JP3727098B2 - 画像合成方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像合成方法及び装置に関し、特にもやの画像表示を行う画像合成方法及び装置に関する。
【０００２】
【背景の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、仮想３次元ゲーム空間内で、プレーヤがプレーヤ移動体等を操縦し、該移動に伴い変化する仮想３次元空間の映像をゲーム画面に表示するゲーム装置が知られている。この様なゲーム装置では、前記仮想３次元空間に登場する表示物を、ポリゴンオブジェクトとして構成し、画像を合成することが行われている。
【０００３】
ポリゴンを用いてオブジェクトを作成すると、物体の形状を正確に近似出来、隠面消去や各種シェーディング手法等の様々なコンピュータグラフィクスの手法を用いて、リアリティの高い高品質な画像を作成することが出来る。しかし、ポリゴンオブジェクトは三角形や四角形等のポリゴンの集合として形成されているため、形状のはっきりしたものの表現には向いているが、境界の不確かなものや形状のはっきりしないものの表示は困難であった。
【０００４】
従って、ポリゴンの通常の表現技法だけでは簡単な構成で、境界の不確かで形状のはっきりしないもや等を表現することは難しかった。特に画面の一部にもやがたまっているような状態を表示することは出来なかった。
【０００５】
また、視点がこの様なもやの中を移動する場合、視点の移動に応じてもやの濃さに応じた画像表示を行うことも出来なかった。
【０００６】
本発明は、この様な課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、画面の一部に存在するもやの表示を行う画像合成方法及び装置を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、この様なもやの中に視点がある場合、その視点位置のもやの濃さに応じた画像表示を行う画像合成方法及び装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、
ポリゴンオブジェクトに対してテクスチャをマッピングすることによって画像合成を行う画像合成方法であって、
窪み又は凹凸部の側面を構成するポリゴンに、もやを表す色の割合が、窪み又は凹凸部の底から離れるに従って減少するように形成されたもや表示用テクスチャをマッピングすることによって、窪み又は凹凸部のもやを表示することを特徴とする。
【０００９】
請求項７の発明は、
ポリゴンオブジェクトに対してテクスチャをマッピングすることによって画像合成を行う画像合成装置であって、
窪み又は凹凸部の側面を構成するポリゴンにマッピングするテクスチャであって、もやを表す色の割合が、窪み又は凹凸部の底から離れるに従って減少するように形成されたもや表示用テクスチャの情報を記憶するテクスチャ情報記憶手段と、
前記窪み又は凹凸部に存在するもやを表示する際に、前記窪み又は凹凸部の側面を構成するポリゴンに、前記テクスチャ情報記憶手段に記憶されたもや表示用テクスチャをマッピングして画像合成を行う画像合成手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
ここにおいて、もやとは、視程を短くするほどの密度で空気中に浮遊している水滴や微粒子の集合で、例えば霧、煙等を含む。
【００１１】
この様にすることにより、テクスチャマッピングという、通常の技法を用いてポリゴンオブジェクトによって形成される窪み又は凹凸部に存在するもやを表示することが出来る。
【００１２】
請求項２の発明は、
請求項１において、
前記もや表示用テクスチャは、もやの濃度分布の状態に基づき決定されたもやを表す色の減少度合いに従って、もやを表す色の割合が、窪み又は凹凸部の底から離れるに従って、減少するように形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、
請求項７において、
前記もや表示用テクスチャは、もやの濃度分布の状態に基づき決定されたもやを表す色の減少度合いに従って、もやを表す色の割合が、窪み又は凹凸部の底から離れるに従って、減少するように形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この様にすることにより、層の厚さや密度や濃度変化等の複雑なもや状態を反映した画像表示を、テクスチャマッピングという、通常の技法を用いて簡単に実現することが出来る。
【００１５】
ここにおいて、例えば、層の厚いもやを表示する場合は、もやを表す色の割合の減少度が緩やかになるよう形成したテクスチャを、層の薄いもやを表示する場合は、もやを表す色の割合の減少度が急激になるよう形成したテクスチャを、前記側面を構成するポリゴンにマッピングすることが好ましい。
【００１６】
請求項３の発明は、
請求項１、２のいずれかにおいて、
前記もや表示用テクスチャは、窪み又は凹凸部の底から所与の部分が、もやと同色に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、
請求項７、８のいずれかにおいて、
前記もや表示用テクスチャは、窪み又は凹凸部の底から所与の部分が、もやと同色に形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この様にすることにより、窪み又は凹凸部の底から所与の厚さに均一な濃度でかかるもやの画像表示を、テクスチャマッピングという、通常の技法を用いて簡単に実現することが出来る。
【００１９】
ここにおいて、例えば、前記均一な濃度の部分のもやが厚い層をなしている場合は、もやと同色に形成する部分の底からの距離を長くなるよう形成したテクスチャを、また、前記均一な濃度の部分のもやが薄い層をなしている場合は、もやと同色に形成する部分の底からの距離を短くなるよう形成したテクスチャを、前記側面を構成するポリゴンにマッピングすることが好ましい。
【００２０】
請求項４の発明は、
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
窪み又は凹凸部の底面を構成するポリゴンに、もやと同色のテクスチャをマッピングすることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０の発明は、
請求項７〜請求項９のいずれかにおいて、
前記テクスチャ情報記憶手段は、
窪み又は凹凸部の底面を構成するポリゴンにマッピングするテクスチャであって、もやと同色に形成されたもや表示用底面テクスチャの情報を記憶し、
前記画像合成手段は、
前記窪み又は凹凸部に存在するもやを表示する際に、前記窪み又は凹凸部の底面を構成するポリゴンに、前記テクスチャ情報記憶手段に記憶されたもや表示用底面テクスチャをマッピングして画像合成を行うことを特徴とする。
【００２２】
この様にすることにより、窪み又は凹凸部の底を構成するポリゴンが存在する場合も、テクスチャマッピングという、通常の技法を用いて窪み又は凹凸部のもやの表示を簡単に実現することが出来る。
【００２３】
請求項５の発明は、
請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
前記窪み又は凹凸部毎に決定される基準位置に基づき、視点が前記窪み又は凹凸部にかかるもやの中にあるかを判断するとともに、前記窪み又は凹凸部毎に決定される基準位置と視点位置との位置関係を演算する位置関係演算ステップと、前記位置関係演算ステップにおいて、視点がもやの中にいると判断された場合、前記基準位置と視点位置との位置関係に基づき、画面にかかるもやの濃度を変更するもや濃度変更ステップとを含むことを特徴とする。
【００２４】
請求項１１の発明は、
請求項７〜請求項１０のいずれかにおいて、
前記窪み又は凹凸部毎に決定される基準位置に基づき、視点が前記窪み又は凹凸部にかかるもやの中にあるかどうか判断するとともに、前記窪み又は凹凸部毎に決定される基準位置と視点位置との位置関係を演算する位置関係演算手段をさらに有し、
前記画像合成手段は、
前記位置関係演算手段によって視点がもやの中にいると判断された場合、前記位置関係演算手段が演算した前記基準位置と視点位置との位置関係に基づき、画面にかかるもやの濃度を変更するもや濃度変更手段とを含むことを特徴とする。
【００２５】
この様にすることにより、視点が前記窪み又は凹凸部にかかるもやの中にある場合、視点位置のもやの濃度に応じた視界画像を模した画像表示を行うことが出来る。また、視点位置が移動する場合は、視点の移動に応じて変化するもやの濃度に応じた画像表示を行うことが出来る。
【００２６】
請求項６の発明は、
請求項１〜請求項５のいずれかにおいて、
位置関係演算ステップは、
前記位置関係に基づき、デプスキューイング処理において表示物が近づく色である奥カラーになる位置を指定するための最大奥行き値を決定するデプスパラメータ決定ステップをさらに有し、
前記もや濃度変更ステップにおいて、
前記最大奥行き値を用いて、デプスキューイング処理を行い画面にかかるもやの濃度を変更することを特徴とする。
【００２７】
請求項１２の発明は、
請求項１１において、
もや濃度変更手段は、
色補完を行い、表示画像の表示物の色を所与の色に近づけるデプスキューイング処理を行うデプスキューイング処理手段を有し、
前記位置関係演算手段は、
前記位置関係に基づき、デプスキューイング処理において表示物が近づく色である奥カラーになる位置を指定するための最大奥行き値を決定するデプスパラメータ決定手段を有し、
前記デプスキューイング処理手段は、
デプスパラメータ決定手段によって決定された最大奥行き値を用いて、デプスキューイング処理を行うことを特徴とする。
【００２８】
この様にすることにより、デプスキューイング処理時のパラメータを変更することにより、その視点位置のもやの濃さに応じた画像表示を行うことが出来る。従って、簡単な構成でもやの中にいるときの視界画像を効果的に画像表示することが出来る。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を、人力飛行機に乗り３次元ゲーム空間内を自由に飛行するゲーム装置を例にとり説明する。
【００３０】
図１には実施の形態のゲーム装置の外観図が示されている。実施の形態のゲーム装置は、ほぼＬ字状に形成されたハウジング７０上に、操作部２０と、ディスプレイ６０とが配置されている。
【００３１】
前記操作部２０は、人力飛行機の操縦席をイメージして形成されており、プレーヤＰがサドル５０に座り、ハンドル３０を両手で操作し人力飛行機を操作し、さらにペダル４０をこぎながら人力飛行機の推力を入力するように構成されている。
【００３２】
前記ディスプレイ６０は、サドル５０に座ったプレーヤＰの正面に位置するように配置され、、ここに３次元ゲーム空間内を人力飛行機が飛行するゲーム画面２００が表示される。
【００３３】
図６には当該ゲーム装置１０のディスプレイ６０に表示されるゲーム画面の一例２００が示されている。プレーヤＰが前記操作部２０を操作することにより、ゲーム画面上の人力飛行機２１０に乗った仮想プレーヤ２２０は、該ゲーム画面に示されるゲームステージの仮想３次元空間内の飛行を行う。該空間内にはポイントバルーン２３０と呼ばれる風船のようなオブジェクトが配置されており、仮想プレーヤが乗った人力飛行機２１０がこのポイントバルーン２３０に接触すると、ポイントバルーン２３０にかかれたポイントが得られる。プレーヤＰは、この様にしてポイントを獲得しながらゴールをめざす。但し、制限時間内に所定の得点をとってゴールに到着することがそのゲームステージをクリアする条件である。そして前記ゲームステージをクリアすると、難易度の高い新たなゲームステージに進むことができるよう構成されている。
【００３４】
ところで、人力飛行機２１０が飛行する仮想３次元空間内には、洞窟も設けられており、該洞窟内には、もやがかかって怪しく光る沼がある。リアリティに富んだゲーム画面を表示するためには、この様な沼にかかったもやの画像をうまく表現しなければならない。しかし、ポリゴンを用いて画像合成を行う場合、境界の不確かなもや等を表現することは困難であり、従来は画面の一部に霧やもやがたまっているような状態を画像表示することは行われていなかった。
【００３５】
また、本ゲーム装置においては、このもやは均一ではなく、下に行くほど濃いもやがたまっている設定になっている。従って、人力飛行機２１０がこのもやの中を飛行する場合、もやがその視界画像に与える影響は均一ではなく、もやの濃度によって変化する。
【００３６】
本ゲーム装置１０では、以下に示すような構成で沼にかかったもやの画像を表示し、人力飛行機２１０がもやの中にいるときは、もやの濃度によって変化する視界画像を表示画面に再現することにより、リアリティの高い画像表示を行っている。
【００３７】
図２には、前記ゲーム装置１０の、機能ブロック図が示されている。
【００３８】
実施の形態の業務用ビデオゲーム装置は、操作部２０、空間演算部１１０、空間情報記憶部１２０、画像合成部１３０、オブジェクト画像情報記憶部１４０、表示部６０とを含む。操作部２０は、図１に示すハンドル３０、ペダル４０等のプレーヤの操作する部材である。前記表示部８０は、前記ディスプレイ６０を用いて構成されている。
【００３９】
前記空間情報記憶部１２０には、ゲームステージ上に配置される各表示物（人力飛行機２１０に乗った仮想プレーヤやポイントバルーン２３０等の移動物と、トンネル、壁、ビル、立木、洞窟、山等の位置が固定物）の位置情報及び方向情報が記憶される。
【００４０】
図３は、移動物である人力飛行機２１０に乗った仮想プレーヤ（以下人力飛行機２１０という）の位置及び姿勢と、位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び方向情報（θ，φ，ρ）との関係を示す図である。同図に示すように、本ゲーム装置では、各表示物の位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び方向情報（θ，φ，ρ）が仮想的なゲームステージ（オブジェクト空間）に設けられたワールド座標系（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）における位置座標及び角度として記憶されて、ゲームステージが構築されている。
【００４１】
こうして設定された各表示物の位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び方向情報（θ，φ，ρ）は図４に示すようにして空間情報記憶部１２０に記憶される。すなわち、空間情報記憶部１２０にはｉ＋１個のオブジェクトの位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び方向情報（θ，φ，ρ）が、各表示物に割り当てられたオブジェクトナンバーＯＢとともに記憶されている。ここで、特に、オブジェクトナンバーＯＢ０には人力飛行機２１０の本体を表すオブジェクトが割り当てられ、オブジェクトナンバーＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３はそれぞれトンネル、壁、ビル、立木、洞窟、山やその他のオブジェクトが割り当てられている。
【００４２】
空間演算部１１０は、ＣＰＵ、メモリ等を用いて構成されており、前記操作部２０からの操作信号および所定のゲームプログラムに基づき、人力飛行機２１０が仮想３次元空間内を飛行し、ポイントバルーンをとる演算を行い、その演算結果を画像合成部１３０へ向け出力するものである。
【００４３】
また前記空間演算部１１０は、上記のようにして記憶されるゲームステージにおける人力飛行機２１０の位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び方向情報（θ，φ，ρ）を、前記操作部２０によって入力される操作信号やゲームプログラム等に従って、所定の時間毎に、例えば１／６０秒毎に書き換えて更新する。例えば、人力飛行機２１０がゲームステージ上をワールド座標のＸ軸方向に姿勢を変えずに移動する様子は、前記空間情報記憶部１２０に記憶された該当するオブジェクトナンバーとともに記憶されている位置情報のＸ座標を、前記空間演算部１１０が移動速度に応じた所定の増分で変更記憶することで表現される。こうして、ゲームステージにおいて人力飛行機２１０が刻々と位置及び方向（姿勢）を変化させていく状況を容易に演出することができる。
【００４４】
ところで、この様にゲームステージ内において人力飛行機２１０が刻々と位置及び方向を変化させていく状況をゲーム画面に表示するためにはどの位置から見た画像を表示するのかという視点位置や視線方向、視野角等の視点情報が必要となる。
【００４５】
本実施の形態では、人力飛行機２１０に乗った仮想プレーヤ２２０の視点位置で画像を表示する１人称の視点表示と、人力飛行機２１０を後方から追従する視点位置で画像を表示する３人称の視点表示を選択出来るように形成されている。この様な視点情報は空間演算部１１０が演算する人力飛行機２１０の位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び方向情報（θ，φ，ρ）に基づき決定される。
【００４６】
この様な視点情報等を含むフレーム情報も前記空間情報記憶部１２０に記憶されている。このフレーム情報も人力飛行機２１０の位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び方向情報（θ，φ，ρ）に基づき空間演算部１１０によって所定時間毎に更新される。この様にして、ゲーム画面には、移動する視点位置からみえる仮想３次元空間を表示した画像がリアルタイムに表示される。
【００４７】
なお、空間演算部１１０の位置関係演算部１１２及びデプス情報設定部１１４が行う処理の詳細は後述する。
【００４８】
次に、画像合成部１３０とオブジェクト画像情報記憶部１４０の画像合成の機能について詳しく説明する。
【００４９】
前記オブジェクト画像情報記憶部１４０は、ゲームステージに登場する各表示物の形状及び外観にかかる情報を記憶するものであり、ポリゴン情報記憶部１４２とテクスチャ情報記憶部１４４とを含んでいる。すなわち、本ゲーム装置においては、各表示物はポリゴンの組み合わせによってモデリングされていて、各ポリゴンにはそれぞれの表示物の外観を表すテクスチャがマッピングされる。
【００５０】
前記ポリゴン情報記憶部１４２には、各表示物の形状を表す情報として、該表示物を構成する各ポリゴンの頂点座標と、それぞれのポリゴンにマッピングするテクスチャを読み出す情報とが対応して記憶される。前記頂点座標は各表示物にそれぞれ設けられた座標系（ボディ座標系）における各頂点の位置座標として記憶されている。
【００５１】
前記テクスチャ情報記憶部１４４には、これらのポリゴンにマッピングするテクスチャのテクスチャ情報が記憶される。ここで、テクスチャ情報とは表示物の表面の色や模様等の情報を意味する。
【００５２】
本ゲーム装置では、沼にかかったもやの画像を表現し、リアリティに富んだ画像を表示するために、もや表示用テクスチャを用いて、テクスチャマッピングを行っている。
【００５３】
図８、図９、図１０を用いて、その具体例を説明する。
【００５４】
図８は、テクスチャがマッピングされる前のポリゴンでモデリングされた沼の地形を表した図であり、沼の底面（水面）を構成するポリゴン３７０−１、３７０−２、３７０−３と、沼の側面を構成するポリゴン３８０−１、３８０−２…と、沼の中の岩山を構成するポリゴン３９０−１、３９０−２…と、その他の地形を構成するポリゴンとで構成されている。
【００５５】
図９は、図８のポリゴンにもやを表示するためのテクスチャをマッピングした沼の地形を表した図であり、沼の底面（水面）付近４００は白濁しており、沼の側面４１０は、沼の底面（水面）から離れるにつれて前記白濁の度合いが少なくなって、通常の岩肌が見えており、あたかも沼の底面（水面）付近に白いもやがかかったような画像となっている。この様に、本ゲーム装置１０では、沼にもやのかかった画像を表示する場合は、沼の底面（水面）４００を構成するポリゴンにマッピングするテクスチャは、もやと同色（例えば白）のテクスチャを用意し、沼の側面を構成するポリゴンにマッピングするテクスチャは以下のようにする。
【００５６】
図１０は、沼の側面を構成するポリゴンにマッピングするテクスチャを説明するための図である。同図に示す様に、テクスチャ４３０の沼の底面（水面）と接続する下部４３０−１は、沼の底面（水面）を構成するポリゴンにマッピングするテクスチャと同色であるもやの色（例えば白）にし、前記下部４３０−１に続く中部４３０−２は、上部４３０−３に近づくほど前記もやの色（例えば白）が薄くなり、通常の岩肌の模様が現れるようにし、上部４３０−３は通常の岩肌の模様となるように、テクスチャを作成しておく。
【００５７】
下部４３０−１のテクスチャ４３０にしめる割合は、もやの層の厚さによって決定されるもので、層の厚いもやを表示したい場合はその割合を大きくし、層の薄いもやを表示したい場合はその割合を小さくする。なお、下部４３０−１のようにもやの色と均一な部分がなく、沼の底面（水面）と接続する部分から、前記中部４３０−２のように、もやの色（例えば白）の割合が減少していくようなテクスチャでもよい。
【００５８】
さらに、前記もやの色（例えば白）の割合の減少していく態様によってももやの状態を表示することが出来る。
【００５９】
また、図９に示すように沼の中に岩山４２０等ある場合は、該岩山４２０を構成するポリゴンにマッピングするテクスチャを、図１０に示すように作成しておくと、あたかも岩山の回りにもやが漂っているような画像を表示することが出来る。
【００６０】
この様にすることにより、テクスチャマッピングという、通常の技法を用いてポリゴンオブジェクトによって形成される窪み又は凹凸部に存在するもやを演出することが出来る。
【００６１】
図１７は、テクスチャがマッピングされる前のポリゴンでモデリングされたＶ字上に構成された渓谷の一部を表した図であり、渓谷の一部７００の側面を構成するポリゴン７００−１、７００−２…で構成されている。上述した沼は水面（底面）が面状に構成されており、水面（底面）を構成するポリゴンが存在したが、図１７の渓谷の一部７００は側面を構成するポリゴン７００−１、７００−２…でのみで構成されている。この様な場合でも、側面を構成するポリゴン７００−１、７００−２…にマッピングするテクスチャを、図１０に示すように作成しておくと、あたかも渓谷の合間にもやがたまっているような画像を表示することが出来る。
【００６２】
なお、本ゲーム装置１０に登場する沼には、図１８に示すような水平方向にくねくね動くモンスター４５０がすんでおり、もや４６０の上部からその姿をのぞかせている。図１４はこのような場合の表示方法を説明するための図である。このようなモンスター４５０も、前記沼の中にある岩山４２０同様、モンスター４５０のもや４６０の上部付近４７０を構成するポリゴンにマッピングするテクスチャを、図１０に示すように作成しておくと、あたかもモンスター４５０がもやの中からその姿を見せているような画像を表示することが出来る。
【００６３】
また、前記画像合成部１３０はデプスキューイング処理部１３２を含んで構成され、前記空間情報記憶部１２０及び前記オブジェクト画像情報記憶部１４０に記憶される情報に従ってゲームステージの情景を表す画像を合成する。
【００６４】
具体的には、先ず初めに、図５に示すように表示物３００を構成するポリゴンを、ワールド座標系（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）で表現されるゲームステージ上に配置するための演算を行う。すなわち、前記オブジェクト画像情報記憶部１４０のポリゴン情報記憶部１４２には、表示物を構成するポリゴンの位置情報がボディ座標系における座標情報として記憶されている。前記画像合成部１３０は、前記ボディ座標系における座標情報をポリゴン情報記憶部１４２から読み出して、前記空間情報記憶部１２０に記憶される位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び方向情報（θ，φ，ρ）に基づいて、平行移動、回転、反転、拡大、縮小等の３次元座標変換を施し、ワールド座標系（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）での位置座標に変換している。次に、各表示物についてそれを構成するポリゴンを所与の視点を基準とした視点座標系（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）へ座標変換する処理を行う。その後、クリッピング処理等を施し、スクリーン座標系（Ｘｓ，Ｙｓ）への投影変換処理を行う。
【００６５】
次に、前記処理により表示対象となったポリゴンについて、スクリーン上の手前にくる順に並べるソーティング処理が行われる。そして手前にくるポリゴンから順に、前記テクスチャ情報記憶部１４４から、これらのポリゴンにマッピングするテクスチャのテクスチャ情報が読み出され、各画素の画像情報を格納する図示しないフィールドバッファに格納される。
【００６６】
なお、前記テクスチャ情報記憶部１４４からテクスチャ情報を読み出す際のアドレスとなるのは、前記ポリゴン情報記憶部１４２に記憶された該ポリゴンにマッピングするテクスチャ座標である。また、ポリゴンのテクスチャ情報が前記フィールドバッファに格納される際は、Ｚ値が小さい順（ソーティング処理された順）行われて、重複する部分は先に格納された部分が優先する。
【００６７】
この様にしてフィールドバッファに画像情報が格納され、この画像情報は、図示しないカラーパレット回路によりカラーパレットに基づき、ＲＧＢデータに変換された後、表示部８０に出力される。なお、カラーパレットとは、フィールドバッファに格納された表示物の色を示す画像情報（以下色情報という）に対応するＲＧＢの情報を格納したものである。
【００６８】
この様にして、表示対象となるポリゴンの内部の全てのドットにおける画像情報の作成が行われ、表示部８０に出力されるが、必要に応じて、以下に説明するデプスキューイング処理が行われる。
【００６９】
デプスキューイング処理部１３２は、フィールドバッファに格納された画像情報をカラーパレット回路により、ＲＧＢデータに変換する際の制御を行う。すなわち、デプスキューイング処理が行われない場合は、前記色情報に対応するカラーパレットに格納されたＲＧＢの情報を出力する。デプスキューイング処理を行う場合には、前記カラーパレットの色情報に対応するＲＧＢ情報を、後述するデプス情報に基づき、所与の色に近づけるために色補完演算を行い、出力されるＲＧＢデータを決定する。
【００７０】
この場合デプス情報には、デプスキューイング処理部の対象となるポリゴンを指定する情報（ポリゴン毎に行う場合）と、後述する奥カラーのＲＧＢの値を表す奥カラー情報（それぞれ前カラー情報（Ｒ）（Ｇ）（Ｂ）とする）と、表示物が奥カラーになる位置を指定する奥カラー位置情報ＯＺと、対象となるポリゴンの視点からの位置を示すポリゴン位置情報ＰＺ（視点座標系におけるＺｖ座標値）等がある。
【００７１】
以下図７を用いて、デプスキューイング処理部１３２が行うデプスキューイング演算について説明する。前述したようにデプスキューイング演算とは、表示物の色を所与の色に近づけるための色補完演算を行うものであり、図７に示す前カラー情報が表示物の色に、奥カラー情報が所定色に、そして色補完演算により出力される色が出力カラー情報に対応する。出力カラー情報は、奥行き情報によって定まるものであり、この奥行き情報は、ＰＺ（ポリゴン位置情報）／ＯＺ（奥カラー位置情報）で表される。
【００７２】
すなわち後述するように、本ゲーム装置では、奥カラーになる位置を指定することによってもやのなかから見える視界画像の演出を行っているため、例えば奥カラー位置情報ＯＺが３００ｍと指定されたとすると、視点位置から３００ｍ以上離れている表示物の色は奥カラーとして指定した所定色になり、３００ｍ以内にある表示物についてはその位置に応じて、図７の色補完直線８００により決定されるのである。
【００７３】
従って、デプスキューイング処理部１３２は、デプスキューイング処理を行う場合には、まず色情報に基づき、カラーパレットに格納されたＲＧＢの値をそれぞれ前カラー情報（Ｒ）、前カラー情報（Ｇ）、前カラー情報（Ｂ）とする。また、奥カラー位置情報ＯＺと、ポリゴン位置情報ＰＺに基づき奥行き情報を決定する。そして、ＲＧＢの各値について、前記前カラー情報、奥カラー情報、奥行き情報に基づき、図７の色補完直線８００により、出力カラー情報を演算しカラーパレット回路に送る。
【００７４】
本ゲーム装置１０では、濃度の異なるもやの中を飛行する場合、もやの濃度によって変化する視界画像を演出する際にデプスキューイング処理を効果的に用いて画像合成を行っている。
【００７５】
例えば白いもやの中にいるとすると、通常よりいわゆる視界が悪くなり、遠景は白に霞んで見えなくなってしまう。この場合、もやが濃くなれば濃くなるほど前記視界は悪化する。このとき視界が悪化するというのは、だんだん見える範囲が狭くなる（視界半径が短くなる）ことを意味する。
【００７６】
この様な視界画像は、デプスキューイング処理を行う際の奥カラー情報にもやの色（例えば白）を指定することにより、画面全体を白っぽくすることにより実現出来る。このとき、奥カラーになる位置である奥カラー位置情報ＯＺは変更可能であり所定の範囲内で自由に設定出来るため、奥カラー位置情報ＯＺを３００ｍから１５０ｍに変更すると、視界半径が半分になる。
【００７７】
すなわち奥カラー位置情報ＯＺに３００ｍを指定してデプスキューイング処理を行うと、視線方向から３００ｍ以上離れている表示物は真っ白になり、その間にある表示物は、視点から表示物までの距離に応じて、図７に示す色補完直線に応じて、白っぽく表示される。この奥カラー位置情報ＯＺが１５０ｍに変化すると、視線方向から１５０ｍ以上離れている表示物は真っ白になり、その間にある表示物は、視点から表示物までの距離に応じて、図７に示す色補完直線に応じて、白っぽく表示される。
【００７８】
従って、この様にデプスキューイング処理時の奥カラー位置情報ＯＺを変更することにより、視界半径の異なる表示画像を表示することが出来る。
【００７９】
この様な奥カラー位置情報ＯＺは、表現したいもやの濃度によって決まるものであり、もやの濃度は、ゲーム中に設定されているもやの状態及び、人力飛行機２１０位置によって決まるものである。
【００８０】
次に、この様なもやの状態及び、人力飛行機２１０位置によって、前記デプスキューイング処理時の奥カラー位置情報ＯＺ、奥カラー情報の値を設定する構成について説明する。
【００８１】
本ゲーム装置１０では、空間演算部１１０は位置関係演算部１１２をさらに含んで構成される。位置関係演算部１１２は、人力飛行機２１０がどの程度のもやの濃度の場所にいるかを示す位置関係を演算している。すなわち位置関係演算部１１２は、空間演算部１１０が演算した人力飛行機２１０の位置情報に基づき、人力飛行機２１０がもやの存在するブロックにいるかどうか判定する。ここにおいてブロックとは、仮想３次元空間をＸ座標、Ｚ座標の所定単位毎に区切った個々の領域をいう。そして、該ブロックにいると判定したら、人力飛行機２１０の位置におけるもやの濃度を決定する。
【００８２】
なお、本ゲームに登場するもやのかかった沼は、沼の底面（水面）に近い程もやが濃く、沼の上空に行くほどもやが薄くなっていく設定になっているため、この様な場合について説明する。図１１は、このもや６１０と視点ｓとの関係を示した図である。人力飛行機２１０の移動６２０に伴って視点位置がｓ１からｓ２に変化すると、その視点位置におけるもやの濃度も変化する。視点位置がｓ１の時の沼の底面（水面）から視点位置までの高さをｈ１、視点位置がｓ２の時の沼の底面（水面）から視点位置までの高さをｈ２とするとｈ１＞ｈ２であるため、前記もやの性質から、視点位置がｓ２のときのほうが視界がｓ１のときに比べてもやが濃くなり、視界が悪くなる。
【００８３】
従って、位置関係演算部１１２は、人力飛行機２１０の位置が沼の底面（水面）からどれくらいの高さにあるかを求める。ここにおいて高さとは、人力飛行機２１０と沼の底面（水面）のワールド座標系におけるＹ座標成分の差として求められる。
【００８４】
また、高さによってもやの濃度がどの様に変化するのかは、高さともやの濃度がどの様な関数関係にあるのかによって決まってくるもので、本ゲーム装置では、このような人力飛行機２１０の高さともやの濃度の関数（以下もや関数という）はもやの状態を表す情報として、予め位置関係演算部１１２に格納してある。
【００８５】
図１２はもや関数６３０の例を示した図である。上述したように、垂直方向にもやの濃度が変化する場合は、高さが沼の底面（水面）に近づくほどもやが濃くなるような関数であるため、例えば図１２（Ａ）に示すようなもや関数６３０となる。また、中間のもやの濃度が最も高くて、端に行くほど薄くなるようなもやの場合、例えば図１２（Ｂ）に示すようなもや関数となる。また高さによってもやの濃度が複雑に変化する場合は、例えば図１２（Ｃ）に示すようなもや関数６３０となる。この様にもやの状態に応じたもや関数６３０が位置関係演算部１１２に格納してあるのである。
【００８６】
なお、高さを算出する際、上記の例では、沼の底面（水面）を基準として求めたが、どこを基準とするかによって前記もや関数６３０も異なってくるため、算出の基準となる基準高度も予め位置関係演算部１１２に格納してある。
【００８７】
この様にして決定されたもやの濃度に応じて、前記デプスキューイング処理部１３２に渡す情報を設定しているのが、位置関係演算部１１２のデプス情報設定部１１４であり、デプスパラメータ決定手段として機能する。
【００８８】
前述したように、本ゲーム装置では、デプスキューイング処理を有効に用いることによりもやの濃度に応じた視界画像を表示している。従ってデプス情報設定部１１２はデプスキューイング処理を行う旨及び必要なデプス情報を設定する。ここにおいて必要なデプス情報とは、奥カラーのＲＧＢの値を表す奥カラー情報と、表示物が奥カラーになる位置を指定する奥カラー位置情報ＯＺである。
【００８９】
例えば、白いもやである場合は奥カラー情報に白を設定し、赤いもやである場合は奥カラー情報に赤を設定する。また、もやが濃い場合は小さい値の奥カラー位置情報ＯＺを設定し、もやが薄い場合は大きい値の奥カラー位置情報ＯＺを設定する。この様にして設定したデプス情報に基づき画像合成時にデプスキューイング処理を行うことにより、もやの濃度に応じた視界画像を表示することが出来る。
【００９０】
図１３は、本ゲーム装置１０がもやの濃度に応じた視界画像を表示するための手順を示したフローチャート図である。
【００９１】
前述したように、本実施の形態のゲーム装置１０では、１／６０秒毎に１フレームの画像が供給されるため、以下の処理をゲームオーバーとなるまで、各フレーム毎に繰りかえす（ステップ１０）。
【００９２】
まず位置関係演算部１１２は、空間演算部１１０が演算した人力飛行機２１０の位置情報に基づき、人力飛行機２１０がもやの存在するブロックにいるかどうか判定する。そして、該ブロックにいると判定したら（ステップ２０）、人力飛行機２１０の基準位置からの高さを算出し（ステップ３０）、該当するもや関数によって、前記高さに対応する濃度を算出する（ステップ４０）。
【００９３】
デプス情報設定部１１４は、前記濃度及びもやの色に応じて、奥カラー情報及び奥カラー位置情報を含むデプス情報を設定する（ステップ５０）。
【００９４】
そして、画像合成部１３０は、前記デプス情報に基づき画像合成時にデプスキューイング処理を行うことにより、もやの濃度に応じた視界画像を表示する（ステップ６０）。
【００９５】
また、本実施の形態では、垂直方向に濃度の異なるもやが分布している場合を例にとり説明したが、もやの濃度分布の態様はこれに限られない。水平方向に濃度の異なるもやが分布している場合でもよいし、他の方向に分布している場合でもよいし、これらの異なる分布が組合わさっている場合でもよい。この様な場合は前記もや関数を高さではなく他の人力飛行機２１０の位置を表す値（例えばワールド座標系における基準位置からのＸ，又はＺ軸方向への距離、又はこれらの組み合わせ）と濃度の関係で設定しておくとよい。
【００９６】
なお、本実施の形態では、デプスキューイング処理を用いてもやの濃度に応じた視界画像を表示する場合を例に取り説明したが、スプライト処理を用いてもよい。スプライト処理とは、自由に色と透明度を変えることの出来るフィルター（スプライト）を画面に重ねることにより、もやがかかったような効果を出す画像合成の手法である。スプライト処理は前記フィルターの色と透明度を自由に設定、変更出来るので、もやの色及びもやの濃度に応じて、前記色及び透明度を設定変更することにより、もやの濃度に応じた視界画像を表示することが出来る。
【００９７】
また、本実施の形態では、沼の底面（水面）にもやがかかっている場合のもやを表示するためのテクスチャのマッピングの例を説明したが、これに限られず窪み又は凹凸を構成する地形や建造物にかかるもやに適用出来る。例えば、渓谷や山間の村にたまったもややビルの谷間やトンネル内に漂うもや等である。
【００９８】
また、図１４においてもやの中のモンスター４５０が水平方向に動く場合を説明したが、垂直方向に、ぬっと出てくる場合にも応用出来る。すなわち、この様な場合は図１５に示すように、もやの上部付近４６０にモンスター４５０が通り抜けられるようなトンネル状の筒４８０を用意しておき、該筒４８０を構成するポリゴン４９０−１、４９０−２…にマッピングするテクスチャを、図１０に示すように作成しておくと、あたかもモンスター４５０がもやの中からぬっと出てくるような画像を表示することが出来る。
【００９９】
さらに、以上説明した本発明は家庭用、業務用を問わずあらゆるハードウェアを用いて実施可能である。図１６は現在広く用いられているタイプのゲーム装置のハードウェア構成の一例を示す図である。同図に示すゲーム装置はＣＰＵ１０００、ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００４、情報記憶媒体１００６、音声合成ＩＣ１００８、画像合成ＩＣ１０１０、Ｉ／Ｏポート１０１２、１０１４がシステムバス１０１６により相互にデータ送受信可能に接続されている。そして前記画像合成ＩＣ１０１０にはディスプレイ１０１８が接続され、前記音声合成ＩＣ１００８にはスピーカ１０２０が接続され、Ｉ／Ｏポート１０１２にはコントロール装置１０２２が接続され、Ｉ／Ｏポート１０１４には通信装置１０２４が接続されている。
【０１００】
前記情報記憶媒体１００６は、ＣＤ−ＲＯＭ、ゲームＲＯＭ、メモリカード等のゲーム装置本体と着脱可能に設けられる記憶手段を意味し、ゲーム内容に応じた所定の情報を書き込み保存することのできるタイプも用いられる。また、前記ＲＯＭ１００２は、ゲーム装置本体に固定して設けられる記憶手段である。これらは、ゲームプログラムやゲームステージの空間情報等のゲームタイトルに関係する情報の他、ゲーム装置本体の初期化情報等のゲームタイトルに関係しない情報を記憶する手段である。
【０１０１】
前記コントロール装置１０２２は、遊戯者がゲーム進行に応じて行う判断の結果をゲーム装置本体に入力するための装置であり、家庭用に広く用いられているパッドタイプのものや、業務用ドライブゲームに用いられるハンドル、アクセル等が挙げられる。
【０１０２】
そして、前記情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２に格納されるゲームプログラムやシステムプログラム又は前記コントロール装置１０２２によって入力される信号等に従って、前記ＣＰＵ１０００はゲーム装置全体の制御や各種データ処理を行う。前記ＲＡＭ１００４はこのＣＰＵ１０００の作業領域として用いられる記憶手段であり、前記情報記憶媒体１００６や前記ＲＯＭ１００２の所定の内容、あるいはＣＰＵ１０００の演算結果等が格納される。
【０１０３】
さらに、この種のゲーム装置には音声合成ＩＣ１００８と画像合成ＩＣ１０１０とが設けられていて音声や画像の好適な出力が行えるようになっている。前記音声合成ＩＣ１００８は情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２に記憶される情報に基づいて効果音やゲーム音楽等を合成する回路であり、合成された音楽等はスピーカ１０２０によって出力される。また、前記画像合成ＩＣ１０１０はＲＡＭ１００４、ＲＯＭ１００２、情報記憶媒体１００６等から送られる画像情報に基づいてディスプレイ１０１８に出力するための画素情報を合成する回路である。
【０１０４】
また、前記通信装置１０２４はゲーム装置内部で利用される各種の情報を外部とやりとりするものであり、他のゲーム装置と接続されてゲームプログラムに応じた所定の情報を送受したり、通信回線を介してゲームプログラム等の情報を送受することなどに利用される。
【０１０５】
以上説明した一般的なゲーム装置を用いても本発明は容易に実施可能である。例えば、前記操作部２０はコントロール装置１０２２に対応し、前記空間演算部１１０はＣＰＵ１０００及びＲＯＭ１００２又は情報記憶媒体１００６に格納されるソフトウェアによって実現される。また、空間情報記憶部１２０、オブジェクト画像情報記憶部１４０は、ＲＡＭ１００４、ＲＯＭ１００２、情報記憶媒体１００６のいずれかに設けることが可能である。更に、画像合成部１３０は画像合成ＩＣ１０１０によって、あるいはＣＰＵ１０００と所定のソフトウェアによって実現される。また、表示部８０はディスプレイ１０１８に対応する。
【０１０６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかるゲーム装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本実施の形態のゲーム装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】人力飛行機の位置及び姿勢と、位置情報及び方向情報との関係を示す図である。
【図４】本実施の形態にかかるゲーム装置の空間情報記憶部に記憶される情報を示す図である。
【図５】本実施の形態にかかるゲーム装置の画像合成処理を説明する図である。
【図６】本実施の形態にかかるゲーム装置の表示画面を示したものである。
【図７】デプスキューイング演算にの一例を説明するための図である。
【図８】本ゲーム装置におけるテクスチャがマッピングされる前のポリゴンでモデリングされた沼の地形を表した図である。
【図９】同図は、図８のポリゴンにもや表示用テクスチャをマッピングした沼の地形を表した図である。
【図１０】沼の側面のテクスチャを説明するための図である。
【図１１】本実施の形態におけるもやと視点との関係を示した図である。
【図１２】同図（Ａ）〜（Ｃ）は、もや関数の例を示した図である。
【図１３】本ゲーム装置がもやの濃度に応じた視界画像を表示するための手順を示したフローチャート図である。
【図１４】本実施の形態のゲーム装置に登場する沼にすむモンスターを示した図である。
【図１５】もやの中から垂直方向に、ぬっと出てくるモンスターを画像表示する場合の説明図である。
【図１６】ゲーム装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図１７】本ゲーム装置における、テクスチャがマッピングされる前のポリゴンでモデリングされたＶ字上に構成された渓谷の一部を表した図である。
【図１８】本ゲーム装置に登場するモンスターの棲む沼を表した図である。
【符号の説明】
２０ 操作部
８０ 表示部
１００ ゲーム空間演算部
１１０ 空間演算部
１１２ 位置関係演算部
１１４ デプス情報記憶部
１２０ 空間情報記憶部
１３０ 画像合成部
１３２ デプスキューイング処理部
１４０ オブジェクト画像情報記憶部
１４２ ポリゴン情報記憶部
１４４ テクスチャ情報記憶部

Claims (12)

1. ポリゴンオブジェクトに対してテクスチャをマッピングすることによって画像合成を行う画像合成方法であって、
   窪み又は凹凸部の側面を構成するポリゴンに、もやを表す色の割合が、窪み又は凹凸部の底から離れるに従って減少するように形成されたもや表示用テクスチャをマッピングすることによって、窪み又は凹凸部のもやを表示することを特徴とする画像合成方法。
2. 請求項１において、
   前記もや表示用テクスチャは、もやの濃度分布の状態に基づき決定されたもやを表す色の減少度合いに従って、もやを表す色の割合が、窪み又は凹凸部の底から離れるに従って、減少するように形成されていることを特徴とする画像合成方法。
3. 請求項１、２のいずれかにおいて、
   前記もや表示用テクスチャは、窪み又は凹凸部の底から所与の部分が、もやと同色に形成されていることを特徴とする画像合成方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
   窪み又は凹凸部の底面を構成するポリゴンに、もやと同色のテクスチャをマッピングすることを特徴とする画像合成方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
   前記窪み又は凹凸部毎に決定される基準位置に基づき、視点が前記窪み又は凹凸部にかかるもやの中にあるかを判断するとともに、前記窪み又は凹凸部毎に決定される基準位置と視点位置との位置関係を演算する位置関係演算ステップと、
   前記位置関係演算ステップにおいて、視点がもやの中にいると判断された場合、前記基準位置と視点位置との位置関係に基づき、画面にかかるもやの濃度を変更するもや濃度変更ステップとを含むことを特徴とする画像合成方法。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかにおいて、
   位置関係演算ステップは、
   前記位置関係に基づき、デプスキューイング処理において表示物が近づく色である奥カラーになる位置を指定するための最大奥行き値を決定するデプスパラメータ決定ステップをさらに有し、
   前記もや濃度変更ステップにおいて、
   前記最大奥行き値を用いて、デプスキューイング処理を行い画面にかかるもやの濃度を変更することを特徴とする画像合成方法。
7. ポリゴンオブジェクトに対してテクスチャをマッピングすることによって画像合成を行う画像合成装置であって、
   窪み又は凹凸部の側面を構成するポリゴンにマッピングするテクスチャであって、もやを表す色の割合が、窪み又は凹凸部の底から離れるに従って減少するように形成されたもや表示用テクスチャの情報を記憶するテクスチャ情報記憶手段と、
   前記窪み又は凹凸部に存在するもやを表示する際に、前記窪み又は凹凸部の側面を構成するポリゴンに、前記テクスチャ情報記憶手段に記憶されたもや表示用テクスチャをマッピングして画像合成を行う画像合成手段とを有することを特徴とする画像合成装置。
8. 請求項７において、
   前記もや表示用テクスチャは、もやの濃度分布の状態に基づき決定されたもやを表す色の減少度合いに従って、もやを表す色の割合が、窪み又は凹凸部の底から離れるに従って、減少するように形成されていることを特徴とする画像合成装置。
9. 請求項７、８のいずれかにおいて、
   前記もや表示用テクスチャは、窪み又は凹凸部の底から所与の部分が、もやと同色に形成されていることを特徴とする画像合成装置。
10. 請求項７〜請求項９のいずれかにおいて、
    前記テクスチャ情報記憶手段は、
    窪み又は凹凸部の底面を構成するポリゴンにマッピングするテクスチャであって、もやと同色に形成されたもや表示用底面テクスチャの情報を記憶し、
    前記画像合成手段は、
    前記窪み又は凹凸部に存在するもやを表示する際に、前記窪み又は凹凸部の底面を構成するポリゴンに、前記テクスチャ情報記憶手段に記憶されたもや表示用底面テクスチャをマッピングして画像合成を行うことを特徴とする画像合成装置。
11. 請求項７〜請求項１０のいずれかにおいて、
    前記窪み又は凹凸部毎に決定される基準位置に基づき、視点が前記窪み又は凹凸部にかかるもやの中にあるかどうか判断するとともに、前記窪み又は凹凸部毎に決定される基準位置と視点位置との位置関係を演算する位置関係演算手段をさらに有し、
    前記画像合成手段は、
    前記位置関係演算手段によって視点がもやの中にいると判断された場合、前記位置関係演算手段が演算した前記基準位置と視点位置との位置関係に基づき、画面にかかるもやの濃度を変更するもや濃度変更手段とを含むことを特徴とする画像合成装置。
12. 請求項１１において、
    もや濃度変更手段は、
    色補完を行い、表示画像の表示物の色を所与の色に近づけるデプスキューイング処理を行うデプスキューイング処理手段を有し、
    前記位置関係演算手段は、
    前記位置関係に基づき、デプスキューイング処理において表示物が近づく色である奥カラーになる位置を指定するための最大奥行き値を決定するデプスパラメータ決定手段を有し、
    前記デプスキューイング処理手段は、
    デプスパラメータ決定手段によって決定された最大奥行き値を用いて、デプスキューイング処理を行うことを特徴とする画像合成装置。

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