JP3747042B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、３次元ゲームおよびコンピュータグラフィックス等において、標体の一部あるいは全部を一時的に標示画面から消すようにした画像処理装置及び画像処理方法に関する。

従来から、各種の疑似３次元画像を合成するゲーム装置があり、この疑似３次元画像をリアルに表現する手法としてポリゴンを用いる方法が知られている。例えば、図１２に表示画面を示すように支柱１００を含む背景を２次元画像として作成するとともに、ポリゴンを用いて作成した標体（敵機）１１０をその背景に重ねて画像合成を行い、あたかも背景画像で現された空間内を敵機が飛行しているようなリアルな映像を表示させることができる。

ところで、上述した従来の画像合成方式においては、背景の画像に標体１１０の画像を重ねて表示させているため、特別な処理をせずに背景の一部である支柱１００の後ろに標体１００が回り込むような画像を得ることはできない。例えば、図１２に示したように標体１１０を矢印ａ，ｂ，ｃの方向に移動させると、支柱１００の前を標体１１０が飛行するような画像が得られる。このため、標体１１０を支柱１００の後ろに回り込むようにするには、標体１１０が同図Ａの位置に達したときにこの標体１１０を表示しない旨の命令を画像合成部に送って標体１１０の画像を一時的に消すとともに、同図Ｂの位置に達したときにこの表示しない旨の命令を解除して再び標体１１０の画像を表示させている。このように、標体１１０が現在いる位置と支柱１１０の位置とを比較して一致した場合に標体１１０を表示しない旨の命令を作成しなければならず、この命令を含む画像情報の作成およびこの画像情報に基づく画像の作成処理が複雑になる。

また、上述したように標体１１０を表示しない旨の命令に基づいて標体１１０の表示を消す場合には、この命令が出されたときに標体１１０の画面表示が一瞬にして消えるため、支柱１００の裏側に回り込む標体１１０が先頭部分から徐々に消えていくといったリアルな画像を得ることができなかった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は簡単な処理で標体の表示を消すことができる画像処理装置及び画像処理方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は標体を一方向から徐々に消すことにより、リアルな画像を得ることができる画像処理装置及び画像処理方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の画像合成装置は、
背景画像と第１および第２の標体画像とを合成した表示画像を得る画像合成装置において、
前記背景画像を生成する第１の画像生成部と、
前記背景画像に上書きする第１の標体画像と、この第１の標体画像にさらに上書きしたときにこの第１の標体画像を消去する旨の特定データからなる第２の標体画像とを生成する第２の画像生成部と、
前記第１および第２の標体画像が重なっている場合に前方から見える標体画像を選択するとともに、選択された標体画像が前記特定データであるときにこの標体画像の後方にある前記背景画像を表示する画像合成部と、
を備え、前記第１の標体画像に前記特定データからなる前記第２の標体画像を重ねることにより、前記背景画像に重ねて表示する前記第１の標体画像を消すことを特徴とする。

請求項２の画像合成装置は、請求項１の画像合成装置において、
前記第１の画像生成部は、大容量記憶装置から前記背景画像を読み出して前記画像合成部に入力し、
前記第２の画像生成部は、前記大容量記憶装置から読み出される前記背景画像の特定領域に重ねるように前記第２の標体画像を生成しており、
前記画像合成部は、前記第１の標体画像が移動していって前記背景画像の特定領域に進入したときに前記第１の標体画像の表示を消すことにより、前記第１の標体画像が前記背景画像の特定領域の裏側に回り込む全体画像を合成することを特徴とする。

請求項３の画像合成装置は、請求項２の画像合成装置において、
前記大容量記憶装置は、光学的読み取り手段を利用したディスク再生装置であり、このディスク再生装置から連続した背景画像を読み出すことを特徴とする。

請求項４の画像合成装置は、請求項１〜３のいずれかの画像合成装置において、
前記第２の標体画像は、前記特定データが透明であることを示す透明ポリゴンを用いて生成されることを特徴とする。

請求項５の画像合成装置は、請求項４の画像合成装置において、
前記透明ポリゴンは、ワールド座標系において異なる傾斜角を有する複数枚が一組として用いられており、視点座標系が変化した場合であってもほぼ正確に前記第１の標体画像を消すことを特徴とする。

（作用）
本発明の画像合成装置によれば、背景画像に第１の標体画像を重ねて表示する場合に、さらにこの第１の標体画像に第２の標体画像を重ねることにより前記第１の標体画像を消すことができる。したがって、第１の標体画像そのものには何ら手を加えることなく簡単な表示処理を行うだけで標体を消すことができる。また、第１の標体画像と第２の標体画像とが重なる部分を徐々に変化させることにより、標体の一方から徐々に消していくことが可能であり、背景画像の一部に標体が回り込む場合等を表現する際のよりリアルな画像を得ることができる。

また、上述した背景画像を生成する第１の画像生成部を大容量記憶装置、さらに具体的にはディスク再生装置を用いて構成することが望ましい。すなわち、このような装置から大量の背景画像の読み出しが連続的に行われた場合であっても、上述したように簡単な処理によって第１の標体画像を表示画面から消すことができ、リアルな画像を得ることができる。

また、上述した第２の標体画像は透明ポリゴンを用いて生成することが望ましい。すなわち、背景画像に重ねて表示する通常の標体画像（第１の標体画像）をポリゴンを用いて生成する場合と同様に第２の標体画像を透明ポリゴンを用いて生成することにより、標体の処理自体は第１および第２の標体画像を区別することなく行うことができ、処理の簡略化が可能となる。

また、上述した透明ポリゴンは複数枚を組にして用いることが望ましい。例えば、単一面からなる透明ポリゴンをワールド座標系において固定した傾斜角で配置した場合には、視点方向を変えたときに透明ポリゴンにより形成される標体の幅あるいは高さが変化するおそれがあるが、異なる傾斜角を持たせた複数の透明ポリゴンを用いた場合にはこの変化の度合いを小さくすることができる。

以下、本発明を適用した一実施例について図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、本発明を適用した一実施例であるシューティングゲーム装置の全体構成を示す図である。例えば、本実施例のシューティングゲーム装置により実現される３次元ゲームは、プレーヤが移動体である自機の戦闘機により仮想３次元空間を自由に飛び回り、敵機や敵基地を破壊するという戦闘機ゲームを考える。

図１に示す本実施例のシューティングゲーム装置は、プレーヤが操作指示を与える操作部１０と、所定のゲームプログラムを実行することによりこの操作部１０からの操作入力状況に応じたゲーム空間の設定を行うゲーム空間演算部２０と、ゲーム空間演算部２０による演算結果に対応して背景画像および効果音を再生するレーザディスク再生部３０と、ゲーム空間演算部２０による演算結果に基づいてプレーヤの視点位置における疑似３次元画像（例えば敵機等の３次元オブジェクト（標体）画像）を生成する画像生成部４０と、これら背景画像と３次元オブジェクト画像とを合成する画像合成部６０と、合成した画像を図示しないスクリーンに投影するプロジェクタ６２と、レーザディスク再生部３０から出力される効果音を増幅して出力するアンプ６４およびスピーカ６６とを含んで構成されている。

このような構成を有する本実施例のシューティングゲーム装置は、レーザディスク再生部３０から連続した背景画像を読み出して再生するとともに、この背景画像に重ねて表示を行う３次元オブジェクト画像を画像生成部４０によって作りだし、これらを合成している。そして、この合成に際して、敵戦闘機等を表す３次元オブジェクトが背景の特定領域、例えば支柱や陸橋等に差しかかったときにこの３次元オブジェクト画像を一時的に消すことにより、疑似的にこの支柱や陸橋等の裏側に敵戦闘機が回り込んだような全体画像を作りだしている。

操作部１０は、本実施例のように戦闘機戦等のシューティングゲーム装置においては、レーザー砲やミサイルの照準を移動させるための操作レバーや、レーザ砲やミサイルを発射するためのトリガーボタンが設けられている。

図２は、この操作部１０の外観を概略的に示す図である。同図に示すように、操作部１０は、プロジェクタ６２から合成画像を投影するスクリーン７０と向かい合う位置に設置されており、プレーヤが上述した操作レバー１２を操作しながら適宜トリガーボタン１４を押すことにより、それらの操作状況に応じた各種の制御信号が図１に示したゲーム空間演算部２０に入力され、対応するゲーム画像がプロジェクタ６２からスクリーン７０に投影される。

ゲーム空間演算部２０は、中央処理部２２，ゲーム空間設定部２４，移動体情報記憶部２６，オブジェクト画像情報記憶部２８を含んで構成される。

中央処理部２２では、３次元ゲームであるシューティングゲーム全体の制御が行われる。また、中央処理部２２内に設けられた図示しない記憶部には、所定のゲームプログラムが記憶されている。ゲーム空間設定部２４は、この中央処理部２２内の記憶部に記憶されているゲームプログラムと、操作部１０からの操作信号とにしたがって所定のゲーム空間の設定を行うことになる。

移動体情報記憶部２６には、敵戦闘機等の移動体オブジェクトの位置情報・方向情報およびこの位置に表示すべき敵戦闘機等のオブジェクト番号が記憶されている（以下、この記憶された位置情報・方向情報およびオブジェクト番号を「移動体情報」と称する）。

オブジェクト画像情報記憶部２８には、オブジェクト番号により指定された敵戦闘機等の画像情報が記憶されている。この画像情報は、１あるいは複数のポリゴンの集合として表現されている。例えば、図３に示すように、移動体オブジェクトである敵戦闘機２００は、ポリゴン２１０〜２５０等の集合により表現されているそして、このポリゴン２１０〜２５０の各頂点座標等からなる画像情報が、オブジェクト画像情報記憶部２８に記憶されている。

ゲーム空間設定部２４は、移動体情報記憶部２６から読み出した移動体情報に基づいて、オブジェクト画像情報記憶部２８から対応する画像情報を読み出してゲーム空間の設定を行う。

レーザディスク再生部３０は、レーザディスクに記憶されているフレーム毎の背景画像および効果音を読み出して出力する。読み出された音声（効果音）はアンプ６４によって増幅されスピーカ６６から出力される。また、背景画像は画像合成部６０に入力される。

画像生成部４０は、仮想３次元空間におけるプレーヤの任意の視点位置から見える疑似３次元画像、すなわち図２においてスクリーン７０に映し出される疑似３次元画像を生成する。

この画像生成部４０は、画像生成部４０の全体の制御を行う処理部４２と、ポリゴンの頂点座標等の画像情報に対する３次元演算処理を行う座標変換部４４，クリッピング処理部４６，透視投影変換部４８，ソーティング処理部５０と、３次元演算処理されたポリゴンの頂点座標等の画像情報からポリゴン内の全てのドットにおける画像の生成を行う画像形成部５２とを含んで構成される。

画像合成部６０は、レーザディスク再生部３０から出力される背景画像と、画像生成部４０から出力される３次元オブジェクト画像とを合成して出力する。この合成は、レーザディスクに記憶されている各フレーム毎の背景画像の上に、敵戦闘機等のオブジェクト画像を重ねて合成を行っている。画像合成部６０から出力される合成画像は、プロジェクタ６２から投影されてスクリーン７０上に映し出される。

本実施例のシューティングゲーム装置はこのような構成を有しており、次に、その動作について簡単に説明する。

まず、ゲーム開始と同時に、中央処理部２２は、ゲームプログラムにしたがってゲーム空間設定部２４の制御を開始する。ゲーム空間設定部２４は、この制御にしたがい、移動体情報記憶部２６から移動体情報とオブジェクト番号を読み出す。そして、この移動体情報とオブジェクト番号に基づいて、オブジェクト画像情報記憶部２８から対応するオブジェクトの画像情報を読み出す。そして、読み出された画像情報に、移動体情報および移動体の位置情報・方向情報を含ませたデータを形成して、これを画像生成部４０に出力する。

画像生成部４０内の処理部４２では、ゲーム空間設定部２４から転送されたデータに基づいて所定のフォーマットのデータが形成される。

図４はデータフォーマットを示す図であり、同図（Ａ）にはその全体が示されている。同図（Ａ）に示すように、処理されるデータは、フレームデータを先頭に、このフレーム内に表示される全ての３次元オブジェクトのオブジェクトデータが連なるようにして構成されている。そして、このオブジェクトデータの後には、この３次元オブジェクトを構成するポリゴン毎のポリゴンデータが更に連なるように構成されている。

ここで、フレームデータとは、フレーム毎に変化するパラメータにより形成されるデータをいい、１フレーム内の全ての３次元オブジェクトに共通なデータであるプレーヤの視点位置・視点方向等のデータから構成される。これらのデータは１フレーム毎に設定される。

また、オブジェクトデータとは、３次元オブジェクト毎に変化するパラメータにより形成されるデータをいい、３次元オブジェクト単位での位置情報・方向情報等のデータより構成される。

また、ポリゴンデータとは、ポリゴンの画像情報等により形成されるデータをいい、図４（Ｂ）に示すようにヘッダ，頂点座標Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0〜Ｘ3,Ｙ3,Ｚ3およびその他の付属データ等により構成される。

座標変換部４４は、以上のフォーマットのデータを読み出し、各頂点座標等に対し各種の演算処理を行っている。以下、この演算処理を説明する。

図５は、座標変換の概要を説明するための図である。本実施例のシューティングゲームを例にとれば、同図に示すように、背景画像に重ねる敵戦闘機等を表す３次元オブジェクト３１０，３１２，３１４が、ワールド座標系（Ｘw,Ｙw,Ｚw)で表現される仮想３次元空間上に配置される。その後、これらの３次元オブジェクトを表す画像情報は、プレーヤ３００の視点を基準として視点座標系（Ｘv,Ｙv,Ｚv)へと座標変換される。

次に、クリッピング処理部４６によって、クリッピング処理と呼ばれる画像処理が行われる。ここで、クリッピング処理とはプレーヤ３００の視野外（または３次元空間上で開かれたウィンドウの視野外）にある画像情報、すなわち前方・後方・右側・下方・左側・上方のクリッピング面３４０，３４２，３４４，３４６，３４８，３５０により囲まれた領域（以下表示領域２とする）の外にある画像情報を除去する画像処理をいう。つまり、本ゲーム装置によりその後の処理に必要とされる画像情報は、プレーヤ３００の視野内にある画像情報のみである。したがって、クリッピング処理によりこれ以外の情報を予め除去すれば、その後処理の負担を大幅に減らすことができることになる。

次に、透視投影変換部４８によって、表示領域２内にある物体に対してのみ、スクリーン座標系（Ｘs,Ｙs)への透視変換が行われ、透視変換されたポリゴンの頂点座標が算出され、次段のソーティング処理部５０に向け座標データが出力される。

ソーティング処理部５０では、次段の画像形成部５２における処理の順序が決定され、その順序にしたがってポリゴンの頂点座標データが出力される。例えば、３次元オブジェクト３１０と３１２とが視点座標系のＺv方向に重なっている場合には、より前方、すなわちＺv方向に見てプレーヤに近い位置にある３次元オブジェクトのデータから順にデータを選択して画像形成部５２に向けデータが出力される。

画像形成部５２は、ソーティング処理部５０から出力されるポリゴンの頂点座標等のデータから、ポリゴン内の全てのドットの画像情報が演算される。この場合の演算手法としては、ポリゴンの頂点座標からポリゴンの輪郭線を求め、この輪郭線と走査線との交点である輪郭点ペアを求め、この輪郭点ペアにより形成されるラインを所定の色データ等に対応させるという手法を用いている。

なお、ソーティング処理部５０からは視点座標系のＺv方向に見てプレーヤに近い位置にある３次元オブジェクトのデータから順にデータの出力が行われるため、画像形成部５２では、生成する画像情報のスクリーン座標が重複する場合には先に生成した画像情報を優先的に扱っており、後ろに隠れる３次元オブジェクトの画像情報は生成しないようになっている。

次に、画像合成部６０では、レーザディスク再生部３０から出力される背景画像に、画像生成部４０内の画像形成部５２から出力される３次元オブジェクトの画像情報を上書きして画像合成を行い、この合成画像をプロジェクタ６２からスクリーン７０を向け投影する。

なお、本明細書においては、既に形成されている背景画像に重ねるように３次元オブジェクトの画像情報を形成する処理を「上書き」と称している。具体的には、画像合成部６０によって画像形成部５２から出力される３次元オブジェクトの画像情報とレーザディスク再生部３０から出力される背景画像とを択一的に選択することにより、この画像合成部６０からは背景画像の一部に３次元オブジェクトの画像が重なったような合成画像が出力され、この一連の処理を「上書き」と称している。

次に、透明ポリゴンを用いることにより敵戦闘機等の３次元オブジェクト画像を一時的に、しかもリアルにスクリーン画面上から消すようにした本実施例の動作について説明する。

図６は、レーザディスク再生部から出力される背景画像の一例を示す図である。同図に示す背景画像は、敵基地内の空洞部分を示すものであり、この空洞部分には無数の支柱が設けられている。本実施例のシューティングゲームは、このような敵基地内の空洞部分を敵戦闘機と交戦しながら進行するものであり、敵戦闘機の３次元オブジェクトが支柱を横切る際にこの３次元オブジェクト画像を消して、適宜支柱の裏側に回り込むような合成画像を作る必要がある。

なお、図６に示した背景画像に含まれる支柱等は、ワールド座標系では固定の位置に仮想的に設けられているが、ゲームの進行に伴って自機の視点位置および視点方向が変化するため、時間経過とともに背景画像も変化する。換言すれば、時間経過とともに変化する視点位置から見える背景画像をフレーム毎に予め作成してレーザディスクに記憶しておき、ゲームの進行にしたがって各フレーム対応の背景画像をレーザディスク再生部３０から出力してプロジェクタ６２からスクリーン７０上に投影することにより、スクリーン７０を見ているプレーヤはあたかも敵基地内の空洞部分を飛行しているような臨場感あふれるゲームを楽しむことができる。

図７は、本実施例で用いる透明ポリゴンを説明するための図であり、同図（Ａ）には図６に示した背景画像に含まれる支柱とほぼ同じ形状を有する３次元オブジェクト４００を透明ポリゴン４０２を用いて構成した場合が示されている。最も簡単な場合には、同図（Ａ）に示すように、一枚の透明ポリゴン４０２を用いて３次元オブジェクト４００が構成される。

図８は、透明ポリゴンを用いて構成された３次元オブジェクトと背景画像との対応関係を示す図である。

同図において、支柱４２０は図６の背景画像に含まれる支柱の１本を示しており、この支柱４２０とほぼ同じ大きさの３次元オブジェクト４００が用意されている。したがって、この３次元オブジェクト４００を用いることにより、支柱４２０のほぼ全体を覆うことができる。

敵戦闘機等の３次元オブジェクトを図６に示した背景画像に含まれる支柱等の裏側に回り込ませる場合には、図８に示した３次元オブジェクト４００と支柱４２０との間に敵戦闘機を表す３次元オブジェクト４１０を配置する。すなわち、飛行している３次元オブジェクト４１０を透明ポリゴンで構成された３次元オブジェクト４００の後方（視点座標系のＺv方向に見て後方）に移動させる。

このように、２つの３次元オブジェクト４００，４１０が重なった場合には、画像生成部４０内のソーティング処理部５０においてその前後が判断されてソーティングが行われ、画像生成部５２ではそのソーティング結果に基づいた３次元オブジェクト画像が生成される。

図９（Ａ）は、このようにして生成された３次元オブジェクト画像を示す図であり、２つの３次元オブジェクトが部分的に重なっている場合が示されている。また、図９（Ｂ）は画像合成部６０によって合成された画像を示す図であり、同図（Ａ）に示した３次元オブジェクト画像と、図６に示した背景画像とを合成した状態が示されている。

同図（Ａ）に示すように、３次元オブジェクト４００は視点座標系において３次元オブジェクト４１０より前方に位置するため、その全体の画像が生成される。この３次元オブジェクト４００は、透明ポリゴンで構成されているため、生成された画像の各ドットには透明であることを示す特定データが対応付けられている。一方、敵戦闘機等を表す３次元オブジェクト４１０は、この３次元オブジェクト４００に一部が重なっており、しかもこの３次元オブジェクト４００よりも視点座標系において後方に位置するため、その重複部分を除いた残りの部分の画像が生成される。この３次元オブジェクト４１０は透明ポリゴンではない通常のポリゴンによって構成されているため、重複しない残りの部分に対応して生成された画像の各ドットには所定の色を示すデータが対応付けられている。

画像合成部６０では、このようにして画像形成部５２により生成された３次元オブジェクトの画像とレーザディスク再生部３０から出力される背景画像との合成が行われるが、この合成に際して、３次元オブジェクトの画像の各ドットに対応したデータが透明であることを示す特定データである場合には、この表示ドットについては背景画像が選択される。したがって、合成画像としては、同図（Ｂ）に示すように、３次元オブジェクト４１０の一部と透明ポリゴン４０２に対応する背景画面の一部である支柱４２０とが合わさった画像が得られるため、あたかも３次元オブジェクト４１０が支柱４２０の裏側に回り込んだような画像となる。

このように、本実施例のシューティングゲーム装置によれば、３次元オブジェクトの１つを透明ポリゴンを用いて構成しており、他の３次元オブジェクトを一時的に表示画面から消したい場合には、透明ポリゴンにより構成した３次元オブジェクトの背後に配置するだけでよい。したがって、支柱や陸橋あるいは建造物の背後に回り込むような画像を生成したい場合には、背景画像であるこれら支柱等とほぼ同じ大きさを有する３次元オブジェクトを透明ポリゴンで構成するだけでよく、敵戦闘機等の通常の３次元オブジェクトのデータを変更して処理する必要がなく、処理の簡略化が可能となる。特に、背景画像に含まれる支柱等がワールド座標系において固定位置に配置されている場合には、透明ポリゴンで構成される３次元オブジェクトの絶対座標も固定され、画像生成に必要なデータ処理がさらに簡略化される。

また、透明ポリゴンで構成される３次元オブジェクト４００は、他の３次元オブジェクトを画面から消すためだけに用いられるものであり、支柱等の形状にほぼ一致させた単純な形状のものを使用することができるため、このような３次元オブジェクト４００を追加することによる画像処理の負担を最小限に抑えることができる。

また、３次元オブジェクト４００と４１０との重複する範囲を徐々に変化させることにより、敵戦闘機等が支柱４２０の裏側に徐々に姿を消すといったよりリアルな画像を作ることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した実施例では、ワールド座標系で固定した位置に設けられた支柱４２０に透明ポリゴンにより構成される３次元オブジェクト４００を重ねる場合を例にとり説明したが、この支柱等が時間経過とともにワールド座標系で移動するようにしてもよい。

例えば、図１０に示すように、ダクト内に無数のロッドが突出しており、このロッドの突出長さが時間とともに変化するような空間内を自機が進入して行くような場合が考えられる。このような場合には、図７（Ｂ）に示すような３次元オブジェクト５００が使用される。この３次元オブジェクト５００は２つの透明ポリゴン５０２，５０４を用いて構成されており、背景画像が変化して図１０に示したダクト内のロッドが動いた場合には、このロッドの動きにあわせて３次元オブジェクト５００のワールド座標も変化させるようにする。このように３次元オブジェクト５００を動かすことにより、背景画像に含まれる移動物体の後ろ側に敵戦闘機等の３次元オブジェクトが回り込むような画像を合成することもできる。

また、上述した実施例では、画像の生成処理を簡単なものとするために、１枚の透明ポリゴンによって３次元オブジェクトを構成するとともに、この３次元オブジェクトのワールド座標系における位置を固定したため、視点位置が大きく変化する場合には適さない。すなわち、図７（Ａ）および（Ｂ）に示す３次元オブジェクト４００，５００は平面形状に形成されているため、視点位置を変えて斜め方向からこれらの３次元オブジェクト４００，５００をみると、その幅あるいは高さが実際よりも小さくなる。極端な場合には、３次元オブジェクト４００，５００のほぼ真横に視点位置を設定すると、幅がほとんどなくなってしまう。

このような不都合を回避するためには、３次元オブジェクト４００，５００の面方向をプレーヤの視点位置の変化に合わせて変更すればよい。あるいは、処理を簡単なものとするためには、３次元オブジェクト４００，５００を視点位置とは無関係に空間内に配置することが好ましいため、どこから見てもある程度の幅あるいは高さが確保できるように工夫することが好ましい。

図１１は、３次元オブジェクトの面方向を固定した場合であっても視点位置にかかわらずある程度の幅および高さを確保するように工夫した一例を示す図である。同図（Ａ）には互いに直交する透明ポリゴンによって３次元オブジェクトを構成した場合を示しており、同図（Ｂ）には四角柱の４つの側面を透明ポリゴンを用いて３次元オブジェクトを構成した場合を示している。このように複数の透明ポリゴンを組み合わせて３次元オブジェクトを構成することにより、プレーヤの視点位置が変わった場合であっても、常にある程度の幅を確保することができ、視点座標系を用いて投影した後に極端に幅が小さくなることを防ぐことができる。

また、上述した実施例では、レーザディスクに記憶しておいた背景画像をレーザディスク再生部３０によって連続的に再生するようにしたが、他の大容量記憶装置に記憶しておいた背景画像を連続的に読み出して再生するようにしてもよい。例えば、大容量記憶装置としては、光磁気ディスク装置やハードディスク装置あるいはフロッピーディスク装置を用いることができ、これ以外であっても連続して再生すべき大量の背景画像を記憶できる装置であればよい。

また、特に本実施例においては、背景画像は３次元コンピューターグラフィクスの作成手法を用いてあらかじめ作成された画像がレーザーディスクに記憶されているものであり、背景画像内の物体は全てその画像作成途中においてワールド座標系での３次元座標を与えられている。従って、その３次元座標を用いて同じ位置に透明ポリゴンで構成される３次元オブジェクトを配置すれば、簡単に前記したようなリアルな画像を作ることができる。またさらに、本実施例のように３次元コンピューターグラフィクスによって背景画像を作成するのではなく、模型や実物を実際にカメラを用いて写真撮影する手法や、モーションコントロールカメラと呼ばれる、模型や実物の配置された空間内をビデオカメラあるいはムービーカメラを移動させてビデオ撮影、ムービー撮影を行うという手法により背景画像を作成することが考えられるが、その場合には測量によって背景画像内の物体の３次元位置座標を決定することができるので、同様にその座標位置に透明ポリゴンで構成される３次元オブジェクトを配置すれば良い。

また、上述した実施例は、一例としてシューティングゲーム装置に本発明を適用した場合を説明したが、ゲームにおける画面合成以外にも一般のコンピュータグラフィックスにおける画面合成に本発明を適用することができる。

また、本実施例では、透明ポリゴンという名称を便宜上使用したが、その名称については適宜変更して使用するようにしてもよく、機能的に同じであれば含ませることができる。

上述したように請求項１の発明によれば、背景画像に第１の標体画像を重ねて表示する場合に、さらにこの第１の標体画像に第２の標体画像を重ねることにより前記第１の標体画像を消すことができる。したがって、第１の標体画像そのものには何ら手を加えることなく簡単な表示処理を行うだけで標体を消すことができる。また、第１の標体画像と第２の標体画像とが重なる部分を徐々に変化させることにより、標体の一方から徐々に消していくことが可能であり、背景画像の一部に標体が回り込む場合等を表現する際のよりリアルな画像を得ることができる。

また、上述した背景画像を生成する第１の画像生成部を大容量記憶装置、さらに具体的にはディスク再生装置を用いて構成した場合には、このような装置から大量の背景画像の読み出しが連続的に行われた場合であっても、上述したように簡単な処理によって第１の標体画像を表示画面から消すことができ、リアルな画像を得ることができる。

また、上述した第２の標体画像は透明ポリゴンを用いて生成した場合には、背景画像に重ねて表示する通常の標体画像（第１の標体画像）をポリゴンを用いて生成する場合と同様に第２の標体画像を透明ポリゴンを用いて生成することになり、標体の処理自体は第１および第２の標体画像を区別することなく行うことができ、処理の簡略化が可能となる。

また、異なる傾斜角を有する透明ポリゴンを複数枚を組にして用いて標体を構成するとともにこの標体を空間内に配置した場合には、視点位置を変えてこの標体を見た場合であってもこの標体の幅および高さの変化の度合いを小さくすることができる。

本発明を適用した一実施例であるシューティングゲーム装置の全体構成を示す図である。 操作部の外観を概略的に示す図である。 ３次元オブジェクトを複数のポリゴンで構成した場合の概略を示す図である。 データフォーマットの一例を示す図である。 座標変換の概要を示す図である。 レーザディスク再生部から出力される背景画像の一例を示す図である。 透明ポリゴンを用いて構成される３次元オブジェクトを説明するための図である。 透明ポリゴンを用いて構成される３次元オブジェクトと背景画像との対応関係を示す図である。 合成画像を示す図である。 レーザディスク再生部から出力される背景画像の他の例を示す図である。 複数の透明ポリゴンを用いて構成した３次元オブジェクトを示す図である。 背景画像に敵機等を重ねて表示する場合の概略を説明するための図である。

符号の説明

１０ 操作部
２０ ゲーム空間演算部
２２ 中央処理部
２４ ゲーム空間設定部
２６ 移動体情報記憶部
２８ オブジェクト画像情報記憶部
３０ レーザディスク再生部
４０ 画像生成部
４２ 処理部
４４ 座標変換部
４６ クリッピング処理部
４８ 透視投影変換部
５０ ソースィング処理部
５２ 画像形成部
６０ 画像合成部
６２ プロジェクタ
４００ ３次元オブジェクト
４０２ 透明ポリゴン

Claims (10)

1. 記憶手段に予め記憶された画像を第１の画像として読み出す手段と、
   移動する第１のオブジェクトと、第１の画像内の物体に対応する第２のオブジェクトとを３次元オブジェクト空間に配置する手段と、
   ３次元オブジェクト空間に配置された第１のオブジェクトと第２のオブジェクトとの前後関係を判断する手段と、
   ３次元オブジェクト空間を所与の視点位置から見た画像を第２の画像として生成する手段と、
   第１の画像と第２の画像とに基づき表示画像を生成する手段と、
   を含み、
   前記第１の画像と第２の画像とに基づき表示画像を生成する手段は、
   第１のオブジェクトと第２のオブジェクトとが重複する部分については、第１のオブジェクトが第２のオブジェクトよりも前である場合は前記第２の画像に基づき当該重複部分の表示画像を生成し、第２のオブジェクトが第１のオブジェクトよりも前である場合は前記第１の画像に基づき当該重複部分の表示画像を生成することを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１において、
   前記記憶手段に予め記憶された画像は、背景画像であることを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項１において、
   前記記憶手段に予め記憶された画像は、ムービー画像であることを特徴とする画像処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記第２のオブジェクトは、透明ポリゴンで構成されていることを特徴とする画像処理装置。
5. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記第２のオブジェクトは、ワールド座標系において異なる向きを有する複数枚の透明ポリゴンで構成されていることを特徴とする画像処理装置。
6. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記第２のオブジェクトの向きを前記視点位置の変化に合わせて変更する手段を更に含むことを特徴とする画像処理装置。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
   前記第２のオブジェクトは、前記第１の画像内の物体に関連付けられたオブジェクト空間の位置に基づいてオブジェクト空間に配置されることを特徴とする画像処理装置。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
   前記３次元オブジェクト空間を所与の視点位置から見た画像を第２の画像として生成する手段は、
   第１のオブジェクトと第２のオブジェクトとが重複する部分については、第１のオブジェクトが第２のオブジェクトよりも前である場合は第１のオブジェクトの当該重複部分の画像を生成し、第２のオブジェクトが第１のオブジェクトよりも前である場合は前記第１のオブジェクトの当該重複部分の画像を生成しないことを特徴とする画像処理装置。
9. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
   前記３次元オブジェクト空間を所与の視点位置から見た画像を第２の画像として生成する手段は、
   第１のオブジェクトと第２のオブジェクトとが重複する部分については、第１のオブジェクトが第２のオブジェクトよりも前である場合は第１のオブジェクトの当該重複部分の画像を生成し、第２のオブジェクトが第１のオブジェクトよりも前である場合は前記第１のオブジェクトの当該重複部分の画像を消去することを特徴とする画像処理装置。
10. 記憶手段に予め記憶された画像を第１の画像として読み出す手順と、
    移動する第１のオブジェクトと、第１の画像内の物体に対応する第２のオブジェクトとを３次元オブジェクト空間に配置する手順と、
    ３次元オブジェクト空間に配置された第１のオブジェクトと第２のオブジェクトとの前後関係を判断する手順と、
    ３次元オブジェクト空間を所与の視点位置から見た画像を第２の画像として生成する手順と、
    第１の画像と第２の画像とに基づき表示画像を生成する手順と、
    を含み、
    前記第１の画像と第２の画像とに基づき表示画像を生成する手順では、
    第１のオブジェクトと第２のオブジェクトとが重複する部分については、第１のオブジェクトが第２のオブジェクトよりも前である場合は前記第２の画像に基づき当該重複部分の表示画像を生成し、第２のオブジェクトが第１のオブジェクトよりも前である場合は前記第１の画像に基づき当該重複部分の表示画像を生成することを特徴とする画像処理方法。

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