JPH08212375A - 画像処理装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャラクター等の表現を多様化できる画像処
理装置およびその方法を提供する。 【構成】 この画像処理装置は、所定のキャラクターを
移動させながら表示できるようになっている。ここで、
画像処理装置は、キャラクターの一連の動きに対応し、
キャラクターを表示するための基準となる基準点を記憶
する基準点メモリ３３と、基準点に対するキャラクター
の他の位置を決定するための制御点を記憶する制御点メ
モリ３２と、キャラクターに移動指令を出力する操作盤
４と、移動指令に基づいて基準点と制御点とによって定
まる座標系領域にキャラクターを表示するための画像処
理を行う画像表示処理装置５と、を備えている。そし
て、制御点を変更しても、直ちに所定の座標系における
キャラクターの配置表示を計算で行うことができるた
め、キャラクターの表現が自由になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像処理装置および
その方法に係わり、特に、ゲーム装置等で汎用されるキ
ャラクターの移動表示処理技術を改良した画像処理装
置、およびその方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の画像処理装置は、操作
信号に応じて画面に表示される図形（表示体）を移動表
示するための装置であって、これらの表示体の移動状態
に対応する座標等のデータを記憶するとともに、その他
の必要なデータや処理プログラムを記憶するメモリと、
図形の移動状態を決定、ないしは操作するための操作指
令を出力する操作盤と、操作指令を基にメモリ内の各種
のデータや処理プログラムに応じて所定の図形を表示装
置の画面上で移動させながら表示するための表示処理を
実行し、その処理結果を含む画面を表示信号として出力
するデータ処理装置とを備えて構成されている。図形に
は部品としてのパーツとパーツの集合体としてのキャラ
クターとが含まれる。

【０００３】このような画像処理装置の電源を投入し、
かつ画像処理装置に対して所定の操作を行なうと、デー
タ処理装置がメモリ内のプログラムにしたがって動作
し、次のような処理を実行する。

【０００４】操作盤から操作指令がデータ処理装置に与
えられると、データ処理装置は操作指令を基にメモリ内
のキャラクターの各種の移動状態（モーション）のデー
タの中で必要な移動状態のデータを取り出して複数のパ
ーツを合成させながらキャラクターを表示装置の画面上
で移動させるための処理を実行する。

【０００５】そして、画像処理装置は、プログラム等に
従って表示される他の画面に処理結果を含めた画面の表
示信号を形成し、その表示信号を表示装置に与える。こ
れにより、キャラクターは、表示装置の画面上において
所定の背景内で移動することになる。各パーツは、ボデ
ィ座標系に定義され、これがワールド座標系にモデリン
グ変換され、次いで視野変換されることにより画面に表
示される図形となる。

【０００６】ところで、上述した従来の画像処理装置に
おいては、キャラクターを表示装置の画面上で移動させ
るために、各パーツについてモーション中の全ての態様
毎にモデリング変換の為に必要な数種類のファクターを
用意し、これをテーブル化してメモリに記憶させてお
き、操作盤からの操作指令を基にテーブルからパーツに
関するモーションのデータを全て取り出し、これを基に
パーツを表示装置の画面上で移動表示させることにより
このキャラクターを移動させながら表示するようになっ
ていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像処理装置にあっては、キャラクターを表示装置の画
面上で移動させるためには、各パーツキャラクターの各
モーションについて多量のデータが必要となって記憶テ
ーブルが大容量化し、大容量のメモリを必要とする欠点
がある。故に、このようなテーブルの作成に多大な労力
および時間が避けられない。

【０００８】したがって、従来の画像処理装置にあって
は、キャラクターの移動状態を示すモーションデータの
量が限定されることにより、例えばモーションの種類が
制限されたり、モーションの微細な動きが達成できない
ことがあり、人体類似のキャラクター等の如く関節など
のような多彩かつ自由な動きが期待されるようなもので
は、その動きを十分表現することができない。また、こ
のようにテーブルの作成に多大な労力および時間が必要
であるため、キャラクターの動きを変更、あるいは調整
しようとすることも容易ではない。

【０００９】また、各キャラクターの各モーションにつ
いて、それぞれの動きの多量のデータが用意し記憶され
ているため、キャラクターの表示のための処理時間が長
くなって画像表示が遅延する。

【００１０】そこで、本発明はこのような問題を解決す
るために、キャラクターを移動表示させるために必要な
データ量を多くしなくても、キャラクターの動きを多彩
に表現できる画像処理装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】また、キャラクターを表示するための処理
時間を短縮し、画像表示を迅速に実行可能な画像処理装
置を提供することを目的とする。さらに、これらの目的
を達成することができる画像処理方法を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、所定の図形を移動させながら表示でき
るように構成した画像処理装置において、前記図形の一
連の動きに対応し、この図形を表示するための基準とな
る基準点を記憶する基準点メモリと、前記基準点に対す
る図形の他の位置を決定するための制御点を記憶する制
御点メモリと、前記図形に移動指令を出力する操作手段
と、当該移動指令に基づいて、前記基準点と制御点とに
よって定まる座標系領域に前記図形を配置するための画
像処理を行なう画像表示処理手段と、を備えることを特
徴とする。

【００１３】この画像処理装置は、好適には、前記移動
指令に基づいて決定される前記図形の一連の動きに対応
して、前記基準点メモリ及び制御点メモリから読み出し
た基準点の座標データ及び制御点の座標データから、図
形が所定の座標系に対して成す角度を求める角度演算手
段と、その求めた角度に前記図形を配置する配置手段と
を、さらに備える。

【００１４】前記角度演算手段は、前記基準点の座標系
に対する制御点がなす角度を演算し、前記配置手段は当
該基準点からこの角度をもって前記図形を配置するよう
にする。

【００１５】そして、本発明の画像処理装置は、さら
に、前記図形を表示するためのデータを所定の座標系に
予め記憶するメモリを備え、前記画像表示処理手段は、
このデータによって形成される図形を前記座標系領域に
配置する。

【００１６】前記角度演算手段は、前記基準点のマトリ
クスの逆行列を制御点の絶対座標に乗じることにより制
御点の基準点に対する相対座標を演算し、この相対座標
から前記角度を演算する。

【００１７】前記図形は、好適には複数のパーツが連結
されて作られたキャラクターであり、このキャラクター
の本体に対して基端側のパーツに前記基準点が設けら
れ、また先端側のパーツに対して前記制御点が設けられ
ている。前記画像表示処理手段は、パーツ同士の接続点
を演算する接続点演算手段を備え、前記角度演算手段
は、この接続点におけるパーツ同士の連結角度を演算す
るとともに、この接続点が前記基準点の基準座標に対し
て成す角度を演算し、前記配置手段は、基端側のパーツ
を基準点からこの角度をもって配置するとともに、前記
接続点から前記連結角度をもって他のパーツを配置す
る。

【００１８】前記画像表示処理手段は、前記制御点を所
望の位置に変更ないしは設定可能な制御点変更・設定手
段を備える。前記角度演算手段は、前記角度を前記図形
に対して定義された長さのデータを持つ骨格に基づいて
演算する。

【００１９】前記画像表示処理手段は、前記移動指令に
基づいて決定される前記図形の一連の動きに対応して、
前記基準点メモリ及び制御点メモリから読み出した基準
点の座標データ及び制御点の座標データから、前記図形
の所定の座標系に対するマトリクスを求めるマトリクス
演算手段と、その求めたマトリクスに合わせて前記図形
を配置する配置手段とを備える。

【００２０】前記マトリクス演算手段は、前記基準点の
座標系に対する制御点がなすマトリクスを演算し、前記
配置手段は当該マトリクスに基づいて前記図形を配置す
る。前記マトリクス演算手段は、前記基準点のマトリク
スの転置行列を利用して制御点の基準点に対する相対座
標を演算し、この相対座標から前記マトリクスを演算す
る。

【００２１】前記マトリクス演算手段は、前記制御点の
マトリクスに行列演算を適用して接続点におけるパーツ
のマトリクスを演算し、かつ前記パーツの接続点のマト
リクスに行列演算を適用することにより他のパーツのマ
トリクスを演算し、前記配置手段は、前記各パーツのマ
トリクスに基づいて前記キャラクターを所定の座標系に
配置する。

【００２２】本発明に係わる画像処理装置およびその方
法によれば、移動指令に基づいて、基準点メモリから図
形を表示するための基準となる基準点のデータを読み出
し、かつ基準点に対する図形の他の位置を決定するため
の制御点のデータを制御点メモリから読み出し、前記基
準点と制御点とによって定まる座標系領域に図形を表示
するための画像表示処理が行なわれる。

【００２３】したがって、基準点と制御点とを定めれ
ば、図形の移動表示が実質的に可能となるため、移動表
示に必要なデータ量を低減することができるとともに、
制御点を所望の位置に変更・設定することにより、図形
の多彩で自由な動きを実現することができる。

【００２４】また、本発明によれば、移動指令に基づい
て決定された図形の一連の動きに対応して、前記基準点
メモリ及び制御点メモリから読み出した図形の基準点の
座標データ及び制御点の座標データから各図形の所定の
座標系に対する角度を算出し、求めた角度に図形を配置
する。したがって、この角度を予め記憶しておかなくて
も、図形の移動の都度この角度を演算し、演算した角度
で図形を表示できる。

【００２５】この角度を基準点の座標系に対する角度と
して演算することにより、基準点に対してこの角度をも
って正確に図形を配置することができる。

【００２６】図形データを所定の座標系に予め記憶し、
このデータによって形成される図形を前記座標系領域に
配置することにより、この図形を構成する各点毎の移動
状態に対応する座標データを予め作成して記憶しておく
ことを省略できる。このデータには、二次元図形を定義
するためのスプライトデータ、三次元データを定義する
ためのポリゴンデータとが含まれる。

【００２７】前記基準点のマトリクスの逆行列を制御点
の絶対座標に乗じることにより制御点の基準点に対する
相対座標を演算し、この相対座標から前記角度を演算す
る。これにより基準点の座標系対する制御点が成す角度
を容易かつ迅速に求められる。前記基準点をキャラクタ
ーの基端側に設定し、制御点をキャラクターの先端側に
設定することにより、キャラクターの動作を人体類似の
ものに近づけることができる。

【００２８】また、キャラクターが複数のパーツを連結
して構成されるものであり、基端側のパーツに対して前
記基準点が設けられ、また先端側のパーツに対して前記
制御点が設けられている時に、パーツ同士の接続点を演
算し、この接続点におけるパーツ同士の連結角度を演算
するとともに、この接続点が前記基準点の基準座標に対
して成す角度を演算し、基端側のパーツを基準点からこ
の角度をもって配置するとともに、前記接続点から前記
連結角度をもって他のパーツを配置することにより、複
数のパーツが連結して一つのキャラクターが構成される
ようなものでも、基準点と制御点とを設定するだけで、
キャラクターの移動状態を表示することができる。

【００２９】また、前記画像表示処理手段は、前記移動
指令に基づいて決定される前記キャラクター（図形）の
一連の動きに対応して、前記基準点メモリ及び制御点メ
モリから読み出したキャラクターの基準点の座標データ
及び制御点の座標データから、キャラクターの所定の座
標系に対するマトリクスを求めるマトリクス演算手段
と、その求めたマトリクスに前記キャラクターを配置す
る配置手段とを備える構成としてある。

【００３０】また、前記マトリクス演算手段では、ある
座標軸で回転させて得られたマトリクスが他の座標軸で
回転させて得られたマトリクスの転置行列になる点に着
目し、これを利用して相対座標を出し、これによりマト
リクス演算を行なうための余弦値、正弦値を算出し、こ
れら余弦値、正弦値に基づいて行列演算を行なうことに
より、直接前記基準点の座標系に対する制御点がなすマ
トリクスを演算している。前記配置手段は当該マトリク
スに基づいて前記キャラクターを配置する。

【００３１】また、前記キャラクターが複数のパーツを
連結して構成されるものである場合には、基端側のパー
ツに対して前記基準点が設けられ、また先端側のパーツ
に対して前記制御点が設けられているときに、前記マト
リクス演算手段では、前記制御点のマトリクスに行列演
算をして接続点におけるパーツのマトリクスを、前記の
ように演算し、かつ前記パーツの接続点のマトリクスに
行列演算を適用することにより他のパーツのマトリクス
を演算している。このように接続点についても、それぞ
れパーツのマトリクスを直接演算している。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。

【００３３】＜第１の形態の説明＞ 〔装置の構成〕図１において、画像処理装置１は、大別
して、キャラクターＣａ，Ｃｂ等を表示する表示装置
（ディスプレイ）２と、各種データ、テーブル及びプロ
グラムを記憶するメモリ３と、前記ディスプレイ２に表
示されるキャラクターＣａ又はＣｂに移動指令用の操作
信号を与える操作盤４と、操作盤４からの操作指令を基
にメモリ３内の各種データを参照して表示データを作成
し、これをディスプレイ２に与えるデータ処理装置５と
を備えている。各装置は次のように構成されている。

【００３４】ディスプレイ２は、データ処理装置５に接
続されており、このデータ処理装置５から供給される表
示信号に応じてキャラクターＣａ，Ｃｂやその他の画面
（例えば、背景画面（ＢＧ））を含めて一画面６として
表示する。ここで、メモリ３は、キャラクターを構成す
るためのデータとして三次元座標データを有し、データ
処理装置は所定の視点から見た図形を作成する。

【００３５】〔キャラクターの構造の説明〕図２は キ
ャラクターＣａ又はＣｂの構造を説明するための図であ
る。これらキャラクターＣａ又はＣｂについて総称する
場合は、以下「Ｃ」で代表させて称することとする。キ
ャラクターＣは、人体を意図して構成されたものであ
り、例えば、腰部パーツＵ１と、胸部パーツＵ２と、頭
部パーツＵ３と、左腕部パーツＵ４と、右腕部パーツＵ
５と、左脚部パーツＵ６と、右脚部パーツＵ７とから構
成されるものとする。また、各部パーツについて総称す
る場合には、以下「Ｕ」で代表させて説明する。

【００３６】この実施形態では各部パーツＵは、基準点
及び制御点（いずれも後で詳説する。）との間で、一つ
又は二つの骨の周りに定義される。パーツＵは、一つの
骨で構成されているものと二つの骨で構成されているも
のとからなる。前者は、頭部、胸部、腰部のパーツがあ
り、後者は、左右の両腕、左右の両脚のパーツがある。
この実施形態では、キャラクターとして人体を想定して
いることから便宜上骨という表現を採用した。

【００３７】基準点Ｔに関する座標データと、制御点Ｓ
に関する座標データと、その基準点Ｔと制御点Ｓの間に
配置する骨、骨が二つある場合は骨同士の角度にもよっ
てパーツの配置が定義される。

【００３８】この実施形態では、後に詳細するが、制御
点Ｓと基準点Ｔに関するデータを基に所定の座標系にお
ける各部のパーツの骨の角度を計算して求め、この座標
系における角度のデータに従って骨Ｂを基準点Ｔと制御
点Ｓとの間に配置する。ここで、基準点Ｔとは、各パー
ツを定義する際の基準となるものであって、各パーツの
基端寄りに設定される。制御点Ｓとは、基準点Ｔに対す
る各パーツの他の位置を決定するためのポイントであっ
て、各部品の先端寄りに設定される。

【００３９】各基準点は、各パーツの一連の動作の軌跡
に対応した相対座標データ群から構成され、また、各制
御点は、各部品の一連の動きに対応し、あるいはこの動
きとは関係なく一連の動きの過程にある各部品の先端が
占める所定位置のデータ群から構成される。本実施形態
では、前記制御点のデータは、絶対座標系における絶対
座標データ群から構成されている。

【００４０】基準点を構成するデータには、前記相対座
標データの他、基準点の座標系が絶対座標系に対して成
す相対角度が含まれる。

【００４１】腰部パーツＵ１以外のパーツＵ２〜Ｕ７の
基準点は、腰部パーツＵ１の基準点Ｔ１からの相対座標
データによって定義される。この腰部パーツＵ１の基準
点Ｔ１は、その他のパーツの基準となるものであって、
絶対座標系における絶対座標データと、絶対座標系に対
して成す基準点Ｔ１を中心とする座標系が成す角度によ
って特定される。

【００４２】各々のパーツに対応する骨Ｂは、長さのデ
ータＬを持つことになり、その長さのデータＬは他の所
定座標系のＸ軸方向の進行方向に登録されている。した
がって、例えば一つの骨Ｂが、基準点Ｔと制御点Ｓとの
ＸＹＺ直交座標系のＹ軸，Ｚ軸になす角度を算出し、そ
の角度に合わせて所定の座標系に登録されている骨Ｂの
データを、基準点Ｔの座標系に変換するようにすれば、
パーツがが基準点と制御点との間に定義されることにな
る。

【００４３】このような考えから、キャラクターＣにつ
いていえば、例えば、腰部パーツＵ１は、基準点Ｔ１と
制御点Ｓ１との間の骨Ｂ１の周りに定義され、胸部パー
ツＵ２は基準点Ｔ１と制御点Ｓ２との間の骨Ｂ２の周り
に定義され、頭部パーツＵ３は基準点Ｔ３と制御点Ｓ３
との間の一つの骨Ｂ３の周りに定義され、左腕部の二つ
のパーツＵ４は基準点Ｔ４と制御点Ｓ４との間の二つの
骨Ｂ４１，Ｂ４２を接続点（関節）Ｑ４で接続し、これ
らの骨の周りに定義され、右腕部の二つのパーツＵ５は
基準点Ｔ５と制御点Ｓ５との間に二つの骨Ｂ５１，Ｂ５
２を接続点Ｑ５で接続して、これらの周りに定義され、
左脚部の二つのパーツＵ６は基準点Ｔ６と制御点Ｓ６と
の間に二つの骨Ｂ６１，Ｂ６２を接続点Ｑ６で接続して
配置し、これらの周りに定義され、右脚部の二つのパー
ツＵ７は基準点Ｔ７と制御点Ｓ７との間に二つの骨Ｂ７
１，Ｂ７２を接続点Ｑ７で接続して配置して、これらの
周りに定義されることになる。

【００４４】また、キャラクターＣでは、前記各部のパ
ーツＵ１ないしＵ７のうち一つのパーツを基本パーツに
選択し、他のパーツを付属パーツとする。基本パーツと
しては、一定時間間隔に刻まれた時刻ｔ1〜ｔ13におけ
るキャラクターの一連の動き（この一連の動きを「モー
ション」という。この「モーション」の一例が図３に例
示されている。）の中で、中心的なパーツであることが
好ましく、例えば、腰部のパーツＵ１が好ましい。な
お、胸部のパーツＵ２でも良い。本実施形態では、便宜
上腰部のパーツＵ１を基本パーツにする。

【００４５】そして、各パーツのモーション中の各時刻
ｔ1，ｔ2, …における基準点Ｔ、または制御点Ｓとの座
標データを所定のスプライン関数によって演算すること
により、時刻と時刻との間の各点Ｔ、Ｓのデータ量を飛
躍的に減少させるとともに、各モーションを滑らかに表
現することができる。

【００４６】例えば、右腕のパーツＵ５の制御点Ｓ５と
基準点Ｔ５とを代表させて図３に表示するが、各モーシ
ョンデータに対する、これら基準点および制御点の軌跡
をスプライン関数によってその都度計算するか、或いは
データとして記憶すると、破線および一点鎖線で示すよ
うに滑らかな動きを表現することができる。

【００４７】ここで、スプライン関数とは、節点と称さ
れる点と点との間に滑らかな曲線を形成するための関数
である。節点間毎の曲線は、例えば、次の（１）乃至
（３）式の多項式の集合によって表せられる。節点間毎
に異なる多項式を与えることもできる。

【００４８】 ｘ＝ａ₀＋ａ₁ｔ＋ａ₂ｔ²＋・・・・・＋ａ_nｔⁿ ・・・（１） ｙ＝ｂ₀＋ｂ₁ｔ＋ｂ₂ｔ²＋・・・・・＋ｂ_nｔⁿ ・・・（２） ｚ＝ｃ₀＋ｃ₁ｔ＋ｃ₂ｔ²＋・・・・・＋ｃ_nｔⁿ ・・・（３） ａ₀，ａ₁，ａ₂，・・・・・，ａ_n ：所定の定数 ｂ₀，ｂ₁，ｂ₂，・・・・・，ｂ_n ：所定の定数 ｃ₀，ｃ₁，ｃ₂，・・・・・，ｃ_n ：所定の定数 ｘ ：ｘ軸の座標 ｙ ：ｙ軸の座標 ｚ ：ｚ軸の座標 ｔ ：節点間を、０≦ｔ≦１範囲で変動するパラメータ このようにスプライン関数は区分的多項式関数であり、
微分および積分が容易であることから、コンピュータグ
ラフィック技術において、必要となる滑らかな曲線を作
り出すことを容易とする。すなわち、節点を基準点ある
いは制御点とし、基準点と基準点との間、および制御点
と制御点との間をこのスプライン関数によって定義する
ことによって、キャラクターに滑らかな動きを与えるこ
とができる。

【００４９】キャラクターＣは、腰部パーツＵ１の基準
点Ｔ１を三次元の絶対座標系に配置し、これを基準とし
て各パーツＵ２〜Ｕ７の基準点Ｔ２〜Ｔ７を相対的に配
置することにより、各パーツを腰部のパーツＵ１に連結
させ、結果として、全体としては形の変化するキャラク
ターとして表示することができるようにしている。

【００５０】〔メモリ３の詳細説明〕図４は、メモリ３
内の所定の記憶領域を示すものであり、腰部パーツＵ１
の基準点Ｔ１の一連の動きに相当するモーションデータ
用メモリ３１と、各パーツＵ１〜Ｕ７の制御点メモリ３
２と、Ｕ１以外の付属パーツＵ２〜Ｕ７の基準点メモリ
３３と、骨を成すデータを記憶する骨データメモリ３４
と、定義された骨から最終的にキャラクター全体（闘
士）を定義するために必要なデータを記憶する補助メモ
リ３５の例を示す説明図である。

【００５１】モーションデータ用メモリ３１は、キャラ
クターＣに関するそれぞれ異なった動き（ジャンプ、ラ
ンニング等）に対応する複数のモーションデータ＃１，
＃２，…を記憶する。このモーションデータ用メモリ３
１には、複数のモーションのそれぞれについて一連の動
作の各態様毎の前記基本パーツである腰部パーツＵ１の
基準点の３次元絶対座標と、あるいは、これに加えてこ
の基準点を中心とする座標系が絶対座標系対して成す角
度が記憶されている。絶対座標系とは、ワールド座標系
をいう。なお、図３はモーションの一例を示したもので
ある。

【００５２】このモーションデータ＃１，＃２，…を、
一つのキャラクターＣに対して、例えば５００〜７００
程度用意すれば、闘士の動きを表現する場合であって
も、通常予想されるモーションの全てをほぼ網羅すると
思われる。

【００５３】制御点メモリ３２は、腰部パーツＵ１と他
の付属パーツＵ２〜Ｕ７の制御点Ｓの絶対座標データを
記憶している。また、基準点メモリ３３は、腰部のパー
ツＵ１の基準点に対する他の付属パーツＵ２〜Ｕ７の基
準点Ｔの相対座標データ、あるいはこれに加えて各基準
点の基準座標系が絶対座標系に対して成す角度を記憶し
ている。この相対座標データは、腰部のパーツＵ１の基
準点に対する３次元座標データによって与えられる。

【００５４】また、骨データメモリ３４は、全てのパー
ツＵ１，Ｕ２，Ｕ３ …について、これら各パーツを定
義するための各骨Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４１，Ｂ４２，
Ｂ５１，Ｂ５２，Ｂ６１，Ｂ６２，Ｂ７１，Ｂ７２のそ
れぞれの長さＬ（図２参照）に関するデータ及びその他
必要なデータを記憶している。また、これら骨Ｂ１，Ｂ
２，Ｂ３，Ｂ４１，Ｂ４２，Ｂ５１，Ｂ５２，Ｂ６１，
Ｂ６２，Ｂ７１，Ｂ７２は、先に述べたように、所定の
ＸＹＺ座標系のＸ軸の進行方向に登録されている。

【００５５】この実施形態では、骨に対して肉（すなわ
ち形状を成すパーツ）を定義することにより、キャラク
ターの３次元図形（闘士の形状）が定義される。例え
ば、ボディ座標系に上腕の図形を定義し、これをワール
ド座標系にモデリング変換する際に、例えば、上腕のパ
ーツを成す複数のポリゴンが上腕骨（Ｂ４１又はＢ５
１）の例えば重心に対して相対的に配置される。この
後、闘士が視野変換されてディスプレイに表示される。
補助メモリ３５は、各パーツに対する３次元形状を成す
ポリゴンの座標データを記憶している。本実施形態にお
いて、骨はパーツをワールド座標系に基準点と制御点に
基づいて配置（定義）されるためのものであって、通常
は骨自体がワールド座標系に配置されない。

【００５６】また、補助メモリ３５には、闘士を表示す
る上での色彩に関するデータＥ1 ，Ｅ2 ，Ｅ3 ，…や、
材質（木目、金属表面等）を表現するデータＦ1 、Ｆ2
、Ｆ3 ……等と、その他の表示特性に関するデータも
記憶されている。

【００５７】また、図１に示すように、モーションデー
タ用メモリ３１、制御点メモリ３２、基準点メモリ３
３、骨データメモリ３４及び補助メモリ３５を含むメモ
リ３は、データ処理装置５に接続されており、前記キャ
ラクターＣを三次元表示するための各種データの他、そ
の他の必要なデータ（例えば、背景画像を表示するため
のデータ）や処理プログラムを記憶している。データ処
理装置５は、これらプログラムによって必要な画像処理
動作を実行できるように構成されている。

【００５８】操作盤４はデータ処理装置５に接続されて
おり、キャラクターＣａ、Ｃｂからなる闘士を操作する
ための操作指令を形成してデータ処理装置５に与えるよ
うになっている。ここで、この操作指令は、闘士を移動
させるための出力から主として構成される。

【００５９】データ処理装置５は、操作盤４からの操作
指令を基に、メモリ３（モーションデータ用メモリ３
１、制御点メモリ３２、基準点メモリ３３、骨データメ
モリ３４及び補助メモリ３５を含む）内の各種データ及
び処理プログラムに応じて、キャラクターＣをディスプ
レイ２上で移動表示させる処理を実行し、その処理結果
を含む画面を表示信号Ｖｄとしてディスプレイ２に出力
するようになっている。

【００６０】また、データ処理装置５は各種の処理を実
行するＣＰＵ５０を具備しており、このＣＰＵ５０は、
メモリ３内の各種モーションデータ等やプログラムに従
って動作し、モーション選択ユニット（手段）５１、座
標位置決定ユニット（手段）５２、角度演算ユニット
（手段）５３、画像出力制御ユニット（手段）５４を実
現する。

【００６１】〔画像処理装置の機能ブロックの説明〕図
５を用いて、このデータ処理装置によって実現される各
ユニット（手段）を詳細に説明する。図５は、画像処理
装置１の機能ブロック図を示したものである。

【００６２】図５において、ＣＰＵ５０は、メモリ３内
の所定動作プログラムを実行することにより、操作盤４
からの操作指令ＳＳを読み込み、その操作指令を基にメ
モリ３のモーションデータ用メモリ３１からキャラクタ
ーＣの複数のモーションのうちから所定のモーションを
選択する。具体的には、ＣＰＵ５０は、選択されたモー
ション中のパーツＵ１の基準点に関するデータ群（座標
データ等）を選択する、モーション選択ユニット５１を
実現する。

【００６３】符号５２は、座標位置決定ユニットを示
す。このユニットは、この選択されたモーション中の所
定タイミング（図３の（ａ）〜（ｍ）のいずれか）にお
ける各パーツＵ１〜Ｕ７毎の基準点を、基準点メモリ３
３から相対座標の形で読み出し、同様にこのモーション
とタイミングとに対応する各パーツＵ１〜Ｕ７の制御点
を制御点メモリ３３から読み出し、これらのデータに基
づいて、ディスプレイの表示座標系に各パーツを移動表
示するための座標位置を決定する、座標位置決定ユニッ
トを示す。パーツＵ１〜Ｕ７の基準点の座標は絶対座標
の形に変換され、制御点の座標とともに、表示用マトリ
クスメモリ（ＭＤ）内に記憶される。

【００６４】符号５３は、各パーツ毎に、基準点と制御
点の座標データとから、基準点の座標系に対する各パー
ツの骨Ｂの角度を演算する角度演算装置である。この角
度演算ユニットにより、所定のモーション中の一態様に
おける角度が連続的に演算される。この角度も演算の都
度、表示用マトリックスメモリ（ＭＤ）内に順次記憶さ
れる。

【００６５】この表示用マトリクスはメモリ３のＲＡＭ
内に構成されるもので、図７に示すように、各パーツ毎
で、かつ各モーション中のそれぞれの態様毎に、基準点
の座標データとこの基準点に対する骨の角度を記憶する
ように構成される。

【００６６】図５に示す画像出力制御ユニット５４は、
座標位置決定ユニット５２で得られた座標データと角度
演算ユニット５３で得られた角度とから、各部品の移動
表示処理、ひいては各部品の集合体からなるキャラクタ
ーの移動表示処理を実行する。すなわち、この画像出力
制御ユニットは、マトリクスＭＤの内容をＣＲＴ２に順
次表示するための処理を実行するものであり、データメ
モリ３４から該当する骨のデータを取り出して、基準点
から演算された角度をもってパーツを配置する処理を実
行する。

【００６７】また、データ処理装置５には、さらに画像
出力制御回路５５が設けられている。この画像出力制御
回路５５は、前記ＣＰＵ５０の画像出力制御ユニット５
４からのキャラクターと、前記ＣＰＵ５０からの画像信
号とメモリ３の内部のＲＯＭに記憶させてある画像デー
タとを基に表示信号Ｖｄを形成して、ディスプレイ２に
与えるように構成されている。

【００６８】このように構成され画像表示処理装置の実
施形態の動作を説明する。 ＜キャラクター作成動作＞図６は、各パーツの基準点、
制御点を並びに角度データを順次演算するためのフロー
チャートである。

【００６９】画像表示処理装置１の電源を投入し、次い
で、この画像処理装置１に対して必要な操作をして動作
させると、データ処理装置５がメモリ３内の動作プログ
ラムにしたがって動作を開始し、ＣＰＵ５０が前記各ユ
ニット５１、５２、５３、５４を実現する。そして、操
作盤４を操作することにより操作指令がデータ処理装置
５に与えられると、ＣＰＵ５０で実現されたモーション
選択ユニット５１は、前記操作指令を基に、メモリ３内
のモーションデータ用メモリ３１の中の所定のモーショ
ンデータ中から特定のモーションデータを選択する（ス
テップ１０１）。

【００７０】次いで、選択されたモーションデータを基
に座標位置決定ユニット５２が、パーツＵ１の一連の移
動のうち第１番目の態様（図３の（ａ））に対応した、
制御点Ｓ１及び基準点Ｔ１を取り出して絶対座標データ
を決定する（Ｓ１０２）。

【００７１】次いで、この態様において、角度演算ユニ
ット５３は、制御点Ｓ１の座標データと、基準点Ｔ１の
座標データからポリゴン（骨Ｂ１）の基準点の座標系に
おける角度を演算して決定する（Ｓ１０３）。これらの
座標データ及び角度データは、メモリ３内の表示用マト
リクスＭＤに記憶されるとともに、スタックマトリクス
メモリ（ＳＴＭ）に記憶させる（Ｓ１０４）。したがっ
て、以下の説明では、各部品のデータが演算された後、
順次、表示用マトリクスＭＤに記憶されるとともに、Ｓ
ＴＭにも退避させているので、その都度言及せずに単に
表示用マトリクスＭＤに記憶させると表現するに止め
る。

【００７２】そして、座標位置決定ユニット５２は、Ｓ
ＴＭを読み出しＳＴＭ内の腰部のパーツＵ１の基準点座
標データを取り出し（Ｓ１０５）、しかも、この腰部の
パーツＵ１に連結される胸部のパーツＵ２の基準点Ｔ２
のＴ１に対する相対座標データから、胸部パーツＵ２の
基準点Ｔ２の絶対座標データを演算する（Ｓ１０６）。
すなわち、パーツＵ１の基準点Ｔ１とパーツＵ２の基準
点Ｔ２との絶対座標系における座標位置が決定されたこ
とになる。

【００７３】次に、この態様において、角度演算ユニッ
ト５３は、制御点メモリ３２から読み出した制御点Ｓ２
の座標データと、基準点メモリ３３から読み出した基準
点Ｔ２の相対座標データから骨Ｂ２の基準点から見た、
すなわち基準点の座標系における角度を演算して決定す
る（Ｓ１０７）。これらの座標データ及び角度データ
は、メモリ３のＲＡＭ内の表示用マトリクスＭＤに記憶
される（Ｓ１０８）。以後、同様の処理が、各パーツに
ついて実行される（Ｓ１０９〜Ｓ１２８）。

【００７４】以上のようにＳ１０１〜Ｓ１２０の処理に
よってキャラクターの上半身の画像を表示するために、
各パーツ毎の基準点の座標、制御点の座標、およびこれ
らの座標から骨の角度が演算され、かつＳ１２１〜Ｓ１
２８の処理によってキャラクターの下半身を表示するた
めの同様なデータが演算されたことになる。

【００７５】したがって、これら一連の処理が終了する
と所定のモーションの第１番目の態様（図３の（ａ））
の全パーツに対して骨の角度データが演算され、同時に
この全データが表示用マトリクスＭＤ（図７参照）内に
設定記憶されたことになる。そして、この表示用マトリ
クスの内容に基づいて各パーツが、ディスプレイに図３
の（ａ）の態様となるように画面として表示されること
になる。

【００７６】＜パーツを配置するための角度算出動作＞
図６における骨Ｂの角度算出（Ｓ１０３、Ｓ１０７、Ｓ
１１１、Ｓ１１５、Ｓ１１９、Ｓ１２３、Ｓ１２７）の
動作について、一つの骨Ｂからなるパーツ（腰、胸、
頭）の場合と、二つの骨Ｂから構成されるパーツ（右
腕、左腕、右脚、左脚）の場合とに分けて説明する。

【００７７】〔一つの骨の場合〕図８は、一つの骨Ｂか
らなる部品パーツを配置するための角度を決定するため
のフローチャートである。図９は、基準点Ｔと制御点Ｓ
とが絶対座標系（ワールド座標系）に存在することの概
念図であり、図１０は、制御点を基準点から見た座標、
すなわち、制御点を基準点の座標系に配置したこと説明
する概念図である。

【００７８】図９に示すように所定のパーツＵの基準点
Ｔの絶対座標（ｘ0，ｙ0，ｚ0）は、一般には、ｘ，
ｙ，ｚ直交座標系の原点にはない。また、所定パーツＵ
には角度データも含まれている。そこで、角度演算ユニ
ット５３は、まず、パーツＵの制御点Ｓの絶対座標（ｘ
1，ｙ1，ｚ1）を用いて、基準点に対する制御点Ｓの相
対座標を求める。

【００７９】そこで、角度演算ユニット５３は、パーツ
Ｕの基準点Ｔの座標系を構成するマトリツクスの逆行列
を求める（Ｓ２０１）。次に、角度演算ユニット５３
は、Ｓ２０１で求めた逆行列に制御点Ｓの絶対座標（ｘ
1，Ｙ1，ｚ1）を乗じることにより、制御点の基準点の
座標系における相対座標（ｘ2，ｙ2，ｚ2）を求める
（Ｓ２０２）。なお、基準点の座標系のマトリクスは、
絶対座標系の原点に対する基準点の座標位置および絶対
座標系に対する基準点の座標系の成すｘ，ｙ，ｚ軸の角
度によって特徴づけられる。

【００８０】図１０は、この演算処理が行なわれたこと
により、パーツＵの基準点Ｔがｘ，ｙ，ｚ直交座標の原
点（０，０，０）に一致し、しかも制御点Ｓが座標点
（ｘ2，ｙ2，ｚ2）で表現された状態を示している。
このような状態において、角度演算ユニット５３は、次
の数式１で表せられるｘ軸上の点Ｐａ（ｘ，０，０）を
仮定する。

【００８１】

【数１】

【００８２】そして、角度演算ユニット５３は、このｘ
軸上の点Ｐａを、ｘ，ｙ，ｚ直交座標系におけるｚ軸回
り、ｙ軸回り順で回転操作し、パーツＵの制御点Ｓの座
標データ（ｘ2，ｙ2，ｚ2）に対して一致させる処理を
実行する（Ｓ２０３）。このように処理することによ
り、角度決定ユニット５３は、次の数式２，３を用い
て、骨Ｂがｚ軸に対してなす角度θZと、骨ＢがＹ軸に
対してなす角度θyを求めることができる（Ｓ２０
４）。

【００８３】

【数２】

【００８４】

【数３】

【００８５】ここで、前記基準点は骨Ｂを配置させるた
めの基端部となるポイントであり、制御点はその先端の
ポイントを示すものである。前記角度は基準点を元にし
てパーツを配置するための角度に相当するものである。
ポリゴンデータメモリ３４に記憶されているポリゴンデ
ータを、そのメモリ内の座標系から図１０に示す座標系
に前記角度分を考慮に入れた変換が実行されることによ
り、基準点と制御点との間に骨を簡単に配置できるよう
になる。

【００８６】したがって、基準点Ｔの座標データと、制
御点Ｓの座標データと、を記憶しておくだけで、パーツ
Ｕのモーションを表現することができる。本来パーツＵ
のモーションを再現するには、基準点Ｔ、制御点Ｓに加
えて、パーツの角度自体を予め記憶しておく必要がある
が、本実施形態ではその必要がないので、記憶データ量
を少なくすることができる。しかも、制御点を適宜変更
することにより、基準点に対する骨の角度を所望の値に
実現でき、本実施形態のような人体類似のキャラクター
では自由な関節の動きを簡単に実現することができる。

【００８７】〔二つの骨の場合〕図１１は、二つの骨か
らなるパーツを表示するためのフローチャートである。
図１２は、二つの骨Ｂn1、Ｂn2（図２に示すように、こ
こで、ｎは４，５，６，７である。）を有するパーツＵ
の基準点Ｔを直交座標系の原点（０，０，０）に配置し
た状態の図である。図１３は、このパーツＵの制御点Ｓ
をこの直交座標系のＸ軸上の点Ｐｂ（Ｘ1，０，０）に
移動させた状態の図である。図１４は、二つの骨Ｂn1、
Ｂn2の接続点Ｑを直交座標系の仮想点Ｐｃ（ＪＸ3 ，
０，０）に配置した状態の図である。図１５は、二つの
骨Ｂn1、Ｂn2の接続点Ｑを直交座標系のＹ，Ｚ平面から
見た状態の図である。なお、このように二つの骨Ｂn1、
Ｂn2があるパーツＵには、既に説明したとおり、右腕、
左腕、右脚、左脚が相当する。

【００８８】角度演算ユニット５３は、パーツＵの基準
点Ｔを基準点の座標系の原点（０，０，０）にあると仮
定して計算を始める。パーツＵの基準点Ｔのマトリツク
スの逆行列を求めて、これに制御点Ｓの絶対座標を乗じ
ることにより、制御点の相対座標（ｘ0，ｙ0，ｚ0）を
求める（Ｓ３０１）。このことは、先に説明した図９，
図１０の場合と同様である。

【００８９】図１２は、この計算操作が行なわれたこと
により、制御点のもともとの絶対座標がパーツＵの基準
点に対する相対座標（ｘ0，ｙ0，ｚ0）に移動、あるい
は変換された状態を示している。 このような状態にお
いて、図１３に示すように、角度演算ユニット５３は、
Ｘ軸上の点Ｐｂ（Ｘ１，０，０）を仮定する。次いで、
角度演算ユニット５３は、この点（Ｘ１，０，０）に、
パーツＵの制御点Ｓをもってくる操作をする（Ｓ３０
２）。つまり、数式４及び数式５を用いて、Ｚ軸回り、
Ｙ軸回りの順に座標系を回転させると、パーツＵの制御
点Ｓは、図１３に示すように、Ｘ軸上の点Ｐｂに移動し
た状態になる。

【００９０】

【数４】

【００９１】

【数５】

【００９２】このような状態に達したところで、図１３
に示すように、各部の長さについて、骨Ｂn1の長さをＬ
1 、骨Ｂn2の長さをＬ2 、原点から点Ｐｂまでの長さを
Ｌ0とし、かつ骨Ｂn1，Ｂn2のなす角度をθZ2とし、余
弦定理を利用すると、数式６〜８に示すように接続点Ｑ
の座標およびこの角度θZ2を求めることができる（Ｓ３
０３）。

【００９３】

【数６】

【００９４】

【数７】

【００９５】

【数８】

【００９６】このような状態で接続点Ｑの座標データを
元の座標系に戻す処理を実行する。つまり、前記数式２
及び数式３で算出した角度θZ0、θY0で、かつＺ軸回
り、Ｙ軸回りの順で回転させる。これにより、数式９に
示すように、接続点Ｑの座標データ（ＪＸ1，ＪＹ1，Ｊ
Ｚ1 ）が求まることになる（Ｓ３０４）。

【００９７】

【数９】

【００９８】次に、角度演算ユニット５３では、Ｘ軸上
の点Ｐｂ（Ｘ1，０，０）を、Ｚ，Ｙの順で回転させ
て、接続点Ｑ（ＪＸ1 、ＪＹ1 ，ＪＺ1 ）に一致させる
角度を求める。これは、図１４に示すように、接続点Ｑ
がＸ軸上の点Ｐｃ（ＪＸ3，０，０ ）に移動したような
状態になる。このような状態に達したところで、角度演
算ユニット５３では、数式１０及び数式１１を用いて、
骨Ｂn1がＹ軸、Ｚ軸に対して成す角度（θY1，θZ1）を
算出している（Ｓ３０５）。

【００９９】

【数１０】

【０１００】

【数１１】

【０１０１】そして、Ｓ３０５において算出した骨Ｂn1
の角度（θY1，θZ1）の負の値（−θY1，−θZ1）で制
御点Ｓ（ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ）を、Ｙ軸回り，Ｚ軸回りの
順で回転させることにより、数式１２を使用して制御点
Ｓの座標データ（ｘ2 ，ｙ2，ｚ2 ）を算出することが
できる（Ｓ３０６）。

【０１０２】

【数１２】

【０１０３】また、上述したステップ３０６で求めた点
のデータを使用し、数式１３に示すところにより、骨Ｂ
n1の角度θX1を算出することができる（Ｓ３０７；図１
５参照）。

【０１０４】

【数１３】

【０１０５】制御点Ｓの座標データ（ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2
）に変換した際に、この座標系をＸ軸方向から見ると
（Ｙ，Ｚ平面として見ると）、前記制御点Ｓは、図１５
に示すように、Ｙ，Ｚ平面に対して角度θX1だけずれた
点になる。このずれを角度θX1だけ補正することによ
り、制御点ＳをＹ，Ｚ平面上に一致させることができ
る。この角度θX1を骨Ｂn1のＸ軸に対する角度とする。

【０１０６】このようにして骨Ｂn1の角度を、θX1，θ
Y1，θZ1とすることができ、また、骨Ｂn2の角度は、π
−θZ2とすることができる。このように骨Ｂn1は三つの
角度を有するが、骨Ｂn2はＺ軸の角度しか持たないこと
になる。

【０１０７】また、骨Ｂn1と骨Ｂn2との曲がる方向が１
８０°逆の場合には、前記数式７おける符号を逆にし、
かつ骨Ｂn1の角度θX1からπを引き（θX1−π）、骨Ｂ
n2の角度θZ2の符号を逆にすれば良い。

【０１０８】このようにして骨Ｂn1、Ｂn2の角度を求め
ることができるので、パーツＵの基準点Ｔと制御点Ｓの
位置における座標データに、前記骨Ｂをその角度になる
ように移動して配置することにより、当該位置に骨Ｂn
1、Ｂn2が定義される。

【０１０９】この実施形態によれば、二つの骨から定義
される二つのパーツであっても、一つの基準点と一つの
制御点によって、二つの骨の接合点における関節の複雑
な動きでも多彩でかつ簡単に表現することができる。

【０１１０】したがって、パーツＵの基準点Ｔの座標デ
ータと、制御点Ｓの座標データと、ポリゴンに関するデ
ータとを記憶しておくだけでよく、例えば、パーツＵの
各動きに対するＸ軸回り、Ｙ軸回り、Ｚ軸回りの全ての
回転角度までデータとして記憶しておく必要がないた
め、多量のデータを記憶させる必要がなく、しかも計算
で角度を算出するのみで角度を変更できるため角度変更
の自由度が高くなる。

【０１１１】図１６に示すように、例えば右腕のパーツ
Ｕ５の制御点Ｓの元々の座標が点ＡＡにあり、仮に壁Ｗ
の座標データを越えていた場合には、通常、そのまま表
示すると、パーツの制御点Ｓの部分が壁Ｗに埋まってし
まうように表示されてしまう。しかしながら、ＣＰＵ５
０が制御点の位置を変更する制御点位置変更・設定ユニ
ットを実現することにより、制御点Ｓを壁Ｗ部分の表面
位置（点ＢＢ）に簡単に変更することができ、かつこの
点（ＢＢ）に制御点Ｓを移動させても、この制御点Ｓの
データで骨Ｂの配置角度を簡単に計算できる。

【０１１２】したがって、制御点Ｓの変更が容易であっ
て、パーツＵの表現の自由度が増大する。ＣＰＵ５は変
更された制御点の位置を制御点メモリ３２に記憶する。
したがって、制御点は予めプログラムによって与えられ
るばかりでなく、キャラクターの移動表示の態様の如何
に応じて適宜設定、変更が可能となる。

【０１１３】また、図１７に示すように、パーツＵの基
準点Ｔに対して、パーツＵの制御点Ｓを、点ＡＣから点
ＢＣにまで移動させるように動作（物体Ｘを取りに行く
ような動作）の場合には、本実施形態によれば、上述し
たように、前記制御点Ｓを点ＡＣから点ＢＣにもってく
るだけで、骨Ｂの配置角度を計算できるため、骨Ｂの配
置を正確に行なうことができ、しかもパーツＵの表現の
自由度が増大する。

【０１１４】以上のように、結果的に各パーツＵからな
るキャラクター全体の３次元図形を絶対座標系に表示す
ることができる。そして、このようにして得た各パーツ
Ｕの絶対座標系のデータを記憶しているマトリクスＭＤ
内から前記画像出力制御ユニット５４（図５参照）はデ
ータを取り出し、このデータを基にキャラクターＣを定
義するための画像信号を形成する。

【０１１５】そして、画像出力制御回路５５は、この画
像信号とメモリ３内に設定記憶された他の画像データ
（例えば、背景画像）とを含めた画像信号Ｖｄを形成
し、表示装置制御信号とともにこれら信号をディスプレ
イ２に出力する。これによって、選択されたモーション
のうち第１番目の態様のキャラクターの全体像が表示さ
れる。

【０１１６】この後、選択されたモーションのうちの第
２番目の態様における腰部パーツＵ１のデータに基づい
て、前記処理を繰り返すことにより第２番目の態様のキ
ャラクターの全体像（図３の（ｂ））が表示される。こ
れを順次繰り返すと選択されたモーションの一連の動作
を構成する全ての場面（瞬間）のキャラクターの態様を
表示することができる（図３参照）。そして、最後のキ
ャラクターの態様（図３の（ｍ））について処理が終了
した時点で、選択されたモーションの表示を終了する。

【０１１７】したがって、このような処理を続けること
により、キャラクターＣは時刻ｔ1のときに例えば図３
（ａ）に示すような形状で表示され、時刻ｔ2 のときに
例えば図３（ｂ）に示すような形状で表示され、・・・
時刻ｔ13のときに例えば図７（ｍ）に示すような形状で
表示されることになり、キャラクターＣはディスプレイ
２上において連続して動作しているように見える。

【０１１８】なお、図６に示す処理の過程で、図４に示
す補助メモリ３５が順次参照されて、各パーツに対して
定義されるポリゴンについて所定の色彩Ｅ、材質Ｆ等を
特定する記憶データが読み出されて、これら所定の色彩
や材質感を表現できるように構成されている。

【０１１９】〔第１実施形態の利点等〕以上のように本
実施形態では、キャラクターＣを例えば７個のパーツＵ
１〜Ｕ７に分割し、各パーツについて例えば腰部のパー
ツＵ１を基本パーツとして定め、これを操作指令及びモ
ーションデータ３１からモーション選択ユニット５１１
より基本パーツＵ１のモーション位置等を決定して基本
パーツの基準点を表示空間の三次元座標系（ワールド座
標系）に置いた。そして、この基本パーツＵ１を基準と
して制御点メモリ３２、基準点メモリ３３及び骨データ
メモリ３４の各データを参照して、各骨Ｂの絶対座標系
における配置を計算で求め、これから絶対座標系におけ
るキャラクターＣを構築できるのである。

【０１２０】したがって、キャラクターＣを形成するパ
ーツＵの制御点Ｓのデータを決めることにより、各骨Ｂ
のポリゴンの絶対座標系における配置を計算により簡単
に算出することができるから、パーツＵの表現の自由度
が増大し、ディスプレイ２の画面表示上でキャラクター
に対する必要な表示状態を容易に得ることができる。

【０１２１】また、ディスプレイ２の画面表示上で好ま
しくない表示状態の場合には、制御点Ｓの座標を好まし
い位置に移動させるだけで、骨Ｂの絶対座標上での配置
を簡単に計算で出せるから、上述同様に、パーツＵの表
現の自由度が増大し、かつ必要なデータ量が少なくて済
む。

【０１２２】また、モーションデータ用メモリ３１は、
腰部のパーツのモーションデータを備えることにより、
画像表示のための処理時間を短縮しながら、キャラクタ
ーを移動表示することができる。また、制御点メモリ３
２は、各モーションに対するパーツＵの制御点Ｓのデー
タを記憶しており、かつその制御点Ｓの変更が容易にな
っている。

【０１２３】前記メモリは複数のモーションデータを備
え、操作盤からの操作指令を基に所定のモーションデー
タを選択できることから、複数のモーションによってキ
ャラクターの移動表示が可能となり、キャラクターの移
動表示の多様化がさらに図れることになる。

【０１２４】なお、前記実施形態では、パーツＵの制御
点Ｓを絶対座標で与えてきたが、基準点Ｔに対する相対
座標でもよく、また、特定の基端部（例えば腰部のパー
ツＵの基準点Ｔ１）からの相対座標であってもよい。

【０１２５】なお、本実施形態では、複数のパーツの集
合体からなるキャラクターに基づいて闘士の形状を構成
するための複数のポリゴンをモデリング変換したが、骨
の集合自体を闘士の形状であるとして、ポリゴンを配置
するようにしても良い。後者の場合は、骨自体が闘士の
形状であるとして、骨を構成する複数のポリゴンが定義
される。

【０１２６】＜第２の実施形態＞次に、本発明に係る画
像処理装置の第２の実施形態について説明する。上述し
た第１の実施形態は各パーツの角度を求めてからモーシ
ョンに応じたマトリクスを求めるようにしたものである
のに対して、この第２の実施形態は、モーションに応じ
た各パーツのマトリクスを直接求めるようにしたもので
ある。以下、第２の実施形態について図１８以降の図を
参照して説明する。

【０１２７】図１８は、本発明に係る画像処理装置の第
２の実施形態を示す機能ブロック図である。図１８にお
いて、ＣＰＵ５０は、メモリ３内の所定動作プログラム
を実行することにより、操作盤４からの操作指令ＳＳを
読み込み、その操作指令を基にメモリ３のモーションデ
ータ用メモリ３１からキャラクターＣの複数のモーショ
ンのうちから所定のモーションを選択し、具体的には、
選択されたモーション中のパーツＵ１の基準点に関する
データ群（座標データ等）を選択する、モーション選択
ユニット５１を実現するものである。これについては、
第１の実施形態と同様である。

【０１２８】このモーション選択ユニット５１の出力
は、マトリクス演算ユニット５２ａに与えられるように
なっている。マトリクス演算ユニット５２ａは、この選
択されたモーション中の所定タイミング（図３の（ａ）
〜（ｍ）のいずれか）におけるパーツＵ１〜Ｕ７毎の基
準点、各パーツＵ１〜Ｕ７の制御点のマトリクスＭｔを
メモリ３２，３３から読み出し、これらのデータに基づ
いて、ディスプレイの表示座標系にパーツを移動表示す
るためのマトリクスＭL を決定するようになっている。
また、マトリクス演算ユニット５２ａは、このマトリク
スＭL を表示用マトリクス（ＭＤ）内に記憶させるとと
もに、スタックマトリクス（ＳＴＭ）に記憶させるよう
になっている。また、マトリクス演算ユニット５２ａ
は、所定のモーション中の一態様における骨（Ｂ）のマ
トリクスＭを連続的に演算できるようになっている。

【０１２９】画像出力制御ユニット５４は、マトリクス
演算ユニット５２ａで得られたマトリクスとから、各パ
ーツの移動表示処理、ひいては各部品の集合体からなる
キャラクターの移動表示処理を実行する。すなわち、こ
の画像出力制御ユニット５４は、マトリクスメモリＭＤ
の内容をＣＲＴに順次表示するための処理を実行するも
のであり、データメモリ３４から該当する部品パーツの
ポリゴンデータを取り出して、基準点から演算された角
度をもってパーツを配置する処理を実行する。

【０１３０】また、データ処理装置５には、さらに画像
出力制御回路５５が設けられている。この画像出力制御
回路５５は、ＣＰＵ５０の画像出力制御ユニット５４か
らのキャラクターと、ＣＰＵ５０からの画像信号とメモ
リ３に記憶させてある画像データとを基に表示信号Ｖｄ
を形成して、ディスプレイ２に与えるように構成されて
いる。

【０１３１】＜キャラクター作成動作＞図１９は、各パ
ーツのマトリクスを順次演算するためのフローチャート
である。この画像処理装置１に対して必要な操作をして
動作させると、データ処理装置５がメモリ３内の動作プ
ログラムにしたがって動作を開始し、ＣＰＵ５０が各ユ
ニット５１、５２、５３ａ、５４を実現する。

【０１３２】そして、操作盤４を操作することにより操
作指令がデータ処理装置５に与えられると、ＣＰＵ５０
で実現されたモーション選択ユニット５１は、操作指令
を基に、メモリ３内のモーションデータ用メモリ３１の
中の所定のモーションデータ中から特定のモーションデ
ータを選択する（ステップ４０１）。

【０１３３】次いで、選択されたモーションデータを基
にマトリクス演算ユニット５２ａが、パーツＵ１の一連
の移動のうち第１番目の態様（図３の（ａ））に対応し
た、制御点Ｓ１及び基準点Ｔ１のデータを持つマトリク
スＭｔ₁ を取り出して、表示上の基準位置を決定すると
ともに、このような制御点Ｓ１の座標データと基準点Ｔ
１の座標データを持つマトリクスＭｔ₁ を基に骨Ｂ１の
基準位置におけるマトリクスＭ_L1を演算して決定する
（Ｓ４０３）。このようにして得られたマトリクスＭ_L1
は、メモリ３内の表示用マトリクスＭＤに記憶されると
ともに、スタックマトリクス（ＳＴＭ）に記憶させる
（Ｓ４０３）。

【０１３４】したがって、以下の説明では、各パーツの
データが演算された後、順次、表示用マトリクスＭＤに
記憶されるとともに、ＳＴＭにも退避させているので、
その都度言及せずに単に表示用マトリクスＭＤに記憶さ
せると表現するに止める。

【０１３５】そして、マトリクス演算ユニット５２ａ
は、ＳＴＭを読み出しＳＴＭ内の腰部のパーツＵ１の基
準点座標データを取り出し（Ｓ４０４）、しかも、この
腰部のパーツＵ１に連結される胸部のパーツＵ２の基準
点Ｔ２のＴ１に対する座標データから、胸部パーツＵ２
のマトリクスＭL を演算する（Ｓ４０５）。すなわち、
パーツＵ１の基準点Ｔ１とパーツＵ２の基準点Ｔ２との
絶対座標系における座標位置が決定されたことになる。
これらの各パーツＵ１，Ｕ２のマトリクスＭ_L は、メモ
リ３のＲＡＭ内の表示用マトリクスＭＤに記憶される
（Ｓ４０６）。以後、同様の処理が、各パーツについて
実行される（Ｓ４０７〜Ｓ４２１）。

【０１３６】以上のようにＳ４０１〜Ｓ４１５の処理に
よってキャラクターの上半身の画像を表示するために、
各パーツ毎の基準点の座標、制御点の座標のマトリクス
Ｍ_tから骨Ｂを表示するためのマトリクスＭL が演算さ
れ、かつＳ４１６〜Ｓ４２１の処理によってキャラクタ
ーの下半身を表示するための同様なデータが演算された
ことになる。

【０１３７】したがって、これら一連の処理が終了する
と所定のモーションの第１番目の態様（図３の（ａ））
の全パーツのマトリクスＭL が演算され、同時にこの全
データが表示用マトリクスＭＤ内に設定記憶されたこと
になる。そして、この表示用マトリクスの内容を画像出
力制御ユニット（配置ユニット）５４によりディスプレ
イ２に再生することにより、図３の（ａ）の態様が画面
として表示されることになる。

【０１３８】＜パーツを配置するためのマトリクスＭ_L
の算出動作＞図１９におけるポリゴン（骨Ｂ）のマトリ
クスＭL の算出（Ｓ４０２、Ｓ４０５、Ｓ４０８、Ｓ４
１１、Ｓ４１４、Ｓ４１７、Ｓ４２０）の動作につい
て、一つの骨Ｂからなるパーツ（腰、胸、頭）の場合
と、二つの骨Ｂから構成されるパーツ（右腕、左腕、右
脚、左脚）の場合とに分けて説明する。

【０１３９】〔一つの骨の場合〕図２０〜図２３は、一
つの骨Ｂからなるパーツを配置するためのマトリクスＭ
を決定するための説明図である。図２０は、このマトリ
クスＭを求めるためのフローチャートである。図２１
は、基準点Ｔと制御点Ｓとが相対座標系に存在する場合
の説明図である。図２２は、図２１をＺ軸方向からみた
図である。図２３は、図２１のＸＹ平面をθZ だけ傾け
た平面をＹ軸方向から見た図である。

【０１４０】第２の実施形態は、ーＸ，−Ｙ，−Ｚの順
序で回転させたマトリクスＭがＺ，Ｙ，Ｘの順序で回転
させたマトリクスの転置行列になることを利用してい
る。すなわち、あるマトリクスにＲｘ，Ｒｙ，Ｒｚの各
成分を持つ回転マトリクスを乗じて回転させるに際し、
Ｘ軸を中心に負方向に回転させ、次にＹ軸を中心に正方
向に回転させ、次いでＺ軸を中心に正方向に回転させた
マトリクスＭが、Ｚ軸を中心に正方向に回転させ、次に
Ｙ軸を中心に正方向に回転させ、次にＸ軸方向に回転さ
せたマトリクスの転置行列になるという点を利用してパ
ーツの相対座標を求め、これによりｚ軸及びｙ軸に対す
る角度を求め、これら角度で行列計算をすることによ
り、絶対座標上に配置するパーツのマトリクスＭを求め
るようにしている。

【０１４１】図９に示すように所定のパーツＵは、基準
点Ｔの絶対座標（ｘ0，ｙ0，ｚ0）及び制御点Ｓの絶対
座標（ｘ1，ｙ1，ｚ1）のマトリクスＭｓで表される。
また、基準点Ｔの絶対座標（ｘ0，ｙ0，ｚ0）は、一般
には、ｘ，ｙ，ｚ直交座標系の原点にはない。

【０１４２】そこで、パーツＵの相対座標を求める（ス
テップ５０１）。この相対座標は、次の点に着目して得
るものである。あるマトリクスＭを座標移動（Ｔ）した
ものと座標回転（Ｒ）したものの合成である行列Ｍ^-1・
Ｍ（＝Ｅ）は、数式１４に示すように、

【０１４３】

【数１４】 Ｍ^-1・Ｍ＝（Ｔ^-1・Ｒ_z ^-1・Ｒ_y ^-1・Ｒ_x ^-1）・（Ｒｘ・Ｒｙ・Ｒｚ・Ｔ） ＝Ｅ となる。すなわち、マトリクスＭを逆行列で移動Ｔし、
かつｚ，ｙ，ｘの逆行列で回転（Ｒ）させたもの｛Ｍ^-1
＝（Ｔ^-1・Ｒ_z ^-1・Ｒ_y ^-1・Ｒ_x ^-1）（逆行列）｝と、
ｘ，ｙ，ｚで回転（Ｒ）させ、かつマトリクスＭを移動
Ｔしたもの｛Ｍ＝（Ｒ_x・Ｒ_y・Ｒ_z・Ｔ）｝とを合成し
てできる行列Ｅは、次のような性質を持つことが分か
る。

【０１４４】すなわち、回転（Ｒ）の逆行列は、角度の
符号を反転したもので取り扱うことができる。また、移
動（Ｔ）の逆行列は、座標の符号を反転したもので取り
扱うことができる。

【０１４５】そして、ｚ，ｙ，ｘの順序で回転したマト
リクスの角度成分（３×３）は、 Ｃｘ＝ cosθ_x ，Ｓｘ＝ sinθ_x 、Ｃｙ＝ cosθ_y ，Ｓ
ｙ＝ sinθ_y 、Ｃｚ＝ cosθ_z ，Ｓｚ＝ sinθ_z とする
と、

【０１４６】

【数１５】

【０１４７】となる。一方、−ｘ，−ｙ，−ｚの順序で
回転させたマトリクスＭは、上記と同様に、

【０１４８】

【数１６】

【０１４９】となる。数式１５及び数式１６より、

【０１５０】

【数１７】ｒ00＝ｍ00，ｒ01＝ｍ10，ｒ02＝ｍ20 ｒ10＝ｍ01，ｒ11＝ｍ11，ｒ12＝ｍ21 ｒ20＝ｍ02，ｒ21＝ｍ12，ｒ22＝ｍ22 となる。これは、Ｒ_z ^-1・Ｒ_y ^-1・Ｒ_x ^-1＝ t（Ｒ_x，
Ｒ_y，Ｒ_z）となることを表している。つまり、−ｘ，−
ｙ，−ｚの順序でマトリクスＭを回転させたものは、
ｚ，ｙ，ｘの順序でマトリクスＭを回転させたものの転
置行列になることを意味している。

【０１５１】ゆえに、制御点Ｓの絶対座標Ｇ（ｇｘ，ｇ
ｙ，ｇｚ）を制御点Ｓの相対座標Ｌ（ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0
）にするためには、カレントマトリックス（基準点Ｔ
に相当）を数式１８のようにする必要がある。

【０１５２】

【数１８】

【０１５３】このようなカレントマトリックスとなって
いるときに、移動成分（ｍ30，ｍ31，ｍ32）を絶対座標
（ｇｘ，ｇｙ，ｇｚ）から引くと、すなわち、ｘ＝ｇｘ
−ｍ30，ｙ＝ｇｙ−ｍ31，ｚ＝ｇｚ−ｍ32と置くことに
より、カレントマトリクス（基準点Ｔ）を原点に仮定す
ることができる。これにより、基準点Ｔは、図２０に示
すように、原点におくことができる。

【０１５４】このような状態に置かれているとして、制
御点Ｓの相対座標Ｌ（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｚ₀ ）を求める。こ
の制御点Ｓの相対座標Ｌ（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｚ₀ ）は、数式
１８を基に、

【０１５５】

【数１９】ｘ₀ ＝ｍ00・ｘ＋ｍ01・ｙ＋ｍ02・ｚ ｙ₀ ＝ｍ10・ｘ＋ｍ11・ｙ＋ｍ12・ｚ ｚ₀ ＝ｍ20・ｘ＋ｍ21・ｙ＋ｍ22・ｚ のように得ることができる。

【０１５６】この第２の実施形態における上記計算は、
通常の座標移動の計算量とほぼ同じである。一方、前記
第１の実施形態のように逆行列を求めてから相対座標を
求める計算であると、逆行列を求めるために座標移動の
計算量の約６倍程度かかり、さらに座標移動の計算が必
要となることから、最終的に座標移動の計算量の約７倍
必要であった。しかしながら、上述したようにこの第２
の実施形態では、第１の実施形態の計算量の約７分の１
に短縮することができる。

【０１５７】このようにして相対座標が算出されると、
sin θ_z，cosθ_z，sinθ_y ，cosθ_yを簡単に求めること
ができることになる。そこで、マトリクス演算ユニット
５２ａは、まず、数式２０から sinθ_z，cosθ_zを算出
する（ステップ５０２）。これは、図２１のものをｚ軸
方向から見ると、図２２に示すように、斜辺が（ｘ₀ ²＋
ｙ₀ ²）^1/2となり、かつｘ軸の長さがｘ₀ 、ｙ軸の長さ
がｙ₀ となるので、sinθ_z ，cosθ_z を簡単に算出する
ことができる。

【０１５８】

【数２０】

【０１５９】また、同様に、マトリクス演算ユニット５
２ａは、数式２１から sinθ_y ，cosθ_y を算出する
（ステップ５０２）。これは、図２０においてｘｚ平面
をθ_zだけ傾けた平面をｙ軸方向から見た場合には、図
２２に示すようになり、斜辺が（ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²＋ｚ₀ ²）
^1/2 、ｚ軸がｚ₀ 、ｚ軸に直交する軸が（ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²）
^1/2となるので、sinθ_y，cosθ_yは、数式２１のように
簡単に求めることができる。

【０１６０】

【数２１】

【０１６１】このようにして求めたsin θ_z ，cosθ_z，
sinθ_y，cosθ_y を使用して、マトリクス演算ユニット
５２ａは、数式２２により、基準点のマトリクスＭｃを
Ｚ，Ｙ回転させる（ステップ５０３）。これにより、制
御点ＳのマトリクスＭｓは、

【０１６２】

【数２２】

【０１６３】で求められる。

【０１６４】制御点ＳのマトリクスＭｓは、通常は、角
度θを与えて回転させるが、結局は、sinθ，cosθを求
めてから計算しているので、直接 sinθ，cosθを与え
て回転させた方がよいからである。

【０１６５】したがって、基準点のマトリクスＭｃを
ｚ，ｙ回転させたものは、数式２２のように、制御点Ｓ
のマトリクスＭｓとなる。このようにして求めたマトリ
クスは、骨のマトリクスＭとしてよい。

【０１６６】ここで別な見方をしてみると、Ｍｔを基準
点マトリクス、Ｍｓを制御点マトリクス、Ｍｂを骨Ｂの
マトリクス、Ｒｚをｚ軸回転、Ｒｙをｙ軸回転、Ｔを座
標移動（トランス）、及びＬを骨Ｂの長さとすると、骨
ＢのマトリクスＭｂと、基準点ＴのマトリクスＭｔと、
制御点のマトリクスＭｓとの間には、次の数式２３に示
すようになる。

【０１６７】

【数２３】Ｍｂ＝Ｒｙ・Ｒｚ・Ｍｔ Ｍｓ＝Ｔ・Ｍｂ＝（Ｌ，０，０，１）・Ｍｂ これは、骨Ｂがｘ軸方向に延びていることから、骨の長
さＬだけ移動したものが制御点ＳのマトリクスＭｓとな
る。

【０１６８】ここで、基準点ＴのマトリクスＭｔは、数
式２４に示すように、

【０１６９】

【数２４】

【０１７０】となっている。したがって、骨Ｂの制御点
ＳのマトリクスＭｓは、

【０１７１】

【数２５】Ｍｓ＝Ｔ・Ｍｂ＝Ｔ・Ｒｙ・Ｒｚ・Ｍｔ となる。

【０１７２】ここで、制御点Ｓの座標を（ｘ_S ，ｙ_S ，
ｚ_S ）とすると、基準点ＴのマトリクスＭｔを移動させ
て回転させる場合に、

【０１７３】

【数２６】

【０１７４】として与えられることになる。このように
本実施形態では、骨が一つの場合には、基準点Ｔに対す
る制御点Ｓの相対座標を求めることにより、sinθ_z，co
sθ_z、sinθ_y，cosθ_yを求め、しかも、これら sin、co
sの値を用いて基準点Ｔの制御点Ｓの座標を求めること
により、骨ＢのマトリクスＭを算出することにしてい
る。

【０１７５】〔二つの骨の場合〕図２４は、二つの骨か
らなるパーツを表示するためのフローチャートである。
図２５は、二つの骨Ｂn1、Ｂn2（図２に示すように、こ
こで、ｎは４，５，６，７である。）を有するパーツＵ
の基準点Ｔを直交座標系の原点（０，０，０）に配置し
た状態の図である。

【０１７６】マトリクス演算ユニット５２ａは、まず、
相対座標を求める（ステップ６０１）。この相対座標の
算出の方法は、前記図９、図２１〜図２３に示す骨一つ
の場合の算出方法と全く同一である。このようにして制
御点Ｓの相対座標を求めると、パーツＵの基準点Ｔは、
直交座標系の原点（０，０，０）に配置した状態になる
（図２５参照）。

【０１７７】図２５において、骨Ｂn1の長さをＬ1 、骨
Ｂn2の長さをＬ0 、基準点Ｔと制御点Ｓの長さをＬ1 と
し、制御点Ｓの座標を仮にＬ（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｚ₀ ）とす
ると、Ｌ1 ＝（ｘ₀ ²＋ｙ₀₂＋ｚ₀ ²）^1/2となる。

【０１７８】そこで、Ｌ1 について、sinθ_z ，cosθ
_z ，sinθ_y ，cosθ_y を算出する（ステップ６０２）。
これは、前述した骨一つの場合の計算方法と全く同様に
行えばよく、マトリクス演算ユニット５２ａは、sin θ
_z ，cosθ_z については数式２０を利用し、 sinθ_y ，c
osθ_y については数式２１を利用して、それぞれ算出す
る。

【０１７９】マトリクス演算ユニット５２ａは、上述し
たようにして得られたsinθ_z，cosθ_z，sinθ_y，cosθ_y
を使用し、行列計算を行うと長さＬ1 のマトリクスＭ
（すなわち制御点ＳのマトリクスＭｓ）を得ることがで
きる。

【０１８０】次に、骨Ｂn2のマトリクスＭ_b2は、制御点
ＳのマトリクスＭｓをｚ軸の上でθ_z2だけ回転させたも
のに相当する。したがって、次に骨Ｂn2のマトリクスを
算出することにする。

【０１８１】図２５において、θ_z2は線分Ｌ1 と線分Ｌ
0 とがなす角度であり、θ_z1は骨Ｂn1と骨Ｂn2とがなす
角度である。したがって、マトリクス演算ユニット５２
ａは、余弦定理を使用し、数式２７のようにして、cos
θ_zを算出する。

【０１８２】

【数２７】

【０１８３】また、sin²θ＋ cos²θ＝１の公式によ
り、sinθ＝±（１− cos²θ）^1/2となるから、マトリ
クス演算ユニット５２ａは、 cosθ_Z2を算出した後に、
上記式よりsinθ_z2を算出する（ステップ６０４）。な
お、骨Ｂn2が正方向に曲がるときにはsinθ_z2＝＋（１
−cos²θ_z2）^1/2となり、骨Ｂn2が逆に曲がるときにはs
inθ_z2＝−（１−cos²θ_z2）^1/2 となる。

【０１８４】次に、マトリクス演算ユニット５２ａは、
上述したようにして求めた sinθ_z2，cosθ_z2を使用
し、制御点ＳのマトリクスＭｓをθ_z2だけｚ軸上で回線
させる計算をする（ステップ６０５）。この計算につい
て、マトリクス演算ユニット５２ａは、数式２８を使用
して計算をしている。

【０１８５】

【数２８】

【０１８６】これにより、第１の実施形態のように角度
を計算しなくても、骨Ｂn2のマトリクスを直接得ること
ができる。

【０１８７】次に、骨Ｂn1のマトリクスＭについて求め
ることにする。まず、図２５における関係から、余弦定
理を適用すると、cosθ_z1は、数式２９のようになる。

【０１８８】

【数２９】

【０１８９】また、sin²θ＋ cos²θ＝１の公式によ
り、sinθ＝±（１− cos²θ）^1/2 となるから、マトリ
クス演算ユニット５２ａは、 cosθ₂₁を算出した後に、
上記式よりsinθ_z1を算出する（ステップ６０６）。な
お、骨Ｂn1が正方向に曲がるときには、sinθ_z1＝−
（１−cos²θ_z2）^1/2となり、骨Ｂn1が逆に曲がるとき
にはsinθ_z1＝＋（１−cos²θ_z1）^1/2となる。

【０１９０】次に、マトリクス演算ユニット５２ａは、
上述したようにして求めた sinθ_z1，cosθ_z1を使用
し、骨Ｂn2のマトリクスＭ（骨Ｂn1と骨Ｂn2の接続部で
あって、マトリクス（Ｒ_z2・Ｍｓ））をθ_z1だけ回転さ
せる計算をする（ステップ６０７）。この計算につい
て、マトリクス演算ユニット５２ａは、数式３０を使用
して計算をしている。

【０１９１】

【数３０】

【０１９２】これにより、第１の実施形態のように角度
を計算しなくても、骨Ｂn1のマトリクスを直接得ること
ができる。

【０１９３】〔第２の実施形態の利点〕本第２の実施形
態では、各骨が基準位置から実際に配置される際に当該
骨に与えられるマトリクスを直接得ることができる。こ
れは、第１の実施形態が、逆行列を求めてから一致処理
を実行し、その後に角度を計算し、その角度等から実際
に配置される骨のマトリクスにするという経路をたどっ
ているのに対して、第２の実施形態では、第１の実施形
態の７分の１の計算量で相対座標を出して、回転させる
ためのsin、cosを求め、これにより所定の回転等をさせ
ることにより、骨が配置されるマトリクスを直接算出し
ているため、計算量が少なくて済むことになる。

【０１９４】また、前記キャラクターの一連の動きに対
応して、前記基準点メモリ及び制御点メモリから読み出
したキャラクターの基準点の座標データ及び制御点の座
標データから、キャラクターの所定の座標系に対するマ
トリクスを直接求めているので、演算速度が高速にな
り、しかもキャラクターの配置を正確に行なうことがで
きる。

【０１９５】第２の実施形態では、これら基準点と制御
点とによって実質的にキャラクターの移動表示が可能と
なり、キャラクターの移動表示に必要なデータ量を低減
することができるとともに、キャラクターの所望の位置
に設定することが可能になり、キャラクターの多彩で自
由な動きを実現することができる。

【０１９６】第２の実施形態では、マトリクス演算ユニ
ット５２ａでは、前記基準点のマトリクスの転置行列を
利用して制御点の基準点に対する相対座標を演算し、こ
の相対座標から前記マトリクスを演算するための余弦、
正弦値をを求めるようにしたので、正確なマトリクスが
算出でき、またマトリクス算出値の再演算が必要なとき
にでも簡単かつ高速に再演算が可能になる。

【０１９７】第２の実施形態では、前記キャラクターが
複数の単位キャラクターを連結して構成されるものであ
る場合であって、基端側の単位キャラクターに対して前
記基準点が設けられ、また先端側の単位キャラクターに
対して前記制御点が設けられているときでも、マトリク
ス演算ユニット５２ａにより、前記制御点のマトリクス
に行列演算をして接続点における単位キャラクターのマ
トリクスを演算し、かつ前記単位キャラクターの接続点
のマトリクスに行列演算することにより他の単位キャラ
クターのマトリクスを演算できるので、連結したキャラ
クターの表現が多彩なものになる。

【０１９８】〔その他１〕次に、動きを作ったモデルと
画面に出したいモデルの体型が異なる場合が存在する。
このような場合には、マトリクスの座標成分を再計算す
る必要がある。例えば、第１の実施形態における図２に
おいて、骨Ｂ1 の基準点Ｔ1 と骨Ｂ3 の基準点Ｔ3 の距
離が異なるときを考えてみる。

【０１９９】骨Ｂ2 のマトリクスは、前記した第２の実
施形態による方法によって求められたマトリクスと同じ
ものといえる。しかしながら、もし、基準点Ｔ3 までの
距離が動きをつきった元のモデルより長い場合、当然、
骨Ｂ3 のマトリクスは第２の実施形態で計算したマトリ
クスと一致しない。このような場合には、骨Ｂn3のマト
リクスの座標成分を再計算する必要があるのである。

【０２００】また、ゲームの中での座標系と動きを作っ
た座標系とは、一般的に、一致しない。例えばｚ軸方向
に走っている動きを作った場合、実際のゲーム上では、
ｘｚ平面上を動けなければならない。

【０２０１】よって、始めにｙ軸上の角度成分θ_y を回
転させておいてから、動きのマトリクスを乗じて計算す
る必要がある。このとき、骨のマトリクスに右から、角
度θ_yの座標変換をかけてやればよい。

【０２０２】第１の実施形態では、θ_y 回転させてか
ら、各パーツの角度や座標を順次計算していたが、上述
した第２の実施形態では、このような計算のやり直しに
対して、マトリクス自体を加工することで対処できるた
めに、計算量が少なくできることが分かる。

【０２０３】〔その他２〕前記第２の実施形態におい
て、マトリクスが与えられたときに、角度を簡単に計算
できる方法について説明する。前記数式１５を利用する
ことにより、数式３１に示すように、θｙ，θｘ，θｚ
を算出することができる。

【０２０４】

【数３１】

【０２０５】このように要素ｍを用いることにより、θ
ｙ，θｘ，θｚを算出することができる。

【０２０６】また、この場合は、ｚ，ｙ，ｘの順序で回
転させた場合のθｚ，θｙ，θｘだが、同様な方法によ
り、任意の回転軸の順での回転各を求めることができ
る。例えば、ｙ，ｘ，ｚの順序で回転させる場合、数式
１５を参照して、数式３２により求めることができる。

【０２０７】

【数３２】

【０２０８】この数式２８の結果を使用することによ
り、数式３３のように、θｘ，θｙ，θｚを算出するこ
とができる。

【０２０９】

【数３３】

【０２１０】上の結論は、角度と角度を接続するときに
有効である。例えば、θ_x0，θ_y0，θ_z0と、θ_x1，
θ_y1，θ_z1の角度差を算出したいときに、これらを単純
に差し引いても、回転軸の順番が重要であるために、角
度の差とならない。このような場合、次の数式３４，３
５が成立するマトリクスＭｘを算出すればよい。

【０２１１】

【数３４】Ｍｘ・Ｒ_x0・Ｒ_y0・Ｒ_z0＝Ｒ_x1・Ｒ_y1・Ｒ_z1

【０２１２】

【数３５】 Ｍｘ＝Ｒ_x1・Ｒ_y1・Ｒ_z1・Ｒ_z0 ^-1・Ｒ_y0 ^-1・Ｒ_x0 ^-1 この数式３５の右辺は、−θ_x0，−θ_y0，−θ_z0，
θ_x1，θ_y1，θ_z1の順序で回転させたのと同じことであ
る。このようにして計算したマトリクスＭｘから成分を
取り出して角度を計算すれば、角度の差を正確に求める
ことができる。このようにして得られる結論は、モーシ
ョンとモーションとを滑らかにつなぐ理論に応用するこ
とができる。

【０２１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる画
像処理によれば、前記基準点と制御点とによって定まる
座標系領域に前記キャラクターを表示するようにしたの
で、これら基準点と制御点とによって実質的にキャラク
ターの移動表示が可能となり、キャラクターの移動表示
に必要なデータ量を低減することができるとともに、制
御点を所望の位置に設定することにより、キャラクター
の多彩で自由な動きを実現することができる。

【０２１４】また、前記移動指令に基づいて決定された
前記キャラクターの一連の動きに対応して、前記基準点
メモリ及び制御点メモリから読み出したキャラクターの
基準点の座標データ及び制御点の座標データから各キャ
ラクターの所定の座標系に対する角度を角度演算ユニッ
トで算出し、その求めた角度にキャラクターを配置する
ため、キャラクターの移動を表す角度を予め記憶しなく
ても、キャラクターの移動の都度この角度を演算し、演
算された角度でキャラクターを表示することができる。

【０２１５】この角度を基準点の座標系に対する角度と
して演算することにより、基準点に対して正確にキャラ
クターを配置することができる。

【０２１６】また、前記キャラクターを表示するための
データを所定の座標系に予め記憶し、このキャラクター
データによって形成されるキャラクターを前記座標系領
域に配置することにより、キャラクターを構成するため
の点毎に移動状態の座標データを登録することを省略す
ることができ、キャラクターの移動表示に必要なデータ
量を大幅に低減することができる。

【０２１７】また、基準点のマトリクスの逆行列を制御
点の絶対座標に乗じることにより制御点の基準点に対す
る相対座標を演算し、この相対座標から前記角度を演算
することにより、基準点の座標系対する制御点が成す角
度を容易に求めることができ、移動表示のための処理動
作が迅速化される。

【０２１８】さらに、前記基準点をキャラクターの基端
側に設定し、前記制御点をキャラクターの先端側に設定
することにより、キャラクターに人体に近似した動きを
実現しながら、前記本発明の種々の効果を達成すること
ができる。

【０２１９】また、複数の単位キャラクターが連結して
一つのキャラクターが構成されるようなものでも、基準
点と制御点とを設定するだけで、キャラクターの移動状
態を表示することができる。

【０２２０】また、前記キャラクターの一連の動きに対
応して、前記基準点メモリ及び制御点メモリから読み出
したキャラクターの基準点の座標データ及び制御点の座
標データから、キャラクターの所定の座標系に対するマ
トリクスを直接求めているので、演算量が極端に少なく
なり、かつ演算速度が高速になり、しかもキャラクター
の配置を正確に行なうことができる。

【０２２１】これにより、これら基準点と制御点とによ
って実質的にキャラクターの移動表示が可能となり、キ
ャラクターの移動表示に必要なデータ量を低減すること
ができるとともに、キャラクターの所望の位置に設定す
ることが可能になり、キャラクターの多彩で自由な動き
を実現することができる。

【０２２２】また、前記マトリクス演算ユニットでは、
前記基準点のマトリクスの転置行列を利用して制御点の
基準点に対する相対座標を演算し、この相対座標から前
記マトリクスを演算するための余弦、正弦値をを求める
ようにしたので、正確なマトリクスが算出でき、またマ
トリクス算出値の再演算が必要なときにでも簡単かつ高
速に再演算が可能になる。

【０２２３】また、前記キャラクターが複数の単位キャ
ラクターを連結して構成されるものである場合であっ
て、基端側の単位キャラクターに対して前記基準点が設
けられ、また先端側の単位キャラクターに対して前記制
御点が設けられているときでも、マトリクス演算ユニッ
トにより、前記制御点のマトリクスに行列演算をして接
続点における単位キャラクターのマトリクスを演算し、
かつ前記単位キャラクターの接続点のマトリクスに行列
演算することにより他の単位キャラクターのマトリクス
を演算できるので、連結したキャラクターの表現が多彩
なものになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る形体の多角形表示処理装置の第１
の実施形態を示すブロック図である。

【図２】本実施形態で使用される表示用形体を示す説明
図である。

【図３】本実施形態で実現される表示用形体の動きの例
を示す説明図である。

【図４】本実施形態のメモリの構成例を示す説明図であ
る。

【図５】本実施形態の機能ブロック図である。

【図６】本実施形態の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図７】本実施形態の表示用マトリクスの構成例を示す
説明図である。

【図８】部品パーツの角度を算出する動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図９】同実施形態における部品パーツがＸＹＺ座標系
に置かれた状態の説明図である。

【図１０】同実施形態における一つの部品パーツの基準
点ＴがＸＹＺ座標系の原点に置かれた状態の説明図であ
る。

【図１１】部品パーツが複数の単位キャラクターによっ
て構成される場合の角度の算出動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図１２】同実施形態におけるトの基準点ＴをＸＹＺ座
標系の原点に配置した状態を示す説明図である。

【図１３】同実施形態における二つの単位キャラクター
の基準点ＴをＸＹＺ座標系原点に、制御点ＳをＸＹＺ座
標系のＸ軸の一点に配置した状態を示す説明図である。

【図１４】同実施形態における基準点Ｔを原点に、接続
点ＱをＸＹＺ座標系のＸ軸の一点に配置した状態を示す
説明図である。

【図１５】同実施形態におけるパーツをＸＹＺ座標系の
Ｙ，Ｚ平面からみた図である。

【図１６】同実施形態の利点を説明するための説明図で
ある。

【図１７】同実施形態の他の利点を説明するための説明
図である。

【図１８】本発明の第２の実施形態を示す機能ブロック
図である。

【図１９】同第２の実施形態の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図２０】同第２の実施形態の骨一つのときのマトリク
スの算出方法を説明するためのフローチャートである。

【図２１】同第２の実施形態の骨一つのときのマトリク
スの算出に使用するための説明図である。

【図２２】同第２の実施形態の骨一つのときにマトリク
スの算出に使用するための説明図でるあ。

【図２３】同第２の実施形態の骨一つのときにマトリク
スの算出に使用するための説明図でるあ。

【図２４】同第２の実施形態において骨二つのときのマ
トリクスを算出する方法を説明するためのフローチャー
トである。

【図２５】同第２の実施形態の骨二つのときにマトリク
スの算出方法の説明に使用する説明図である。

【符号の説明】

１ 画像処理装置 ２ ディスプレイ（表示装置） ３ メモリ ４ 操作盤 ５ 画像表示処理装置 ６ 画面 ３１ モーションデータ用メモリ ３２ 制御点メモリ ３３ 基準点メモリ ３４ ポリゴンデータメモリ ３５ 補助メモリ ５０ ＣＰＵ ５１ モーション選択ユニット ５２ 座標位置決定ユニット ５２ａ マトリクス演算ユニット ５３ 角度演算ユニット ５４ 画像出力制御ユニット ５５ 画像出力制御回路 Ｃ、Ｃａ、Ｃｂ キャラクター Ｂ、Ｂn1、Ｂn2 骨（単位キャラクター） Ｕ１ パーツ（キャラクター） Ｕ２ パーツ（キャラクター） Ｕ３ パーツ（キャラクター） Ｕ４ パーツ（キャラクター） Ｕ５ パーツ（キャラクター） Ｕ６ パーツ（キャラクター） Ｕ７ パーツ（キャラクター） Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７ 基準点 Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７ 基準点 Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７ 接続点

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の図形を移動させながら表示できる
   ように構成した画像処理装置において、 前記図形の一連の動きに対応し、この図形を表示するた
   めの基準となる基準点を記憶する基準点メモリと、 前記基準点に対する図形の他の位置を決定するための制
   御点を記憶する制御点メモリと、 前記図形に移動指令を出力する操作手段と、 当該移動指令に基づいて、前記基準点と制御点とによっ
   て定まる座標系領域に前記図形を配置するための画像処
   理を行なう画像表示処理手段と、 を備える画像処理装置。
2. 【請求項２】 さらに、前記移動指令に基づいて決定さ
   れる前記図形の一連の動きに対応して、前記基準点メモ
   リ及び制御点メモリから読み出した基準点の座標データ
   及び制御点の座標データから、図形が所定の座標系に対
   して成す角度を求める角度演算手段と、その求めた角度
   に前記図形を配置する配置手段とを備える請求項１記載
   の装置。
3. 【請求項３】 前記角度演算手段は、前記基準点の座標
   系に対する制御点がなす角度を演算し、前記配置手段は
   当該基準点からこの角度をもって前記図形を配置する請
   求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 さらに、前記図形を表示するためのデー
   タを所定の座標系に予め記憶するメモリを備え、前記画
   像表示処理手段は、このデータによって形成される図形
   を前記座標系領域に配置する請求項１記載の装置。
5. 【請求項５】 前記角度演算手段は、前記基準点のマト
   リクスの逆行列を制御点の絶対座標に乗じることにより
   制御点の基準点に対する相対座標を演算し、この相対座
   標から前記角度を演算する請求項２記載の装置。
6. 【請求項６】 前記図形が複数のパーツが連結されたキ
   ャラクターであり、このキャラクターの本体に対して基
   端側のパーツに前記基準点が設けられ、また先端側のパ
   ーツに対して前記制御点が設けられていると共に、前記
   画像表示処理手段は、パーツ同士の接続点を演算する接
   続点演算手段を備え、前記角度演算手段は、この接続点
   におけるパーツ同士の連結角度を演算するとともに、こ
   の接続点が前記基準点の基準座標に対して成す角度を演
   算し、前記配置手段は、基端側のパーツを基準点からこ
   の角度をもって配置するとともに、前記接続点から前記
   連結角度をもって他のパーツを配置するようした請求項
   ２記載の装置。
7. 【請求項７】 前記基準点を図形の基端側に設定し、前
   記制御点を図形の先端側に設定する請求項１乃至６のい
   ずれか一項記載の装置。
8. 【請求項８】 前記画像表示処理手段は、前記制御点を
   所望の位置に変更ないしは設定可能な制御点変更・設定
   手段を備える請求項１記載の装置。
9. 【請求項９】 前記角度演算手段は、前記角度を前記図
   形に対して定義された長さのデータを持つ骨格に基づい
   て演算する請求項３記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記画像表示処理手段は、前記移動指
    令に基づいて決定される前記図形の一連の動きに対応し
    て、前記基準点メモリ及び制御点メモリから読み出した
    基準点の座標データ及び制御点の座標データから、前記
    図形の所定の座標系に対するマトリクスを求めるマトリ
    クス演算手段と、その求めたマトリクスに合わせて前記
    図形を配置する配置手段とを備える請求項１記載の装
    置。
11. 【請求項１１】 前記マトリクス演算手段は、前記基準
    点の座標系に対する制御点がなすマトリクスを演算し、
    前記配置手段は当該マトリクスに基づいて前記図形を配
    置する請求項１０記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記マトリクス演算手段は、前記基準
    点のマトリクスの転置行列を利用して制御点の基準点に
    対する相対座標を演算し、この相対座標から前記マトリ
    クスを演算する請求項１１記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記図形が複数のパーツを連結したキ
    ャラクターであり、このキャラクター本体の基端側にあ
    るパーツに前記基準点が設けられ、また先端側にあるパ
    ーツに対して前記制御点が設けられており、前記マトリ
    クス演算手段は、前記制御点のマトリクスに行列演算を
    適用して接続点におけるパーツのマトリクスを演算し、
    かつ前記パーツの接続点のマトリクスに行列演算を適用
    することにより他のパーツのマトリクスを演算し、前記
    配置手段は、前記各パーツのマトリクスに基づいて前記
    キャラクターを所定の座標系に配置するようした請求項
    １０記載の装置。
14. 【請求項１４】 所定の図形を移動させながら表示でき
    るようした画像処理方法において、 前記図形の一連の動きに対応し、この図形を表示するた
    めの基準となる基準点を設定する基準点位置設定工程
    と、 前記基準点に対する図形の他の位置を決定するための制
    御点を設定する制御点位置設定工程と、 前記図形に移動指令を出力する移動指令出力工程と、 この移動指令に基づいて、前記基準点と制御点とによっ
    て定まる座標系領域に前記図形を表示する表示工程と、 を備える画像処理方法。