JP4161613B2 - 画像処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元コンピュータグラフィックス（ＣＧ）を利用した画像処理方法に関し、特に、ポリゴンにより構成されるオブジェクトの移動をより効果的に表示する画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
三次元コンピュータグラフィックス（ＣＧ）を利用するコンピュータゲームでは、仮想三次元空間に配置された人や動物などのキャラクタを含むオブジェクトを、所定の二次元平面に投影した画像がコンピュータゲーム装置の画面に表示される。オブジェクトは、例えば複数のポリゴンを用いて構成される。
【０００３】
このオブジェクトは、プレイヤの操作などにより、仮想三次元空間内において移動可能であって、それに応じて、コンピュータ画面でも、オブジェクトが移動するのが表示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、オブジェクトの移動をより効果的に表示することができる画像処理方法を提供することにある。
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の画像処理方法では、移動するオブジェクトに対して、オブジェクトを構成するポリゴンの所定の頂点を後方に変位させることで、オブジェクトにその移動方向と反対方向に尾を引くような残像表現を与えて、そのオブジェクトを表示する。これにより、オブジェクトの移動をより強調して表示することができ、また、移動するオブジェクトをより豊かな表現力で表示することができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
例えば、上記目的を達成するための本発明の第１の画像処理方法は、仮想三次元空間内を移動する複数のポリゴンから構成されるオブジェクトを表示するための画像処理方法において、
前記オブジェクトを構成するポリゴンの頂点のうち、その法線ベクトルが前記オブジェクトの移動方向ベクトルと反対方向の成分を含む少なくとも一つの頂点の座標を、所定のサンプリングタイミングごとに取得するステップと、
当該頂点の座標が、前記移動方向と反対の成分を含む方向に所定長さ分変位させた位置にあるものとして、前記頂点を有するポリゴンを表示するステップとを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の画像処理方法は、上記第１の方法において、各頂点の法線ベクトルと前記オブジェクトの移動方向ベクトルとの内積に基づいて、各頂点の法線ベクトルが、前記移動方向ベクトルと反対方向の成分を有するかどうかを判別するステップを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の画像処理方法は、前記所定長さが、前記オブジェクトの移動量、移動速度、移動加速度、移動方向の少なくともいずれか一つに基づいて決定されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４の画像処理方法は、上記第１又は第２の方法において、前記所定長さが、今回のサンプリングタイミングにおける座標と前回のサンプリングタイミングにおける座標とに基づいて決定されることを特徴とする画像処理方法。
【００１０】
本発明の第５の画像処理方法は、上記第１又は第２の方法において、前記所定長さは、前記移動方向ベクトルの大きさに基づいて決定されることを特徴とする。本発明の第６の画像処理方法は、上記第４又は第５の方法において、前記所定長さが、さらに、各頂点の法線ベクトルと前記オブジェクトの移動方向ベクトルとの内積を考慮して決定されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第７の画像処理方法は、上記第４乃至第６のいずれかの方法において、前記所定長さが、さらに、各頂点に与えられる変位比率を考慮して決定されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第８の画像処理方法は、上記第７の方法において、前記変位比率が、各頂点に対して異なる値が設定されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第９の画像処理方法は、上記第７又は第８の方法において、前記頂点に設定された透明度を、あらかじめ設定された値から各頂点の前記変位比率を減算した値に設定するステップを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第１０の画像処理方法は、上記第１の方法において、前記頂点に設定された透明度を、あらかじめ設定された値より低い値に設定するステップを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第１１の画像処理方法は、上記第１０の方法において、前記頂点に設定された透明度は、あらかじめ設定された透明度から、各頂点の法線ベクトルと前記オブジェクトの移動方向ベクトルとの内積の絶対値を減算した値に設定されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１２の画像処理方法は、上記第１の方法において、前記表示されるポリゴンが、前記頂点に向かって、透明度、彩度、明度、色相の少なくともいずれか一つが変化するように表示されることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第１３の画像処理方法は、上記第１２の方法において、前記変化の度合いが、前記オブジェクトの移動量、移動速度、移動加速度、移動方向の少なくともいずれか一つに基づいて決定されることを特徴とする。
【００１８】
また、上記第１乃至第１３のいずれかの画像処理方法における各ステップをコンピュータ装置に実行させるためのプログラムが提供される。
【００１９】
さらに、上記第１乃至第１３のいずれかの画像処理方法を実行する画像処理装置が提供される。
【００２０】
本発明の更なる特徴は、以下の図面に従い説明される発明の実施の形態例から明らかになる。
【００２１】
【発明の実施の形態の説明】
以下、本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲が、本実施の形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態における画像処理装置であるコンピュータゲーム装置（ゲームユニット）の外観図である。図１は、同一のゲームユニットが２台連結されている場合を示す。図１によれば、遊戯者がシート１に着座し、図示しないコイン投入口から所定料金を投入するとゲームが開始される。ディスプレイ２には、図２（ａ）及び（ｂ）に示すようにキャラクタＣ１及びＣ２が配置される仮想三次元空間が表示される。そして、遊戯者はディスプレイ２に表示されるゲーム画面を見ながらボタンを備えたレバーである操作部３によって、例えば、一方のキャラクタＣ１を操作することで、キャラクタＣ１を移動させ、例えば、もう一方のキャラクタＣ２との対戦を行ったりする。
【００２３】
図３は、上記ゲーム装置に内蔵される本発明に従うゲームユニットの構成例ブロック図である。図３において、点線で囲まれた領域１０は、ゲ−ムユニット本体に収納される部分である。図３によれば、バス１００を介して、ＣＰＵなど以下に述べる各種構成要素が接続されている。
【００２４】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納されたゲームプログラムに基づいてプログラムの実行を制御する。ＲＯＭ２は、プログラム記憶装置の総称として使用され、例えば、ハードディスクドライブや、プログラムが記録された光ディスクを読み取る光ディスクドライブなども含む。ＲＡＭ１０３は、ゲーム進行に伴って更新されるキャラクタの仮想空間における座標など所定のゲームパラメータが記憶される。
【００２５】
そして、ＲＡＭ１０３に一旦記憶されたこれらのパラメータは、ジオメトリ処理部１０４に送られる。ジオメトリ処理部１０４は、所定のサンプリングタイミング（１／６０秒）ごとに、ゲーム上の三次元仮想空間におけるキャラクタや背景を構成するポリゴンの頂点データ（座標を含む）を取得し、当該頂点データに基づいて、後に詳述するような所定の座標変換処理を行う。簡単に述べると、三次元の仮想空間に設定されたワールド座標系におけるポリゴンの座標を、そのワールド座標系におけるある一点の座標を視点として視線方向の仮想空間を見たときの視点座標系に変換する。
【００２６】
さらに、ジオメトリ処理１０４には、レンダリング処理部１０５が接続されている。レンダリング処理部１０５には、ＲＯＭ（プログラム記憶装置）１０４から上記ポリゴンの頂点データやそのポリゴンにマッピングされるテクスチュアのデータなどが読み出され、一旦記憶されるテクスチュアバッファ１０６が接続されている。そして、レンダリング処理部１０５は、テクスチュアバッファ１０６に記憶されたポリゴンのテクスチュアデータに基づいて各ポリゴンに着色、シェーディング、テクスチュアの貼り付けなどを行う。
【００２７】
さらに、レンダリング処理部１０５には、三次元仮想空間における視点座標系に変換されたポリゴンの座標を、ディスプレイ２に表示するための二次元座標系に変換する。また、レンダリング処理部１０５に接続されるＺバッファ１０７には、上述のポリゴンの座標を三次元座標系から二次元座標系に変換する際の奥行き方向（Ｚ方向）に関するデータ情報（例えば、どのポリゴンを手前に表示するかなどのデータ）が記憶されている。
【００２８】
そして、レンダリング処理部１０５の出力側には、フレームバッファ１０８が接続される。フレームバッファ１０８には、ディスプレイ２に表示される一画面分のデータが格納される。フレームバッファ１０８から読み出される一画面分の画像データは、ビデオ処理部１０９によってビデオ信号に変換されて、順次ディスプレイ２に表示される。
【００２９】
また、Ｉ／Ｏ処理部１１０を通して、遊戯者によって操作されるレバー及びスイッチ類の操作部３が接続される。操作部３から入力される操作信号に基づき、ＣＰＵ１０１により仮想空間におけるキャラクタなどの座標の演算が行われ、その結果はジオメトリ処理部１０４に送られる。
【００３０】
また、バス１００には、更にサウンド処理部１１１が接続され、ＰＣＭ／ＦＭ音源の発音を制御する。このサウンド処理部１１１には、音声データを記憶するサウンドメモリ１１２が接続されている。
【００３１】
さらに、サウンド処理部１１１によって制御された音声データは、図示されないＤ／Ａ変換回路によってディジタル音源からアナログ音源に変換され、スピーカ１１３にオーディオ信号を送る。
【００３２】
次に、上述したキャラクタの座標を求める方法について説明する。まず、キャラクタの上記ゲーム上の仮想空間における位置は、仮想空間における三次元座標（ワールド座標系）における位置座標（Ｘw 、Ｙw 、Ｚw ）として与えられる。
【００３３】
また、仮想空間におけるキャラクタ以外の固定オブジェクトなどの背景の位置もワールド座標系における位置座標として与えられる。そして、キャラクタの仮想空間内の移動は、ワールド座標系の位置座標の変更として処理される。具体的には、キャラクタの位置座標Ｗは、上記操作部３などからの操作信号に含まれる移動量及び移動方向の情報に基づいて上記ＣＰＵ１０１の演算によって演算される。
【００３４】
一方、ディスプレイ２に表示される画像は、三次元仮想空間にワールド座標系のある一点の座標（視点座標）から所定方向を見た二次元画像として表示される。これは、あたかも仮想空間の所定位置にビデオカメラが設置され、そのビデオカメラによって撮影された画像がディスプレイに表示されるような感覚を遊技者に与える。
【００３５】
例えば、図４に示すような三次元仮想空間にキャラクタＣ１及びＣ２が配置されているとき、キャラクタの位置座標は、ワールド座標系の位置座標（Ｘw 、Ｙw 、Ｚw ）により決定される。そして、上記視点座標Ｐ（ＸwP、ＹwP、ＺwP）は、図４に示されるように、例えば、ワールド座標系におけるキャラクタＣ１の後方斜め上の視点座標Ｐに設定され、その視点座標Ｐからの視線方向Ｒは、例えば、キャラクタＣ１の上部付近（例えば、キャラクタＣ１の頭部より若干高い位置）の注視点座標Ｑ（ＸwQ、ＹwQ、ＺwQ）の方向に設定される。なお、視点座標Ｐの位置に仮想のビデオカメラＶのマークが記される。
【００３６】
そして、ワールド座標系における各キャラクタなどの座標は、上記図３におけるジオメトリ処理部１０４によって、上記視点座標Ｐ及び上記視線方向Ｒに基づいた視点座標系（Ｘv 、Ｙv 、Ｚv ）に変換され、さらに、ディスプレイ画面に表示するために、上記図３におけるレンダリング処理部１０５によって、所定の投影変換処理による二次元のスクリーン座標系（Ｘs、Ｙs ）に変換され、その二次元画像がディスプレイ２に表示される。
【００３７】
本発明の実施の形態では、上述のようにして表示されるキャラクタを含むオブジェクトが三次元仮想空間を移動するとき、その移動をより効果的にディスプレイに表示する画像処理方法を提供する。具体的には、移動しているオブジェクトにおけるその移動している状態をより強調して表示するために、移動しているオブジェクトが、その移動方向と反対方向に尾を引いているような残像表示処理を行う。
【００３８】
図５は、本発明の実施の形態における画像処理方法により表示されるオブジェクトの例である。図５（ａ）に示される球のオブジェクトが移動すると、図５（ｂ）に示されるように、その移動方向と反対方向に尾を引いているように残像表示することで、球が移動していることがより強調される。
【００３９】
また、図６、図７は、本発明の実施の形態における画像処理方法を利用したコンピュータゲーム画面の例である。図６（ａ）、図７（ａ）は、画面内で移動しているキャラクタＣそれぞれを残像表示処理していない画面例であって、図６（ｂ）、図７（ｂ）は、各キャラクタＣに対して残像表示処理を与えた画面例である。
【００４０】
このようにオブジェクトを残像表示させるために、本発明の実施の形態では、オブジェクトを構成する所定のポリゴンを引き延ばす処理を行う。
【００４１】
図８は、本発明の実施の形態における画像処理方法の概略を説明する図である。図８では、球を構成する複数のポリゴンの一部が示されている。例えば、図８に示されるポリゴンＡの頂点Ｐ１のように、その法線ベクトルＮ１がオブジェクトの移動方向Ｄと反対であるとき、レンダリング処理において、所定のサンプリングタイミングごとに取得される頂点Ｐ１の座標を、今回のタイミングにおける座標Ｖ１ではなく、前回のタイミングにおける座標ＶＢ１とする。これにより、ポリゴンＡは、今回のタイミングにおける表示画像について、頂点Ｐ１の座標が、前回のタイミングの座標ＶＢ１にあるものとして処理され、ポリゴンＡは、今回のタイミングにおける他の頂点Ｐ２とＰ３と、前回のタイミングにおける頂点Ｐ１を有する形状（図の斜線部）となり、図示されるように、後方に引き延ばされて表示される。
【００４２】
以下、本発明の実施の形態における画像処理方法を更に詳しく説明する。なお、以下に説明する画像処理方法における座標は、上記におけるワールド座標系又は視点座標系のいずれであってもよい。
【００４３】
［引き延ばす頂点の判別処理］
オブジェクトが尾を引いて移動しているように残像表示するために、オブジェクトの移動方向と反対方向のポリゴンの頂点を後方に変位させる処理を行う。まず、すべてのポリゴンの頂点から、変位させる頂点を、次のような処理により選択する。
【００４４】
（１）オブジェクトの移動方向ベクトル（ＭＶ）を求める。
【００４５】
移動方向ベクトルはＭＶ、オブジェクトを構成する（一つ又は複数の）所定のポリゴンの頂点の座標の変化から求められる。好ましくは、オブジェクトが人間型キャラクタである場合、回転しない部位、例えば、胴体部分の所定ポリゴンの頂点が選ばれる。移動方向ベクトルＭＶは単位ベクトルであってもよい。
【００４６】
（２）オブジェクトを構成するポリゴンの各頂点の法線ベクトル（ＮＶｎ）を移動方向ベクトル（ＭＶ）に基づいて補正する。
【００４７】
人間型キャラクタにおける頭、腕、足のように回転可能な部位がある場合、例えば、その直立状態と姿勢が直立状態から変化している状態とでは、姿勢が変化している部位のポリゴンに関して、その頂点の法線ベクトルの方向も変化する。移動方向ベクトルＭＶが、キャラクタの直立状態に基づいて決定されている場合、各ポリゴンの法線ベクトルＮＶｎを、それぞれの姿勢変化分（回転の場合、回転角）に基づいて、キャラクタが直立している基準状態における頂点の法線ベクトルＮＶｎに補正することで、移動方向ベクトルＭＶに対応した各頂点の法線ベクトルＮＶｎを求める。法線ベクトルＮＶｎは、単位ベクトルであってもよい。
【００４８】
（３）移動方向ベクトルＭＶと法線ベクトルＮＶｎの内積ＩＰｎを求める。
【００４９】
内積ＩＰｎを求めることで、移動方向ベクトルＭＶと各法線ベクトルＮＶｎそれぞれとの角度差が求められる。具体的には、内積ＩＰｎが１であれば、角度差０（ゼロ）度であって、すなわち、移動方向ベクトルＭＶと法線ベクトルＮＶｎとは同一方向である。内積ＩＰｎが−１であれば、角度差１８０度であって、すなわち、移動方向ベクトルＭＶと法線ベクトルＮＶｎとは正反対を向いている。内積ＩＰｎが０（ゼロ）であれば、角度差９０度であって、すなわち、移動方向ベクトルＭＶと法線ベクトルＮＶｎとは直角である。
【００５０】
従って、内積ＩＰｎが０（ゼロ）以上の頂点については、移動方向と同じ方向成分を有するので、後方変位処理の対象とはせず、サンプリングタイミングにおける現在のタイミングにおける座標がそのまま用いられて表示される。
【００５１】
一方、内積ＩＰｎが０（ゼロ）未満の頂点については、移動方向と反対方向の方向成分を有するので、後方変位処理の対象の頂点として選択される。従って、概略的には、移動しているオブジェクトにおける移動方向に対して後ろ半分の頂点が後方変位処理され、その頂点を含むポリゴンが引き延ばされることとなる。
【００５２】
［引き延ばし処理］
上述で後方変位処理の対象として選択された頂点は、次の（１）〜（４）のいずれかの演算式に従って座標が求められる。なお、演算式は、一例であって、本発明の画像処理方法を行うための演算式は、これらに限られない。
【００５３】
所定のサンプリングタイミングにおける今回のタイミングにおける頂点座標をＶｎ、前回のタイミングにおける頂点座標をＶＢｎとする。
【００５４】
また、以下の演算式で利用する変位比率Ｒｎが定義されてもよい。各ポリゴンの頂点には、各ポリゴンを引き延ばすための所定の変位比率Ｒｎが与えられる。変位比率Ｒｎは、０（ゼロ）から１の範囲で設定可能であって、各頂点について同じ値が与えられてもよいし、異なる値が与えられてもよい。異なる値を与える場合、プログラムによりランダムに与えられてもよいし、プログラム作成時にプログラマーにより指定された値が与えられてもよい。
【００５５】
各頂点について与えられる変位比率Ｒｎが異なる場合、オブジェクトの移動量が同じであって、各ポリゴンの引き延ばされる長さがそれぞれ異なることとなり、変位比率Ｒｎが同じ場合、同じ長さとなる。なお、変位比率Ｒｎにゼロを与えることによって、そのポリゴンが引き延ばされないようにしてもよい。
【００５６】
（１）今回の座標と前回の座標から変位させる頂点の座標を求める。
【００５７】
頂点座標＝（ＶＢｎ−Ｖｎ）×Ｒｎ＋Ｖｎ …［１］
［１］式において、例えば比率Ｒｎ＝１の場合は、頂点座標＝ＶＢｎとなり、図８に示したように、頂点座標は、今回のタイミングにおける座標から前回のタイミングにおける座標まで変位する。同様に、例えば比率Ｒｎ＝０．５であれば、今回の頂点座標と前回の頂点座標の中間位置座標まで変位する。このように、各頂点の今回の座標と前回の座標に応じて、各頂点の変位する長さを求める。
【００５８】
図９は、後方変位された頂点座標に基づいて表示されるオブジェクトの例である。図９（ａ）は、上記［１］式によるオブジェクトの概略表示例であって、各頂点についての比率Ｒｎが同じである場合、頂点の変位長さ、すなわち、ポリゴンが引き延ばされる長さは同じである。例えば、図９（ａ）では、各頂点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の法線ベクトル（各矢印）の方向は異なるが、変位する長さは同じＬである。
【００５９】
（２）上記（１）に加えて、移動方向との角度が大きい頂点ほど長く移動する
ように頂点の座標を求める。
【００６０】
頂点座標＝（ＶＢｎ−Ｖｎ）×Ｒｎ×（−ＩＰｎ）＋Ｖｎ …［２］
各頂点の法線ベクトルＮＶｎと移動方向ベクトルＭＶと角度差が大きいほど、その内積ＩＰｎの絶対値は大きくなる。従って、上記［２］式のように、内積ＩＰｎを掛け合わせることで、各頂点の移動距離比率Ｒｎが同じであっても、移動方向ベクトルＭＶとの角度差に応じて、各頂点の移動距離が異なってくる。すなわち、角度差が大きい（最大角度差は、正反対の場合の１８０度である）ほど、頂点の後方向変位長さは大きくなる。
【００６１】
図９（ｂ）は、上記［２］式によるオブジェクトの表示例であって、各頂点の法線ベクトルＮＶｎと移動方向ベクトルＭＶとの角度差に応じて、頂点の後方向変位長さが異なり、より自然な残像表示となる。例えば、図９（ｂ）では、各頂点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の法線ベクトル（各矢印）の方向は異なり、移動方向との角度差が比較的小さい頂点Ｐ１、Ｐ４は、角度差が比較的大きい頂点Ｐ２、Ｐ３より変位する長さは短くなる（Ｌ１＜Ｌ２）。
【００６２】
（３）移動方向と逆方向に変位する。
【００６３】
頂点座標＝（−ＭＶ）×Ｒｎ＋Ｖｎ …［３］
上記［１］、［２］式では、各頂点ごとの今回のタイミングにおける座標Ｖｎと前回のタイミングにおける座標ＶＢｎとに基づいて、頂点座標を決定したが、上記［３］式及び次の［４］式は、各頂点一律に同一の移動方向ベクトルＭＶの大きさ、すなわち、オブジェクトの移動量又は移動速度（移動方向ベクトルが単位ベクトルである場合を除く）を使う。これにより、演算量を低減させることができる。各頂点において、各サンプリングタイミング間の移動距離が同じで、その距離が移動方向ベクトルＭＶの大きさと同じ場合は、上記［１］式と同じ結果となる。
【００６４】
（４）上記（３）に内積ＩＰｎを加える。
【００６５】
頂点座標＝（−ＭＶ）×Ｒｎ×（−ＩＰｎ）＋Ｖｎ …（４）
上記［２］式の場合と同様に、内積ＩＰｎを考慮することで、移動方向ベクトルとの角度差に応じた後方向変位長さが求められる。各頂点において、各サンプリングタイミング間の移動距離が同じで、その移動距離が移動方向ベクトルＭＶの大きさと場合は、上記［２］式と同じ結果となる。
【００６６】
変位長さは、上述の場合に加えて、例えば、オブジェクトの移動加速度、移動方向に基づいて決定されてもよい。
【００６７】
［透明度の指定］
上述のように、レンダリング処理において、ポリゴンの頂点を後方向に変位させることで、オブジェクトの後方部分が尾を引いているように表示することができ、オブジェクトが移動していることをより効果的に表示することができる。そして、本実施の形態では、後方に引き延ばされたポリゴンについて、より後方の部分ほど、透明になるようにすることで、尾を引いている部分をより自然に表示する。
【００６８】
そのために、後方に変位した頂点の透明度αを調節する。透明度αは、１で完全不透明であり、０（ゼロ）で完全透明である。オブジェクトを構成するポリゴンの頂点について、あらかじめ設定されている透明度αは１（完全不透明）であって、本実施の形態では、後方への変位長さに応じて、透明度αを決定する。但し、あらかじめ設定されている透明度αは、必ずしも１でなくともよい。
【００６９】
（１）（１−Ｒｎ）を透明度αとする。
【００７０】
比率Ｒｎは、０（ゼロ）から１の値であり、比率Ｒｎ＝１において、変位長さが最大である。従って、透明度α＝１−Ｒｎにおいて、比率Ｒｎ＝最大値１の場合、後方に変位した頂点の透明度α＝０（ゼロ）となる。従って、引き延ばされるポリゴンの、最後方部分（変位する頂点）は、完全透明となり、そこからオブジェクトに近くなる部分は、透明度が下がり、徐々に不透明となっていき、ポリゴンにグラデーションを与えることができる。ポリゴンの透明度は、ポリゴンの各頂点の透明度αの混合率で決まるので、透明度αが１又はそれに近い値である他の頂点により近くなるポリゴン部分は、透明度が下がるからである。
【００７１】
図１０は、オブジェクトからその後方に引き延ばされたポリゴンの透明度が徐々に変化する状態を示す図である。図１０に示すように、オブジェクトから離れるに従って、引き延ばされるポリゴンＡの透明度αが高くなるようにすることで、オブジェクトの移動状態をより自然に且つ効果的に表示することができる。なお、図１０では、斜線の間隔により透明度αを表しており、都合により、段階的に透明度αが変化しているが、実際は、連続的に変化する。
【００７２】
（２）（１−（−ＩＰｎ））を透明度αとする。
【００７３】
頂点座標を決定する際に、上記［２］式又は［４］式を利用する場合、頂点の法線ベクトルＮＶと移動方向ベクトルＭＶとの角度差が大きい頂点ほど（両者の内積ＩＰｎの絶対値が大きいほど）、後方変位長さが大きくなる。従って、透明度αとして、（１−（−ＩＰｎ））を設定することで、移動方向と法線ベクトルとの角度差に応じて、上記（１）の場合と同様に、オブジェクトから後方に引き延ばされたポリゴンにおける、よりオブジェクトからより離れた部分の透明度を上げ、オブジェクトに近づくに従って、透明度が下がるグラデーション効果を与えることができる。
【００７４】
上述の実施の形態において、オブジェクトの残像を表示する方向は、オブジェクトの移動方向と反対の方向に限られず、移動方向と反対側の斜め方向のように、移動方向と反対方向の成分を含む方向であればよい。
【００７５】
また、引き延ばされるポリゴンのグラデーションの変更に関して、上述の実施形態のように、変位した頂点に設定された透明度の変更に限られず、変位した頂点に設定される彩度、明度、輝度、色相を変更してもよい。その変更度合いは、上述のように、変位比率や法線ベクトルの方向（内積）に応じて決定されてもよいし、また、オブジェクトの移動量、移動速度、移動加速度、移動方向によって決定されてもよい。
【００７６】
また、本実施の形態におけるポリゴンの引き延ばし処理（残像表示処理）は、オブジェクトを構成するすべてのポリゴンを対象としなくてもよい。例えば、オブジェクトを構成する一部のポリゴンに適用してもよい。例えば、対戦格闘ゲームにおいて、人型キャラクタの「攻撃している腕部分」や「最も動きが激しい部分」など、あるいは、自動車レースゲームにおける自動車キャラクタの「テールライト部分」のポリゴンに対してのみ、本実施の形態における画像処理方法を適用してもよい。
【００７７】
また、前記変形されるポリゴンを前記オブジェクトに重ねて表示するようにしてもよい。これにより、元のオブジェクトそのものを変形させるのではなく、変形させて、オブジェクトを残像オブジェクトとして、元のオブジェクトに重ね合わせて表示する個とも可能である。
【００７８】
さらに、上記の実施の形態においては、ポリゴンの引き延ばしにより残像を表現する構成であったが、本発明の適用は、かかる方法に限定されるものではない。
【００７９】
すなわち、ポリゴンの引き延ばしにより残像を表現する構成とは異なり、オブジェクトを構成する画素をオブジェクトの移動方向と反対方向に移動若しくは引き延ばす（複写する）処理を行うことも可能である。
【００８０】
図１１〜図１７は、かかるオブジェクトを構成する画素をオブジェクトの移動方向と反対方向に移動若しくは引き延ばす処理を行う実施の形態例を説明する図である。
【００８１】
図１１は、オブジェクトが静止若しくは、遅い移動時の状態を示す図であり、画素の集合で形成された２次元の車輌を表示する画像である。
【００８２】
図１２は、本発明により、オブジェクト（移動体として車輌を表している）の任意の基準点（実施例としてオブジェクトのほぼ中央ＣＰ）より移動方向ＭＤと反対方向のベクトルを含む方向に画素を引き延ばしている。
【００８３】
この実施の形態例では、オブジェクトの形状は変えないで、画素を引き延ばして残像を表現し、オブジェクトの移動を効果的に表現している。なお、画素を引き延ばす方法として、図１２に示す様に、単にオブジェクトの移動と反対方向に画素を付加若しくは、複写して行くのみでなく、付加された領域に対応するオブジェクトの部分を構成する画素を非表示とすることにより、よりオブジェクトの移動にスピード感を与えることができる。
【００８４】
この方法は、図１１に示す２次元画像のみでなく３次元画像に対しても、即ち、ポリゴンを構成する画素を引き延ばすことにより同様に３次元画像に対しても、適用することが可能である。
【００８５】
上記図１２においては、オブジェクトのほぼ中央ＣＰを基準にオブジェクトの移動方向と反対方向にベクトルを含む方向に画素を引き延ばしているが、図１３、図１４は、任意の基準点をオブジェクトの前半部に置いた時の実施例の図である。
【００８６】
なお、図１４の実施例では、画素を引き延ばす方向を移動方向に対し、斜め方向に設定している。
【００８７】
図１５は、任意の基準点をオブジェクトの後半部に置いた時の実施例の図である。
【００８８】
また、図１６に実施例では、残像を発生させたい部分の輪郭を抽出して、輪郭のみに残像処理を行った例を示す図である。
【００８９】
さらに、図１７に示す実施例では、本体は変形させずに、残像を半透明で重ねてオブジェクトの高速の移動間を表現することも可能である。なお、図１７では、理解容易のように残像を少しずらせて表示している。
【００９０】
従来は、残像のオブジェクトを重ねたり、移動の動画パターンに残像を引いたりしていたが、かかる図１１〜図１７に示すように、本発明により残像用の画像を用意することが必要でなくなる。これによりデザイン作業の省力化が可能である。
【００９１】
なお、上記した本発明の実施の形態における画像処理方法を実行する画像処理装置は、図１に示したようなアミューズメント施設に配置されるコンピュータゲーム装置に限らず、例えば、家庭用のコンピュータゲーム装置であってもよい。
【００９２】
本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【００９３】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、移動するオブジェクトに対して、オブジェクトを構成するポリゴンの所定の頂点を後方に変位させることで、オブジェクトに残像表現を与えて表示することができる。また、これにより、移動するオブジェクトをより豊かな表現力で表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における画像処理装置であるコンピュータゲーム装置の外観図である。
【図２】ディスプレイ２に表示される三次元仮想空間の画像例である。
【図３】コンピュータゲーム装置に内蔵されるゲームユニットの構成例ブロック図である。
【図４】キャラクタが配置される三次元仮想空間の例である。
【図５】本発明の実施の形態における画像処理方法により表示されるオブジェクトの例である。
【図６】本発明の実施の形態における画像処理方法を利用したコンピュータゲーム画面の例である（その１）。
【図７】本発明の実施の形態における画像処理方法を利用したコンピュータゲーム画面の例である（その２）。
【図８】本発明の実施の形態における画像処理方法の概略を説明する図である。
【図９】後方変位された頂点座標に基づいて表示されるオブジェクトの例である。
【図１０】オブジェクトからその後方に引き延ばされたポリゴンの透明度が徐々に変化する状態を示す図である。
【図１１】本発明の更なる実施の形態例を説明する図（その１）である。
【図１２】本発明の更なる実施の形態例を説明する図（その２）である。
【図１３】本発明の更なる実施の形態例を説明する図（その３）である。
【図１４】本発明の更なる実施の形態例を説明する図（その４）である。
【図１５】本発明の更なる実施の形態例を説明する図（その５）である。
【図１６】本発明の更なる実施の形態例を説明する図（その６）である。
【図１７】本発明の更なる実施の形態例を説明する図（その７）である。
【符号の説明】
２ ディスプレイ
３ 操作部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＡＭ
１０３ ＲＯＭ（プログラム記憶装置）
１０４ ジオメトリ処理部
１０５ レンダリング処理部
１０８ フレームバッファ
１０９ ビデオ処理部

Claims (24)

1. 仮想三次元空間内を移動する複数のポリゴンから構成されるオブジェクトを表示するための画像処理方法において、
   前記オブジェクトを構成するポリゴンの頂点のうち、その法線ベクトルが前記オブジェクトの移動方向ベクトルと反対方向の成分を含む少なくとも一つの頂点の座標を、所定のサンプリングタイミングごとに取得するステップと、
   当該頂点の座標が、前記移動方向と反対の成分を含む方向に所定長さ分変位させた位置にあるものとして、前記頂点を有するポリゴンを表示するステップとを備えることを特徴とする画像処理方法。
2. 請求項１において、
   各頂点の法線ベクトルと前記オブジェクトの移動方向ベクトルとの内積に基づいて、各頂点の法線ベクトルが、前記移動方向ベクトルと反対方向の成分を有するかどうかを判別するステップを備えることを特徴とする画像処理方法。
3. 請求項１又は２において、
   前記所定長さは、前記オブジェクトの移動量、移動速度、移動加速度、移動方向の少なくともいずれか一つに基づいて決定されることを特徴とする画像処理方法。
4. 請求項１又は２において、
   前記所定長さは、今回のサンプリングタイミングにおける座標と前回のサンプリングタイミングにおける座標とに基づいて決定されることを特徴とする画像処理方法。
5. 請求項１又は２において、
   前記所定長さは、前記移動方向ベクトルの大きさに基づいて決定されることを特徴とする画像処理方法。
6. 請求項４又は５において、
   前記所定長さは、さらに、各頂点の法線ベクトルと前記オブジェクトの移動方向ベクトルとの内積を考慮して決定されることを特徴とする画像処理方法。
7. 請求項４乃至６のいずれかにおいて、
   前記所定長さは、さらに、各頂点に与えられる変位比率を考慮して決定されることを特徴とする画像処理方法。
8. 請求項７において、
   前記変位比率は、各頂点に対して異なる値が設定されることを特徴とする画像処理方法。
9. 請求項７又は８において、
   前記頂点に設定された透明度を、あらかじめ設定された値から各頂点の前記変位比率を減算した値に設定するステップを備えることを特徴とする画像処理方法。
10. 請求項１において、
    前記頂点に設定された透明度を、あらかじめ設定された値より低い値に設定するステップを備えることを特徴とする画像処理方法。
11. 請求項１０において、
    前記頂点に設定された透明度は、あらかじめ設定された透明度から、各頂点の法線ベクトルと前記オブジェクトの移動方向ベクトルとの内積の絶対値を減算した値に設定されることを特徴とする画像処理方法。
12. 請求項１において、
    前記表示されるポリゴンは、前記頂点に向かって、透明度、彩度、明度、色相の少なくともいずれか一つが変化するように表示されることを特徴とする画像処理方法。
13. 請求項１２において、
    前記変化の度合いは、前記オブジェクトの移動量、移動速度、移動加速度、移動方向の少なくともいずれか一つに基づいて決定されることを特徴とする画像処理方法。
14. 請求項１乃至１３のいずれかに記載の画像処理方法における各ステップをコンピュータ装置に実行させるためのプログラム。
15. 仮想三次元空間内を移動する複数のポリゴンから構成されるオブジェクトを表示するための画像処理装置において、
    前記オブジェクトを構成するポリゴンの頂点のうち、その法線ベクトルが前記オブジェクトの移動方向ベクトルと反対方向の成分を含む少なくとも一つの頂点の座標を、所定のサンプリングタイミングごとに取得する取得手段と、
    当該頂点の座標が、前記移動方向と反対の成分を含む方向に所定長さ分変位させた位置にあるものとして、前記頂点を有するポリゴンを表示する表示手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
16. 画面上を移動するように表示されるオブジェクトを表示するための画像表示方法において、
    前記オブジェクトを複数の画素の集合で構成し、
    前記オブジェクトを構成する少なくとも一部の領域を構成する複数の画素を、前記オブジェクトの移動方向と反対の成分を含む方向に所定長さ分複写するステップを備え、
    前記一部の領域を構成する複数の画素の少なくとも一部の画素を非表示とすることを特徴とする画像処理方法。
17. 仮想三次元空間内を移動する複数のポリゴンから構成されるオブジェクトが仮想三次元空間内を移動する状態を表示するための画像処理方法において、
    前記オブジェクトを構成する前記複数のポリゴンの頂点の法線ベクトルと前記オブジェクトの移動方向ベクトルとの内積を求めるステップと、
    前記内積を求めるステップにより内積が負である頂点のうち、少なくとも1つを選択するステップと、
    前記選択される頂点の座標が、前記オブジェクトの移動する方向と反対の成分を含む方向に所定長さ分変位させた位置にあるものとして、前記選択された頂点を有するポリゴンを変形させて表示するステップとを
    有することを特徴とする画像処理方法。
18. 請求項１７において、
    前記変形されるポリゴンは、前記所定長さ分変位させた位置にある選択された頂点に向かって、少なくとも透明度、彩度、明度、色相のいずれかが変化するように表示されることを特徴とする画像処理方法。
19. 請求項１８において、
    前記変形されるポリゴンの前記変位される所定長さ及び、または前記変化する透明度、彩度、明度、色相のいずれかが、前記オブジェクトの移動量、移動速度、または移動加速度に応じて設定されることを特徴とする画像処理方法。
20. 請求項１７において、
    前記変形されるポリゴンを前記オブジェクトに重ねて表示することを特徴とする画像処理方法。
21. 請求項１７において、
    前記変形されるポリゴンが前記オブジェクトに透過表示されることを特徴とする画像処理方法。
22. 請求項１６において、
    前記一部の領域を構成する複数の画素は、前記オブジェクトの残像を発生させる部分の輪郭の画素であることを特徴とする画像処理方法。
23. 請求項１６において、
    前記一部の領域を構成する複数の画素は、前記オブジェクトの任意の基準点より前記オブジェクトの移動方向と反対方向の画素であることを特徴とする画像処理方法。
24. 請求項１６において、
    前記一部の領域を構成する複数の画素を、前記オブジェクトに重ねて表示することを特徴とする画像処理方法。

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