JP7496247B2

JP7496247B2 - 画像描画処理装置、画像描画処理方法及び画像描画処理プログラム並びに電子ゲーム提供装置

Info

Publication number: JP7496247B2
Application number: JP2020102888A
Authority: JP
Inventors: 誉裕片桐; 信介鈴木
Original assignee: DeNA Co Ltd
Current assignee: DeNA Co Ltd
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2024-06-06
Anticipated expiration: 2040-06-15
Also published as: JP2021196862A

Description

本発明は、画像描画処理装置、画像描画処理方法及び画像描画処理プログラム並びに電子ゲーム提供装置に関する。

コンピュータを用いた電子ゲーム等において、揺らめく炎等のアニメーションをゲーム上の効果として表現するビジュアルエフェクツ（ＶＦＸ）が用いられている（特許文献１）。炎等のエフェクト画像を描画する際、炎を表現するための模様を有する１枚のテクスチャ画像をサブテクスチャ画像に分割して、それらのサブテクスチャ画像を高速に切り替えながら表示することで揺らめく炎を表現する手法が用いられている。このような手法は、処理コストが比較的低く、処理速度を求められている電子ゲームにおけるＶＦＸにおいては一般的な手法であり、市販のゲームエンジンやＤＣＣツールにも搭載されている。

特開２０２０－０４６７３２号公報

ところで、既存のツールでもテクスチャ画像をサブテクスチャ画像へ分割する機能は一般的であるが、サブテクスチャ画像を回転させたり、反転させたりする機能を適用する順序の自由度がなかった。従来では、図５に示すように、テクスチャ画像２００をずらすオフセット処理を施したテクスチャ画像２０２、繰り返し回数を変更するタイリング処理を施したテクスチャ画像２０４、回転させるローテーション処理を施したテクスチャ画像２０６、画像を反転させるフリップ処理を施したテクスチャ画像２０８を生成した後、テクスチャ画像２０８を分割するクリップ処理を施してサブテクスチャ画像２１０を生成する処理が行われている。しかしながら、図５に示すように、分割で得られたサブテクスチャ画像２１０を高速に切り替えて表示する際に元のテクスチャ画像の連続性が失われ、ＶＦＸとしてのアニメーションが不自然となることがあった。そこで、テクスチャ画像を分割したサブテクスチャ画像に加えて、回転させた状態で分割したサブテクスチャ画像を別途に準備しておく必要があった。

本発明の１つの態様は、テクスチャ画像の各画素のテクスチャ座標系における座標を示す行列に対して変換行列を乗算する行列計算を適用することによって、前記テクスチャ画像を分割したサブテクスチャ画像を生成するサブテクスチャ画像生成手段と、前記サブテクスチャ画像を変更しながら経時的に描画するサブテクスチャ描画手段と、を備えることを特徴とする画像描画処理装置である。

ここで、前記サブテクスチャ画像生成手段は、前記変換行列として、

行列要素Ｓｉｚｅ_ｕ，Ｓｉｚｅ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向に沿った前記サブテクスチャ画像のサイズを示す値、
行列要素Ｐｏｓ_ｕ，Ｐｏｓ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向において前記テクスチャ画像上において前記サブテクスチャ画像としてクリップする原点の座標を示す値、
で示されるクリップ変換行列を適用することによって前記テクスチャ画像から前記サブテクスチャ画像を生成することが好適である。

また、前記サブテクスチャ画像生成手段は、前記変換行列として、

θは、画像の回転角度、
で示されるローテーション変換行列を適用することによって前記サブテクスチャ画像を回転させることが好適である。

行列要素ｆ_ｕ，ｆ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向に沿った反転値、
で示されるフリップ変換行列を適用することによって前記サブテクスチャ画像を反転させることが好適である。

行列要素Ｏｆｓ_ｕ，Ｏｆｓ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向に沿って画素を移動させる移動量、
で示されるオフセット変換行列を適用することによって前記テクスチャ画像の画素の座標を移動させることが好適である。

行列要素Ｔ_ｕ，Ｔ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向に沿って画素を繰り返す回数を示すリピート数、
で示されるタイリング変換行列を適用することによって前記テクスチャ画像の画素を繰り返させることが好適である。

また、前記サブテクスチャ画像生成手段は、前記変換行列の適用を一度に行うことが好適である。

本発明の別の態様は、テクスチャ画像の各画素のテクスチャ座標系における座標を示す行列に対して変換行列を乗算する行列計算を適用することによって、前記テクスチャ画像を分割したサブテクスチャ画像を生成するサブテクスチャ生成処理と、前記サブテクスチャ画像を変更しながら経時的に描画するサブテクスチャ描画処理と、を備えることを特徴とする画像描画処理方法が好適である。

本発明の別の態様は、テクスチャ画像を記憶する記憶手段を備えたコンピュータを、前記テクスチャ画像の各画素のテクスチャ座標系における座標を示す行列に対して変換行列を乗算する行列計算を適用することによって、前記テクスチャ画像を分割したサブテクスチャ画像を生成するサブテクスチャ画像生成手段と、前記サブテクスチャ画像を変更しながら経時的に描画するサブテクスチャ描画手段と、して機能させることを特徴とする画像描画処理プログラムである。

本発明の別の態様は、電子ゲームに用いられるテクスチャ画像の各画素のテクスチャ座標系における座標を示す行列に対して変換行列を乗算する行列計算を適用することによって、前記テクスチャ画像を分割したサブテクスチャ画像を生成するサブテクスチャ画像生成手段と、前記サブテクスチャ画像を変更しながら経時的に描画するサブテクスチャ描画手段と、を備えることを特徴とする電子ゲーム提供装置である。

本発明によれば、テクスチャ画像を分割してサブテクスチャ画像を生成してビジュアルエフェクツ（ＶＦＸ）を効果的に描画することを可能にする画像描画処理装置、画像描画処理方法及び画像描画処理プログラム並びに電子ゲーム提供装置を提供することができる。本発明の実施の形態の他の目的は、本明細書全体を参照することにより明らかになる。

本発明の実施の形態における画像描画処理装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態におけるテクスチャ画像の例を示す図である。本発明の実施の形態におけるテクスチャ画像の処理方法を説明する図である。本発明の実施の形態における画像描画処理を示すフローチャートである。従来のテクスチャ画像の処理方法を説明する図である。

本発明の実施の形態における画像描画処理装置１００は、図１に示すように、処理部１０、記憶部１２、入力部１４、出力部１６及び通信部１８を含んで構成される。処理部１０は、セントラルプロセッシングユニット（ＣＰＵ）及びグラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）等の演算処理を行う手段を含む。処理部１０は、記憶部１２に記憶されている画像描画処理プログラムを実行することによって、本実施の形態における画像描画処理に関する機能を実現する。記憶部１２は、半導体メモリやメモリカード等の記憶手段を含む。記憶部１２は、処理部１０とアクセス可能に接続され、画像描画処理プログラム、その処理に必要な情報を記憶する。入力部１４は、情報を入力する手段を含む。入力部１４は、例えば、使用者からの情報の入力を受けるキーボード、タッチパネル、ボタン等を備える。出力部１６は、管理者から入力情報を受け付けるためのユーザインターフェース画面（ＵＩ）や処理結果を出力する手段を含む。出力部１６は、例えば、画像を呈示するディスプレイを備える。通信部１８は、ネットワーク１０２を介して、外部端末（図示しない）との情報の通信を行うインターフェースを含んで構成される。通信部１８による通信は有線及び無線を問わない。なお、画像描画処理に供される情報は通信部１８を介して外部端末から取得してもよい。

画像描画処理装置１００は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、スマートフォン、タブレット端末等とすることができる。画像描画処理装置１００は、電子ゲームを提供するための電子ゲーム提供装置の一部として機能させてもよい。画像描画処理装置１００において、処理部１０は、ＣＰＵ及びＧＰＵを含んで構成することができる。ＧＰＵは、ＣＰＵとは別に設けられた処理手段であり、ＣＰＵからの指示に基づいてもっぱら画像処理を行う。ＧＰＵは、ディスプレイ等の出力部１６に画像を表示する際にデコードプログラムを実行することによってモデルデータをデコードして表示可能な画像データに復元する処理を行う。

＜テクスチャ画像処理＞
テクスチャ画像は、図２に示すように、ゲーム上の効果を表現するビジュアルエフェクツ（ＶＦＸ）を表現するための模様等を含む画像である。テクスチャ画像は、例えば、ＶＦＸにおいて炎、風、衝撃等の表示による効果を得るためのアニメーションを表示するために用いられる画像とすることができる。なお、図２において、テクスチャ画像はグレイスケールで示しているがカラー画像としてもよい。

テクスチャ画像は、テクスチャ座標であるｕ方向及びｖ方向に沿って二次元に配列された複数の画素で表現することができる。すなわち、テクスチャ画像は、テクスチャ座標を適用した行列ＵＶ_{ｏｒｉｇｉｎ}で表すことができる。

テクスチャ画像の行列ＵＶ_{ｏｒｉｇｉｎ}において、座標ｕ及びｖに位置する画素は数式（１）によって表される。ここで、テクスチャ座標系は、左上を原点とし、ｕ方向及びｖ方向共に－１．０～１．０に正規化された座標とする。また、後述する変換行列に座標の平行移動の要素を含めるため、行列ＵＶ_{ｏｒｉｇｉｎ}を３×３行列に拡張している。本実施の形態では、行列ＵＶ_{ｏｒｉｇｉｎ}の３要素目は無視することができる。

また、テクスチャ画像は、各画素の輝度を０～２５５の数値範囲で表現することができる。テクスチャ画像がカラー画像である場合、輝度に加えて、各画素の色彩（例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、透明度（Ａ））をそれぞれ０～２５５の数値範囲で表現したテクスチャ画像とすることができる。

以下、図３を参照して、本実施の形態におけるビジュアルエフェクツ（ＶＦＸ）等で用いられるテクスチャ画像に対する処理を説明する。図３では、以下で説明する処理を分かり易くするためにテクスチャ画像の例を１～８の数字を表した画像としている。

処理部１０は、処理の元画像となるテクスチャ画像からサブテクスチャ画像を生成する処理を行う。具体的には、図３に示すように、処理部１０は、テクスチャ画像に対してオフセット処理（ｏｆｆｓｅｔ）、タイリング処理（Ｔｉｌｉｎｇ）、クリップ処理（Ｃｌｉｐ）、ローテーション処理（Ｒｏｔａｔｉｏｎ）及びフリップ処理（Ｆｌｉｐ）を順に適用する。

オフセット処理は、元のテクスチャ画像３００の画素の位置を移動させてテクスチャ画像３０２を生成する処理である。オフセット処理は、画像の行列に対して数式（２）で表されるオフセット変換行列を乗算させればよい。ここで、行列要素Ｏｆｓ_ｕ，Ｏｆｓ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向に沿って画素を移動させる移動量を示すオフセット値である。

例えば、テクスチャ画像３００の幅の方向に沿って幅の半分だけ画素を移動させたテクスチャ画像３０２を生成する。この場合、テクスチャ画像の各画素をｕ方向に０．５に移動させ、ｖ方向には移動させないので、行列要素（Ｏｆｓ_ｕ，Ｏｆｓ_ｖ）＝（０．５，０）とすればよい。

タイリング処理は、元のテクスチャ画像３０２を複製して繰り返したテクスチャ画像３０４を生成する処理である。タイリング処理は、画像の行列に対して数式（３）で表されるタイリング変換行列を乗算させればよい。ここで、行列要素Ｔ_ｕ，Ｔ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向に沿って画素を繰り返す回数を示すリピート数である。実際には、行列要素Ｔ_ｕ，Ｔ_ｖは、テクスチャ座標に対するスケール値とする。ここで、テクスチャ画像の行列ＵＶ_{ｏｒｉｇｉｎ}の要素にスケール値を乗算することで座標値がテクスチャ座標系の最大値（本実施の形態では１．０）を超えた場合、テクスチャ座標系の原点（本実施の形態では０）に戻す機能を利用している。

例えば、テクスチャ画像３０２の幅の方向に沿ってテクスチャ画像を２回繰り返したテクスチャ画像３０４を生成する。この場合、テクスチャ画像の各画素をｕ方向に２回繰り返し、ｖ方向には１回の繰り返しなので、行列要素（Ｔｕ，Ｔｖ）＝（２，１）とすればよい。

クリップ処理は、元のテクスチャ画像３０４の一部を抽出してサブテクスチャ画像３０６を生成する処理である。クリップ処理は、画像の行列に対して数式（４）で表されるクリップ変換行列を乗算させればよい。ここで、行列要素Ｓｉｚｅ_ｕ，Ｓｉｚｅ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向に沿ったサブテクスチャ画像のサイズを示す値である。また、行列要素Ｐｏｓ_ｕ，Ｐｏｓ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向においてテクスチャ画像上においてサブテクスチャ画像としてクリップする原点の座標を示す値である。

例えば、テクスチャ画像３０４の左上からｕ方向に４分割、ｖ方向に２分割してサブテクスチャ画像３０６を生成する。この場合、行列要素（Ｓｉｚｅｕ，Ｓｉｚｅｖ）＝（０．２５、０．５）、行列要素（Ｐｏｓｕ，Ｐｏｓｖ）＝（０．０，０．０）とすればよい。

ローテーション処理は、元のサブテクスチャ画像３０６を回転させてサブテクスチャ画像３０８を生成する処理である。ローテーション処理は、画像の行列に対して数式（５）で表されるローテーション変換行列を乗算させればよい。ここで、θは、画像の回転角度である。

例えば、サブテクスチャ画像３０６を反時計回りに９０°回転させる。この場合、回転角度θ＝π／２とすればよい。

フリップ処理は、元のサブテクスチャ画像３０８を反転させてサブテクスチャ画像３１０を生成する処理である。フリップ処理は、画像の行列に対して数式（６）で表されるフリップ変換行列を乗算させればよい。ここで、行列要素ｆ_ｕ，ｆ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向に沿った反転値である。また、反転値は、反転させる場合には－１．０とし、反転させない場合には１．０とする。

例えば、サブテクスチャ画像３０８をｕ方向に反転させ、ｖ方向には反転させないでサブテクスチャ画像３１０を生成する。この場合、行列要素（ｆ_ｕ，ｆ_ｖ）＝（－１．０，１．０）とすればよい。

なお、上記行列計算を一度に行うことができる。すなわち、数式（７）に示すように、処理対象である元のテクスチャ画像３００の行列ＵＶ_{ｏｒｉｇｉｎ}に対して上記の各処理の変換行列を順に乗算させることによってサブテクスチャ画像３１０の行列ＵＶ_ｎｅｗを生成することができる。その際、計算上、変換行列の適用順序は効果が適用される順番と逆の順となる。

また、オフセット変換行列、タイリング変換行列、クリップ変換行列、ローテーション変換行列及びフリップ変換行列を構成する行列要素は、フレーム毎に描画されるサブテクスチャ画像の各々について予め設定して記憶部１２に記憶させておけばよい。

＜画像描画処理＞
以下、図４のフローチャートを参照して、本実施の形態における画像描画処理について説明する。画像描画処理は、処理部１０を構成するＣＰＵ又はＧＰＵによって記憶部１２に記憶されている画像描画処理プログラムを実行することによって行われる。

ステップＳ１０は、テクスチャ画像を設定する処理を行う。当該ステップにおける処理によって、画像描画処理装置１００はテクスチャ画像設定手段として機能する。当該処理は、ＣＰＵによって実行することができる。

処理部１０は、描画対象であるテクスチャ画像の画像データを記憶部１２に記憶させる。具体的には、テクスチャ画像の画像データとして、テクスチャ座標系におけるテクスチャ画像の各画素の座標を示す行列ＵＶ_{ｏｒｉｇｉｎ}と各画素の輝度値、色（例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色成分値及び透明度）が記憶部１２に記憶される。

ステップＳ１２は、サブテクスチャ画像の画像データを生成する処理を行う。当該ステップにおける処理によって、画像描画処理装置１００はサブテクスチャ画像生成手段として機能する。

ＣＰＵは、記憶部１２からテクスチャ画像の画像データを読みだし、当該画像データをＧＰＵへ転送する。また、ＣＰＵは、テクスチャ画像からサブテクスチャ画像を生成するために用いられる上記変換行列の行列要素もＧＰＵへ送信する。各サブテクスチャ画像を生成するための行列要素は、予め記憶部１２に記憶させておけばよい。ＧＰＵは、ＣＰＵからテクスチャ画像の画像データと変換行列の行列要素のデータを受け取ると、テクスチャ画像の行列ＵＶ_{ｏｒｉｇｉｎ}に対して上記数式（７）を適用してサブテクスチャ画像を生成する。

ステップＳ１４は、サブテクスチャ画像を描画して表示させる処理が行われる。当該ステップにおける処理によって、画像描画処理装置１００はサブテクスチャ画像描画手段として機能する。

ＧＰＵは、ステップＳ１２において生成されたサブテクスチャ画像をディスプレイ等の出力部１６に表示させる。すなわち、サブテクスチャ画像の画素の座標を示す行列ＵＶ_ｎｅｗに基づいて各画素に対応する画面上の座標位置に輝度値、色（例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色成分値及び透明度）に応じて表示を行う。

上記処理を繰り返すことによって、１つのテクスチャ画像から切り出したサブテクスチャ画像を経時的に表示させたＶＦＸを実現することができる。例えば、１つのテクスチャ画像から揺らめく炎等のアニメーションを電子ゲーム上の効果として表示させることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、元となる１つのテクスチャ画像から分割されて、さらに回転・反転等を含んだサブテクスチャ画像を生成し、当該サブテクスチャ画像を表示させることでＶＦＸを実現することができる。特に、サブテクスチャ画像を予め生成して準備しておくことなく、ＶＦＸとして表示させる処理の実行時にテクスチャ画像からサブテクスチャ画像を生成して表示させることができる。

本実施の形態における画像描画処理方法及び画像表示方法は、行列計算のみでテクスチャ画像からのサブテクスチャ画像の切り出し、サブテクスチャの回転や反転等を行うことができるため、ＶＦＸ等の高速な描画が必要とする処理に適している。また、従来のＶＦＸの描画の処理フローを大きく変更する必要がない。すなわち、テクスチャ画像に対する変換行列を追加し、それに伴ってシェーダーの一部を変更するだけでよい。

１０処理部、１２記憶部、１４入力部、１６出力部、１８通信部、１００画像描画処理装置、１０２ネットワーク、２００，２０２，２０４，２０６，２０８テクスチャ画像、２１０サブテクスチャ画像、３００，３０２，３０４テクスチャ画像、３０６，３０８，３１０サブテクスチャ画像。

Claims

テクスチャ画像の各画素のテクスチャ座標系における座標を示す行列に対して変換行列を乗算する行列計算を適用することによって、前記テクスチャ画像を分割したサブテクスチャ画像を生成するサブテクスチャ画像生成手段と、
前記サブテクスチャ画像を変更しながら経時的に描画するサブテクスチャ描画手段と、
を備えることを特徴とする画像描画処理装置。
請求項１に記載の画像描画処理装置であって、
前記サブテクスチャ画像生成手段は、前記変換行列として、

行列要素Ｓｉｚｅ_ｕ，Ｓｉｚｅ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向に沿った前記サブテクスチャ画像のサイズを示す値、
行列要素Ｐｏｓ_ｕ，Ｐｏｓ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向において前記テクスチャ画像上において前記サブテクスチャ画像としてクリップする原点の座標を示す値、
で示されるクリップ変換行列を適用することによって前記テクスチャ画像から前記サブテクスチャ画像を生成することを特徴とする画像描画処理装置。
請求項２に記載の画像描画処理装置であって、
前記サブテクスチャ画像生成手段は、前記変換行列として、

θは、画像の回転角度、
で示されるローテーション変換行列を適用することによって前記サブテクスチャ画像を回転させることを特徴とする画像描画処理装置。
請求項３に記載の画像描画処理装置であって、
前記サブテクスチャ画像生成手段は、前記変換行列として、

行列要素ｆ_ｕ，ｆ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向に沿った反転値、
で示されるフリップ変換行列を適用することによって前記サブテクスチャ画像を反転させることを特徴とする画像描画処理装置。
請求項２～４のいずれか１項に記載の画像描画処理装置であって、
前記サブテクスチャ画像生成手段は、前記変換行列として、

行列要素Ｏｆｓ_ｕ，Ｏｆｓ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向に沿って画素を移動させる移動量、
で示されるオフセット変換行列を適用することによって前記テクスチャ画像の画素の座標を移動させることを特徴とする画像描画処理装置。
請求項２～５のいずれか１項に記載の画像描画処理装置であって、
前記サブテクスチャ画像生成手段は、前記変換行列として、

行列要素Ｔ_ｕ，Ｔ_ｖは、それぞれテクスチャ座標系のｕ方向及びｖ方向に沿って画素を繰り返す回数を示すリピート数、
で示されるタイリング変換行列を適用することによって前記テクスチャ画像の画素を繰り返させることを特徴とする画像描画処理装置。
請求項２～６のいずれか１項に記載の画像描画処理装置であって、
前記サブテクスチャ画像生成手段は、前記変換行列の適用を一度に行うことを特徴とする画像描画処理装置。
テクスチャ画像の各画素のテクスチャ座標系における座標を示す行列に対して変換行列を乗算する行列計算を適用することによって、前記テクスチャ画像を分割したサブテクスチャ画像を生成するサブテクスチャ生成処理と、
前記サブテクスチャ画像を変更しながら経時的に描画するサブテクスチャ描画処理と、
を備えることを特徴とする画像描画処理方法。
テクスチャ画像を記憶する記憶手段を備えたコンピュータを、
前記テクスチャ画像の各画素のテクスチャ座標系における座標を示す行列に対して変換行列を乗算する行列計算を適用することによって、前記テクスチャ画像を分割したサブテクスチャ画像を生成するサブテクスチャ画像生成手段と、
前記サブテクスチャ画像を変更しながら経時的に描画するサブテクスチャ描画手段と、
して機能させることを特徴とする画像描画処理プログラム。
電子ゲームに用いられるテクスチャ画像の各画素のテクスチャ座標系における座標を示す行列に対して変換行列を乗算する行列計算を適用することによって、前記テクスチャ画像を分割したサブテクスチャ画像を生成するサブテクスチャ画像生成手段と、
前記サブテクスチャ画像を変更しながら経時的に描画するサブテクスチャ描画手段と、
を備えることを特徴とする電子ゲーム提供装置。