスチャが、円形状の平面部分と凸部分とを有する形状の３次元水滴モデルの凸部分に貼り付けられるため、表示画面上には、３次元水滴モデルより広い範囲の背景画像が映りこみ、歪んだように透視される表現となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態によるビデオゲーム装置について図面を参照しながら説明する。
【００３７】
図１は本発明の一実施の形態によるビデオゲーム装置の構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、ビデオゲーム装置の一例として家庭用ビデオゲーム機を家庭用テレビジョンに接続することによって構成される家庭用ビデオゲーム装置について説明するが、本発明はこの例に特に限定されず、モニタが一体に構成された業務用ビデオゲーム装置、ビデオゲームプログラムを実行することによってビデオゲーム装置として機能するパーソナルコンピュータ等にも同様に適用することができる。
【００３８】
図１に示すビデオゲーム装置は家庭用ゲーム機１００及び家庭用テレビジョン２００を備える。家庭用ゲーム機１００には、プログラムデータが記録されたコンピュータ読み出し可能な記録媒体３００が装填されている。
【００３９】
家庭用ゲーム機１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１、バスライン２、グ
ラフィックスデータ生成プロセッサ３、インターフェース回路（Ｉ／Ｆ）４、メインメモリ５、ＲＯＭ（Read Only Memory）６、伸張回路７、パラレルポート８、シリアルポート９、描画プロセッサ１０、音声プロセッサ１１、デコーダ１２、インターフェース回路１３、バッファ１４〜１６、記録媒体ドライブ１７、メモリ１８及びコントローラ１９を含む。家庭用テレビジョン２００はテレビジョンモニタ２１、増幅回路２２及びスピーカ２３を含む。
【００４０】
ＣＰＵ１はバスライン２およびグラフィックスデータ生成プロセッサ３に接続されている。バスライン２はアドレスバス、データバス及びコントロールバス等を含み、ＣＰＵ１、インターフェース回路４、メインメモリ５、ＲＯＭ６、伸張回路７、パラレルポート８、シリアルポート９、描画プロセッサ１０、音声プロセッサ１１、デコーダ１２及びインターフェース回路１３を相互に接続している。
【００４１】
描画プロセッサ１０はバッファ１４に接続される。音声プロセッサ１１はバッファ１５及び増幅回路２２に接続される。デコーダ１２はバッファ１６及び記録媒体ドライブ１７に接続される。インターフェース回路１３はメモリ１８及びコントローラ１９に接続される。
【００４２】
家庭用テレビジョン２００のテレビジョンモニタ２１は描画プロセッサ１０に接続される。スピーカ２３は増幅回路２２に接続される。なお、業務用ビデオゲーム装置の場合、テレビジョンモニタ２１、増幅回路２２及びスピーカ２３は、家庭用ゲーム機１００を構成する各ブロックとともに１つの筺体に収納される場合がある。
【００４３】
また、ビデオゲーム装置がパーソナルコンピュータやワークステーション等を核として構成されている場合、テレビジョンモニタ２１等はコンピュータ用のディスプレイに対応する。また、伸張回路７、描画プロセッサ１０及び音声プロセッサ１１等は、それぞれ記録媒体３００に記録されているプログラムデータの一部又はコンピュータの拡張スロットに搭載される拡張ボード上のハードウエアに対応する。また、インターフェース回路４、パラレルポート８、シリアルポート９及びインターフェース回路１３は、コンピュータの拡張スロットに搭載される拡張ボード上のハードウエアに対応する。また、バッファ１４〜１６はそれぞれメインメモリ５又は拡張メモリ（図示省略）の各記憶エリアに対応する。
【００４４】
次に、図１に示す各構成要素について説明する。グラフィックスデータ生成プロセッサ３はＣＰＵ１のいわばコプロセッサとしての役割を果たす。すなわち、グラフィックスデータ生成プロセッサ３は座標変換や光源計算、例えば固定小数点形式の行列やベクトルの演算を並列処理によって行う。
【００４５】
グラフィックスデータ生成プロセッサ３が行う主な処理としては、ＣＰＵ１から供給される画像データの２次元又は３次元空間内における各頂点の座標データ、移動量データ、回転量データ等に基づいて、所定の表示エリア上における処理対象画像のアドレスデータを求めてＣＰＵ１に返す処理、仮想的に設定された光源からの距離に応じて画像の輝度を計算する処理等がある。
【００４６】
インターフェース回路４は周辺デバイス、例えばマウスやトラックボール等のポインティングデバイス等のインターフェース用に用いられる。メインメモリ５はＲＡＭ（RandomAccess Memory）等で構成される。ＲＯＭ６にはビデオゲーム装置のオペレーティングシステムとなるプログラムデータが記憶されている。このプログラムはパーソナルコンピュータのＢＩＯＳ(Basic Input Output System)に相当する。
【００４７】
伸張回路７は動画に対するＭＰＥＧ(Moving Picture Experts Group)規格や静止画に対するＪＰＥＧ(Joint Photographic Experts Group)規格に準拠したイントラ符号化によって圧縮された圧縮画像に対して伸張処理を施す。伸張処理はデコード処理(VLC：VariableLength Codeによってエンコードされたデータのデコード)、逆量子化処理、ＩＤＣＴ(Inverse Discrete Cosine Transform)処理、イントラ画像の復元処理等を含む。
【００４８】
描画プロセッサ１０は所定時間Ｔ（例えば、１フレームでＴ＝1／60秒）ごとにＣＰＵ
１が発行する描画命令に基づいてバッファ１４に対する描画処理を行う。
【００４９】
バッファ１４は例えばＲＡＭで構成され、表示エリア(フレームバッファ)と非表示エリアとに分けられる。表示エリアはテレビジョンモニタ２１の表示面上に表示するデータの展開エリアで構成される。非表示エリアはスケルトンを定義するデータ、ポリゴンを定義するモデルデータ、モデルに動きを行わせるアニメーションデータ、各アニメーションの内容を示すパターンデータ、テクスチャデータ及びカラーパレットデータ等の記憶エリアで構成される。
【００５０】
ここで、テクスチャデータは２次元の画像データである。カラーパレットデータはテクスチャデータ等の色を指定するためのデータである。記録媒体３００から一度に又はゲームの進行状況に応じて複数回に分けて、ＣＰＵ１はこれらのデータを予めバッファ１４の非表示エリアに記録する。
【００５１】
また、描画命令としては、ポリゴンを用いて立体的な画像を描画するための描画命令、通常の２次元画像を描画するための描画命令がある。ここで、ポリゴンは多角形の２次元仮想図形であり、例えば、三角形や四角形が用いられる。
【００５２】
ポリゴンを用いて立体的な画像を描画するための描画命令は、ポリゴン頂点座標データのバッファ１４の表示エリア上における記憶位置を示すポリゴン頂点アドレスデータ、ポリゴンに貼り付けるテクスチャのバッファ１４上における記憶位置を示すテクスチャアドレスデータ、テクスチャの色を示すカラーパレットデータのバッファ１４上における記憶位置を示すカラーパレットアドレスデータ及びテクスチャの輝度を示す輝度データのそれぞれに対して行われるものである。
【００５３】
上記のデータのうち表示エリア上のポリゴン頂点アドレスデータは、グラフィックスデータ生成プロセッサ３がＣＰＵ１からの３次元空間上におけるポリゴン頂点座標データを画面自体の移動量データ及び回転量データに基づいて座標変換することによって２次元上でのポリゴン頂点座標データに置換されたものである。
【００５４】
輝度データはＣＰＵ１からの上記座標変換後のポリゴン頂点座標データによって示される位置から仮想的に配置された光源までの距離に基づいてグラフィックスデータ生成プロセッサ３によって決定される。
【００５５】
ポリゴン頂点アドレスデータはバッファ１４の表示エリア上のアドレスを示す。描画プロセッサ１０は３個のポリゴン頂点アドレスデータで示されるバッファ１４の表示エリアの範囲に対応するテクスチャデータを書き込む処理を行う。
【００５６】
ゲーム空間内におけるキャラクタ等の物体は、複数のポリゴンで構成される。ＣＰＵ１は各ポリゴンの３次元空間上の座標データを対応するスケルトンのベクトルデータと関連させてバッファ１４に記憶する。そして、後述するコントローラ１９の操作によって、テレビジョンモニタ２１の表示画面上でキャラクタを移動させる等の場合において、キャラクタの動きを表現したり、キャラクタを見ている視点位置を変えるときに、以下の処理が行われる。
【００５７】
すなわち、ＣＰＵ１はグラフィックスデータ生成プロセッサ３に対してバッファ１４の非表示エリア内に保持している各ポリゴンの頂点の３次元座標データと、スケルトンの座標及びその回転量のデータから求められた各ポリゴンの移動量データ及び回転量データとを与える。
【００５８】
グラフィックスデータ生成プロセッサ３は各ポリゴンの頂点の３次元座標データと各ポリゴンの移動量データ及び回転量データとに基づいて各ポリゴンの移動後及び回転後の３次元座標データを順次求める。
【００５９】
このようにして求められた各ポリゴンの３次元座標データのうち水平及び垂直方向の座標データは、バッファ１４の表示エリア上のアドレスデータ、すなわちポリゴン頂点アドレスデータとして描画プロセッサ１０に供給される。
【００６０】
描画プロセッサ１０は３個のポリゴン頂点アドレスデータによって示されるバッファ１４の表示エリア上に予め割り当てられているテクスチャアドレスデータによって示されるテクスチャデータを書き込む。これによって、テレビジョンモニタ２１の表示画面上には、多数のポリゴンにテクスチャの貼り付けられた物体が表示される。
【００６１】
通常の２次元画像を描画するための描画命令は、頂点アドレスデータ、テクスチャアドレスデータ、テクスチャデータの色を示すカラーパレットデータのバッファ１４上における記憶位置を示すカラーパレットアドレスデータ及びテクスチャの輝度を示す輝度データに対して行われる。これらのデータのうち頂点アドレスデータは、ＣＰＵ１からの２次元平面上における頂点座標データをＣＰＵ１からの移動量データ及び回転量データに基づいてグラフィックスデータ生成プロセッサ３が座標変換することによって得られる。
【００６２】
音声プロセッサ１１は記録媒体３００から読み出されたＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential Pulse Code Modulation）データをバッファ１５に記憶させ、バッファ１５に記憶
されたＡＤＰＣＭデータが音源となる。
【００６３】
また、音声プロセッサ１１は、例えば、周波数４４．１ｋＨｚのクロック信号に基づき、バッファ１５からＡＤＰＣＭデータを読み出す。音声プロセッサ１１は、読み出したＡＤＰＣＭデータに対してピッチの変換、ノイズの付加、エンベロープの設定、レベルの設定及びバーブの付加等の処理を施す。
【００６４】
記録媒体３００から読み出される音声データがＣＤ−ＤＡ(Compact Disk Digital Audio)等のＰＣＭ（Pulse Code Modulation）データの場合、音声プロセッサ１１はこの音声
データをＡＤＰＣＭデータに変換する。また、ＰＣＭデータに対するプログラムによる処理は、メインメモリ５上において直接行われる。メインメモリ５上において処理されたＰＣＭデータは、音声プロセッサ１１に供給されてＡＤＰＣＭデータに変換される。その後、上述した各種処理が施され、音声がスピーカ２３から出力される。
【００６５】
記録媒体ドライブ１７としては、例えば、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、フレキシブルディスクドライブ、シリコンディスクドライブ、カセット媒体読み取り機等が用いられる。この場合、記録媒体３００としては、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、フレキシブルディスク、半導体メモリ等が用いられる。
【００６６】
記録媒体ドライブ１７は記録媒体３００から画像データ、音声データ及びプログラムデータを読み出し、読み出したデータをデコーダ１２に供給する。デコーダ１２は記録媒体ドライブ１７からの再生したデータに対してＥＣＣ(Error Correction Code)によるエラー訂正処理を施し、エラー訂正処理を施したデータをメインメモリ５又は音声プロセッサ１１に供給する。
【００６７】
メモリ１８としては、例えばカード型のメモリが用いられる。カード型のメモリは、例えばゲームを中断した場合において中断時点での状態を保持する等のように、中断時点での各種ゲームパラメータを保持するため等に用いられる。
【００６８】
コントローラ１９はユーザが種々の操作指令を入力するために使用する操作装置であり、ユーザの操作に応じた操作信号をＣＰＵ１に送出する。コントローラ１９には、第１ボタン１９ａ、第２ボタン１９ｂ、第３ボタン１９ｃ、第４ボタン１９ｄ、上方向キー１９Ｕ、下方向キー１９Ｄ、左方向キー１９Ｌ、右方向キー１９Ｒ、Ｌ１ボタン１９Ｌ１、Ｌ２ボタン１９Ｌ２、Ｒ１ボタン１９Ｒ１、Ｒ２ボタン１９Ｒ２、スタートボタン１９ｅ、セレクトボタン１９ｆ、左スティック１９ＳＬ及び右スティック１９ＳＲが設けられている。
【００６９】
上方向キー１９Ｕ、下方向キー１９Ｄ、左方向キー１９Ｌ及び右方向キー１９Ｒは、例えば、キャラクタやカーソルをテレビジョンモニタ２１の画面上で上下左右に移動させるコマンドをＣＰＵ１に与えるために使用される。
【００７０】
スタートボタン１９ｅは記録媒体３００からゲームプログラムをロードするようにＣＰＵ１に指示するため等に使用される。セレクトボタン１９ｆは記録媒体３００からメインメモリ５にロードされるゲームプログラムに関する各種選択をＣＰＵ１に指示するため等に使用される。
【００７１】
左スティック１９ＳＬ及び右スティック１９ＳＲを除くコントローラ１９の各ボタン及び各キーは、外部からの押圧力によって中立位置から押圧されるとオンになり、押圧力が解除されると上記中立位置に復帰してオフになるオンオフスイッチで構成される。
【００７２】
左スティック１９ＳＬ及び右スティック１９ＳＲは、いわゆるジョイスティックとほぼ同一構成のスティック型コントローラである。このスティック型コントローラは直立したスティックを有し、このスティックの所定位置を支点として前後左右を含む３６０°方向に亘って傾倒可能な構成になっている。左スティック１９ＳＬ及び右スティック１９ＳＲは、スティックの傾倒方向及び傾倒角度に応じて、直立位置を原点とする左右方向のｘ座標及び前後方向のｙ座標の値を操作信号としてインターフェース回路１３を介してＣＰＵ１に送出する。
【００７３】
なお、第１ボタン１９ａ、第２ボタン１９ｂ、第３ボタン１９ｃ、第４ボタン１９ｄ、Ｌ１ボタン１９Ｌ１、Ｌ２ボタン１９Ｌ２、Ｒ１ボタン１９Ｒ１及びＲ２ボタン１９Ｒ２は、記録媒体３００からロードされるゲームプログラムに応じて種々の機能に使用される。
【００７４】
次に、上記のビデオゲーム装置の概略動作について説明する。記録媒体３００が記録媒体ドライブ１７に装填されている場合、電源スイッチ（図示省略）がオンされてビデオゲーム装置に電源が投入されると、ＲＯＭ６に記憶されているオペレーティングシステムに基づいて、記録媒体３００からゲームプログラムを読み出すように、ＣＰＵ１は記録媒体ドライブ１７に指示する。これによって、記録媒体ドライブ１７は記録媒体３００から画像データ、音声データ及びプログラムデータを読み出す。読み出された画像データ、音声データ及びプログラムデータはデコーダ１２に供給され、デコーダ１２によってエラー訂正処理が各データに施される。
【００７５】
デコーダ１２によってエラー訂正処理が施された画像データは、バスライン２を介して伸張回路７に供給される。伸張回路７によって上述した伸張処理が行われた画像データは描画プロセッサ１０に供給され、描画プロセッサ１０によってバッファ１４の非表示エリアに書き込まれる。デコーダ１２によってエラー訂正処理が施された音声データは、メインメモリ５又は音声プロセッサ１１を介してバッファ１５に書き込まれる。デコーダ１２によってエラー訂正処理が施されたプログラムデータはメインメモリ５に書き込まれる。
【００７６】
以降、ＣＰＵ１は、メインメモリ５に記憶されているゲームプログラム及びユーザがコントローラ１９を用いて指示する内容に基づいてビデオゲームを進行させる。すなわち、ユーザがコントローラ１９を用いて指示する内容に基づいて、ＣＰＵ１は画像処理の制御、音声処理の制御及び内部処理の制御等を適宜行う。
【００７７】
画像処理の制御として、例えば、キャラクタに指示されるアニメーションに該当するパターンデータから各スケルトンの座標の計算又はポリゴンの頂点座標データの計算、得られた３次元座標データや視点位置データのグラフィックスデータ生成プロセッサ３への供給、グラフィックスデータ生成プロセッサ３が求めたバッファ１４の表示エリア上のアドレスデータや輝度データを含む描画命令の発行等が行われる。
【００７８】
音声処理の制御として、例えば、音声プロセッサ１１に対する音声出力コマンドの発行、レベル、リバーブ等の指定が行われる。内部処理の制御として、例えばコントローラ１９の操作に応じた演算等が行われる。
【００７９】
次に、本発明に係る３次元画像処理プログラムを用いたビデオゲームの一例について説明する。このビデオゲームは、屋外で行われる自転車レースゲームであり、ユーザによって操作可能な自己キャラクタ（選手が乗車した自転車）と対戦相手となる他のユーザ又はコンピュータの制御によって操作可能な相手キャラクタ（選手が乗車した自転車）との間でレースを行う対戦ビデオゲームである。ユーザは、コントローラ１９を操作することによって、テレビジョンモニタ２１に表示される自己キャラクタに対して各種動作を行わせ、相手キャラクタとの順位を競う。
【００８０】
この自転車レースゲームは屋外で行われる自転車レースを模したゲームであるため、天候を変化させる演出が行われる。例えば、雨が降ってきた場合、自転車レースを撮影するカメラのレンズに雨（水滴）が付着するため、この自転車レースゲームでもこのカメラのレンズに水滴が付着しているかのような表現が、リアル感を出すために行われる。
【００８１】
次に、上記のように構成されたビデオゲーム装置を用いて自転車レースゲームを行う場合のビデオゲーム装置の主要な機能について説明する。
【００８２】
図２は図１に示すビデオゲーム装置の主要機能を示すブロック図である。図２に示すように、ビデオゲーム装置は、機能的には、プログラム実行部３１、データ記憶部３２、プログラム記憶部３３及び表示部３４を含む。
【００８３】
プログラム実行部３１はＣＰＵ１等から構成され、ＣＰＵ１等がメインメモリ５に記憶されている３次元画像処理プログラムを実行することによって、背景画像生成部５１、水滴モデル作成部５２、背景画像貼付部５３及び合成画像生成部５４として機能する。
【００８４】
背景画像生成部５１は、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元背景モデルをレンダリングして２次元の背景画像を生成する。なお、３次元背景モデルは、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景を表す３次元モデルの他、ユーザによって操作される自己キャラクタ及び対戦相手である相手キャラクタ等を表す３次元モデルも含まれる。
【００８５】
水滴モデル作成部５２は、背景画像生成部５１によって生成された背景画像上に、３次元モデルを２次元画像として描画するために３次元空間上に設けられた仮想の視点を表すカメラ視点と３次元背景モデルとの間に配置される３次元水滴モデルを作成する。
【００８６】
なお、この３次元水滴モデルは、カメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面部分とカメラ視点側に設けられた少なくとも凸部とを有する。この３次元水滴モデルの形状としては、例えば、球形状、回転楕円面形状、瓢箪形状の各々の立体をカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った形状等である。
【００８７】
背景画像貼付部５３は平面を含む背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの大きさに縮小したテクスチャを３次元水滴モデルの凸部に貼り付ける。
【００８８】
合成画像生成部５４は背景画像貼付部５３によって所定の範囲の背景画像がテクスチャとして貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングすることによって２次元の水滴画像を生成し、背景画像生成部５１によって生成された背景画像と合成することによって合成画像を生成する。
【００８９】
データ記憶部３２はバッファ１４から構成され、３次元モデルデータ記憶部６１として機能する。
【００９０】
３次元モデルデータ記憶部６１は、背景画像となる３次元背景モデル及び水滴画像となる３次元水滴モデルに関する各種データ等を記憶する。この各種データとは、例えば、３次元モデルを構成する各ポリゴンの頂点データ、テクスチャデータ及びアニメーションデータ等である。
【００９１】
プログラム記憶部３３は記録媒体ドライブ１７等から構成され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体４１を含む。記録媒体４１は記録媒体３００から構成され、ゲームプログラムとして３次元画像処理プログラムを含むゲーム進行制御プログラムを記憶している。なお、記録媒体４１から３次元画像処理プログラムを含むゲーム進行制御プログラムが読み取られ、当該プログラムがメインメモリ５に記録されている場合、メインメモリ５がプログラム記憶部３３として機能する。
【００９２】
表示部４５はテレビジョンモニタ２１等から構成され、自己キャラクタ及び相手キャラクタが動作するゲーム画面等を表示するとともに、３次元画像処理プログラムが実行されることによって生成されるゲーム画面を表示する。
【００９３】
なお、本実施の形態において、３次元背景モデルが第１の３次元モデルに相当し、３次元水滴モデルが第２の３次元モデルに相当し、背景画像生成部５１が背景画像生成手段に相当し、水滴モデル作成部５２が画像作成手段に相当し、背景画像貼付部５３が画像貼付手段に相当し、合成画像生成部５４が合成画像生成手段に相当する。
【００９４】
図３は図２に示すビデオゲーム装置による３次元画像処理の一例を示すフローチャートであり、図４は３次元水滴モデルの形状及び大きさの一例を説明するための模式図であり、図５は、背景画像貼付部５３によって選択される背景画像の範囲及び３次元水滴モデルに貼り付けられるテクスチャの範囲の一例を示す図である。なお、図３に示す３次元画像処理は、ＣＰＵ１等が記録媒体３００に記憶されている３次元画像処理プログラム等を実行することによって行われる処理である。
【００９５】
まず、ステップＳ１において、背景画像生成部５１は背景画像の生成を行う。すなわち、３次元モデルデータ記憶部６１から背景として構成する３次元背景モデルの各種データ等を読み出してバッファ１４の表示エリアにレンダリングし、２次元の背景画像として生成する。
【００９６】
続いて、ステップＳ２において、水滴モデル作成部５２は３次元水滴モデルの作成を行う。すなわち、３次元モデルデータ記憶部６１からカメラに付着する水滴として表される３次元水滴モデルの各種データ等を読み出して、モデリングする。
【００９７】
図３のステップＳ２に示す３次元水滴モデルの作成を図４に示す模式図を用いて説明する。３次元水滴モデル４０１は、カメラ視点Ｘからの視線ベクトルｖに直交する平面部分である円形部４０１１及びカメラ視点Ｘ側に曲面を有する凸部４０１２で構成される。３次元水滴モデル４０１の大きさとしては、３次元水滴モデル４０１の円形部４０１１の縦幅ａが表示画面４０２の縦幅Ａに対して約１０％であり、３次元水滴モデル４０１の円形部４０１１の横幅ｂが表示画面４０２の横幅Ｂに対して約１０％であり、３次元水滴モデル４０１の凸部４０１２の高さｃが表示画面４０２の縦幅Ａに対して約１．５％であり、これらの数値はリアル感が向上する好適な数値である。また、円形部４０１１が円形状の場合、ａ＝ｂ＝２ｒ（ｒは円形部４０１１の半径）となる。そして、この３次元水滴モデル４０１の凸部４０１２の曲面に所定範囲の背景画像を縮小したテクスチャが貼り付けられることとなる。
【００９８】
なお、カメラ視点Ｘからの視線ベクトルｖに直交する平面部分である円形部４０１１は、湾曲した曲面でもよい。
【００９９】
また、本実施の形態において水滴モデル作成部５２は、３次元水滴モデルを複数作成し、３次元水滴モデルが表示画面上に占める割合を変化させる。つまり、水滴モデル作成部５２は、作成される３次元水滴モデル４０１の縦幅ａ及び横幅ｂを変化させることによって様々な大きさの３次元水滴モデル４０１を作成する。これによって、表示画面上に様々な大きさの水滴画像が表示され、多彩な表現が可能になり、さらにリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１００】
なお、この３次元水滴モデル４０１の平面部の形状である円形部４０１１は円形に限らず、縦幅ａと横幅ｂの長さが異なる楕円形状、外周に直線を含むトラック形状及び瓢箪形状等の略円形状でもよい。このように、３次元水滴モデルが複雑な形状であっても簡略な処理でリアル感のある水滴を表現することができる。
【０１０１】
また、本実施の形態において水滴モデル作成部５２は、３次元水滴モデルを複数作成し、３次元水滴モデルが表示画面上に占める個数を変化させる。つまり、雨の降る強さや風の強さ等に応じて、３次元水滴モデルを作成する個数を変化させることで、表示される水滴画像の個数を変化させ、雨の降る強さ等を表現することができる。例えば、小降りであることを表現する場合、作成される３次元水滴モデルの個数を少なくし、大降りであることを表現する場合、作成される３次元水滴モデルの個数を多くすることでさらにリアル感のあるビデオゲームとなる。なお、本実施の形態では、表示する３次元水滴モデルの個数を処理速度やリアル感を考慮して１画面に１２個程度までにすることが好ましいが、本発明は特にこれに限定されず、３次元画像処理プログラムが適用されるビデオゲームに応じて好適な個数で表示してもよい。
【０１０２】
図３に戻って、ステップＳ３において、背景画像貼付部５３は、ステップＳ１で生成された背景画像の所定の範囲、例えば３次元水滴モデルの円形部４０１１（図４）より広い範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの大きさに縮小した画像をテクスチャデータとしてバッファ１４の非表示エリアに記憶する。
【０１０３】
図３のステップＳ３に示す背景画像の範囲及び３次元水滴モデルに貼り付けられるテクスチャの範囲を図５を用いて説明する。図５に示す選択範囲５０１は、背景画像上のテクスチャとして３次元水滴モデル４０１の凸部４０１２に貼り付けられる背景画像の範囲を示している。水滴範囲５０２は、３次元水滴モデル４０１の凸部４０１２に貼り付けられるテクスチャの範囲を示している。この選択範囲５０１の背景画像を矢印の方向に縮小したものが水滴範囲５０２の大きさのテクスチャとなる。なお、選択範囲５０１の縦幅ａ'の大きさとしては、水滴範囲５０２の縦幅ａの１．５〜２．５倍程度で、好ましくは２倍であり、これらの数値はリアル感を向上させるための好適な数値である。また、選択範囲５０１の横幅ｂ'の大きさとしては、水滴範囲５０２の横幅ｂの１．５〜２．５倍程度で、好ましくは２倍であり、これらの数値はリアル感を向上させるための好適な数値である。なお、この選択範囲５０１及び水滴範囲５０２の大きさは、描画速度や表示された際のリアル感を考慮して、好適な大きさを採用することが可能である。また、この選択範囲５０１の大きさを変化させることで屈折率の異なる水滴を表すことが可能である。
【０１０４】
なお、図５に示す選択範囲５０１及び水滴範囲５０２の形状は、円形状でもよい。
【０１０５】
図３に戻って、ステップＳ４において、背景画像貼付部５３はステップＳ３でテクスチャデータとして記憶されたテクスチャをステップＳ２でモデリングされた３次元水滴モデルに貼り付ける処理を行う。
【０１０６】
また、実際の水滴は、光の屈折作用によって背景が上下左右反転（倒立）して透視されることがあるため、例えば３次元水滴モデルの大きさ（縦幅ａ及び横幅ｂの長さ）が所定の大きさ以上である場合、または３次元背景モデルとカメラ視点との距離が一定距離以上になった場合、背景画像貼付部５３は、選択された所定の範囲の背景画像を３次元水滴モデルの大きさに縮小した範囲を上下左右反転させたテクスチャとして３次元水滴モデルの凸部に貼り付ける。これによって、実像が上下左右逆になった倒立像として表される光の屈折作用を表現することが可能となり、さらにリアル感のあるビデオゲームとなる。
【０１０７】
なお、本実施の形態では、選択された背景画像を上下左右反転させるとしたが、本発明は特にこれに限定されず、上下反転あるいは左右反転のみをさせてもよい。つまり、背景画像によっては上下反転あるいは左右反転のみすることで上下左右を反転させた場合と同様の効果が得られるものがあるためである。
【０１０８】
ステップＳ５において、合成画像生成部５４はステップＳ４で所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをバッファ１４の表示エリアにレンダリングすることによってステップＳ１で生成された背景画像と合成し、合成された画像をテレビジョンモニタ２１に表示する。
【０１０９】
以上、ステップＳ２〜Ｓ５の処理が繰り返されることによって、テレビジョンモニタ２１の表示画面上に背景を歪んで透視する水滴が表示される。
【０１１０】
このように、作成された３次元水滴モデルに対して選択された所定の範囲の背景画像がテクスチャとして貼り付けられるため、３次元水滴モデルを透過して所定の範囲の背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて自然な歪みとなり、簡略な処理でリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１１１】
図６は、３次元画像処理によるカメラに付着する水滴を表現するゲーム画面の一例を示す図である。図６は、図７と同様に、カメラ視点が橋の前に設定されたゲーム画面６００である。ゲーム画面６００には、橋脚６０１や橋桁６０２等で構成される背景画像６０３及び水滴画像６０４が表示されている。図６に示すように、水滴画像６０４には、橋脚６０１が橋脚６０１'として表示され、橋桁６０２が橋桁６０２'として表示される。つまり、水滴画像６０４より広い範囲の背景画像が、水滴画像６０４に歪んだように表示され、リアル感のある表現となる。
【０１１２】
本実施の形態では、自転車レースゲームにおけるカメラに付着する水滴を表現する場合について説明したが、本発明は特にこれに限定されず、他のレースゲーム等の屋外で行われるスポーツ競技を模したスポーツゲーム、さらに、例えば窓ガラスに付着する水滴を表現する場合等にも適用可能である。
【０１１３】
また、本実施の形態では、３次元水滴モデルはカメラ視点側に少なくとも凸部を有する形状であるとして説明したが、本発明は特にこれに限定されず、３次元水滴モデルはカメラ視点側と逆方向に少なくとも凸部を有する形状であってもよい。
【０１１４】
また、本実施の形態では、第２の３次元モデルを雨のしずくである水滴を表す３次元水滴モデルとして説明したが、本発明は特にこれに限定されず、液体のしずくである液滴を表す３次元液滴モデルとしてもよい。例えば、この液滴を油滴（油のしずく）とする場合は、水と油とは屈折率が異なるため、テクスチャとして貼り付けるために選択される選択範囲５０１（図５）を広くし、油滴を表す３次元モデルに貼り付ける。つまり、テクスチャとして貼り付けるために選択される範囲を変化させることによって、屈折率によって変化する液滴を表現することが可能となる。なお、この液体の種類としては水や油の他、透光性のあるものが好ましい。また、本発明における第２の３次元モデルとしては、水滴や油滴等の液体に限らず透光性のあるゲル状の物質でもよい。
【０１１５】
さらに、３次元水滴モデルの高さｃ（図４）の値を変化させることで、表示される水滴の歪み具合を変化させることが可能となる。つまり、３次元水滴モデルの高さｃの値を大きくすることで表示される水滴の歪み具合は大きくなり、３次元水滴モデルの高さｃの値を小さくすることで表示される水滴の歪み具合は小さくなる。これによって多彩な表現が可能となる。
【０１１６】
また、背景画像貼付部５３によって選択された背景画像のテクスチャに対して液滴の種類に応じた色のフィルタ（油滴であれば黄色のフィルタ）をかけることでさらに現実に則した表現となる。
【０１１７】
また、本実施の形態では、第２の３次元モデルを凸形状の３次元モデルとして説明したが、本発明は特にこれに限定されず、凹形状の３次元モデルとしてもよい。
【０１１８】
また、本実施の形態では、３次元水滴モデルを動作させることが可能である。すなわち、３次元水滴モデルに対して所定の動作パラメータを設けることによって３次元水滴モデルを動作させ、あたかも水滴が流れているかのように表示される。この動作パラメータとしては、例えば、３次元水滴モデルを動作させる速度や方向に関するデータ等を含む。これによって、水滴が下方向に流れるように表示すること、カメラの振り方向と逆方向に流れるように表示すること、風の方向に流れるように表示すること及びカメラが前進している場合画面中央から外側へ流れるように表示すること等が可能となり、さらにリアル感のあるビデオゲームとなる。また、液滴の種類に応じて３次元モデルの動作する速度を変化させる。つまり、上記油滴を表現する場合、３次元水滴モデルの動作する速度に比して３次元油滴モデルの動作する速度を遅くすることで、さらにリアル感のある表現となる。
【０１１９】
また、本実施の形態では、３次元水滴モデルの縦軸ａ及び横軸ｂ（図４）を変化させることで表示される水滴画像の大きさを変化させるが、本発明は特にこれに限定されず、３次元水滴モデルの配置される位置を変化させることによって表示される水滴画像の大きさを変化させてもよい。つまり、３次元水滴モデルがカメラ視点に近いほど水滴は大きく表示され、カメラ視点から離れるほど水滴は小さく表示されることとなる。
【０１２０】
また、本実施の形態では、第２の３次元モデルに貼り付けられるテクスチャをぼかす処理をしてもよい。これによると、焦点が水滴にあっていない場合等にさらにリアル感のある表現となる。
【０１２１】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明によれば、３次元水滴モデルを透過したように背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて背景画像が自然な歪みで表示されるため、簡略な処理で背景が歪んで透視される水滴等を表す３次元画像を表示することができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２２】
また、表示画面上には、３次元水滴モデルより広い範囲の背景画像が映りこみ、歪んだように透視される表現となり、現実に近い光の屈折作用を表すことができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２３】
請求項２に記載の本発明によれば、例えば、テクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付けられる背景画像を上下に反転させることで実像が上下逆になった像として、左右に反転させることで実像が左右逆になった像として、上下左右に反転させることで実像が上下左右逆になった像として表される光の屈折作用を表現することができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２４】
請求項３に記載の本発明によれば、例えば、３次元水滴モデルが雨の水滴等を表す３次元モデルである場合、様々な大きさの水滴が複数表示され、さらに現実に近い表現が可能となるため、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２５】
請求項４に記載の本発明によれば、例えば、３次元水滴モデルが雨の水滴等を表す３次元モデルである場合、水滴の高さを変化させることで、背景画像の歪み具合を変化させることが可能となり、多彩な表現が可能となるため、さらに現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２６】
請求項５に記載の本発明によれば、３次元水滴モデルを透過したように背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて背景画像が自然な歪みで表示されるため、簡略な処理で背景が歪んで透視される水滴等を表す３次元画像を表示することができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２７】
また、表示画面上には、３次元水滴モデルより広い範囲の背景画像が映りこみ、歪んだように透視される表現となり、現実に近い光の屈折作用を表すことができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２８】
請求項６に記載の本発明によれば、３次元水滴モデルを透過したように背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて背景画像が自然な歪みで表示されるため、簡略な処理で背景が歪んで透視される水滴等を表す３次元画像を表示することができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２９】
また、表示画面上には、３次元水滴モデルより広い範囲の背景画像が映りこみ、歪んだように透視される表現となり、現実に近い光の屈折作用を表すことができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるビデオゲーム装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すビデオゲーム装置の主要機能を示すブロック図である。
【図３】図２に示すビデオゲーム装置による３次元画像処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】３次元水滴モデルの形状及び大きさの一例を説明するための模式図である。
【図５】背景画像貼付部５３によって選択される背景画像の範囲及び３次元水滴モデルに貼り付けられるテクスチャの範囲の一例を示す図である。
【図６】３次元画像処理によるカメラに付着する水滴を表現するゲーム画面の一例を示す図である。
【図７】カメラに付着する水滴を表現する従来のゲーム画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ ＣＰＵ
３ グラフィックスデータ生成プロセッサ
５ メインメモリ
１０ 描画プロセッサ
１４ バッファ
１９ コントローラ
２１ テレビジョンモニタ
３１ プログラム実行部
３２ データ記憶部
３３ プログラム記憶部
３４ 表示部
５１ 背景画像生成部
５２ 水滴モデル作成部
５３ 背景画像貼付部
５４ 合成画像生成部
６１ ３次元モデルデータ記憶部
３００ 記録媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元画像を生成する３次元画像処理プログラム、３次元画像処理方法及びビデオゲーム装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、表示画面上に生成される擬似３次元空間上にゲームキャラクタを表示するようにした種々のビデオゲーム装置が普及している。かかるビデオゲーム装置を用いたビデオゲームとして、スキー、モータボート、スノーボード、スケートボード、カーレース、自転車レース等を模したものが知られている。これらのスポーツは一般に屋外で行われ、これらのビデオゲームでは現実に則した演出効果として、降雨や降雪等の天候を変化させる演出が行われる。
【０００３】
例えば、自転車レース等のスポーツ中継では、降雨時にカメラのレンズに雨（水滴）が付着することがあり、上記スポーツを模したビデオゲームでも臨場感を向上させるためにゲームキャラクタを捉えるカメラのレンズに水滴が付着しているかのような演出が行われる。
【０００４】
従来、このカメラのレンズに付着する水滴を表現する処理は、以下のような方法で行われている。すなわち、背景画像となる３次元モデルがレンダリングされ、透明度を低くした白色の丸いモデルが、水滴を表す水滴画像として背景画像に追加レンダリングされる。このようにして背景画像と水滴画像とが合成され、カメラのレンズに水滴が付着しているかのような表現がなされている。
【０００５】
図７は、カメラに付着する水滴を表現する従来のゲーム画面の一例を示す図である。図７に示すゲーム画面７００はカメラ視点を橋の前に設定したゲーム画面であり、このゲーム画面７００には橋脚７０１や橋桁７０２等の３次元モデルで構成される背景画像７０３及び水滴画像７０４が表示される。この水滴画像７０４には図７に示すように橋脚７０１や橋桁７０２等は表示されず、水滴画像７０４を白くぼやかすことでカメラのレンズに付着する水滴が表現される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カメラのレンズに実際に水滴が付着した場合、単に水滴の範囲の風景が透視されるだけでなく、水滴とレンズとの屈折率の差及び水滴の３次元形状等に応じて光が屈折し、水滴の範囲より広い範囲の風景が歪んで透視される。一方、上記従来の方法では水滴の部分が白くぼやけたように表示されるのみであり、水滴の範囲より広い範囲が歪んで透視される表示がなされず、ユーザにとってリアル感に欠けるものとなっている。
【０００７】
また、水滴及びレンズの屈折率並びに水滴となる３次元モデルの形状等を考慮した光の屈折現象等をシミュレーションすることによって、屈折させた背景画像を水滴となる３次元モデルに映しこむことも可能であるが、処理が非常に複雑となり、ビデオゲーム装置の処理能力を考慮すると、ビデオゲームの演出のためにこのような処理を用いることは困難である。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、現実の事象に則したリアル感のある３次元画像を簡略な処理によって生成することができる３次元画像処理プログラム、３次元画像処理方法及びビデオゲーム装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、３次元画像を生成するための３次元画像処理プログラムであって、
背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成手段と、
カメラ視点と前記３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成手段と、
前記背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして前記３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付手段と、
所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして前記背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成手段としてビデオゲーム装置を機能させ、
前記３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、
前記画像貼付手段は、前記３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの前記平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである前記背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、前記背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を前記３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して前記凸部分にテクスチャとして貼り付けることを特徴とする３次元画像処理プログラムである。
【００１０】
請求項１に記載の本発明に従えば、３次元画像を生成するための３次元画像処理プログラムは、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成手段と、カメラ視点と３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成手段と、生成された背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付手段と、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成手段としてビデオゲーム装置を機能させ、３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、画像貼付手段は、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して凸部分にテクスチャとして貼り付ける。
【００１１】
すなわち、ビデオゲーム装置によって、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元モデルがレンダリングされて背景画像として生成され、３次元モデルを２次元画像として描画するために３次元空間上に設けられた仮想の視点を表すカメラ視点と３次元モデルとの間に配置される３次元水滴モデルが作成され、生成された背景画像の所定の範囲が選択され、選択された範囲の背景画像がテクスチャとして作成された３次元水滴モデルに貼り付けられる。そして、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルがレンダリングされて背景画像と合成された合成画像が生成され、表示画面に表示される。
【００１２】
このように、カメラ視点と３次元モデルとの間に配置される３次元水滴モデルが作成され、作成された３次元水滴モデルに対して選択された所定の範囲の背景画像がテクスチャとして貼り付けられるため、３次元水滴モデルを透過したように背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて背景画像が自然な歪みで表示される。
【００１３】
また、３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、画像貼付手段は、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して曲面部分にテクスチャとして貼り付ける。
【００１４】
すなわち、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲が選択され、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小したテクスチャが、円形状の平面部分と凸部分とを有する形状の３次元水滴モデルの凸部分に貼り付けられるため、表示画面上には、３次元水滴モデルより広い範囲の背景画像が映りこみ、歪んだように透視される表現となる。
【００１５】
請求項２に記載の本発明は、前記画像貼付手段は、選択された範囲の背景画像を反転させた反転画像をテクスチャとして前記３次元水滴モデルに貼り付けることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の本発明に従えば、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付手段は、選択された範囲の背景画像を反転させた反転画像をテクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付ける。
【００１７】
すなわち、選択された範囲の背景画像を反転させた反転画像がテクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付けられるため、例えば、テクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付けられる背景画像を上下に反転させることで実像が上下逆になった像として、左右に反転させることで実像が左右逆になった像として、上下左右に反転させることで実像が上下左右逆になった像として表される光の屈折作用を表現することが可能となる。
【００１８】
請求項３に記載の本発明は、前記画像作成手段は、前記３次元水滴モデルを複数作成し、各３次元水滴モデルが表示画面上に占める割合を変化させることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の本発明に従えば、画像作成手段は、３次元水滴モデルを複数作成し、各３次元水滴モデルが表示画面上に占める割合を変化させる。
【００２０】
すなわち、３次元水滴モデルを表示画面上に複数表示させ、例えば、３次元水滴モデルが雨の水滴等を表す３次元モデルである場合、様々な大きさの水滴が複数表示され、さらに現実に近い表現が可能となる。
【００２１】
請求項４に記載の本発明は、前記画像作成手段は、前記凸部分の高さを変化させることを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載の本発明に従えば、画像作成手段は、３次元水滴モデルの凸部分の高さを変化させる。
【００２３】
すなわち、３次元水滴モデルの大きさを変化させることが可能となり、例えば、３次元水滴モデルが雨の水滴等を表す３次元モデルである場合、水滴の高さを変化させることで、背景画像の歪み具合を変化させることが可能となり、多彩な表現が可能となる。
【００２４】
請求項５に記載の本発明は、３次元画像を生成する３次元画像処理方法であって、
ビデオゲーム装置が、背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成ステップと、
前記ビデオゲーム装置が、カメラ視点と前記３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成ステップと、
前記ビデオゲーム装置が、前記背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして前記３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付ステップと、
前記ビデオゲーム装置が、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして前記背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成ステップとを含み、
前記３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、
前記画像貼付ステップは、前記３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの前記平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである前記背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、前記背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を前記３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して前記凸部分にテクスチャとして貼り付けることを特徴とする３次元画像処理方法である。
【００２５】
請求項５に記載の本発明に従えば、３次元画像を生成する３次元画像処理方法は、ビデオゲーム装置が、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成ステップと、ビデオゲーム装置が、カメラ視点と３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成ステップと、ビデオゲーム装置が、生成された背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付ステップと、ビデオゲーム装置が、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成ステップとを含み、３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、画像貼付ステップは、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して凸部分にテクスチャとして貼り付ける。
【００２６】
すなわち、ビデオゲーム装置によって、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元モデルがレンダリングされて背景画像として生成され、３次元モデルを２次元画像として描画するために３次元空間上に設けられた仮想の視点を表すカメラ視点と３次元モデルとの間に配置される３次元水滴モデルが作成され、生成された背景画像の所定の範囲が選択され、選択された範囲の背景画像がテクスチャとして作成された３次元水滴モデルに貼り付けられる。そして、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルがレンダリングされて背景画像と合成された合成画像が生成され、表示画面に表示される。
【００２７】
このように、カメラ視点と３次元モデルとの間に配置される３次元水滴モデルが作成され、作成された３次元水滴モデルに対して選択された所定の範囲の背景画像がテクスチャとして貼り付けられるため、３次元水滴モデルを透過したように背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて背景画像が自然な歪みで表示される。
【００２８】
また、３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、画像貼付ステップは、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して凸部分にテクスチャとして貼り付ける。
【００２９】
すなわち、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲が選択され、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小したテクスチャが、円形状の平面部分と凸部分とを有する形状の３次元水滴モデルの凸部分に貼り付けられるため、表示画面上には、３次元水滴モデルより広い範囲の背景画像が映りこみ、歪んだように透視される表現となる。
【００３０】
請求項６に記載の本発明は、３次元画像を生成するビデオゲーム装置であって、
背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成手段と、
カメラ視点と前記３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成手段と、
前記背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして前記３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付手段と、
所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして前記背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成手段とを備え、
前記３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、
前記画像貼付手段は、前記３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの前記平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである前記背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、前記背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を前記３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して前記凸部分にテクスチャとして貼り付けることを特徴とするビデオゲーム装置である。
【００３１】
請求項６に記載の本発明に従えば、３次元画像を生成するビデオゲーム装置は、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成手段と、カメラ視点と３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成手段と、生成された背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付手段と、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成手段とを備え、３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、画像貼付手段は、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して凸部分にテクスチャとして貼り付ける。
【００３２】
すなわち、ビデオゲーム装置によって、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元モデルがレンダリングされて背景画像として生成され、３次元モデルを２次元画像として描画するために３次元空間上に設けられた仮想の視点を表すカメラ視点と３次元モデルとの間に配置される３次元水滴モデルが作成され、生成された背景画像の所定の範囲が選択され、選択された範囲の背景画像がテクスチャとして作成された３次元水滴モデルに貼り付けられる。そして、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルがレンダリングされて背景画像と合成された合成画像が生成され、表示画面に表示される。
【００３３】
このように、カメラ視点と３次元モデルとの間に配置される３次元水滴モデルが作成され、作成された３次元水滴モデルに対して選択された所定の範囲の背景画像がテクスチャとして貼り付けられるため、３次元水滴モデルを透過したように背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて背景画像が自然な歪みで表示される。
【００３４】
また、３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、画像貼付手段は、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して凸部分にテクスチャとして貼り付ける。
【００３５】
すなわち、３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、背景画像上の所定の範囲が選択され、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小したテクスチャが、円形状の平面部分と凸部分とを有する形状の３次元水滴モデルの凸部分に貼り付けられるため、表示画面上には、３次元水滴モデルより広い範囲の背景画像が映りこみ、歪んだように透視される表現となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態によるビデオゲーム装置について図面を参照しながら説明する。
【００３７】
図１は本発明の一実施の形態によるビデオゲーム装置の構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、ビデオゲーム装置の一例として家庭用ビデオゲーム機を家庭用テレビジョンに接続することによって構成される家庭用ビデオゲーム装置について説明するが、本発明はこの例に特に限定されず、モニタが一体に構成された業務用ビデオゲーム装置、ビデオゲームプログラムを実行することによってビデオゲーム装置として機能するパーソナルコンピュータ等にも同様に適用することができる。
【００３８】
図１に示すビデオゲーム装置は家庭用ゲーム機１００及び家庭用テレビジョン２００を備える。家庭用ゲーム機１００には、プログラムデータが記録されたコンピュータ読み出し可能な記録媒体３００が装填されている。
【００３９】
家庭用ゲーム機１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１、バスライン２、グ
ラフィックスデータ生成プロセッサ３、インターフェース回路（Ｉ／Ｆ）４、メインメモリ５、ＲＯＭ（Read Only Memory）６、伸張回路７、パラレルポート８、シリアルポート９、描画プロセッサ１０、音声プロセッサ１１、デコーダ１２、インターフェース回路１３、バッファ１４〜１６、記録媒体ドライブ１７、メモリ１８及びコントローラ１９を含む。家庭用テレビジョン２００はテレビジョンモニタ２１、増幅回路２２及びスピーカ２３を含む。
【００４０】
ＣＰＵ１はバスライン２およびグラフィックスデータ生成プロセッサ３に接続されている。バスライン２はアドレスバス、データバス及びコントロールバス等を含み、ＣＰＵ１、インターフェース回路４、メインメモリ５、ＲＯＭ６、伸張回路７、パラレルポート８、シリアルポート９、描画プロセッサ１０、音声プロセッサ１１、デコーダ１２及びインターフェース回路１３を相互に接続している。
【００４１】
描画プロセッサ１０はバッファ１４に接続される。音声プロセッサ１１はバッファ１５及び増幅回路２２に接続される。デコーダ１２はバッファ１６及び記録媒体ドライブ１７に接続される。インターフェース回路１３はメモリ１８及びコントローラ１９に接続される。
【００４２】
家庭用テレビジョン２００のテレビジョンモニタ２１は描画プロセッサ１０に接続される。スピーカ２３は増幅回路２２に接続される。なお、業務用ビデオゲーム装置の場合、テレビジョンモニタ２１、増幅回路２２及びスピーカ２３は、家庭用ゲーム機１００を構成する各ブロックとともに１つの筺体に収納される場合がある。
【００４３】
また、ビデオゲーム装置がパーソナルコンピュータやワークステーション等を核として構成されている場合、テレビジョンモニタ２１等はコンピュータ用のディスプレイに対応する。また、伸張回路７、描画プロセッサ１０及び音声プロセッサ１１等は、それぞれ記録媒体３００に記録されているプログラムデータの一部又はコンピュータの拡張スロットに搭載される拡張ボード上のハードウエアに対応する。また、インターフェース回路４、パラレルポート８、シリアルポート９及びインターフェース回路１３は、コンピュータの拡張スロットに搭載される拡張ボード上のハードウエアに対応する。また、バッファ１４〜１６はそれぞれメインメモリ５又は拡張メモリ（図示省略）の各記憶エリアに対応する。
【００４４】
次に、図１に示す各構成要素について説明する。グラフィックスデータ生成プロセッサ３はＣＰＵ１のいわばコプロセッサとしての役割を果たす。すなわち、グラフィックスデータ生成プロセッサ３は座標変換や光源計算、例えば固定小数点形式の行列やベクトルの演算を並列処理によって行う。
【００４５】
グラフィックスデータ生成プロセッサ３が行う主な処理としては、ＣＰＵ１から供給される画像データの２次元又は３次元空間内における各頂点の座標データ、移動量データ、回転量データ等に基づいて、所定の表示エリア上における処理対象画像のアドレスデータを求めてＣＰＵ１に返す処理、仮想的に設定された光源からの距離に応じて画像の輝度を計算する処理等がある。
【００４６】
インターフェース回路４は周辺デバイス、例えばマウスやトラックボール等のポインティングデバイス等のインターフェース用に用いられる。メインメモリ５はＲＡＭ（RandomAccess Memory）等で構成される。ＲＯＭ６にはビデオゲーム装置のオペレーティングシステムとなるプログラムデータが記憶されている。このプログラムはパーソナルコンピュータのＢＩＯＳ(Basic Input Output System)に相当する。
【００４７】
伸張回路７は動画に対するＭＰＥＧ(Moving Picture Experts Group)規格や静止画に対するＪＰＥＧ(Joint Photographic Experts Group)規格に準拠したイントラ符号化によって圧縮された圧縮画像に対して伸張処理を施す。伸張処理はデコード処理(VLC：VariableLength Codeによってエンコードされたデータのデコード)、逆量子化処理、ＩＤＣＴ(Inverse Discrete Cosine Transform)処理、イントラ画像の復元処理等を含む。
【００４８】
描画プロセッサ１０は所定時間Ｔ（例えば、１フレームでＴ＝1／60秒）ごとにＣＰＵ
１が発行する描画命令に基づいてバッファ１４に対する描画処理を行う。
【００４９】
バッファ１４は例えばＲＡＭで構成され、表示エリア(フレームバッファ)と非表示エリアとに分けられる。表示エリアはテレビジョンモニタ２１の表示面上に表示するデータの展開エリアで構成される。非表示エリアはスケルトンを定義するデータ、ポリゴンを定義するモデルデータ、モデルに動きを行わせるアニメーションデータ、各アニメーションの内容を示すパターンデータ、テクスチャデータ及びカラーパレットデータ等の記憶エリアで構成される。
【００５０】
ここで、テクスチャデータは２次元の画像データである。カラーパレットデータはテクスチャデータ等の色を指定するためのデータである。記録媒体３００から一度に又はゲームの進行状況に応じて複数回に分けて、ＣＰＵ１はこれらのデータを予めバッファ１４の非表示エリアに記録する。
【００５１】
また、描画命令としては、ポリゴンを用いて立体的な画像を描画するための描画命令、通常の２次元画像を描画するための描画命令がある。ここで、ポリゴンは多角形の２次元仮想図形であり、例えば、三角形や四角形が用いられる。
【００５２】
ポリゴンを用いて立体的な画像を描画するための描画命令は、ポリゴン頂点座標データのバッファ１４の表示エリア上における記憶位置を示すポリゴン頂点アドレスデータ、ポリゴンに貼り付けるテクスチャのバッファ１４上における記憶位置を示すテクスチャアドレスデータ、テクスチャの色を示すカラーパレットデータのバッファ１４上における記憶位置を示すカラーパレットアドレスデータ及びテクスチャの輝度を示す輝度データのそれぞれに対して行われるものである。
【００５３】
上記のデータのうち表示エリア上のポリゴン頂点アドレスデータは、グラフィックスデータ生成プロセッサ３がＣＰＵ１からの３次元空間上におけるポリゴン頂点座標データを画面自体の移動量データ及び回転量データに基づいて座標変換することによって２次元上でのポリゴン頂点座標データに置換されたものである。
【００５４】
輝度データはＣＰＵ１からの上記座標変換後のポリゴン頂点座標データによって示される位置から仮想的に配置された光源までの距離に基づいてグラフィックスデータ生成プロセッサ３によって決定される。
【００５５】
ポリゴン頂点アドレスデータはバッファ１４の表示エリア上のアドレスを示す。描画プロセッサ１０は３個のポリゴン頂点アドレスデータで示されるバッファ１４の表示エリアの範囲に対応するテクスチャデータを書き込む処理を行う。
【００５６】
ゲーム空間内におけるキャラクタ等の物体は、複数のポリゴンで構成される。ＣＰＵ１は各ポリゴンの３次元空間上の座標データを対応するスケルトンのベクトルデータと関連させてバッファ１４に記憶する。そして、後述するコントローラ１９の操作によって、テレビジョンモニタ２１の表示画面上でキャラクタを移動させる等の場合において、キャラクタの動きを表現したり、キャラクタを見ている視点位置を変えるときに、以下の処理が行われる。
【００５７】
すなわち、ＣＰＵ１はグラフィックスデータ生成プロセッサ３に対してバッファ１４の非表示エリア内に保持している各ポリゴンの頂点の３次元座標データと、スケルトンの座標及びその回転量のデータから求められた各ポリゴンの移動量データ及び回転量データとを与える。
【００５８】
グラフィックスデータ生成プロセッサ３は各ポリゴンの頂点の３次元座標データと各ポリゴンの移動量データ及び回転量データとに基づいて各ポリゴンの移動後及び回転後の３次元座標データを順次求める。
【００５９】
このようにして求められた各ポリゴンの３次元座標データのうち水平及び垂直方向の座標データは、バッファ１４の表示エリア上のアドレスデータ、すなわちポリゴン頂点アドレスデータとして描画プロセッサ１０に供給される。
【００６０】
描画プロセッサ１０は３個のポリゴン頂点アドレスデータによって示されるバッファ１４の表示エリア上に予め割り当てられているテクスチャアドレスデータによって示されるテクスチャデータを書き込む。これによって、テレビジョンモニタ２１の表示画面上には、多数のポリゴンにテクスチャの貼り付けられた物体が表示される。
【００６１】
通常の２次元画像を描画するための描画命令は、頂点アドレスデータ、テクスチャアドレスデータ、テクスチャデータの色を示すカラーパレットデータのバッファ１４上における記憶位置を示すカラーパレットアドレスデータ及びテクスチャの輝度を示す輝度データに対して行われる。これらのデータのうち頂点アドレスデータは、ＣＰＵ１からの２次元平面上における頂点座標データをＣＰＵ１からの移動量データ及び回転量データに基づいてグラフィックスデータ生成プロセッサ３が座標変換することによって得られる。
【００６２】
音声プロセッサ１１は記録媒体３００から読み出されたＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential Pulse Code Modulation）データをバッファ１５に記憶させ、バッファ１５に記憶
されたＡＤＰＣＭデータが音源となる。
【００６３】
また、音声プロセッサ１１は、例えば、周波数４４．１ｋＨｚのクロック信号に基づき、バッファ１５からＡＤＰＣＭデータを読み出す。音声プロセッサ１１は、読み出したＡＤＰＣＭデータに対してピッチの変換、ノイズの付加、エンベロープの設定、レベルの設定及びバーブの付加等の処理を施す。
【００６４】
記録媒体３００から読み出される音声データがＣＤ−ＤＡ(Compact Disk Digital Audio)等のＰＣＭ（Pulse Code Modulation）データの場合、音声プロセッサ１１はこの音声
データをＡＤＰＣＭデータに変換する。また、ＰＣＭデータに対するプログラムによる処理は、メインメモリ５上において直接行われる。メインメモリ５上において処理されたＰＣＭデータは、音声プロセッサ１１に供給されてＡＤＰＣＭデータに変換される。その後、上述した各種処理が施され、音声がスピーカ２３から出力される。
【００６５】
記録媒体ドライブ１７としては、例えば、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、フレキシブルディスクドライブ、シリコンディスクドライブ、カセット媒体読み取り機等が用いられる。この場合、記録媒体３００としては、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、フレキシブルディスク、半導体メモリ等が用いられる。
【００６６】
記録媒体ドライブ１７は記録媒体３００から画像データ、音声データ及びプログラムデータを読み出し、読み出したデータをデコーダ１２に供給する。デコーダ１２は記録媒体ドライブ１７からの再生したデータに対してＥＣＣ(Error Correction Code)によるエラー訂正処理を施し、エラー訂正処理を施したデータをメインメモリ５又は音声プロセッサ１１に供給する。
【００６７】
メモリ１８としては、例えばカード型のメモリが用いられる。カード型のメモリは、例えばゲームを中断した場合において中断時点での状態を保持する等のように、中断時点での各種ゲームパラメータを保持するため等に用いられる。
【００６８】
コントローラ１９はユーザが種々の操作指令を入力するために使用する操作装置であり、ユーザの操作に応じた操作信号をＣＰＵ１に送出する。コントローラ１９には、第１ボタン１９ａ、第２ボタン１９ｂ、第３ボタン１９ｃ、第４ボタン１９ｄ、上方向キー１９Ｕ、下方向キー１９Ｄ、左方向キー１９Ｌ、右方向キー１９Ｒ、Ｌ１ボタン１９Ｌ１、Ｌ２ボタン１９Ｌ２、Ｒ１ボタン１９Ｒ１、Ｒ２ボタン１９Ｒ２、スタートボタン１９ｅ、セレクトボタン１９ｆ、左スティック１９ＳＬ及び右スティック１９ＳＲが設けられている。
【００６９】
上方向キー１９Ｕ、下方向キー１９Ｄ、左方向キー１９Ｌ及び右方向キー１９Ｒは、例えば、キャラクタやカーソルをテレビジョンモニタ２１の画面上で上下左右に移動させるコマンドをＣＰＵ１に与えるために使用される。
【００７０】
スタートボタン１９ｅは記録媒体３００からゲームプログラムをロードするようにＣＰＵ１に指示するため等に使用される。セレクトボタン１９ｆは記録媒体３００からメインメモリ５にロードされるゲームプログラムに関する各種選択をＣＰＵ１に指示するため等に使用される。
【００７１】
左スティック１９ＳＬ及び右スティック１９ＳＲを除くコントローラ１９の各ボタン及び各キーは、外部からの押圧力によって中立位置から押圧されるとオンになり、押圧力が解除されると上記中立位置に復帰してオフになるオンオフスイッチで構成される。
【００７２】
左スティック１９ＳＬ及び右スティック１９ＳＲは、いわゆるジョイスティックとほぼ同一構成のスティック型コントローラである。このスティック型コントローラは直立したスティックを有し、このスティックの所定位置を支点として前後左右を含む３６０°方向に亘って傾倒可能な構成になっている。左スティック１９ＳＬ及び右スティック１９ＳＲは、スティックの傾倒方向及び傾倒角度に応じて、直立位置を原点とする左右方向のｘ座標及び前後方向のｙ座標の値を操作信号としてインターフェース回路１３を介してＣＰＵ１に送出する。
【００７３】
なお、第１ボタン１９ａ、第２ボタン１９ｂ、第３ボタン１９ｃ、第４ボタン１９ｄ、Ｌ１ボタン１９Ｌ１、Ｌ２ボタン１９Ｌ２、Ｒ１ボタン１９Ｒ１及びＲ２ボタン１９Ｒ２は、記録媒体３００からロードされるゲームプログラムに応じて種々の機能に使用される。
【００７４】
次に、上記のビデオゲーム装置の概略動作について説明する。記録媒体３００が記録媒体ドライブ１７に装填されている場合、電源スイッチ（図示省略）がオンされてビデオゲーム装置に電源が投入されると、ＲＯＭ６に記憶されているオペレーティングシステムに基づいて、記録媒体３００からゲームプログラムを読み出すように、ＣＰＵ１は記録媒体ドライブ１７に指示する。これによって、記録媒体ドライブ１７は記録媒体３００から画像データ、音声データ及びプログラムデータを読み出す。読み出された画像データ、音声データ及びプログラムデータはデコーダ１２に供給され、デコーダ１２によってエラー訂正処理が各データに施される。
【００７５】
デコーダ１２によってエラー訂正処理が施された画像データは、バスライン２を介して伸張回路７に供給される。伸張回路７によって上述した伸張処理が行われた画像データは描画プロセッサ１０に供給され、描画プロセッサ１０によってバッファ１４の非表示エリアに書き込まれる。デコーダ１２によってエラー訂正処理が施された音声データは、メインメモリ５又は音声プロセッサ１１を介してバッファ１５に書き込まれる。デコーダ１２によってエラー訂正処理が施されたプログラムデータはメインメモリ５に書き込まれる。
【００７６】
以降、ＣＰＵ１は、メインメモリ５に記憶されているゲームプログラム及びユーザがコントローラ１９を用いて指示する内容に基づいてビデオゲームを進行させる。すなわち、ユーザがコントローラ１９を用いて指示する内容に基づいて、ＣＰＵ１は画像処理の制御、音声処理の制御及び内部処理の制御等を適宜行う。
【００７７】
画像処理の制御として、例えば、キャラクタに指示されるアニメーションに該当するパターンデータから各スケルトンの座標の計算又はポリゴンの頂点座標データの計算、得られた３次元座標データや視点位置データのグラフィックスデータ生成プロセッサ３への供給、グラフィックスデータ生成プロセッサ３が求めたバッファ１４の表示エリア上のアドレスデータや輝度データを含む描画命令の発行等が行われる。
【００７８】
音声処理の制御として、例えば、音声プロセッサ１１に対する音声出力コマンドの発行、レベル、リバーブ等の指定が行われる。内部処理の制御として、例えばコントローラ１９の操作に応じた演算等が行われる。
【００７９】
次に、本発明に係る３次元画像処理プログラムを用いたビデオゲームの一例について説明する。このビデオゲームは、屋外で行われる自転車レースゲームであり、ユーザによって操作可能な自己キャラクタ（選手が乗車した自転車）と対戦相手となる他のユーザ又はコンピュータの制御によって操作可能な相手キャラクタ（選手が乗車した自転車）との間でレースを行う対戦ビデオゲームである。ユーザは、コントローラ１９を操作することによって、テレビジョンモニタ２１に表示される自己キャラクタに対して各種動作を行わせ、相手キャラクタとの順位を競う。
【００８０】
この自転車レースゲームは屋外で行われる自転車レースを模したゲームであるため、天候を変化させる演出が行われる。例えば、雨が降ってきた場合、自転車レースを撮影するカメラのレンズに雨（水滴）が付着するため、この自転車レースゲームでもこのカメラのレンズに水滴が付着しているかのような表現が、リアル感を出すために行われる。
【００８１】
次に、上記のように構成されたビデオゲーム装置を用いて自転車レースゲームを行う場合のビデオゲーム装置の主要な機能について説明する。
【００８２】
図２は図１に示すビデオゲーム装置の主要機能を示すブロック図である。図２に示すように、ビデオゲーム装置は、機能的には、プログラム実行部３１、データ記憶部３２、プログラム記憶部３３及び表示部３４を含む。
【００８３】
プログラム実行部３１はＣＰＵ１等から構成され、ＣＰＵ１等がメインメモリ５に記憶されている３次元画像処理プログラムを実行することによって、背景画像生成部５１、水滴モデル作成部５２、背景画像貼付部５３及び合成画像生成部５４として機能する。
【００８４】
背景画像生成部５１は、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景及びビデオゲームに登場するキャラクタ等を含む背景を構成する３次元背景モデルをレンダリングして２次元の背景画像を生成する。なお、３次元背景モデルは、ビデオゲームの進行に応じて変化する風景を表す３次元モデルの他、ユーザによって操作される自己キャラクタ及び対戦相手である相手キャラクタ等を表す３次元モデルも含まれる。
【００８５】
水滴モデル作成部５２は、背景画像生成部５１によって生成された背景画像上に、３次元モデルを２次元画像として描画するために３次元空間上に設けられた仮想の視点を表すカメラ視点と３次元背景モデルとの間に配置される３次元水滴モデルを作成する。
【００８６】
なお、この３次元水滴モデルは、カメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面部分とカメラ視点側に設けられた少なくとも凸部とを有する。この３次元水滴モデルの形状としては、例えば、球形状、回転楕円面形状、瓢箪形状の各々の立体をカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った形状等である。
【００８７】
背景画像貼付部５３は平面を含む背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの大きさに縮小したテクスチャを３次元水滴モデルの凸部に貼り付ける。
【００８８】
合成画像生成部５４は背景画像貼付部５３によって所定の範囲の背景画像がテクスチャとして貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングすることによって２次元の水滴画像を生成し、背景画像生成部５１によって生成された背景画像と合成することによって合成画像を生成する。
【００８９】
データ記憶部３２はバッファ１４から構成され、３次元モデルデータ記憶部６１として機能する。
【００９０】
３次元モデルデータ記憶部６１は、背景画像となる３次元背景モデル及び水滴画像となる３次元水滴モデルに関する各種データ等を記憶する。この各種データとは、例えば、３次元モデルを構成する各ポリゴンの頂点データ、テクスチャデータ及びアニメーションデータ等である。
【００９１】
プログラム記憶部３３は記録媒体ドライブ１７等から構成され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体４１を含む。記録媒体４１は記録媒体３００から構成され、ゲームプログラムとして３次元画像処理プログラムを含むゲーム進行制御プログラムを記憶している。なお、記録媒体４１から３次元画像処理プログラムを含むゲーム進行制御プログラムが読み取られ、当該プログラムがメインメモリ５に記録されている場合、メインメモリ５がプログラム記憶部３３として機能する。
【００９２】
表示部４５はテレビジョンモニタ２１等から構成され、自己キャラクタ及び相手キャラクタが動作するゲーム画面等を表示するとともに、３次元画像処理プログラムが実行されることによって生成されるゲーム画面を表示する。
【００９３】
なお、本実施の形態において、３次元背景モデルが第１の３次元モデルに相当し、３次元水滴モデルが第２の３次元モデルに相当し、背景画像生成部５１が背景画像生成手段に相当し、水滴モデル作成部５２が画像作成手段に相当し、背景画像貼付部５３が画像貼付手段に相当し、合成画像生成部５４が合成画像生成手段に相当する。
【００９４】
図３は図２に示すビデオゲーム装置による３次元画像処理の一例を示すフローチャートであり、図４は３次元水滴モデルの形状及び大きさの一例を説明するための模式図であり、図５は、背景画像貼付部５３によって選択される背景画像の範囲及び３次元水滴モデルに貼り付けられるテクスチャの範囲の一例を示す図である。なお、図３に示す３次元画像処理は、ＣＰＵ１等が記録媒体３００に記憶されている３次元画像処理プログラム等を実行することによって行われる処理である。
【００９５】
まず、ステップＳ１において、背景画像生成部５１は背景画像の生成を行う。すなわち、３次元モデルデータ記憶部６１から背景として構成する３次元背景モデルの各種データ等を読み出してバッファ１４の表示エリアにレンダリングし、２次元の背景画像として生成する。
【００９６】
続いて、ステップＳ２において、水滴モデル作成部５２は３次元水滴モデルの作成を行う。すなわち、３次元モデルデータ記憶部６１からカメラに付着する水滴として表される３次元水滴モデルの各種データ等を読み出して、モデリングする。
【００９７】
図３のステップＳ２に示す３次元水滴モデルの作成を図４に示す模式図を用いて説明する。３次元水滴モデル４０１は、カメラ視点Ｘからの視線ベクトルｖに直交する平面部分である円形部４０１１及びカメラ視点Ｘ側に曲面を有する凸部４０１２で構成される。３次元水滴モデル４０１の大きさとしては、３次元水滴モデル４０１の円形部４０１１の縦幅ａが表示画面４０２の縦幅Ａに対して約１０％であり、３次元水滴モデル４０１の円形部４０１１の横幅ｂが表示画面４０２の横幅Ｂに対して約１０％であり、３次元水滴モデル４０１の凸部４０１２の高さｃが表示画面４０２の縦幅Ａに対して約１．５％であり、これらの数値はリアル感が向上する好適な数値である。また、円形部４０１１が円形状の場合、ａ＝ｂ＝２ｒ（ｒは円形部４０１１の半径）となる。そして、この３次元水滴モデル４０１の凸部４０１２の曲面に所定範囲の背景画像を縮小したテクスチャが貼り付けられることとなる。
【００９８】
なお、カメラ視点Ｘからの視線ベクトルｖに直交する平面部分である円形部４０１１は、湾曲した曲面でもよい。
【００９９】
また、本実施の形態において水滴モデル作成部５２は、３次元水滴モデルを複数作成し、３次元水滴モデルが表示画面上に占める割合を変化させる。つまり、水滴モデル作成部５２は、作成される３次元水滴モデル４０１の縦幅ａ及び横幅ｂを変化させることによって様々な大きさの３次元水滴モデル４０１を作成する。これによって、表示画面上に様々な大きさの水滴画像が表示され、多彩な表現が可能になり、さらにリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１００】
なお、この３次元水滴モデル４０１の平面部の形状である円形部４０１１は円形に限らず、縦幅ａと横幅ｂの長さが異なる楕円形状、外周に直線を含むトラック形状及び瓢箪形状等の略円形状でもよい。このように、３次元水滴モデルが複雑な形状であっても簡略な処理でリアル感のある水滴を表現することができる。
【０１０１】
また、本実施の形態において水滴モデル作成部５２は、３次元水滴モデルを複数作成し、３次元水滴モデルが表示画面上に占める個数を変化させる。つまり、雨の降る強さや風の強さ等に応じて、３次元水滴モデルを作成する個数を変化させることで、表示される水滴画像の個数を変化させ、雨の降る強さ等を表現することができる。例えば、小降りであることを表現する場合、作成される３次元水滴モデルの個数を少なくし、大降りであることを表現する場合、作成される３次元水滴モデルの個数を多くすることでさらにリアル感のあるビデオゲームとなる。なお、本実施の形態では、表示する３次元水滴モデルの個数を処理速度やリアル感を考慮して１画面に１２個程度までにすることが好ましいが、本発明は特にこれに限定されず、３次元画像処理プログラムが適用されるビデオゲームに応じて好適な個数で表示してもよい。
【０１０２】
図３に戻って、ステップＳ３において、背景画像貼付部５３は、ステップＳ１で生成された背景画像の所定の範囲、例えば３次元水滴モデルの円形部４０１１（図４）より広い範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を３次元水滴モデルの大きさに縮小した画像をテクスチャデータとしてバッファ１４の非表示エリアに記憶する。
【０１０３】
図３のステップＳ３に示す背景画像の範囲及び３次元水滴モデルに貼り付けられるテクスチャの範囲を図５を用いて説明する。図５に示す選択範囲５０１は、背景画像上のテクスチャとして３次元水滴モデル４０１の凸部４０１２に貼り付けられる背景画像の範囲を示している。水滴範囲５０２は、３次元水滴モデル４０１の凸部４０１２に貼り付けられるテクスチャの範囲を示している。この選択範囲５０１の背景画像を矢印の方向に縮小したものが水滴範囲５０２の大きさのテクスチャとなる。なお、選択範囲５０１の縦幅ａ'の大きさとしては、水滴範囲５０２の縦幅ａの１．５〜２．５倍程度で、好ましくは２倍であり、これらの数値はリアル感を向上させるための好適な数値である。また、選択範囲５０１の横幅ｂ'の大きさとしては、水滴範囲５０２の横幅ｂの１．５〜２．５倍程度で、好ましくは２倍であり、これらの数値はリアル感を向上させるための好適な数値である。なお、この選択範囲５０１及び水滴範囲５０２の大きさは、描画速度や表示された際のリアル感を考慮して、好適な大きさを採用することが可能である。また、この選択範囲５０１の大きさを変化させることで屈折率の異なる水滴を表すことが可能である。
【０１０４】
なお、図５に示す選択範囲５０１及び水滴範囲５０２の形状は、円形状でもよい。
【０１０５】
図３に戻って、ステップＳ４において、背景画像貼付部５３はステップＳ３でテクスチャデータとして記憶されたテクスチャをステップＳ２でモデリングされた３次元水滴モデルに貼り付ける処理を行う。
【０１０６】
また、実際の水滴は、光の屈折作用によって背景が上下左右反転（倒立）して透視されることがあるため、例えば３次元水滴モデルの大きさ（縦幅ａ及び横幅ｂの長さ）が所定の大きさ以上である場合、または３次元背景モデルとカメラ視点との距離が一定距離以上になった場合、背景画像貼付部５３は、選択された所定の範囲の背景画像を３次元水滴モデルの大きさに縮小した範囲を上下左右反転させたテクスチャとして３次元水滴モデルの凸部に貼り付ける。これによって、実像が上下左右逆になった倒立像として表される光の屈折作用を表現することが可能となり、さらにリアル感のあるビデオゲームとなる。
【０１０７】
なお、本実施の形態では、選択された背景画像を上下左右反転させるとしたが、本発明は特にこれに限定されず、上下反転あるいは左右反転のみをさせてもよい。つまり、背景画像によっては上下反転あるいは左右反転のみすることで上下左右を反転させた場合と同様の効果が得られるものがあるためである。
【０１０８】
ステップＳ５において、合成画像生成部５４はステップＳ４で所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをバッファ１４の表示エリアにレンダリングすることによってステップＳ１で生成された背景画像と合成し、合成された画像をテレビジョンモニタ２１に表示する。
【０１０９】
以上、ステップＳ２〜Ｓ５の処理が繰り返されることによって、テレビジョンモニタ２１の表示画面上に背景を歪んで透視する水滴が表示される。
【０１１０】
このように、作成された３次元水滴モデルに対して選択された所定の範囲の背景画像がテクスチャとして貼り付けられるため、３次元水滴モデルを透過して所定の範囲の背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて自然な歪みとなり、簡略な処理でリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１１１】
図６は、３次元画像処理によるカメラに付着する水滴を表現するゲーム画面の一例を示す図である。図６は、図７と同様に、カメラ視点が橋の前に設定されたゲーム画面６００である。ゲーム画面６００には、橋脚６０１や橋桁６０２等で構成される背景画像６０３及び水滴画像６０４が表示されている。図６に示すように、水滴画像６０４には、橋脚６０１が橋脚６０１'として表示され、橋桁６０２が橋桁６０２'として表示される。つまり、水滴画像６０４より広い範囲の背景画像が、水滴画像６０４に歪んだように表示され、リアル感のある表現となる。
【０１１２】
本実施の形態では、自転車レースゲームにおけるカメラに付着する水滴を表現する場合について説明したが、本発明は特にこれに限定されず、他のレースゲーム等の屋外で行われるスポーツ競技を模したスポーツゲーム、さらに、例えば窓ガラスに付着する水滴を表現する場合等にも適用可能である。
【０１１３】
また、本実施の形態では、３次元水滴モデルはカメラ視点側に少なくとも凸部を有する形状であるとして説明したが、本発明は特にこれに限定されず、３次元水滴モデルはカメラ視点側と逆方向に少なくとも凸部を有する形状であってもよい。
【０１１４】
また、本実施の形態では、第２の３次元モデルを雨のしずくである水滴を表す３次元水滴モデルとして説明したが、本発明は特にこれに限定されず、液体のしずくである液滴を表す３次元液滴モデルとしてもよい。例えば、この液滴を油滴（油のしずく）とする場合は、水と油とは屈折率が異なるため、テクスチャとして貼り付けるために選択される選択範囲５０１（図５）を広くし、油滴を表す３次元モデルに貼り付ける。つまり、テクスチャとして貼り付けるために選択される範囲を変化させることによって、屈折率によって変化する液滴を表現することが可能となる。なお、この液体の種類としては水や油の他、透光性のあるものが好ましい。また、本発明における第２の３次元モデルとしては、水滴や油滴等の液体に限らず透光性のあるゲル状の物質でもよい。
【０１１５】
さらに、３次元水滴モデルの高さｃ（図４）の値を変化させることで、表示される水滴の歪み具合を変化させることが可能となる。つまり、３次元水滴モデルの高さｃの値を大きくすることで表示される水滴の歪み具合は大きくなり、３次元水滴モデルの高さｃの値を小さくすることで表示される水滴の歪み具合は小さくなる。これによって多彩な表現が可能となる。
【０１１６】
また、背景画像貼付部５３によって選択された背景画像のテクスチャに対して液滴の種類に応じた色のフィルタ（油滴であれば黄色のフィルタ）をかけることでさらに現実に則した表現となる。
【０１１７】
また、本実施の形態では、第２の３次元モデルを凸形状の３次元モデルとして説明したが、本発明は特にこれに限定されず、凹形状の３次元モデルとしてもよい。
【０１１８】
また、本実施の形態では、３次元水滴モデルを動作させることが可能である。すなわち、３次元水滴モデルに対して所定の動作パラメータを設けることによって３次元水滴モデルを動作させ、あたかも水滴が流れているかのように表示される。この動作パラメータとしては、例えば、３次元水滴モデルを動作させる速度や方向に関するデータ等を含む。これによって、水滴が下方向に流れるように表示すること、カメラの振り方向と逆方向に流れるように表示すること、風の方向に流れるように表示すること及びカメラが前進している場合画面中央から外側へ流れるように表示すること等が可能となり、さらにリアル感のあるビデオゲームとなる。また、液滴の種類に応じて３次元モデルの動作する速度を変化させる。つまり、上記油滴を表現する場合、３次元水滴モデルの動作する速度に比して３次元油滴モデルの動作する速度を遅くすることで、さらにリアル感のある表現となる。
【０１１９】
また、本実施の形態では、３次元水滴モデルの縦軸ａ及び横軸ｂ（図４）を変化させることで表示される水滴画像の大きさを変化させるが、本発明は特にこれに限定されず、３次元水滴モデルの配置される位置を変化させることによって表示される水滴画像の大きさを変化させてもよい。つまり、３次元水滴モデルがカメラ視点に近いほど水滴は大きく表示され、カメラ視点から離れるほど水滴は小さく表示されることとなる。
【０１２０】
また、本実施の形態では、第２の３次元モデルに貼り付けられるテクスチャをぼかす処理をしてもよい。これによると、焦点が水滴にあっていない場合等にさらにリアル感のある表現となる。
【０１２１】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明によれば、３次元水滴モデルを透過したように背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて背景画像が自然な歪みで表示されるため、簡略な処理で背景が歪んで透視される水滴等を表す３次元画像を表示することができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２２】
また、表示画面上には、３次元水滴モデルより広い範囲の背景画像が映りこみ、歪んだように透視される表現となり、現実に近い光の屈折作用を表すことができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２３】
請求項２に記載の本発明によれば、例えば、テクスチャとして３次元水滴モデルに貼り付けられる背景画像を上下に反転させることで実像が上下逆になった像として、左右に反転させることで実像が左右逆になった像として、上下左右に反転させることで実像が上下左右逆になった像として表される光の屈折作用を表現することができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２４】
請求項３に記載の本発明によれば、例えば、３次元水滴モデルが雨の水滴等を表す３次元モデルである場合、様々な大きさの水滴が複数表示され、さらに現実に近い表現が可能となるため、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２５】
請求項４に記載の本発明によれば、例えば、３次元水滴モデルが雨の水滴等を表す３次元モデルである場合、水滴の高さを変化させることで、背景画像の歪み具合を変化させることが可能となり、多彩な表現が可能となるため、さらに現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２６】
請求項５に記載の本発明によれば、３次元水滴モデルを透過したように背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて背景画像が自然な歪みで表示されるため、簡略な処理で背景が歪んで透視される水滴等を表す３次元画像を表示することができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２７】
また、表示画面上には、３次元水滴モデルより広い範囲の背景画像が映りこみ、歪んだように透視される表現となり、現実に近い光の屈折作用を表すことができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２８】
請求項６に記載の本発明によれば、３次元水滴モデルを透過したように背景画像が表示され、さらに選択された背景画像の範囲に応じて背景画像が自然な歪みで表示されるため、簡略な処理で背景が歪んで透視される水滴等を表す３次元画像を表示することができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【０１２９】
また、表示画面上には、３次元水滴モデルより広い範囲の背景画像が映りこみ、歪んだように透視される表現となり、現実に近い光の屈折作用を表すことができ、現実の事象に則したリアル感のあるビデオゲームを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるビデオゲーム装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すビデオゲーム装置の主要機能を示すブロック図である。
【図３】図２に示すビデオゲーム装置による３次元画像処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】３次元水滴モデルの形状及び大きさの一例を説明するための模式図である。
【図５】背景画像貼付部５３によって選択される背景画像の範囲及び３次元水滴モデルに貼り付けられるテクスチャの範囲の一例を示す図である。
【図６】３次元画像処理によるカメラに付着する水滴を表現するゲーム画面の一例を示す図である。
【図７】カメラに付着する水滴を表現する従来のゲーム画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ ＣＰＵ
３ グラフィックスデータ生成プロセッサ
５ メインメモリ
１０ 描画プロセッサ
１４ バッファ
１９ コントローラ
２１ テレビジョンモニタ
３１ プログラム実行部
３２ データ記憶部
３３ プログラム記憶部
３４ 表示部
５１ 背景画像生成部
５２ 水滴モデル作成部
５３ 背景画像貼付部
５４ 合成画像生成部
６１ ３次元モデルデータ記憶部
３００ 記録媒体
Claims (6)
- ３次元画像を生成するための３次元画像処理プログラムであって、
背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成手段と、
カメラ視点と前記３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成手段と、
前記背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして前記３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付手段と、
所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして前記背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成手段としてビデオゲーム装置を機能させ、
前記３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、
前記画像貼付手段は、前記３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの前記平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである前記背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、前記背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を前記３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して前記凸部分にテクスチャとして貼り付けることを特徴とする３次元画像処理プログラム。 - 前記画像貼付手段は、選択された範囲の背景画像を反転させた反転画像をテクスチャとして前記３次元水滴モデルに貼り付けることを特徴とする請求項１記載の３次元画像処理プログラム。
- 前記画像作成手段は、前記３次元水滴モデルを複数作成し、各３次元水滴モデルが表示画面上に占める割合を変化させることを特徴とする請求項１又は２記載の３次元画像処理プログラム。
- 前記画像作成手段は、前記凸部分の高さを変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の３次元画像処理プログラム。
- ３次元画像を生成する３次元画像処理方法であって、
ビデオゲーム装置が、背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成ステップと、
前記ビデオゲーム装置が、カメラ視点と前記３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成ステップと、
前記ビデオゲーム装置が、前記背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして前記３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付ステップと、
前記ビデオゲーム装置が、所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして前記背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成ステップとを含み、
前記３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、
前記画像貼付ステップは、前記３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの前記平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである前記背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、前記背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を前記３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して前記凸部分にテクスチャとして貼り付けることを特徴とする３次元画像処理方法。 - ３次元画像を生成するビデオゲーム装置であって、
背景を構成する３次元モデルをレンダリングして背景画像として生成する背景画像生成手段と、
カメラ視点と前記３次元モデルとの間に配置され、水滴を表す３次元水滴モデルを作成する画像作成手段と、
前記背景画像の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像をテクスチャとして前記３次元水滴モデルに貼り付ける画像貼付手段と、
所定の範囲の背景画像が貼り付けられた３次元水滴モデルをレンダリングして前記背景画像と合成した合成画像を生成する合成画像生成手段とを備え、
前記３次元水滴モデルは、球形状、回転楕円面形状又は瓢箪形状の立体モデルをカメラ視点からの視線ベクトルに交わる平面で切り取った平面部分とカメラ視点側に設けられた凸部分とを有し、
前記画像貼付手段は、前記３次元水滴モデルを含み、かつ３次元水滴モデルの前記平面部分の縦幅及び横幅と同じ大きさである前記背景画像上の範囲の縦幅及び横幅を水の屈折率に応じて予め決められた倍率で拡大した、前記背景画像上の所定の範囲を選択し、選択された範囲の背景画像を前記３次元水滴モデルの縦幅及び横幅と同じ大きさに縮小して前記凸部分にテクスチャとして貼り付けることを特徴とするビデオゲーム装置。
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