JP4000812B2 - 画像生成システム及び画像生成プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像生成システム及び画像生成プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
仮想３次元空間内において、仮想視点から観察されるオブジェクトを二次元座標画像データに変換し、これをディスプレイ装置に表示することにより、仮想現実的な感覚を与え得る画像生成システムが存在している。
【０００３】
かかる画像生成システムを、例えばレーシングゲームを楽しむことができるゲーム装置として適用すると、遊戯者は、オブジェクトとしてのレーシングカーを操作して空間内を走行させる。さらに、他の遊戯者が操作するレーシングカーと競走することにより仮想現実的なカーレーシングを行うことが可能である。
【０００４】
この際、より高度な仮想現実感を遊戯者に与えることは、遊戯者にゲーム装置で遊戯することに対する興味を維持させ、強いては、ゲームを実行するための好ましいプログラムの選択を行わせる上で重要である。
【０００５】
そして、より高度な仮想現実感を遊戯者に与える要素の一つとして、仮想三次元空間内に置かれたオブジェクト（上記例ではレーシングカー）の画像に周囲の環境を反映することである。すなわち、オブジェクトの置かれた周囲の環境をオブジェクトの画像に写し込むことである。
【０００６】
このための一技術として、例えば、特開２００１−７０６３３号公報に記載された発明がある。
【０００７】
かかる公報に記載された発明では、オブジェクト（例えば、レーシングカー）から見て上方向に見えるべき環境テクスチャを仮想カメラの位置や回転角度によらずにオブジェクトの上方向からマッピングするものである。そして、前記の環境テクスチャは、オブジェクト自体のテクスチャと同様に予めテクスチャメモリにレンダリングされているものである。これにより光源等の映り込みについて自然な形で表現可能とするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の様に、特開２００１−７０６３３号公報に記載された発明では、オブジェクトの画像に写し込まれる周辺の環境のテクスチャは予めメモリにレンダリングされたものである。
【０００９】
したがって、映り込み対象物であるオブジェクト（例えば車）と、映り込む物（光源、風景など車を取り巻く全ての環境物）の時間的変化（車の移動などに伴う環境像の変化）に応じて、即座に映り込むテクスチャに反映されることが困難である。
【００１０】
さらには、例えば、レーシングゲーム等において、車への映り込みに関してよりリアルな車体塗装の輝度や艶の表現が望まれる。
【００１１】
本発明の目的は、上記の観点から、時間的変化に応じて即座にオブジェクトへの環境のリアルな映り込みが可能であり、また光源の映り込みに関してオブジェクトへのよりリアルな艶の表現までも可能とする画像生成システム及び画像生成プログラムを提供することにある。
【００１２】
【課題を達成するための手段】
上記の課題を達成する本発明に従う画像生成システムは、第１の態様として仮想三次元空間に置かれた対象物の表面にマッピングするためのテクスチャを格納するテクスチャメモリと、
前記対象物の本来の模様を第一のテクスチャとして記録媒体から読み出し前記テクスチャメモリに格納する第１の手段と、
前記対象物から見た時の周囲にある発光源を除いた環境物の画像を第二のテクスチャとして生成し、前記発光源及び前記環境物のうち前記発光源からの光を遮る環境物の影の画像を第三のテクスチャとして生成し、前記テクスチャメモリに格納する第２の手段と、
前記テクスチャメモリに格納された第一のテクスチャと、前記第二及び第三のテクスチャを読み出し、合成し、前記仮想三次元空間に置かれた対象物にマッピングする第３の手段を
有することを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を達成する本発明に従う画像生成システムは、第２の態様として第１の態様において、前記第二のテクスチャ及び第三のテクスチャは、それぞれが、前記仮想三次元空間内の仮想カメラの軸に沿い前方向および後方向を有するように前記対象物が置かれたカメラ座標系の前記仮想カメラの軸方向の２面と、前記仮想カメラの軸に垂直な方向の４面に向かう方向について生成されることを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を達成する本発明に従う画像生成システムは、第３の態様として第１の態様において、前記第２の手段による前記ビデオメモリへの描画の際の、
前記第一のテクスチャと前記第二のテクスチャの色のブレンドを次式
Ｃｏ＝（１−ａ）×Ｃｉ＋ａ×Ｃｔ
ただし、Ｃｏは演算結果
Ｃｉは、第一のテクスチャの色
Ｃｔは、第二のテクスチャの色
ａは、ブレンド割合
により演算し、
さらに、前記第一のテクスチャと前記第二のテクスチャの色のブレンド結果Ｃｏと前記第三のテクスチャのブレンドを
Ｃｏ’＝Ｃｏ＋Ｃｔ’
ただし、
Ｃｏ’は、演算結果
Ｃｔ’は、第三のテクスチャの色
により演算することを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を達成する本発明に従う画像生成システムは、第４の態様として第１の態様において、 前記第二のテクスチャ及び、第三のテクスチャは、前記仮想三次元空間に置かれた映り込み対象物の前記環境物に対する相対的な移動の際に生成されることを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を達成する本発明に従う画像生成システムは、第５の態様として第１の態様において、前記第２の手段による前記テクスチャメモリ５からの前記第一乃至第三のテクスチャの読み出しの際、視点座標における視線ベクトルに対する映り込み対象物での反射ベクトルから求められる（Ｕ，Ｖ）座標に対応する位置のテクスチャを読み出しマッピングすることを特徴とする。
【００１７】
本発明の特徴は、図面を参照して説明される以下の発明の実施の形態から更に明らかになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に従い説明する。なお、以下の実施の形態の説明において、環境テクスチャが映り込む対象物として車を例にしているが、本発明の適用はかかる実施の形態例に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の適用される画像生成システムとしてのゲーム装置の一構成例ブロック図である。
【００２０】
ゲーム処理部１は、メインプロセッサの機能を有し、プログラム格納メモリ２は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、ハードディスク等の記録媒体で実現され本発明の画像生成プログラム等が格納される。
【００２１】
ゲーム処理部１は、プログラム格納メモリ２に格納され、あるいは図示しない通信インタフェース部を通してプログラム供給元から転送された本発明の画像生成プログラムを含むプログラムに基づき動作し、ゲーム手順処理、画像処理、音源処理等の処理の制御を実行する。
【００２２】
画像処理部３は、ジオメトリ処理部３０，テクスチャマッピング部３１を有している。ジオメトリ処理部３０は、オブジェクトのローカル座標のワールド座標系への変換、ワールド座標系から視点座標系への変換を含む座標変換、更にスクリーン座標系への透視変換等のジオメトリ処理を行う。
【００２３】
ジオメトリ処理が行われたオブジェクトデータは、テクスチャデータ、輝度データ等を含む頂点データを有している。このオブジェクトデータは、作業用のメインメモリ４に格納される。
【００２４】
テクスチャマッピング部３１は、レンダリング処理機能部を含み、複数のポリゴンや曲面で構成されるオブジェクトの描画処理即ち、本発明に従うテクスチャの生成、テクスチャメモリ５への描画（レンダリング）、更に、テクスチャメモリ５に格納されたテクスチャの張り付け（マッピング）を実行する。
【００２５】
かかる描画処理の際、テクスチャマッピング部３１は、オブジェクトデータやテクスチャデータに基づく優先度に従い隠面除去処理を行いながらオブジェクトをフレームメモリ６に描画する。フレームメモリ６に描画されたデータは、繰り返し読み出され、ビデオ信号に変換され、ディスプレイ７に表示される。
【００２６】
図２は、本発明に従う画像生成方法により生成される画像の一例を説明する図である。図２に示されるのは、環境テクスチャの映り込む対象物となる車の画像である。仮想三次元空簡に置かれる車は、図１のゲーム装置において、入力操作部８により遊戯者が操作することにより、その走行方向、走行速度等が制御される。
【００２７】
現実の車が走行する場合、車の周囲の風景が車に映り込み、更に、太陽光等の発光源からの光により車体が輝き、表面に艶を感じさせる。本発明は、現実の車に周囲の環境が映る状態と同様の効果を与えるものである。これにより、より高度の仮想現実感を遊戯者に与えることが可能である。
【００２８】
図２において、車体表面１００あるいは、ガラス面１０１に周囲の環境が映され、輝きと艶１０２が表現される。
【００２９】
図３，図４は、図１のゲーム装置において、本発明の画像生成方法を適用する場合の処理フローを示す図である。図３，図４の処理フローに従って、図２に示したような画像を生成する手順を説明する。
【００３０】
図３において、ゲーム装置に電源が投入されると、ゲームプログラムとゲームデータ即ち、仮想３次元空間内に置かれる映り込み対象物及び周囲の環境物（以下、適宜これらをオブジェクトという）のローカル座標データがプログラム格納メモリ２から読み出され、メインメモリ４に転送記憶される。
【００３１】
メインメモリ４に転送されたゲームプログラムによりゲーム処理が開始されると、映り込み対象物は、ここでは車であり、それ自身の本来の模様即ち、対象物自身の表面の色や、模様あるいは質感を表す第一のテクスチャが記録媒体であるプログラム格納メモリ２から読み出され、テクスチャメモリ５に転送されレンダリング（描画）される（処理工程Ｐ１）。
【００３２】
次に、以下の処理はゲームの終了までの所定時間毎、例えば、１／６０秒毎に繰り返される。
【００３３】
画像処理部３のジオメトリ処理部３０により、オブジェクトのジオメトリ処理が行われる（処理工程Ｐ２）。
【００３４】
ここで、先にメインメモリ４に転送されているオブジェクトのデータはローカル座標を有している。したがって、このジオメトリ処理（処理工程Ｐ３）において、ジオメトリ処理部３０により、ローカル座標を所定の３次元空間座標系に座標変換を行う。
【００３５】
ついで、ゲームの進行に伴って３次元空間座標系内を移動変化する視点を原点とする視点座標系にオブジェクトデータを変換し、更に視点座標系内の、ディスプレイ画面に相当する二次元スクリーンの座標系に視点からオブジェクトを透視する透視変換を行う。
【００３６】
このようにジオメトリ処理部３０により透視変換まで行われたオブジェクトデータは、メインメモリ４に格納保持される（処理工程Ｐ３）。
【００３７】
次に、画像処理部３のテクスチャマッピング部３１により透視変換後のオブジェクトデータに基づき、先にテクスチャメモリ５に転送描画されている映り込み対象物の本来の模様に相当する第一のテクスチャを、映り込み対象物に張り付けて、フレームメモリ６にレンダリング（描画）する（処理工程Ｐ４）。
【００３８】
ここで、以降の説明における便宜のために、映り込み対象物の本来の模様であるテクスチャを第一のテクスチャあるいはオブジェクトテクスチャと称する。
【００３９】
次に処理は図４に続き、オブジェクトが移動したか否かが判断される（処理工程Ｐ５）。特に本発明の実施例において、オブジェクトとしての映り込み対象物である車が環境物に対して相対的に移動した時（処理工程Ｐ５，Ｙ）、第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）と第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_b）が生成される。
【００４０】
上記の映り込み対象物である車が環境物に対して相対的に移動した時とは、対象物、環境物及び発光源の少なくともいずれかが移動した時を意味する。これらの場合に、対象物である車に映り込む画像が変化するからである。
【００４１】
第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）は、発光物を除く、全てのオブジェクトを表す画像である。第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_b）は、発光物とそれを遮る可能性の有るオブジェクトの画像である。この時、第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_b）において、発光物を遮るオブジェクトは、発光物の光を遮るので黒に描画される。これにより、発光物の遮られた部分が影となって、映り込み対象物に反映される。
【００４２】
さらに、図５、図６により具体的に説明する。図５ではオブジェクトは、映り込み対象物としての車１００と、発光物として太陽光１０が上方に有り、更に太陽光（発光物）１０を遮る可能性の有るオブジェクトとして雲１１が示されている。
【００４３】
したがって、図５において、映り込み対象物としての車１００に対し、矢印方向、即ち上方に向かう環境では、第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）は、太陽１０の像を除いた雲１１の像であり、矢印方向に見た雲１１の画像が図４の処理工程Ｐ６により、テクスチャメモリ５にレンダリング（描画）される（図６Ｂ参照）。
【００４４】
また、図４の処理工程Ｐ７により、第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_b）は、太陽１０とそれの遮る雲１１が影として表された画像がテクスチャメモリ５にレンダリング（描画）される（図６Ｃ）。
【００４５】
さらに理解のために第１の環境テクスチャ（tex_a）及び、第２の環境テクスチャ（tex_b）のその他の例を説明する。
【００４６】
映り込み対象物として車を想定し、上部に光源として天井灯があり、これをを遮るオブジェクトとして天井ファンが有ると想定する。このような環境において、映り込み対象物である車を取り囲む、発光物を除くオブジェクトの画像である第１の環境テクスチャ（tex_a）は、天井ファンの画像である。第２の環境テクスチャ（tex_b）は、天井灯の光を遮る天井ファンが影になって見える天井灯の画像である。
【００４７】
さらに、ガレージ内に車が置かれた環境を想定したとき、映り込み対象物は車であり、光源は天井灯、発光物を除くオブジェクトは、天井ファン、ガレージ内側壁、ガレージ内に置かれた小物等になる。
【００４８】
さらに、光源を遮る遮蔽物は、天井ファンである。したがって、第１の環境テクスチャ（tex_a）は、光源である天井灯以外のオブジェクト即ち、天井ファン、ガレージ内側壁、ガレージ内に置かれた小物等の画像である。第２の環境テクスチャ（tex_b）は、光源を遮る可能性のあるオブジェクトは天井灯、更にガレージ内の梁等であり、これらのオブジェクトの影と天井灯の画像である。
【００４９】
また、晴天の昼間に車が街路を走行する環境を想定すると、映り込み対象物は車であり、光源は太陽であり、光源を除くオブジェクトは、建物、並木、空、道路等の街中の全ての像である。さらに、光源を遮る物は建物、並木等である。
【００５０】
したがって、第１の環境テクスチャ（tex_a）は、建物、並木、空、道路等の街中の全ての画像であり、第２の環境テクスチャ（tex_b）は、建物、並木等を影とする画像である。
【００５１】
図４に戻り、上記の処理工程Ｐ６，Ｐ７の処理が６面分繰り返される（処理工程Ｐ８）。すなわち、図５においては、映り込み対象物である車の上方向のみについて言及したが、本発明は、映り込み対象物の６面について、第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）及び、第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_b）を生成する。
【００５２】
図７は、これを説明する図であり、映り込み対象物１００を仮想カメラ１１０を視点とするカメラ座標系１１１に配置する。この時、仮想カメラ１１０のカメラ軸に沿って、前方向（Forward）および後方向（Back）を有するように前記映り込み対象物１００が置かれる。
【００５３】
さらに、この前方向（Forward）及び後方向（Back）に対する２面と、前記仮想カメラの軸に垂直な方向の４面即ち、垂直上向きの方向(Up)と、垂直下向きの方向（Down）、更に右垂直方向（Right）と左垂直方向（Left）に対応する６つの面について、同様に処理工程Ｐ６，Ｐ７が行われる。したがって、映り込み対象物１００に対し、上記の６面分に対し、第１の環境テクスチャ（tex_a）及び第２の環境テクスチャ（tex_b）が生成される。
【００５４】
６面分の第１の環境テクスチャ（tex_a）及び第２の環境テクスチャ（tex_b）の生成及び、テクスチャメモリ５へのレンダリングが終わると、次いで映り込み対象物にテクスチャのマッピングが行われる。
【００５５】
ここで、視点座標における、視点からのベクトルに対する映り込み対象物での反射ベクトルを求め、その反射ベクトルに対するテクスチャメモリ５の (Ｕ，Ｖ) 座標を求める（処理工程Ｐ９）。
【００５６】
まず、求められた(Ｕ，Ｖ) 座標により、処理工程Ｐ４でテクスチャメモリ５に描画された映り込み対象物の本来の模様であるオブジェクトテクスチャを読み出し、対象物にマッピングする（処理工程Ｐ１０）。いま、映り込み対象物の本来の模様が図６Ａに示すテクスチャであると想定すると、この模様を第一のテクスチャとしてマッピングする。
【００５７】
ついで、映り込み対象物と第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）を、マッピングする（処理工程Ｐ１１，図６Ｂ参照）。
【００５８】
この時、第一のテクスチャと第二のテクスチャの色のブレンドのための演算は、次の式により行われる。
【００５９】
Ｃｏ＝（１−ａ）×Ｃｉ＋ａ×Ｃｔ
ここで、
Ｃｏは、演算結果の色
Ｃｉは、第一のテクスチャの色
Ｃｔは、第二のテクスチャ（tex_a）の色 である。
【００６０】
ａは、ブレンド割合である。
【００６１】
なお、ブレンド割合ａを、プログラムの進行と関連して、変化させることにより、光源を除く周囲環境の映り込みの度合いを変化させることができる。
【００６２】
ついで、上記処理工程Ｐ１１による、映り込み対象物の本来の模様である第一のテクスチャと第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）とのブレンド結果の色に対して、次の演算式により、映り込み対象物に第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_ｂ）をマッピングする（処理工程Ｐ１２，図６Ｂ参照）。
【００６３】
Ｃｏ’＝Ｃｉ’＋Ｃｏ
ここで、
Ｃｏ’は、演算結果の色
Ｃｏは、第一、第二のテクスチャをブレンドした結果の色
Ｃｉ’は、第三のテクスチャの色である。
【００６４】
図８は、オブジェクトの本来の模様である第一のオブジェクトテクスチャを図６Ａに示すものとし、光源を除いた全てのオブジェクトの画像である第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）を図６Ｂとし、光源と光源を遮る物を影として表した画像である第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_b）とする場合で処理工程Ｐ１２まで完了したマッピング状態を示す図である。
【００６５】
これにより、テクスチャがマッピングされたオブジェクトに輝度の高い部分がハイライトとなり、艶を表現することが可能である。
【００６６】
【発明の効果】
上記に実施の形態を説明したように、本発明により時間的変化に応じて即座にオブジェクトへの環境のリアルな映り込みが可能である。また光源の映り込みに関してオブジェクトへのよりリアルな艶の表現も可能とする画像生成システム及び画像生成プログラムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用される画像生成システムとしてのゲーム装置の一構成例ブロック図である。
【図２】本発明に従う画像生成方法により生成される画像の一例を説明する図である。
【図３】本発明に従う画像生成方法により生成される画像の一例を説明する図（その１）である。
【図４】本発明に従う画像生成方法により生成される画像の一例を説明する図（その２）である。
【図５】テクスチャの具体例を説明する図（その１）である。
【図６】テクスチャの具体例を説明する図（その２）である。
【図７】６面分の第１の環境テクスチャ（tex_a）及び第２の環境テクスチャ（tex_b）が生成されることを説明する図である。
【図８】完了したマッピングの状態を説明する図である。
【符号の説明】
１ ゲーム処理部
２ プログラム格納メモリ
３ 画像処理部
３０ ジオメトリ処理部
３１ テクスチャ処理部
４ メインメモリ
５ テクスチャメモリ
６ フレームメモリ
７ ディスプレイ
８ 入力操作部
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像生成システム及び画像生成プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
仮想３次元空間内において、仮想視点から観察されるオブジェクトを二次元座標画像データに変換し、これをディスプレイ装置に表示することにより、仮想現実的な感覚を与え得る画像生成システムが存在している。
【０００３】
かかる画像生成システムを、例えばレーシングゲームを楽しむことができるゲーム装置として適用すると、遊戯者は、オブジェクトとしてのレーシングカーを操作して空間内を走行させる。さらに、他の遊戯者が操作するレーシングカーと競走することにより仮想現実的なカーレーシングを行うことが可能である。
【０００４】
この際、より高度な仮想現実感を遊戯者に与えることは、遊戯者にゲーム装置で遊戯することに対する興味を維持させ、強いては、ゲームを実行するための好ましいプログラムの選択を行わせる上で重要である。
【０００５】
そして、より高度な仮想現実感を遊戯者に与える要素の一つとして、仮想三次元空間内に置かれたオブジェクト（上記例ではレーシングカー）の画像に周囲の環境を反映することである。すなわち、オブジェクトの置かれた周囲の環境をオブジェクトの画像に写し込むことである。
【０００６】
このための一技術として、例えば、特開２００１−７０６３３号公報に記載された発明がある。
【０００７】
かかる公報に記載された発明では、オブジェクト（例えば、レーシングカー）から見て上方向に見えるべき環境テクスチャを仮想カメラの位置や回転角度によらずにオブジェクトの上方向からマッピングするものである。そして、前記の環境テクスチャは、オブジェクト自体のテクスチャと同様に予めテクスチャメモリにレンダリングされているものである。これにより光源等の映り込みについて自然な形で表現可能とするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の様に、特開２００１−７０６３３号公報に記載された発明では、オブジェクトの画像に写し込まれる周辺の環境のテクスチャは予めメモリにレンダリングされたものである。
【０００９】
したがって、映り込み対象物であるオブジェクト（例えば車）と、映り込む物（光源、風景など車を取り巻く全ての環境物）の時間的変化（車の移動などに伴う環境像の変化）に応じて、即座に映り込むテクスチャに反映されることが困難である。
【００１０】
さらには、例えば、レーシングゲーム等において、車への映り込みに関してよりリアルな車体塗装の輝度や艶の表現が望まれる。
【００１１】
本発明の目的は、上記の観点から、時間的変化に応じて即座にオブジェクトへの環境のリアルな映り込みが可能であり、また光源の映り込みに関してオブジェクトへのよりリアルな艶の表現までも可能とする画像生成システム及び画像生成プログラムを提供することにある。
【００１２】
【課題を達成するための手段】
上記の課題を達成する本発明に従う画像生成システムは、第１の態様として仮想三次元空間に置かれた対象物の表面にマッピングするためのテクスチャを格納するテクスチャメモリと、
前記対象物の本来の模様を第一のテクスチャとして記録媒体から読み出し前記テクスチャメモリに格納する第１の手段と、
前記対象物から見た時の周囲にある発光源を除いた環境物の画像を第二のテクスチャとして生成し、前記発光源及び前記環境物のうち前記発光源からの光を遮る環境物の影の画像を第三のテクスチャとして生成し、前記テクスチャメモリに格納する第２の手段と、
前記テクスチャメモリに格納された第一のテクスチャと、前記第二及び第三のテクスチャを読み出し、合成し、前記仮想三次元空間に置かれた対象物にマッピングする第３の手段を
有することを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を達成する本発明に従う画像生成システムは、第２の態様として第１の態様において、前記第二のテクスチャ及び第三のテクスチャは、それぞれが、前記仮想三次元空間内の仮想カメラの軸に沿い前方向および後方向を有するように前記対象物が置かれたカメラ座標系の前記仮想カメラの軸方向の２面と、前記仮想カメラの軸に垂直な方向の４面に向かう方向について生成されることを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を達成する本発明に従う画像生成システムは、第３の態様として第１の態様において、前記第２の手段による前記ビデオメモリへの描画の際の、
前記第一のテクスチャと前記第二のテクスチャの色のブレンドを次式
Ｃｏ＝（１−ａ）×Ｃｉ＋ａ×Ｃｔ
ただし、Ｃｏは演算結果
Ｃｉは、第一のテクスチャの色
Ｃｔは、第二のテクスチャの色
ａは、ブレンド割合
により演算し、
さらに、前記第一のテクスチャと前記第二のテクスチャの色のブレンド結果Ｃｏと前記第三のテクスチャのブレンドを
Ｃｏ’＝Ｃｏ＋Ｃｔ’
ただし、
Ｃｏ’は、演算結果
Ｃｔ’は、第三のテクスチャの色
により演算することを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を達成する本発明に従う画像生成システムは、第４の態様として第１の態様において、 前記第二のテクスチャ及び、第三のテクスチャは、前記仮想三次元空間に置かれた映り込み対象物の前記環境物に対する相対的な移動の際に生成されることを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を達成する本発明に従う画像生成システムは、第５の態様として第１の態様において、前記第２の手段による前記テクスチャメモリ５からの前記第一乃至第三のテクスチャの読み出しの際、視点座標における視線ベクトルに対する映り込み対象物での反射ベクトルから求められる（Ｕ，Ｖ）座標に対応する位置のテクスチャを読み出しマッピングすることを特徴とする。
【００１７】
本発明の特徴は、図面を参照して説明される以下の発明の実施の形態から更に明らかになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に従い説明する。なお、以下の実施の形態の説明において、環境テクスチャが映り込む対象物として車を例にしているが、本発明の適用はかかる実施の形態例に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の適用される画像生成システムとしてのゲーム装置の一構成例ブロック図である。
【００２０】
ゲーム処理部１は、メインプロセッサの機能を有し、プログラム格納メモリ２は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、ハードディスク等の記録媒体で実現され本発明の画像生成プログラム等が格納される。
【００２１】
ゲーム処理部１は、プログラム格納メモリ２に格納され、あるいは図示しない通信インタフェース部を通してプログラム供給元から転送された本発明の画像生成プログラムを含むプログラムに基づき動作し、ゲーム手順処理、画像処理、音源処理等の処理の制御を実行する。
【００２２】
画像処理部３は、ジオメトリ処理部３０，テクスチャマッピング部３１を有している。ジオメトリ処理部３０は、オブジェクトのローカル座標のワールド座標系への変換、ワールド座標系から視点座標系への変換を含む座標変換、更にスクリーン座標系への透視変換等のジオメトリ処理を行う。
【００２３】
ジオメトリ処理が行われたオブジェクトデータは、テクスチャデータ、輝度データ等を含む頂点データを有している。このオブジェクトデータは、作業用のメインメモリ４に格納される。
【００２４】
テクスチャマッピング部３１は、レンダリング処理機能部を含み、複数のポリゴンや曲面で構成されるオブジェクトの描画処理即ち、本発明に従うテクスチャの生成、テクスチャメモリ５への描画（レンダリング）、更に、テクスチャメモリ５に格納されたテクスチャの張り付け（マッピング）を実行する。
【００２５】
かかる描画処理の際、テクスチャマッピング部３１は、オブジェクトデータやテクスチャデータに基づく優先度に従い隠面除去処理を行いながらオブジェクトをフレームメモリ６に描画する。フレームメモリ６に描画されたデータは、繰り返し読み出され、ビデオ信号に変換され、ディスプレイ７に表示される。
【００２６】
図２は、本発明に従う画像生成方法により生成される画像の一例を説明する図である。図２に示されるのは、環境テクスチャの映り込む対象物となる車の画像である。仮想三次元空簡に置かれる車は、図１のゲーム装置において、入力操作部８により遊戯者が操作することにより、その走行方向、走行速度等が制御される。
【００２７】
現実の車が走行する場合、車の周囲の風景が車に映り込み、更に、太陽光等の発光源からの光により車体が輝き、表面に艶を感じさせる。本発明は、現実の車に周囲の環境が映る状態と同様の効果を与えるものである。これにより、より高度の仮想現実感を遊戯者に与えることが可能である。
【００２８】
図２において、車体表面１００あるいは、ガラス面１０１に周囲の環境が映され、輝きと艶１０２が表現される。
【００２９】
図３，図４は、図１のゲーム装置において、本発明の画像生成方法を適用する場合の処理フローを示す図である。図３，図４の処理フローに従って、図２に示したような画像を生成する手順を説明する。
【００３０】
図３において、ゲーム装置に電源が投入されると、ゲームプログラムとゲームデータ即ち、仮想３次元空間内に置かれる映り込み対象物及び周囲の環境物（以下、適宜これらをオブジェクトという）のローカル座標データがプログラム格納メモリ２から読み出され、メインメモリ４に転送記憶される。
【００３１】
メインメモリ４に転送されたゲームプログラムによりゲーム処理が開始されると、映り込み対象物は、ここでは車であり、それ自身の本来の模様即ち、対象物自身の表面の色や、模様あるいは質感を表す第一のテクスチャが記録媒体であるプログラム格納メモリ２から読み出され、テクスチャメモリ５に転送されレンダリング（描画）される（処理工程Ｐ１）。
【００３２】
次に、以下の処理はゲームの終了までの所定時間毎、例えば、１／６０秒毎に繰り返される。
【００３３】
画像処理部３のジオメトリ処理部３０により、オブジェクトのジオメトリ処理が行われる（処理工程Ｐ２）。
【００３４】
ここで、先にメインメモリ４に転送されているオブジェクトのデータはローカル座標を有している。したがって、このジオメトリ処理（処理工程Ｐ３）において、ジオメトリ処理部３０により、ローカル座標を所定の３次元空間座標系に座標変換を行う。
【００３５】
ついで、ゲームの進行に伴って３次元空間座標系内を移動変化する視点を原点とする視点座標系にオブジェクトデータを変換し、更に視点座標系内の、ディスプレイ画面に相当する二次元スクリーンの座標系に視点からオブジェクトを透視する透視変換を行う。
【００３６】
このようにジオメトリ処理部３０により透視変換まで行われたオブジェクトデータは、メインメモリ４に格納保持される（処理工程Ｐ３）。
【００３７】
次に、画像処理部３のテクスチャマッピング部３１により透視変換後のオブジェクトデータに基づき、先にテクスチャメモリ５に転送描画されている映り込み対象物の本来の模様に相当する第一のテクスチャを、映り込み対象物に張り付けて、フレームメモリ６にレンダリング（描画）する（処理工程Ｐ４）。
【００３８】
ここで、以降の説明における便宜のために、映り込み対象物の本来の模様であるテクスチャを第一のテクスチャあるいはオブジェクトテクスチャと称する。
【００３９】
次に処理は図４に続き、オブジェクトが移動したか否かが判断される（処理工程Ｐ５）。特に本発明の実施例において、オブジェクトとしての映り込み対象物である車が環境物に対して相対的に移動した時（処理工程Ｐ５，Ｙ）、第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）と第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_b）が生成される。
【００４０】
上記の映り込み対象物である車が環境物に対して相対的に移動した時とは、対象物、環境物及び発光源の少なくともいずれかが移動した時を意味する。これらの場合に、対象物である車に映り込む画像が変化するからである。
【００４１】
第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）は、発光物を除く、全てのオブジェクトを表す画像である。第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_b）は、発光物とそれを遮る可能性の有るオブジェクトの画像である。この時、第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_b）において、発光物を遮るオブジェクトは、発光物の光を遮るので黒に描画される。これにより、発光物の遮られた部分が影となって、映り込み対象物に反映される。
【００４２】
さらに、図５、図６により具体的に説明する。図５ではオブジェクトは、映り込み対象物としての車１００と、発光物として太陽光１０が上方に有り、更に太陽光（発光物）１０を遮る可能性の有るオブジェクトとして雲１１が示されている。
【００４３】
したがって、図５において、映り込み対象物としての車１００に対し、矢印方向、即ち上方に向かう環境では、第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）は、太陽１０の像を除いた雲１１の像であり、矢印方向に見た雲１１の画像が図４の処理工程Ｐ６により、テクスチャメモリ５にレンダリング（描画）される（図６Ｂ参照）。
【００４４】
また、図４の処理工程Ｐ７により、第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_b）は、太陽１０とそれの遮る雲１１が影として表された画像がテクスチャメモリ５にレンダリング（描画）される（図６Ｃ）。
【００４５】
さらに理解のために第１の環境テクスチャ（tex_a）及び、第２の環境テクスチャ（tex_b）のその他の例を説明する。
【００４６】
映り込み対象物として車を想定し、上部に光源として天井灯があり、これをを遮るオブジェクトとして天井ファンが有ると想定する。このような環境において、映り込み対象物である車を取り囲む、発光物を除くオブジェクトの画像である第１の環境テクスチャ（tex_a）は、天井ファンの画像である。第２の環境テクスチャ（tex_b）は、天井灯の光を遮る天井ファンが影になって見える天井灯の画像である。
【００４７】
さらに、ガレージ内に車が置かれた環境を想定したとき、映り込み対象物は車であり、光源は天井灯、発光物を除くオブジェクトは、天井ファン、ガレージ内側壁、ガレージ内に置かれた小物等になる。
【００４８】
さらに、光源を遮る遮蔽物は、天井ファンである。したがって、第１の環境テクスチャ（tex_a）は、光源である天井灯以外のオブジェクト即ち、天井ファン、ガレージ内側壁、ガレージ内に置かれた小物等の画像である。第２の環境テクスチャ（tex_b）は、光源を遮る可能性のあるオブジェクトは天井灯、更にガレージ内の梁等であり、これらのオブジェクトの影と天井灯の画像である。
【００４９】
また、晴天の昼間に車が街路を走行する環境を想定すると、映り込み対象物は車であり、光源は太陽であり、光源を除くオブジェクトは、建物、並木、空、道路等の街中の全ての像である。さらに、光源を遮る物は建物、並木等である。
【００５０】
したがって、第１の環境テクスチャ（tex_a）は、建物、並木、空、道路等の街中の全ての画像であり、第２の環境テクスチャ（tex_b）は、建物、並木等を影とする画像である。
【００５１】
図４に戻り、上記の処理工程Ｐ６，Ｐ７の処理が６面分繰り返される（処理工程Ｐ８）。すなわち、図５においては、映り込み対象物である車の上方向のみについて言及したが、本発明は、映り込み対象物の６面について、第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）及び、第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_b）を生成する。
【００５２】
図７は、これを説明する図であり、映り込み対象物１００を仮想カメラ１１０を視点とするカメラ座標系１１１に配置する。この時、仮想カメラ１１０のカメラ軸に沿って、前方向（Forward）および後方向（Back）を有するように前記映り込み対象物１００が置かれる。
【００５３】
さらに、この前方向（Forward）及び後方向（Back）に対する２面と、前記仮想カメラの軸に垂直な方向の４面即ち、垂直上向きの方向(Up)と、垂直下向きの方向（Down）、更に右垂直方向（Right）と左垂直方向（Left）に対応する６つの面について、同様に処理工程Ｐ６，Ｐ７が行われる。したがって、映り込み対象物１００に対し、上記の６面分に対し、第１の環境テクスチャ（tex_a）及び第２の環境テクスチャ（tex_b）が生成される。
【００５４】
６面分の第１の環境テクスチャ（tex_a）及び第２の環境テクスチャ（tex_b）の生成及び、テクスチャメモリ５へのレンダリングが終わると、次いで映り込み対象物にテクスチャのマッピングが行われる。
【００５５】
ここで、視点座標における、視点からのベクトルに対する映り込み対象物での反射ベクトルを求め、その反射ベクトルに対するテクスチャメモリ５の (Ｕ，Ｖ) 座標を求める（処理工程Ｐ９）。
【００５６】
まず、求められた(Ｕ，Ｖ) 座標により、処理工程Ｐ４でテクスチャメモリ５に描画された映り込み対象物の本来の模様であるオブジェクトテクスチャを読み出し、対象物にマッピングする（処理工程Ｐ１０）。いま、映り込み対象物の本来の模様が図６Ａに示すテクスチャであると想定すると、この模様を第一のテクスチャとしてマッピングする。
【００５７】
ついで、映り込み対象物と第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）を、マッピングする（処理工程Ｐ１１，図６Ｂ参照）。
【００５８】
この時、第一のテクスチャと第二のテクスチャの色のブレンドのための演算は、次の式により行われる。
【００５９】
Ｃｏ＝（１−ａ）×Ｃｉ＋ａ×Ｃｔ
ここで、
Ｃｏは、演算結果の色
Ｃｉは、第一のテクスチャの色
Ｃｔは、第二のテクスチャ（tex_a）の色 である。
【００６０】
ａは、ブレンド割合である。
【００６１】
なお、ブレンド割合ａを、プログラムの進行と関連して、変化させることにより、光源を除く周囲環境の映り込みの度合いを変化させることができる。
【００６２】
ついで、上記処理工程Ｐ１１による、映り込み対象物の本来の模様である第一のテクスチャと第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）とのブレンド結果の色に対して、次の演算式により、映り込み対象物に第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_ｂ）をマッピングする（処理工程Ｐ１２，図６Ｂ参照）。
【００６３】
Ｃｏ’＝Ｃｉ’＋Ｃｏ
ここで、
Ｃｏ’は、演算結果の色
Ｃｏは、第一、第二のテクスチャをブレンドした結果の色
Ｃｉ’は、第三のテクスチャの色である。
【００６４】
図８は、オブジェクトの本来の模様である第一のオブジェクトテクスチャを図６Ａに示すものとし、光源を除いた全てのオブジェクトの画像である第二のテクスチャである第１の環境テクスチャ（tex_a）を図６Ｂとし、光源と光源を遮る物を影として表した画像である第三のテクスチャである第２の環境テクスチャ（tex_b）とする場合で処理工程Ｐ１２まで完了したマッピング状態を示す図である。
【００６５】
これにより、テクスチャがマッピングされたオブジェクトに輝度の高い部分がハイライトとなり、艶を表現することが可能である。
【００６６】
【発明の効果】
上記に実施の形態を説明したように、本発明により時間的変化に応じて即座にオブジェクトへの環境のリアルな映り込みが可能である。また光源の映り込みに関してオブジェクトへのよりリアルな艶の表現も可能とする画像生成システム及び画像生成プログラムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用される画像生成システムとしてのゲーム装置の一構成例ブロック図である。
【図２】本発明に従う画像生成方法により生成される画像の一例を説明する図である。
【図３】本発明に従う画像生成方法により生成される画像の一例を説明する図（その１）である。
【図４】本発明に従う画像生成方法により生成される画像の一例を説明する図（その２）である。
【図５】テクスチャの具体例を説明する図（その１）である。
【図６】テクスチャの具体例を説明する図（その２）である。
【図７】６面分の第１の環境テクスチャ（tex_a）及び第２の環境テクスチャ（tex_b）が生成されることを説明する図である。
【図８】完了したマッピングの状態を説明する図である。
【符号の説明】
１ ゲーム処理部
２ プログラム格納メモリ
３ 画像処理部
３０ ジオメトリ処理部
３１ テクスチャ処理部
４ メインメモリ
５ テクスチャメモリ
６ フレームメモリ
７ ディスプレイ
８ 入力操作部
Claims (10)
- 仮想三次元空間に置かれ移動する対象物の表面にマッピングするためのテクスチャを格納するテクスチャメモリと，
前記対象物の本来の模様を第一のテクスチャとして記録媒体から読み出し前記テクスチャメモリに格納する第１の手段と，
前記対象物から見た時の周囲にある発光源を除いた環境物の画像を第二のテクスチャとして生成し，前記発光源及び前記環境物のうち前記発光源からの光を遮る環境物の影の画像を第三のテクスチャとして生成し，前記テクスチャメモリに格納する第２の手段と，
前記テクスチャメモリに格納された第一のテクスチャと，前記第二及び第三のテクスチャを読み出し，合成し，前記仮想三次元空間に置かれた対象物にマッピングする第３の手段を
有することを特徴とする画像生成システム。 - 請求項１において，
前記第二のテクスチャ及び第三のテクスチャは，それぞれが，前記仮想三次元空間内の仮想カメラの軸に沿い前方向および後方向を有するように前記対象物が置かれたカメラ座標系の前記仮想カメラの軸方向の２面と，前記仮想カメラの軸に垂直な方向の４面に向かう方向について生成されることを特徴とする画像生成システム。 - 請求項１において，
前記第２の手段による前記ビデオメモリへの描画の際の，前記第一のテクスチャと前記第二のテクスチャの色のブレンドを次式
Ｃｏ＝（１−ａ）×Ｃｉ＋ａ×Ｃｔ ただし，
Ｃｏは演算結果
Ｃｉは，第一のテクスチャの色
Ｃｔは，第二のテクスチャの色
ａは，ブレンド割合
により演算し，
さらに，前記第一のテクスチャと前記第二のテクスチャの色のブレンド結果Ｃｏと前記第三のテクスチャのブレンドを
Ｃｏ’＝Ｃｏ＋Ｃｔ’ ただし，
Ｃｏ’は，演算結果
Ｃｔ’は，第三のテクスチャの色
により演算することを特徴とする画像生成システム。 - 請求項1において，
前記第二のテクスチャ及び，第三のテクスチャは，前記仮想三次元空間に置かれた映り込み対象物の前記環境物に対する相対的な移動の際に生成されることを特徴とする画像生成システム。 - 請求項１において，
前記第２の手段による前記テクスチャメモリ５からの前記第一乃至第三のテクスチャの読み出しの際，視点座標における視線ベクトルに対する映り込み対象物での反射ベクトルから求められる（Ｕ，Ｖ）座標に対応する位置のテクスチャを読み出しマッピングすることを特徴とする画像生成システム。 - テクスチャを格納するテクスチャメモリと，前記テクスチャをオブジェクトにマッピングしてビデオメモリに描画する画像生成システムにおいて使用されるプログラムであって，
仮想三次元空間に置かれ移動する対象物の表面にマッピングするためのテクスチャを格納するテクスチャメモリに，第１の手段に，前記対象物の本来の模様を第一のテクスチャとして記録媒体から読み出し格納させ，
第２の手段に，前記対象物から見た時の周囲にある発光源を除いた環境物の画像を第二のテクスチャとして生成させ，前記発光源及び前記環境物のうち前記発光源からの光を遮る環境物の影の画像を第三のテクスチャとして生成させ，前記テクスチャメモリに格納させ，
第３の手段に，前記テクスチャメモリに格納された第一のテクスチャと，前記第二及び第三のテクスチャを読み出し，合成させ，前記仮想三次元空間に置かれた対象物にマッピングさせるように制御する
ことを特徴とするプログラム。 - 請求項６において，
前記第二のテクスチャ及び第三のテクスチャは，それぞれが，前記仮想三次元空間内の仮想カメラの軸に沿い前方向および後方向を有するように前記対象物が置かれたカメラ座標系の前記仮想カメラの軸方向の２面と，前記仮想カメラの軸に垂直な方向の４面に向かう方向について生成されることを特徴とするプログラム。 - 請求項６において，
前記第２の手段による前記ビデオメモリへの描画の際の，前記第一のテクスチャと前記第二のテクスチャの色のブレンドを次式
Ｃｏ＝（１−ａ）×Ｃｉ＋ａ×Ｃｔ ただし，
Ｃｏは演算結果
Ｃｉは，第一のテクスチャの色
Ｃｔは，第二のテクスチャの色
ａは，ブレンド割合
により演算し，さらに，
前記第一のテクスチャと前記第二のテクスチャの色のブレンド結果Ｃｏと前記第三のテクスチャのブレンドを
Ｃｏ’＝Ｃｏ＋Ｃｔ’ ただし，
Ｃｏ’は，演算結果
Ｃｔ’は，第三のテクスチャの色
により演算することを特徴とするプログラム。 - 請求項６において，
前記第二のテクスチャ及び，第三のテクスチャは，前記仮想三次元空間に置かれた映り込み対象物の前記環境物に対する相対的な移動の際に生成されることを特徴とするプログラム。 - 請求項６において，
前記第２の手段による前記テクスチャメモリ５からの前記第一乃至第三のテクスチャの読み出しの際，視点座標における視線ベクトルに対する映り込み対象物での反射ベクトルから求められる（Ｕ，Ｖ）座標に対応する位置のテクスチャを読み出しマッピングすることを特徴とするプログラム。
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