JP3748545B2 - プログラム、情報記憶媒体及び画像生成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所与の視点から見た立体物の画像を生成し、生成した画像の色情報を描画バッファに書き込むことによって前記立体物を描画するためのプログラム等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンピュータ・グラフィックス（以下、適宜「ＣＧ」という。）の技術の多くは、より写実的な画像を得るためのものであるが、絵画風の画像（以下、適宜「ＮＰＲ画像（ノン・フォトリアリスティック・レンダリング画像）」と言う）を得るための研究も種々成されている。
【０００３】
絵画風の画像の内、特にセルアニメ調の画像を得るための技術開発が盛んである。セルアニメ調の画像は、いわゆるベタ塗りと言われる、階調の少ない画像であるが、単調な色彩の上に縁取られる輪郭によって、キャラクタの豊かな表情が表現される。セルアニメ調の画像を得るための技術として、３次元ＣＧのレンダリング処理を利用してセルアニメ調の彩色を決定する技術（特許文献１）や、輪郭を生成するための技術が知られている（特許文献２）。
【０００４】
一方、セルアニメ調でない絵画風の画像として、油絵のような手書き風の画像を生成する技術研究も行われている。実写画像から手書き風画像に変換する技術として、エッジ検出フィルタを用いてエッジ強度とその傾きを検出し、タッチ（本願におけるブラシ画像）の形状を決定する技術が知られている（特許文献３）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２３１０２９号公報
【特許文献２】
特許第３２５３０２０号公報
【特許文献３】
特許第２８６２０８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、手書き風の画像を生成する技術においては、画像処理に関するコスト（特に時間）が膨大であり、より短時間で効果的な手書き風の画像を得る技術が求められている。特許文献３の技術も、より短時間に手書き風の画像を得ることを目的とするものであるが、実写画像にエッジ検出フィルタをかけることによって検出された輪郭線方向にタッチを書き込んでいくものであるため、必ずしも輪郭を正確に検出できるわけではない。従って、実写画像の中から正確にモデルの部分を抽出できず、誤った方向にタッチを書き込むといった事象が起こり得た。
【０００７】
３次元ＣＧにおいては、オブジェクト空間に複数のプリミティブ面（例えばポリゴン）から成る立体物を配置し、レンダリングを行うことによって所与の視点から見た２次元の画像を生成する。このため、立体物の輪郭部分等は、オブジェクト空間の座標系で特定することができる。また、座標系が定義されたオブジェクト空間に立体物を配置するため、演算によって所望の部位の座標を正確に求めることができる。但し、これらの座標計算は、コスト（特に時間）に相反する問題である。特に、ゲーム機等において、リアルタイムに画像を生成する（１フレーム毎に画像を生成する）ような場合においては、コスト（特に時間）の問題は切実である。
【０００８】
本発明の課題は、オブジェクト空間に立体物を配置する場合において、絵画風の画像をより高速に作成することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、第１の発明の画像生成情報は、所与の視点から見た立体物の画像を生成し、生成した画像の色情報を描画バッファ（例えば、図１の描画バッファ１３２４）に書き込むことによって前記立体物を描画するコンピュータに類する装置（例えば、図１のゲーム装置１３００）を、前記視点に基づいて前記立体物を投影することによって得られる前記立体物の描画域に、ブラシ画像を一部重畳するように複数配置することにより前記立体物のレタッチ画像（例えば、図２のハイライトレタッチ画像７４６、シャドーレタッチ画像７４７）を少なくとも１枚生成するレタッチ画像生成手段（例えば、図３のレタッチ演算部２４６）、前記視点に基づいて前記立体物を投影した投影画像（例えば、図２のペイント画像７４９）を生成する投影画像生成手段（例えば、図３の画像生成演算部２４）、前記レタッチ画像と前記投影画像とを合成することにより、前記レタッチ画像の透いた部分に前記投影画像の色情報が表れるように前記立体物の画像を描画する描画手段（例えば、図３の画像合成部２６）、として機能させることを特徴とする。
【００１０】
また、第２１の発明は、所与の視点から見た立体物の画像を生成し、生成した画像の色情報を描画バッファに書き込むことによって前記立体物を描画する画像生成装置（例えば、図１のゲーム装置１３００）であって、前記視点に基づいて前記立体物を投影することによって得られる前記立体物の描画域に、ブラシ画像を一部重畳するように複数配置することにより前記立体物のレタッチ画像を少なくとも１枚生成するレタッチ画像生成手段と、前記視点に基づいて前記立体物を投影した投影画像を生成する投影画像生成手段と、前記レタッチ画像と前記投影画像とを合成することにより、前記レタッチ画像の透いた部分に前記投影画像の色情報が表れるように前記立体物の画像を描画する描画手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
ここで、本明細書において「描画する」とは、描画バッファ（例えばフレームバッファ）に色情報を書き込むことを意味する。また、画像生成情報とは、コンピュータに類する装置（例えば、画像生成装置や電子計算機）によって実行可能なプログラムに準じた情報の意味である。
描画域とは、画像中における立体物が描画されている領域のことである。
【００１２】
この第１又は第２１の発明によれば、レタッチ画像生成手段は、ブラシ画像を複数配置してレタッチ画像を生成するため、重畳するブラシ画像の数などによって、レタッチ画像に濃淡を表すことができる。ただし、ブラシ画像が配置されていなかったり、重畳している数が少なかったりする部分は、ブラシ画像の色情報が反映されず、透けた部分となる。しかし、レタッチ画像に投影画像を合成することによって、透けた部分には立体物表面の色情報が反映されることとなる。従って、ブラシ画像を敷き詰めてレタッチ画像を生成する必要はなく、例えば、立体物表面の一部についてブラシ画像を配置したレタッチ画像とすることでレタッチ画像生成のコスト（処理時間）を低減する一方、立体物全体の画像に対して、絵画調の風合いを持たせることができる。
【００１３】
なお、投影画像生成手段によって生成される投影画像は、陰影付け（シェーディング処理）を施した画像であってもよいし、施していない画像であってもよい。また色情報を減色したセルアニメ調の画像であってもよい。
【００１４】
また、第２の発明は、第１の発明の画像生成情報であって、前記視点に基づく前記立体物の輪郭画像（例えば、図２の輪郭線画像７４８）を生成する輪郭画像生成手段（例えば、図３の画像生成演算部２４）として前記装置を機能させるための情報を更に含み、前記描画手段は、前記レタッチ画像と前記投影画像と前記輪郭画像とを合成することにより前記立体物の画像を描画することを特徴とする。
【００１５】
この第２の発明によれば、立体物の画像には、輪郭画像生成手段によって生成される輪郭画像が合成される。このため、絵画調の立体物の画像に、セルアニメ調の趣を与えることができる。なお、レタッチ画像と投影画像と輪郭画像との合成割合や合成順序は、任意に設定することとしてよく、例えば、輪郭画像の色情報を優先的に着色するような合成割合としたり、輪郭画像の色情報を最後に上書きするような処理とすることにより、輪郭をより強調させることとしてもよい。
【００１６】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明の画像生成情報であって、前記立体物が配置されるオブジェクト空間の光源設定を行う空間光源設定手段（例えば、図３のゲーム演算部２２）として前記装置を機能させるための情報と、前記視点及び前記空間光源設定手段により設定された光源に基づく所定のレンダリング処理を行うことにより、前記立体物の陰影情報を算出する陰影情報算出手段（例えば、図３の画像生成演算部２４、図１６のステップＳ１０２）として前記装置を機能させるための情報と、前記レタッチ画像生成手段は、前記陰影情報算出手段により算出された陰影情報に基づいて、前記ブラシ画像を配置する位置を決定する（例えば、図１９のサンプリング点設定処理）、ことを特徴とする。
【００１７】
この第３の発明によれば、レタッチ画像生成手段は、オブジェクト空間の光源が作用して施される立体物の陰影の情報に基づいて、ブラシ画像の配置位置を決定する。ブラシ画像を配置する際、重畳して配置すればするほど、ブラシ画像の色が濃く反映されることとなる。したがって、例えば、第４の発明のように、第３の発明の画像生成情報のレタッチ画像生成手段は、前記陰影情報算出手段によって算出された陰影情報に基づいて、高輝度部分に対して低輝度部分の方がブラシ画像の密集度が高くなるようにブラシ画像の配置位置を決定する（例えば、図１０の(ｄ)ランダムタイプｉｉｉ、(ｅ)ランダムタイプｉｖ）こととしてもよい。
【００１８】
また、第５の発明のように、第３又は第４の発明の画像生成情報におけるレタッチ画像生成手段を、前記陰影情報算出手段によって算出された陰影情報に基づいて、前記描画域の内、所定の輝度条件を満たす位置にブラシ画像を配置する（例えば、図１０の(ｄ)ランダムタイプｉｉｉ、(ｅ)ランダムタイプｉｖ）こととしてもよい。
【００１９】
この第５の発明によれば、例えば、一定の輝度以下の部分にのみブラシ画像を配置することとすれば、その輝度よりも高輝度の部分には、投影画像の色情報が表出されることとなる。従って、立体物の画像に表される陰影（明暗）の内、視覚的に効果のある部分を輝度情報に基づいて判別することで、様々な状況に適用して効果的な絵画調の画像をより高速に生成することができる。
【００２０】
また、第６の発明のように、第５の発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、前記陰影情報算出手段によって算出された陰影情報に基づいて、前記描画域の内、第１の輝度条件を満たす位置にブラシ画像を配置して第１のレタッチ画像（例えば、図３のハイライトレタッチ画像７４６）を生成し、第２の輝度条件を満たす位置にブラシ画像を配置して第２のレタッチ画像（例えば、図３のシャドーレタッチ画像７４７）をすることしても良よい。
【００２１】
第６の発明によれば、第５の発明と同様の効果を奏するとともに、陰影の状態に応じた異なるレタッチ画像を生成することによって、より効果的な絵画調の画像を生成できる。
【００２２】
第７の発明は、第３〜第６の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、ブラシ画像の配置位置の陰影情報に基づいて当該ブラシ画像の輝度情報を可変してレタッチ画像を生成する（例えば、図１７のステップＳ２１８〜Ｓ２２０）ことを特徴とする。
【００２３】
この第６の発明によれば、輝度の低い部分のブラシ画像の輝度を低くし、輝度の高い部分のブラシ画像の輝度を高くすることによって、オブジェクト空間における立体物の陰影をより正確に表現することができる。
【００２４】
第８の発明は、第１〜第７の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、前記立体物表面の法線を演算する法線演算手段（例えば、図３のレタッチ演算部２４６、図１７のステップＳ２０８）と、
前記ブラシ画像の配置位置に対応する前記立体物表面の位置の、前記法線演算手段によって演算された法線に基づいて、当該ブラシ画像の配置角度を決定し、この決定した配置角度で当該ブラシ画像を配置する処理を、配置する各ブラシ画像について行うブラシ配置手段（例えば、図３のレタッチ演算部２４６、図１７のステップＳ２１０〜Ｓ２１４）と、を有することを特徴とする。
【００２５】
ここで法線演算手段は、第９の発明のように法線の演算を実現することとしても良い。すなわち第９の発明は、第８の発明の画像生成情報であって、前記法線演算手段は、前記視点の視線方向に直交する第１方向を光線方向とする第１光源（例えば、図６の赤色平行光源Ｌｒ−１、Ｌｒ−２）と、前記視点の視線方向に直交する第２方向を光線方向とする第２光源（例えば、図６の緑色平行光源Ｌｇ−１、Ｌｇ−２）とを設定し、前記第１光源及び第２光源の光線を前記立体物に当てて、前記視点に基づく所定のレンダリング処理を実行して、当該立体物表面の法線を色情報で表した法線画像を生成することにより、前記立体物表面の法線を演算し、前記ブラシ配置手段は、前記ブラシ画像の配置位置に対応する前記法線画像の位置の色情報に基づいて、当該ブラシ画像の配置角度を決定し、この決定した配置角度で当該ブラシ画像を配置する処理を、配置する各ブラシ画像について行うことを特徴とする。
【００２６】
この第９の発明によれば、法線演算手段によって生成される法線画像は、立体物表面の法線が色情報として表現された画像であるため、例えば、立体物の表面に沿った配置角度でブラシ画像を配置するといったレタッチ画像生成手段によるレタッチ画像の生成を簡単に実現することができる。具体的には、第１光源と第２光源とによって、視線方向に直交する２方向から、立体物に光が当てられるため、その２方向からの光によって表される立体物表面の色情報が、そのまま法線に相当する情報となる。すなわち、視点から見れば、第１光源の光線の色情報に基づけば、立体物表面の第１方向に対する角度を推定することができ、第２光源の光線の色情報に基づけば、立体物表面の第２方向に対する角度を推定することができる。よって、法線画像には、視点からみて、立体物表面の法線の方向が、色情報となって表されることとなる。法線演算手段によって実行されるレンダリング処理自体は、公知のレンダリング処理と同様であって、一般的な画像生成装置に実装される、所謂レンダリング・エンジンと称されるＤＳＰ等のハードウェアによって実行可能な処理である。こういったハードウェアを実装した画像生成装置においては、本発明は一層有効である。
【００２７】
また、ブラシ配置手段によるブラシ画像の配置処理は、例えば、ブラシ画像に基準方向及び回転中心点を定義付けておき、ブラシ画像の基準方向及び回転基準点と、配置角度とに基づいて、ブラシ画像の配置方向を決めることとしてもよい。
【００２８】
この第９の発明の画像生成情報においては、より高速な処理を実現する発明として、第１０の発明がある。即ち、第１０の発明は、第９の発明の画像生成情報であって、前記描画バッファは、画素毎にＲＧＢ値を格納可能に形成されており、前記法線演算手段は、前記第１光源の光線色をＲＧＢの内の何れか１色とし、前記第２光源の光線色をＲＧＢの残る２色の内の１色として前記レンダリング処理を行って、画素毎のＲＧＢ値を演算することにより前記法線画像を生成し、前記ブラシ配置手段は、前記法線画像のＲＧＢ値の内、前記第１光源の光線色の値と前記第２光源の光線色の値とに基づいて当該ブラシ画像の配置位置の法線相当方向を演算することにより、当該配置位置における前記ブラシ画像の配置角度を決定する、ことを特徴とする。
【００２９】
この第１０の発明によれば、描画バッファは、画素毎にＲＧＢ（本明細書において、ＲＧＢとは、赤、緑、青の色の３原色のことを意味する。）値を格納する。このため、第１光源の光線色を例えばＲ（赤）とし、第２光源の光線色を例えばＧ（緑）とすれば、法線画像はＲとＧとの各色の値で表現されることとなる。このため、描画手段による法線相当方向の演算において、法線画像のＲとＧとの色の値を読み出せば演算を実行できるため、容易に法線相当方向を演算することができる。
【００３０】
なお、第１光源の光線方向と第２光源の光線方向とを直交する方向とすることにより、更に法線相当方向の演算を簡単にすることができる。
【００３１】
第１１の発明は、第９又は第１０の発明の画像生成情報であって、前記法線演算手段によって生成された法線画像の所与の位置（例えば、図７の画像中心Ｏｂ）から前記ブラシ画像の各配置位置それぞれへの方向を演算する方向演算手段（例えば、図３のレタッチ演算部２４６、図１７のＳ２０８）を前記装置に機能させるための情報を更に含み、前記ブラシ配置手段は、前記法線画像の色情報に基づいて求まる方向に前記方向演算手段によって演算された方向を合成することによって前記ブラシ画像の配置角度を決定する、ことを特徴とする。
【００３２】
例えば、視点が立体物を直視している場合には、画像の中心部分に立体物が描画される。一方、視点が立体物を斜視している場合には、画像の中心部分には立体物が描画されない。すなわち、画像の中心位置は、視点の視線方向となる。ところで、１つの立体物を絵画表現する場合、立体物の略中央を中心して、円弧状にブラシ画像を配置することができれば、より立体感のある表現を実現することができる。この第１１の発明によれば、例えば、法線画像の所与の位置を、法線画像における立体物の中心とすることにより、この表現を実現することができる。
【００３３】
また、所与の位置を、注視点の位置とすることにより、注視点を中心とした円弧状にブラシ画像を配置するように、ブラシ画像の配置角度を補正するといったこともできる。この場合には、注視点を中心した、画像の柄（ブラシ画像の模様）が表現されるため、観者の視線を誘引することができる。なお、方向演算手段によって演算された方向を合成する際の合成割合については適宜設定可能であり、例えば、所与の位置を注視点の位置とした場合、観者の視線をどの程度注視点に向けさせたいかによって、合成割合を可変することとしてもよい。例えば、注視点に対する注視度といったものを予め設定し、その注視度に応じて、合成割合を可変することとしてもよい。
【００３４】
また、第１２の発明は、第８〜第１１の何れかの発明の画像生成情報であって、前記立体物が配置されるオブジェクト空間の光源設定を行う空間光源設定手段（例えば、図３のゲーム演算部２２）として前記装置を機能させるための情報を更に含み、前記ブラシ配置手段は、前記立体物表面の法線の方向に前記空間光源設定手段により設定された光源の光線方向を合成することによって前記ブラシ画像の配置角度を決定する（例えば、図１７のステップＳ２０８）、ことを特徴とする。
【００３５】
この第１２の発明によれば、立体物が配置されるオブジェクト空間の光源の光線方向が加味されて、ブラシ画像の配置角度が決定されることとなる。従って、オブジェクト空間の光源に考慮した、矛盾のない画像を生成することができる。
【００３６】
より詳細に説明する。例えば、立体物の表面に沿ってブラシ画像を配置する場合を考える。この第１２の発明を適用しなかった場合には、ブラシ画像の模様が立体物の表面形状に沿って表れた画像となるが、オブジェクト空間の光の当たり具合によっては、その画像は矛盾するものとなり得る。より具体的に説明する。画像においては、光源は非常に重要な要素であるため、明るい部分を明るく、暗い部分を暗い色調で表現するのが通常である。しかし、光の明暗に関係なく、立体物の表面に沿ってブラシ画像を配置した場合には、ブラシ画像の模様によって、光の明暗とは無関係な柄が立体物表面に描かれることとなる。これは観者に違和感を与えるものである。第１２の発明によれば、オブジェクト空間に設定される光源の光線方向によって、ブラシ画像の配置角度が、いわば補正されることとなるため、この違和感を取り除き、オブジェクト空間の光源に考慮した、矛盾のない画像を生成することができる。
【００３７】
また、第１３の発明は、第１〜第１２の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、所与の条件に応じて配置するブラシ画像の数を可変してレタッチ画像を生成する（例えば、図１９のステップＳ３１８、Ｓ３２０〜Ｓ３２６）ことを特徴とする。
【００３８】
この第１３の発明によれば、種々の条件に応じて配置するブラシ画像の数を変えることができる。例えば、立体物表面の輝度に応じてブラシ画像の数を可変したりすることができる。即ち、コスト（処理時間や、絵画調に見える度合）を考慮した条件に設定することにより、絵画調の画像の生成速度をより高速化できる。
【００３９】
また、第１４の発明は、第１〜第１３の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、所与の条件に応じて配置するブラシ画像の大きさを可変してレタッチ画像を生成することを特徴とする。
【００４０】
この第１４の発明によれば、種々の条件に応じて配置するブラシ画像の大きさを変えることができる。例えば、立体物の描画域の内、中心からの距離に応じて配置するブラシ画像の大きさを可変したり（例えば、遠くなるほど大きくするように比例させる。）、立体物表面の輝度に応じてブラシ画像の大きさを可変したり（例えば、輝度が低くなる程小さくなるように比例させる。）することができる。即ち、コスト（処理時間や、絵画調に見える度合）を考慮した条件に設定することにより、絵画調の画像の生成速度をより高速化できる。
【００４１】
また、第１５の発明は、第１〜第１４の何れかの発明の画像生成情報であって、複数のブラシ画像の情報（例えば、図１５のブラシ画像７３４）を更に含み、前記レタッチ画像生成手段は、前記複数のブラシ画像の内、所与の条件に応じてブラシ画像を択一的に選択することによって、配置するブラシ画像を可変してレタッチ画像を生成することを特徴とする。
【００４２】
この第１５の発明によれば、ブラシ画像を可変して立体物の描画を行うことができるため、多種多様なタッチの立体物の画像を作成することができる。レタッチ画像生成手段によるブラシ画像の選択の条件としては、例えば、オブジェクト空間における立体物の輝度に応じたものであってもよい。即ち、輝度が閾値に達している位置（サンプリング位置）には第１のブラシ画像を選択し、閾値に達していない位置（サンプリング位置）には第２のブラシ画像を選択する。第２のブラシ画像に比べて第１のブラシ画像の方を、輝度の高い画像或いは大きさの大きい画像とすることにより、オブジェクト空間における立体物の陰影をより正確に表現することができる。
【００４３】
また、第１６の発明は、第１〜第１５の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、ブラシ画像を配置する際に、当該ブラシ画像の配置位置から所与の方向に向けて、一部重畳するように当該ブラシ画像を所定数配置する（例えば、図１８のＳ２３８）ことを特徴とする。
【００４４】
この第１６の発明によれば、例えば、１つのブラシ画像配置位置に対して、ブラシ画像を複数、一部重畳するように配置できるため、絵画調の画像の生成をより高速に実現することができる。また、ブラシ画像配置位置の法線相当方向を求めることができるならば、その法線相当方向にブラシ画像を一部重畳するように複数配置してもよい。この場合には、高速な描画と、立体物の表面に沿った違和感の生じ難い画像の生成とを実現することができる。
【００４５】
なお、第１７の発明として、第１６の発明の画像生成情報におけるレタッチ画像生成手段が、ブラシ画像を配置する際に、当該ブラシ画像の配置角度に基づいた所与の方向に向けて、一部重畳するように当該ブラシ画像を所定数配置することとしてもよい。この場合には、高速な描画と、より違和感の少ない画像の生成とを実現することができる。
【００４６】
また、第１８の発明は、第１〜第１７の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、配置したブラシ画像の配置位置を時間経過に応じてずらしてレタッチ画像を生成する（例えば、図１８のステップＳ２３２〜Ｓ２３６）ことを特徴とする。
【００４７】
この第１８の発明によれば、立体物や視点が動いていない場合であっても、ブラシ画像の配置位置のずらしによって、絵画調な立体物が存在しているという感覚（立体物表面がざわざわしたような感覚）を与えることができる。
【００４８】
また、第１９の発明は、第１〜第１８の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、配置したブラシ画像の配置角度を時間経過に応じてずらしてレタッチ画像を生成することを特徴とする。
【００４９】
この第１９の発明によれば、立体物や視点が動いていない場合であっても、ブラシ画像の配置角度のずらしによって、絵画調な立体物が存在しているという感覚（立体物表面がざわざわしたような感覚）を与えることができる。
【００５０】
また、第２０の発明のように、第１〜第１９の何れかの発明の画像生成情報を記憶したコンピュータ読取可能な情報記憶媒体を構成することとしてもよい。
【００５１】
【発明の実施の形態】
図１〜図２０を参照して、本発明を適用した一実施の形態について説明する。本実施の形態では、リアルタイムで３ＤＣＧ（３次元コンピュータ・グラフィックス）をレンダリングするビデオゲームにおいて、手書き風のタッチの入ったＮＰＲ画像を用いてゲーム画面を構成する場合を例に挙げて説明する。尚、本発明の適用はゲーム画面に限らず、３ＤＣＧによる動画を生成する場合について同様に適用できる。
【００５２】
[構成の説明]
図１は、本発明を適用した業務用のゲーム装置１３００の外観の一例を示す図である。同図に示すように、ゲーム装置１３００は、ゲーム画面を画像表示するディスプレイ１３０２と、ゲームの効果音やＢＧＭを出力するスピーカ１３０４と、前後左右方向への操作を入力するジョイスティック１３０６及びプッシュボタン１３０８と、演算処理によって装置を統合的に制御して所与のゲームを実行する制御ユニット１３２０とを備える。
【００５３】
制御ユニット１３２０には、ゲームの実行に必要なプログラムやデータ、及び手書き風のＮＰＲ画像を生成するためのプログラムやデータが格納されたＩＣメモリ１３２２と、ディスプレイ１３０２へ画像表示する情報を記憶する描画バッファ１３２４とが搭載されている。
【００５４】
プレーヤは、ディスプレイ１３０２に表示されたゲーム画面を見ながら、ジョイスティック１３０６で操作を入力し、プッシュボタン１３０８で各種コマンドを入力してゲームを楽しむ。
【００５５】
［手書き風タッチ入りＮＰＲ画像の生成方法の説明］
図２は、本実施の形態におけるゲーム画面の生成についての概要を説明する図である。ゲーム画面の動画は、例えば１秒間に８枚のフレーム画像７５０が連続的にディスプレイ１３０２に表示されることによって、動く画として見える。
【００５６】
本実施の形態では、一のフレーム画像７５０は、ペイント画像７４９にハイライトレタッチ画像７４６とシャドーレタッチ画像７４７及び輪郭線画像７４８を合成して生成される。
【００５７】
ペイント画像７４９は、陰影が無い状態のオブジェクトのカラー画像である。
輪郭線画像７４８は、オブジェクトのエッジを示す線画であって、セルアニメやマンガの線画に相当する。
ハイライトレタッチ画像７４６及びシャドーレタッチ画像７４７は、タッチに相当する濃淡が描画されたグレースケール画像である（後述するようにカラー画像であっても良い）。ハイライトレタッチ画像７４６及びシャドーレタッチ画像７４７は、陰影画像７４０とインテンスノーマルベクトル画像７４４とに基づいて生成される。インテンスノーマルベクトル画像７４４は、更にノーマルベクトル画像７４２に基づいて生成される。
【００５８】
生成順の概要を説明すると、先ずゲーム装置１３００は、陰影画像７４０とノーマルベクトル画像７４２とを生成する。
【００５９】
陰影画像７４０は、シェード画像とも呼ばれ、本実施の形態では光源から光をうけている面を高輝度（明）、陰部分を低輝度（暗）とするグレースケール画像である。ノーマルベクトル画像７４２は、オブジェクトＡを構成するポリゴン面の法線情報をピクセルの色情報であるＲＧＢ値（赤緑青の３原色の輝度値）として有するカラー画像であって、法線マップや法線画像とも呼ばれる。
【００６０】
ノーマルベクトル画像７４２からノーマルベクトルＶＮが求められる。ノーマルベクトルＶＮは、オブジェクトを構成するポリゴン面のスクリーン座標ＸＹ平面に投影された各座標に対応した法線ベクトルである。ゲーム装置１３００は、ノーマルベクトルＶＮを光線の方向と視線の方向とに基づいて補正し、インテンスノーマルベクトルＶＩとする。インテンスノーマルベクトルＶＩのベクトル値をピクセルの色情報であるＲＧＢ値として記憶するのがインテンスノーマルベクトル画像７４４である。
【００６１】
そして、ゲーム装置１３００は、インテンスノーマルベクトル画像７４４の色情報からインテンスノーマルベクトルＶＩを求める。そして、インテンスノーマルベクトルＶＩの方向にブラシ画像７３４を回転し、陰影画像７４０の輝度に応じた濃淡で所与のサンプリング点Ｐに描画して、ハイライトレタッチ画像７４６及びシャドーレタッチ画像７４７を生成する（図８参照）。
【００６２】
ハイライトレタッチ画像７４６及びシャドーレタッチ画像７４７は、陰影画像７４０の輝度の比較的明るい領域、比較的暗い領域（描画域）にそれぞれブラシ画像７３４を描画することによって生成される。
【００６３】
そして、例えばペイント画像７４９にハイライトレタッチ画像７４６を乗算合成することによってハイライトを手書き風に描画する。またシャドーレタッチ画像７４７をスクリーン合成することによってシャドー（陰影）を手書き風に描画する。そして、輪郭線画像７４８をペイント合成する。以上によって、オブジェクト合成画像７５２が生成される。オブジェクト合成画像７５２が一のフレーム画像７５０となる。
【００６４】
こうした合成をリアルタイムで繰り返すことによって、手書き風のＮＰＲ画像による複数のフレーム画像７５０を連続的に生成しゲーム画面の動画を作り出すことが出来る。
【００６５】
尚、ここで言う「乗算合成」とは、被合成画像の色情報（基本色）に合成画像の色情報（合成色）を掛け合わせる合成方法であって、合成色が黒の場合は合成結果は暗くとなり、合成色が白の場合は基本色がそのまま残る。
また「スクリーン合成」とは、被合成画像の色情報（基本色）に合成画像の色情報（合成色）をそれぞれ反転したカラーを掛け合わせる合成方法であって、合成色が黒の場合は基本色がそのまま残り、合成色が白の場合は合成結果は明るくなる。
【００６６】
［機能ブロックの説明］
図３は、本実施の形態における機能構成の一例を示す機能ブロック図である。同図に示すように、ゲーム装置１３００は、操作入力部１０と、処理部２０と、画像表示部３０と、音出力部４０と、記憶部７０とを有する。
【００６７】
操作入力部１０は、利用者による操作入力を受けつける。例えば、スイッチやレバー、トラックパッド、ダイヤル、タブレットなどによって実現される。図１のジョイスティック１３０６及びプッシュボタン１３０８がこれに該当する。
【００６８】
処理部２０は、所定のプログラムに基づいて種々の演算処理を実行し、ゲーム装置１３００の機能を統合的に制御するとともに、ゲーム演算と画像生成及び画像処理を実行する。その機能は、例えば、ＣＰＵ（ＣＩＳＣ型、ＲＩＳＣ型）、或いはＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェア及び関連するプログラム等により実現される。図１の制御ユニット１３２０がこれに該当する。
【００６９】
本実施の形態では、ゲーム演算をするゲーム演算部２２と、ゲーム演算の結果に基づいて各種画像データを生成する画像生成演算部２４と、画像生成演算部２４で生成された画像を合成しフレーム画像７５０を生成する画像合成部２６と、ゲーム音の信号を生成する音生成部２８とを含む。
【００７０】
ゲーム演算部２２は、仮想空間（オブジェクト空間）にオブジェクト（例えば、キャラクタや背景など）・光源・仮想視点を配置してゲーム空間を形成する。そして、操作入力部１０からの操作入力信号に基づいて所与のゲームルールに従ってオブジェクトを再配置させる。また、衝突判定やゲーム結果の演算なども実行する。即ち、ゲーム演算部２２によって、ゲームのルールに掛かる演算と仮想空間におけるオブジェクトのジオメトリ演算が実行される。
【００７１】
画像生成演算部２４は、ゲーム演算部２２によって演算された結果に基づいてシェーディング処理とレンダリング処理を実行する。そして、ペイント画像７４９・ハイライトレタッチ画像７４６・シャドーレタッチ画像７４７・輪郭線画像７４８・ノーマルベクトル画像７４２・陰影画像７４０などの各種画像データを生成する。
【００７２】
陰影画像７４０・ペイント画像７４９・輪郭線画像７４８は、何れも公知の３ＤＣＧソフト等によって実現されるシェーディング及びレンダリング機能によって適宜作成できる。何れの場合もフルカラーの写実的なシェーディングを経てレンダリングする必要は無く、限定された光源や限定された色情報のみを処理対象とするので、少ない演算処理で速やかに生成できる。
【００７３】
ノーマルベクトル画像７４２は、法線マップとも呼ばれ、オブジェクトを構成する面の法線情報ＸＹＺベクトル値を色情報であるＲＧＢ値として記憶するカラー画像である。
図６は、本実施の形態におけるノーマルベクトル画像７４２の生成方法の概念を説明する図である。例えば、オブジェクトＡのマテリアル属性を、アンビエント成分をＲＧＢ全て１．０（１００％）、ディフューズ成分もＲＧＢ全てを１．０（１００％）と設定する。そして、同図に示すように、仮想視点のローカル座標を基準に、Ｘ軸プラス方向に＋５０％の輝度の赤色平行光源Ｌｒ−１を設定し、マイナス方向に−５０％の輝度の赤色平行光源Ｌｒ−２を設定する。同様にしてＹ軸プラス方向に＋５０％の輝度の緑色平行光源Ｌｇ−１を設定し、マイナス方向に−５０％の輝度の緑色平行光源Ｌｇ−２を設定する。
【００７４】
そして、この状態でシェーディング及びレンダリングする。Ｘ方向及びＹ方向からオブジェクトＡに当った光は、各平行光源に対して正反射方向（真正面）に一番強く反射してその方向からずれるに従って弱くなる。即ち、正反射方向のピクセルの輝度値は「１２７」（「２５５」の５０％）となり、平行光線に対して直角になるとピクセルの輝度値は「０」になる。各軸マイナス方向に向いた位置では、輝度値には「−（マイナス）」が付く。従って、レンダリングされた画像のピクセルは「−１２７〜１２７（幅２５５）」の輝度値を有することになる。そして、この輝度値に等しく「１２７」を加え「０〜２５５」の値に補正して、ノーマルベクトル画像７４２のピクセルの色情報Ｒ値とＧ値に格納する。
【００７５】
ここでノーマルベクトルＶＮを考えると、ノーマルベクトルＶＮはオブジェクトを構成するポリゴン面の法線ベクトルなのでその大きさは「１」である。よって、輝度値「２５５」＝ベクトル値「１」、輝度値「１２７」＝ベクトル値「０」、輝度値「０」＝ベクトル値「−１」と対応づけることによって、レンダリングされた画像の各ピクセルが持つＲ値とＧ値から、ＸＹ平面に投影されたの法線方向を算出できる。例えば、Ｘ軸プラス方向に向いたＸＹ平面に垂直な面のＲＧ値は、（２５５，１２７）となりベクトル値は（１，０）となる。従って、ノーマルベクトルＶＮはＸＹ成分の２次元ベクトルである。
【００７６】
ノーマルベクトル画像７４２の生成において、本実施の形態では色情報Ｂ値を演算対象としない。これは後述するハイライトレタッチ画像７４６・シャドーレタッチ画像７４７の生成において、スクリーン座標ＸＹ平面に投影されたベクトル値のみで演算するためである。従って、ノーマルベクトル画像７４２の生成は、Ｘ軸とＹ軸方向に平行光源を設定する単純な条件で、且つ色情報のＢ値を演算対象外とすることにより簡単に実行できる。α値にはオブジェクトが描画されているか否かを識別するためのマスク情報として、オブジェクトが描画されているピクセルに「２５５」、描画されていないピクセルには「０」を格納するものとする。
尚、ノーマルベクトル画像７４２は上記の方法によって生成するとは限らず、適宜オブジェクトのポリゴンデータから算出するとしても良いのは勿論である。
【００７７】
本実施の形態における画像生成演算部２４には、ノーマルベクトル補正部２４４と、レタッチ演算部２４６とを含む。
【００７８】
ノーマルベクトル補正部２４４は、ノーマルベクトル画像７４２の各ピクセルの色情報のＲ値とＧ値として記憶されているノーマルベクトルＶＮを、▲１▼仮想空間に設定された光源の光線の方向、及び▲２▼画像中心Ｏｂと各ピクセルの位置関係、に応じて補正し、インテンスノーマルベクトル画像７４４を生成する。
【００７９】
図７は、本実施の形態におけるノーマルベクトルの補正の概念を説明する図であり、スクリーン座標上にある。
同図に示すように、先ずオブジェクトＡを描画する全ピクセルについて、ノーマルベクトル画像７４２のピクセルの色情報Ｒ値及びＧ値からノーマルベクトルＶＮを求める。更に光源Ｌの設定位置座標ＸＹ成分からＸＹ平面における光の方向を示す光線ベクトルＶＬ２を求める。また、例えばノーマルベクトル画像７４２の画像中心Ｏｂから処理対象のピクセルまでのベクトルである視線ベクトルＶＥを求める。そして、ノーマルベクトルＶＮ、光線ベクトルＶＬ２及び視線ベクトルＶＥとをそれぞれ単位ベクトル化して合成し、合成結果を更に単位ベクトル化する。
【００８０】
この最終的に求められたＸＹ２次元の単位ベクトルをインテンスノーマルベクトルＶＩと言う。インテンスノーマルベクトルＶＩの２次元ベクトル成分のＸ値とＹ値を、それぞれピクセルのＲ値とＧ値として有する画像をインテンスノーマルベクトル画像７４４と言う。インテンスノーマルベクトル画像７４４の生成においても、上述のノーマルベクトル画像７４２の生成時と同様の理由によって、ピクセルの色情報Ｂ値を演算対象外としている。従って、ベクトルの合成や単位ベクトル化などの処理が簡単になる。
【００８１】
レタッチ演算部２４６は、ノーマルベクトル補正部２４４で求められたインテンスノーマルベクトル画像７４４を参照し、インテンスノーマルベクトルＶＩに基づいてブラシ画像７３４を描画してハイライトレタッチ画像７４６とシャドーレタッチ画像７４７とを生成する。
【００８２】
図８は、本実施の形態におけるレタッチ画像の生成の概念を説明する図である。本実施の形態では、インテンスノーマルベクトルＶＩの方向にブラシ画像７３４の方向を合わせて描画する。
【００８３】
より具体的には、同図（ａ）に示すように、レタッチ演算部２４６がスクリーン座標上に所定数のサンプリング点Ｐの座標を設定する。サンプリング点Ｐの設定方法は、例えばランダムでも良いし所定の格子状に沿って設定するとしても良い。そして、同図（ｂ）に示すように、インテンスノーマルベクトル画像７４４から各サンプリング点Ｐの位置の色情報Ｒ値とＧ値とを参照してインテンスノーマルベクトルＶＩを求め、Ｘ軸との交差角度θを求める。
【００８４】
同図（ｃ）に示すように、ブラシ画像７３４は筆先によって着色される形状と着色の濃淡を輝度によって表すグレースケール画像である。ブラシ画像７３４はそれぞれ基準となるブラシ方向ＶＳを有している。そして、同図（ｄ）に示すように、レタッチ演算部２２６は、このブラシ方向ＶＳ（ＸＹの２次元ベクトル）をインテンスノーマルベクトルＶＩの方向に一致するようにブラシ画像７３４を交差角度（９０−θ）だけ時計方向に回転させ、レタッチ画像（ハイライトレタッチ画像７４６）のサンプリング点Ｐに描画する（同図（ｅ））。
描画時の描画色は、陰影画像７４０のサンプリング点Ｐの位置におけるグレースケール値に応じて決定される。多数のサンプリング点Ｐについてブラシ画像７３４を描画することによって、あたかも筆を何度も置いてタッチを付けたような画像を得ることができる。
【００８５】
前述のように本実施の形態においてはレタッチ画像は、その目的によってハイライトを表現するためのハイライトレタッチ画像７４６と、シャドーを表現するためのシャドーレタッチ画像７４７とが有る。そして、適当な合成方法でペイント画像７４９に画像合成することによって、ペイント画像７４９に目的のタッチを表現することができる。
【００８６】
画像合成部２６は、画像生成演算部２４によって生成された画像を演算処理によって合成してゲーム画面をバッファリングする。画像合成の方法は、公知の手法によって実現できる。何れの合成方法を使用するかは適宜選択する。画像合成部２６は、ＤＳＰなどのＬＳＩのハードウェア、フレームバッファによって実現できる。ＣＰＵに所定の画像処理プログラムを実行させることによって実現しても良い。
【００８７】
音生成部２８は、ゲーム音や効果音、ＢＧＭなどの音を生成し、音出力部４０に出力させる制御をする。音生成部２８は、例えばＤＳＰなどのＬＳＩのハードウェアに実現できる。また、ＣＰＵに所定の音生成プログラムを実行させることによって実現しても良い。
【００８８】
画像表示部３０は、画像合成部２６で構成されたフレーム画像７５０を画像表示する手段であって、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬＤなどの画像表示装置及びドライバによって実現される。図１の例ではディスプレイ１３０２がこれに該当する。
【００８９】
音出力部４０は、音生成部２８からの音信号に基づいて効果音やＢＧＭ等を音出力する。図１の例ではスピーカ１３０４がこれに該当する。
【００９０】
記憶部７０は、処理部２０で演算処理を実行するのに必要なプログラムや各種データを記憶する手段であって、例えば、各種ＩＣメモリ、ハードディスク、ＭＯ、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどによって実現される。図１の例では、ＩＣメモリ１３２２がこれに該当する。
【００９１】
記憶部７０には、実施の形態におけるゲームを実行させるためのプログラム及びデータを格納する画像生成情報７２を記憶する。
画像生成情報７２に含まれるプログラムとして、処理部２０をゲーム演算部２２として機能させるためのゲーム演算プログラム７２０と、画像生成演算部２４として機能させるための画像生成演算プログラム７２２と、画像合成部２６として機能させるための画像合成プログラム７２８とを記憶する。
画像生成演算プログラム７２２には、処理部２０をノーマルベクトル補正部２４４として機能させるためのノーマルベクトル補正プログラム７２４と、レタッチ演算部２４６として機能させるためのレタッチ演算プログラム７２６とが含まれる。
【００９２】
また、画像生成情報７２に含まれる設定データとして、オブジェクトデータ７１０と、ライティング設定７３０と、仮想視点設定７３２と、ブラシ画像７３４と、レコード情報７３６とを記憶する。
【００９３】
オブジェクトデータ７１０は、オブジェクトのモデリングの３次元データやオブジェクトの色情報などを格納するモデリングデータ７１２と、オブジェクトに施されるタッチの位置に当るサンプリング点Ｐを決定するための情報を格納するサンプリング設定情報７１４と、サンプリング点Ｐへのブラシ画像７３４の描画方法についての情報を設定するレタッチ設定情報７１６と、画像生成演算部２４によって生成された各種画像の合成方法についての情報を設定する情報である合成条件設定７１８とを含む。オブジェクトデータ７１０は、ゲームに登場する全てのオブジェクトについてそれぞれ予め設定される。
【００９４】
図４は、サンプリング設定情報７１４のデータ構成の一例を示す図である。
オブジェクトＩＤ７１４ａは、サンプリング設定情報７１４の識別情報であって、例えばオブジェクトの名称やファイル名が格納される。
サンプリングイメージ７１４ｂは、ブラシ画像７３４を描画する際に、オブジェクトの面のスクリーン座標ＸＹ平面における向きを表すベクトルの情報を何れの画像データから取得するかを指定する。本実施の形態では、インテンスノーマルベクトルＶＩの方向に基づいてブラシ画像７３４を描画するので、インテンスノーマルベクトル画像７４４がデフォルトとなっているが、適宜ノーマルベクトル画像７４２を設定できる。
【００９５】
サンプリングタイプ７１４ｃは、サンプリング点Ｐをどの様に配置するかを設定する。本実施の形態では格子状に設定するグリッドタイプとランダムに設定するランダムタイプとが選択できる。設定するサンプリング点Ｐの総数は、サンプリング数７１４ｇに格納される。
【００９６】
図９は、サンプリングタイプの異なるシャドーレタッチ画像７４７の例を示す図である。尚、便宜的に輪郭線を付加してある。同図（ａ）はランダムタイプの場合であり、タッチが不規則に描画されている。一方（ｂ）は、グリッドタイプの場合であり、タッチが規則的に描画されている。タッチによってカンバスのように比較的規則正しい肌目の画材の感じを表現する際に効果的である。
【００９７】
図４のサンプリングタイプ７１４ｃがランダムタイプに設定される場合は、更にランダムパタン７１４ｄによってサンプリング点Ｐを設定する範囲を設定できる。
【００９８】
図１０は、本実施の形態におけるランダムパタン７１４ｄを説明する概念図である。同図に示すように、例えば同図（ａ）のグリッドタイプでは、格子状にサンプリング点Ｐを設定する。同図（ｂ）のランダムタイプｉでは、スクリーン座標全体にランダムにサンプリング点Ｐを設定する。同図（ｃ）のランダムタイプｉｉでは、スクリーン座標のうちオブジェクトＡが描画されている部分にのみランダムにサンプリング点Ｐを設定する。オブジェクトＡが描画されている部分の識別は、例えばノーマルベクトル画像７４２のα値を参照して判断する。
【００９９】
同図（ｄ）のランダムタイプｉｉｉではスクリーン座標のうちオブジェクトＡが描画されている部分にのみランダムにサンプリング点Ｐを設定し、更に陰影画像７４０からサンプリング点Ｐの位置の輝度値を参照して（目安として等輝度線を破線表示）、輝度値が所定の条件（例えば、サンプリング輝度閾値７３３の以上或いは以下など）を満たすサンプリング点Ｐを有効とする。同図（ｅ）のランダムタイプｉｖでは、陰影画像７４０のサンプリング点Ｐの位置における輝度値を事前に参照し、輝度値が所定の条件を満たす範囲に全サンプリング点Ｐを設定する。
【０１００】
図４のサンプリングカーブ７１４ｅは、ランダムパタン７１４ｄのランダムタイプｉｉｉ及びｉｖにおいて、陰影画像７４０の輝度を参照する際に使用するサンプリング関数（フィルタ）の種類を設定する。
【０１０１】
図１１は、サンプリングカーブ７１４ｅで設定されるサンプリング関数の概念を説明する図である。サンプリング関数は、陰影画像７４０から読み出した輝度を入力とし、所定の関数によって算出される値を出力する。
同図（ａ）では、陰影画像７４０より取得できる輝度の値をより低く出力する。従って、陰影画像７４０の比較的明るい場所にもサンプリング点Ｐが設定されてタッチが入る。同図（ｂ）では反対に輝度をより高く出力する。従って陰影画像７４０の比較的暗い場所にサンプリング点Ｐが設定されてタッチが入ることになる。その他同図（ｃ）や（ｄ）のように設定しても良い。（ｄ）は関数の特性が更にランダムに変化する設定を示している。
前記ランダムパタン７１４ｄのランダムタイプｉｉｉ及びｉｖにおいて、陰影画像７４０の輝度に基づく判定をする場合には、サンプリング関数の出力値によって判定されることになる。
【０１０２】
本実施の形態では、サンプリングカーブ７１４ｅで設定できるサンプリング関数を予め複数用意しておき、オブジェクトの特性や環境条件（例えば、キャラクタのイメージや登場する環境の光の状態など）に応じて適宜選択される。
【０１０３】
サンプリングカーブオフセット量７１４ｆは、サンプリング関数のオフセット量ＯＦを設定する（図１１参照）。例えば、プラス方向のオフセットした場合、陰影画像７４０のある輝度以上或いは以下を「０」で出力する。
図１２は、同じ陰影画像７４０を元にしたサンプリングカーブオフセット量７１４ｆの異なるシャドーレタッチ画像７４７の例を示す図である。尚、便宜的に輪郭線を付加してある。同図（ａ）はオフセット量＝０の場合、（ｂ）はオフセット量＝３の場合をそれぞれ示す。同図（ｂ）は、プラス方向にオフセットしたことによって、相対的に入力値より高い値が出力される。従って、同じ輝度を境にサンプリング点Ｐを設定する／しないを判定するならば、（ｂ）のようにタッチが減少して明るい調子の手書き風ＮＰＲ画像を生成できる。
【０１０４】
図５は、本実施の形態におけるレタッチ設定情報７１６のデータ構成の一例を示す図である。レタッチ設定情報７１６は、生成するレタッチ画像毎に設定される。本実施の形態では、ハイライトレタッチ画像７４６とシャドーレタッチ画像７４７用にそれぞれ設定されるものとする。
【０１０５】
オブジェクトＩＤ７１６ａは、サンプリング設定情報７１４の識別情報であって、例えばオブジェクトの名称やファイル名が格納される。
使用ブラシ７１６ｂは、タッチとして描画するブラシ画像７３４を指定する。ブラシサイズ７１６ｃは、ブラシ画像７３４を描画する際の拡大／縮小率を設定する。
【０１０６】
ブラシロール７１６ｄは、レタッチ演算部２４６がブラシ画像７３４をインテンスノーマルベクトルＶＩ（サンプリングイメージ７１４ｂの設定によってはノーマルベクトルＶＮ）の方向にブラシ画像７３４の方向を合わせる際の、ブラシ画像７３４の回転量のオフセット値として設定する。
【０１０７】
図１３は、ブラシロール７１６ｄの概念を説明する図である。同図（ａ）に示すように、ブラシ画像７３４のブラシ方向ＶＳがオフセット量だけインテンスノーマルベクトルＶＩの方向からずれる。ブラシロール７１６ｄを適当に設定することによって、例えば平筆を縦に使う状態（ｂ）や横に使う状態（ｃ）など、複数のタッチ表現が可能になる。
【０１０８】
図５のブラシリピート数７１６ｅは、一のサンプリング点Ｐにブラシ画像７３４を描画する数を設定する。その際、どの程度ブラシ画像７３４をずらして描画するかは、ブラシ移動範囲７１６ｆに設定される範囲内に、ブラシリピート数７１６ｅが収まるように、適宜描画位置座標を増減する。図５の場合、一のサンプリング点Ｐについて、サンプリング点Ｐの位置座標を始点にインテンスノーマルベクトルＶＩの方向に１５ピクセルの範囲にブラシ画像７３４を３回描画するように、且つ一部が重畳するように描画位置が変更されて描画される。
【０１０９】
図１４は、ブラシリピートの概念を説明する図である。同図に示すように、一箇所のサンプリング点Ｐに対して一部重畳するようにしてブラシ画像７３４を描画する。一度に複数のブラシ画像７３４を描画できるので、処理を高速化できるとともに、サンプリング数７１４ｇをむやみに多く設定しなくとも十分なタッチを表現できる。
【０１１０】
本実施の形態では、図５のランダム設定方式７１６ｇ・位置オフセット範囲７１６ｈ・位置オフセット量７１６ｊ・回転オフセット範囲７１６ｋによって、サンプリング点Ｐに対するブラシ画像７３４を描画する相対位置を時間経過に応じてランダムに可変する（ずらす）ことが出来る。
【０１１１】
ランダム設定方式７１６ｇは、一の乱数発生関数が連続的に使用される条件を設定する。本実施の形態では、レタッチ画像の生成の都度異なる乱数発生関数を使用する「ＥＶＥＲＹモード」と、同一フレームでは同じ乱数発生関数を使用する「ＦＲＡＭＥモード」と、１シーンの間同じ乱数発生関数を使用する「ＳＣＥＮＥモード」を設定できる。尚、ここで必要とされるフレーム数やシーン数のカウントは、レコード情報７３６に適宜カウントされる。
【０１１２】
位置オフセット範囲７１６ｈは、サンプリング点Ｐに対するブラシ画像７３４を描画する位置に関するＸＹ軸共通のオフセット範囲を指定する。同図の場合、サンプリング点Ｐの位置をＸＹ軸方向プラス・マイナス５ピクセルの範囲でオフセットした位置に描画される。位置オフセット変化量７１６ｊは、更に１フレーム毎のオフセット量を設定する。回転オフセット範囲７１６ｋは、サンプリング点Ｐに対するブラシ画像７３４の相対角度のオフセット範囲を指定する。即ち、ブラシロール７１６ｄにランダムな変化をつける。
【０１１３】
従って、フレーム毎にブラシ画像７３４の描画される位置が微妙に異なる状態とすることによって、観者にとってあたかも手書き故の描画位置のズレや揺らぎを表現することができる。
従って、位置オフセット範囲７１６ｈ、位置オフセット変化量７１６ｊ、回転オフセット範囲７１６ｋを大きくすると、フレーム間におけるタッチの位置ズレが大きくなり、勢いの有る荒削りな感じを受ける手書き風タッチを作り出すことができる。逆に値を小さくすると、フレーム間におけるタッチの位置ズレが小さくなるので、穏やかな緻密な感じを受けるタッチを作り出せる。
【０１１４】
また、本実施の形態では、ブラシ画像７３４の描画の色情報を設定することができる。
カラーサンプリング素材７１６ｍは、ブラシ画像７３４をサンプリング点Ｐに描画する場合の濃淡を何れの画像データを参照して決定するかを指定する。本実施の形態では、陰影画像７４０をサンプリング素材とする「ＮＯＮＥ」がデフォルトであるが、例えば所定の紙や布のテクスチャ画像データを指定することによって、手書き風のタッチのなかに擦れた感じを表現することもできる。
【０１１５】
カラーサンプリングカーブ７１６ｎは、カラーサンプリング素材７１６ｍで指定された画像データから取得された色情報を可変するサンプリング関数を設定する。例えば、取得された色情報を所定の関数で補正し、明暗の強調や平均化などが成される。サンプリング関数は、図１１で示したのと同様の特性を有する。
カーブオフセット７１６ｐは、カラーサンプリングカーブ７１６ｎで設定されたサンプリング関数のオフセット値を設定する。
【０１１６】
ブラシカラー７１６ｒは、ブラシ画像７３４に与える特定の色情報を設定する。デフォルトは黒であるが、例えば赤を設定すると赤色でタッチをいれることできる。
【０１１７】
色数７１６ｓは、ブラシ画像７３４の色階調を設定する。即ち、カラーサンプリングカーブ７１６ｎで設定されたサンプリング関数によって得られた色情報は、更に指定された色階調に変換される。
【０１１８】
合成条件設定７１８は、ペイント画像７４９、ハイライトレタッチ画像７４６、シャドーレタッチ画像７４７、輪郭線画像７４８について、それぞれどの合成方法で合成するかを指定する。
例えば、ハイライトレタッチ画像７４６の場合、ハイライトのタッチを入れたい部分を明色とし、入れない場所を暗色とするグレースケール画像なので、ペイント画像７４９にスクリーン合成すると、明色の部分のみペイント画像７４９のもともとの色（基本色）が明色にシフトする。従って、基本色の色相を残しつつ明るいハイライトのタッチが合成される。
【０１１９】
シャドーレタッチ画像７４７の場合、シャドーのタッチを入れたい場所を暗色とし入れたくない場所を明色とするグレースケール画像なので、ペイント画像７４９に乗算合成する。従って、明色の部分はペイント画像７４９の基本色がそのまま残り、暗色部分の輝度が落ちる。従って、基本色の色相を残しつつ暗いシャドーのタッチが合成される。輪郭線画像も同様に設定できる。
【０１２０】
ライティング設定７３０は、仮想空間に配置する光源の設定情報を格納する。
仮想視点設定７３２は、仮想空間内における仮想視点Ｃの位置、回転角度、画角などの設定を格納する。
【０１２１】
ブラシ画像７３４は、絵筆やペンなどの画材を紙に置いたときに付く彩色される濃淡パターンに相当するグレースケール画像である。図１５は、ブラシ画像７３４の一例を示す図である。所望するタッチを実現できるように適宜パターンを予め用意する。また，その大きさも、例えば６４×６４ピクセル、１２８×１２８ピクセルなどの様に所望するタッチに応じて適宜設定する。
【０１２２】
また、記憶部７０には、画像データとして陰影画像７４０と、ノーマルベクトル画像７４２と、インテンスノーマルベクトル画像７４４と、ハイライトレタッチ画像７４６と、シャドーレタッチ画像７４７と、輪郭線画像７４８と、ペイント画像７４９と、ペイント画像にハイライトレタッチ画像７４６・シャドーレタッチ画像７４７・輪郭線画像７４８が合成されたオブジェクト合成画像７５２とが一時的に記憶される。
記憶部７０の一部は描画用フレームバッファとして機能し、フレーム画像７５０を記憶する。
【０１２３】
［処理の説明］
次に、図１６〜図１９を参照して、本実施の形態における処理の流れについて説明する。ここでは、ゲーム演算に関する処理は従来と同様に実施されるものとして省略し、ゲーム演算部２２の演算結果（ジオメトリ演算の結果）に基づいて画像の生成から画像合成、画像表示までを説明する。
【０１２４】
図１６は、本実施の形態における画像生成表示処理の流れを説明するためのフローチャートである。同図に示すように、先ず画像生成演算部２４は、ゲーム画面に描画されるオブジェクトについて、手書き風のタッチの入ったＮＰＲ画像であるオブジェクト合成画像を生成するためのループ処理▲１▼を実行する（ステップＳ１０１）。
【０１２５】
ループ処理では、画像生成演算部２４は先ず陰影画像７４０を生成し（ステップＳ１０２）、次いでノーマルベクトル画像７４２を生成する（ステップＳ１０４）。
【０１２６】
次に、ノーマルベクトル補正部２４４が、サンプリング設定情報を参照し（ステップＳ１０６）、サンプリングイメージ７１４ｂがインテンスノーマルベクトル画像７４４に設定されている場合（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、ノーマルベクトル画像７４２からインテンスノーマルベクトル画像７４４を求める（ステップＳ１１０）。より具体的には、ノーマルベクトル画像７４２からノーマルベクトルＶＮが求められる。ノーマルベクトルＶＮは、オブジェクトを構成するポリゴン面のスクリーン座標ＸＹ平面に投影された場合の方向を示す法線ベクトルである。ゲーム装置１３００は、ノーマルベクトルＶＮを光線の方向と視線の方向とに基づいて補正し、インテンスノーマルベクトルＶＩとする。インテンスノーマルベクトルＶＩのベクトル値をインテンスノーマルベクトル画像７４４のピクセルの色情報であるＲＧＢ値として記憶する。
【０１２７】
次に、レタッチ演算部２４６は、レタッチ設定情報７１６を参照して（ステップＳ１１２）、レタッチ画像生成処理を実行して、ハイライトレタッチ画像７４６を生成する（ステップＳ１１４）。
【０１２８】
図１７及び図１８は、本実施の形態におけるレタッチ画像生成処理の流れを説明するためのフローチャートである。
先ず、タッチを施す位置に当るサンプリング点Ｐを決定する。
レタッチ演算部２４６は、サンプリング設定情報７１４を参照して、サンプリング点設定処理を実行してスクリーン座標上にサンプリング点Ｐを設定する（ステップＳ２０２）。サンプリング点Ｐの位置座標は記憶部７０に記憶される。
【０１２９】
図１９は、本実施の形態におけるサンプリング点設定処理の流れを説明するための図である。同図に示すように、レタッチ演算部２４６は、サンプリングタイプ７１４ｃが「グリッド」に指定されている場合（ステップＳ３０２のＹＥＳ）、スクリーン座標上にサンプリング数７１４ｇだけサンプリング点Ｐを所定の格子上に設定する（ステップＳ３０４）。
【０１３０】
サンプリングタイプ７１４ｃが「ランダム」に指定されている場合（ステップＳ３０２のＮＯ）、更にランダムパタン７１４ｄを参照する（ステップＳ３０６）。
【０１３１】
ランダムパタン７１４ｄがランダムパタンｉの場合、サンプリング点Ｐを条件に従ってスクリーン座標全域に対してランダムにサンプリング点Ｐを設定する（ステップＳ３０８）。
【０１３２】
ランダムパタン７１４ｄがランダムパタンｉｉの場合、オブジェクトの描画されている範囲内にのみサンプリング点Ｐを設定する（ステップＳ３１０）。範囲は、例えばノーマルベクトルＶＮのα値を参照して判定する。
【０１３３】
ランダムパタン７１４ｄがランダムパタンｉｉｉの場合、オブジェクトの描画されている範囲内にのみサンプリング点Ｐを設定し（ステップＳ３１１）、陰影画像７４０の各サンプリング点Ｐの輝度を取得する（ステップＳ３１２）。取得したサンプリング点Ｐの輝度をサンプリングカーブ７１４ｅに指定されたサンプリング関数をサンプリングカーブオフセット量７１４ｆに従ってオフセットし（ステップＳ３１４）、オフセット後のサンプリング関数で陰影画像７４０から取得した輝度を補正した値を算出する（ステップＳ３１６）。そして、該補正値が所定条件（例えば、輝度閾値より以上／以下など）を満さないサンプリング点Ｐを削除する（ステップＳ３１８）。
【０１３４】
ランダムパタン７１４ｄがランダムパタンｉｖの場合、陰影画像７４０からオブジェクトが描画されている範囲の輝度を取得し（ステップＳ３２０）、サンプリングカーブ７１４ｅに指定されたサンプリング関数をサンプリングカーブオフセット量７１４ｆに従ってオフセットし（ステップＳ３２２）、オフセット後のサンプリング関数で陰影画像７４０から取得した輝度を補正した値を算出する（ステップＳ３２４）。該補正値が所定条件を満たす範囲にサンプリング点Ｐを設定する（ステップＳ３２６）。
【０１３５】
サンプリング点Ｐを設定したならば、サンプリング設定処理を終了し図１７のフローに戻る。
【０１３６】
図１７において、サンプリング点設定処理によって設定された全てのサンプリング点Ｐについて以下のループ処理▲２▼を実行する（ステップＳ２０４）。
【０１３７】
ループ処理▲２▼では、先ずタッチを描画するブラシ画像７３４を用意する。
レタッチ演算部２４６は、使用ブラシ７１６ｂを参照してブラシ画像７３４を読み出す（ステップＳ２０６）。次に、サンプリングイメージ７１４ｂで指定される画像（この場合インテンスノーマルベクトル画像）を参照してサンプリング点Ｐの位置の色情報を読出しインテンスノーマルベクトルＶＩを求める（ステップＳ２０８）。
【０１３８】
インテンスノーマルベクトルＶＩが求められたならば、レタッチ演算部２４６は、ブラシ方向ＶＳをインテンスノーマルベクトルＶＩと合わせるようにブラシ画像７３４を回転させる（ステップＳ２１０）。この際、ブラシロール７１６ｄを加算して回転させる（ステップＳ２１２）。これで、基本的なブラシの方向が決定されたことになる。
【０１３９】
次に、ブラシ画像７３４を描画する色（描画色）を決定する。
ブラシカラー７１６ｒが指定されている場合（ステップＳ２１４のＹＥＳ）、ブラシ画像７３４のグレースケールをブラシカラー７１６ｒのカラースケールに変換する（ステップＳ２１６）。例えば、ブラシカラー７１６ｒで黄色が指定されている場合、ブラシ画像７３４は、指定された黄色の明暗によるカラースケールとなる。このスケール変換後のブラシ画像７３４で描画すると、黄色を帯びた明暗によるタッチとなる。
【０１４０】
ブラシカラー７１６ｒが指定されず（ステップＳ２１８のＮＯ）、カラーサンプリング素材７１６ｍが指定されていない（「ＮＯＮＥ」）場合（ステップＳ２１８のＹＥＳ）、陰影画像７４０からサンプリング点Ｐの位置の輝度を参照し（ステップＳ２１９）、ブラシ画像７３４のグレースケールを参照した輝度に基づいて変換する（ステップＳ２２０）。即ち、ブラシ画像７３４はグレースケール画像のままであるが、陰影画像７４０におけるサンプリング点Ｐの位置の輝度に応じてグレースケールにシフトされる。この輝度変換後のブラシ画像７３４で描画すると、陰影画像７４０に応じた明暗を有するタッチとなる。
【０１４１】
カラーサンプリング素材７１６ｍが特定の画像を指定している場合（ステップＳ２１８のＮＯ）、指定されている画像からのサンプリング点Ｐの位置の色情報を取得し（ステップＳ２２２）、カラーサンプリングカーブ７１６ｎに指定されたサンプリング関数をカーブオフセット７１６ｐに従ってオフセットし（ステップＳ２２４）、ブラシ画像７３４のグレースケールをオフセット後のサンプリング関数で該色情報を補正した値に基づいてカラースケールに変換する（ステップＳ２２６）。
【０１４２】
ここで、色数７１６ｓで描画可能な色数が指定されている場合（ステップＳ２２８のＹＥＳ）、ブラシ画像７３４の輝度のスケールを指定された色数に段階化する（ステップＳ２３０）。即ち、ブラシ画像７３４は段階的な輝度のスケールとなる。このスケール変換後のブラシ画像７３４で描画すると、あたかも色数の限定されたセルアニメ調のタッチとなる。
【０１４３】
次に、描画色が決定されたブラシ画像７３４について、描画の大きさとサンプリング点Ｐへの描画位置のずらしを決定し、ブラシ画像７３４を描画する（図１８）。先ずブラシサイズ７１６ｃを参照して、ブラシ画像７３４を拡大或いは縮小する(ステップＳ２３２)。次に、ランダム設定方式７１６ｇの条件に従って乱数発生関数を決定して乱数を発生する（ステップＳ２３４）。この乱数に基づいて、回転オフセット範囲７１６ｋに従ってブラシ画像７３４を回転させ（ステップＳ２３６）、位置オフセット範囲７１６ｈ及び位置オフセット変化量７１６ｊに従ってサンプリング点Ｐの位置座標からのＸＹのオフセット量を算出して、描画位置をオフセットする（ステップＳ２３８）。
【０１４４】
描画位置が決定されたならば、ブラシ移動範囲７１６ｆとブラシリピート数７１６ｅを参照し（ステップＳ２４０）、ブラシリピート数７１６ｅのブラシ画像７３４がブラシ移動範囲７１６ｆに納まるように、描画位置を段階的に変更しながらブラシ画像７３４をハイライトレタッチ画像７４６上に描画する（ステップＳ２４２）。
以上のループ処理を全サンプリング点Ｐに実行し（ステップＳ２４４）、図１６のフローに戻る。
【０１４５】
図１６において、次に画像生成演算部２４は、ペイント画像７４９を生成する（ステップＳ１１６）。そして、画像合成部２６が、ペイント画像７４９とハイライトレタッチ画像７４６とを、合成条件設定７１８で指定された合成方法によって画像合成する（ステップＳ１１８）。
【０１４６】
次に画像生成演算部２４は、輪郭線画像７４８を生成する（ステップＳ１２０）。そして、画像合成部２６が先に画像合成された画像に更に合成条件設定７１８で指定された合成方法によって輪郭線画像７４８を画像合成する（ステップＳ１２２）。この状態で、ペイント画像７４９にハイライトのタッチと、輪郭線が合成されたＮＰＲ画像が出来あがったことになる。そして、ノーマルベクトル画像７４２のα値を当該ＮＰＲ画像に格納する（ステップＳ１２４）。
【０１４７】
次に、レタッチ演算部２４６は、レタッチ画像生成処理を実行して、シャドーレタッチ画像７４７を生成する（ステップＳ１２６）。
シャドーレタッチ画像７４７が生成されたならば、画像合成部２６は合成条件設定７１８で指定された合成方法で、ペイント画像７４９にハイライトのタッチと、輪郭線が合成されたＮＰＲ画像にシャドーレタッチ画像７４７を画像合成する（ステップＳ１２８）。そして、合成結果をオブジェクト合成画像７５２として記憶部７０に記憶する（ステップＳ１３０）。
この状態で、ペイント画像７４９にハイライトのタッチと、シャドーのタッチと、輪郭線が合成されたＮＰＲ画像が出来あがったことになる。
【０１４８】
以上のループ処理をスクリーン画像に表示される全てのオブジェクトに実行したならば（ステップＳ１３２）、それらのオブジェクト合成画像７５２をα合成してフレーム画像７５０とする（ステップＳ１３４）。フレーム画像７５０は、描画用フレームバッファに格納され、画像表示部３０にゲーム画面の動画の１フレームとして表示される（ステップＳ１３６）。
【０１４９】
以上の処理によって手書き風のタッチの入ったＮＰＲ画像の動画としてゲーム画面を表示することができる。
【０１５０】
[ハードウェアの構成]
図２０は、本実施の形態におけるゲーム装置１３００を実現できるハードウェア構成の一例を示す図である。ゲーム装置１３００は、ＣＰＵ１０００と、ＲＯＭ１００２と、ＲＡＭ１００４と、情報記憶媒体１００６と、音生成ＩＣ１００８と、画像生成ＩＣ１０１０と、Ｉ／Ｏポート１０１２及び１０１４とを有し、システムバス１０１６により相互にデータの入出力可能に接続されている。
【０１５１】
ＣＰＵ１０００は、図３における処理部２０に該当し、情報記憶媒体１００６に格納されているプログラム、ＲＯＭ１００２に格納されているシステムプログラム、コントロール装置１０２２によって入力される操作入力信号等に従って、装置全体の制御や各種のデータ処理を行う。
【０１５２】
ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００４及び情報記憶媒体１００６は、図３における記憶部７０に該当する。
ＲＯＭ１００２は、図１のＩＣメモリ１３２２に該当し、図３の画像生成情報７２、特に予め設定されているプログラムやデータを記憶する。ＲＡＭ１００４は、ＣＰＵ１０００の作業領域などとして用いられる記憶手段であり、情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２の所与の内容、或いはＣＰＵ１０００の演算結果が格納される。情報記憶媒体１００６は、ＩＣメモリカードや着脱自在なハードディスクユニット、ＭＯなどによって実現され、図３のゲーム演算部２２によって求められるゲームプレイ情報（図示略）などを主に記憶する。
【０１５３】
音生成ＩＣ１００８は、情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２に記憶される情報に基づいて操作音等を生成する集積回路であり、生成された音はスピーカ１０２０によって出力される。スピーカ１０２０は、図１のスピーカ１３０４に該当する。
【０１５４】
画像生成ＩＣ１０１０は、ＲＡＭ１００４、ＲＯＭ１００２、情報記憶媒体１００６等から出力される画像情報にもとづいて表示装置１０１８に画像を出力するための画素情報を生成する集積回路である。なお、表示装置１０１８は、図３における画像表示部３０、図１におけるディスプレイ１３０２に該当する。
【０１５５】
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。
コントロール装置１０２２は、図３における操作入力部１０に該当し、操作パネルや図１のジョイスティック１３０６やプッシュボタン１３０８等に相当するものであり、プレーヤがゲームの進行に応じて種々のゲーム操作を入力するための装置である。
【０１５６】
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取りするものであり、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与の情報を送受信したり、通信回線を介して、ゲームプログラム等の情報を送受信することなどに利用される。例えば図１における制御ユニット１３２０に内蔵される。
【０１５７】
尚、画像生成ＩＣ１０１０、音生成ＩＣ１００８等で行われる処理はＣＰＵ１０００、或いは汎用のＤＳＰ等によってソフトウェア的に実行されても良い。
【０１５８】
以上の構成によれば、レタッチ演算部２４６は、ブラシ画像７３４を複数配置してハイライトレタッチ画像７４６及びシャドーレタッチ画像７４７を生成するため、重畳するブラシ画像７３４の数などによって、レタッチ画像に濃淡を表すことができる。ただし、ブラシ画像７３４が配置されていなかったり、重畳している数が少なかったりする部分は、ブラシ画像７３４の色情報が反映されず、透けた部分となる。しかし、レタッチ画像にペイント画像７４９を合成することによって、透けた部分にはオブジェクトの表面の色情報が反映されることとなる。
【０１５９】
従って、ブラシ画像７３４を敷き詰めてハイライトレタッチ画像７４６及びシャドーレタッチ画像７４７を生成する必要はなく、レタッチ画像生成のコスト（処理時間）を低減する一方、オブジェクトの画像に対して、絵画調の風合いを持たせることができる。
【０１６０】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明の適用がこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜構成要素の追加・変更・削除を行っても良い。
【０１６１】
例えば、ゲーム装置１３００は、家庭用ゲーム装置や携帯用ゲーム装置、ＰＤＡ、多機能計算機などそのほかの装置であっても良いのは勿論である。また、ゲーム装置１３００はスタンドアローンの装置に限らず、ネットワーク接続された複数の装置で機能を分散して実現する構成であっても良い。
【０１６２】
また、サンプリング数７１４ｇは固定に限らず適宜可変するとしても良い。より具体的には、例えばサンプリング点設定処理の実行時最初に、オブジェクトＡの画像中心Ｏｂから仮想視点Ｃまでの距離を算出し当該距離に比例してサンプリング数７１４ｇを可変する。
これによって、オブジェクトＡが仮想視点Ｃから遠くに離れた位置に配置され、画面におけるオブジェクトＡが描画されている面積が小さい場合、多数のタッチを施してもタッチ同士が重なって意味をなさなくなるのでサンプリング数７１４ｇを距離に応じて適切な数に削減して処理負荷を軽減する。逆に、オブジェクトＡが仮想視点Ｃの近くに配置され、画面におけるオブジェクトＡが描画されている面積が大きくなる場合、サンプリング数７１４ｇを増加してタッチの不足を補うことができる。
【０１６３】
また、ブラシサイズ７１６ｃは固定に限らず可変するとしても良い。例えば、レタッチ画像生成処理（図１８）のステップＳ２３２において、オブジェクトＡの画像中心Ｏｂから仮想視点Ｃまでの距離を算出し当該距離に比例してブラシサイズ７１６ｃを可変する。これによって、仮想視点Ｃから離れたオブジェクトＡのタッチを細かく、近くのオブジェクトＡのタッチを大きく設定できる。
【０１６４】
また、各種画像データの生成については、ペイント画像７４９・ハイライトレタッチ画像７４６・シャドーレタッチ画像７４７・輪郭線画像７４８・ノーマルベクトル画像７４２・陰影画像７４０は、必ずしも画像生成演算部２４で生成するに限らず、複雑なモデルなど生成に時間を要する場合には、適宜予め画像を用意しておいて使用するとしても構わない。
【０１６５】
また、インテンスノーマルベクトルＶＩは、ノーマルベクトル画像７４２より求めるに限らず、例えば適宜オブジェクトのポリゴンデータからノーマルベクトルＶＮを読み出して使用するとしても良いのは勿論である。
【０１６６】
【発明の効果】
本発明によれば、ブラシ画像を複数配置してレタッチ画像を生成するため、重畳するブラシ画像の数などによって、レタッチ画像に濃淡を表すことができる。そして、レタッチ画像に投影画像を合成することによって、立体物表面の色情報が反映された手書き風の画像を生成する。ブラシ画像を敷き詰めてレタッチ画像を生成する必要はなく、例えば、立体物表面の一部についてブラシ画像を配置したレタッチ画像とすることでレタッチ画像生成のコスト（処理時間）を低減する一方、立体物全体の画像に対して、絵画調の風合いを持たせることができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した業務用のゲーム装置の外観の一例を示す図。
【図２】ゲーム画面の生成についての概要を説明する図。
【図３】機能構成の一例を示す機能ブロック図。
【図４】サンプリング設定情報のデータ構成の一例を示す図。
【図５】レタッチ設定情報のデータ構成の一例を示す図。
【図６】ノーマルベクトル画像の生成方法の概念を説明する図。
【図７】ノーマルベクトルの補正の概念を説明する図。
【図８】レタッチ画像の生成の概念を説明する図。
【図９】サンプリングタイプの異なるシャドーレタッチ画像の例を示す図。
【図１０】ランダムパタンの例を説明する概念図。
【図１１】サンプリングカーブで設定されるサンプリング関数の概念を説明する図。
【図１２】同じ陰影画像を元にしたサンプリングカーブオフセット量の異なるレタッチ画像の例を示す図。
【図１３】ブラシロールの概念を説明する図。
【図１４】ブラシリピートの概念を説明する図。
【図１５】ブラシ画像の例を示す図。
【図１６】画像生成表示処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図１７】レタッチ画像生成処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図１８】レタッチ画像生成処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図１９】サンプリング点設定処理の流れを説明するための図。
【図２０】ゲーム装置を実現するハードウェア構成の一例を示す図。
【符号の説明】
２０ 処理部
２２ ゲーム演算部
２４ 画像生成演算部
２４４ ノーマルベクトル補正部
２４６ レタッチ演算部
２６ 画像合成部
７０ 記憶部
７２ 画像生成情報
７１０ オブジェクトデータ
７１２ モデリングデータ
７１４ サンプリング設定情報
７１６ レタッチ設定情報
７１８ 合成条件設定
７２０ ゲーム演算プログラム
７２２ 画像生成演算プログラム
７２４ ノーマルベクトル補正プログラム
７２６ レタッチ演算プログラム
７２８ 画像合成プログラム
７３４ ブラシ画像
７４０ 陰影画像
７４２ ノーマルベクトル画像
７４４ インテンスノーマルベクトル画像
７４６ ハイライトレタッチ画像
７４７ シャドーレタッチ画像
７４８ 輪郭線画像
７４９ ペイント画像
７５０ フレーム画像
７５２ オブジェクト合成画像
１３００ ゲーム装置
１３０２ ディスプレイ
１３２０ 制御ユニット
１３２４ 描画バッファ
Ａ オブジェクト
Ｃ 仮想視点
Ｌ 光源
Ｌｇ 緑色平行光源
Ｌｒ 赤色平行光源
Ｏｂ 画像中心
Ｐ サンプリング点
ＶＥ 視線ベクトル
ＶＩ インテンスノーマルベクトル
ＶＬ２ 光線ベクトル
ＶＮ ノーマルベクトル
ＶＳ ブラシ方向
【発明の属する技術分野】
本発明は、所与の視点から見た立体物の画像を生成し、生成した画像の色情報を描画バッファに書き込むことによって前記立体物を描画するためのプログラム等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンピュータ・グラフィックス（以下、適宜「ＣＧ」という。）の技術の多くは、より写実的な画像を得るためのものであるが、絵画風の画像（以下、適宜「ＮＰＲ画像（ノン・フォトリアリスティック・レンダリング画像）」と言う）を得るための研究も種々成されている。
【０００３】
絵画風の画像の内、特にセルアニメ調の画像を得るための技術開発が盛んである。セルアニメ調の画像は、いわゆるベタ塗りと言われる、階調の少ない画像であるが、単調な色彩の上に縁取られる輪郭によって、キャラクタの豊かな表情が表現される。セルアニメ調の画像を得るための技術として、３次元ＣＧのレンダリング処理を利用してセルアニメ調の彩色を決定する技術（特許文献１）や、輪郭を生成するための技術が知られている（特許文献２）。
【０００４】
一方、セルアニメ調でない絵画風の画像として、油絵のような手書き風の画像を生成する技術研究も行われている。実写画像から手書き風画像に変換する技術として、エッジ検出フィルタを用いてエッジ強度とその傾きを検出し、タッチ（本願におけるブラシ画像）の形状を決定する技術が知られている（特許文献３）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２３１０２９号公報
【特許文献２】
特許第３２５３０２０号公報
【特許文献３】
特許第２８６２０８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、手書き風の画像を生成する技術においては、画像処理に関するコスト（特に時間）が膨大であり、より短時間で効果的な手書き風の画像を得る技術が求められている。特許文献３の技術も、より短時間に手書き風の画像を得ることを目的とするものであるが、実写画像にエッジ検出フィルタをかけることによって検出された輪郭線方向にタッチを書き込んでいくものであるため、必ずしも輪郭を正確に検出できるわけではない。従って、実写画像の中から正確にモデルの部分を抽出できず、誤った方向にタッチを書き込むといった事象が起こり得た。
【０００７】
３次元ＣＧにおいては、オブジェクト空間に複数のプリミティブ面（例えばポリゴン）から成る立体物を配置し、レンダリングを行うことによって所与の視点から見た２次元の画像を生成する。このため、立体物の輪郭部分等は、オブジェクト空間の座標系で特定することができる。また、座標系が定義されたオブジェクト空間に立体物を配置するため、演算によって所望の部位の座標を正確に求めることができる。但し、これらの座標計算は、コスト（特に時間）に相反する問題である。特に、ゲーム機等において、リアルタイムに画像を生成する（１フレーム毎に画像を生成する）ような場合においては、コスト（特に時間）の問題は切実である。
【０００８】
本発明の課題は、オブジェクト空間に立体物を配置する場合において、絵画風の画像をより高速に作成することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、第１の発明の画像生成情報は、所与の視点から見た立体物の画像を生成し、生成した画像の色情報を描画バッファ（例えば、図１の描画バッファ１３２４）に書き込むことによって前記立体物を描画するコンピュータに類する装置（例えば、図１のゲーム装置１３００）を、前記視点に基づいて前記立体物を投影することによって得られる前記立体物の描画域に、ブラシ画像を一部重畳するように複数配置することにより前記立体物のレタッチ画像（例えば、図２のハイライトレタッチ画像７４６、シャドーレタッチ画像７４７）を少なくとも１枚生成するレタッチ画像生成手段（例えば、図３のレタッチ演算部２４６）、前記視点に基づいて前記立体物を投影した投影画像（例えば、図２のペイント画像７４９）を生成する投影画像生成手段（例えば、図３の画像生成演算部２４）、前記レタッチ画像と前記投影画像とを合成することにより、前記レタッチ画像の透いた部分に前記投影画像の色情報が表れるように前記立体物の画像を描画する描画手段（例えば、図３の画像合成部２６）、として機能させることを特徴とする。
【００１０】
また、第２１の発明は、所与の視点から見た立体物の画像を生成し、生成した画像の色情報を描画バッファに書き込むことによって前記立体物を描画する画像生成装置（例えば、図１のゲーム装置１３００）であって、前記視点に基づいて前記立体物を投影することによって得られる前記立体物の描画域に、ブラシ画像を一部重畳するように複数配置することにより前記立体物のレタッチ画像を少なくとも１枚生成するレタッチ画像生成手段と、前記視点に基づいて前記立体物を投影した投影画像を生成する投影画像生成手段と、前記レタッチ画像と前記投影画像とを合成することにより、前記レタッチ画像の透いた部分に前記投影画像の色情報が表れるように前記立体物の画像を描画する描画手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
ここで、本明細書において「描画する」とは、描画バッファ（例えばフレームバッファ）に色情報を書き込むことを意味する。また、画像生成情報とは、コンピュータに類する装置（例えば、画像生成装置や電子計算機）によって実行可能なプログラムに準じた情報の意味である。
描画域とは、画像中における立体物が描画されている領域のことである。
【００１２】
この第１又は第２１の発明によれば、レタッチ画像生成手段は、ブラシ画像を複数配置してレタッチ画像を生成するため、重畳するブラシ画像の数などによって、レタッチ画像に濃淡を表すことができる。ただし、ブラシ画像が配置されていなかったり、重畳している数が少なかったりする部分は、ブラシ画像の色情報が反映されず、透けた部分となる。しかし、レタッチ画像に投影画像を合成することによって、透けた部分には立体物表面の色情報が反映されることとなる。従って、ブラシ画像を敷き詰めてレタッチ画像を生成する必要はなく、例えば、立体物表面の一部についてブラシ画像を配置したレタッチ画像とすることでレタッチ画像生成のコスト（処理時間）を低減する一方、立体物全体の画像に対して、絵画調の風合いを持たせることができる。
【００１３】
なお、投影画像生成手段によって生成される投影画像は、陰影付け（シェーディング処理）を施した画像であってもよいし、施していない画像であってもよい。また色情報を減色したセルアニメ調の画像であってもよい。
【００１４】
また、第２の発明は、第１の発明の画像生成情報であって、前記視点に基づく前記立体物の輪郭画像（例えば、図２の輪郭線画像７４８）を生成する輪郭画像生成手段（例えば、図３の画像生成演算部２４）として前記装置を機能させるための情報を更に含み、前記描画手段は、前記レタッチ画像と前記投影画像と前記輪郭画像とを合成することにより前記立体物の画像を描画することを特徴とする。
【００１５】
この第２の発明によれば、立体物の画像には、輪郭画像生成手段によって生成される輪郭画像が合成される。このため、絵画調の立体物の画像に、セルアニメ調の趣を与えることができる。なお、レタッチ画像と投影画像と輪郭画像との合成割合や合成順序は、任意に設定することとしてよく、例えば、輪郭画像の色情報を優先的に着色するような合成割合としたり、輪郭画像の色情報を最後に上書きするような処理とすることにより、輪郭をより強調させることとしてもよい。
【００１６】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明の画像生成情報であって、前記立体物が配置されるオブジェクト空間の光源設定を行う空間光源設定手段（例えば、図３のゲーム演算部２２）として前記装置を機能させるための情報と、前記視点及び前記空間光源設定手段により設定された光源に基づく所定のレンダリング処理を行うことにより、前記立体物の陰影情報を算出する陰影情報算出手段（例えば、図３の画像生成演算部２４、図１６のステップＳ１０２）として前記装置を機能させるための情報と、前記レタッチ画像生成手段は、前記陰影情報算出手段により算出された陰影情報に基づいて、前記ブラシ画像を配置する位置を決定する（例えば、図１９のサンプリング点設定処理）、ことを特徴とする。
【００１７】
この第３の発明によれば、レタッチ画像生成手段は、オブジェクト空間の光源が作用して施される立体物の陰影の情報に基づいて、ブラシ画像の配置位置を決定する。ブラシ画像を配置する際、重畳して配置すればするほど、ブラシ画像の色が濃く反映されることとなる。したがって、例えば、第４の発明のように、第３の発明の画像生成情報のレタッチ画像生成手段は、前記陰影情報算出手段によって算出された陰影情報に基づいて、高輝度部分に対して低輝度部分の方がブラシ画像の密集度が高くなるようにブラシ画像の配置位置を決定する（例えば、図１０の(ｄ)ランダムタイプｉｉｉ、(ｅ)ランダムタイプｉｖ）こととしてもよい。
【００１８】
また、第５の発明のように、第３又は第４の発明の画像生成情報におけるレタッチ画像生成手段を、前記陰影情報算出手段によって算出された陰影情報に基づいて、前記描画域の内、所定の輝度条件を満たす位置にブラシ画像を配置する（例えば、図１０の(ｄ)ランダムタイプｉｉｉ、(ｅ)ランダムタイプｉｖ）こととしてもよい。
【００１９】
この第５の発明によれば、例えば、一定の輝度以下の部分にのみブラシ画像を配置することとすれば、その輝度よりも高輝度の部分には、投影画像の色情報が表出されることとなる。従って、立体物の画像に表される陰影（明暗）の内、視覚的に効果のある部分を輝度情報に基づいて判別することで、様々な状況に適用して効果的な絵画調の画像をより高速に生成することができる。
【００２０】
また、第６の発明のように、第５の発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、前記陰影情報算出手段によって算出された陰影情報に基づいて、前記描画域の内、第１の輝度条件を満たす位置にブラシ画像を配置して第１のレタッチ画像（例えば、図３のハイライトレタッチ画像７４６）を生成し、第２の輝度条件を満たす位置にブラシ画像を配置して第２のレタッチ画像（例えば、図３のシャドーレタッチ画像７４７）をすることしても良よい。
【００２１】
第６の発明によれば、第５の発明と同様の効果を奏するとともに、陰影の状態に応じた異なるレタッチ画像を生成することによって、より効果的な絵画調の画像を生成できる。
【００２２】
第７の発明は、第３〜第６の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、ブラシ画像の配置位置の陰影情報に基づいて当該ブラシ画像の輝度情報を可変してレタッチ画像を生成する（例えば、図１７のステップＳ２１８〜Ｓ２２０）ことを特徴とする。
【００２３】
この第６の発明によれば、輝度の低い部分のブラシ画像の輝度を低くし、輝度の高い部分のブラシ画像の輝度を高くすることによって、オブジェクト空間における立体物の陰影をより正確に表現することができる。
【００２４】
第８の発明は、第１〜第７の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、前記立体物表面の法線を演算する法線演算手段（例えば、図３のレタッチ演算部２４６、図１７のステップＳ２０８）と、
前記ブラシ画像の配置位置に対応する前記立体物表面の位置の、前記法線演算手段によって演算された法線に基づいて、当該ブラシ画像の配置角度を決定し、この決定した配置角度で当該ブラシ画像を配置する処理を、配置する各ブラシ画像について行うブラシ配置手段（例えば、図３のレタッチ演算部２４６、図１７のステップＳ２１０〜Ｓ２１４）と、を有することを特徴とする。
【００２５】
ここで法線演算手段は、第９の発明のように法線の演算を実現することとしても良い。すなわち第９の発明は、第８の発明の画像生成情報であって、前記法線演算手段は、前記視点の視線方向に直交する第１方向を光線方向とする第１光源（例えば、図６の赤色平行光源Ｌｒ−１、Ｌｒ−２）と、前記視点の視線方向に直交する第２方向を光線方向とする第２光源（例えば、図６の緑色平行光源Ｌｇ−１、Ｌｇ−２）とを設定し、前記第１光源及び第２光源の光線を前記立体物に当てて、前記視点に基づく所定のレンダリング処理を実行して、当該立体物表面の法線を色情報で表した法線画像を生成することにより、前記立体物表面の法線を演算し、前記ブラシ配置手段は、前記ブラシ画像の配置位置に対応する前記法線画像の位置の色情報に基づいて、当該ブラシ画像の配置角度を決定し、この決定した配置角度で当該ブラシ画像を配置する処理を、配置する各ブラシ画像について行うことを特徴とする。
【００２６】
この第９の発明によれば、法線演算手段によって生成される法線画像は、立体物表面の法線が色情報として表現された画像であるため、例えば、立体物の表面に沿った配置角度でブラシ画像を配置するといったレタッチ画像生成手段によるレタッチ画像の生成を簡単に実現することができる。具体的には、第１光源と第２光源とによって、視線方向に直交する２方向から、立体物に光が当てられるため、その２方向からの光によって表される立体物表面の色情報が、そのまま法線に相当する情報となる。すなわち、視点から見れば、第１光源の光線の色情報に基づけば、立体物表面の第１方向に対する角度を推定することができ、第２光源の光線の色情報に基づけば、立体物表面の第２方向に対する角度を推定することができる。よって、法線画像には、視点からみて、立体物表面の法線の方向が、色情報となって表されることとなる。法線演算手段によって実行されるレンダリング処理自体は、公知のレンダリング処理と同様であって、一般的な画像生成装置に実装される、所謂レンダリング・エンジンと称されるＤＳＰ等のハードウェアによって実行可能な処理である。こういったハードウェアを実装した画像生成装置においては、本発明は一層有効である。
【００２７】
また、ブラシ配置手段によるブラシ画像の配置処理は、例えば、ブラシ画像に基準方向及び回転中心点を定義付けておき、ブラシ画像の基準方向及び回転基準点と、配置角度とに基づいて、ブラシ画像の配置方向を決めることとしてもよい。
【００２８】
この第９の発明の画像生成情報においては、より高速な処理を実現する発明として、第１０の発明がある。即ち、第１０の発明は、第９の発明の画像生成情報であって、前記描画バッファは、画素毎にＲＧＢ値を格納可能に形成されており、前記法線演算手段は、前記第１光源の光線色をＲＧＢの内の何れか１色とし、前記第２光源の光線色をＲＧＢの残る２色の内の１色として前記レンダリング処理を行って、画素毎のＲＧＢ値を演算することにより前記法線画像を生成し、前記ブラシ配置手段は、前記法線画像のＲＧＢ値の内、前記第１光源の光線色の値と前記第２光源の光線色の値とに基づいて当該ブラシ画像の配置位置の法線相当方向を演算することにより、当該配置位置における前記ブラシ画像の配置角度を決定する、ことを特徴とする。
【００２９】
この第１０の発明によれば、描画バッファは、画素毎にＲＧＢ（本明細書において、ＲＧＢとは、赤、緑、青の色の３原色のことを意味する。）値を格納する。このため、第１光源の光線色を例えばＲ（赤）とし、第２光源の光線色を例えばＧ（緑）とすれば、法線画像はＲとＧとの各色の値で表現されることとなる。このため、描画手段による法線相当方向の演算において、法線画像のＲとＧとの色の値を読み出せば演算を実行できるため、容易に法線相当方向を演算することができる。
【００３０】
なお、第１光源の光線方向と第２光源の光線方向とを直交する方向とすることにより、更に法線相当方向の演算を簡単にすることができる。
【００３１】
第１１の発明は、第９又は第１０の発明の画像生成情報であって、前記法線演算手段によって生成された法線画像の所与の位置（例えば、図７の画像中心Ｏｂ）から前記ブラシ画像の各配置位置それぞれへの方向を演算する方向演算手段（例えば、図３のレタッチ演算部２４６、図１７のＳ２０８）を前記装置に機能させるための情報を更に含み、前記ブラシ配置手段は、前記法線画像の色情報に基づいて求まる方向に前記方向演算手段によって演算された方向を合成することによって前記ブラシ画像の配置角度を決定する、ことを特徴とする。
【００３２】
例えば、視点が立体物を直視している場合には、画像の中心部分に立体物が描画される。一方、視点が立体物を斜視している場合には、画像の中心部分には立体物が描画されない。すなわち、画像の中心位置は、視点の視線方向となる。ところで、１つの立体物を絵画表現する場合、立体物の略中央を中心して、円弧状にブラシ画像を配置することができれば、より立体感のある表現を実現することができる。この第１１の発明によれば、例えば、法線画像の所与の位置を、法線画像における立体物の中心とすることにより、この表現を実現することができる。
【００３３】
また、所与の位置を、注視点の位置とすることにより、注視点を中心とした円弧状にブラシ画像を配置するように、ブラシ画像の配置角度を補正するといったこともできる。この場合には、注視点を中心した、画像の柄（ブラシ画像の模様）が表現されるため、観者の視線を誘引することができる。なお、方向演算手段によって演算された方向を合成する際の合成割合については適宜設定可能であり、例えば、所与の位置を注視点の位置とした場合、観者の視線をどの程度注視点に向けさせたいかによって、合成割合を可変することとしてもよい。例えば、注視点に対する注視度といったものを予め設定し、その注視度に応じて、合成割合を可変することとしてもよい。
【００３４】
また、第１２の発明は、第８〜第１１の何れかの発明の画像生成情報であって、前記立体物が配置されるオブジェクト空間の光源設定を行う空間光源設定手段（例えば、図３のゲーム演算部２２）として前記装置を機能させるための情報を更に含み、前記ブラシ配置手段は、前記立体物表面の法線の方向に前記空間光源設定手段により設定された光源の光線方向を合成することによって前記ブラシ画像の配置角度を決定する（例えば、図１７のステップＳ２０８）、ことを特徴とする。
【００３５】
この第１２の発明によれば、立体物が配置されるオブジェクト空間の光源の光線方向が加味されて、ブラシ画像の配置角度が決定されることとなる。従って、オブジェクト空間の光源に考慮した、矛盾のない画像を生成することができる。
【００３６】
より詳細に説明する。例えば、立体物の表面に沿ってブラシ画像を配置する場合を考える。この第１２の発明を適用しなかった場合には、ブラシ画像の模様が立体物の表面形状に沿って表れた画像となるが、オブジェクト空間の光の当たり具合によっては、その画像は矛盾するものとなり得る。より具体的に説明する。画像においては、光源は非常に重要な要素であるため、明るい部分を明るく、暗い部分を暗い色調で表現するのが通常である。しかし、光の明暗に関係なく、立体物の表面に沿ってブラシ画像を配置した場合には、ブラシ画像の模様によって、光の明暗とは無関係な柄が立体物表面に描かれることとなる。これは観者に違和感を与えるものである。第１２の発明によれば、オブジェクト空間に設定される光源の光線方向によって、ブラシ画像の配置角度が、いわば補正されることとなるため、この違和感を取り除き、オブジェクト空間の光源に考慮した、矛盾のない画像を生成することができる。
【００３７】
また、第１３の発明は、第１〜第１２の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、所与の条件に応じて配置するブラシ画像の数を可変してレタッチ画像を生成する（例えば、図１９のステップＳ３１８、Ｓ３２０〜Ｓ３２６）ことを特徴とする。
【００３８】
この第１３の発明によれば、種々の条件に応じて配置するブラシ画像の数を変えることができる。例えば、立体物表面の輝度に応じてブラシ画像の数を可変したりすることができる。即ち、コスト（処理時間や、絵画調に見える度合）を考慮した条件に設定することにより、絵画調の画像の生成速度をより高速化できる。
【００３９】
また、第１４の発明は、第１〜第１３の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、所与の条件に応じて配置するブラシ画像の大きさを可変してレタッチ画像を生成することを特徴とする。
【００４０】
この第１４の発明によれば、種々の条件に応じて配置するブラシ画像の大きさを変えることができる。例えば、立体物の描画域の内、中心からの距離に応じて配置するブラシ画像の大きさを可変したり（例えば、遠くなるほど大きくするように比例させる。）、立体物表面の輝度に応じてブラシ画像の大きさを可変したり（例えば、輝度が低くなる程小さくなるように比例させる。）することができる。即ち、コスト（処理時間や、絵画調に見える度合）を考慮した条件に設定することにより、絵画調の画像の生成速度をより高速化できる。
【００４１】
また、第１５の発明は、第１〜第１４の何れかの発明の画像生成情報であって、複数のブラシ画像の情報（例えば、図１５のブラシ画像７３４）を更に含み、前記レタッチ画像生成手段は、前記複数のブラシ画像の内、所与の条件に応じてブラシ画像を択一的に選択することによって、配置するブラシ画像を可変してレタッチ画像を生成することを特徴とする。
【００４２】
この第１５の発明によれば、ブラシ画像を可変して立体物の描画を行うことができるため、多種多様なタッチの立体物の画像を作成することができる。レタッチ画像生成手段によるブラシ画像の選択の条件としては、例えば、オブジェクト空間における立体物の輝度に応じたものであってもよい。即ち、輝度が閾値に達している位置（サンプリング位置）には第１のブラシ画像を選択し、閾値に達していない位置（サンプリング位置）には第２のブラシ画像を選択する。第２のブラシ画像に比べて第１のブラシ画像の方を、輝度の高い画像或いは大きさの大きい画像とすることにより、オブジェクト空間における立体物の陰影をより正確に表現することができる。
【００４３】
また、第１６の発明は、第１〜第１５の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、ブラシ画像を配置する際に、当該ブラシ画像の配置位置から所与の方向に向けて、一部重畳するように当該ブラシ画像を所定数配置する（例えば、図１８のＳ２３８）ことを特徴とする。
【００４４】
この第１６の発明によれば、例えば、１つのブラシ画像配置位置に対して、ブラシ画像を複数、一部重畳するように配置できるため、絵画調の画像の生成をより高速に実現することができる。また、ブラシ画像配置位置の法線相当方向を求めることができるならば、その法線相当方向にブラシ画像を一部重畳するように複数配置してもよい。この場合には、高速な描画と、立体物の表面に沿った違和感の生じ難い画像の生成とを実現することができる。
【００４５】
なお、第１７の発明として、第１６の発明の画像生成情報におけるレタッチ画像生成手段が、ブラシ画像を配置する際に、当該ブラシ画像の配置角度に基づいた所与の方向に向けて、一部重畳するように当該ブラシ画像を所定数配置することとしてもよい。この場合には、高速な描画と、より違和感の少ない画像の生成とを実現することができる。
【００４６】
また、第１８の発明は、第１〜第１７の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、配置したブラシ画像の配置位置を時間経過に応じてずらしてレタッチ画像を生成する（例えば、図１８のステップＳ２３２〜Ｓ２３６）ことを特徴とする。
【００４７】
この第１８の発明によれば、立体物や視点が動いていない場合であっても、ブラシ画像の配置位置のずらしによって、絵画調な立体物が存在しているという感覚（立体物表面がざわざわしたような感覚）を与えることができる。
【００４８】
また、第１９の発明は、第１〜第１８の何れかの発明の画像生成情報であって、前記レタッチ画像生成手段は、配置したブラシ画像の配置角度を時間経過に応じてずらしてレタッチ画像を生成することを特徴とする。
【００４９】
この第１９の発明によれば、立体物や視点が動いていない場合であっても、ブラシ画像の配置角度のずらしによって、絵画調な立体物が存在しているという感覚（立体物表面がざわざわしたような感覚）を与えることができる。
【００５０】
また、第２０の発明のように、第１〜第１９の何れかの発明の画像生成情報を記憶したコンピュータ読取可能な情報記憶媒体を構成することとしてもよい。
【００５１】
【発明の実施の形態】
図１〜図２０を参照して、本発明を適用した一実施の形態について説明する。本実施の形態では、リアルタイムで３ＤＣＧ（３次元コンピュータ・グラフィックス）をレンダリングするビデオゲームにおいて、手書き風のタッチの入ったＮＰＲ画像を用いてゲーム画面を構成する場合を例に挙げて説明する。尚、本発明の適用はゲーム画面に限らず、３ＤＣＧによる動画を生成する場合について同様に適用できる。
【００５２】
[構成の説明]
図１は、本発明を適用した業務用のゲーム装置１３００の外観の一例を示す図である。同図に示すように、ゲーム装置１３００は、ゲーム画面を画像表示するディスプレイ１３０２と、ゲームの効果音やＢＧＭを出力するスピーカ１３０４と、前後左右方向への操作を入力するジョイスティック１３０６及びプッシュボタン１３０８と、演算処理によって装置を統合的に制御して所与のゲームを実行する制御ユニット１３２０とを備える。
【００５３】
制御ユニット１３２０には、ゲームの実行に必要なプログラムやデータ、及び手書き風のＮＰＲ画像を生成するためのプログラムやデータが格納されたＩＣメモリ１３２２と、ディスプレイ１３０２へ画像表示する情報を記憶する描画バッファ１３２４とが搭載されている。
【００５４】
プレーヤは、ディスプレイ１３０２に表示されたゲーム画面を見ながら、ジョイスティック１３０６で操作を入力し、プッシュボタン１３０８で各種コマンドを入力してゲームを楽しむ。
【００５５】
［手書き風タッチ入りＮＰＲ画像の生成方法の説明］
図２は、本実施の形態におけるゲーム画面の生成についての概要を説明する図である。ゲーム画面の動画は、例えば１秒間に８枚のフレーム画像７５０が連続的にディスプレイ１３０２に表示されることによって、動く画として見える。
【００５６】
本実施の形態では、一のフレーム画像７５０は、ペイント画像７４９にハイライトレタッチ画像７４６とシャドーレタッチ画像７４７及び輪郭線画像７４８を合成して生成される。
【００５７】
ペイント画像７４９は、陰影が無い状態のオブジェクトのカラー画像である。
輪郭線画像７４８は、オブジェクトのエッジを示す線画であって、セルアニメやマンガの線画に相当する。
ハイライトレタッチ画像７４６及びシャドーレタッチ画像７４７は、タッチに相当する濃淡が描画されたグレースケール画像である（後述するようにカラー画像であっても良い）。ハイライトレタッチ画像７４６及びシャドーレタッチ画像７４７は、陰影画像７４０とインテンスノーマルベクトル画像７４４とに基づいて生成される。インテンスノーマルベクトル画像７４４は、更にノーマルベクトル画像７４２に基づいて生成される。
【００５８】
生成順の概要を説明すると、先ずゲーム装置１３００は、陰影画像７４０とノーマルベクトル画像７４２とを生成する。
【００５９】
陰影画像７４０は、シェード画像とも呼ばれ、本実施の形態では光源から光をうけている面を高輝度（明）、陰部分を低輝度（暗）とするグレースケール画像である。ノーマルベクトル画像７４２は、オブジェクトＡを構成するポリゴン面の法線情報をピクセルの色情報であるＲＧＢ値（赤緑青の３原色の輝度値）として有するカラー画像であって、法線マップや法線画像とも呼ばれる。
【００６０】
ノーマルベクトル画像７４２からノーマルベクトルＶＮが求められる。ノーマルベクトルＶＮは、オブジェクトを構成するポリゴン面のスクリーン座標ＸＹ平面に投影された各座標に対応した法線ベクトルである。ゲーム装置１３００は、ノーマルベクトルＶＮを光線の方向と視線の方向とに基づいて補正し、インテンスノーマルベクトルＶＩとする。インテンスノーマルベクトルＶＩのベクトル値をピクセルの色情報であるＲＧＢ値として記憶するのがインテンスノーマルベクトル画像７４４である。
【００６１】
そして、ゲーム装置１３００は、インテンスノーマルベクトル画像７４４の色情報からインテンスノーマルベクトルＶＩを求める。そして、インテンスノーマルベクトルＶＩの方向にブラシ画像７３４を回転し、陰影画像７４０の輝度に応じた濃淡で所与のサンプリング点Ｐに描画して、ハイライトレタッチ画像７４６及びシャドーレタッチ画像７４７を生成する（図８参照）。
【００６２】
ハイライトレタッチ画像７４６及びシャドーレタッチ画像７４７は、陰影画像７４０の輝度の比較的明るい領域、比較的暗い領域（描画域）にそれぞれブラシ画像７３４を描画することによって生成される。
【００６３】
そして、例えばペイント画像７４９にハイライトレタッチ画像７４６を乗算合成することによってハイライトを手書き風に描画する。またシャドーレタッチ画像７４７をスクリーン合成することによってシャドー（陰影）を手書き風に描画する。そして、輪郭線画像７４８をペイント合成する。以上によって、オブジェクト合成画像７５２が生成される。オブジェクト合成画像７５２が一のフレーム画像７５０となる。
【００６４】
こうした合成をリアルタイムで繰り返すことによって、手書き風のＮＰＲ画像による複数のフレーム画像７５０を連続的に生成しゲーム画面の動画を作り出すことが出来る。
【００６５】
尚、ここで言う「乗算合成」とは、被合成画像の色情報（基本色）に合成画像の色情報（合成色）を掛け合わせる合成方法であって、合成色が黒の場合は合成結果は暗くとなり、合成色が白の場合は基本色がそのまま残る。
また「スクリーン合成」とは、被合成画像の色情報（基本色）に合成画像の色情報（合成色）をそれぞれ反転したカラーを掛け合わせる合成方法であって、合成色が黒の場合は基本色がそのまま残り、合成色が白の場合は合成結果は明るくなる。
【００６６】
［機能ブロックの説明］
図３は、本実施の形態における機能構成の一例を示す機能ブロック図である。同図に示すように、ゲーム装置１３００は、操作入力部１０と、処理部２０と、画像表示部３０と、音出力部４０と、記憶部７０とを有する。
【００６７】
操作入力部１０は、利用者による操作入力を受けつける。例えば、スイッチやレバー、トラックパッド、ダイヤル、タブレットなどによって実現される。図１のジョイスティック１３０６及びプッシュボタン１３０８がこれに該当する。
【００６８】
処理部２０は、所定のプログラムに基づいて種々の演算処理を実行し、ゲーム装置１３００の機能を統合的に制御するとともに、ゲーム演算と画像生成及び画像処理を実行する。その機能は、例えば、ＣＰＵ（ＣＩＳＣ型、ＲＩＳＣ型）、或いはＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェア及び関連するプログラム等により実現される。図１の制御ユニット１３２０がこれに該当する。
【００６９】
本実施の形態では、ゲーム演算をするゲーム演算部２２と、ゲーム演算の結果に基づいて各種画像データを生成する画像生成演算部２４と、画像生成演算部２４で生成された画像を合成しフレーム画像７５０を生成する画像合成部２６と、ゲーム音の信号を生成する音生成部２８とを含む。
【００７０】
ゲーム演算部２２は、仮想空間（オブジェクト空間）にオブジェクト（例えば、キャラクタや背景など）・光源・仮想視点を配置してゲーム空間を形成する。そして、操作入力部１０からの操作入力信号に基づいて所与のゲームルールに従ってオブジェクトを再配置させる。また、衝突判定やゲーム結果の演算なども実行する。即ち、ゲーム演算部２２によって、ゲームのルールに掛かる演算と仮想空間におけるオブジェクトのジオメトリ演算が実行される。
【００７１】
画像生成演算部２４は、ゲーム演算部２２によって演算された結果に基づいてシェーディング処理とレンダリング処理を実行する。そして、ペイント画像７４９・ハイライトレタッチ画像７４６・シャドーレタッチ画像７４７・輪郭線画像７４８・ノーマルベクトル画像７４２・陰影画像７４０などの各種画像データを生成する。
【００７２】
陰影画像７４０・ペイント画像７４９・輪郭線画像７４８は、何れも公知の３ＤＣＧソフト等によって実現されるシェーディング及びレンダリング機能によって適宜作成できる。何れの場合もフルカラーの写実的なシェーディングを経てレンダリングする必要は無く、限定された光源や限定された色情報のみを処理対象とするので、少ない演算処理で速やかに生成できる。
【００７３】
ノーマルベクトル画像７４２は、法線マップとも呼ばれ、オブジェクトを構成する面の法線情報ＸＹＺベクトル値を色情報であるＲＧＢ値として記憶するカラー画像である。
図６は、本実施の形態におけるノーマルベクトル画像７４２の生成方法の概念を説明する図である。例えば、オブジェクトＡのマテリアル属性を、アンビエント成分をＲＧＢ全て１．０（１００％）、ディフューズ成分もＲＧＢ全てを１．０（１００％）と設定する。そして、同図に示すように、仮想視点のローカル座標を基準に、Ｘ軸プラス方向に＋５０％の輝度の赤色平行光源Ｌｒ−１を設定し、マイナス方向に−５０％の輝度の赤色平行光源Ｌｒ−２を設定する。同様にしてＹ軸プラス方向に＋５０％の輝度の緑色平行光源Ｌｇ−１を設定し、マイナス方向に−５０％の輝度の緑色平行光源Ｌｇ−２を設定する。
【００７４】
そして、この状態でシェーディング及びレンダリングする。Ｘ方向及びＹ方向からオブジェクトＡに当った光は、各平行光源に対して正反射方向（真正面）に一番強く反射してその方向からずれるに従って弱くなる。即ち、正反射方向のピクセルの輝度値は「１２７」（「２５５」の５０％）となり、平行光線に対して直角になるとピクセルの輝度値は「０」になる。各軸マイナス方向に向いた位置では、輝度値には「−（マイナス）」が付く。従って、レンダリングされた画像のピクセルは「−１２７〜１２７（幅２５５）」の輝度値を有することになる。そして、この輝度値に等しく「１２７」を加え「０〜２５５」の値に補正して、ノーマルベクトル画像７４２のピクセルの色情報Ｒ値とＧ値に格納する。
【００７５】
ここでノーマルベクトルＶＮを考えると、ノーマルベクトルＶＮはオブジェクトを構成するポリゴン面の法線ベクトルなのでその大きさは「１」である。よって、輝度値「２５５」＝ベクトル値「１」、輝度値「１２７」＝ベクトル値「０」、輝度値「０」＝ベクトル値「−１」と対応づけることによって、レンダリングされた画像の各ピクセルが持つＲ値とＧ値から、ＸＹ平面に投影されたの法線方向を算出できる。例えば、Ｘ軸プラス方向に向いたＸＹ平面に垂直な面のＲＧ値は、（２５５，１２７）となりベクトル値は（１，０）となる。従って、ノーマルベクトルＶＮはＸＹ成分の２次元ベクトルである。
【００７６】
ノーマルベクトル画像７４２の生成において、本実施の形態では色情報Ｂ値を演算対象としない。これは後述するハイライトレタッチ画像７４６・シャドーレタッチ画像７４７の生成において、スクリーン座標ＸＹ平面に投影されたベクトル値のみで演算するためである。従って、ノーマルベクトル画像７４２の生成は、Ｘ軸とＹ軸方向に平行光源を設定する単純な条件で、且つ色情報のＢ値を演算対象外とすることにより簡単に実行できる。α値にはオブジェクトが描画されているか否かを識別するためのマスク情報として、オブジェクトが描画されているピクセルに「２５５」、描画されていないピクセルには「０」を格納するものとする。
尚、ノーマルベクトル画像７４２は上記の方法によって生成するとは限らず、適宜オブジェクトのポリゴンデータから算出するとしても良いのは勿論である。
【００７７】
本実施の形態における画像生成演算部２４には、ノーマルベクトル補正部２４４と、レタッチ演算部２４６とを含む。
【００７８】
ノーマルベクトル補正部２４４は、ノーマルベクトル画像７４２の各ピクセルの色情報のＲ値とＧ値として記憶されているノーマルベクトルＶＮを、▲１▼仮想空間に設定された光源の光線の方向、及び▲２▼画像中心Ｏｂと各ピクセルの位置関係、に応じて補正し、インテンスノーマルベクトル画像７４４を生成する。
【００７９】
図７は、本実施の形態におけるノーマルベクトルの補正の概念を説明する図であり、スクリーン座標上にある。
同図に示すように、先ずオブジェクトＡを描画する全ピクセルについて、ノーマルベクトル画像７４２のピクセルの色情報Ｒ値及びＧ値からノーマルベクトルＶＮを求める。更に光源Ｌの設定位置座標ＸＹ成分からＸＹ平面における光の方向を示す光線ベクトルＶＬ２を求める。また、例えばノーマルベクトル画像７４２の画像中心Ｏｂから処理対象のピクセルまでのベクトルである視線ベクトルＶＥを求める。そして、ノーマルベクトルＶＮ、光線ベクトルＶＬ２及び視線ベクトルＶＥとをそれぞれ単位ベクトル化して合成し、合成結果を更に単位ベクトル化する。
【００８０】
この最終的に求められたＸＹ２次元の単位ベクトルをインテンスノーマルベクトルＶＩと言う。インテンスノーマルベクトルＶＩの２次元ベクトル成分のＸ値とＹ値を、それぞれピクセルのＲ値とＧ値として有する画像をインテンスノーマルベクトル画像７４４と言う。インテンスノーマルベクトル画像７４４の生成においても、上述のノーマルベクトル画像７４２の生成時と同様の理由によって、ピクセルの色情報Ｂ値を演算対象外としている。従って、ベクトルの合成や単位ベクトル化などの処理が簡単になる。
【００８１】
レタッチ演算部２４６は、ノーマルベクトル補正部２４４で求められたインテンスノーマルベクトル画像７４４を参照し、インテンスノーマルベクトルＶＩに基づいてブラシ画像７３４を描画してハイライトレタッチ画像７４６とシャドーレタッチ画像７４７とを生成する。
【００８２】
図８は、本実施の形態におけるレタッチ画像の生成の概念を説明する図である。本実施の形態では、インテンスノーマルベクトルＶＩの方向にブラシ画像７３４の方向を合わせて描画する。
【００８３】
より具体的には、同図（ａ）に示すように、レタッチ演算部２４６がスクリーン座標上に所定数のサンプリング点Ｐの座標を設定する。サンプリング点Ｐの設定方法は、例えばランダムでも良いし所定の格子状に沿って設定するとしても良い。そして、同図（ｂ）に示すように、インテンスノーマルベクトル画像７４４から各サンプリング点Ｐの位置の色情報Ｒ値とＧ値とを参照してインテンスノーマルベクトルＶＩを求め、Ｘ軸との交差角度θを求める。
【００８４】
同図（ｃ）に示すように、ブラシ画像７３４は筆先によって着色される形状と着色の濃淡を輝度によって表すグレースケール画像である。ブラシ画像７３４はそれぞれ基準となるブラシ方向ＶＳを有している。そして、同図（ｄ）に示すように、レタッチ演算部２２６は、このブラシ方向ＶＳ（ＸＹの２次元ベクトル）をインテンスノーマルベクトルＶＩの方向に一致するようにブラシ画像７３４を交差角度（９０−θ）だけ時計方向に回転させ、レタッチ画像（ハイライトレタッチ画像７４６）のサンプリング点Ｐに描画する（同図（ｅ））。
描画時の描画色は、陰影画像７４０のサンプリング点Ｐの位置におけるグレースケール値に応じて決定される。多数のサンプリング点Ｐについてブラシ画像７３４を描画することによって、あたかも筆を何度も置いてタッチを付けたような画像を得ることができる。
【００８５】
前述のように本実施の形態においてはレタッチ画像は、その目的によってハイライトを表現するためのハイライトレタッチ画像７４６と、シャドーを表現するためのシャドーレタッチ画像７４７とが有る。そして、適当な合成方法でペイント画像７４９に画像合成することによって、ペイント画像７４９に目的のタッチを表現することができる。
【００８６】
画像合成部２６は、画像生成演算部２４によって生成された画像を演算処理によって合成してゲーム画面をバッファリングする。画像合成の方法は、公知の手法によって実現できる。何れの合成方法を使用するかは適宜選択する。画像合成部２６は、ＤＳＰなどのＬＳＩのハードウェア、フレームバッファによって実現できる。ＣＰＵに所定の画像処理プログラムを実行させることによって実現しても良い。
【００８７】
音生成部２８は、ゲーム音や効果音、ＢＧＭなどの音を生成し、音出力部４０に出力させる制御をする。音生成部２８は、例えばＤＳＰなどのＬＳＩのハードウェアに実現できる。また、ＣＰＵに所定の音生成プログラムを実行させることによって実現しても良い。
【００８８】
画像表示部３０は、画像合成部２６で構成されたフレーム画像７５０を画像表示する手段であって、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬＤなどの画像表示装置及びドライバによって実現される。図１の例ではディスプレイ１３０２がこれに該当する。
【００８９】
音出力部４０は、音生成部２８からの音信号に基づいて効果音やＢＧＭ等を音出力する。図１の例ではスピーカ１３０４がこれに該当する。
【００９０】
記憶部７０は、処理部２０で演算処理を実行するのに必要なプログラムや各種データを記憶する手段であって、例えば、各種ＩＣメモリ、ハードディスク、ＭＯ、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどによって実現される。図１の例では、ＩＣメモリ１３２２がこれに該当する。
【００９１】
記憶部７０には、実施の形態におけるゲームを実行させるためのプログラム及びデータを格納する画像生成情報７２を記憶する。
画像生成情報７２に含まれるプログラムとして、処理部２０をゲーム演算部２２として機能させるためのゲーム演算プログラム７２０と、画像生成演算部２４として機能させるための画像生成演算プログラム７２２と、画像合成部２６として機能させるための画像合成プログラム７２８とを記憶する。
画像生成演算プログラム７２２には、処理部２０をノーマルベクトル補正部２４４として機能させるためのノーマルベクトル補正プログラム７２４と、レタッチ演算部２４６として機能させるためのレタッチ演算プログラム７２６とが含まれる。
【００９２】
また、画像生成情報７２に含まれる設定データとして、オブジェクトデータ７１０と、ライティング設定７３０と、仮想視点設定７３２と、ブラシ画像７３４と、レコード情報７３６とを記憶する。
【００９３】
オブジェクトデータ７１０は、オブジェクトのモデリングの３次元データやオブジェクトの色情報などを格納するモデリングデータ７１２と、オブジェクトに施されるタッチの位置に当るサンプリング点Ｐを決定するための情報を格納するサンプリング設定情報７１４と、サンプリング点Ｐへのブラシ画像７３４の描画方法についての情報を設定するレタッチ設定情報７１６と、画像生成演算部２４によって生成された各種画像の合成方法についての情報を設定する情報である合成条件設定７１８とを含む。オブジェクトデータ７１０は、ゲームに登場する全てのオブジェクトについてそれぞれ予め設定される。
【００９４】
図４は、サンプリング設定情報７１４のデータ構成の一例を示す図である。
オブジェクトＩＤ７１４ａは、サンプリング設定情報７１４の識別情報であって、例えばオブジェクトの名称やファイル名が格納される。
サンプリングイメージ７１４ｂは、ブラシ画像７３４を描画する際に、オブジェクトの面のスクリーン座標ＸＹ平面における向きを表すベクトルの情報を何れの画像データから取得するかを指定する。本実施の形態では、インテンスノーマルベクトルＶＩの方向に基づいてブラシ画像７３４を描画するので、インテンスノーマルベクトル画像７４４がデフォルトとなっているが、適宜ノーマルベクトル画像７４２を設定できる。
【００９５】
サンプリングタイプ７１４ｃは、サンプリング点Ｐをどの様に配置するかを設定する。本実施の形態では格子状に設定するグリッドタイプとランダムに設定するランダムタイプとが選択できる。設定するサンプリング点Ｐの総数は、サンプリング数７１４ｇに格納される。
【００９６】
図９は、サンプリングタイプの異なるシャドーレタッチ画像７４７の例を示す図である。尚、便宜的に輪郭線を付加してある。同図（ａ）はランダムタイプの場合であり、タッチが不規則に描画されている。一方（ｂ）は、グリッドタイプの場合であり、タッチが規則的に描画されている。タッチによってカンバスのように比較的規則正しい肌目の画材の感じを表現する際に効果的である。
【００９７】
図４のサンプリングタイプ７１４ｃがランダムタイプに設定される場合は、更にランダムパタン７１４ｄによってサンプリング点Ｐを設定する範囲を設定できる。
【００９８】
図１０は、本実施の形態におけるランダムパタン７１４ｄを説明する概念図である。同図に示すように、例えば同図（ａ）のグリッドタイプでは、格子状にサンプリング点Ｐを設定する。同図（ｂ）のランダムタイプｉでは、スクリーン座標全体にランダムにサンプリング点Ｐを設定する。同図（ｃ）のランダムタイプｉｉでは、スクリーン座標のうちオブジェクトＡが描画されている部分にのみランダムにサンプリング点Ｐを設定する。オブジェクトＡが描画されている部分の識別は、例えばノーマルベクトル画像７４２のα値を参照して判断する。
【００９９】
同図（ｄ）のランダムタイプｉｉｉではスクリーン座標のうちオブジェクトＡが描画されている部分にのみランダムにサンプリング点Ｐを設定し、更に陰影画像７４０からサンプリング点Ｐの位置の輝度値を参照して（目安として等輝度線を破線表示）、輝度値が所定の条件（例えば、サンプリング輝度閾値７３３の以上或いは以下など）を満たすサンプリング点Ｐを有効とする。同図（ｅ）のランダムタイプｉｖでは、陰影画像７４０のサンプリング点Ｐの位置における輝度値を事前に参照し、輝度値が所定の条件を満たす範囲に全サンプリング点Ｐを設定する。
【０１００】
図４のサンプリングカーブ７１４ｅは、ランダムパタン７１４ｄのランダムタイプｉｉｉ及びｉｖにおいて、陰影画像７４０の輝度を参照する際に使用するサンプリング関数（フィルタ）の種類を設定する。
【０１０１】
図１１は、サンプリングカーブ７１４ｅで設定されるサンプリング関数の概念を説明する図である。サンプリング関数は、陰影画像７４０から読み出した輝度を入力とし、所定の関数によって算出される値を出力する。
同図（ａ）では、陰影画像７４０より取得できる輝度の値をより低く出力する。従って、陰影画像７４０の比較的明るい場所にもサンプリング点Ｐが設定されてタッチが入る。同図（ｂ）では反対に輝度をより高く出力する。従って陰影画像７４０の比較的暗い場所にサンプリング点Ｐが設定されてタッチが入ることになる。その他同図（ｃ）や（ｄ）のように設定しても良い。（ｄ）は関数の特性が更にランダムに変化する設定を示している。
前記ランダムパタン７１４ｄのランダムタイプｉｉｉ及びｉｖにおいて、陰影画像７４０の輝度に基づく判定をする場合には、サンプリング関数の出力値によって判定されることになる。
【０１０２】
本実施の形態では、サンプリングカーブ７１４ｅで設定できるサンプリング関数を予め複数用意しておき、オブジェクトの特性や環境条件（例えば、キャラクタのイメージや登場する環境の光の状態など）に応じて適宜選択される。
【０１０３】
サンプリングカーブオフセット量７１４ｆは、サンプリング関数のオフセット量ＯＦを設定する（図１１参照）。例えば、プラス方向のオフセットした場合、陰影画像７４０のある輝度以上或いは以下を「０」で出力する。
図１２は、同じ陰影画像７４０を元にしたサンプリングカーブオフセット量７１４ｆの異なるシャドーレタッチ画像７４７の例を示す図である。尚、便宜的に輪郭線を付加してある。同図（ａ）はオフセット量＝０の場合、（ｂ）はオフセット量＝３の場合をそれぞれ示す。同図（ｂ）は、プラス方向にオフセットしたことによって、相対的に入力値より高い値が出力される。従って、同じ輝度を境にサンプリング点Ｐを設定する／しないを判定するならば、（ｂ）のようにタッチが減少して明るい調子の手書き風ＮＰＲ画像を生成できる。
【０１０４】
図５は、本実施の形態におけるレタッチ設定情報７１６のデータ構成の一例を示す図である。レタッチ設定情報７１６は、生成するレタッチ画像毎に設定される。本実施の形態では、ハイライトレタッチ画像７４６とシャドーレタッチ画像７４７用にそれぞれ設定されるものとする。
【０１０５】
オブジェクトＩＤ７１６ａは、サンプリング設定情報７１４の識別情報であって、例えばオブジェクトの名称やファイル名が格納される。
使用ブラシ７１６ｂは、タッチとして描画するブラシ画像７３４を指定する。ブラシサイズ７１６ｃは、ブラシ画像７３４を描画する際の拡大／縮小率を設定する。
【０１０６】
ブラシロール７１６ｄは、レタッチ演算部２４６がブラシ画像７３４をインテンスノーマルベクトルＶＩ（サンプリングイメージ７１４ｂの設定によってはノーマルベクトルＶＮ）の方向にブラシ画像７３４の方向を合わせる際の、ブラシ画像７３４の回転量のオフセット値として設定する。
【０１０７】
図１３は、ブラシロール７１６ｄの概念を説明する図である。同図（ａ）に示すように、ブラシ画像７３４のブラシ方向ＶＳがオフセット量だけインテンスノーマルベクトルＶＩの方向からずれる。ブラシロール７１６ｄを適当に設定することによって、例えば平筆を縦に使う状態（ｂ）や横に使う状態（ｃ）など、複数のタッチ表現が可能になる。
【０１０８】
図５のブラシリピート数７１６ｅは、一のサンプリング点Ｐにブラシ画像７３４を描画する数を設定する。その際、どの程度ブラシ画像７３４をずらして描画するかは、ブラシ移動範囲７１６ｆに設定される範囲内に、ブラシリピート数７１６ｅが収まるように、適宜描画位置座標を増減する。図５の場合、一のサンプリング点Ｐについて、サンプリング点Ｐの位置座標を始点にインテンスノーマルベクトルＶＩの方向に１５ピクセルの範囲にブラシ画像７３４を３回描画するように、且つ一部が重畳するように描画位置が変更されて描画される。
【０１０９】
図１４は、ブラシリピートの概念を説明する図である。同図に示すように、一箇所のサンプリング点Ｐに対して一部重畳するようにしてブラシ画像７３４を描画する。一度に複数のブラシ画像７３４を描画できるので、処理を高速化できるとともに、サンプリング数７１４ｇをむやみに多く設定しなくとも十分なタッチを表現できる。
【０１１０】
本実施の形態では、図５のランダム設定方式７１６ｇ・位置オフセット範囲７１６ｈ・位置オフセット量７１６ｊ・回転オフセット範囲７１６ｋによって、サンプリング点Ｐに対するブラシ画像７３４を描画する相対位置を時間経過に応じてランダムに可変する（ずらす）ことが出来る。
【０１１１】
ランダム設定方式７１６ｇは、一の乱数発生関数が連続的に使用される条件を設定する。本実施の形態では、レタッチ画像の生成の都度異なる乱数発生関数を使用する「ＥＶＥＲＹモード」と、同一フレームでは同じ乱数発生関数を使用する「ＦＲＡＭＥモード」と、１シーンの間同じ乱数発生関数を使用する「ＳＣＥＮＥモード」を設定できる。尚、ここで必要とされるフレーム数やシーン数のカウントは、レコード情報７３６に適宜カウントされる。
【０１１２】
位置オフセット範囲７１６ｈは、サンプリング点Ｐに対するブラシ画像７３４を描画する位置に関するＸＹ軸共通のオフセット範囲を指定する。同図の場合、サンプリング点Ｐの位置をＸＹ軸方向プラス・マイナス５ピクセルの範囲でオフセットした位置に描画される。位置オフセット変化量７１６ｊは、更に１フレーム毎のオフセット量を設定する。回転オフセット範囲７１６ｋは、サンプリング点Ｐに対するブラシ画像７３４の相対角度のオフセット範囲を指定する。即ち、ブラシロール７１６ｄにランダムな変化をつける。
【０１１３】
従って、フレーム毎にブラシ画像７３４の描画される位置が微妙に異なる状態とすることによって、観者にとってあたかも手書き故の描画位置のズレや揺らぎを表現することができる。
従って、位置オフセット範囲７１６ｈ、位置オフセット変化量７１６ｊ、回転オフセット範囲７１６ｋを大きくすると、フレーム間におけるタッチの位置ズレが大きくなり、勢いの有る荒削りな感じを受ける手書き風タッチを作り出すことができる。逆に値を小さくすると、フレーム間におけるタッチの位置ズレが小さくなるので、穏やかな緻密な感じを受けるタッチを作り出せる。
【０１１４】
また、本実施の形態では、ブラシ画像７３４の描画の色情報を設定することができる。
カラーサンプリング素材７１６ｍは、ブラシ画像７３４をサンプリング点Ｐに描画する場合の濃淡を何れの画像データを参照して決定するかを指定する。本実施の形態では、陰影画像７４０をサンプリング素材とする「ＮＯＮＥ」がデフォルトであるが、例えば所定の紙や布のテクスチャ画像データを指定することによって、手書き風のタッチのなかに擦れた感じを表現することもできる。
【０１１５】
カラーサンプリングカーブ７１６ｎは、カラーサンプリング素材７１６ｍで指定された画像データから取得された色情報を可変するサンプリング関数を設定する。例えば、取得された色情報を所定の関数で補正し、明暗の強調や平均化などが成される。サンプリング関数は、図１１で示したのと同様の特性を有する。
カーブオフセット７１６ｐは、カラーサンプリングカーブ７１６ｎで設定されたサンプリング関数のオフセット値を設定する。
【０１１６】
ブラシカラー７１６ｒは、ブラシ画像７３４に与える特定の色情報を設定する。デフォルトは黒であるが、例えば赤を設定すると赤色でタッチをいれることできる。
【０１１７】
色数７１６ｓは、ブラシ画像７３４の色階調を設定する。即ち、カラーサンプリングカーブ７１６ｎで設定されたサンプリング関数によって得られた色情報は、更に指定された色階調に変換される。
【０１１８】
合成条件設定７１８は、ペイント画像７４９、ハイライトレタッチ画像７４６、シャドーレタッチ画像７４７、輪郭線画像７４８について、それぞれどの合成方法で合成するかを指定する。
例えば、ハイライトレタッチ画像７４６の場合、ハイライトのタッチを入れたい部分を明色とし、入れない場所を暗色とするグレースケール画像なので、ペイント画像７４９にスクリーン合成すると、明色の部分のみペイント画像７４９のもともとの色（基本色）が明色にシフトする。従って、基本色の色相を残しつつ明るいハイライトのタッチが合成される。
【０１１９】
シャドーレタッチ画像７４７の場合、シャドーのタッチを入れたい場所を暗色とし入れたくない場所を明色とするグレースケール画像なので、ペイント画像７４９に乗算合成する。従って、明色の部分はペイント画像７４９の基本色がそのまま残り、暗色部分の輝度が落ちる。従って、基本色の色相を残しつつ暗いシャドーのタッチが合成される。輪郭線画像も同様に設定できる。
【０１２０】
ライティング設定７３０は、仮想空間に配置する光源の設定情報を格納する。
仮想視点設定７３２は、仮想空間内における仮想視点Ｃの位置、回転角度、画角などの設定を格納する。
【０１２１】
ブラシ画像７３４は、絵筆やペンなどの画材を紙に置いたときに付く彩色される濃淡パターンに相当するグレースケール画像である。図１５は、ブラシ画像７３４の一例を示す図である。所望するタッチを実現できるように適宜パターンを予め用意する。また，その大きさも、例えば６４×６４ピクセル、１２８×１２８ピクセルなどの様に所望するタッチに応じて適宜設定する。
【０１２２】
また、記憶部７０には、画像データとして陰影画像７４０と、ノーマルベクトル画像７４２と、インテンスノーマルベクトル画像７４４と、ハイライトレタッチ画像７４６と、シャドーレタッチ画像７４７と、輪郭線画像７４８と、ペイント画像７４９と、ペイント画像にハイライトレタッチ画像７４６・シャドーレタッチ画像７４７・輪郭線画像７４８が合成されたオブジェクト合成画像７５２とが一時的に記憶される。
記憶部７０の一部は描画用フレームバッファとして機能し、フレーム画像７５０を記憶する。
【０１２３】
［処理の説明］
次に、図１６〜図１９を参照して、本実施の形態における処理の流れについて説明する。ここでは、ゲーム演算に関する処理は従来と同様に実施されるものとして省略し、ゲーム演算部２２の演算結果（ジオメトリ演算の結果）に基づいて画像の生成から画像合成、画像表示までを説明する。
【０１２４】
図１６は、本実施の形態における画像生成表示処理の流れを説明するためのフローチャートである。同図に示すように、先ず画像生成演算部２４は、ゲーム画面に描画されるオブジェクトについて、手書き風のタッチの入ったＮＰＲ画像であるオブジェクト合成画像を生成するためのループ処理▲１▼を実行する（ステップＳ１０１）。
【０１２５】
ループ処理では、画像生成演算部２４は先ず陰影画像７４０を生成し（ステップＳ１０２）、次いでノーマルベクトル画像７４２を生成する（ステップＳ１０４）。
【０１２６】
次に、ノーマルベクトル補正部２４４が、サンプリング設定情報を参照し（ステップＳ１０６）、サンプリングイメージ７１４ｂがインテンスノーマルベクトル画像７４４に設定されている場合（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、ノーマルベクトル画像７４２からインテンスノーマルベクトル画像７４４を求める（ステップＳ１１０）。より具体的には、ノーマルベクトル画像７４２からノーマルベクトルＶＮが求められる。ノーマルベクトルＶＮは、オブジェクトを構成するポリゴン面のスクリーン座標ＸＹ平面に投影された場合の方向を示す法線ベクトルである。ゲーム装置１３００は、ノーマルベクトルＶＮを光線の方向と視線の方向とに基づいて補正し、インテンスノーマルベクトルＶＩとする。インテンスノーマルベクトルＶＩのベクトル値をインテンスノーマルベクトル画像７４４のピクセルの色情報であるＲＧＢ値として記憶する。
【０１２７】
次に、レタッチ演算部２４６は、レタッチ設定情報７１６を参照して（ステップＳ１１２）、レタッチ画像生成処理を実行して、ハイライトレタッチ画像７４６を生成する（ステップＳ１１４）。
【０１２８】
図１７及び図１８は、本実施の形態におけるレタッチ画像生成処理の流れを説明するためのフローチャートである。
先ず、タッチを施す位置に当るサンプリング点Ｐを決定する。
レタッチ演算部２４６は、サンプリング設定情報７１４を参照して、サンプリング点設定処理を実行してスクリーン座標上にサンプリング点Ｐを設定する（ステップＳ２０２）。サンプリング点Ｐの位置座標は記憶部７０に記憶される。
【０１２９】
図１９は、本実施の形態におけるサンプリング点設定処理の流れを説明するための図である。同図に示すように、レタッチ演算部２４６は、サンプリングタイプ７１４ｃが「グリッド」に指定されている場合（ステップＳ３０２のＹＥＳ）、スクリーン座標上にサンプリング数７１４ｇだけサンプリング点Ｐを所定の格子上に設定する（ステップＳ３０４）。
【０１３０】
サンプリングタイプ７１４ｃが「ランダム」に指定されている場合（ステップＳ３０２のＮＯ）、更にランダムパタン７１４ｄを参照する（ステップＳ３０６）。
【０１３１】
ランダムパタン７１４ｄがランダムパタンｉの場合、サンプリング点Ｐを条件に従ってスクリーン座標全域に対してランダムにサンプリング点Ｐを設定する（ステップＳ３０８）。
【０１３２】
ランダムパタン７１４ｄがランダムパタンｉｉの場合、オブジェクトの描画されている範囲内にのみサンプリング点Ｐを設定する（ステップＳ３１０）。範囲は、例えばノーマルベクトルＶＮのα値を参照して判定する。
【０１３３】
ランダムパタン７１４ｄがランダムパタンｉｉｉの場合、オブジェクトの描画されている範囲内にのみサンプリング点Ｐを設定し（ステップＳ３１１）、陰影画像７４０の各サンプリング点Ｐの輝度を取得する（ステップＳ３１２）。取得したサンプリング点Ｐの輝度をサンプリングカーブ７１４ｅに指定されたサンプリング関数をサンプリングカーブオフセット量７１４ｆに従ってオフセットし（ステップＳ３１４）、オフセット後のサンプリング関数で陰影画像７４０から取得した輝度を補正した値を算出する（ステップＳ３１６）。そして、該補正値が所定条件（例えば、輝度閾値より以上／以下など）を満さないサンプリング点Ｐを削除する（ステップＳ３１８）。
【０１３４】
ランダムパタン７１４ｄがランダムパタンｉｖの場合、陰影画像７４０からオブジェクトが描画されている範囲の輝度を取得し（ステップＳ３２０）、サンプリングカーブ７１４ｅに指定されたサンプリング関数をサンプリングカーブオフセット量７１４ｆに従ってオフセットし（ステップＳ３２２）、オフセット後のサンプリング関数で陰影画像７４０から取得した輝度を補正した値を算出する（ステップＳ３２４）。該補正値が所定条件を満たす範囲にサンプリング点Ｐを設定する（ステップＳ３２６）。
【０１３５】
サンプリング点Ｐを設定したならば、サンプリング設定処理を終了し図１７のフローに戻る。
【０１３６】
図１７において、サンプリング点設定処理によって設定された全てのサンプリング点Ｐについて以下のループ処理▲２▼を実行する（ステップＳ２０４）。
【０１３７】
ループ処理▲２▼では、先ずタッチを描画するブラシ画像７３４を用意する。
レタッチ演算部２４６は、使用ブラシ７１６ｂを参照してブラシ画像７３４を読み出す（ステップＳ２０６）。次に、サンプリングイメージ７１４ｂで指定される画像（この場合インテンスノーマルベクトル画像）を参照してサンプリング点Ｐの位置の色情報を読出しインテンスノーマルベクトルＶＩを求める（ステップＳ２０８）。
【０１３８】
インテンスノーマルベクトルＶＩが求められたならば、レタッチ演算部２４６は、ブラシ方向ＶＳをインテンスノーマルベクトルＶＩと合わせるようにブラシ画像７３４を回転させる（ステップＳ２１０）。この際、ブラシロール７１６ｄを加算して回転させる（ステップＳ２１２）。これで、基本的なブラシの方向が決定されたことになる。
【０１３９】
次に、ブラシ画像７３４を描画する色（描画色）を決定する。
ブラシカラー７１６ｒが指定されている場合（ステップＳ２１４のＹＥＳ）、ブラシ画像７３４のグレースケールをブラシカラー７１６ｒのカラースケールに変換する（ステップＳ２１６）。例えば、ブラシカラー７１６ｒで黄色が指定されている場合、ブラシ画像７３４は、指定された黄色の明暗によるカラースケールとなる。このスケール変換後のブラシ画像７３４で描画すると、黄色を帯びた明暗によるタッチとなる。
【０１４０】
ブラシカラー７１６ｒが指定されず（ステップＳ２１８のＮＯ）、カラーサンプリング素材７１６ｍが指定されていない（「ＮＯＮＥ」）場合（ステップＳ２１８のＹＥＳ）、陰影画像７４０からサンプリング点Ｐの位置の輝度を参照し（ステップＳ２１９）、ブラシ画像７３４のグレースケールを参照した輝度に基づいて変換する（ステップＳ２２０）。即ち、ブラシ画像７３４はグレースケール画像のままであるが、陰影画像７４０におけるサンプリング点Ｐの位置の輝度に応じてグレースケールにシフトされる。この輝度変換後のブラシ画像７３４で描画すると、陰影画像７４０に応じた明暗を有するタッチとなる。
【０１４１】
カラーサンプリング素材７１６ｍが特定の画像を指定している場合（ステップＳ２１８のＮＯ）、指定されている画像からのサンプリング点Ｐの位置の色情報を取得し（ステップＳ２２２）、カラーサンプリングカーブ７１６ｎに指定されたサンプリング関数をカーブオフセット７１６ｐに従ってオフセットし（ステップＳ２２４）、ブラシ画像７３４のグレースケールをオフセット後のサンプリング関数で該色情報を補正した値に基づいてカラースケールに変換する（ステップＳ２２６）。
【０１４２】
ここで、色数７１６ｓで描画可能な色数が指定されている場合（ステップＳ２２８のＹＥＳ）、ブラシ画像７３４の輝度のスケールを指定された色数に段階化する（ステップＳ２３０）。即ち、ブラシ画像７３４は段階的な輝度のスケールとなる。このスケール変換後のブラシ画像７３４で描画すると、あたかも色数の限定されたセルアニメ調のタッチとなる。
【０１４３】
次に、描画色が決定されたブラシ画像７３４について、描画の大きさとサンプリング点Ｐへの描画位置のずらしを決定し、ブラシ画像７３４を描画する（図１８）。先ずブラシサイズ７１６ｃを参照して、ブラシ画像７３４を拡大或いは縮小する(ステップＳ２３２)。次に、ランダム設定方式７１６ｇの条件に従って乱数発生関数を決定して乱数を発生する（ステップＳ２３４）。この乱数に基づいて、回転オフセット範囲７１６ｋに従ってブラシ画像７３４を回転させ（ステップＳ２３６）、位置オフセット範囲７１６ｈ及び位置オフセット変化量７１６ｊに従ってサンプリング点Ｐの位置座標からのＸＹのオフセット量を算出して、描画位置をオフセットする（ステップＳ２３８）。
【０１４４】
描画位置が決定されたならば、ブラシ移動範囲７１６ｆとブラシリピート数７１６ｅを参照し（ステップＳ２４０）、ブラシリピート数７１６ｅのブラシ画像７３４がブラシ移動範囲７１６ｆに納まるように、描画位置を段階的に変更しながらブラシ画像７３４をハイライトレタッチ画像７４６上に描画する（ステップＳ２４２）。
以上のループ処理を全サンプリング点Ｐに実行し（ステップＳ２４４）、図１６のフローに戻る。
【０１４５】
図１６において、次に画像生成演算部２４は、ペイント画像７４９を生成する（ステップＳ１１６）。そして、画像合成部２６が、ペイント画像７４９とハイライトレタッチ画像７４６とを、合成条件設定７１８で指定された合成方法によって画像合成する（ステップＳ１１８）。
【０１４６】
次に画像生成演算部２４は、輪郭線画像７４８を生成する（ステップＳ１２０）。そして、画像合成部２６が先に画像合成された画像に更に合成条件設定７１８で指定された合成方法によって輪郭線画像７４８を画像合成する（ステップＳ１２２）。この状態で、ペイント画像７４９にハイライトのタッチと、輪郭線が合成されたＮＰＲ画像が出来あがったことになる。そして、ノーマルベクトル画像７４２のα値を当該ＮＰＲ画像に格納する（ステップＳ１２４）。
【０１４７】
次に、レタッチ演算部２４６は、レタッチ画像生成処理を実行して、シャドーレタッチ画像７４７を生成する（ステップＳ１２６）。
シャドーレタッチ画像７４７が生成されたならば、画像合成部２６は合成条件設定７１８で指定された合成方法で、ペイント画像７４９にハイライトのタッチと、輪郭線が合成されたＮＰＲ画像にシャドーレタッチ画像７４７を画像合成する（ステップＳ１２８）。そして、合成結果をオブジェクト合成画像７５２として記憶部７０に記憶する（ステップＳ１３０）。
この状態で、ペイント画像７４９にハイライトのタッチと、シャドーのタッチと、輪郭線が合成されたＮＰＲ画像が出来あがったことになる。
【０１４８】
以上のループ処理をスクリーン画像に表示される全てのオブジェクトに実行したならば（ステップＳ１３２）、それらのオブジェクト合成画像７５２をα合成してフレーム画像７５０とする（ステップＳ１３４）。フレーム画像７５０は、描画用フレームバッファに格納され、画像表示部３０にゲーム画面の動画の１フレームとして表示される（ステップＳ１３６）。
【０１４９】
以上の処理によって手書き風のタッチの入ったＮＰＲ画像の動画としてゲーム画面を表示することができる。
【０１５０】
[ハードウェアの構成]
図２０は、本実施の形態におけるゲーム装置１３００を実現できるハードウェア構成の一例を示す図である。ゲーム装置１３００は、ＣＰＵ１０００と、ＲＯＭ１００２と、ＲＡＭ１００４と、情報記憶媒体１００６と、音生成ＩＣ１００８と、画像生成ＩＣ１０１０と、Ｉ／Ｏポート１０１２及び１０１４とを有し、システムバス１０１６により相互にデータの入出力可能に接続されている。
【０１５１】
ＣＰＵ１０００は、図３における処理部２０に該当し、情報記憶媒体１００６に格納されているプログラム、ＲＯＭ１００２に格納されているシステムプログラム、コントロール装置１０２２によって入力される操作入力信号等に従って、装置全体の制御や各種のデータ処理を行う。
【０１５２】
ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００４及び情報記憶媒体１００６は、図３における記憶部７０に該当する。
ＲＯＭ１００２は、図１のＩＣメモリ１３２２に該当し、図３の画像生成情報７２、特に予め設定されているプログラムやデータを記憶する。ＲＡＭ１００４は、ＣＰＵ１０００の作業領域などとして用いられる記憶手段であり、情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２の所与の内容、或いはＣＰＵ１０００の演算結果が格納される。情報記憶媒体１００６は、ＩＣメモリカードや着脱自在なハードディスクユニット、ＭＯなどによって実現され、図３のゲーム演算部２２によって求められるゲームプレイ情報（図示略）などを主に記憶する。
【０１５３】
音生成ＩＣ１００８は、情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２に記憶される情報に基づいて操作音等を生成する集積回路であり、生成された音はスピーカ１０２０によって出力される。スピーカ１０２０は、図１のスピーカ１３０４に該当する。
【０１５４】
画像生成ＩＣ１０１０は、ＲＡＭ１００４、ＲＯＭ１００２、情報記憶媒体１００６等から出力される画像情報にもとづいて表示装置１０１８に画像を出力するための画素情報を生成する集積回路である。なお、表示装置１０１８は、図３における画像表示部３０、図１におけるディスプレイ１３０２に該当する。
【０１５５】
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。
コントロール装置１０２２は、図３における操作入力部１０に該当し、操作パネルや図１のジョイスティック１３０６やプッシュボタン１３０８等に相当するものであり、プレーヤがゲームの進行に応じて種々のゲーム操作を入力するための装置である。
【０１５６】
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取りするものであり、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与の情報を送受信したり、通信回線を介して、ゲームプログラム等の情報を送受信することなどに利用される。例えば図１における制御ユニット１３２０に内蔵される。
【０１５７】
尚、画像生成ＩＣ１０１０、音生成ＩＣ１００８等で行われる処理はＣＰＵ１０００、或いは汎用のＤＳＰ等によってソフトウェア的に実行されても良い。
【０１５８】
以上の構成によれば、レタッチ演算部２４６は、ブラシ画像７３４を複数配置してハイライトレタッチ画像７４６及びシャドーレタッチ画像７４７を生成するため、重畳するブラシ画像７３４の数などによって、レタッチ画像に濃淡を表すことができる。ただし、ブラシ画像７３４が配置されていなかったり、重畳している数が少なかったりする部分は、ブラシ画像７３４の色情報が反映されず、透けた部分となる。しかし、レタッチ画像にペイント画像７４９を合成することによって、透けた部分にはオブジェクトの表面の色情報が反映されることとなる。
【０１５９】
従って、ブラシ画像７３４を敷き詰めてハイライトレタッチ画像７４６及びシャドーレタッチ画像７４７を生成する必要はなく、レタッチ画像生成のコスト（処理時間）を低減する一方、オブジェクトの画像に対して、絵画調の風合いを持たせることができる。
【０１６０】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明の適用がこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜構成要素の追加・変更・削除を行っても良い。
【０１６１】
例えば、ゲーム装置１３００は、家庭用ゲーム装置や携帯用ゲーム装置、ＰＤＡ、多機能計算機などそのほかの装置であっても良いのは勿論である。また、ゲーム装置１３００はスタンドアローンの装置に限らず、ネットワーク接続された複数の装置で機能を分散して実現する構成であっても良い。
【０１６２】
また、サンプリング数７１４ｇは固定に限らず適宜可変するとしても良い。より具体的には、例えばサンプリング点設定処理の実行時最初に、オブジェクトＡの画像中心Ｏｂから仮想視点Ｃまでの距離を算出し当該距離に比例してサンプリング数７１４ｇを可変する。
これによって、オブジェクトＡが仮想視点Ｃから遠くに離れた位置に配置され、画面におけるオブジェクトＡが描画されている面積が小さい場合、多数のタッチを施してもタッチ同士が重なって意味をなさなくなるのでサンプリング数７１４ｇを距離に応じて適切な数に削減して処理負荷を軽減する。逆に、オブジェクトＡが仮想視点Ｃの近くに配置され、画面におけるオブジェクトＡが描画されている面積が大きくなる場合、サンプリング数７１４ｇを増加してタッチの不足を補うことができる。
【０１６３】
また、ブラシサイズ７１６ｃは固定に限らず可変するとしても良い。例えば、レタッチ画像生成処理（図１８）のステップＳ２３２において、オブジェクトＡの画像中心Ｏｂから仮想視点Ｃまでの距離を算出し当該距離に比例してブラシサイズ７１６ｃを可変する。これによって、仮想視点Ｃから離れたオブジェクトＡのタッチを細かく、近くのオブジェクトＡのタッチを大きく設定できる。
【０１６４】
また、各種画像データの生成については、ペイント画像７４９・ハイライトレタッチ画像７４６・シャドーレタッチ画像７４７・輪郭線画像７４８・ノーマルベクトル画像７４２・陰影画像７４０は、必ずしも画像生成演算部２４で生成するに限らず、複雑なモデルなど生成に時間を要する場合には、適宜予め画像を用意しておいて使用するとしても構わない。
【０１６５】
また、インテンスノーマルベクトルＶＩは、ノーマルベクトル画像７４２より求めるに限らず、例えば適宜オブジェクトのポリゴンデータからノーマルベクトルＶＮを読み出して使用するとしても良いのは勿論である。
【０１６６】
【発明の効果】
本発明によれば、ブラシ画像を複数配置してレタッチ画像を生成するため、重畳するブラシ画像の数などによって、レタッチ画像に濃淡を表すことができる。そして、レタッチ画像に投影画像を合成することによって、立体物表面の色情報が反映された手書き風の画像を生成する。ブラシ画像を敷き詰めてレタッチ画像を生成する必要はなく、例えば、立体物表面の一部についてブラシ画像を配置したレタッチ画像とすることでレタッチ画像生成のコスト（処理時間）を低減する一方、立体物全体の画像に対して、絵画調の風合いを持たせることができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した業務用のゲーム装置の外観の一例を示す図。
【図２】ゲーム画面の生成についての概要を説明する図。
【図３】機能構成の一例を示す機能ブロック図。
【図４】サンプリング設定情報のデータ構成の一例を示す図。
【図５】レタッチ設定情報のデータ構成の一例を示す図。
【図６】ノーマルベクトル画像の生成方法の概念を説明する図。
【図７】ノーマルベクトルの補正の概念を説明する図。
【図８】レタッチ画像の生成の概念を説明する図。
【図９】サンプリングタイプの異なるシャドーレタッチ画像の例を示す図。
【図１０】ランダムパタンの例を説明する概念図。
【図１１】サンプリングカーブで設定されるサンプリング関数の概念を説明する図。
【図１２】同じ陰影画像を元にしたサンプリングカーブオフセット量の異なるレタッチ画像の例を示す図。
【図１３】ブラシロールの概念を説明する図。
【図１４】ブラシリピートの概念を説明する図。
【図１５】ブラシ画像の例を示す図。
【図１６】画像生成表示処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図１７】レタッチ画像生成処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図１８】レタッチ画像生成処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図１９】サンプリング点設定処理の流れを説明するための図。
【図２０】ゲーム装置を実現するハードウェア構成の一例を示す図。
【符号の説明】
２０ 処理部
２２ ゲーム演算部
２４ 画像生成演算部
２４４ ノーマルベクトル補正部
２４６ レタッチ演算部
２６ 画像合成部
７０ 記憶部
７２ 画像生成情報
７１０ オブジェクトデータ
７１２ モデリングデータ
７１４ サンプリング設定情報
７１６ レタッチ設定情報
７１８ 合成条件設定
７２０ ゲーム演算プログラム
７２２ 画像生成演算プログラム
７２４ ノーマルベクトル補正プログラム
７２６ レタッチ演算プログラム
７２８ 画像合成プログラム
７３４ ブラシ画像
７４０ 陰影画像
７４２ ノーマルベクトル画像
７４４ インテンスノーマルベクトル画像
７４６ ハイライトレタッチ画像
７４７ シャドーレタッチ画像
７４８ 輪郭線画像
７４９ ペイント画像
７５０ フレーム画像
７５２ オブジェクト合成画像
１３００ ゲーム装置
１３０２ ディスプレイ
１３２０ 制御ユニット
１３２４ 描画バッファ
Ａ オブジェクト
Ｃ 仮想視点
Ｌ 光源
Ｌｇ 緑色平行光源
Ｌｒ 赤色平行光源
Ｏｂ 画像中心
Ｐ サンプリング点
ＶＥ 視線ベクトル
ＶＩ インテンスノーマルベクトル
ＶＬ２ 光線ベクトル
ＶＮ ノーマルベクトル
ＶＳ ブラシ方向
Claims (21)
- 所与の視点から見た立体物の画像を生成し、生成した画像の色情報を描画バッファに書き込むことによって前記立体物を描画するコンピュータに類する装置を、
前記視点に基づいて前記立体物を投影することによって得られる前記立体物の描画域に、ブラシ画像を一部重畳するように複数配置することにより前記立体物のレタッチ画像を少なくとも１枚生成するレタッチ画像生成手段、
前記視点に基づいて前記立体物を投影した投影画像を生成する投影画像生成手段、
前記レタッチ画像と前記投影画像とを合成することにより、前記レタッチ画像の透いた部分に前記投影画像の色情報が表れるように前記立体物の画像を描画する描画手段、
として機能させるためのプログラム。 - 請求項１に記載のプログラムであって、
前記視点に基づく前記立体物の輪郭画像を生成する輪郭画像生成手段として前記装置を機能させ、
前記描画手段が、前記レタッチ画像と前記投影画像と前記輪郭画像とを合成することにより前記立体物の画像を描画するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項１又は２に記載のプログラムであって、
前記立体物が配置されるオブジェクト空間の光源設定を行う空間光源設定手段、
前記視点及び前記空間光源設定手段により設定された光源に基づく所定のレンダリング処理を行うことにより、前記立体物の陰影情報を算出する陰影情報算出手段、
として前記装置を機能させ、
前記レタッチ画像生成手段が、前記陰影情報算出手段により算出された陰影情報に基づいて、前記ブラシ画像を配置する位置を決定するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項３に記載のプログラムであって、
前記レタッチ画像生成手段が、前記陰影情報算出手段によって算出された陰影情報に基づいて、高輝度部分に対して低輝度部分の方がブラシ画像の密集度が高くなるようにブラシ画像の配置位置を決定するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項３又は４に記載のプログラムであって、
前記レタッチ画像生成手段が、前記陰影情報算出手段によって算出された陰影情報に基づいて、前記描画域の内、所定の輝度条件を満たす位置にブラシ画像を配置するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項５に記載のプログラムであって、
前記レタッチ画像生成手段が、前記陰影情報算出手段によって算出された陰影情報に基づいて、前記描画域の内、第１の輝度条件を満たす位置にブラシ画像を配置して第１のレタッチ画像を生成し、第２の輝度条件を満たす位置にブラシ画像を配置して第２のレタッチ画像をするように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項３〜６の何れか一項に記載のプログラムであって、
前記レタッチ画像生成手段が、ブラシ画像の配置位置の陰影情報に基づいて当該ブラシ画像の輝度情報を可変してレタッチ画像を生成するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項１〜７の何れか一項に記載のプログラムであって、
前記レタッチ画像生成手段が、
前記立体物表面の法線を演算する法線演算手段、
前記ブラシ画像の配置位置に対応する前記立体物表面の位置の、前記法線演算手段によって演算された法線に基づいて、当該ブラシ画像の配置角度を決定し、この決定した配置角度で当該ブラシ画像を配置する処理を、配置する各ブラシ画像について行うブラシ配置手段、
を有するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項８に記載のプログラムであって、
前記法線演算手段が、前記視点の視線方向に直交する第１方向を光線方向とする第１光源と、前記視点の視線方向に直交する第２方向を光線方向とする第２光源とを設定し、前記第１光源及び第２光源の光線を前記立体物に当てて、前記視点に基づく所定のレンダリング処理を実行して、当該立体物表面の法線を色情報で表した法線画像を生成することにより、前記立体物表面の法線を演算するように前記装置を機能させ、
前記ブラシ配置手段が、前記ブラシ画像の配置位置に対応する前記法線画像の位置の色情報に基づいて、当該ブラシ画像の配置角度を決定し、この決定した配置角度で当該ブラシ画像を配置する処理を、配置する各ブラシ画像について行うように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項９に記載のプログラムであって、
前記描画バッファは、画素毎にＲＧＢ値を格納可能に形成されており、
前記法線演算手段が、前記第１光源の光線色をＲＧＢの内の何れか１色とし、前記第２光源の光線色をＲＧＢの残る２色の内の１色として前記レンダリング処理を行って、画素毎のＲＧＢ値を演算することにより前記法線画像を生成するように前記装置を機能させ、
前記ブラシ配置手段が、前記法線画像のＲＧＢ値の内、前記第１光源の光線色の値と前記第２光源の光線色の値とに基づいて当該ブラシ画像の配置位置の法線相当方向を演算することにより、当該配置位置における前記ブラシ画像の配置角度を決定するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項９又は１０に記載のプログラムであって、
前記法線演算手段によって生成された法線画像の所与の位置から前記ブラシ画像の各配置位置それぞれへの方向を演算する方向演算手段として前記装置を機能させ、
前記ブラシ配置手段が、前記法線画像の色情報に基づいて求まる方向に前記方向演算手段によって演算された方向を合成することによって前記ブラシ画像の配置角度を決定するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項８〜１１の何れか一項に記載のプログラムであって、
前記立体物が配置されるオブジェクト空間の光源設定を行う空間光源設定手段として前記装置を機能させ、
前記ブラシ配置手段が、前記立体物表面の法線の方向に前記空間光源設定手段により設定された光源の光線方向を合成することによって前記ブラシ画像の配置角度を決定するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項１〜１２の何れか一項に記載のプログラムであって、
前記レタッチ画像生成手段が、所与の条件に応じて配置するブラシ画像の数を可変してレタッチ画像を生成するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項１〜１３の何れか一項に記載のプログラムであって、
前記レタッチ画像生成手段が、所与の条件に応じて配置するブラシ画像の大きさを可変してレタッチ画像を生成するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項１〜１４の何れか一項に記載のプログラムであって、
複数のブラシ画像を記憶する記憶手段として前記装置を機能させ、
前記レタッチ画像生成手段が、前記複数のブラシ画像の内、所与の条件に応じてブラシ画像を択一的に選択することによって、配置するブラシ画像を可変してレタッチ画像を生成するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項１〜１５の何れか一項に記載のプログラムであって、
前記レタッチ画像生成手段が、ブラシ画像を配置する際に、当該ブラシ画像の配置位置から所与の方向に向けて、一部重畳するように当該ブラシ画像を所定数配置するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項１６に記載のプログラムであって、
前記レタッチ画像生成手段が、ブラシ画像を配置する際に、当該ブラシ画像の配置角度に基づいた所与の方向に向けて、一部重畳するように当該ブラシ画像を所定数配置するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項１〜１７の何れか一項に記載のプログラムであって、
前記レタッチ画像生成手段が、配置したブラシ画像の配置位置を時間経過に応じてずらしてレタッチ画像を生成するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項１〜１８の何れか一項に記載のプログラムであって、
前記レタッチ画像生成手段が、配置したブラシ画像の配置角度を時間経過に応じてずらしてレタッチ画像を生成するように前記装置を機能させるためのプログラム。 - 請求項１〜１９の何れか一項に記載のプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な情報記憶媒体。
- 所与の視点から見た立体物の画像を生成し、生成した画像の色情報を描画バッファに書き込むことによって前記立体物を描画する画像生成装置であって、
前記視点に基づいて前記立体物を投影することによって得られる前記立体物の描画域に、ブラシ画像を一部重畳するように複数配置することにより前記立体物のレタッチ画像を少なくとも１枚生成するレタッチ画像生成手段と、
前記視点に基づいて前記立体物を投影した投影画像を生成する投影画像生成手段と、
前記レタッチ画像と前記投影画像とを合成することにより、前記レタッチ画像の透いた部分に前記投影画像の色情報が表れるように前記立体物の画像を描画する描画手段と、
を備えることを特徴とする画像生成装置。
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