JPH0950541A - 仮想画像生成装置及びその方法 - Google Patents

仮想画像生成装置及びその方法

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JPH0950541A JP7204849A JP20484995A JPH0950541A JP H0950541 A JPH0950541 A JP H0950541A JP 7204849 A JP7204849 A JP 7204849A JP 20484995 A JP20484995 A JP 20484995A JP H0950541 A JPH0950541 A JP H0950541A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 仮想空間における重なり判定を正確にし、好
適な透過処理を行う。 【構成】 ゲーム画像等の仮想画像生成技術に関し、障
害物等に関する形状データを記憶する形状データ記憶手
段１０９と、被写体の位置データを特定する位置データ
特定手段１０１と、形状データと位置データとに基づい
て、視点と被写体との間に物体が重なって視点から観察
されるか否かを判定する重なり判定手段１０８，１０１
と、重なり状態であると判定したときに物体に所定の透
過処理（メッシュ処理、半透明処理等）した仮想画像を
生成する画像生成手段１１０，１１２と、を備えて構成
される。重なり判定を視点からオブジェクトに向かうベ
クトルと障害物からオブジェクトに向かうベクトルとを
用いて正確に行い、メッシュ処理等の透過処理により、
物体に隠された被写体を好適に表示できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はゲーム装置、シミュ
レータ等に用いる仮想画像の生成技術に係り、特に仮想
的に生成した３次元空間（以下「仮想空間」という。）
に存在する物体を、所定の視点に対応する２次元平面に
投影（透視投影）した際に得られる画像（以下「仮想画
像」という。）の生成技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、３次元空間を移動する移動体（オ
ブジェクト）の間で対戦を行うことが可能な仮想画像生
成装置を搭載したゲーム装置やシミュレータが開発され
ている。これら仮想画像生成装置は、一般に、予め記憶
したプログラムを実行するコンピュータ装置を内蔵した
仮想画像生成装置本体と、画面上に表示するオブジェク
トの仮想画像内での移動を指令する操作信号をコンピュ
ータ装置に供給する入力装置と、コンピュータ装置によ
り生成されたプログラム展開に対応する仮想画像を表示
するディスプレイと、そのプログラム展開に伴う音響を
発生する音響装置とを備えている。
【０００３】上記のような構成のゲーム装置の例とし
て、操作者自らが操作するオブジェクト（ロボット、人
間等）と対戦相手である敵のオブジェクトとが、仮想空
間内に設定された地形（以下「仮想地形」という。）を
利用して対戦するストーリーをテーマとしたものがあ
る。このゲーム装置の操作者に操作される各オブジェク
トは、互いに仮想地形の一部として設けられた障害物等
の陰に隠れながら、相手の隙を見て弾を撃つ等の攻撃を
加える。
【０００４】これら仮想空間内の動きを３次元表示する
ためには、所定の視点から仮想空間を観察した際に認識
される画像を用いる。そのため、仮想空間の座標系を所
定の視点から透視し、視点の前面の２次元平面に投影す
る透視投影のための座標変換を行う。多くの場合、操作
者に自己の操作するオブジェクトを認識させるために、
仮想画像の視点からの視線は自己のオブジェクトに向け
られる。自己の操作するオブジェクトは被写体としてデ
ィスプレイのほぼ中央に表示されるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、仮想画
像の視点は自己のオブジェクトと一定の位置関係を有し
ながら移動するため、時として自己のオブジェクトを観
察する視線の間に障害物が入り込む場合がある。かかる
場合、自己のオブジェクトは障害物に隠されるので、自
己のオブジェクトの動きが認識できなくなり操作が行え
なくなるという問題があった。自己のオブジェクトが操
作できなければ、ゲーム展開における緊張感が減殺さ
れ、ゲームの面白さを損なってしまう。
【０００６】このようなケースを図６を参照して説明す
る。被写体Ｒ’を当該仮想画像の視点となる仮想的なカ
メラＣ’が観察すると、同図（Ａ）に示すように、視線
を障害物Ｏが遮ってしまう位置関係となる場合が生ず
る。視線が遮られると、生成された仮想画像は同図
（Ｂ）のように、被写体Ｒが障害物Ｏに隠されて表示さ
れるものとなる。このため、操作対象たる被写体Ｒ’を
どのように操作すればよいのか、操作者は判断できなく
なるのである。
【０００７】かかる事態を回避するためには、（１）障
害物を表示しない、（２）障害物を最初からワイヤーフ
レームで表示する、等の方法が考えられる。
【０００８】しかし、（１）このような方法を採ると、
自己のオブジェクトの認識はできても障害物が認識でき
なくなるため、新たな問題が生ずる。（２）のような方
法を採ると、障害物の認識は一応可能であるが、被写体
Ｒが障害物Ｏに隠されていない場合でも、障害物がワイ
ヤーフレームによって表示されるため、ゲーム等の雰囲
気を損ねるおそれがある。
【０００９】このような問題を解決するために、本願発
明は、上記（１）及び（２）の手段をとることなく、し
かも、ゲーム等の雰囲気を損なわない仮想画像生成装置
を提供することを目的とする。本願発明の第２の目的
は、仮想空間において被写体が物体に重なって表示され
得るか否かを正確に判定し、さらに被写体及び物体をと
も好適に認識し得る透過処理をする仮想画像生成装置及
びその方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、この出願に係わる発明は、仮想的に設定した
仮想空間（例えば、ワールド座標系で示される空間）内
において仮想空間に存在する被写体（操作者の操作する
ロボット、飛行機等のオブジェクト）を所定の視点（仮
想空間の上下関係から見て被写体の斜め上方等）から観
察した際に得られる仮想画像（ゲーム画像、シミュレー
ション画像等）を生成する仮想画像生成方法であって、
仮想空間に存在する物体（仮想的な地形、障害物、地面
の凹凸等）に関する形状データ（ポリゴンデータ、形状
の位置を特定するデータ、面データ等）と被写体の位置
データ（座標データ等）とに基づいて、所定の条件が成
立するか否かを判定し、例えば、視点と被写体との間に
物体が視点から重なって観察されるか否かを判定し、被
写体と物体とが所定の重なり状態であると判定したとき
には物体に所定の透過処理（メッシュ処理、半透明処
理、物体をワイヤーフレームによって構成する等）した
仮想画像を生成し、被写体と物体とが所定の重なり状態
以外の状態であると判定したときには物体の透過を行わ
ない非透過処理（通常のテクスチャデータの貼り付け処
理等）した仮想画像を生成する。
【００１１】すなわち、請求項１記載の発明は、仮想的
に設定した仮想空間内において当該仮想空間に存在す
る、後述の被写体や物体等の図形を所定の視点から観察
した際に得られる仮想画像を透過させて、又は透過させ
ることなく生成する仮想画像生成装置であって、前記透
過処理がされていない画像を、所定の条件が成立した以
降、透過させる画像とし、この所定の条件の終了以降
は、透過処理がされている画像を透過処理がされていな
い画像とする画像生成手段を備えることを特徴とする。
【００１２】そして、請求項２記載の発明は、前記仮想
空間に存在する物体に関する形状データを記憶する形状
データ記憶手段と、前記被写体の位置データを特定する
位置データ特定手段と、前記形状データ記憶手段が記憶
する前記形状データと前記位置データ特定手段が特定し
た前記被写体の位置データとに基づいて、前記視点と前
記被写体との間に前記物体が前記視点から重なって観察
されるか否かを判定する重なり判定手段と、前記重なり
判定手段が前記被写体と前記物体とが所定の重なり状態
であると判定したときには前記物体に所定の透過処理し
た仮想画像を生成し、前記被写体と前記物体とが前記所
定の重なり状態以外の状態であると判定したときには前
記物体の透過を行わない非透過処理した仮想画像を生成
する画像生成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】請求項３記載の発明は、前記視点が前記被
写体を観察する方向に向いた第１のベクトルと、前記物
体が被写体に向いた第２のベクトルとが前記重なり判定
手段によってそれぞれ求められるとともに、この第１の
ベクトルと第２のベクトルが成す角度を求め、この角度
が所定の基準角に対して所定の関係にあるときに前記重
なり状態にあると判定し、一方、所定の関係にないとき
には重なり状態以外の状態であると判定することを特徴
とする。好適には、この第１のベクトルと第２のベクト
ルが成す角度と所定の基準角とを比較し、この角度が前
記基準角より小さい場合に前記重なり状態であると判定
し、前記角度が前記基準角より大きい場合に前記重なり
状態以外の状態であると判定する。
【００１４】前記角度としては、例えば、各ベクトルを
所定の座標平面に投射した際の角度が選定される。前記
基準角は、例えば、両ベクトルがほぼぼ同一の方向を向
いていると判定しうる程度の大きさに選定される。
【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の仮想画像生成装置において、重なり判定手段は、被写
体に予め設定された第１基点（被写体の下端、又は幾何
学的な重心、又はその他の外形上の点等）についての所
定の地点（ワールド座標系のＸＺ平面等）からの変位
（Ｙ軸方向の変位、すなわち「高さ」等）と物体に予め
設定された第２基点（物体最上端或いは幾何学的中心）
についての地点からの変位（物体の「高さ」等）とを比
較し、第１基点についての変位が第２基点についての変
位より小さい場合に重なり状態であると判定し、第１基
点についての変位が第２基点についての変位より大きい
場合に重なり状態以外の状態であると判定する。
【００１６】請求項５に記載のように、請求項３に記載
した重なり判定と請求項４に記載した重なり判定とを併
用し、両判定条件を満たすとき重なり状態と判定しても
よい。
【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項２に記載
の仮想画像生成装置において、画像生成手段は、透過表
示を行う場合に所定のパターン（数ドット毎に画素を入
れ換えるパターン、ストライプ状のパターン等）にした
がって物体を表示するための画素の代わりに被写体を表
示するための画素を表示する仮想画像を生成する。
【００１８】請求項７に記載の発明は、請求項５に記載
の仮想画像生成装置において、パターンは、物体を表示
するための画素と被写体を表示するための画素とを交互
に順次並べるものである。
【００１９】本発明によれば、透過処理されることなく
表示されている障害物等の物体を、所定の条件が成立し
た場合、例えば、視点から被写体を観察した場合に被写
体と物体との間に物体が入り込んだ場合、物体に透過処
理を適用し、この条件の成立が終了した場合は、物体の
画像生成が非透過処理に復帰する。
【００２０】通常、視点から被写体を観察した場合に被
写体の間に物体が入り込む場合には、物体に被写体が遮
られて、仮想画像の観察者に対し、被写体の映像が十分
に与えられなくなる。本発明は、被写体が物体に隠され
得るような状態を重なり状態であると判定し、その物体
に対して透過処理を施すので、障害物と被写体との映像
が十分に観察者に与えられる。その結果、観察者は障害
物の存在を認識しつつ被写体に好適な操作を与えること
ができ、ゲーム等の雰囲気が損なわれたと感ずることが
ない。
【００２１】なお、複数の物体について重なり状態が判
定された場合は、重なり状態が判定された物体のそれぞ
れについて透過処理がされることになる。
【００２２】特に、視点からみて被写体と視点との間に
物体が入り込むような位置関係となるとき、視点から被
写体へのベクトルと物体から被写体へのベクトルの方向
とは、ほぼ同一の方向を向くことになる。このとき、両
ベクトルが互いに成す角度は、比較的小さいものにな
る。
【００２３】請求項３に記載の発明によれば、この角度
を基準角と比較するので、基準角として重なりを判定す
る程度に十分な小さい角度を設定しておけば、物体が被
写体に重なって観察されるか否かを正確に判定できる。
【００２４】一方、視点が被写体の上方から被写体を観
察するような位置に設定される場合を例に採れば、被写
体の高さが物体の高さより低いときに物体が被写体を隠
す重なり状態が生じ得る。
【００２５】請求項４に記載の発明によれば、被写体上
の第１基点と物体上の第２基点との各々の変位、すなわ
ち上記例でいえば「高さ」に相当するパラメータを比較
するので、被写体と物体とが重なり状態となりうる位置
関係にあるか否かを判定できる。請求項５項にあるよう
に、請求項３に記載した重なり判定と併用することが、
判定の正確さを期す上で好ましい。
【００２６】請求項６に記載の発明によれば、透過処理
を所定のパターンにしたがって画素を入れ換えて表示す
るので、物体及び被写体をともに認識し得る仮想画像が
生成される。特に、請求項６に記載の発明のように、所
定のパターンを物体表示用の画素と背景表示用の画素と
を交互に表示する場合には、物体の質感を損ねることな
く被写体をも含む物体の陰に入る背景をも十分に明瞭に
表示し得る仮想画像が表示される。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００２８】（Ｉ）構成の説明 本発明の実施の本形態に係るゲーム装置は、被写体であ
るオブジェクト（ロボット）同士が３次元空間内で対戦
するストーリー展開を有するものである。操作者は、自
己のロボットを操作して仮想空間内を自在に移動し、対
戦相手のロボットを攻撃する。仮想画像を観察する視点
（カメラ）は自己のロボットに付随して移動するものと
する。
【００２９】図１に、本形態に係るゲーム装置の構成図
を示す。図１に示すように、当該ゲーム装置１０００
は、基本的構成要素としてゲーム装置本体１０、入力装
置１１、出力装置１２、ＴＶモニタ１３、及びスピーカ
１４を備えている。
【００３０】入力装置１１は、ロボットを移動させるた
めに操作者の左右の手により操作する操作レバーを備え
る。操作レバーの操作状態に対応したコードは、操作信
号として入出力インターフェース１０６に伝達される。
出力装置１２は、操作者に装置の動作状態を知らせるた
めの各種ランプ類を備える。ＴＶモニタ１３は、この対
戦型ゲームの画像を表示するもので、ＴＶモニタの代わ
りに、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：head mou
nted display ）、プロジェクタ等を用いてもよい。
【００３１】画像生成手段としてのゲーム装置本体１０
は、カウンタ１００、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１０
１を有するとともに、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、サ
ウンド装置１０４、入出力インターフェース１０６、ス
クロールデータ演算装置１０７、コ・プロセッサ（補助
演算処理装置）１０８、地形デ−タＲＯＭ１０９、ジオ
メタライザ１１０、形状デ−タＲＯＭ１１１、描画装置
１１２、テクスチャデ−タＲＯＭ１１３、テクスチャマ
ップＲＡＭ１１４、フレームバッファ１１５、画像合成
装置１１６、Ｄ／Ａ変換器１１７を備えている。なお、
ゲーム装置本体１０は、所定のインターバル（例えば、
テレビジョン方式の垂直同期期間に相当する１／６０
秒）毎に新たな仮想画像を生成する。
【００３２】位置データ特定手段、重なり判定手段とし
てのＣＰＵ１０１は、バスラインを介して、初期値から
カウントするカウンタ１００、ゲームの進行と画像生成
を行うプログラムなどを記憶したＲＯＭ１０２、テンポ
ラリデ−タを記憶するＲＡＭ１０３、サウンド装置１０
４、入出力インターフェース１０６、スクロールデータ
演算装置１０７、コ・プロセッサ１０８、及びジオメタ
ライザ１１０に接続されている。
【００３３】ＲＡＭ１０３はポリゴンデータの座標変換
等を行う際に必要なデータの格納を一時的に行うもの
で、ジオメタライザに対する各種コマンドの書込み（オ
ブジェクトの表示など）、変換処理の演算時のマトリク
ス演算結果等を格納する。
【００３４】入出力インターフェース１０６は、入力装
置１１から操作信号が入力されるとＣＰＵ１０１に割り
込み処理の要求をし、ＣＰＵ１０１からランプ表示用の
データが供給されるとこのデータを出力装置１２に供給
する。
【００３５】サウンド装置１０４は、電力増幅器１０５
を介してスピーカ１４に接続されている。サウンド装置
１０４により出力された音声信号は、電力増幅機１０５
により電力増幅されスピーカ１４に供給される。
【００３６】ＲＯＭ１１１は、仮想画像を生成するため
に必要な物体についての形状データ、すなわち、自己の
ロボットや対戦相手のロボット、爆弾の炸裂映像、仮想
地形を構成する障害物、背景、地形等のポリゴンデータ
を格納する。
【００３７】一方、ＲＯＭ１０９には、被写体（オブジ
ェクト）が障害物等の地形に隠されるか否かの重なり判
定、及び、被写体が他の地形形状に衝突するか否かの当
たり判定に必要な物体（建造物、障害物、地形等）につ
いての形状データを格納する。
【００３８】ＲＯＭ１０９に格納するデータ群は、ＲＯ
Ｍ１１１に格納された画像表示用の比較的精緻なポリゴ
ンデータ群に比べ、重なり判定等を行うに足りる粗い単
位で構成されたものである。例えば、仮想地形を構成す
る各物体やオブジェクトについて、表面の細かい凹凸情
報は無視し全体を立方体に見立てた場合に、ＲＯＭ１０
９は、当該立方体を表示するためのデータを立方体の各
面を特定する番号とともに格納する。
【００３９】このデータに基づいて、各物体とオブジェ
クトとの当たりや重なりを判定できる他、各物体につい
ての形状、すなわち、各物体の高さ、幅、奥行き等を判
定できる。ここで、例えば地形に関するデータは地形を
定義する各面のＩＤを含み、このＩＤと各地形面の関す
るとはテーブル化されてＲＯＭ１１１に記憶されてい
る。なお、ポリゴンデータとは、複数の頂点の集合から
なり、各物体の形状を構成する要素であるポリゴン（多
角形：主として３角形又は４角形）の各頂点を相対座標
又は絶対座標で指示したデータ群をいう。
【００４０】仮想画像を生成するためには、仮想空間に
おけるオブジェクト、障害物等の各物体の相対位置を示
す座標系（ワールド座標系）を、ある特定の視点（例え
ば、カメラ等）から仮想空間を見た２次元の座標系（視
点座標系）に変換する必要がある。視点は、操作対象で
ある被写体を所定の位置（例えば、被写体の斜め上方）
から観察する位置に設定される。ゲーム展開によって視
点と被写体の位置関係が変化する場合もある。被写体の
位置を示す座標は入力装置１１から操作信号としてＣＰ
Ｕ１０１に供給される。
【００４１】入力装置１１から操作信号が入力される
と、ＣＰＵ１０１は操作信号に対応した被写体の移動を
させるべく、次のインターバルにおける視点の座標及び
オブジェクトの座標を生成する。これら座標が定まると
ＣＰＵ１０１が物体同士の重なり判定や当たり判定を行
う。
【００４２】オブジェクトや障害物等の各物体は、各々
が複数のポリゴンデータにより構成される。各物体は、
物体を構成する多角形のうち、いずれかの頂点を原点と
して他の頂点の座標を示す座標系（ボディ座標系）で全
体形が決定され、各物体を構成するポリゴンデータが関
連づけられる。
【００４３】仮想画像を観察する視点からみて、オブジ
ェクト等が障害物の陰に入った際に障害物を透過処理す
る場合には、物体同士の重なり状態の判定を行う必要が
ある。この重なり判定は本発明に係り、詳しくは後述す
る。また、オブジェクトや障害物に弾丸や光線が当たっ
た場合に炸裂映像等を表示させるためには、各物体同士
の相対位置を演算して各物体同士が衝突しているか否か
を判定する当たり判定を行う必要がある。ボディ座標系
で示された各物体の相対的な位置を得るために、仮想空
間を構成する所定の座標系（ワールド座標系）に変換す
る。各物体の相対位置が判れば物体が互いに衝突してい
るか否かが判定できる。
【００４４】仮想空間の座標系における各物体の相対位
置が定まると、仮想画像を生成するために、これら仮想
空間に存在する各物体をいずれかの視点で観察（例えば
カメラで撮影）した如く、視野を構成する２次元平面に
各物体を投影する変換処理を行う。これを透視投影とい
い、透視投影のためのマトリクス演算により行う座標変
換を透視変換という。実際に表示する仮想画像を作成す
るために透視変換を実行するのがジオメタライザ１１０
である。
【００４５】ジオメタライザ１１０は、形状デ−タＲＯ
Ｍ１１１及び描画装置１１２に接続されている。ジオメ
タライザ１１０にはＣＰＵ１０１から透視変換に必要な
ポリゴンデータを指定するデータとともに透視変換に必
要なマトリクスデータが供給される。ジオメタライザ１
１０は、形状デ−タＲＯＭ１１１に格納されたポリゴン
データをＣＰＵ１０１から供給されたマトリクスに基づ
いて透視変換し、仮想空間における３次元の座標系から
視野座標系に変換したデ−タを得る。このとき、当たり
判定の結果、炸裂映像を表示する必要がある場合は、炸
裂映像のためのポリゴンデータを用いる。
【００４６】描画装置１１２は変換した視野座標系の形
状デ−タにテクスチャを貼り合わせフレームバッファ１
１５に出力する。このとき、ＣＰＵ１０１による重なり
判定の結果、オブジェクト等が障害物の陰に隠れている
場合は、所定の透過処理を行う。このテクスチャの貼り
付けを行うため、描画装置１１２はテクスチャデ−タＲ
ＯＭ１１３及びテクスチャマップＲＡＭ１１４に接続さ
れるとともに、フレームバッファ１１５に接続されてい
る。
【００４７】スクロールデ−タ演算装置１０７は、文字
などのスクロール画面のデ−タ（ＲＯＭ１０２に格納）
を演算する。画像合成装置１１６は、演算装置１０７か
ら出力される文字データを前記フレームバッファ１１５
から供給された画像データにインポーズして画像を再合
成する。再合成された画像データはＤ／Ａ変換器１１７
を介してＴＶモニタ１３に出力される。
【００４８】（ＩＩ）動作の説明 次に、本形態に係る重なり判定について、図２のフロー
チャートを参照しながら説明する。
【００４９】ステップＳ１において、ＣＰＵ１０１は障
害物を表示する際に必要な初期化を行う。すなわち、入
力装置１１から新たな操作信号が供給されると、ＣＰＵ
１０１は操作信号に対して割り付けた動き方で操作者の
操作するオブジェクトを移動させた場合の移動先の座標
を演算する。オブジェクトの移動先が定まると、このオ
ブジェクトを被写体として観察する視点の新しい位置も
定まる。
【００５０】ＣＰＵ１０１は、新たな視点の座標を演算
した後、この視点から被写体を中心として仮想空間を観
察した際に透視投影する必要のある物体を選択する。こ
の選択の為に、コ・プロセッサ１０８は形状データＲＯ
Ｍ１０９に格納された形状データを参照する。選択され
た物体は、この物体を構成する各面を特定する番号とと
もにＲＡＭ１０３に格納される。
【００５１】表示すべき障害物等の物体が、視点から仮
想空間を観察した場合の視野に存在しない場合（ステッ
プＳ２：ＮＯ）ＣＰＵ１０１は新たな視点について透視
投影するための変換マトリクスデータをジオメタライザ
１１０へ供給して処理を終了する。通常は複数の障害物
等の物体が視野に含まれるので（ステップＳ２：ＹＥ
Ｓ）、視野に含まれる障害物等の物体の各々について順
番に以下に述べる重なり判定を行う。
【００５２】この重なり判定は、図１３に示す右手座標
系を備えた仮想空間内で、視点（仮想カメラ）がＸＺ平
面に投影された点Ｃから、被写体であるオブジェクトが
ＸＺ平面に投影された点Ｒに向けられたベクトルＣＲと
障害物Ｏから点Ｒに向けられたベクトルＯＲとが互いに
成す角度θの大きさによっている（図３参照）。
【００５３】図３は仮想空間をＹ方向から観てＸＺ平面
に向かって表した、平面図に相当するものである。ベク
トルＯＲは、図７に示すように各障害物について予め与
えられている。図７の障害物Ｏは、図３と同方向から表
せられている。この障害物の右側面７２０が臨む領域２
には、ＸＹ平面に平行にベクトル７２が定義されてい
る。また、左側面７６０が臨む領域４には、ベクトルと
７２と逆方向にベクトル７６が定義されている。
【００５４】一方、正面７４０が臨む領域３には、ＸＺ
平面に平行にベクトル７４が定義されている。また、背
面７００が臨む領域１にはベクトル７４とは逆方向にベ
クトル７０が割り付けられている。これらベクトル７
０，７２，７４，及び７６は各面に直角に定義されてい
る。
【００５５】なお、領域５にはベクトル７０又は７２が
割り当てられ、領域６にはベクトル７２又は７４、領域
７にはベクトル７４又は７６、領域８にはベクトル７６
又は７０がそれぞれ割り付けられる。これら領域毎のベ
クトルは、テーブル化されて、例えばＲＯＭ１１に記憶
されている。
【００５６】図２のステップＳ３において、オブジェク
トの現在座標位置から（ｘ，ｚ）が読み出され、この
（ｘ，ｚ）が領域１乃至８のどれに属するか否かによっ
て、障害物からオブジェクトに向けられたベクトルＯＲ
がベクトル７０乃至７６のいずれかに決定される。
【００５７】重なり判断は、前記ベクトルＯＲとベクト
ルＣＲとが成す角度の大きさに基づくために、ベクトル
の大きさは一般的には重要でないことから、これらベク
トルには、一般に所定の大きさが予め与えられている。
【００５８】そして、視点の投影点Ｃからオブジェクト
の投影点Ｒに向いたベクトルＣＲは、投影点ＣがＸＺ平
面に成す座標値（ｘ１，ｚ１）と投影点ＲがＸＺ平面に
成す（ｘ２，ｚ２）とから演算する。
【００５９】次いで、ステップＳ４において、視点から
被写体に向けられた視線に対応するベクトルＣＲとベク
トルＯＲとが成す角度（ベクトルＣＲを基準としたベク
トルＯＲが成す角度のうち、内側の小さい値のほうの角
度、以下、便宜上「内角」という。）が計算される。
【００６０】ステップＳ５において、ＣＰＵ１０１は予
めプログラムで設定されている基準角度と、ステップＳ
４で求めた内角とを比較し、ベクトルＣＲとベクトルＯ
Ｒとがなす内角が基準角度以内である場合には（ステッ
プＳ５：ＹＥＳ）被写体の基点の高さ（Ｙ方向の距離）
と障害物の基点の高さとを比較する（ステップＳ６）。
【００６１】被写体の高さが障害物の高さより低い場合
（ステップＳ６：ＹＥＳ）、すなわち、ベクトルＣＲと
ベクトルＯＲとのなす内角が基準角度以下、且つ、被写
体の高さが障害物の高さより低い、という条件に合致し
た場合には、ＣＰＵ１０１は当該障害物を指定する物体
の番号とともに、この障害物を透過処理すべき旨のコー
ドを、ジオメタライザ１１０を介して描画装置１１２へ
供給する（ステップＳ８）。被写体が複数の障害物の陰
に入る場合は、障害物の各々について重なり判定がされ
ることとなるので、各障害物についての重なり状態が上
記条件に合致すれば、複数の物体の番号、コードがジオ
メタライザに供給される。
【００６２】ベクトルＣＲとベクトルＯＲとのなす角度
が基準角度より大きいか（ステップＳ５：ＮＯ）、又
は、被写体の高さが障害物の高さより高い場合（ステッ
プＳ６：ＮＯ）には、通常の障害物の表示方法である非
透過処理をすべき旨のコードをジオメタライザ１１０に
供給する（ステップＳ７）。
【００６３】例えば、図３（Ａ）に示すように、オブジ
ェクトのＸＺ平面への投影点Ｒは、図７の領域１に属す
るので、ベクトルＯＲとしてベクトル７０が選択され
る。視点たる仮想カメラのＸＺ平面への投影Ｃから投影
点Ｒに向けた視線ベクトルＣＲは、図３（Ａ）のように
与えられる。そして、ベクトルＣＲとベクトルＯＲとが
成す内角θ１は基準値以下であり、オブジェクトＲ’と
障害物Ｏとは重なりの可能性があると判断されて（図６
参照）、ステップＳ６に移行する。
【００６４】次いで、図８に示すように、オブジェクト
の現在座標から、オブジェクトＲ’が仮想地平面８０に
対して成す高さ（ｙ座標）Ｈを演算する。この高さＨと
障害物の高さとが比較されて、オブジェクトの第１起点
（オブジェクトの下端）の高さ（Ｈ１）が障害物の第２
起点（障害物の上端）高さ（Ｈ０）よりも高い場合は、
視点Ｃ’からオブジェクト全体を観察できるものであ
り、オブジェクトと障害物との重なりの可能性が否定さ
れて、障害物Ｏは通常とおり透過処理されることなくそ
の画像が生成される。
【００６５】一方、オブジェクトの高さ（Ｈ２）が障害
物の高さ（Ｈ０）より低い場合は、視点Ｃ’からオブジ
ェクトＲ’を観察できないものとして、障害物Ｏが透過
されるようにその画像を生成する。
【００６６】また、図３（Ｂ）に示すように、オブジェ
クトのＸＺ平面への投影点Ｒは、図７の領域３に属する
ので、ベクトルＯＲとしてベクトル７４が選択される。
視点たる仮想カメラのＸＺ平面への投影Ｃから投影点Ｒ
に向けた視線ベクトルＣＲは、図３（Ｂ）のように与え
られる。そして、ベクトルＣＲとベクトルＯＲとが成す
内角θ２は基準値を越えて、オブジェクトＲと障害物Ｏ
とが重なることは無いと判定されて、ステップＳ２にリ
ターンする。そして、図３（Ｂ）の場合は、被写体の高
さが障害物Ｏの高さより低くても、重なり状態にはなら
ないのでステップＳ６の処理は適用されない。
【００６７】この発明の形態において、ベクトル同士が
成す内角に基づいて、オブジェクトと障害物との重なり
を判定するようにしたのは、次の理由による。すなわ
ち、図３（Ａ）のように視点から観たオブジェクトが障
害物を越えた位置にある場合は、ベクトルＯＲ及びベク
トルＣＲとも障害物の背面７００からオブジェクトを観
たほぼ同方向にある。この場合は、両ベクトルが成す内
角は小さい値になる傾向を採る。
【００６８】これに対して、図３（Ｂ）のように、視点
から観たオブジェクトが障害物の手前の位置にある場合
は、ベクトルＯＲは障害物の背面７００から正面７４０
に向かった方向にあり、ベクトルＣＲは、障害物の正面
７４０から背面７００に向かった方向にある。これらの
方向は互いに逆方向であるから、両ベクトルが成す内角
は図３（Ａ）よりも大きな傾向と成る。
【００６９】したがって、内角として図３（Ａ）の状態
と図３（Ｂ）の状態を区別するのに適した基準角度を定
義し、両ベクトルが実際に成す内角とこの基準角度を比
較することにより、図３（Ａ）と（Ｂ）とを互いに区別
することが可能と成る。基準角度としては、視点とオブ
ジェクトが成す角度や距離によっても異なるが、好適に
は、７０乃至９０°が選択される。
【００７０】なお、ステップＳ６において、各物体の高
さ、すなわち仮想空間のワールド座標系におけるＹ座標
を基準としたのは、視点のＹ座標が常に障害物のＹ座標
より大きい（高い）からである。したがって、視点の
「高さ」を障害物の「高さ」より低く設定するゲーム装
置ならば、「高さ」の比較の代わりに各物体のＸ座標の
大小関係を比較してもよい。
【００７１】透過処理が指定された場合（ステップＳ
８）、描画装置１１２は当該障害物にテクスチャデータ
に基づいてテクスチャを貼り付ける際に、「メッシュ」
処理を行う。複数の物体について透過処理が指定された
場合は、複数の物体について「メッシュ」処理がされ
る。なお、メッシュ処理とは、当該障害物を表示する画
素列の中から所定のパターンに従って、障害物表示のた
めの画素の代わりに、障害物の背景を表示する画素を当
てはめる処理をいう。所定のパターンは、背景と障害物
とが均等に認識できるようなパターンであって、極端に
障害物の質感を変動させないようなパターンがよい。例
えば、障害物のための画素と背景のための画素とを交互
に配置するパターンが好ましい。
【００７２】上記のように本形態によれば、視点からオ
ブジェクトに向かったベクトルと、障害物からオブジェ
クトに向かったベクトルとが成す角度と、両物体の高さ
の相違という２つの条件に基づいて重なり状態の判定を
行うので、正確な重なり状態の判定が行える。もっと
も、本発明は、オブジェクトと障害物との重なり判定を
両者の座標値から行う等の他の手段によりこの重なり判
定を行うことを妨げるものではない。
【００７３】また、重なり状態であると判定された場合
には、透過処理としてメッシュ状に障害物が表示される
ので、視点と被写体との間に障害物が入り込んでも、操
作者は被写体を見失わずに、しかも障害物の存在を認識
しつつ被写体の操作を持続できる。
【００７４】そして、ベクトルＯＲは予めメモリにテー
ブルとして記憶され、オブジェクトが障害物に対して成
す位置に応じてメモリから読み出されるため、重なり判
定を迅速かつ容易に行うことができる。
【００７５】（ＩＩＩ）他の実施の形態 i) 重なり判定について 上記形態では、ベクトルＣＲとベクトルＯＲとのなす角
度の条件、及び、被写体の高さと障害物の高さとの間の
条件とを共に満たした場合に重なり状態であると判定し
ていたが、角度の判定のみで重なり判定を行ってもよ
い。ゲーム装置における被写体の動きは激しいために、
視点が障害物から遠方に設定された場合や障害物の高さ
が低い場合には、おおよその位置関係に基づいて透過処
理を実行しても、違和感なく操作者は操作を行えるから
である。
【００７６】また、視点から障害物や被写体等の物体を
観察する場合、各物体の大きさ（すなわち、重心から外
形までの距離）に応じて、重なりが生ずるときのベクト
ルＯＲと視線ベクトルＣＲとの成す角度が異なる。視点
と各物体との距離によってもこの角度は異なる。そこ
で、各物体の外形の大きさや視点−各物体間の距離に対
応させて、ステップＳ５の比較に用いる基準角度を変更
させてもよい。
【００７７】また、図９に示すように、ベクトルＯＲ
を、被写体の位置と障害物の位置とに基づいて演算する
ようにしても良い。このベクトルは、障害物Ｏの所定の
基点から被写体Ｒ’の基点に向かうベクトルとして求め
られる。基点は、例えば、被写体や障害物等の中心点と
する。中心点とは幾何学的に見て、各物体を囲む立方体
の重心に相当する点とする。なお、ゲーム装置では、各
オブジェクトや視点の動きが激しいため、厳密に各物体
の中心点を求める必要はなく、おおよその位置を中心点
の座標としてＲＯＭ１０９等に格納しておけば十分であ
る。各物体の高さの基準点は、ベクトル演算で用いた各
物体の中心点であってもよいが、障害物については障害
物の上面の高さ、被写体たるオブジェクトについてはオ
ブジェクトの最下部の高さを基準としてもよい。
【００７８】ii) 透過処理について 画像生成装置が行う透過処理として上記形態では画素を
１ドット毎に変更するメッシュ処理を行ったが、異なる
パターンで画素を入れ換えてもよい。すなわち、２ドッ
ト毎に画素を入れ換えたり、縞状に背景と障害物とを表
示したりしてもよい。また、画素を入れ換える「メッシ
ュ」処理の代わりに、障害物の表示を半透明状態にする
透過処理を行ってもよい。半透明状態にするには、障害
物を表示する画素の色情報（ＲＧＢ）と背景を表示する
画素の色情報とに演算（加算、乗算等）を施して、障害
物の陰に隠れた部分が認識できるように処理する。
【００７９】また、図８と同じ方向から表された図１０
に示すように、視点Ｃ’の視野角がθ−１であるとした
とき、Ｙ方向に幅を持ったオブジェクトＲ’が障害物Ｏ
に重なる部分はθ−２の範囲である。したがって、この
θ−２の部分のみの箇所に透過処理を与えるようにして
も良い。
【００８０】前記図２に示す形態では、視点の視野内に
ある障害物について、重なり判定の処理を実行したが、
視野内以外の例えば、仮想空間内にある全ての障害物に
ついて図２に示す処理を適用するようにしても良い。こ
のことを図１１を使用しながら説明する。
【００８１】図１１は図７と同方向に表現されており、
仮想空間内にある二つの障害物０１とＯ２をＹ方向から
示した図である。図１１は、二つのオブジェクトのＸＺ
平面への投影点Ｒ−１，Ｒ−２と、Ｒ−１に対する視点
の投影点Ｃ−１とＲ−２に対する視点の投影点Ｃ−２と
が次の関係にあることを示している。
【００８２】 投影点Ｃ−１と投影点Ｒ−１との間のベクトルＣＲ−
１、障害物Ｏ１と投影点Ｒ−１との間のベクトルＯＲ−
１、投影点Ｃ−２と投影点Ｒ−２との間のベクトルＣＲ
−２、障害物Ｏ２と投影点Ｒ−２との間のベクトルＯＲ
−２、とが互いに成す内角は、図１２に示すとおりであ
る。
【００８３】図１１、図１２から分かるように、オブジ
ェクトの投影点がＲ−１にあるとき、障害物Ｏ１につい
ては透過処理が適用され、障害物Ｏ２には非透過処理が
適用される。
【００８４】一方、オブジェクトの投影点がＲ−２にあ
るときには、障害物０１及び障害物０２の両方について
透過処理が成される。但し、このときの視点はＣ−２に
あるために、障害物Ｏ１は視点の視野内に無いことから
映像としてはＴｖモニタ１３には表示されない。
【００８５】仮想空間内にある全ての障害物について重
なり判定を適用することは、例えば、それぞれの障害物
について識別ＩＤを与え、全てのＩＤについてステップ
Ｓ３からステップＳ８までの処理を適用すればよい。
【００８６】また、それぞれの障害物について、重なり
判定が必要か否かのステータスフラグレジスタをＲＯＭ
内に設けることができる。例えば、障害物の高さがオブ
ジェクトに比較して小さく、視点の位置が変わってもほ
ぼオブジェクトの全体が障害物に重ならないような場
合、このフラグに重なり判定処理を必要としない「１」
をたてる。
【００８７】
【実施例】上記実施の形態に係るゲーム装置を使用した
場合の実施例について説明する。
【００８８】図４は被写体と障害物との重なりが生じな
い位置関係にある場合を説明する図である。同図（Ｂ）
に示すように、本形態では、被写体Ｒを観察する仮想カ
メラＣ’は被写体Ｒ’の上側から被写体Ｒ’を中心とし
た仮想空間を観察する。同図（Ａ）の俯瞰図に示すよう
に、カメラＣ’がＰ1の点に位置する場合には、障害物
ＯはカメラＣ’から見て被写体Ｒの背後に存在するた
め、視点から被写体に向いたベクトルと障害物から被写
体に向いたベクトルが成す角度は基準角より大きくな
り、重なり状態であるとは判定されない。したがって、
障害物Ｏについて透過処理は行われず、同図（Ｃ）のよ
うに通常の仮想画像がモニタに表示される。
【００８９】ところが、同図（Ａ）のＰ2の点にカメラ
Ｃ’が周り込んだ場合、カメラＣ’と被写体Ｒ’との間
に障害物Ｏが入り込み、重なり状態となる。このときの
カメラＣ’と被写体Ｒ’との位置関係を俯瞰した図が図
５（Ａ）であり、この位置関係を側面から見た図が同図
（Ｂ）である。このとき両ベクトルとベクトルとの成す
角は基準角以下であり、被写体Ｒ’の高さも障害物の高
さより低い。したがって、障害物Ｏは透過処理され、同
図（Ｃ）に示すように障害物のテクスチャがメッシュ処
理されて、背後に隠れた被写体Ｒが透過した仮想画像が
モニタに表示される。
【００９０】
【効果】本発明によれば、通常、透過処理されることな
く生成されている図形が、必要に応じて透過された図形
となるように画像が生成されるため、障害物を表示しな
い、障害物を最初からワイヤーフレームで表示する等の
手段をとることなく、しかも、ゲーム等の雰囲気を損な
わない仮想画像生成装置を提供することができる。
【００９１】そして、被写体が物体に遮られる位置関係
を重なり状態として判定し、被写体を隠す物体に透過処
理を施すので、被写体の映像が十分に与えられ、観察者
は困難なく被写体の操作や状況の把握が行える。
【００９２】特に、視点から被写体に向かうベクトルと
障害物から被写体に向かうベクトルとが成す角度に基づ
いて重なり判定を行えば、物体が被写体に重なって観察
されるか否かを正確かつ容易に判定できるので、被写体
が物体に隠される位置関係から透過処理をすることによ
り、違和感のない画像表示がされる。また、被写体と物
体の変位を比較することでも、重なり判定を行うことが
できる。
【００９３】一方、透過処理を所定のパターンにしたが
って画素を入れ換えて表示すれば、物体及び被写体の色
彩、形状、質感等を損ねずに、比較的容易な処理で画像
の透過を実現できる。特に、物体表示用の画素と背景表
示用の画素とを交互に表示すれば、重なり状態において
も物体及び被写体とも十分に認識できる仮想画像を得る
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係るゲーム装置の概略ブ
ロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るゲーム装置の動作を
説明するフローチャートである。
【図３】重なり判定について説明する動作図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る仮想画像の表示の実
施例（重なり状態が生じない場合）である。
【図５】本発明の実施の形態に係る仮想画像の表示の実
施例（重なり状態が生ずる場合）である。
【図６】従来例に係る重なりが生ずる場合の仮想画像の
説明図である。
【図７】障害物から被写体（オブジェクト）に向かった
ベクトルを障害物の各側面、正面及び背面に与えたこと
を示す平面図ある。
【図８】障害物と被写体との配置関係を示す側面図であ
る。
【図９】他の実施形態に係わる、図８と同様な側面図で
ある。
【図１０】さらに、他の実施形態に係わる、図８と同様
な側面図である。
【図１１】二つの障害物と、被写体及び視点との配置関
係を示す、他の実施形態に係わる側面図である。
【図１２】図１１における二つのベクトルが互いに成す
内角の状態を示す表図である。
【図１３】仮想空間の右手座標系を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ ゲーム装置本体 １１、１１R、１１L 入力装置（操作レバー） １２ 出力装置 １３ 表示装置 １００ カウンタ １０１ ＣＰＵ １０２ ＲＯＭ １０３ ＲＡＭ １０７ スクロールデ−タ演算装置 １０９ 地形デ−タＲＯＭ １１０ ジオメタライザ １１１ 形状デ−タＲＯＭ １１２ 描画装置 １１５ フレームバッファ １１６ 画像合成装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０９Ｂ 9/32 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｐ Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｇ０６Ｆ 15/62 ３４０Ｋ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 仮想的に設定した仮想空間内において当
    該仮想空間に存在する図形を所定の視点から観察した際
    に得られる仮想画像を透過させて、又は透過させること
    なく生成する仮想画像生成装置であって、 前記透過処理がされていない画像を、所定の条件が成立
    した以降、透過させる画像とし、この所定の条件が終了
    した以降は、透過処理がされている画像を透過処理がさ
    れていない画像とする画像生成手段を備える画像生成装
    置。
  2. 【請求項２】 仮想的に設定した仮想空間内において当
    該仮想空間に存在する被写体を所定の視点から観察した
    際に得られる仮想画像を生成する仮想画像生成装置であ
    って、 前記仮想空間に存在する物体に関する形状データを記憶
    する形状データ記憶手段と、 前記被写体の位置データを特定する位置データ特定手段
    と、 前記形状データ記憶手段が記憶する前記形状データと前
    記位置データ特定手段が特定した前記被写体の位置デー
    タとに基づいて、前記視点と前記被写体との間に前記物
    体が前記視点から重なって観察されるか否かを判定する
    重なり判定手段と、 前記重なり判定手段が前記被写体と前記物体とが所定の
    重なり状態であると判定したときには前記物体に所定の
    透過処理した仮想画像を生成し、前記被写体と前記物体
    とが前記所定の重なり状態以外の状態であると判定した
    ときには前記物体の透過を行わない非透過処理した仮想
    画像を生成する画像生成手段と、を備える仮想画像生成
    装置。
  3. 【請求項３】 前記重なり判定手段は、前記視点が前記
    被写体を観察する方向に向いた第１のベクトルと、前記
    物体が被写体に向いた第２のベクトルと、をそれぞれ求
    めるとともに、この第１のベクトルと第２のベクトルが
    成す角度を求め、前記角度が前記基準角に対して所定の
    関係にあるときに前記重なり状態であると判定し、この
    所定の関係にないときに前記重なり状態以外の状態であ
    ると判定する請求項２記載の仮想画像生成装置。
  4. 【請求項４】 前記重なり判定手段は、前記被写体に予
    め設定された第１基点についての所定の地点からの変位
    と前記物体に予め設定された第２基点についての前記地
    点からの変位とを比較し、前記第１基点についての変位
    が前記第２基点についての変位より小さい場合に前記重
    なり状態であると判定し、前記第１基点についての変位
    が前記第２基点についての変位より大きい場合に前記重
    なり状態以外の状態であると判定する請求項２記載の仮
    想画像生成装置。
  5. 【請求項５】 前記重なり判定手段は、請求項３記載の
    角度が前記基準角に対して所定の関係にあり、かつ請求
    項５記載の第１基点についての変位が前記第２基点につ
    いての変位よりも小さい場合に、前記重なり状態である
    と判定する請求項２記載の仮想画像生成装置。
  6. 【請求項６】 前記画像生成手段は、前記透過表示を行
    う場合に所定のパターンにしたがって前記物体を表示す
    るための画素の代わりに前記被写体を表示するための画
    素を表示する仮想画像を生成する請求項２記載の仮想画
    像生成装置。
  7. 【請求項７】 前記パターンは、前記物体を表示するた
    めの画素と前記被写体を表示するための画素とを交互に
    順次並べるものである請求項６記載の仮想画像生成装
    置。
  8. 【請求項８】 仮想的に設定した仮想空間内において当
    該仮想空間に存在する被写体を所定の視点から観察した
    際に得られる仮想画像を生成する仮想画像生成方法であ
    って、 前記仮想空間に存在する物体に関する形状データと前記
    被写体の位置データとに基づいて、前記視点と前記被写
    体との間に前記物体が前記視点から重なって観察される
    か否かを判定し、前記被写体と前記物体とが所定の重な
    り状態であると判定したときには前記物体に所定の透過
    処理した仮想画像を生成し、前記被写体と前記物体とが
    前記所定の重なり状態以外の状態であると判定したとき
    には前記物体の透過を行わない非透過処理した仮想画像
    を生成することを特徴とする仮想画像生成方法。
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