JPH10232943A

JPH10232943A - ポリゴンの張付け方法、その装置及びシミュレータ

Info

Publication number: JPH10232943A
Application number: JP9050962A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Wada; 哲也和田; Hiroshi Sugano; 啓菅野
Original assignee: Konami Corp
Current assignee: Konami Group Corp
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 1998-09-02
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JP2774795B1

Abstract

(57)【要約】【課題】地形等を形成するポリゴン平面に飛行体の影
等のポリゴンを容易に張付けることができるようにす
る。【解決手段】モニタ画面内に作成される擬似３次元空
間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン
平面において法線ベクトルを求める。次いで、上記ポリ
ゴン平面に上記法線ベクトルを垂直方向とするローカル
座標軸を設定し、上記法線ベクトルに直交する第１のベ
クトルを求める。そして、上記の法線ベクトルと第１の
ベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求め、法線
ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転
行列を求める。この回転行列を用いて、地形等を形成す
るポリゴン平面に飛行体の影等のポリゴンを張付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モニタ画面内に作
成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角
形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴ
ンを張付けるポリゴンの張付け方法、その方法を実施す
る装置及びその装置を用いたシミュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、複数のキャラクタをモニタ画面内
に作成される擬似３次元上に表示するようにした種々の
ゲーム装置が普及している。かかるゲーム装置として、
自動車レースの他、スキー、サーフィン、モータボート
等を模擬したものが知られている。自動車やモーターボ
ートを模擬したゲーム装置では、座席、ハンドル、アク
セルとブレーキ等を備えている。スキーを模擬したゲー
ム装置では、足を乗せるボードと２本のスティックを備
えており、サーフィンを模擬したゲーム装置では、足を
乗せるボードを備えている。そして、プレイヤーは、そ
れらの操作部材を操作してモニタ画面に表示される前方
風景に含まれる競争相手を追い越したり、障害物（コン
ピュータで制御される車両、ボート等も含む）を巧みに
かわすことで体感を味えるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の地上や海上等の
平面上で走行や滑走等をする模擬ゲーム装置に比べてよ
り興趣を喚起するべく、飛行体をプレイヤーの操作によ
りモニタ画面内の擬似３次元空間において飛行させるよ
うにした模擬ゲーム装置も考えられている。このような
擬似３次元空間を飛行するようにしたものでは、地上等
に例えば飛行体の影等が投影されるようにすると、より
興趣性に富んだゲーム装置を実現することが可能とな
る。なお、同様のことが種々のシミュレータについても
いえる。

【０００４】従って、本発明は、地形等のキャラクタを
形成する多角形状を有するポリゴン上に、例えば飛行体
の影等のポリゴンを容易に張付けることのできるポリゴ
ンの張付け方法、その張付け方法を実施する装置及びこ
れを用いたシミュレータを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係るポリゴンの張付け方法は、モニタ画
面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成
する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成す
るポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴンの張付
け方法であって、前記ポリゴン平面の所定位置における
法線ベクトルを求める第１のステップと、前記ポリゴン
平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１のベク
トルを求める第２のステップと、前記ポリゴン平面に含
まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に
直交する第２のベクトルを求める第３のステップと、前
記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルか
ら回転行列を求める第４のステップとを備えたことを特
徴としている。

【０００６】この請求項１に係るポリゴンの張付け方法
では、第１のステップで対象となるポリゴン平面の所定
位置における法線ベクトルが求められ、第２のステップ
で前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルが求めら
れる。また、第３のステップで前記法線ベクトルと前記
第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルが求め
られ、第４のステップで前記法線ベクトル，第１のベク
トル及び第２のベクトルから回転行列が求められる。そ
して、この回転行列を利用してマークを形成するポリゴ
ンを上記対象となるポリゴン平面に優先して張付けられ
る。

【０００７】また、請求項２に係るポリゴンの張付け方
法は、請求項１に係る張付け方法において、前記第２の
ステップは、前記第１のベクトルを（Ｘ_x，Ｘ_y，Ｘ_z）
で表し、前記ポリゴンを含む平面上の任意の２点を（Ａ
_x，Ａ_y，Ａ_z）及び（Ｂ_x，Ｂ_y，Ｂ_z）で表したとき、Ｘ
_x＝Ｂ_x−Ａ_x，Ｘ_y＝Ｂ_y−Ａ_y及びＸ_z＝Ｂ_z−Ａ_zとして
求めるものであることを特徴としている。

【０００８】この請求項２に係るポリゴンの張付け方法
では、第１のベクトルは、そのベクトルを（Ｘ_x，Ｘ_y，
Ｘ_z）で表し、ポリゴンを含む平面上の任意の２点を
（Ａ_x，Ａ_y，Ａ_z）及び（Ｂ_x，Ｂ_y，Ｂ_z）で表したと
き、Ｘ_x＝Ｂ_x−Ａ_x，Ｘ_y＝Ｂ_y−Ａ_y及びＸ_z＝Ｂ_z−Ａ_z
として求められる。

【０００９】また、請求項３に係るポリゴンの張付け方
法は、請求項２に係る張付け方法において、前記任意の
２点は、前記ポリゴンの任意の２頂点であることを特徴
としている。

【００１０】この請求項３に係るポリゴンの張付け方法
では、ポリゴンを含む平面上の任意の２点として前記ポ
リゴンの任意の２頂点が用いられる。

【００１１】また、請求項４に係るポリゴンの張付け方
法は、請求項２又は３に係る張付け方法において、前記
第３のステップは、前記法線ベクトルを（ｎ_x，ｎ_y，ｎ
_z）で表し、前記第２のベクトルを（Ｚ_x，Ｚ_y，Ｚ_z）で
表すと、Ｚ_x＝Ｘ_y×ｎ_z−Ｘ_z×ｎ_y，Ｚ_y＝Ｘ_z×ｎ_x及び
Ｚ_z＝Ｘ_x×ｎ_y−Ｘ_y×ｎ_xとして求めるものであること
を特徴としている。

【００１２】この請求項４に係るポリゴンの張付け方法
では、第２のベクトルは、そのベクトルを（Ｚ_x，Ｚ_y，
Ｚ_z）で表し、法線ベクトルを（ｎ_x，ｎ_y，ｎ_z）で表し
たとき、Ｚ_x＝Ｘ_y×ｎ_z−Ｘ_z×ｎ_y，Ｚ_y＝Ｘ_z×ｎ_x及び
Ｚ_z＝Ｘ_x×ｎ_y−Ｘ_y×ｎ_xとして求められる。

【００１３】また、請求項５に係るポリゴンの張付け方
法は、請求項４に係る張付け方法において、前記第４の
ステップは、数２に示す行列とするものであることを特
徴としている。

【００１４】

【数２】

【００１５】この請求項５に係るポリゴンの張付け方法
では、上記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベ
クトルから上記数２に示す回転行列が求められる。

【００１６】また、請求項６に係るポリゴンの張付け方
法は、請求項１乃至５のいずれかに係る張付け方法にお
いて、前記キャラクタは固定キャラクタであり、前記擬
似３次元空間上にはさらに移動キャラクタが表示され、
前記マークは前記移動キャラクタに関連するものである
ことを特徴としている。

【００１７】この請求項６に係るポリゴンの張付け方法
では、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間に固定
キャラクタと移動キャラクタとが表示されるものであ
り、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に、移動キ
ャラクタに関連するマークを形成するポリゴンが張付け
られる。

【００１８】また、請求項７に係るポリゴンの張付け方
法は、請求項６に係る張付け方法において、前記マーク
は前記移動キャラクタの影であることを特徴としてい
る。

【００１９】この請求項７に係るポリゴンの張付け方法
では、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に、移動
キャラクタの影を形成するポリゴンが張付けられる。

【００２０】また、請求項８に係るポリゴンの張付け方
法は、請求項６又は７に係る張付け方法において、前記
ポリゴンは固定キャラクタを形成する複数のポリゴンの
中の１つで、かつ、前記移動キャラクタ位置の平面座標
点を含むものであって、前記法線ベクトルを求める前に
前記ポリゴンを特定するステップを備えたことを特徴と
している。

【００２１】この請求項８に係るポリゴンの張付け方法
では、法線ベクトルを求める前に、固定キャラクタを形
成する複数のポリゴンの中の１つで、かつ、移動キャラ
クタ位置の平面座標点を含むポリゴンが特定される。

【００２２】また、請求項９に係るポリゴンの張付け装
置は、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキ
ャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、
マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付ける
ポリゴンの張付け装置であって、前記ポリゴン平面の所
定位置における法線ベクトルを求める第１の手段と、前
記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する
第１のベクトルを求める第２の手段と、前記ポリゴン平
面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの
両方に直交する第２のベクトルを求める第３の手段と、
前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトル
から回転行列を求める第４の手段とを備えたことを特徴
としている。

【００２３】この請求項９に係るポリゴンの張付け装置
では、第１の手段でポリゴン平面の所定位置における法
線ベクトルが求められ、第２の手段で前記法線ベクトル
に直交する第１のベクトルが求められる。また、第３の
手段で前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に
直交する第２のベクトルが求められ、第４の手段で前記
法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから
回転行列が求められる。

【００２４】また、請求項１０に係るポリゴンの張付け
装置は、請求項９に係る張付け装置において、前記キャ
ラクタは固定キャラクタであり、前記擬似３次元空間上
にはさらに移動キャラクタが表示され、前記マークは前
記移動キャラクタに関連するものであることを特徴とし
ている。

【００２５】この請求項１０に係るポリゴンの張付け装
置では、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間に固
定キャラクタと移動キャラクタとが表示され、固定キャ
ラクタを形成するポリゴン平面に、移動キャラクタに関
連するマークを形成するポリゴンが張付けられる。

【００２６】また、請求項１１に係るシミュレータは、
移動キャラクタと固定キャラクタとが擬似３次元で表示
されるモニタと、プレイヤーにより操作可能な操作手段
と、前記操作手段による操作に応じた操作量を検出する
検出手段と、前記検出手段からの信号により前記移動キ
ャラクタのモニタ画面上での位置を算出する算出手段
と、請求項１０記載のポリゴンの張付け装置を備えたこ
とを特徴としている。

【００２７】この請求項１１に係るシミュレータでは、
モニタ画面に移動キャラクタと固定キャラクタとが表示
され、プレイヤーが操作手段を操作することによって移
動キャラクタがモニタ画面内で移動する。そして、移動
した移動キャラクタの位置が算出され、その移動キャラ
クタに関連するマークを形成するポリゴンが固定キャラ
クタを形成するポリゴン平面に張付けられる。

【００２８】また、請求項１２に係るシミュレータは、
請求項１１に係るシミュレータにおいて、前記移動キャ
ラクタは飛行体であり、前記ポリゴンの張付け装置は前
記飛行体に関連する影を形成するものであることを特徴
としている。

【００２９】この請求項１２に係るシミュレータでは、
モニタ画面上を飛行体が飛行し、その飛行体の影を形成
するポリゴンが固定キャラクタを形成するポリゴン平面
に張付けられる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態であ
るポリゴンの張付け方法及びその装置の適用された飛行
シミュレーションゲーム装置がどのような状況を想定し
た模擬ゲームであるかを説明するための図である。本実
施形態においては、ゲーム装置は、飛行体としてハング
グライダＨを想定したものである。実際のハンググライ
ダＨは、平面視で二等辺三角形に近似した形状を有し、
フレームに張られた布製の三角翼Ｈ１を有している。そ
して、三角翼Ｈ１の中央下部には飛行者Ｍを吊持する吊
持部材Ｈ２が設けられ、前方下部には水平方向に延びる
操作桿Ｈ３が設けられている。吊持部材Ｈ２に支持され
た飛行者Ｍは、操作桿Ｈ３を操作することにより左右方
向に旋回飛行することができ、吊持部材Ｈ２での体重の
移動によっても方向転換や昇降をコントロールし得るよ
うになっている。

【００３１】実際の飛行環境においては、大気中に上昇
気流ゾーンや下降気流ゾーン、さらには乱気流ゾーン等
が存在し、ハンググライダＨは上昇気流ゾーンで上昇す
ると共に、下降気流ゾーンで下降し、乱気流ゾーンにお
いては飛行状態が不安定になる。飛行者Ｍは、このよう
な飛行環境中をハンググライダＨの操作桿Ｈ３を操りな
がら飛行することによって下方に展開する平野Ｎや湖Ｌ
等を俯瞰し、ときには側方に迫る山ＭＴを避けたり、乱
気流ゾーン中で飛行テクニックをフルに発揮し、爽快な
飛行感を得ることになる。

【００３２】本発明に係るポリゴンの張付け方法及びそ
の装置が適用されたゲーム装置は、このようなハンググ
ライダＨによる飛行体験を、モニタ画面上で模擬的に楽
しむものであり、そのためにゲーム装置は、プレイヤー
を上記吊持部材Ｈ２で吊持された姿勢に模擬的に保持し
得るように構成されると共に、図１に示すような前方視
界や下方視界が立体画像で映し出されるようになってお
り、しかもこの立体画像は、実際を模した飛行操作に応
じて変化し、これによって実際の飛行体験に近似した体
験が得られるようになされている。特に、このゲーム装
置においては、ハンググライダＨの影がモニタ画面に映
し出され、プレイヤーはハンググライダだけではなく、
この影も見ながらハンググライダを操作することが可能
となる。

【００３３】なお、このゲーム装置においては、ハング
グライダＨは、図２に示すように、周囲の山や森林の存
在によって必然的に形成される曲折した飛行経路ＨＫに
沿ってスタート地点ＳＴからゴール地点ＧＲに向かって
飛行するようになっている。また、飛行経路ＨＫは、複
数のパーツ（図２中の線で区画されたゾーン）に区分さ
れており、ハンググライダＨがどのパーツを飛行してい
るかを検出ないしは監視することにより、そのパーツに
対応した視界が映し出されるようになっている。

【００３４】図３は、本発明の一実施形態であるポリゴ
ンの張付け方法及びその装置が適用された飛行シミュレ
ーションゲーム装置の概略構成を示す斜視図である。な
お、本明細書においては、図３に示すＸ−Ｘ方向を幅方
向、Ｙ−Ｙ方向を前後方向といい、特に−Ｘ方向を左
方、＋Ｘ方向を右方、−Ｙ方向を前方、＋Ｙ方向を後方
という。

【００３５】ゲーム装置１は、枠体２と、この枠体２の
上部後方に設けられた操作桿３と、この操作桿３を前後
方向に移動可能に支持する操作桿移動機構部４と、枠体
２の下部後方に設けられたプレイヤーの脚部を載置する
載置部５と、飛行のシミュレーション風景を画像表示す
るモニタ６と、このモニタ６の画像表示をスクロールす
る制御部７とを備えた基本構成を有している。

【００３６】枠体２は、フロアＦ上に据え付けられる幅
方向一対の基礎フレーム２１と、これら基礎フレーム２
１に支持された側面視でＬ字形状の幅方向一対のＬ形フ
レーム２２とを備えている。この各Ｌ形フレーム２２
は、頂部同士が水平杆２３により結合されて立設状態が
安定化するようになっている。

【００３７】また、各Ｌ形フレーム２２の後方には、幅
方向一対の中間フレーム２４が設けられると共に、各Ｌ
形フレーム２２の前後方向中央部より後方寄りの位置に
は上下方向に延びる幅方向一対の立設フレーム２５が設
けられている。各立設フレーム２５は、頂部の高さ位置
が水平杆２３の高さ位置と同一になるように設定され、
各立設フレーム２５の頂部と水平杆２３の上面部とによ
って平面視で略正方形状の桝形フレーム２６が支持され
ている。操作桿３、操作桿移動機構部４、載置部５、モ
ニタ６及び制御部７は、枠体２の内外に取り付けられ、
これによってゲーム装置１が構成されている。

【００３８】操作桿３は、枠体２の操作桿支持板２６ａ
に操作桿移動機構部４を介して前後方向に移動操作可能
となるように取り付けられている。操作桿３は、正面視
（載置部５から前方を見た状態）で略Ｕ字形状を呈し、
操作桿移動機構部４の両側部から下方に向かって斜めに
延びる左右一対の縦桿３１と、これら縦桿３１の下端部
間に配設された把持部３２とからなっており、プレイヤ
ーはこの把持部３２を両手で把持して前後方向に動かす
ことでゲームをプレイするようになっている。

【００３９】上記操作桿移動機構部４は、操作桿支持板
２６ａに幅方向一対で設けられた軸受４１と、これら軸
受４１に自軸心回りに回動自在に軸支された水平軸４２
と、この水平軸４２の回動に対して抵抗力（付勢力）を
付与する付勢部材４３と、水平軸４２の左端部に設けら
れ、水平軸４２の回動量を検出する可変抵抗器やポテン
ショメータ等の回動量センサ４４とを備えている。操作
桿３の縦桿３１上端部は水平軸４２に一体に固定され、
把持部３２を前後方向に操作することによって水平軸４
２が自軸心回りに回動するようになっている。

【００４０】載置部５は、載置部フレーム５１と、この
載置部フレーム５１に取り付けられた足置き台５２及び
腰支持台５３と、載置部フレーム５１を幅方向に左右に
移動させる載置部左右移動機構部５４とを備えている。
足置き台５２は、その水平面に対する傾斜角度がプレイ
ヤーが乗った状態で身体が少し前傾するように設定さ
れ、腰支持台５３は、その水平面に対する傾斜角度がプ
レイヤーの前傾姿勢を脚部で支持し得る程度の急勾配と
なるように設定されている。

【００４１】載置部左右移動機構部５４は、枠体２内の
前方下部に箱型に組み付けられた内部フレーム２７に支
持されており、載置部フレーム５１を幅方向に左右に移
動させるための回動自在に支持された垂直軸５５と、こ
の垂直軸５５に取り付けられ、垂直軸５５の回動に対し
て抵抗力（付勢力）を付与する付勢部材５７とを備えて
いる。また、垂直軸５５の上端には、足置き台５２の揺
動量を検出するための可変抵抗器やポテンショメータ等
の回動量センサ５９が配設されている。また、足置き台
５２は、その下方に幅方向一対の図略のコイルスプリン
グが配設され、このコイルスプリングの付勢力によって
足置き台５２の水平位置が維持される一方、プレイヤー
が左右いずれかの足に多くの体重をかけることよって左
右が上下に揺動するようになっている。

【００４２】モニタ６は、枠体２の上部であって、上記
幅方向一対の立設フレーム２５間に設けられた前方モニ
タ６１と、前方モニタ６１より下部の中間フレーム２４
に設けられた俯瞰モニタ６２とを備えている。前方モニ
タ６１は、画面が後方に向いて略垂直に角度設定されて
いるとともに、俯瞰モニタ６２は、画面が前上がりに斜
めに配置され、これによって、プレイヤーが足置き台５
２に乗って腰部を腰支持台５３に預け、把持部３２を把
持した状態で前方に視線を向けると前方モニタ６１の画
面が目視でき、下に視線を移すと俯瞰モニタ６２の画面
が目視できるようになっている。

【００４３】制御部７は、枠体２の下部後方の空間に配
設されており、図４に示すように、ＣＰＵ７０、モニタ
６への表示を制御するための制御プログラムを記憶する
ＲＯＭ７１、及び処理データを一時的に保存するＲＡＭ
７２を有し、回動量センサ４４、５９からの検出信号に
応じて前方モニタ６１及び俯瞰モニタ６２に画像を表示
させるようになっている。また、制御部７は、前方モニ
タ６１及び俯瞰モニタ６２に表示される前方及び俯瞰の
シミュレーション画面のデータを記憶している磁気ディ
スク、光ディスク、ＲＯＭ等のメモリ７３，７４を備
え、これらのメモリ７３，７４は、例えば、飛び立つ位
置（山の頂上等）から、その山の周辺乃至近隣の風景で
あって、広い範囲に亘って模擬的に作成されたデータを
記憶している。

【００４４】上記シミュレーション画面の中には、固定
キャラクタである、例えば、図５及び図６に示すような
ポリゴン地形ＰＴを含んでいる。このポリゴン地形ＰＴ
は、飛行の始点である飛び立った山、他の山、地面等を
含んでおり、メモリ７３，７４は、これらの飛行の障害
物となる固定キャラクタをそれぞれ必要数のポリゴンに
分割し、各ポリゴンの各頂点座標と、これに張り付ける
テクスチャとを対応付けて記憶している。すなわち、図
５はポリゴン地形を上から眺めた図、図６はその地形を
斜めから眺めた図であり、ポリゴン地形ＰＴは縦横に配
列された複数のブロック（フォント）ＰＢ単位で構成さ
れており、各ブロックＰＢ内には三角形からなる複数の
ポリゴンＰＬが配置されている。各ブロックＰＢは、例
えば、一辺が４０９６（ｘ，ｚ座標）の正方形とされて
いる。

【００４５】また、メモリ７３は、上記固定キャラクタ
の他に、移動キャラクタであるハンググライダを形成す
る必要数のポリゴンの各頂点座標と、これに張り付ける
テクスチャとを対応付けて記憶すると共に、地上に投影
されるハンググライダの影を形成する必要数のポリゴン
の各頂点座標と、これに張り付けるテクスチャとを対応
付けて記憶している。メモリ７４も、メモリ７３と同様
に地上に投影されるハンググライダの影を形成する必要
数のポリゴンの各頂点座標と、これに張り付けるテクス
チャとを対応付けて記憶している。

【００４６】なお、このハンググライダの影は、本実施
形態では、ハンググライダの真上に設定される光源によ
ってハンググライダの真下の地上に投影されるようにな
っている。また、このハンググライダの影は、本実施形
態では、データ処理を簡略化するため、円形とされてい
る。ＣＰＵ７０は、プレイヤーによる操作等に応じたハ
ンググライダの画像データをメモリ７３から読み出し、
ハンググライダの、例えば直ぐ後方の位置を視点とした
映像を前方モニタ６１に映し出す一方、メモリ７３又は
メモリ７４からハンググライダの影の画像データを読み
出し、その影を前方モニタ６１又は俯瞰モニタ６２に映
し出されるハンググライダの真下の地上に映し出す。ハ
ンググライダが上空を飛行しているときは、その影は俯
瞰モニタ６２に映し出され、ハンググライダの着陸時等
ではその影は前方モニタ６１に映し出される。図７は、
前方モニタ６１にハンググライダＨの影Ｋが映し出され
た状態の一例を示している。また、ハンググライダは、
プレイヤーの操作によって、例えば、図５及び図６に示
すポリゴン地形ＰＴの谷間を縫って山腹や地面に接触し
たり衝突したりしないようにして飛行する。

【００４７】ＣＰＵ７０は、操作桿３の操作量を検出す
る回動量センサ４４、及び載置部５の足置き台５２の操
作量を検出する回動量センサ５９からの検出電圧に基づ
いて現在のプレイヤーの視点と視線方向とを算出する手
段を有する。すなわち、ＣＰＵ７０は、操作桿３が基準
位置にあるときの回動量センサ４４、及び載置部５が基
準位置にあるときの回動量センサ５９からの検出電圧を
それぞれ基準電圧とし、これら基準電圧との差電圧分を
操作量として算出する操作量算出部７０１、この操作量
算出部７０１により算出された２つのデータから直前に
算出されたプレイヤーの視点と視線位置に対する変化量
を求める変化量算出部７０２、及び変化量を直前のプレ
イヤーの視点と視線方向とにそれぞれ加減算する加減算
部７０３を有する。かかる演算を１／６０秒周期毎に実
行して各データを取り込むことで、プレイヤーの視点と
視線方向とを連続的に得るようにしている。なお、視点
は、プレイヤーの飛行高度に対応し、視線方向は、飛び
立った時の方向に対する現在の相対方向に対応してい
る。

【００４８】また、ＣＰＵ７０は、得られた視点データ
と視線方向データとから、各モニタ６画面に表示される
ポリゴンの表示位置、大きさ及び回転角度データを算出
するポリゴン演算部７０４、それぞれのメモリ７３，７
４から読み出された上記ポリゴンに上記データを当ては
めて演算した後、演算後のポリゴンにテクスチャを張り
付け、陰面処理を施しながらそれぞれの表示メモリ７
５，７７にマッピング処理を行う画像処理部７０５を有
する。

【００４９】表示駆動手段７６は、表示メモリ７５に書
き込まれたハンググライダ及びその影を含む前方のシミ
ュレーション画像を、例えば１／６０秒の周期で読み出
して前方モニタ６１に出力し、表示駆動手段７８は、表
示メモリ７７に書き込まれたハンググライダの影を含む
俯瞰のシミュレーション画像を、例えば１／６０秒の周
期で読み出して俯瞰モニタ６２に出力する。

【００５０】この結果、操作桿３や載置部５が基準位置
から操作されることで、周期的に得られるプレイヤーの
視点と視線方向に基づく前方のシミュレーション画像お
よび俯瞰のシミュレーション画像が上記操作に応じて左
右、上下方向にスクロールされる。このように表示され
る画面を疑似３次元画像とすることで、上昇、下降、旋
回等した場合に、あるいは障害物自体の向きの変化等に
よっても、この障害物を３次元的に不自然さなく表示す
ることができると共に、より臨場感を醸し出すことがで
き、少ないメモリ容量で、多数の画像を高速で表示させ
ることが可能となる。

【００５１】なお、操作桿３及び載置部５に対する操作
に応じたモニタ６画像のスクロール表示は次の通りとな
る。すなわち、操作桿３が前方に操作されると、プレイ
ヤーは上昇することになるので、前方モニタ６１に表示
されているハンググライダを除く前方シミュレーション
画像が下方にスクロールするとともに、俯瞰モニタ６２
に表示されているハンググライダの影を含む俯瞰シミュ
レーション画像は小さくなる。逆に、操作桿３が後方に
操作されると、プレイヤーは下降することになるので、
前方モニタ６１に表示されている前方シミュレーション
画像が上方にスクロールするとともに、俯瞰モニタ６２
に表示されているハンググライダの影を含む俯瞰シミュ
レーション画像は大きくなる。

【００５２】また、載置部５が右側に操作されると、プ
レイヤーは右方に旋回することになるので、前方モニタ
６１に表示されているハンググライダを除く前方シミュ
レーション画像が旋回と同期して左方にスクロールする
とともに、俯瞰モニタ６２に表示されている俯瞰シミュ
レーション画像は同一の大きさを保ったまま同様に左方
に回転及びスクロールする。逆に、載置部５が左側に操
作されると、プレイヤーは左方に旋回することになるの
で、前方モニタ６１に表示されているハンググライダを
除く前方シミュレーション画像が旋回と同期して右方に
スクロールするとともに、俯瞰モニタ６２に表示されて
いる俯瞰シミュレーション画像は同一の大きさを保った
まま同様に右方に回転及びスクロールする。また、操作
桿３および載置部５が同時に操作されているときは、夫
々のモニタ６に表示される画像はハンググライダを除き
斜め方向にスクロールすることとなる。

【００５３】次に、ハンググライダの影を地上に形成す
る方法について、図８に示すフローチャートと共に説明
する。なお、このハンググライダの影は、上記のように
ハンググライダの真上に設定された光源によりハンググ
ライダの真下の地上に投影されるようになっている。

【００５４】まず、ハンググライダにおける特定の点
（例えば、ハンググライダに乗っている人物像の腰）Ｐ
（（Ｐ_x，Ｐ_y，Ｐ_z）で示す。）がｘ−ｚ平面において
対応するポリゴン地形を形成しているブロックＰＢ（す
なわち、点Ｐの真下に位置するブロックＰＢ）を特定す
る（ステップＳ１）。これは、点Ｐのｘ−ｚ平面座標の
各値Ｐ_x，Ｐ_zをブロックＰＢの一辺の長さ４０９６で割
った商によって特定することができる。なお、点Ｐの位
置は、プレイヤーによる操作桿３等の操作に応じて制御
部７で常に検出されている。

【００５５】次いで、ステップＳ１で特定されたブロッ
クＰＢ内に配置されている複数のポリゴンＰＬの内、点
Ｐがｘ−ｚ平面において対応するポリゴンＰＬ（すなわ
ち、点Ｐの直下に位置するポリゴンＰＬ）を特定する
（ステップＳ２）。これは、次のようにして特定するこ
とができる。すなわち、図９に示すように、ポリゴンＰ
Ｌを△ＯＡＢなる三角形とする。この△ＯＡＢと点Ｐと
の関係は、基準頂点ＯからＰに向かうベクトルをｐと
し、基準頂点Ｏから他の頂点Ａに向かうベクトルをａ、
基準頂点Ｏから他の頂点Ｂに向かうベクトルをｂとする
と共に、ｓ，ｔをそれぞれ係数とすると、ｐ＝（ｓ×
ａ）＋（ｔ×ｂ）の式で表すことができる。この式にお
いて、ｓ≧０，ｔ≧０及びｓ＋ｔ≦１の３つの条件を満
足するとき、点Ｐは△ＯＡＢの周ないし内部に存在する
ことになる。従って、上記３つの条件を満足するポリゴ
ンを求めればよい。

【００５６】なお、上記ｓ，ｔは、ａのｘ軸方向の成分
をａ_x、ｚ軸方向の成分をａ_zとし、ｂのｘ軸方向の成分
をｂ_x、ｚ軸方向の成分をｂ_zとすると、それぞれ数３に
より与えられる。

【００５７】

【数３】

【００５８】ここで、ｓ，ｔが上記３つの条件を満たす
には、ＳＩＧＮ（）×ＳＩＧＮ（）≧０，ＳＩＧＮ
（）×ＳＩＧＮ（）≧０，ＡＢＳ（＋）≦ＡＢ
Ｓ（）を満たしているかどうかを判別すればよいの
で、これにより計算を簡略化することができる。なお、
ＳＩＧＮ（）は上記数１におけるｓの分子側の正負の
符号、ＳＩＧＮ（）は上記数１におけるｓの分母側の
正負の符号、ＳＩＧＮ（）は上記数１におけるｔの分
子側の正負の符号、ＳＩＧＮ（）は上記数１における
ｔの分母側の正負の符号をそれぞれ示し、ＡＢＳ（＋
）は上記数１におけるｓの分子側とｔの分子側の各式
を加算した絶対値、ＡＢＳ（）は上記数１におけるｓ
の分母側の絶対値をそれぞれ示している。

【００５９】次いで、ステップＳ２で特定されたポリゴ
ンＰＬの上記点Ｐに対応する位置における法線ベクトル
ｎを求める（ステップＳ３）。すなわち、図１０に一例
として示すように、ポリゴンＰＬの△ＯＡＢ平面におけ
る位置Ｐ´における法線ベクトルｎをポリゴンＰＬの△
ＯＡＢの各頂点から求める。この求めた法線ベクトルｎ
を（ｎ_x，ｎ_y，ｎ_z）とする。なお、法線ベクトルｎは
正規化されたものが採用されている。また、法線ベクト
ルｎは、各ポリゴンに対応してあらかじめテーブルに記
憶されているものから求める（読み出す）ようにしても
よい。

【００６０】次いで、図１０に示すように、ステップ３
で求めた法線ベクトルｎを垂直方向（Ｙ軸に相当）とす
るローカル座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚを設定し、このＹ軸となる
法線ベクトルｎに直交する第１のベクトルを求める（ス
テップＳ４）。この第１のベクトルは、例えば、ローカ
ル座標軸のＸ軸に相当する。すなわち、影はＹ軸の回転
に影響を受けない円形であるので、Ｘ軸となるべき第１
のベクトルＸを（Ｘ_x，Ｘ_y，Ｘ_z）とし、ポリゴンＰＬ
の△ＯＡＢの任意の２つの頂点Ａ，Ｂをそれぞれ
（Ａ_x，Ａ_y，Ａ_z），（Ｂ_x，Ｂ_y，Ｂ_z）とすると、Ｘ_x
＝Ｂ_x−Ａ_x，Ｘ_y＝Ｂ_y−Ａ_y，Ｘ_z＝Ｂ_z−Ａ_zとして求め
ることができる。この第１のベクトルＸも正規化してお
く。なお、上記２つの頂点Ａ，Ｂに代え、ポリゴンＰＬ
を含む平面上の任意の２点を（Ａ_x，Ａ_y，Ａ_z），
（Ｂ_x，Ｂ_y，Ｂ_z）として第１のベクトルＸを求めるこ
ともできる。

【００６１】次いで、図１０に示すように、上記法線ベ
クトルｎとステップＳ４で求めた第１のベクトルＸの両
方に直交する第２のベクトルを求める（ステップＳ
５）。この第２のベクトルは、例えば、ローカル座標軸
のＺ軸に相当する。すなわち、この第２のベクトルＺは
法線ベクトルｎと第１のベクトルＸの外積から求めるこ
とができ、この第２のベクトルＺを（Ｚ_x，Ｚ_y，Ｚ_z）
とすると、Ｚ_x＝Ｘ_y×ｎ_z−Ｘ_z×ｎ_y，Ｚ_y＝Ｘ_z×ｎ_x−
Ｘ_x×ｎ_z，Ｚ_z＝Ｘ_x×ｎ_y−Ｘ_y×ｎ_xとして得ることが
できる。この第２のベクトルＺも正規化しておく。

【００６２】次いで、上記の法線ベクトルｎと第１のベ
クトルＸとステップＳ５で求めた第２のベクトルＺとか
ら任意の平面への回転行列を求める（ステップＳ６）。
すなわち、この回転行列は、上記３つのベクトルを数４
に示す行列とみなすことで得ることができる。

【００６３】

【数４】

【００６４】最後に、上記数４に示す回転行列を用いて
ポリゴンＰＬ平面にハンググライダの影を形成するポリ
ゴンを張付ける（ステップＳ７）。すなわち、メモリ７
３又はメモリ７４からハンググライダの影を形成するポ
リゴンの各頂点データを読み出し、上記回転行列を用い
て影を形成するポリゴンを地形を形成するポリゴンＰＬ
の平面に重ねて表示する。この影は、陰面処理されて重
ねられるポリゴンに対して優先的に表示される。影を半
透明のテクスチャにすれば、影の下に位置する地形も表
示するようにできる。上記ステップＳ１乃至Ｓ６の各処
理は上記ポリゴン演算部７０４で実行され、ステップＳ
７の処理は画像処理部７０５で実行される。

【００６５】なお、上記実施形態では、ハンググライダ
の影を円形にしているが、円形以外の他の形状としても
よく、ハンググライダと相似形状を有するものとしても
よい。また、本発明のポリゴンの張付け方法及びその張
付け方法を実施する装置は、飛行シミュレーションゲー
ム装置に適用しているので、移動キャラクタである飛行
体（ハンググライダ）の影を形成するポリゴンを、固定
キャラクタを形成するポリゴン平面に張付けるようにし
ているが、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に張
付けるポリゴンは影に限らず、移動キャラクタに関連す
るマークであればいかなるものでもよい。

【００６６】さらには、固定キャラクタを形成するポリ
ゴン平面に張付けるポリゴンは、移動キャラクタに関連
するものだけではなく、固定キャラクタに関連するマー
ク（例えば、機銃掃射による弾痕、爆弾により表面に開
く孔等）であってもよい。また、影等のマークを形成す
るポリゴンが張付けられる相方のポリゴンは地形を形成
するものに限るものではなく、地形以外の他の固定キャ
ラクタを形成するものであってもよい。さらに、固定キ
ャラクタに限らず移動キャラクタを形成するものでもよ
い。また、ポリゴンの形状は三角形に限らず、四角形等
の他の多角形状であってもよい。

【００６７】また、本発明に係るポリゴンの張付け方法
及びその装置は、ゲーム装置だけではなく、訓練装置等
の種々のシミュレータにも適用することが可能である。
従って、本発明ではゲーム装置を含めてシミュレータと
呼ぶ。

【００６８】

【発明の効果】以上のように、請求項１乃至８の発明に
よれば、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上の
キャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面
に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付
けるポリゴンの張付け方法であって、前記ポリゴン平面
の所定位置における法線ベクトルを求める第１のステッ
プと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに
直交する第１のベクトルを求める第２のステップと、前
記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１
のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める第
３のステップと、前記法線ベクトル，第１のベクトル及
び第２のベクトルから回転行列を求める第４のステップ
とを備えているので、各ステップにおける処理を簡単に
実行することができる結果、地形等のキャラクタを形成
する多角形状を有するポリゴン上に例えば飛行体の影等
のポリゴンを容易に張付けることが可能となり、地面に
沿った形で影等を表示できる結果、実際に即した自然な
表示が行える。

【００６９】また、請求項９及び１０の発明によれば、
モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラク
タを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マーク
を形成するポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴ
ンの張付け装置であって、前記ポリゴン平面の所定位置
における法線ベクトルを求める第１の手段と、前記ポリ
ゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１の
ベクトルを求める第２の手段と、前記ポリゴン平面に含
まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に
直交する第２のベクトルを求める第３の手段と、前記法
線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回
転行列を求める第４の手段とを備えているので、各手段
における処理を簡単に実行することができる結果、地形
等のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン上
に例えば飛行体の影等のポリゴンを容易に張付けること
が可能となる。

【００７０】また、請求項１１及び１２の発明によれ
ば、移動キャラクタと固定キャラクタとが擬似３次元で
表示されるモニタと、プレイヤーにより操作可能な操作
手段と、前記操作手段による操作に応じた操作量を検出
する検出手段と、前記検出手段からの信号により前記移
動キャラクタのモニタ画面上での位置を算出する算出手
段と、請求項１０記載のポリゴンの張付け装置を備えて
いるので、地形等の固定キャラクタに飛行体等の移動キ
ャラクタに関連する影等のマークを張付けることができ
る結果、よりリアリティの高いシミュレータを実現する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるポリゴンの張付け方
法及びその装置が適用された飛行シミュレーションゲー
ム装置がどのような模擬ゲームであるかを説明するため
の図である。

【図２】図１で説明した飛行シミュレーションゲーム装
置におけるハンググライダの飛行経路の一例を示す図で
ある。

【図３】本発明の一実施形態であるポリゴンの張付け方
法及び装置が適用された飛行シミュレーションゲーム装
置の内部構造を示す斜視図である。

【図４】図３に示す飛行シミュレーションゲーム装置の
制御系を示す図である。

【図５】ポリゴン地形の一例を示し、そのポリゴン地形
を上から眺めた図である。

【図６】図５に示すポリゴン地形を斜めから眺めた図で
ある。

【図７】モニタ画面内の地面にハンググライダの影が表
示された状態の一例を示す図である。

【図８】ハンググライダの影を地上に形成する方法を説
明するためのフローチャートである。

【図９】ハンググライダの特定点と三角形からなるポリ
ゴンとの位置関係を説明するための図である。

【図１０】ポリゴン平面にローカル座標軸を設定し、ポ
リゴン平面における法線ベクトルと、法線ベクトルに直
交する第１のベクトルと、法線ベクトル及び第１のベク
トルの両方に直交する第２のベクトルを求める方法を説
明するための図である。

【符号の説明】

１ゲーム装置３操作桿（操作手段）６モニタ７０１操作量演算部（検出手段）７０２変化量演算部（検出手段）７０３加減算部（算出手段）７０４ポリゴン演算部（第１乃至第４の手段）７０５画像処理部Ｋ影ＰＴポリゴン地形ＰＢブロックＰＬポリゴン

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０９Ｂ 9/30 Ｇ０６Ｆ 15/72 ４５０Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モニタ画面内に作成される擬似３次元空
間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン
平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて
張付けるポリゴンの張付け方法であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求
める第１のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前
記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２
のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベ
クトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベ
クトルを求める第３のステップと、前記法線ベクトル，
第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求め
る第４のステップとを備えたことを特徴とするポリゴン
の張付け方法。
【請求項２】前記第２のステップは、前記第１のベク
トルを（Ｘ_x，Ｘ_y，Ｘ_z）で表し、前記ポリゴンを含む
平面上の任意の２点を（Ａ_x，Ａ_y，Ａ_z）及び（Ｂ_x，Ｂ
_y，Ｂ_z）で表したとき、Ｘ_x＝Ｂ_x−Ａ_x，Ｘ_y＝Ｂ_y−Ａ_y
及びＸ_z＝Ｂ_z−Ａ_zとして求めるものであることを特徴
とする請求項１記載のポリゴンの張付け方法。
【請求項３】前記任意の２点は、前記ポリゴンの任意
の２頂点であることを特徴とする請求項２記載のポリゴ
ンの張付け方法。
【請求項４】前記第３のステップは、前記法線ベクト
ルを（ｎ_x，ｎ_y，ｎ_z）で表し、前記第２のベクトルを
（Ｚ_x，Ｚ_y，Ｚ_z）で表すと、Ｚ_x＝Ｘ_y×ｎ_z−Ｘ_z×
ｎ_y，Ｚ_y＝Ｘ_z×ｎ_x及びＺ_z＝Ｘ_x×ｎ_y−Ｘ_y×ｎ_xとし
て求めるものであることを特徴とする請求項２又は３記
載のポリゴンの張付け方法。
【請求項５】前記第４のステップは、数１に示す行列
とするものであることを特徴とする請求項４記載のポリ
ゴンの張付け方法。【数１】
【請求項６】前記キャラクタは固定キャラクタであ
り、前記擬似３次元空間上にはさらに移動キャラクタが
表示され、前記マークは前記移動キャラクタに関連する
ものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
に記載のポリゴンの張付け方法。
【請求項７】前記マークは前記移動キャラクタの影で
あることを特徴とする請求項６記載のポリゴンの張付け
方法。
【請求項８】請求項６又は７記載のポリゴンの張付け
方法において、前記ポリゴンは固定キャラクタを形成す
る複数のポリゴンの中の１つで、かつ、前記移動キャラ
クタ位置の平面座標点を含むものであって、前記法線ベ
クトルを求める前に前記ポリゴンを特定するステップを
備えたことを特徴とするポリゴンの張付け方法。
【請求項９】モニタ画面内に作成される擬似３次元空
間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン
平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて
張付けるポリゴンの張付け装置であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求
める第１の手段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法
線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２の手
段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと
前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを
求める第３の手段と、前記法線ベクトル，第１のベクト
ル及び第２のベクトルから回転行列を求める第４の手段
とを備えたことを特徴とするポリゴンの張付け装置。
【請求項１０】前記キャラクタは固定キャラクタであ
り、前記擬似３次元空間上にはさらに移動キャラクタが
表示され、前記マークは前記移動キャラクタに関連する
ものであることを特徴とする請求項９記載のポリゴンの
張付け装置。
【請求項１１】移動キャラクタと固定キャラクタとが
擬似３次元で表示されるモニタと、プレイヤーにより操
作可能な操作手段と、前記操作手段による操作に応じた
操作量を検出する検出手段と、前記検出手段からの信号
により前記移動キャラクタのモニタ画面上での位置を算
出する算出手段と、請求項１０記載のポリゴンの張付け
装置を備えてなるシミュレータ。
【請求項１２】前記移動キャラクタは飛行体であり、
前記ポリゴンの張付け装置は前記飛行体に関連する影を
形成するものであることを特徴とする請求項１１記載の
シミュレータ。