JP4162125B2 - 画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体 - 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、プログラム及び情報記憶媒体に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、仮想的な３次元空間であるオブジェクト空間内の所与の視点から見える画像を生成する画像生成システムが知られており、いわゆる仮想現実を体験できるものとして人気が高い。ガンゲームを楽しむことができる画像生成システムを例にとれば、プレーヤ（操作者）は、銃などを模して作られてガン型コントローラ（シューティングデバイス）を用いて、画面に映し出される標的オブジェクトをシューティングすることで、３次元ゲームを楽しむことができる。
【０００３】
このような画像生成システムでは、プレーヤの仮想現実感の向上のために、よりリアルな画像を生成することが重要な課題になっている。したがって、オブジェクトの影についても、よりリアルに表現されることが望まれる。そして、このような影を表現する手法の１つとして、影を表現するための影オブジェクトを、他のオブジェクト（例えば地形オブジェクト）に重ねて配置する手法が考えられる。
【０００４】
しかしながら、このような手法では、影オブジェクトが配置される他のオブジェクトの形状が複雑になると不自然な影として表現される場合がある。また、よりリアルな影を表現しようとすると処理負荷が重くなってしまう。
【０００５】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、処理負荷をかけることなくオブジェクトの影をリアルに表現することができる画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、オブジェクト空間において所与の視点から見える画像を生成するための画像生成システムであって、オブジェクト空間において、第１のオブジェクトに対応する仮想オブジェクトを設定する仮想オブジェクト設定部と、前記仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と第２のオブジェクトとの交点により特定される影オブジェクトを生成する影オブジェクト生成部と、前記影オブジェクトを用いて影画像を生成する画像生成部とを含むことを特徴とする。また本発明に係るプログラムは、上記各部としてコンピュータを機能させることを特徴とする。また本発明に係る情報記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能な情報記憶媒体であって、上記各部としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶（記録）したことを特徴とする。
【０００７】
ここで第１のオブジェクトは、移動体オブジェクトであってもよい。また第２のオブジェクトは、地形を表現するための地形オブジェクトであってもよい。
【０００８】
本発明では、影画像を表示すべき第１のオブジェクトに対応する仮想オブジェクトを設定し、該仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と第２のオブジェクトとの交点により影オブジェクトを構成するようにしている。これにより、第２のオブジェクトの形状にかかわらず、第２のオブジェクトに重ねて第１のオブジェクトの影オブジェクトを生成し、該影オブジェクトのオブジェクト画像により違和感のない影画像を表示することができる。
【０００９】
また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記第１のオブジェクトと前記第２のオブジェクトとのヒットチェック結果に基づいて、影オブジェクトを生成するエリアを検索するエリア検索部を含み（或いは該エリア検索部としてコンピュータを機能させ、或いは該エリア検索部としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶し）、前記影オブジェクト生成部は、第３のオブジェクトと前記直線との交点により特定される影オブジェクトを生成し、前記第３のオブジェクトは、前記第２のオブジェクトを構成する複数のプリミティブ面のうち、前記エリア検索部により検索されたエリアに設定された少なくとも１つのプリミティブ面により構成されてもよい。
【００１０】
本発明では、エリア検索を行って第２のオブジェクトの少なくとも一部である第３のオブジェクトを用いて、第１のオブジェクトに対応する仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と第３のオブジェクトとの交点により影オブジェクトを構成するようにしている。これにより、影画像の生成処理対象となるオブジェクト数を削減し、少ない処理負荷でよりリアルな影画像を表現することができる。
【００１１】
また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記影オブジェクト生成部は、前記第２のオブジェクトに関連付けられて設定されるヒットチェック用簡易オブジェクトと、前記直線との交点により特定される影オブジェクトを生成し、前記ヒットチェック用簡易オブジェクトは、前記第２のオブジェクトの頂点数より少ない頂点数のオブジェクトであってもよい。
【００１２】
ここで第２のオブジェクトは、第１のオブジェクトとのヒットチェック結果に基づいて限定されたエリアに設定されたオブジェクトであってもよい。
【００１３】
またヒットチェック用簡易オブジェクトは、第２のオブジェクトの形状を近似しているオブジェクトであってもよい。
【００１４】
本発明では、第２のオブジェクトを構成する複数のプリミティブ面ごとに交点を求める処理を行う必要がなくなり、ヒットチェック用簡易オブジェクトを対象に影オブジェクトの生成処理を行えばよいので、上述した影画像の生成に必要な処理の負荷を大幅に軽減することができる。
【００１５】
また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記ヒットチェック用簡易オブジェクトは、前記第２のオブジェクトを基準に光源側の方向にシフトされた位置に配置されていてもよい。
【００１６】
ここで第２のオブジェクトは、第１のオブジェクトとのヒットチェック結果に基づいて限定されたエリアに設定されたオブジェクトであってもよい。
【００１７】
本発明では、影オブジェクトの描画方法に関わらず、違和感なく影オブジェクトと第２のオブジェクトのオブジェクト画像を生成することができる。
【００１８】
また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記影オブジェクト生成部は、前記仮想オブジェクトの各頂点を、当該頂点を通る前記直線上の前記交点に移動させることにより、前記影オブジェクトを生成することができる。
【００１９】
本発明では、仮想オブジェクトを再構築するだけよく、容易に影オブジェクトを生成することができるようになる。
【００２０】
また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記画像生成部は、少なくとも前記第２のオブジェクトより前記影オブジェクトの描画のプライオリティを上げてオブジェクト画像を生成することができる。
【００２１】
本発明では、上述した仮想オブジェクトに対応する影オブジェクトによる影画像が第２のオブジェクトに隠れて表示されることがなくなり、違和感なく影画像を表示することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本実施形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下の実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２４】
１． 構成
図１に、本実施形態における画像生成システム（ゲームシステム）の機能ブロック図の一例を示す。なお同図において本実施形態は、少なくとも処理部１００を含めばよく（或いは処理部１００と記憶部１７０を含めばよく）、それ以外の各部（機能ブロック）については任意の構成要素とすることができる。
【００２５】
操作部１６０は、プレーヤが操作データを入力するためのものであり、その機能は、レバー、ボタン、ステアリング、シフトレバー、アクセルペダル、ブレーキペダル、マイク、センサー、或いは筐体などのハードウェアにより実現できる。
【００２６】
記憶部１７０は、処理部１００や通信部１９６などのワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭなどのハードウェアにより実現できる。
【００２７】
情報記憶媒体１８０（コンピュータにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、或いはメモリ（ＲＯＭ）などのハードウェアにより実現できる。処理部１００は、この情報記憶媒体１８０に格納されるプログラム（データ）に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。即ち情報記憶媒体１８０には、本実施形態の各部（各手段）としてコンピュータを機能させるためのプログラム（各部をコンピュータに実現させるためのプログラム）が記憶（記録、格納）される。
【００２８】
表示部１９０は、本実施形態により生成された画像を出力するものであり、その機能は、ＣＲＴ、ＬＣＤ、或いはＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）などのハードウェアにより実現できる。
【００２９】
音出力部１９２は、本実施形態により生成された音を出力するものであり、その機能は、スピーカ、或いはヘッドフォンなどのハードウェアにより実現できる。
【００３０】
携帯型情報記憶装置１９４は、プレーヤの個人データやゲームのセーブデータなどが記憶されるものであり、この携帯型情報記憶装置１９４としては、メモリカードや携帯型ゲーム装置などを考えることができる。
【００３１】
通信部１９６は、外部（例えばホスト装置や他の画像生成システム）との間で通信を行うための各種の制御を行うものであり、その機能は、各種プロセッサ又は通信用ＡＳＩＣなどのハードウェアや、プログラムなどにより実現できる。
【００３２】
なお本実施形態の各部（各手段）としてコンピュータを機能させるためのプログラム（データ）は、ホスト装置（サーバー）が有する情報記憶媒体からネットワーク及び通信部１９６を介して情報記憶媒体１８０（記憶部１７０）に配信するようにしてもよい。このようなホスト装置（サーバー）の情報記憶媒体の使用も本発明の範囲内に含まれる。
【００３３】
処理部１００（プロセッサ）は、操作部１６０からの操作データやプログラムなどに基づいて、ゲーム処理、画像生成処理、或いは音生成処理などの各種の処理を行う。この場合、処理部１００は、記憶部１７０内の主記憶部１７２をワーク領域として使用して、各種の処理を行う。この処理部１００の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）又はＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラム（ゲームプログラム）により実現できる。
【００３４】
ここで、処理部１００が行う処理としては、コイン（代価）の受け付け処理、各種モードの設定処理、ゲームの進行処理、選択画面の設定処理、オブジェクト（１又は複数のプリミティブ）の位置や回転角度（Ｘ、Ｙ又はＺ軸回りの回転角度）を求める処理、オブジェクトを動作させる処理（モーション処理）、視点の位置（仮想カメラの位置）や視線角度（仮想カメラの回転角度）を求める処理、マップオブジェクトなどのオブジェクトをオブジェクト空間へ配置する処理、ヒットチェック処理、ゲーム結果（成果、成績）を演算する処理、複数のプレーヤが共通のゲーム空間でプレイするための処理、或いはゲームオーバー処理などを考えることができる。
【００３５】
処理部１００は、仮想オブジェクト設定部１１０、影オブジェクト生成部１１２、エリア検索部１１４、画像生成部１２０、音生成部１３０を含む。なお処理部１００は、これらの各部（機能ブロック）を全て含む必要はなく、その一部を省略してもよい。
【００３６】
仮想オブジェクト設定部１１０は、その影画像を生成すべきモデルオブジェクト（第１のオブジェクト）に対応する仮想オブジェクトを用意し、該仮想オブジェクトをオブジェクト空間に設定する。ここで仮想オブジェクトは、モデルオブジェクトの頂点数より少ない頂点数を有し、当該モデルオブジェクトより簡素化した形状のオブジェクトとすることができる。また仮想オブジェクトは、モデルオブジェクトの形状を近似したオブジェクトとすることができる。
【００３７】
仮想オブジェクト設定部１１０は、仮想オブジェクトを、モデルオブジェクトと光源との間に配置することができる。即ちモデルオブジェクトを基準に光源側に、仮想オブジェクトを配置することができる。例えばモデルオブジェクトの真上に光源が配置されているものとすると、仮想オブジェクト設定部１１０は、例えばモデルオブジェクトの真上に仮想オブジェクトを配置することができる。
【００３８】
或いは仮想オブジェクト設定部１１０は、仮想オブジェクトと光源との間にモデルオブジェクトが配置されるように、仮想オブジェクトを配置することができる。即ちモデルオブジェクトを基準に光源の光線方向に（光源側と反対側に）、仮想オブジェクトを配置することができる。例えばモデルオブジェクトの真上に光源が配置されているものとすると、仮想オブジェクト設定部１１０は、モデルオブジェクトの直下に仮想オブジェクトを配置することができる。
【００３９】
影オブジェクト生成部１１２は、地形オブジェクト（第２のオブジェクト）に重ねて、モデルオブジェクトの影画像を生成するための影オブジェクトを生成する。より具体的には、影オブジェクト生成部１１２は、仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と、地形オブジェクトとの交点を求め、各交点により特定される影オブジェクトを生成する。ここで地形オブジェクトは、地面などの地表の様子を表現するためのオブジェクトである。この地形オブジェクトとしては、水面や海面などを表現するオブジェクトなど、影画像が表示されるその他のオブジェクトを含めることができる。
【００４０】
なお影オブジェクト生成部１１２は、地形オブジェクトに代えて、該地形オブジェクトの頂点数より少ない頂点数のヒットチェック用簡易オブジェクトを用意し、該ヒットチェック用簡易オブジェクトと仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線との交点を求め、各交点により特定される影オブジェクトを生成することも可能である。なおヒットチェック用簡易オブジェクトは、該地形オブジェクトの形状を近似したオブジェクトとすることができる。
【００４１】
エリア検索部１１４は、ヒットチェック処理の対象となる地形オブジェクトのエリアを検索する。より具体的には、一連の画像生成処理においてモデルオブジェクトと地形オブジェクトとのヒットチェック処理が行われる場合に、エリア検索部１１４は、両オブジェクトのヒットチェック処理結果に基づいて、影画像を生成するための処理に必要なオブジェクトとして、地形オブジェクトを構成する複数のプリミティブ面のうちヒットチェック処理が行われたエリアに設定されたプリミティブ面（オブジェクト）を選択する。この場合、影オブジェクト生成部１１２は、当該エリアに設定されたオブジェクトに対して、上述した影オブジェクトの生成処理を行えばよい。
【００４２】
画像生成部１２０は、処理部１００で行われる種々の処理の結果に基づいて描画処理を行い、これにより画像を生成し、表示部１９０に出力する。例えば、いわゆる３次元のゲーム画像を生成する場合には、まず、座標変換、クリッピング処理、透視変換或いは光源処理等のジオメトリ処理が行われ、その処理結果に基づいて描画データ（プリミティブ面の頂点（構成点）に付与される位置情報、テクスチャ座標、色（輝度）データ、法線ベクトル或いはα値等）が作成される。そして、この描画データ（プリミティブ面データ）に基づいて、ジオメトリ処理後のオブジェクト（１又は複数プリミティブ面）の画像が、描画バッファ１７４（フレームバッファ、ワークバッファ等のピクセル単位で画像情報を記憶できるバッファ）に描画される。これにより、オブジェクト空間内において仮想カメラ（所与の視点）から見える画像が生成されるようになる。
【００４３】
本実施形態では、画像生成部１２０は、地形オブジェクトより影オブジェクトのプライオリティを上げて描画したオブジェクト画像を生成することができる。そのため、例えば画像生成部１２０は、影オブジェクトに対応する描画データが地形オブジェクトに対応する描画データより優先されて描画されるように、Ｚバッファ１７６に奥行き値（Ｚ値）を設定することができる。ここで、Ｚバッファ１７６は、奥行き値（Ｚ値）を格納するバッファである。このＺバッファ１７６を用いることで、陰面消去などの処理が可能となる。
【００４４】
音生成部１３０は、処理部１００で行われる種々の処理の結果に基づいて音処理を行い、ＢＧＭ、効果音、又は音声などのゲーム音を生成し、音出力部１９２に出力する。
【００４５】
なお、本実施形態の画像生成システムは、１人のプレーヤのみがプレイできるシングルプレーヤモード専用のシステムにしてもよいし、このようなシングルプレーヤモードのみならず、複数のプレーヤがプレイできるマルチプレーヤモードも備えるシステムにしてもよい。
【００４６】
また複数のプレーヤがプレイする場合に、これらの複数のプレーヤに提供するゲーム画像やゲーム音を、１つの端末を用いて生成してもよいし、ネットワーク（伝送ライン、通信回線）などで接続された複数の端末（ゲーム機、携帯電話）を用いて生成してもよい。
【００４７】
２． 本実施形態の手法
次に本実施形態の手法について図面を用いて説明する。
【００４８】
図２に、モデルオブジェクトの影画像を地形オブジェクトに表現する手法の一例を示す。
【００４９】
一般的に、モデルオブジェクト３００の影を地面などに表現する場合、地面などを表現する地形オブジェクト３０２上に、影用の板オブジェクト３０４を配置する手法が考えられる。このとき、影用の板オブジェクト３０４が地形オブジェクト３０２上に配置される位置は、モデルオブジェクト光源の光線方向を考慮して決められる。
【００５０】
しかしながら、この手法では、地形オブジェクトが複雑になると、影用の板オブジェクト３０４を単に地形オブジェクト３０２上に配置するだけでは、影を表現することができない場合がある。
【００５１】
図３（Ａ）、（Ｂ）に、斜面を有する地形オブジェクトに、図２に示した手法により表現された影画像の一例を示す。
【００５２】
図３（Ａ）では、地形オブジェクト３１０の斜面が図３（Ｂ）に比べて急峻である。図３（Ａ）において、図２と同様の手法でモデルオブジェクト３００の影を表現する場合、影オブジェクト３１２の一部が斜面にめり込んだように表現されてしまう。即ち図３（Ａ）では、影オブジェクト３１２のうち第１の部分３１４のみが影として表現され、第２の部分３１６は地形オブジェクト３１０に隠れてしまう。
【００５３】
一方、図３（Ｂ）では、影オブジェクト３１２の全体が地形オブジェクト３１０に隠れてしまい、影として表現される部分がなくなってしまう。
【００５４】
そこで図３（Ａ）、（Ｂ）のような地形オブジェクトに対して影画像を表示させる場合、地形オブジェクトより影オブジェクトのプライオリティを上げて描画することで、影らしく表現する手法も考えることができる。
【００５５】
図４（Ａ）、（Ｂ）に、地形オブジェクトより描画のプライオリティを上げた影オブジェクトにより表現された影画像の一例を示す。
【００５６】
ここで図４（Ａ）は、図３（Ａ）において、影オブジェクトの描画のプライオリティを上げた影画像の例を示す。また図４（Ｂ）は、図３（Ｂ）において、影オブジェクトの描画のプライオリティを上げた影画像の例を示す。
【００５７】
このように図４（Ａ）では、図３（Ｂ）において地形オブジェクト３１０の斜面に隠れた影オブジェクト３１２の第２の部分３１６の画像が表示される。また、図４（Ｂ）でも地形オブジェクト３１０の斜面に隠れた影オブジェクト３１２の画像が表示される。
【００５８】
ところが、地形オブジェクト３１０の斜面の部分に表現される影画像については、違和感のある表現となってしまう。例えば、図５に示すように地形オブジェクトの斜面を側面から見た場合に、影オブジェクト３１２が斜面から突き出た状態で表現されてしまうこともある。このように、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように影を表現した場合でも、リアルな影画像を表示することができない。
【００５９】
そこで本実施形態では、次に述べる手法を用いる。
【００６０】
図６（Ａ）、（Ｂ）に、本実施形態における影画像を表現する手法を説明するための図を示す。
【００６１】
本実施形態では、まず、モデルオブジェクトに対応する例えば板状の仮想オブジェクト３５０を配置し、仮想オブジェクト３５０の各頂点Ｓｎ（ｎは正の整数）を通る光源の光線方向の直線（光線直線）Ｌｎと、地形オブジェクト３１０との交点Ｐｎを求める。そして、求められた交点Ｐｎにより特定される影オブジェクト３６０を生成する。例えば影オブジェクト３６０は、仮想オブジェクト３５０の頂点Ｓｎを、求められた交点Ｐｎに移動させてオブジェクトを再構成させて生成される。
【００６２】
なお図６（Ａ）、（Ｂ）において、仮想オブジェクト３５０は、モデルオブジェクトの直下（モデルオブジェクトを基準に光源側の方向の所与の位置）、又は真上（モデルオブジェクトを基準に光源の光線方向の所与の位置）に配置することができる。
【００６３】
これにより、モデルオブジェクトの影画像を表現するための影オブジェクト３６０を、地形オブジェクト３１０の斜面に沿った形状で生成することができ、違和感のない影画像を表現することができるようになる。
【００６４】
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に、移動方向３７０に進むモデルオブジェクトの影画像が、地形オブジェクト上を移動する様子を示す。
【００６５】
ここでは、平面部３８０と斜面部３８２とを含む地形オブジェクトの上方を、モデルオブジェクト３９０が移動方向３７０に進む場合の影画像の一例を示す。
【００６６】
図７（Ａ）では、モデルオブジェクト３９０が、地形オブジェクトの平面部３８０を移動方向３７０に進む。そして、図６（Ａ）、（Ｂ）に示したようにモデルオブジェクト３９０に対応して配置された仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と地形オブジェクトの平面部３８０との交点を用いて、影オブジェクト３９２が生成される。この結果、平面部３８０に影オブジェクト３９２による影画像が生成される。
【００６７】
モデルオブジェクト３９０が移動方向３７０に進むと、やがて影画像として表現される影オブジェクト３９２が地形オブジェクトの平面部３８０と斜面部３８２とにまたがった位置に配置されることになる。本実施形態では、平面部３８０及び斜面部３８２の交点により特定される影オブジェクト３９２を、地形オブジェクトよりプライオリティを上げて描画する。こうすることで、図７（Ｂ）に示すように影オブジェクト３９２が配置される。したがって、図７（Ｃ）に示すように斜面部３８２から突き出たように表現される不自然な影画像を表示させずに、処理負荷をかけることなく、よりリアルな画像を表示することができるようになる。
【００６８】
その後は、図７（Ｄ）に示すように、影オブジェクト３９２の画像は、モデルオブジェクト３９０の移動に伴い、地形オブジェクトの斜面部３８２の斜面に沿って下りていく。
【００６９】
以上のような手法によれば、地形オブジェクトがより複雑な形状となったとしても、よりリアルなモデルオブジェクトの影画像を表現することができるようになる。
【００７０】
なお仮想オブジェクトは、図８に示すようにモデルオブジェクト４００より少ない頂点数により構成される２次元の仮想オブジェクト４０２を採用することが望ましい。図８では、モデルオブジェクト４００の直下に頂点Ｓ１〜Ｓ４の仮想オブジェクト４０２を配置し、各頂点Ｓ１〜Ｓ４を通る光線方向の直線と、地形オブジェクト４０４との交点Ｐ１〜Ｐ４が求められる。そして、仮想オブジェクト４０２の頂点Ｓ１〜Ｓ４の位置を、交点Ｐ１〜Ｐ４の位置に移動させることで、地形オブジェクト４０４上に影オブジェクト４０６が生成される。
【００７１】
例えば、図９に示すような多数のポリゴンにより構成される移動体オブジェクト４１０の影画像を表示する場合、移動体オブジェクト４１０の直下に仮想オブジェクト４１２を配置する。仮想オブジェクト４１２として、光線方向から移動体オブジェクト４１０を見た場合に、２次元形状として簡易化された三角形上のオブジェクトを採用することができる。これにより、地形オブジェクト４１４に表示される影オブジェクト４１６を構成する交点を求める処理を軽減することができる。移動体オブジェクト４１０に対応した厳密に正確な形状の影画像を表示する必要がない場合に、上述したように不自然な影画像を表示することなく、かつ影画像の生成処理を簡素化することができる。
【００７２】
ところで、本実施形態の手法によれば、モデルオブジェクトに対応して配置された仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線と、地形オブジェクトとの交点を求める必要がある。したがって、地形オブジェクトが複数の板ポリゴンにより構成されている場合には、各板ポリゴンとのヒットチェックを行う必要が生じ、処理負荷を増大させてしまう。
【００７３】
そこで本実施形態では、モデルオブジェクトが、地形の下に潜らないように地形オブジェクトとヒットチェック処理を行う場合に、そのヒットチェック結果に基づいて仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線との交点を求める処理の対象となる地形オブジェクトを構成するポリゴン（第３のオブジェクト）を限定する。これにより、限定された数のポリゴンについて、仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線との間のヒットチェック処理を行えばよいので、処理負荷を軽減することができる。
【００７４】
図１０に示すように、複数のポリゴンにより構成される地形オブジェクト４５０の上を、車オブジェクト４５２が走行するオブジェクト画像を生成する場合を考える。この場合、車オブジェクト４５２が、地形オブジェクト４５０の下に潜った画像を表示させないように、車オブジェクト４５２と地形オブジェクト４５０とのヒットチェック処理が一連のゲーム処理において行われる。
【００７５】
例えば車オブジェクト４５２と地形オブジェクト４５０との間のヒットチェック処理で、地形オブジェクト４５０を構成する複数のプリミティブ面４５４を対象に行われたとすると、プリミティブ面４５４の周囲の１又は複数のプリミティブ面４５６（第３のオブジェクト）を選択する。
【００７６】
次に、車オブジェクト４５２に対応して配置された仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線と、１又は複数のプリミティブ面４５６との間で交点を求める処理を行う。
【００７７】
このとき、選択されるプリミティブ面については、光線方向に応じて選択することも可能である。即ち車オブジェクト４５２を基準に光源側に位置するプリミティブ面に影オブジェクトが生成されることがないため、車オブジェクト４５２を基準に光線方向に（光源と反対側に）位置するプリミティブ面のみを選択することで、より少ない処理負荷で影オブジェクトを生成することができるようになる。
【００７８】
また、仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線との交点が求められる地形オブジェクト自体についても、簡易化することも可能である。即ち地形オブジェクトは、テクスチャ画像を使い分けて地形をリアルに表現するために、１つの平面で表現することができるにも関わらず複数のポリゴンに分割される場合もある。このような場合に、各ポリゴンについて、本実施形態において設定された仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線との交点を求める処理を行うと負荷が大きい。
【００７９】
本実施形態では、地形オブジェクトの形状を簡易化したヒットチェック用簡易オブジェクトを地形オブジェクトに関連付けて配置し、仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線とヒットチェック用簡易オブジェクトとの交点を求めることができるようになっている。
【００８０】
図１１（Ａ）、（Ｂ）に、ヒットチェック用簡易オブジェクトを説明するための図を示す。
【００８１】
図１１（Ａ）は、オブジェクト空間に配置された複雑な地形を表現する複数のポリゴンから構成される地形オブジェクト４８０の上方を飛行する移動体オブジェクト４８２を、所与の視点から見たオブジェクト画像の一例を示している。
【００８２】
本実施形態では、影オブジェクトを生成するために、移動体オブジェクト４８２の直下に仮想オブジェクトが設定される。そして、仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線との交点を求めるために、ヒットチェック用簡易オブジェクト４８４が設定される。ヒットチェック用簡易オブジェクト４８４は、図１１（Ａ）に示すように、地形オブジェクト４８０を構成する１又は複数のプリミティブ面の頂点数を少なくしたり、或いは近似する等してその形状を簡易化したものである。そして、図１１（Ｂ）に示すように、当該直線とヒットチェック用簡易オブジェクト４８４との交点を求め、これら交点により特定される影オブジェクト４８６を生成する。こうすることで、頂点ごとに行われる処理数を削減し、影オブジェクトの生成処理の負荷を大幅に削減することができる。
【００８３】
なお上述したように影オブジェクトは、地形オブジェクトよりプライオリティを上げて描画される。そのため、地形オブジェクト４８０が複雑な場合に、ヒットチェック用簡易オブジェクト４８４の配置する位置によっては、影オブジェクトによる影画像が地形オブジェクトにより表現される地面の下に潜って表示される。
【００８４】
この場合、図１２に示すように、ヒットチェック用簡易オブジェクト４８４を、地形オブジェクト４８０から微小距離ｄだけ光源側にシフトさせて配置させることができる。影オブジェクト４８６は、移動体オブジェクト４８２の直下に配置された仮想オブジェクト４８８に基づいて当該ヒットチェック用簡易オブジェクト４８４に重ねて配置される。したがって、影オブジェクト４８６の描画のプライオリティを上げても、地形オブジェクトにより表現される地面の下に潜って表示されることがなくなる。
【００８５】
ヒットチェック用簡易オブジェクトを用いて影オブジェクトを生成する場合に、図１０に示したように、モデルオブジェクトと地形オブジェクトとのヒットチェック結果に基づいて選択されたポリゴンに限定することも可能である。
【００８６】
３． 本実施形態の処理例
次に、本実施形態の処理の詳細例について、図１３及び図１４のフローチャートを用いて説明する。
【００８７】
まず、処理部１００において、図１２に示したように、地形オブジェクト（ＯＢＪ）より光源側に微小距離ｄだけシフトしたヒットチェック用簡易オブジェクトＨ１が設定される（ステップＳ５００）。
【００８８】
次に、エリア検索部１１４により、モデルオブジェクトと地形オブジェクトとのヒットチェック処理の結果を用いて例えばヒットと判定されたポリゴンを特定する。更に処理部１００は、ヒットチェック用簡易オブジェクトＨ１内に、この特定されたポリゴンに対応して構成されるオブジェクトＨ２（第３のオブジェクト）を作成する（ステップＳ５０１）。即ちオブジェクトＨ２は、１又は複数のポリゴンにより構成されるヒットチェック用簡易オブジェクトＨ１のうち、エリア検索部１１４により特定されたポリゴンにより構成される。
【００８９】
続いて仮想オブジェクト設定部１１０において、その影画像が生成されるモデルオブジェクトの直下に、モデルオブジェクトに対応する仮想オブジェクトを設定する（ステップＳ５０２）。
【００９０】
そして、各頂点を特定するための変数ｎに１を代入する（ステップＳ５０３）。
【００９１】
処理部１００（例えば影オブジェクト生成部１１２）は、ステップＳ５０２で設定した仮想オブジェクトのｎ番目の頂点Ｓｎを通る光源の光線方向の直線である光線直線Ｌｎを求める（ステップＳ５０４）。
【００９２】
ここで、光線直線Ｌｎ上の各点Ｐｎは、媒介変数をｔ、光源の光線方向の方向ベクトルをＶｎとすると、次のように表すことができる。
【００９３】
Ｐｎ＝Ｓｎ＋Ｖｎ・ｔ ・・・（１）
そして、ステップＳ５０１で作成したオブジェクトＨ２を構成する各ポリゴンを特定するための変数ｍに１を代入する（ステップＳ５０５）。
【００９４】
次に、処理部１００（例えば影オブジェクト生成部１１２）は、オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴンを含む平面の法線ベクトルＮｍを求める（ステップＳ５０６）。
【００９５】
そして、法線ベクトルＮｍと光源の光線方向の方向ベクトルをＶｎとの内積が０か否かを検出する（ステップＳ５０７）。
【００９６】
内積が０のとき（ステップＳ５０７：Ｙ）、オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴンを含む平面と光線直線Ｌｎとの交点を求めることができないと判断し、変数ｍをインクリメントして（ステップＳ５０８）、ステップＳ５０６に戻ってオブジェクトＨ２の次のポリゴンについて交点の有無を検出する。
【００９７】
一方、内積が０ではないとき（ステップＳ５０７：Ｎ）、オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴンを含む平面と光線直線Ｌｎとの交点Ｐｎｍを求める（ステップＳ５０９）。
【００９８】
交点Ｐｎｍは、オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴン上の任意の点をＨ２ｍｐとすると、次の式で表すことができる。
【００９９】
Ｐｎｍ＝Ｓｎ＋Ｖｎ（−Ｎｍ・（Ｓｎ−Ｈ２ｍｐ）／Ｎｍ・Ｖｎ） ・・・（２）
続いて、オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴン内にステップＳ５０９で求めた交点Ｐｎｍがあるか否かを検出する（ステップＳ５１０）。
【０１００】
オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴン内に交点Ｐｎｍがないとき（ステップＳ５１０：Ｎ）、変数ｍをインクリメントして（ステップＳ５０８）、ステップＳ５０６に戻ってオブジェクトＨ２の次のポリゴンについて交点の有無を検出する。
【０１０１】
一方、ステップＳ５１０において、オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴン内に交点Ｐｎｍがあるとき（ステップＳ５１０：Ｙ）、地形オブジェクトにより表現される地面との交点ＣｎｍをステップＳ５０９で求めた交点Ｐｎｍとする（ステップＳ５１１）
そして、変数ｎをインクリメントする（ステップＳ５１２）。
【０１０２】
処理部１００（例えば影オブジェクト生成部１１２）は、変数ｎが仮想オブジェクトの総頂点数より大きいか否かを検出する（ステップＳ５１３）。
【０１０３】
変数ｎが仮想オブジェクトの総頂点数以下のとき（ステップＳ５１３：Ｎ）、ステップＳ５０４に戻って、仮想オブジェクトの次の頂点を通る光線直線についての交点を求める処理を行う。
【０１０４】
一方、ステップＳ５１３において、変数ｎが仮想オブジェクトの総頂点数より大きいとき（ステップＳ５１３：Ｙ）、影オブジェクト生成部１１２は、仮想オブジェクトの各頂点を通る光線直線と、オブジェクトＨ２との交点群Ｃから影オブジェクトを生成する（ステップＳ５１４）。影オブジェクト生成部１１２は、例えば仮想オブジェクトの各頂点を、交点群Ｃに移動させてオブジェクトを再構築することで影オブジェクトを生成することができる。
【０１０５】
そして、画像生成部１２０は、地形オブジェクトよりプライオリティを上げて影オブジェクトを描画する（ステップＳ５１５）。
【０１０６】
以上のような処理により、処理負荷をかけることなく、違和感のない自然な影画像を生成することができる。
【０１０７】
４． ハードウェア構成
次に、本実施形態を実現できるハードウェア構成の一例について図１５を用いて説明する。
【０１０８】
メインプロセッサ９００は、ＣＤ９８２（情報記憶媒体）に格納されたプログラム、通信インターフェース９９０を介して転送されたプログラム、或いはＲＯＭ９５０（情報記憶媒体の１つ）に格納されたプログラムなどに基づき動作し、ゲーム処理、画像処理、音処理などの種々の処理を実行する。
【０１０９】
コプロセッサ９０２は、メインプロセッサ９００の処理を補助するものであり、高速並列演算が可能な積和算器や除算器を有し、マトリクス演算（ベクトル演算）を高速に実行する。例えば、オブジェクトを移動させたり動作（モーション）させるための物理シミュレーションに、マトリクス演算などの処理が必要な場合には、メインプロセッサ９００上で動作するプログラムが、その処理をコプロセッサ９０２に指示（依頼）する。
【０１１０】
ジオメトリプロセッサ９０４は、座標変換、透視変換、光源計算、曲面生成などのジオメトリ処理を行うものであり、高速並列演算が可能な積和算器や除算器を有し、マトリクス演算（ベクトル演算）を高速に実行する。例えば、座標変換、透視変換、光源計算などの処理を行う場合には、メインプロセッサ９００で動作するプログラムが、その処理をジオメトリプロセッサ９０４に指示する。
【０１１１】
データ伸張プロセッサ９０６は、圧縮された画像データや音データを伸張するデコード処理を行ったり、メインプロセッサ９００のデコード処理をアクセレートする処理を行う。これにより、オープニング画面、インターミッション画面、エンディング画面、或いはゲーム画面などにおいて、ＭＰＥＧ方式等で圧縮された動画像を表示できるようになる。なお、デコード処理の対象となる画像データや音データは、ＲＯＭ９５０、ＣＤ９８２に格納されたり、或いは通信インターフェース９９０を介して外部から転送される。
【０１１２】
描画プロセッサ９１０は、ポリゴンや曲面などのプリミティブ（プリミティブ面）で構成されるオブジェクトの描画（レンダリング）処理を高速に実行するものである。オブジェクトの描画の際には、メインプロセッサ９００は、ＤＭＡコントローラ９７０の機能を利用して、オブジェクトデータを描画プロセッサ９１０に渡すと共に、必要であればテクスチャ記憶部９２４にテクスチャを転送する。すると、描画プロセッサ９１０は、これらのオブジェクトデータやテクスチャに基づいて、Ｚバッファなどを利用した陰面消去を行いながら、オブジェクトをフレームバッファ９２２に高速に描画する。また、描画プロセッサ９１０は、αブレンディング（半透明処理）、デプスキューイング、ミップマッピング、フォグ処理、バイリニア・フィルタリング、トライリニア・フィルタリング、アンチエリアシング、シェーディング処理なども行うことができる。そして、１フレーム分の画像がフレームバッファ９２２に書き込まれると、その画像はディスプレイ９１２に表示される。
【０１１３】
サウンドプロセッサ９３０は、多チャンネルのＡＤＰＣＭ音源などを内蔵し、ＢＧＭ、効果音、音声などの高品位のゲーム音を生成する。生成されたゲーム音は、スピーカ９３２から出力される。
【０１１４】
ゲームコントローラ９４２（レバー、ボタン、筐体、パッド型コントローラ又はガン型コントローラ等）からの操作データや、メモリカード９４４からのセーブデータ、個人データは、シリアルインターフェース９４０を介してデータ転送される。
【０１１５】
ＲＯＭ９５０にはシステムプログラムなどが格納される。なお、業務用ゲームシステムの場合には、ＲＯＭ９５０が情報記憶媒体として機能し、ＲＯＭ９５０に各種プログラムが格納されることになる。なお、ＲＯＭ９５０の代わりにハードディスクを利用するようにしてもよい。
【０１１６】
ＲＡＭ９６０は、各種プロセッサの作業領域として用いられる。
【０１１７】
ＤＭＡコントローラ９７０は、プロセッサ、メモリ（ＲＡＭ、ＶＲＡＭ、ＲＯＭ等）間でのＤＭＡ転送を制御するものである。
【０１１８】
ＣＤドライブ９８０は、プログラム、画像データ、或いは音データなどが格納されるＣＤ９８２（情報記憶媒体）を駆動し、これらのプログラム、データへのアクセスを可能にする。
【０１１９】
通信インターフェース９９０は、ネットワークを介して外部との間でデータ転送を行うためのインターフェースである。この場合に、通信インターフェース９９０に接続されるネットワークとしては、通信回線（アナログ電話回線、ＩＳＤＮ）、高速シリアルバスなどを考えることができる。そして、通信回線を利用することでインターネットを介したデータ転送が可能になる。また、高速シリアルバスを利用することで、他の画像生成システムとの間でのデータ転送が可能になる。
【０１２０】
なお、本実施形態の各部（各手段）は、その全てを、ハードウェアのみにより実現してもよいし、情報記憶媒体に格納されるプログラムや通信インターフェースを介して配信されるプログラムのみにより実現してもよい。或いは、ハードウェアとプログラムの両方により実現してもよい。
【０１２１】
そして、本実施形態の各部をハードウェアとプログラムの両方により実現する場合には、情報記憶媒体には、ハードウェア（コンピュータ）を本実施形態の各部として機能させるためのプログラムが格納されることになる。より具体的には、上記プログラムが、ハードウェアである各プロセッサ９０２、９０４、９０６、９１０、９３０等に処理を指示すると共に、必要であればデータを渡す。そして、各プロセッサ９０２、９０４、９０６、９１０、９３０等は、その指示と渡されたデータとに基づいて、本発明の各部を実現することになる。
【０１２２】
図１６（Ａ）に、本実施形態を業務用ゲームシステム（画像生成システム）に適用した場合の例を示す。プレーヤは、ディスプレイ１１００上に映し出されたゲーム画像を見ながら、操作部１１０２（レバー、ボタン）を操作してゲームを楽しむ。内蔵されるシステムボード（サーキットボード）１１０６には、各種プロセッサ、各種メモリなどが実装される。そして、本実施形態の各部を実現するためのプログラム（データ）は、システムボード１１０６上の情報記憶媒体であるメモリ１１０８に格納される。以下、このプログラムを格納プログラム（格納情報）と呼ぶ。
【０１２３】
図１６（Ｂ）に、本実施形態を家庭用のゲームシステム（画像生成システム）に適用した場合の例を示す。プレーヤはディスプレイ１２００に映し出されたゲーム画像を見ながら、コントローラ１２０２、１２０４などを操作してゲームを楽しむ。この場合、上記格納プログラム（格納情報）は、本体システムに着脱自在な情報記憶媒体であるＣＤ１２０６、或いはメモリカード１２０８、１２０９などに格納されている。
【０１２４】
図１６（Ｃ）に、ホスト装置１３００と、このホスト装置１３００とネットワーク１３０２（ＬＡＮのような小規模ネットワークや、インターネットのような広域ネットワーク）を介して接続される端末１３０４-1〜１３０４-n（ゲーム機、携帯電話）とを含むシステムに本実施形態を適用した場合の例を示す。この場合、上記格納プログラム（格納情報）は、例えばホスト装置１３００が制御可能な磁気ディスク装置、磁気テープ装置、メモリなどの情報記憶媒体１３０６に格納されている。端末１３０４-1〜１３０４-nが、スタンドアロンでゲーム画像、ゲーム音を生成できるものである場合には、ホスト装置１３００からは、ゲーム画像、ゲーム音を生成するためのためのゲームプログラム等が端末１３０４-1〜１３０４-nに配信される。一方、スタンドアロンで生成できない場合には、ホスト装置１３００がゲーム画像、ゲーム音を生成し、これを端末１３０４-1〜１３０４-nに伝送し端末において出力することになる。
【０１２５】
なお、図１６（Ｃ）の構成の場合には、本実施形態の各部を、ホスト装置（サーバー）と端末とで分散して実現するようにしてもよい。また、本実施形態の各部を実現するための上記格納プログラム（格納情報）を、ホスト装置（サーバー）の情報記憶媒体と端末の情報記憶媒体に分散して格納するようにしてもよい。
【０１２６】
またネットワークに接続する端末は、家庭用ゲームシステムであってもよいし業務用ゲームシステムであってもよい。
【０１２７】
なお本発明は、上記実施形態で説明したものに限らず、種々の変形実施が可能である。
【０１２８】
また、本発明のうち従属請求項に係る発明においては、従属先の請求項の構成要件の一部を省略する構成とすることもできる。また、本発明の１の独立請求項に係る発明の要部を、他の独立請求項に従属させることもできる。
【０１２９】
また、本発明は種々のゲーム（格闘ゲーム、競争ゲーム、シューティングゲーム、ロボット対戦ゲーム、スポーツゲーム、ロールプレイングゲーム等）に適用できる。
【０１３０】
また本発明は、業務用ゲームシステム、家庭用ゲームシステム、多数のプレーヤが参加する大型アトラクションシステム、シミュレータ、マルチメディア端末、ゲーム画像を生成するシステムボード等の種々の画像生成システム（ゲームシステム）に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における画像生成システム（ゲームシステム）の機能ブロック図の一例を示す図である。
【図２】モデルオブジェクトの影画像を地形オブジェクトに表現する手法の一例を示す説明図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、斜面を有する地形オブジェクトに、図２に示した手法により表現された影画像の一例を示す図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）は、地形オブジェクトより描画のプライオリティを上げた影オブジェクトにより表現された影画像の一例を示す図である。
【図５】地形オブジェクトの斜面を側面から見た場合のモデルオブジェクトと影オブジェクトを示す図である。
【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態における影画像を表現する手法を説明するための図である。
【図７】図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、モデルオブジェクトの影画像が、地形オブジェクト上を移動する様子を示す図である。
【図８】２次元の仮想オブジェクトの一例を示す図である。
【図９】簡易化された形状の仮想オブジェクトの一例を示す図である。
【図１０】エリア検索により特定される地形オブジェクトの一例を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）、（Ｂ）は、ヒットチェック用簡易オブジェクトを説明するための図である。
【図１２】地形オブジェクトから微小距離だけ光源側にシフトさせて配置されたヒットチェック用簡易オブジェクトを説明するための図である。
【図１３】本実施形態の処理の詳細例について示すフローチャートである。
【図１４】本実施形態の処理の詳細例について示すフローチャートである。
【図１５】本実施形態を実現できるハードウェアの構成の一例を示す図である。
【図１６】図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本実施形態が適用される種々の形態のシステムの例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 処理部
１１０ 仮想オブジェクト設定部
１１２ 影オブジェクト生成部
１１４ エリア検索部
１２０ 画像生成部
１３０ 音生成部
１６０ 操作部
１７０ 記憶部
１７２ 主記憶部
１７４ 描画バッファ
１７６ Ｚバッファ
１８０ 情報記憶媒体
１９０ 表示部
１９２ 音出力部
１９４ 携帯型情報記憶装置
１９６ 通信部
３００、３９０、４００ モデルオブジェクト（第１のオブジェクト）
３０２、３１０、４０４、４１４、４５０、４８０ 地形オブジェクト（第２のオブジェクト）
３０４ 板オブジェクト
３１２、３６０、３９２、４０６、４１６、４８６ 影オブジェクト
３５０、４０２、４１０、４８８ 仮想オブジェクト
４１０、４８２ 移動体オブジェクト
４５２ 車オブジェクト
４５４、４５６ プリミティブ面（オブジェクト）
４８４ ヒットチェック用簡易オブジェクト
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、仮想的な３次元空間であるオブジェクト空間内の所与の視点から見える画像を生成する画像生成システムが知られており、いわゆる仮想現実を体験できるものとして人気が高い。ガンゲームを楽しむことができる画像生成システムを例にとれば、プレーヤ（操作者）は、銃などを模して作られてガン型コントローラ（シューティングデバイス）を用いて、画面に映し出される標的オブジェクトをシューティングすることで、３次元ゲームを楽しむことができる。
【０００３】
このような画像生成システムでは、プレーヤの仮想現実感の向上のために、よりリアルな画像を生成することが重要な課題になっている。したがって、オブジェクトの影についても、よりリアルに表現されることが望まれる。そして、このような影を表現する手法の１つとして、影を表現するための影オブジェクトを、他のオブジェクト（例えば地形オブジェクト）に重ねて配置する手法が考えられる。
【０００４】
しかしながら、このような手法では、影オブジェクトが配置される他のオブジェクトの形状が複雑になると不自然な影として表現される場合がある。また、よりリアルな影を表現しようとすると処理負荷が重くなってしまう。
【０００５】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、処理負荷をかけることなくオブジェクトの影をリアルに表現することができる画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、オブジェクト空間において所与の視点から見える画像を生成するための画像生成システムであって、オブジェクト空間において、第１のオブジェクトに対応する仮想オブジェクトを設定する仮想オブジェクト設定部と、前記仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と第２のオブジェクトとの交点により特定される影オブジェクトを生成する影オブジェクト生成部と、前記影オブジェクトを用いて影画像を生成する画像生成部とを含むことを特徴とする。また本発明に係るプログラムは、上記各部としてコンピュータを機能させることを特徴とする。また本発明に係る情報記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能な情報記憶媒体であって、上記各部としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶（記録）したことを特徴とする。
【０００７】
ここで第１のオブジェクトは、移動体オブジェクトであってもよい。また第２のオブジェクトは、地形を表現するための地形オブジェクトであってもよい。
【０００８】
本発明では、影画像を表示すべき第１のオブジェクトに対応する仮想オブジェクトを設定し、該仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と第２のオブジェクトとの交点により影オブジェクトを構成するようにしている。これにより、第２のオブジェクトの形状にかかわらず、第２のオブジェクトに重ねて第１のオブジェクトの影オブジェクトを生成し、該影オブジェクトのオブジェクト画像により違和感のない影画像を表示することができる。
【０００９】
また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記第１のオブジェクトと前記第２のオブジェクトとのヒットチェック結果に基づいて、影オブジェクトを生成するエリアを検索するエリア検索部を含み（或いは該エリア検索部としてコンピュータを機能させ、或いは該エリア検索部としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶し）、前記影オブジェクト生成部は、第３のオブジェクトと前記直線との交点により特定される影オブジェクトを生成し、前記第３のオブジェクトは、前記第２のオブジェクトを構成する複数のプリミティブ面のうち、前記エリア検索部により検索されたエリアに設定された少なくとも１つのプリミティブ面により構成されてもよい。
【００１０】
本発明では、エリア検索を行って第２のオブジェクトの少なくとも一部である第３のオブジェクトを用いて、第１のオブジェクトに対応する仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と第３のオブジェクトとの交点により影オブジェクトを構成するようにしている。これにより、影画像の生成処理対象となるオブジェクト数を削減し、少ない処理負荷でよりリアルな影画像を表現することができる。
【００１１】
また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記影オブジェクト生成部は、前記第２のオブジェクトに関連付けられて設定されるヒットチェック用簡易オブジェクトと、前記直線との交点により特定される影オブジェクトを生成し、前記ヒットチェック用簡易オブジェクトは、前記第２のオブジェクトの頂点数より少ない頂点数のオブジェクトであってもよい。
【００１２】
ここで第２のオブジェクトは、第１のオブジェクトとのヒットチェック結果に基づいて限定されたエリアに設定されたオブジェクトであってもよい。
【００１３】
またヒットチェック用簡易オブジェクトは、第２のオブジェクトの形状を近似しているオブジェクトであってもよい。
【００１４】
本発明では、第２のオブジェクトを構成する複数のプリミティブ面ごとに交点を求める処理を行う必要がなくなり、ヒットチェック用簡易オブジェクトを対象に影オブジェクトの生成処理を行えばよいので、上述した影画像の生成に必要な処理の負荷を大幅に軽減することができる。
【００１５】
また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記ヒットチェック用簡易オブジェクトは、前記第２のオブジェクトを基準に光源側の方向にシフトされた位置に配置されていてもよい。
【００１６】
ここで第２のオブジェクトは、第１のオブジェクトとのヒットチェック結果に基づいて限定されたエリアに設定されたオブジェクトであってもよい。
【００１７】
本発明では、影オブジェクトの描画方法に関わらず、違和感なく影オブジェクトと第２のオブジェクトのオブジェクト画像を生成することができる。
【００１８】
また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記影オブジェクト生成部は、前記仮想オブジェクトの各頂点を、当該頂点を通る前記直線上の前記交点に移動させることにより、前記影オブジェクトを生成することができる。
【００１９】
本発明では、仮想オブジェクトを再構築するだけよく、容易に影オブジェクトを生成することができるようになる。
【００２０】
また本発明に係る画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体では、前記画像生成部は、少なくとも前記第２のオブジェクトより前記影オブジェクトの描画のプライオリティを上げてオブジェクト画像を生成することができる。
【００２１】
本発明では、上述した仮想オブジェクトに対応する影オブジェクトによる影画像が第２のオブジェクトに隠れて表示されることがなくなり、違和感なく影画像を表示することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本実施形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下の実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２４】
１． 構成
図１に、本実施形態における画像生成システム（ゲームシステム）の機能ブロック図の一例を示す。なお同図において本実施形態は、少なくとも処理部１００を含めばよく（或いは処理部１００と記憶部１７０を含めばよく）、それ以外の各部（機能ブロック）については任意の構成要素とすることができる。
【００２５】
操作部１６０は、プレーヤが操作データを入力するためのものであり、その機能は、レバー、ボタン、ステアリング、シフトレバー、アクセルペダル、ブレーキペダル、マイク、センサー、或いは筐体などのハードウェアにより実現できる。
【００２６】
記憶部１７０は、処理部１００や通信部１９６などのワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭなどのハードウェアにより実現できる。
【００２７】
情報記憶媒体１８０（コンピュータにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、或いはメモリ（ＲＯＭ）などのハードウェアにより実現できる。処理部１００は、この情報記憶媒体１８０に格納されるプログラム（データ）に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。即ち情報記憶媒体１８０には、本実施形態の各部（各手段）としてコンピュータを機能させるためのプログラム（各部をコンピュータに実現させるためのプログラム）が記憶（記録、格納）される。
【００２８】
表示部１９０は、本実施形態により生成された画像を出力するものであり、その機能は、ＣＲＴ、ＬＣＤ、或いはＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）などのハードウェアにより実現できる。
【００２９】
音出力部１９２は、本実施形態により生成された音を出力するものであり、その機能は、スピーカ、或いはヘッドフォンなどのハードウェアにより実現できる。
【００３０】
携帯型情報記憶装置１９４は、プレーヤの個人データやゲームのセーブデータなどが記憶されるものであり、この携帯型情報記憶装置１９４としては、メモリカードや携帯型ゲーム装置などを考えることができる。
【００３１】
通信部１９６は、外部（例えばホスト装置や他の画像生成システム）との間で通信を行うための各種の制御を行うものであり、その機能は、各種プロセッサ又は通信用ＡＳＩＣなどのハードウェアや、プログラムなどにより実現できる。
【００３２】
なお本実施形態の各部（各手段）としてコンピュータを機能させるためのプログラム（データ）は、ホスト装置（サーバー）が有する情報記憶媒体からネットワーク及び通信部１９６を介して情報記憶媒体１８０（記憶部１７０）に配信するようにしてもよい。このようなホスト装置（サーバー）の情報記憶媒体の使用も本発明の範囲内に含まれる。
【００３３】
処理部１００（プロセッサ）は、操作部１６０からの操作データやプログラムなどに基づいて、ゲーム処理、画像生成処理、或いは音生成処理などの各種の処理を行う。この場合、処理部１００は、記憶部１７０内の主記憶部１７２をワーク領域として使用して、各種の処理を行う。この処理部１００の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）又はＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラム（ゲームプログラム）により実現できる。
【００３４】
ここで、処理部１００が行う処理としては、コイン（代価）の受け付け処理、各種モードの設定処理、ゲームの進行処理、選択画面の設定処理、オブジェクト（１又は複数のプリミティブ）の位置や回転角度（Ｘ、Ｙ又はＺ軸回りの回転角度）を求める処理、オブジェクトを動作させる処理（モーション処理）、視点の位置（仮想カメラの位置）や視線角度（仮想カメラの回転角度）を求める処理、マップオブジェクトなどのオブジェクトをオブジェクト空間へ配置する処理、ヒットチェック処理、ゲーム結果（成果、成績）を演算する処理、複数のプレーヤが共通のゲーム空間でプレイするための処理、或いはゲームオーバー処理などを考えることができる。
【００３５】
処理部１００は、仮想オブジェクト設定部１１０、影オブジェクト生成部１１２、エリア検索部１１４、画像生成部１２０、音生成部１３０を含む。なお処理部１００は、これらの各部（機能ブロック）を全て含む必要はなく、その一部を省略してもよい。
【００３６】
仮想オブジェクト設定部１１０は、その影画像を生成すべきモデルオブジェクト（第１のオブジェクト）に対応する仮想オブジェクトを用意し、該仮想オブジェクトをオブジェクト空間に設定する。ここで仮想オブジェクトは、モデルオブジェクトの頂点数より少ない頂点数を有し、当該モデルオブジェクトより簡素化した形状のオブジェクトとすることができる。また仮想オブジェクトは、モデルオブジェクトの形状を近似したオブジェクトとすることができる。
【００３７】
仮想オブジェクト設定部１１０は、仮想オブジェクトを、モデルオブジェクトと光源との間に配置することができる。即ちモデルオブジェクトを基準に光源側に、仮想オブジェクトを配置することができる。例えばモデルオブジェクトの真上に光源が配置されているものとすると、仮想オブジェクト設定部１１０は、例えばモデルオブジェクトの真上に仮想オブジェクトを配置することができる。
【００３８】
或いは仮想オブジェクト設定部１１０は、仮想オブジェクトと光源との間にモデルオブジェクトが配置されるように、仮想オブジェクトを配置することができる。即ちモデルオブジェクトを基準に光源の光線方向に（光源側と反対側に）、仮想オブジェクトを配置することができる。例えばモデルオブジェクトの真上に光源が配置されているものとすると、仮想オブジェクト設定部１１０は、モデルオブジェクトの直下に仮想オブジェクトを配置することができる。
【００３９】
影オブジェクト生成部１１２は、地形オブジェクト（第２のオブジェクト）に重ねて、モデルオブジェクトの影画像を生成するための影オブジェクトを生成する。より具体的には、影オブジェクト生成部１１２は、仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と、地形オブジェクトとの交点を求め、各交点により特定される影オブジェクトを生成する。ここで地形オブジェクトは、地面などの地表の様子を表現するためのオブジェクトである。この地形オブジェクトとしては、水面や海面などを表現するオブジェクトなど、影画像が表示されるその他のオブジェクトを含めることができる。
【００４０】
なお影オブジェクト生成部１１２は、地形オブジェクトに代えて、該地形オブジェクトの頂点数より少ない頂点数のヒットチェック用簡易オブジェクトを用意し、該ヒットチェック用簡易オブジェクトと仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線との交点を求め、各交点により特定される影オブジェクトを生成することも可能である。なおヒットチェック用簡易オブジェクトは、該地形オブジェクトの形状を近似したオブジェクトとすることができる。
【００４１】
エリア検索部１１４は、ヒットチェック処理の対象となる地形オブジェクトのエリアを検索する。より具体的には、一連の画像生成処理においてモデルオブジェクトと地形オブジェクトとのヒットチェック処理が行われる場合に、エリア検索部１１４は、両オブジェクトのヒットチェック処理結果に基づいて、影画像を生成するための処理に必要なオブジェクトとして、地形オブジェクトを構成する複数のプリミティブ面のうちヒットチェック処理が行われたエリアに設定されたプリミティブ面（オブジェクト）を選択する。この場合、影オブジェクト生成部１１２は、当該エリアに設定されたオブジェクトに対して、上述した影オブジェクトの生成処理を行えばよい。
【００４２】
画像生成部１２０は、処理部１００で行われる種々の処理の結果に基づいて描画処理を行い、これにより画像を生成し、表示部１９０に出力する。例えば、いわゆる３次元のゲーム画像を生成する場合には、まず、座標変換、クリッピング処理、透視変換或いは光源処理等のジオメトリ処理が行われ、その処理結果に基づいて描画データ（プリミティブ面の頂点（構成点）に付与される位置情報、テクスチャ座標、色（輝度）データ、法線ベクトル或いはα値等）が作成される。そして、この描画データ（プリミティブ面データ）に基づいて、ジオメトリ処理後のオブジェクト（１又は複数プリミティブ面）の画像が、描画バッファ１７４（フレームバッファ、ワークバッファ等のピクセル単位で画像情報を記憶できるバッファ）に描画される。これにより、オブジェクト空間内において仮想カメラ（所与の視点）から見える画像が生成されるようになる。
【００４３】
本実施形態では、画像生成部１２０は、地形オブジェクトより影オブジェクトのプライオリティを上げて描画したオブジェクト画像を生成することができる。そのため、例えば画像生成部１２０は、影オブジェクトに対応する描画データが地形オブジェクトに対応する描画データより優先されて描画されるように、Ｚバッファ１７６に奥行き値（Ｚ値）を設定することができる。ここで、Ｚバッファ１７６は、奥行き値（Ｚ値）を格納するバッファである。このＺバッファ１７６を用いることで、陰面消去などの処理が可能となる。
【００４４】
音生成部１３０は、処理部１００で行われる種々の処理の結果に基づいて音処理を行い、ＢＧＭ、効果音、又は音声などのゲーム音を生成し、音出力部１９２に出力する。
【００４５】
なお、本実施形態の画像生成システムは、１人のプレーヤのみがプレイできるシングルプレーヤモード専用のシステムにしてもよいし、このようなシングルプレーヤモードのみならず、複数のプレーヤがプレイできるマルチプレーヤモードも備えるシステムにしてもよい。
【００４６】
また複数のプレーヤがプレイする場合に、これらの複数のプレーヤに提供するゲーム画像やゲーム音を、１つの端末を用いて生成してもよいし、ネットワーク（伝送ライン、通信回線）などで接続された複数の端末（ゲーム機、携帯電話）を用いて生成してもよい。
【００４７】
２． 本実施形態の手法
次に本実施形態の手法について図面を用いて説明する。
【００４８】
図２に、モデルオブジェクトの影画像を地形オブジェクトに表現する手法の一例を示す。
【００４９】
一般的に、モデルオブジェクト３００の影を地面などに表現する場合、地面などを表現する地形オブジェクト３０２上に、影用の板オブジェクト３０４を配置する手法が考えられる。このとき、影用の板オブジェクト３０４が地形オブジェクト３０２上に配置される位置は、モデルオブジェクト光源の光線方向を考慮して決められる。
【００５０】
しかしながら、この手法では、地形オブジェクトが複雑になると、影用の板オブジェクト３０４を単に地形オブジェクト３０２上に配置するだけでは、影を表現することができない場合がある。
【００５１】
図３（Ａ）、（Ｂ）に、斜面を有する地形オブジェクトに、図２に示した手法により表現された影画像の一例を示す。
【００５２】
図３（Ａ）では、地形オブジェクト３１０の斜面が図３（Ｂ）に比べて急峻である。図３（Ａ）において、図２と同様の手法でモデルオブジェクト３００の影を表現する場合、影オブジェクト３１２の一部が斜面にめり込んだように表現されてしまう。即ち図３（Ａ）では、影オブジェクト３１２のうち第１の部分３１４のみが影として表現され、第２の部分３１６は地形オブジェクト３１０に隠れてしまう。
【００５３】
一方、図３（Ｂ）では、影オブジェクト３１２の全体が地形オブジェクト３１０に隠れてしまい、影として表現される部分がなくなってしまう。
【００５４】
そこで図３（Ａ）、（Ｂ）のような地形オブジェクトに対して影画像を表示させる場合、地形オブジェクトより影オブジェクトのプライオリティを上げて描画することで、影らしく表現する手法も考えることができる。
【００５５】
図４（Ａ）、（Ｂ）に、地形オブジェクトより描画のプライオリティを上げた影オブジェクトにより表現された影画像の一例を示す。
【００５６】
ここで図４（Ａ）は、図３（Ａ）において、影オブジェクトの描画のプライオリティを上げた影画像の例を示す。また図４（Ｂ）は、図３（Ｂ）において、影オブジェクトの描画のプライオリティを上げた影画像の例を示す。
【００５７】
このように図４（Ａ）では、図３（Ｂ）において地形オブジェクト３１０の斜面に隠れた影オブジェクト３１２の第２の部分３１６の画像が表示される。また、図４（Ｂ）でも地形オブジェクト３１０の斜面に隠れた影オブジェクト３１２の画像が表示される。
【００５８】
ところが、地形オブジェクト３１０の斜面の部分に表現される影画像については、違和感のある表現となってしまう。例えば、図５に示すように地形オブジェクトの斜面を側面から見た場合に、影オブジェクト３１２が斜面から突き出た状態で表現されてしまうこともある。このように、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように影を表現した場合でも、リアルな影画像を表示することができない。
【００５９】
そこで本実施形態では、次に述べる手法を用いる。
【００６０】
図６（Ａ）、（Ｂ）に、本実施形態における影画像を表現する手法を説明するための図を示す。
【００６１】
本実施形態では、まず、モデルオブジェクトに対応する例えば板状の仮想オブジェクト３５０を配置し、仮想オブジェクト３５０の各頂点Ｓｎ（ｎは正の整数）を通る光源の光線方向の直線（光線直線）Ｌｎと、地形オブジェクト３１０との交点Ｐｎを求める。そして、求められた交点Ｐｎにより特定される影オブジェクト３６０を生成する。例えば影オブジェクト３６０は、仮想オブジェクト３５０の頂点Ｓｎを、求められた交点Ｐｎに移動させてオブジェクトを再構成させて生成される。
【００６２】
なお図６（Ａ）、（Ｂ）において、仮想オブジェクト３５０は、モデルオブジェクトの直下（モデルオブジェクトを基準に光源側の方向の所与の位置）、又は真上（モデルオブジェクトを基準に光源の光線方向の所与の位置）に配置することができる。
【００６３】
これにより、モデルオブジェクトの影画像を表現するための影オブジェクト３６０を、地形オブジェクト３１０の斜面に沿った形状で生成することができ、違和感のない影画像を表現することができるようになる。
【００６４】
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に、移動方向３７０に進むモデルオブジェクトの影画像が、地形オブジェクト上を移動する様子を示す。
【００６５】
ここでは、平面部３８０と斜面部３８２とを含む地形オブジェクトの上方を、モデルオブジェクト３９０が移動方向３７０に進む場合の影画像の一例を示す。
【００６６】
図７（Ａ）では、モデルオブジェクト３９０が、地形オブジェクトの平面部３８０を移動方向３７０に進む。そして、図６（Ａ）、（Ｂ）に示したようにモデルオブジェクト３９０に対応して配置された仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と地形オブジェクトの平面部３８０との交点を用いて、影オブジェクト３９２が生成される。この結果、平面部３８０に影オブジェクト３９２による影画像が生成される。
【００６７】
モデルオブジェクト３９０が移動方向３７０に進むと、やがて影画像として表現される影オブジェクト３９２が地形オブジェクトの平面部３８０と斜面部３８２とにまたがった位置に配置されることになる。本実施形態では、平面部３８０及び斜面部３８２の交点により特定される影オブジェクト３９２を、地形オブジェクトよりプライオリティを上げて描画する。こうすることで、図７（Ｂ）に示すように影オブジェクト３９２が配置される。したがって、図７（Ｃ）に示すように斜面部３８２から突き出たように表現される不自然な影画像を表示させずに、処理負荷をかけることなく、よりリアルな画像を表示することができるようになる。
【００６８】
その後は、図７（Ｄ）に示すように、影オブジェクト３９２の画像は、モデルオブジェクト３９０の移動に伴い、地形オブジェクトの斜面部３８２の斜面に沿って下りていく。
【００６９】
以上のような手法によれば、地形オブジェクトがより複雑な形状となったとしても、よりリアルなモデルオブジェクトの影画像を表現することができるようになる。
【００７０】
なお仮想オブジェクトは、図８に示すようにモデルオブジェクト４００より少ない頂点数により構成される２次元の仮想オブジェクト４０２を採用することが望ましい。図８では、モデルオブジェクト４００の直下に頂点Ｓ１〜Ｓ４の仮想オブジェクト４０２を配置し、各頂点Ｓ１〜Ｓ４を通る光線方向の直線と、地形オブジェクト４０４との交点Ｐ１〜Ｐ４が求められる。そして、仮想オブジェクト４０２の頂点Ｓ１〜Ｓ４の位置を、交点Ｐ１〜Ｐ４の位置に移動させることで、地形オブジェクト４０４上に影オブジェクト４０６が生成される。
【００７１】
例えば、図９に示すような多数のポリゴンにより構成される移動体オブジェクト４１０の影画像を表示する場合、移動体オブジェクト４１０の直下に仮想オブジェクト４１２を配置する。仮想オブジェクト４１２として、光線方向から移動体オブジェクト４１０を見た場合に、２次元形状として簡易化された三角形上のオブジェクトを採用することができる。これにより、地形オブジェクト４１４に表示される影オブジェクト４１６を構成する交点を求める処理を軽減することができる。移動体オブジェクト４１０に対応した厳密に正確な形状の影画像を表示する必要がない場合に、上述したように不自然な影画像を表示することなく、かつ影画像の生成処理を簡素化することができる。
【００７２】
ところで、本実施形態の手法によれば、モデルオブジェクトに対応して配置された仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線と、地形オブジェクトとの交点を求める必要がある。したがって、地形オブジェクトが複数の板ポリゴンにより構成されている場合には、各板ポリゴンとのヒットチェックを行う必要が生じ、処理負荷を増大させてしまう。
【００７３】
そこで本実施形態では、モデルオブジェクトが、地形の下に潜らないように地形オブジェクトとヒットチェック処理を行う場合に、そのヒットチェック結果に基づいて仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線との交点を求める処理の対象となる地形オブジェクトを構成するポリゴン（第３のオブジェクト）を限定する。これにより、限定された数のポリゴンについて、仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線との間のヒットチェック処理を行えばよいので、処理負荷を軽減することができる。
【００７４】
図１０に示すように、複数のポリゴンにより構成される地形オブジェクト４５０の上を、車オブジェクト４５２が走行するオブジェクト画像を生成する場合を考える。この場合、車オブジェクト４５２が、地形オブジェクト４５０の下に潜った画像を表示させないように、車オブジェクト４５２と地形オブジェクト４５０とのヒットチェック処理が一連のゲーム処理において行われる。
【００７５】
例えば車オブジェクト４５２と地形オブジェクト４５０との間のヒットチェック処理で、地形オブジェクト４５０を構成する複数のプリミティブ面４５４を対象に行われたとすると、プリミティブ面４５４の周囲の１又は複数のプリミティブ面４５６（第３のオブジェクト）を選択する。
【００７６】
次に、車オブジェクト４５２に対応して配置された仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線と、１又は複数のプリミティブ面４５６との間で交点を求める処理を行う。
【００７７】
このとき、選択されるプリミティブ面については、光線方向に応じて選択することも可能である。即ち車オブジェクト４５２を基準に光源側に位置するプリミティブ面に影オブジェクトが生成されることがないため、車オブジェクト４５２を基準に光線方向に（光源と反対側に）位置するプリミティブ面のみを選択することで、より少ない処理負荷で影オブジェクトを生成することができるようになる。
【００７８】
また、仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線との交点が求められる地形オブジェクト自体についても、簡易化することも可能である。即ち地形オブジェクトは、テクスチャ画像を使い分けて地形をリアルに表現するために、１つの平面で表現することができるにも関わらず複数のポリゴンに分割される場合もある。このような場合に、各ポリゴンについて、本実施形態において設定された仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線との交点を求める処理を行うと負荷が大きい。
【００７９】
本実施形態では、地形オブジェクトの形状を簡易化したヒットチェック用簡易オブジェクトを地形オブジェクトに関連付けて配置し、仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線とヒットチェック用簡易オブジェクトとの交点を求めることができるようになっている。
【００８０】
図１１（Ａ）、（Ｂ）に、ヒットチェック用簡易オブジェクトを説明するための図を示す。
【００８１】
図１１（Ａ）は、オブジェクト空間に配置された複雑な地形を表現する複数のポリゴンから構成される地形オブジェクト４８０の上方を飛行する移動体オブジェクト４８２を、所与の視点から見たオブジェクト画像の一例を示している。
【００８２】
本実施形態では、影オブジェクトを生成するために、移動体オブジェクト４８２の直下に仮想オブジェクトが設定される。そして、仮想オブジェクトの各頂点を通る光線方向の直線との交点を求めるために、ヒットチェック用簡易オブジェクト４８４が設定される。ヒットチェック用簡易オブジェクト４８４は、図１１（Ａ）に示すように、地形オブジェクト４８０を構成する１又は複数のプリミティブ面の頂点数を少なくしたり、或いは近似する等してその形状を簡易化したものである。そして、図１１（Ｂ）に示すように、当該直線とヒットチェック用簡易オブジェクト４８４との交点を求め、これら交点により特定される影オブジェクト４８６を生成する。こうすることで、頂点ごとに行われる処理数を削減し、影オブジェクトの生成処理の負荷を大幅に削減することができる。
【００８３】
なお上述したように影オブジェクトは、地形オブジェクトよりプライオリティを上げて描画される。そのため、地形オブジェクト４８０が複雑な場合に、ヒットチェック用簡易オブジェクト４８４の配置する位置によっては、影オブジェクトによる影画像が地形オブジェクトにより表現される地面の下に潜って表示される。
【００８４】
この場合、図１２に示すように、ヒットチェック用簡易オブジェクト４８４を、地形オブジェクト４８０から微小距離ｄだけ光源側にシフトさせて配置させることができる。影オブジェクト４８６は、移動体オブジェクト４８２の直下に配置された仮想オブジェクト４８８に基づいて当該ヒットチェック用簡易オブジェクト４８４に重ねて配置される。したがって、影オブジェクト４８６の描画のプライオリティを上げても、地形オブジェクトにより表現される地面の下に潜って表示されることがなくなる。
【００８５】
ヒットチェック用簡易オブジェクトを用いて影オブジェクトを生成する場合に、図１０に示したように、モデルオブジェクトと地形オブジェクトとのヒットチェック結果に基づいて選択されたポリゴンに限定することも可能である。
【００８６】
３． 本実施形態の処理例
次に、本実施形態の処理の詳細例について、図１３及び図１４のフローチャートを用いて説明する。
【００８７】
まず、処理部１００において、図１２に示したように、地形オブジェクト（ＯＢＪ）より光源側に微小距離ｄだけシフトしたヒットチェック用簡易オブジェクトＨ１が設定される（ステップＳ５００）。
【００８８】
次に、エリア検索部１１４により、モデルオブジェクトと地形オブジェクトとのヒットチェック処理の結果を用いて例えばヒットと判定されたポリゴンを特定する。更に処理部１００は、ヒットチェック用簡易オブジェクトＨ１内に、この特定されたポリゴンに対応して構成されるオブジェクトＨ２（第３のオブジェクト）を作成する（ステップＳ５０１）。即ちオブジェクトＨ２は、１又は複数のポリゴンにより構成されるヒットチェック用簡易オブジェクトＨ１のうち、エリア検索部１１４により特定されたポリゴンにより構成される。
【００８９】
続いて仮想オブジェクト設定部１１０において、その影画像が生成されるモデルオブジェクトの直下に、モデルオブジェクトに対応する仮想オブジェクトを設定する（ステップＳ５０２）。
【００９０】
そして、各頂点を特定するための変数ｎに１を代入する（ステップＳ５０３）。
【００９１】
処理部１００（例えば影オブジェクト生成部１１２）は、ステップＳ５０２で設定した仮想オブジェクトのｎ番目の頂点Ｓｎを通る光源の光線方向の直線である光線直線Ｌｎを求める（ステップＳ５０４）。
【００９２】
ここで、光線直線Ｌｎ上の各点Ｐｎは、媒介変数をｔ、光源の光線方向の方向ベクトルをＶｎとすると、次のように表すことができる。
【００９３】
Ｐｎ＝Ｓｎ＋Ｖｎ・ｔ ・・・（１）
そして、ステップＳ５０１で作成したオブジェクトＨ２を構成する各ポリゴンを特定するための変数ｍに１を代入する（ステップＳ５０５）。
【００９４】
次に、処理部１００（例えば影オブジェクト生成部１１２）は、オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴンを含む平面の法線ベクトルＮｍを求める（ステップＳ５０６）。
【００９５】
そして、法線ベクトルＮｍと光源の光線方向の方向ベクトルをＶｎとの内積が０か否かを検出する（ステップＳ５０７）。
【００９６】
内積が０のとき（ステップＳ５０７：Ｙ）、オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴンを含む平面と光線直線Ｌｎとの交点を求めることができないと判断し、変数ｍをインクリメントして（ステップＳ５０８）、ステップＳ５０６に戻ってオブジェクトＨ２の次のポリゴンについて交点の有無を検出する。
【００９７】
一方、内積が０ではないとき（ステップＳ５０７：Ｎ）、オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴンを含む平面と光線直線Ｌｎとの交点Ｐｎｍを求める（ステップＳ５０９）。
【００９８】
交点Ｐｎｍは、オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴン上の任意の点をＨ２ｍｐとすると、次の式で表すことができる。
【００９９】
Ｐｎｍ＝Ｓｎ＋Ｖｎ（−Ｎｍ・（Ｓｎ−Ｈ２ｍｐ）／Ｎｍ・Ｖｎ） ・・・（２）
続いて、オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴン内にステップＳ５０９で求めた交点Ｐｎｍがあるか否かを検出する（ステップＳ５１０）。
【０１００】
オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴン内に交点Ｐｎｍがないとき（ステップＳ５１０：Ｎ）、変数ｍをインクリメントして（ステップＳ５０８）、ステップＳ５０６に戻ってオブジェクトＨ２の次のポリゴンについて交点の有無を検出する。
【０１０１】
一方、ステップＳ５１０において、オブジェクトＨ２のｍ番目のポリゴン内に交点Ｐｎｍがあるとき（ステップＳ５１０：Ｙ）、地形オブジェクトにより表現される地面との交点ＣｎｍをステップＳ５０９で求めた交点Ｐｎｍとする（ステップＳ５１１）
そして、変数ｎをインクリメントする（ステップＳ５１２）。
【０１０２】
処理部１００（例えば影オブジェクト生成部１１２）は、変数ｎが仮想オブジェクトの総頂点数より大きいか否かを検出する（ステップＳ５１３）。
【０１０３】
変数ｎが仮想オブジェクトの総頂点数以下のとき（ステップＳ５１３：Ｎ）、ステップＳ５０４に戻って、仮想オブジェクトの次の頂点を通る光線直線についての交点を求める処理を行う。
【０１０４】
一方、ステップＳ５１３において、変数ｎが仮想オブジェクトの総頂点数より大きいとき（ステップＳ５１３：Ｙ）、影オブジェクト生成部１１２は、仮想オブジェクトの各頂点を通る光線直線と、オブジェクトＨ２との交点群Ｃから影オブジェクトを生成する（ステップＳ５１４）。影オブジェクト生成部１１２は、例えば仮想オブジェクトの各頂点を、交点群Ｃに移動させてオブジェクトを再構築することで影オブジェクトを生成することができる。
【０１０５】
そして、画像生成部１２０は、地形オブジェクトよりプライオリティを上げて影オブジェクトを描画する（ステップＳ５１５）。
【０１０６】
以上のような処理により、処理負荷をかけることなく、違和感のない自然な影画像を生成することができる。
【０１０７】
４． ハードウェア構成
次に、本実施形態を実現できるハードウェア構成の一例について図１５を用いて説明する。
【０１０８】
メインプロセッサ９００は、ＣＤ９８２（情報記憶媒体）に格納されたプログラム、通信インターフェース９９０を介して転送されたプログラム、或いはＲＯＭ９５０（情報記憶媒体の１つ）に格納されたプログラムなどに基づき動作し、ゲーム処理、画像処理、音処理などの種々の処理を実行する。
【０１０９】
コプロセッサ９０２は、メインプロセッサ９００の処理を補助するものであり、高速並列演算が可能な積和算器や除算器を有し、マトリクス演算（ベクトル演算）を高速に実行する。例えば、オブジェクトを移動させたり動作（モーション）させるための物理シミュレーションに、マトリクス演算などの処理が必要な場合には、メインプロセッサ９００上で動作するプログラムが、その処理をコプロセッサ９０２に指示（依頼）する。
【０１１０】
ジオメトリプロセッサ９０４は、座標変換、透視変換、光源計算、曲面生成などのジオメトリ処理を行うものであり、高速並列演算が可能な積和算器や除算器を有し、マトリクス演算（ベクトル演算）を高速に実行する。例えば、座標変換、透視変換、光源計算などの処理を行う場合には、メインプロセッサ９００で動作するプログラムが、その処理をジオメトリプロセッサ９０４に指示する。
【０１１１】
データ伸張プロセッサ９０６は、圧縮された画像データや音データを伸張するデコード処理を行ったり、メインプロセッサ９００のデコード処理をアクセレートする処理を行う。これにより、オープニング画面、インターミッション画面、エンディング画面、或いはゲーム画面などにおいて、ＭＰＥＧ方式等で圧縮された動画像を表示できるようになる。なお、デコード処理の対象となる画像データや音データは、ＲＯＭ９５０、ＣＤ９８２に格納されたり、或いは通信インターフェース９９０を介して外部から転送される。
【０１１２】
描画プロセッサ９１０は、ポリゴンや曲面などのプリミティブ（プリミティブ面）で構成されるオブジェクトの描画（レンダリング）処理を高速に実行するものである。オブジェクトの描画の際には、メインプロセッサ９００は、ＤＭＡコントローラ９７０の機能を利用して、オブジェクトデータを描画プロセッサ９１０に渡すと共に、必要であればテクスチャ記憶部９２４にテクスチャを転送する。すると、描画プロセッサ９１０は、これらのオブジェクトデータやテクスチャに基づいて、Ｚバッファなどを利用した陰面消去を行いながら、オブジェクトをフレームバッファ９２２に高速に描画する。また、描画プロセッサ９１０は、αブレンディング（半透明処理）、デプスキューイング、ミップマッピング、フォグ処理、バイリニア・フィルタリング、トライリニア・フィルタリング、アンチエリアシング、シェーディング処理なども行うことができる。そして、１フレーム分の画像がフレームバッファ９２２に書き込まれると、その画像はディスプレイ９１２に表示される。
【０１１３】
サウンドプロセッサ９３０は、多チャンネルのＡＤＰＣＭ音源などを内蔵し、ＢＧＭ、効果音、音声などの高品位のゲーム音を生成する。生成されたゲーム音は、スピーカ９３２から出力される。
【０１１４】
ゲームコントローラ９４２（レバー、ボタン、筐体、パッド型コントローラ又はガン型コントローラ等）からの操作データや、メモリカード９４４からのセーブデータ、個人データは、シリアルインターフェース９４０を介してデータ転送される。
【０１１５】
ＲＯＭ９５０にはシステムプログラムなどが格納される。なお、業務用ゲームシステムの場合には、ＲＯＭ９５０が情報記憶媒体として機能し、ＲＯＭ９５０に各種プログラムが格納されることになる。なお、ＲＯＭ９５０の代わりにハードディスクを利用するようにしてもよい。
【０１１６】
ＲＡＭ９６０は、各種プロセッサの作業領域として用いられる。
【０１１７】
ＤＭＡコントローラ９７０は、プロセッサ、メモリ（ＲＡＭ、ＶＲＡＭ、ＲＯＭ等）間でのＤＭＡ転送を制御するものである。
【０１１８】
ＣＤドライブ９８０は、プログラム、画像データ、或いは音データなどが格納されるＣＤ９８２（情報記憶媒体）を駆動し、これらのプログラム、データへのアクセスを可能にする。
【０１１９】
通信インターフェース９９０は、ネットワークを介して外部との間でデータ転送を行うためのインターフェースである。この場合に、通信インターフェース９９０に接続されるネットワークとしては、通信回線（アナログ電話回線、ＩＳＤＮ）、高速シリアルバスなどを考えることができる。そして、通信回線を利用することでインターネットを介したデータ転送が可能になる。また、高速シリアルバスを利用することで、他の画像生成システムとの間でのデータ転送が可能になる。
【０１２０】
なお、本実施形態の各部（各手段）は、その全てを、ハードウェアのみにより実現してもよいし、情報記憶媒体に格納されるプログラムや通信インターフェースを介して配信されるプログラムのみにより実現してもよい。或いは、ハードウェアとプログラムの両方により実現してもよい。
【０１２１】
そして、本実施形態の各部をハードウェアとプログラムの両方により実現する場合には、情報記憶媒体には、ハードウェア（コンピュータ）を本実施形態の各部として機能させるためのプログラムが格納されることになる。より具体的には、上記プログラムが、ハードウェアである各プロセッサ９０２、９０４、９０６、９１０、９３０等に処理を指示すると共に、必要であればデータを渡す。そして、各プロセッサ９０２、９０４、９０６、９１０、９３０等は、その指示と渡されたデータとに基づいて、本発明の各部を実現することになる。
【０１２２】
図１６（Ａ）に、本実施形態を業務用ゲームシステム（画像生成システム）に適用した場合の例を示す。プレーヤは、ディスプレイ１１００上に映し出されたゲーム画像を見ながら、操作部１１０２（レバー、ボタン）を操作してゲームを楽しむ。内蔵されるシステムボード（サーキットボード）１１０６には、各種プロセッサ、各種メモリなどが実装される。そして、本実施形態の各部を実現するためのプログラム（データ）は、システムボード１１０６上の情報記憶媒体であるメモリ１１０８に格納される。以下、このプログラムを格納プログラム（格納情報）と呼ぶ。
【０１２３】
図１６（Ｂ）に、本実施形態を家庭用のゲームシステム（画像生成システム）に適用した場合の例を示す。プレーヤはディスプレイ１２００に映し出されたゲーム画像を見ながら、コントローラ１２０２、１２０４などを操作してゲームを楽しむ。この場合、上記格納プログラム（格納情報）は、本体システムに着脱自在な情報記憶媒体であるＣＤ１２０６、或いはメモリカード１２０８、１２０９などに格納されている。
【０１２４】
図１６（Ｃ）に、ホスト装置１３００と、このホスト装置１３００とネットワーク１３０２（ＬＡＮのような小規模ネットワークや、インターネットのような広域ネットワーク）を介して接続される端末１３０４-1〜１３０４-n（ゲーム機、携帯電話）とを含むシステムに本実施形態を適用した場合の例を示す。この場合、上記格納プログラム（格納情報）は、例えばホスト装置１３００が制御可能な磁気ディスク装置、磁気テープ装置、メモリなどの情報記憶媒体１３０６に格納されている。端末１３０４-1〜１３０４-nが、スタンドアロンでゲーム画像、ゲーム音を生成できるものである場合には、ホスト装置１３００からは、ゲーム画像、ゲーム音を生成するためのためのゲームプログラム等が端末１３０４-1〜１３０４-nに配信される。一方、スタンドアロンで生成できない場合には、ホスト装置１３００がゲーム画像、ゲーム音を生成し、これを端末１３０４-1〜１３０４-nに伝送し端末において出力することになる。
【０１２５】
なお、図１６（Ｃ）の構成の場合には、本実施形態の各部を、ホスト装置（サーバー）と端末とで分散して実現するようにしてもよい。また、本実施形態の各部を実現するための上記格納プログラム（格納情報）を、ホスト装置（サーバー）の情報記憶媒体と端末の情報記憶媒体に分散して格納するようにしてもよい。
【０１２６】
またネットワークに接続する端末は、家庭用ゲームシステムであってもよいし業務用ゲームシステムであってもよい。
【０１２７】
なお本発明は、上記実施形態で説明したものに限らず、種々の変形実施が可能である。
【０１２８】
また、本発明のうち従属請求項に係る発明においては、従属先の請求項の構成要件の一部を省略する構成とすることもできる。また、本発明の１の独立請求項に係る発明の要部を、他の独立請求項に従属させることもできる。
【０１２９】
また、本発明は種々のゲーム（格闘ゲーム、競争ゲーム、シューティングゲーム、ロボット対戦ゲーム、スポーツゲーム、ロールプレイングゲーム等）に適用できる。
【０１３０】
また本発明は、業務用ゲームシステム、家庭用ゲームシステム、多数のプレーヤが参加する大型アトラクションシステム、シミュレータ、マルチメディア端末、ゲーム画像を生成するシステムボード等の種々の画像生成システム（ゲームシステム）に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における画像生成システム（ゲームシステム）の機能ブロック図の一例を示す図である。
【図２】モデルオブジェクトの影画像を地形オブジェクトに表現する手法の一例を示す説明図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、斜面を有する地形オブジェクトに、図２に示した手法により表現された影画像の一例を示す図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）は、地形オブジェクトより描画のプライオリティを上げた影オブジェクトにより表現された影画像の一例を示す図である。
【図５】地形オブジェクトの斜面を側面から見た場合のモデルオブジェクトと影オブジェクトを示す図である。
【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態における影画像を表現する手法を説明するための図である。
【図７】図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、モデルオブジェクトの影画像が、地形オブジェクト上を移動する様子を示す図である。
【図８】２次元の仮想オブジェクトの一例を示す図である。
【図９】簡易化された形状の仮想オブジェクトの一例を示す図である。
【図１０】エリア検索により特定される地形オブジェクトの一例を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）、（Ｂ）は、ヒットチェック用簡易オブジェクトを説明するための図である。
【図１２】地形オブジェクトから微小距離だけ光源側にシフトさせて配置されたヒットチェック用簡易オブジェクトを説明するための図である。
【図１３】本実施形態の処理の詳細例について示すフローチャートである。
【図１４】本実施形態の処理の詳細例について示すフローチャートである。
【図１５】本実施形態を実現できるハードウェアの構成の一例を示す図である。
【図１６】図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本実施形態が適用される種々の形態のシステムの例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 処理部
１１０ 仮想オブジェクト設定部
１１２ 影オブジェクト生成部
１１４ エリア検索部
１２０ 画像生成部
１３０ 音生成部
１６０ 操作部
１７０ 記憶部
１７２ 主記憶部
１７４ 描画バッファ
１７６ Ｚバッファ
１８０ 情報記憶媒体
１９０ 表示部
１９２ 音出力部
１９４ 携帯型情報記憶装置
１９６ 通信部
３００、３９０、４００ モデルオブジェクト（第１のオブジェクト）
３０２、３１０、４０４、４１４、４５０、４８０ 地形オブジェクト（第２のオブジェクト）
３０４ 板オブジェクト
３１２、３６０、３９２、４０６、４１６、４８６ 影オブジェクト
３５０、４０２、４１０、４８８ 仮想オブジェクト
４１０、４８２ 移動体オブジェクト
４５２ 車オブジェクト
４５４、４５６ プリミティブ面（オブジェクト）
４８４ ヒットチェック用簡易オブジェクト
Claims (13)
- オブジェクト空間において所与の視点から見える画像を生成するための画像生成システムであって、
オブジェクト空間において、第１のオブジェクトに対応する仮想オブジェクトを設定する仮想オブジェクト設定部と、
前記仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と、第２のオブジェクトに関連付けられて設定されるヒットチェック用簡易オブジェクトとの交点により特定される影オブジェクトを生成する影オブジェクト生成部と、
前記影オブジェクトを用いて影画像を生成する画像生成部とを含み、
前記ヒットチェック用簡易オブジェクトは、
前記第２のオブジェクトの頂点数より少ない頂点数のオブジェクトであ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、
前記ヒットチェック用簡易オブジェクトは、
前記第２のオブジェクトを基準に光源側の方向にシフトされた位置に配置されていることを特徴とする画像生成システム。 - オブジェクト空間において所与の視点から見える画像を生成するための画像生成システムであって、
オブジェクト空間において、第１のオブジェクトに対応する仮想オブジェクトを設定する仮想オブジェクト設定部と、
前記仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と、第２のオブジェクトに関連付けられて設定されるヒットチェック用簡易オブジェクトとの交点により特定される影オブジェクトを生成する影オブジェクト生成部と、
前記影オブジェクトを用いて影画像を生成する画像生成部とを含み、
前記ヒットチェック用簡易オブジェクトは、
前記第２のオブジェクトを基準に光源側の方向にシフトされた位置に配置されていることを特徴とする画像生成システム。 - 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記第１のオブジェクトと前記第２のオブジェクトとのヒットチェック結果に基づいて、影オブジェクトを生成するエリアを検索するエリア検索部を含み、
前記影オブジェクト生成部は、
第３のオブジェクトと前記直線との交点により特定される影オブジェクトを生成し、
前記第３のオブジェクトは、
前記ヒットチェック用簡易オブジェクトを構成する複数のプリミティブ面のうち、前記エリア検索部により検索されたエリアに設定された少なくとも１つのプリミティブ面により構成されることを特徴とする画像生成システム。 - 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記影オブジェクト生成部は、
前記仮想オブジェクトの各頂点を、当該頂点を通る前記直線上の前記交点に移動させることにより、前記影オブジェクトを生成することを特徴とする画像生成システム。 - 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記画像生成部は、
少なくとも前記第２のオブジェクトより前記影オブジェクトの描画のプライオリティを上げてオブジェクト画像を生成することを特徴とする画像生成システム。 - オブジェクト空間において所与の視点から見える画像を生成するためのプログラムであって、
オブジェクト空間において、第１のオブジェクトに対応する仮想オブジェクトを設定する仮想オブジェクト設定部と、
前記仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と、第２のオブジェクトに関連付けられて設定されるヒットチェック用簡易オブジェクトとの交点により特定される影オブジェクトを生成する影オブジェクト生成部と、
前記影オブジェクトを用いて影画像を生成する画像生成部としてコンピュータを機能させ、
前記ヒットチェック用簡易オブジェクトは、
前記第２のオブジェクトの頂点数より少ない頂点数のオブジェクトであることを特徴とするプログラム。 - 請求項７において、
前記ヒットチェック用簡易オブジェクトは、
前記第２のオブジェクトを基準に光源側の方向にシフトされた位置に配置されていることを特徴とするプログラム。 - オブジェクト空間において所与の視点から見える画像を生成するためのプログラムであって、
オブジェクト空間において、第１のオブジェクトに対応する仮想オブジェクトを設定する仮想オブジェクト設定部と、
前記仮想オブジェクトの各頂点を通る光源の光線方向の直線と、第２のオブジェクトに関連付けられて設定されるヒットチェック用簡易オブジェクトとの交点により特定される影オブジェクトを生成する影オブジェクト生成部と、
前記影オブジェクトを用いて影画像を生成する画像生成部としてコンピュータを機能させ、
前記ヒットチェック用簡易オブジェクトは、
前記第２のオブジェクトを基準に光源側の方向にシフトされた位置に配置されていることを特徴とするプログラム。 - 請求項７乃至９のいずれかにおいて、
前記第１のオブジェクトと前記第２のオブジェクトとのヒットチェック結果に基づいて、影オブジェクトを生成するエリアを検索するエリア検索部としてコンピュータを機能させ、
前記影オブジェクト生成部は、
第３のオブジェクトと前記直線との交点により特定される影オブジェクトを生成し、
前記第３のオブジェクトは、
前記ヒットチェック用簡易オブジェクトを構成する複数のプリミティブ面のうち、前記エリア検索部により検索されたエリアに設定された少なくとも１つのプリミティブ面により構成されることを特徴とするプログラム。 - 請求項７乃至１０のいずれかにおいて、
前記影オブジェクト生成部は、
前記仮想オブジェクトの各頂点を、当該頂点を通る前記直線上の前記交点に移動させることにより、前記影オブジェクトを生成することを特徴とするプログラム。 - 請求項７乃至１１のいずれかにおいて、
前記画像生成部は、
少なくとも前記第２のオブジェクトより前記影オブジェクトの描画のプライオリティを上げてオブジェクト画像を生成することを特徴とするプログラム。 - コンピュータにより読み取り可能な情報記憶媒体であって、請求項７乃至１２のいずれかのプログラムを記憶したことを特徴とする情報記憶媒体。
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