JPH113432A - 画像処理装置、ゲーム装置、その方法および記録媒体 - Google Patents
画像処理装置、ゲーム装置、その方法および記録媒体Info
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- JPH113432A JPH113432A JP9155540A JP15554097A JPH113432A JP H113432 A JPH113432 A JP H113432A JP 9155540 A JP9155540 A JP 9155540A JP 15554097 A JP15554097 A JP 15554097A JP H113432 A JPH113432 A JP H113432A
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- Japan
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- intersection
- refraction
- texture
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- A63F2300/00—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game
- A63F2300/60—Methods for processing data by generating or executing the game program
- A63F2300/66—Methods for processing data by generating or executing the game program for rendering three dimensional images
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- Processing Or Creating Images (AREA)
- Image Generation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 透明な物体を質感豊かにかつ高速に表示でき
る画像処理装置およびその方法を提供する。 【解決手段】 空間を透視する視点から透過物体Ｍへの
視線を示す視線ベクトルＥを生成し、当該視線ベクトル
Ｅと透過物体Ｍの表面との交点である第１交点Ｐ1にお
ける法線ベクトルＮを生成し、視線ベクトルＥと法線ベ
クトルＮとに基づいて、視線ベクトルＥに相当する光軸
が透過物体Ｍへ入射して屈折する方向を示す屈折ベクト
ルＲを生成するベクトル演算手段と、特定のテクスチャ
を設定したテクスチャ平面ＴＰとベクトル演算手段によ
り生成された屈折ベクトルＲとの交点である第２交点Ｐ
2を特定し、特定した第２交点Ｐ2に設定されているテク
スチャデータに基づいて、透過物体Ｍの第１交点Ｐ1付
近におけるテクスチャを決定するレンダリング手段とを
備える。リアルタイムに透明体の表示ができる。
る画像処理装置およびその方法を提供する。 【解決手段】 空間を透視する視点から透過物体Ｍへの
視線を示す視線ベクトルＥを生成し、当該視線ベクトル
Ｅと透過物体Ｍの表面との交点である第１交点Ｐ1にお
ける法線ベクトルＮを生成し、視線ベクトルＥと法線ベ
クトルＮとに基づいて、視線ベクトルＥに相当する光軸
が透過物体Ｍへ入射して屈折する方向を示す屈折ベクト
ルＲを生成するベクトル演算手段と、特定のテクスチャ
を設定したテクスチャ平面ＴＰとベクトル演算手段によ
り生成された屈折ベクトルＲとの交点である第２交点Ｐ
2を特定し、特定した第２交点Ｐ2に設定されているテク
スチャデータに基づいて、透過物体Ｍの第１交点Ｐ1付
近におけるテクスチャを決定するレンダリング手段とを
備える。リアルタイムに透明体の表示ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオゲーム装置
等に適用される画像処理技術に係り、特に、光が透過す
る透明な物体を質感豊かに表示するための画像処理技術
に関する。
等に適用される画像処理技術に係り、特に、光が透過す
る透明な物体を質感豊かに表示するための画像処理技術
に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像処理技術の発達に伴い、実際に存在
しない物体を立体的に表現できるようになった。特に、
ビデオゲーム装置の技術分野では、仮想的な三次元空間
（以下「仮想空間」という）の画像を高速に表示するこ
とが行われている。仮想空間に物体を表示するために
は、通常、照明や環境からの光の反射をシミュレーショ
ンする。ところで、このゲームの内容によっては、ガラ
スや水のような光を透過する液体や固体、流動体（以下
「透過物体」という）を表示する必要が生ずる。従来の
画像処理技術において、透明物体を表示するためには、
幾つかの方法が考えられていた。
しない物体を立体的に表現できるようになった。特に、
ビデオゲーム装置の技術分野では、仮想的な三次元空間
（以下「仮想空間」という）の画像を高速に表示するこ
とが行われている。仮想空間に物体を表示するために
は、通常、照明や環境からの光の反射をシミュレーショ
ンする。ところで、このゲームの内容によっては、ガラ
スや水のような光を透過する液体や固体、流動体（以下
「透過物体」という）を表示する必要が生ずる。従来の
画像処理技術において、透明物体を表示するためには、
幾つかの方法が考えられていた。
【０００３】最も簡単に透過物体を表示方法は、光が透
過物体に入射することにより生ずる屈折を無視すること
である。この場合、画像の表示処理は高速に行えるであ
ろうが、屈折を無視したのでは、実際に透明な物体を透
過した場合に観察される背景の画像の歪みが表現できな
い。
過物体に入射することにより生ずる屈折を無視すること
である。この場合、画像の表示処理は高速に行えるであ
ろうが、屈折を無視したのでは、実際に透明な物体を透
過した場合に観察される背景の画像の歪みが表現できな
い。
【０００４】このため、現実的な透明感を十分に表現す
るための方法としては、レイ・トレーシング・アルゴリ
ズム等のレンダリング（rendering）手法により光の屈
折を考慮することが、行われている。空気中から水中に
光線が入る場合のように、光がある媒質から他の媒質へ
入射するときには屈折が生ずる。この光線が曲げられる
量は、一般にスネル（Snell）の法則により関係づけら
れる。レイ・トレーシング・アルゴリズムでは、画像を
表示するための観察者の視点からの視線を逆に辿り、光
を反射する物体では光を反射させ、光を透過する透過物
体では、前記スネルの法則により屈折方向を求め、視点
から観察できる画像を定める。
るための方法としては、レイ・トレーシング・アルゴリ
ズム等のレンダリング（rendering）手法により光の屈
折を考慮することが、行われている。空気中から水中に
光線が入る場合のように、光がある媒質から他の媒質へ
入射するときには屈折が生ずる。この光線が曲げられる
量は、一般にスネル（Snell）の法則により関係づけら
れる。レイ・トレーシング・アルゴリズムでは、画像を
表示するための観察者の視点からの視線を逆に辿り、光
を反射する物体では光を反射させ、光を透過する透過物
体では、前記スネルの法則により屈折方向を求め、視点
から観察できる画像を定める。
【０００５】また、ゲーム制作の現場においては、例え
ば格闘ゲームにおいて、特殊なキャラクタ(ゲームの表
示対象となる人物、ロボット等)を透明感をもって表示
し、ゲームの特殊性を一層際立たせるために、上記レン
ダリング手法を付加しようとする試みがなされていた。
ば格闘ゲームにおいて、特殊なキャラクタ(ゲームの表
示対象となる人物、ロボット等)を透明感をもって表示
し、ゲームの特殊性を一層際立たせるために、上記レン
ダリング手法を付加しようとする試みがなされていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たレイ・トレーシングによるレンダリングでは、陰影、
屈折や反射をすべて正確に再現できる利点があるが、演
算量が膨大なものとなるため、ビデオゲーム装置のよう
な高速処理を主要な技術的課題の一つとする装置には、
不適当な方法であるといえる。
たレイ・トレーシングによるレンダリングでは、陰影、
屈折や反射をすべて正確に再現できる利点があるが、演
算量が膨大なものとなるため、ビデオゲーム装置のよう
な高速処理を主要な技術的課題の一つとする装置には、
不適当な方法であるといえる。
【０００７】そこで、本発明は、質感豊かにかつ高速に
透明な物体を表示できる画像処理装置、その方法および
記録媒体を提供することを第１の課題とする。
透明な物体を表示できる画像処理装置、その方法および
記録媒体を提供することを第１の課題とする。
【０００８】また、これらの画像処理技術を用い、特殊
な表示形態のキャラクタをより効果的にリアルタイム表
現するゲーム装置を提供することを第２の課題とする。
な表示形態のキャラクタをより効果的にリアルタイム表
現するゲーム装置を提供することを第２の課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、仮想空間において背景が透過して見える透過物体を
表示する画像処理装置である。すなわち、前記仮想空間
を透視する視点から前記透過物体への視線を示す視線ベ
クトルと、当該視線ベクトルと前記透過物体の表面との
交点である第１交点における法線ベクトルと、に基づい
て、前記視線ベクトルに平行な光の前記第１交点におけ
る屈折方向を示す屈折ベクトルを計算するベクトル演算
手段を備える。さらに、特定の空間位置に予め設けたテ
クスチャ平面と前記ベクトル演算手段により計算された
前記屈折ベクトルとの交点である第２交点を特定し、特
定した当該第２交点に設定されているテクスチャデータ
に基づいて、前記透過物体の前記第１交点付近における
テクスチャデータを決定するレンダリング手段を備え
る。
は、仮想空間において背景が透過して見える透過物体を
表示する画像処理装置である。すなわち、前記仮想空間
を透視する視点から前記透過物体への視線を示す視線ベ
クトルと、当該視線ベクトルと前記透過物体の表面との
交点である第１交点における法線ベクトルと、に基づい
て、前記視線ベクトルに平行な光の前記第１交点におけ
る屈折方向を示す屈折ベクトルを計算するベクトル演算
手段を備える。さらに、特定の空間位置に予め設けたテ
クスチャ平面と前記ベクトル演算手段により計算された
前記屈折ベクトルとの交点である第２交点を特定し、特
定した当該第２交点に設定されているテクスチャデータ
に基づいて、前記透過物体の前記第１交点付近における
テクスチャデータを決定するレンダリング手段を備え
る。
【００１０】前記ベクトル演算手段は、請求項２乃至請
求項４に記載したように、前記透過物体の表面を形成す
る複数の微小多角形の各頂点を前記第１交点とするのが
好ましい。
求項４に記載したように、前記透過物体の表面を形成す
る複数の微小多角形の各頂点を前記第１交点とするのが
好ましい。
【００１１】請求項２の発明では、当該第１交点を端点
とする複数の辺同士の外積に基づいて当該第１交点にお
ける法線ベクトルを計算する。請求項３に記載の発明で
は、当該第１交点を構成する前記微小多角形に予め設定
された法線ベクトルを平均して当該第１交点における法
線ベクトルを計算する。請求項４に記載の発明では、当
該頂点に予め設定された法線ベクトルに基づいて、当該
第１交点についての前記屈折ベクトルを計算する。
とする複数の辺同士の外積に基づいて当該第１交点にお
ける法線ベクトルを計算する。請求項３に記載の発明で
は、当該第１交点を構成する前記微小多角形に予め設定
された法線ベクトルを平均して当該第１交点における法
線ベクトルを計算する。請求項４に記載の発明では、当
該頂点に予め設定された法線ベクトルに基づいて、当該
第１交点についての前記屈折ベクトルを計算する。
【００１２】前記レンダリング手段は、請求項５に記載
したように、前記微小多角形の各頂点について掲載され
た前記屈折ベクトルの各々について前記第２交点を特定
し、特定された各前記第２交点により囲まれる領域の前
記テクスチャ平面に設定されたテクスチャデータを、当
該微小多角形にマッピングするテクスチャデータとする
のが好ましい。
したように、前記微小多角形の各頂点について掲載され
た前記屈折ベクトルの各々について前記第２交点を特定
し、特定された各前記第２交点により囲まれる領域の前
記テクスチャ平面に設定されたテクスチャデータを、当
該微小多角形にマッピングするテクスチャデータとする
のが好ましい。
【００１３】前記ベクトルの演算は、請求項６に記載し
たように、前記視線ベクトルをＥ、前記法線ベクトルを
Ｎ、前記透過物体の外側の屈折率をｎ１、前記透過物体
の内側の屈折率をｎ２、前記視線ベクトルと前記法線ベ
クトルとのなす角度θ１、および、前記法線ベクトルと
前記屈折ベクトルのなす角度をθ２とした場合に、前記
屈折ベクトルＲを、 Ｒ＝（ｎ１／ｎ２）・（Ｅ−Ｎ（ｎ・ｃｏｓθ２−ｃｏ
ｓθ１）） ｎ＝ｎ２／ｎ１ ｃｏｓθ１＝−Ｅ・Ｎ ｃｏｓθ２＝１−（１−ｃｏｓθ１2）／ｎ2 という演算により求めることができる。
たように、前記視線ベクトルをＥ、前記法線ベクトルを
Ｎ、前記透過物体の外側の屈折率をｎ１、前記透過物体
の内側の屈折率をｎ２、前記視線ベクトルと前記法線ベ
クトルとのなす角度θ１、および、前記法線ベクトルと
前記屈折ベクトルのなす角度をθ２とした場合に、前記
屈折ベクトルＲを、 Ｒ＝（ｎ１／ｎ２）・（Ｅ−Ｎ（ｎ・ｃｏｓθ２−ｃｏ
ｓθ１）） ｎ＝ｎ２／ｎ１ ｃｏｓθ１＝−Ｅ・Ｎ ｃｏｓθ２＝１−（１−ｃｏｓθ１2）／ｎ2 という演算により求めることができる。
【００１４】また、請求項７に記載の発明のように、前
記屈折ベクトルのうち前記テクスチャ平面に平行な成分
を参照して、当該テクスチャ平面上の前記第２交点の座
標を特定するのは好ましい。例えば、テクスチャ平面に
平行な方向をｕ方向およびｖ方向とする。前記屈折ベク
トルを当該テクスチャ平面へ投射した場合のｕ方向およ
びｖ方向のベクトル成分をそれぞれＲｕおよびＲｖとす
ると、前記第２交点の座標（ｕ、ｖ）は、 ｕ＝（Ｒｕ＋１）／２ ｖ＝（Ｒｖ＋１）／２ というような演算により求められる。この場合、テクス
チャデータは、透過物体の中心を通るような屈折がまっ
たくない場合の視線ベクトルが、このテクスチャ平面の
中心点を通過するように、設定しておくことになる。
記屈折ベクトルのうち前記テクスチャ平面に平行な成分
を参照して、当該テクスチャ平面上の前記第２交点の座
標を特定するのは好ましい。例えば、テクスチャ平面に
平行な方向をｕ方向およびｖ方向とする。前記屈折ベク
トルを当該テクスチャ平面へ投射した場合のｕ方向およ
びｖ方向のベクトル成分をそれぞれＲｕおよびＲｖとす
ると、前記第２交点の座標（ｕ、ｖ）は、 ｕ＝（Ｒｕ＋１）／２ ｖ＝（Ｒｖ＋１）／２ というような演算により求められる。この場合、テクス
チャデータは、透過物体の中心を通るような屈折がまっ
たくない場合の視線ベクトルが、このテクスチャ平面の
中心点を通過するように、設定しておくことになる。
【００１５】このテクスチャ平面に設定するテクスチャ
データは、請求項８に記載したように、所定の半球面上
に設定された画像を予め所定の平面に投射して生成する
のが好ましい。また、請求項９に記載したように、実空
間における周囲の景色を映し込ませた球状体を一点から
撮影して生成するのも好ましい。
データは、請求項８に記載したように、所定の半球面上
に設定された画像を予め所定の平面に投射して生成する
のが好ましい。また、請求項９に記載したように、実空
間における周囲の景色を映し込ませた球状体を一点から
撮影して生成するのも好ましい。
【００１６】さらに、前記レンダリング手段は、請求項
１０に記載したように、前記視線ベクトルの方向に対応
させて前記テクスチャ平面に設定するテクスチャデータ
を変更するのも好ましい。
１０に記載したように、前記視線ベクトルの方向に対応
させて前記テクスチャ平面に設定するテクスチャデータ
を変更するのも好ましい。
【００１７】請求項１１に記載の発明は、第２の目的を
達成するためのものである。すなわち、当該ゲーム装置
は、請求項１乃至請求項１０に記載の画像処理装置を備
え、当該画像処理装置により生成された仮想物体を、ゲ
ームの表示対象とする。
達成するためのものである。すなわち、当該ゲーム装置
は、請求項１乃至請求項１０に記載の画像処理装置を備
え、当該画像処理装置により生成された仮想物体を、ゲ
ームの表示対象とする。
【００１８】請求項１２に記載の発明は、仮想的な空間
において光が透過する透過物体を表現する画像処理方法
であって、前記空間を透視する視点から前記透過物体へ
の視線を示す視線ベクトルと、前記視線ベクトルと前記
透過物体の表面との交点である第１交点における法線ベ
クトルと、に基づいて、前記視線ベクトルに平行な光の
前記第１交点における屈折方向を示す屈折ベクトルを生
成する屈折ベクトル生成工程と、特定の空間位置に設け
たテクスチャ平面と前記屈折ベクトル生成工程で生成さ
れた前記屈折ベクトルとの交点である第２交点を特定す
る交点特定工程と、前記交点特定工程で特定した当該第
２交点に設定されているテクスチャデータに基づいて、
前記透過物体の前記第１交点付近におけるテクスチャデ
ータを決定するレンダリング工程と、を備える。
において光が透過する透過物体を表現する画像処理方法
であって、前記空間を透視する視点から前記透過物体へ
の視線を示す視線ベクトルと、前記視線ベクトルと前記
透過物体の表面との交点である第１交点における法線ベ
クトルと、に基づいて、前記視線ベクトルに平行な光の
前記第１交点における屈折方向を示す屈折ベクトルを生
成する屈折ベクトル生成工程と、特定の空間位置に設け
たテクスチャ平面と前記屈折ベクトル生成工程で生成さ
れた前記屈折ベクトルとの交点である第２交点を特定す
る交点特定工程と、前記交点特定工程で特定した当該第
２交点に設定されているテクスチャデータに基づいて、
前記透過物体の前記第１交点付近におけるテクスチャデ
ータを決定するレンダリング工程と、を備える。
【００１９】請求項１３に記載の発明は、仮想的な空間
において光が透過する透過物体を表現する画像処理を実
行させるプログラムであって、前記空間を透視する視点
から前記透過物体への視線を示す視線ベクトルと、前記
視線ベクトルと前記透過物体の表面との交点である第１
交点における法線ベクトルと、に基づいて、前記視線ベ
クトルに平行な光の前記第１交点における屈折方向を示
す屈折ベクトルを生成する屈折ベクトル生成工程と、特
定の空間位置に設けたテクスチャ平面と前記屈折ベクト
ル生成工程で生成された前記屈折ベクトルとの交点であ
る第２交点を特定する交点特定工程と、前記交点特定工
程で特定した当該第２交点に設定されているテクスチャ
データに基づいて、前記透過物体の前記第１交点付近に
おけるテクスチャデータを決定するレンダリング工程
と、をコンピュータに実行させるプログラムが記録され
た機械読み取り可能な記録媒体である。
において光が透過する透過物体を表現する画像処理を実
行させるプログラムであって、前記空間を透視する視点
から前記透過物体への視線を示す視線ベクトルと、前記
視線ベクトルと前記透過物体の表面との交点である第１
交点における法線ベクトルと、に基づいて、前記視線ベ
クトルに平行な光の前記第１交点における屈折方向を示
す屈折ベクトルを生成する屈折ベクトル生成工程と、特
定の空間位置に設けたテクスチャ平面と前記屈折ベクト
ル生成工程で生成された前記屈折ベクトルとの交点であ
る第２交点を特定する交点特定工程と、前記交点特定工
程で特定した当該第２交点に設定されているテクスチャ
データに基づいて、前記透過物体の前記第１交点付近に
おけるテクスチャデータを決定するレンダリング工程
と、をコンピュータに実行させるプログラムが記録され
た機械読み取り可能な記録媒体である。
【００２０】なお、記録媒体としては、フロッピーディ
スク等の磁気ディスク、ＣＤ、ＣＤ―ＲＯＭ、ＣＤ―
Ｒ、書き換え可能光ディスク等の光ディスク、あるいは
揮発性若しくは不揮発性のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＩＣカード
等の半導体メモリ等、機械読み取り可能なあらゆる記憶
媒体が相当する。さらに、インターネット等の通信回線
を介して遠隔地のコンピュータ装置等からプログラムデ
ータが転送される場合も、ここにいう記憶媒体に含まれ
る。
スク等の磁気ディスク、ＣＤ、ＣＤ―ＲＯＭ、ＣＤ―
Ｒ、書き換え可能光ディスク等の光ディスク、あるいは
揮発性若しくは不揮発性のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＩＣカード
等の半導体メモリ等、機械読み取り可能なあらゆる記憶
媒体が相当する。さらに、インターネット等の通信回線
を介して遠隔地のコンピュータ装置等からプログラムデ
ータが転送される場合も、ここにいう記憶媒体に含まれ
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面を参照して説明する。本実施の形態は、本発明の
画像処理装置を適用したゲーム処理装置に関する。
を図面を参照して説明する。本実施の形態は、本発明の
画像処理装置を適用したゲーム処理装置に関する。
【００２２】（I）構成の説明 図１に、本実施の形態におけるゲーム処理装置のブロッ
ク図を示す。同図に示すように本ゲーム処理装置１００
は、画像処理ブロック１、描画ブロック２、モニタ装置
３およびメモリ４をバスライン５で相互に接続して構成
される。本発明の画像処理は、画像処理ブロック１にお
いて処理される。
ク図を示す。同図に示すように本ゲーム処理装置１００
は、画像処理ブロック１、描画ブロック２、モニタ装置
３およびメモリ４をバスライン５で相互に接続して構成
される。本発明の画像処理は、画像処理ブロック１にお
いて処理される。
【００２３】画像処理ブロック１は、ＣＰＵ１０１、Ｒ
ＯＭ１０２、インターフェース回路１０３、入力装置１
０４および補助ブロック１０５により構成される。ＣＰ
Ｕ１０１は、補助ブロック１０５に装着されたＣＤ―Ｒ
ＯＭ１１０から読み込まれたプログラムデータに基づい
て、本発明の画像処理を行う。ＲＯＭ１０２は、電源投
入後のＩＰＬプログラム等を格納する。インターフェー
ス回路１０３は、操作者の操作により入力装置１０４か
ら入力された操作信号を、ＣＰＵ１０１に供給する。補
助ブロック１０５は、装着されたＣＤ―ＲＯＭ１１０か
らプログラムデータおよび画像データを読み込み、メモ
リ４に転送する。なお、プログラムデータを供給する記
憶媒体としては、ＣＤ―ＲＯＭ１１０に限らず、他の記
憶媒体であってもよい。
ＯＭ１０２、インターフェース回路１０３、入力装置１
０４および補助ブロック１０５により構成される。ＣＰ
Ｕ１０１は、補助ブロック１０５に装着されたＣＤ―Ｒ
ＯＭ１１０から読み込まれたプログラムデータに基づい
て、本発明の画像処理を行う。ＲＯＭ１０２は、電源投
入後のＩＰＬプログラム等を格納する。インターフェー
ス回路１０３は、操作者の操作により入力装置１０４か
ら入力された操作信号を、ＣＰＵ１０１に供給する。補
助ブロック１０５は、装着されたＣＤ―ＲＯＭ１１０か
らプログラムデータおよび画像データを読み込み、メモ
リ４に転送する。なお、プログラムデータを供給する記
憶媒体としては、ＣＤ―ＲＯＭ１１０に限らず、他の記
憶媒体であってもよい。
【００２４】描画ブロック２は、描画プロセッサ２０
１、フレームバッファ２０２および２０３により構成さ
れる。画像処理プロセッサ２０１は、画像処理ブロック
１のＣＰＵ１０１から表示用画像データが転送される
と、これをフレームバッファ２０２に格納する。表示用
画像データは、表示対象である物体を構成する微小多角
形であるポリゴンの頂点座標、当該ポリゴンに適用する
テクスチャデータを指定する命令データ、当該ポリゴン
のワールド座標系における表示座標を特定するデータ、
当該ワールド座標を観察する視点の位置を示すデータ等
により構成される。描画プロセッサ２０１は、これらフ
レームバッファ２０１に格納されたデータに基づいて、
ディスプレイに表示する画像である視野座標系における
各ポリゴンの二次元座標をマトリクス演算によって求
め、テクスチャデータとしてはメモリ４のテクスチャデ
ータメモリ４０２を参照し、その座標に基づいて得られ
るビットマップデータをフレームバッファ２０３に格納
する。そして、フレームバッファ２０３に格納されたビ
ットマップデータに基づいて、モニタ装置３に映像信号
を供給し画像表示を行う。
１、フレームバッファ２０２および２０３により構成さ
れる。画像処理プロセッサ２０１は、画像処理ブロック
１のＣＰＵ１０１から表示用画像データが転送される
と、これをフレームバッファ２０２に格納する。表示用
画像データは、表示対象である物体を構成する微小多角
形であるポリゴンの頂点座標、当該ポリゴンに適用する
テクスチャデータを指定する命令データ、当該ポリゴン
のワールド座標系における表示座標を特定するデータ、
当該ワールド座標を観察する視点の位置を示すデータ等
により構成される。描画プロセッサ２０１は、これらフ
レームバッファ２０１に格納されたデータに基づいて、
ディスプレイに表示する画像である視野座標系における
各ポリゴンの二次元座標をマトリクス演算によって求
め、テクスチャデータとしてはメモリ４のテクスチャデ
ータメモリ４０２を参照し、その座標に基づいて得られ
るビットマップデータをフレームバッファ２０３に格納
する。そして、フレームバッファ２０３に格納されたビ
ットマップデータに基づいて、モニタ装置３に映像信号
を供給し画像表示を行う。
【００２５】メモリ４は、演算に使用されるＲＡＭ４０
１およびテクスチャデータを記憶するテクスチャデータ
メモリ４０２を備える。ＲＡＭ４０１には、本発明の画
像処理に必要なベクトル演算のためのデータを格納され
る。つまり、上記演算前のベクトルを特定するデータを
格納し、さらに演算後のベクトルを特定するデータ等が
格納される。テクスチャデータメモリ４０２には、描画
ブロック２が表示用ビットマップデータを生成する際に
参照されるテクスチャデータが格納される。
１およびテクスチャデータを記憶するテクスチャデータ
メモリ４０２を備える。ＲＡＭ４０１には、本発明の画
像処理に必要なベクトル演算のためのデータを格納され
る。つまり、上記演算前のベクトルを特定するデータを
格納し、さらに演算後のベクトルを特定するデータ等が
格納される。テクスチャデータメモリ４０２には、描画
ブロック２が表示用ビットマップデータを生成する際に
参照されるテクスチャデータが格納される。
【００２６】図２に、本実施の形態のゲーム処理装置１
００を機能面からブロック化した機能ブロック図を示
す。上記画像処理ブロック１は、ＣＰＵ１０１がＣＤ―
ＲＯＭ１１０から読み取られたプログラムデータに基づ
いて動作することにより、当該機能ブロックの協働作用
を行う。
００を機能面からブロック化した機能ブロック図を示
す。上記画像処理ブロック１は、ＣＰＵ１０１がＣＤ―
ＲＯＭ１１０から読み取られたプログラムデータに基づ
いて動作することにより、当該機能ブロックの協働作用
を行う。
【００２７】すなわち、画像処理ブロック１は、ベクト
ル演算手段として作用するベクトル演算ブロック１０、
およびレンダリング手段として作用するレンダリングブ
ロック２０として動作する。ベクトル演算ブロック１０
は、視線ベクトル生成部１１、法線ベクトル生成部１２
および屈折ベクトル生成部１３を備える。レンダリング
ブロック２０は、交点特定部２１およびテクスチャ決定
部２２を備える。
ル演算手段として作用するベクトル演算ブロック１０、
およびレンダリング手段として作用するレンダリングブ
ロック２０として動作する。ベクトル演算ブロック１０
は、視線ベクトル生成部１１、法線ベクトル生成部１２
および屈折ベクトル生成部１３を備える。レンダリング
ブロック２０は、交点特定部２１およびテクスチャ決定
部２２を備える。
【００２８】ベクトル演算ブロック１０は、位置情報
（ワールド座標系における三次元座標等）からベクトル
成分を特定する数値を計算するブロックである。視線ベ
クトル生成部１１は、メモリ４のＲＡＭ４０１に格納さ
れた、視点の位置情報と、本発明を適用して光を透過さ
せて表示したい透過物体のポリゴンデータとに基づい
て、視点からこの透過物体上の各ポリゴンへの視線ベク
トルを計算し、再びＲＡＭ４０１に格納する。法線ベク
トル生成部１２は、ＲＡＭ４０１に格納されたポリゴン
データに基づいて当該ポリゴンの各頂点における法線ベ
クトルを計算し、再びＲＡＭ４０１に格納する。屈折ベ
クトル生成部１３は、ＲＡＭ４０１に格納された、視線
ベクトル生成部１１の生成した視線ベクトルと法線ベク
トル生成部１２の生成した当該ポリゴンの各頂点におけ
る法線ベクトルとを参照し、屈折ベクトルを計算し、再
びＲＡＭ４０１に格納する。
（ワールド座標系における三次元座標等）からベクトル
成分を特定する数値を計算するブロックである。視線ベ
クトル生成部１１は、メモリ４のＲＡＭ４０１に格納さ
れた、視点の位置情報と、本発明を適用して光を透過さ
せて表示したい透過物体のポリゴンデータとに基づい
て、視点からこの透過物体上の各ポリゴンへの視線ベク
トルを計算し、再びＲＡＭ４０１に格納する。法線ベク
トル生成部１２は、ＲＡＭ４０１に格納されたポリゴン
データに基づいて当該ポリゴンの各頂点における法線ベ
クトルを計算し、再びＲＡＭ４０１に格納する。屈折ベ
クトル生成部１３は、ＲＡＭ４０１に格納された、視線
ベクトル生成部１１の生成した視線ベクトルと法線ベク
トル生成部１２の生成した当該ポリゴンの各頂点におけ
る法線ベクトルとを参照し、屈折ベクトルを計算し、再
びＲＡＭ４０１に格納する。
【００２９】レンダリングブロック２０は、ベクトル演
算ブロック１０により計算され、ＲＡＭ４０１に格納さ
れた屈折ベクトルに基づいて、透過物体に適用するテク
スチャデータを決定するブロックである。交点特定部２
１は、屈折ベクトル生成部１３の生成した屈折ベクトル
のうち、テクスチャ平面に平行な座標成分を計算する。
そしてこれに基づいて、屈折ベクトルとテクスチャ平面
との交点（第２交点）の座標をポリゴンの頂点に対応さ
せて計算し、ＲＡＭ４０１に格納する。テクスチャ決定
部２２は、ポリゴンごとに、前記第２交点におけるテク
スチャデータの範囲をそれぞれ特定し、当該ポリゴンに
適用するテクスチャデータを示す命令データを描画ブロ
ック２に転送する。
算ブロック１０により計算され、ＲＡＭ４０１に格納さ
れた屈折ベクトルに基づいて、透過物体に適用するテク
スチャデータを決定するブロックである。交点特定部２
１は、屈折ベクトル生成部１３の生成した屈折ベクトル
のうち、テクスチャ平面に平行な座標成分を計算する。
そしてこれに基づいて、屈折ベクトルとテクスチャ平面
との交点（第２交点）の座標をポリゴンの頂点に対応さ
せて計算し、ＲＡＭ４０１に格納する。テクスチャ決定
部２２は、ポリゴンごとに、前記第２交点におけるテク
スチャデータの範囲をそれぞれ特定し、当該ポリゴンに
適用するテクスチャデータを示す命令データを描画ブロ
ック２に転送する。
【００３０】描画ブロック２は、前述したように、視点
の位置情報、ポリゴンデータに基づいて、複数のポリゴ
ンにより透過物体等の表示すべき物体を描画する。その
際、透過物体について、テクスチャ決定部２２の決定し
たテクスチャデータを、テクスチャデータメモリ４０２
から読み出して、当該ポリゴンの表面にマッピングして
表示用のビットマップデータを生成する。
の位置情報、ポリゴンデータに基づいて、複数のポリゴ
ンにより透過物体等の表示すべき物体を描画する。その
際、透過物体について、テクスチャ決定部２２の決定し
たテクスチャデータを、テクスチャデータメモリ４０２
から読み出して、当該ポリゴンの表面にマッピングして
表示用のビットマップデータを生成する。
【００３１】（II）動作の説明 次に、本実施の形態の動作を説明する。処理を行う前提
として、メモリ４には、仮想画像を観察する視点の位置
情報、透過物体等を構成するポリゴンデータ、テクスチ
ャ平面に設定するテクスチャデータ、テクスチャ平面を
ワールド座標系で定義する情報等が格納されているもの
とする。
として、メモリ４には、仮想画像を観察する視点の位置
情報、透過物体等を構成するポリゴンデータ、テクスチ
ャ平面に設定するテクスチャデータ、テクスチャ平面を
ワールド座標系で定義する情報等が格納されているもの
とする。
【００３２】従来の技術で説明したように、レイ・トレ
ーシング・アルゴリズム等のレンダリング手法により透
明物体を表現しようとすれば、その演算量が膨大である
ため、実時間処理に不適である。
ーシング・アルゴリズム等のレンダリング手法により透
明物体を表現しようとすれば、その演算量が膨大である
ため、実時間処理に不適である。
【００３３】ここで、実時間処理を行うために、視点か
らの光線の追跡を一回に限り行うことも考えられる。す
なわち、視線からの光線の透過物体の表面における屈折
を計算し、屈折した光線の到達する背景画像の画素を特
定するのである。この背景画像の画素を透過物体の表面
に表示すれば、透過物体が光を透過し、背景画が映り込
んでいるように見える。しかし、透過物体の画素ごとに
背景画像の画素を特定するものとしても、ビデオゲーム
装置等におけるリアルタイム画像処理としては、まだそ
の演算量は膨大であり、実施の製品に適用することが困
難である。本発明は、これを克服するため、以下の処理
を行う。
らの光線の追跡を一回に限り行うことも考えられる。す
なわち、視線からの光線の透過物体の表面における屈折
を計算し、屈折した光線の到達する背景画像の画素を特
定するのである。この背景画像の画素を透過物体の表面
に表示すれば、透過物体が光を透過し、背景画が映り込
んでいるように見える。しかし、透過物体の画素ごとに
背景画像の画素を特定するものとしても、ビデオゲーム
装置等におけるリアルタイム画像処理としては、まだそ
の演算量は膨大であり、実施の製品に適用することが困
難である。本発明は、これを克服するため、以下の処理
を行う。
【００３４】本画像処理装置において、視点の位置は、
仮想空間を絶対位置を特定するための三次元座標（ワー
ルド座標系）における座標値として与えられる。ポリゴ
ンの頂点の位置は、物体ごとに定義されるボディ座標系
の座標値として与えられる。なお、法線ベクトルを計算
で求めずポリゴンごとに予め定義しておくこともでき
る。この場合には、このポリゴンの頂点ごとの法線ベク
トルを特定する情報がＣＤ―ＲＯＭ１１０からＲＡＭ４
０１に予め転送されることになる。
仮想空間を絶対位置を特定するための三次元座標（ワー
ルド座標系）における座標値として与えられる。ポリゴ
ンの頂点の位置は、物体ごとに定義されるボディ座標系
の座標値として与えられる。なお、法線ベクトルを計算
で求めずポリゴンごとに予め定義しておくこともでき
る。この場合には、このポリゴンの頂点ごとの法線ベク
トルを特定する情報がＣＤ―ＲＯＭ１１０からＲＡＭ４
０１に予め転送されることになる。
【００３５】テクスチャ平面上に設定するテクスチャデ
ータは、例えば、図７に示すように、反射率の高い金属
球に周囲の景色を映し込み、映し込んだ景色をカメラで
撮影し、画像データ化して作る。すなわち、透過物体が
球形であるとすると、視線が透過物体の表面に入射する
角度が浅い程（すなわち、透過物体の周囲になる程）光
の屈折率が高くなる。したがって、金属球に移る周囲の
景色を、透明物体の表面に張り付けるテクスチャデータ
として透明物体を構成するポリゴンに張り付ければ、当
該透過物体に背景画像が屈折して映っているかのような
印象を観察者に与えることができるのである。なお、こ
のような手法によらず、金属体の表面に映り込む画像
を、公知のレイ・トレーシングの手法により生成するこ
とによって、テクスチャ平面に設定するテクスチャデー
タを制作してもよい。
ータは、例えば、図７に示すように、反射率の高い金属
球に周囲の景色を映し込み、映し込んだ景色をカメラで
撮影し、画像データ化して作る。すなわち、透過物体が
球形であるとすると、視線が透過物体の表面に入射する
角度が浅い程（すなわち、透過物体の周囲になる程）光
の屈折率が高くなる。したがって、金属球に移る周囲の
景色を、透明物体の表面に張り付けるテクスチャデータ
として透明物体を構成するポリゴンに張り付ければ、当
該透過物体に背景画像が屈折して映っているかのような
印象を観察者に与えることができるのである。なお、こ
のような手法によらず、金属体の表面に映り込む画像
を、公知のレイ・トレーシングの手法により生成するこ
とによって、テクスチャ平面に設定するテクスチャデー
タを制作してもよい。
【００３６】図８に、金属球を撮影する等により得られ
たテクスチャデータの例を示す。座標ｕ、ｖはテクスチ
ャ平面を定義するための座標軸である。この座標軸は、
テクスチャ平面に平行なベクトル成分を有する。同図に
示すように、テクスチャデータは、テクスチャ平面の中
心点Ｃで疎、周辺で密になるよう設定された画像データ
である。金属球を撮影してテクスチャデータを撮影した
場合等には、同心円状にデータが得られるので、その外
側は、濃度の高い画素データ等で埋める。
たテクスチャデータの例を示す。座標ｕ、ｖはテクスチ
ャ平面を定義するための座標軸である。この座標軸は、
テクスチャ平面に平行なベクトル成分を有する。同図に
示すように、テクスチャデータは、テクスチャ平面の中
心点Ｃで疎、周辺で密になるよう設定された画像データ
である。金属球を撮影してテクスチャデータを撮影した
場合等には、同心円状にデータが得られるので、その外
側は、濃度の高い画素データ等で埋める。
【００３７】図３に、本形態の動作を説明するフローチ
ャートを示す。画像処理ブロック１は、所定の画像書換
えの周期（例えば、ビデオ信号の垂直同期期間）が来る
と、モニタ装置３に表示すべき仮想空間の画像を更新す
る。すなわち、仮想空間内に物体が存在するか否かを判
定し（ステップＳ（以下「Ｓ」と表示する）１）、物体
が存在する場合（Ｓ１；ＹＥＳ）、その物体が、背景画
像等の光を透過させて表示する物体であるか否かを判定
する（Ｓ２）。光を透過させない通常の物体(通常のテ
クスチャデータが適用される物体)であれば（Ｓ２；Ｎ
Ｏ）、通常のテクスチャマッピング処理を行う。光を透
過させる透過物体であれば（Ｓ２；ＹＥＳ）、本発明に
係る以下の処理を続行する。
ャートを示す。画像処理ブロック１は、所定の画像書換
えの周期（例えば、ビデオ信号の垂直同期期間）が来る
と、モニタ装置３に表示すべき仮想空間の画像を更新す
る。すなわち、仮想空間内に物体が存在するか否かを判
定し（ステップＳ（以下「Ｓ」と表示する）１）、物体
が存在する場合（Ｓ１；ＹＥＳ）、その物体が、背景画
像等の光を透過させて表示する物体であるか否かを判定
する（Ｓ２）。光を透過させない通常の物体(通常のテ
クスチャデータが適用される物体)であれば（Ｓ２；Ｎ
Ｏ）、通常のテクスチャマッピング処理を行う。光を透
過させる透過物体であれば（Ｓ２；ＹＥＳ）、本発明に
係る以下の処理を続行する。
【００３８】まず、この透過物体を構成するポリゴンの
うち一つを特定し（Ｓ３）、さらにその特定したポリゴ
ンの複数の頂点のうち一つを特定する（Ｓ４）。視線ベ
クトル生成部１１は、メモリ４に格納された視点の座標
を参照し、視点からこの頂点へ向かう視線ベクトルＥを
生成する（Ｓ５）。
うち一つを特定し（Ｓ３）、さらにその特定したポリゴ
ンの複数の頂点のうち一つを特定する（Ｓ４）。視線ベ
クトル生成部１１は、メモリ４に格納された視点の座標
を参照し、視点からこの頂点へ向かう視線ベクトルＥを
生成する（Ｓ５）。
【００３９】この様子を図４および図５に示す。図４
は、視線ベクトル等を透過物体の関係の斜視図であり、
図５は、ポリゴンの頂点と視線ベクトル、屈折ベクトル
を含む平面で透過物体を見た断面図である。同図で、視
線ベクトルをＥ、法線ベクトルをＮ（Ｎ‘）、屈折ベク
トルをＲで表わす。また、視点はＰ0、頂点はＰ1、テク
スチャ平面ＴＰと屈折ベクトルＲとの交点をＰ2で示
す。視線ベクトルＥは、視点Ｐ0の座標とポリゴンの頂
点Ｐ1の座標から求められる。
は、視線ベクトル等を透過物体の関係の斜視図であり、
図５は、ポリゴンの頂点と視線ベクトル、屈折ベクトル
を含む平面で透過物体を見た断面図である。同図で、視
線ベクトルをＥ、法線ベクトルをＮ（Ｎ‘）、屈折ベク
トルをＲで表わす。また、視点はＰ0、頂点はＰ1、テク
スチャ平面ＴＰと屈折ベクトルＲとの交点をＰ2で示
す。視線ベクトルＥは、視点Ｐ0の座標とポリゴンの頂
点Ｐ1の座標から求められる。
【００４０】次いで、頂点Ｐ1についての法線ベクトル
Ｎを求める（Ｓ６）。法線ベクトルＮは、予め頂点ごと
のベクトル値を計算し、計算値をメモリ４に格納してお
いてもよい。本実施形態では、図６に示すように、頂点
を囲むポリゴンのポリゴンデータから算出するものとす
る。図６は、頂点Ｐ1を禍根でＳ12、Ｓ13、Ｓ23の３つ
のポリゴンが取り囲んでいる様子を示す。ポリゴンデー
タには各ポリゴンの頂点座標が記録されているので、各
頂点の座標を参照すれば各頂点を結ぶ辺ベクトル（Ｌ
1、Ｌ2、Ｌ3）が求められる。頂点Ｐ1についての法線ベ
クトルＮは、各辺ベクトルの外積を各々計算し、計算し
た外積の合計を計算することで求められる。
Ｎを求める（Ｓ６）。法線ベクトルＮは、予め頂点ごと
のベクトル値を計算し、計算値をメモリ４に格納してお
いてもよい。本実施形態では、図６に示すように、頂点
を囲むポリゴンのポリゴンデータから算出するものとす
る。図６は、頂点Ｐ1を禍根でＳ12、Ｓ13、Ｓ23の３つ
のポリゴンが取り囲んでいる様子を示す。ポリゴンデー
タには各ポリゴンの頂点座標が記録されているので、各
頂点の座標を参照すれば各頂点を結ぶ辺ベクトル（Ｌ
1、Ｌ2、Ｌ3）が求められる。頂点Ｐ1についての法線ベ
クトルＮは、各辺ベクトルの外積を各々計算し、計算し
た外積の合計を計算することで求められる。
【００４１】すなわち、法線ベクトルＮは、 Ｎ＝Ｌ1×Ｌ2＋Ｌ3×Ｌ１＋Ｌ2×Ｌ3 で求められる。
【００４２】法線ベクトルＮが求められると、次に屈折
ベクトル生成部１３は屈折ベクトルＲを求める（Ｓ
７）。屈折ベクトルＲを求めるために、予め屈折率を定
義しておく。例えば、図５に示すように、透過物体Ｍの
外側の屈折率をｎ1、透過物体Ｍの内側の屈折率をｎ2と
する。また、視線ベクトルＥと法線ベクトルＮとのなす
角度θ1および法線ベクトルＮ‘と屈折ベクトルＲとの
なす角度をθ2とする。この場合、屈折ベクトルＲは、
スネルの法則にしたがい、 Ｒ＝（ｎ1／ｎ2）・（Ｅ−Ｎ（ｎ・ｃｏｓθ2−ｃｏｓ
θ1）） 但し、ｎ＝ｎ2／ｎ1、ｃｏｓθ1＝−Ｅ・Ｎ、 ｃｏｓθ2＝１−（１−ｃｏｓθ12）／ｎ2 という演算式により導き出せる。
ベクトル生成部１３は屈折ベクトルＲを求める（Ｓ
７）。屈折ベクトルＲを求めるために、予め屈折率を定
義しておく。例えば、図５に示すように、透過物体Ｍの
外側の屈折率をｎ1、透過物体Ｍの内側の屈折率をｎ2と
する。また、視線ベクトルＥと法線ベクトルＮとのなす
角度θ1および法線ベクトルＮ‘と屈折ベクトルＲとの
なす角度をθ2とする。この場合、屈折ベクトルＲは、
スネルの法則にしたがい、 Ｒ＝（ｎ1／ｎ2）・（Ｅ−Ｎ（ｎ・ｃｏｓθ2−ｃｏｓ
θ1）） 但し、ｎ＝ｎ2／ｎ1、ｃｏｓθ1＝−Ｅ・Ｎ、 ｃｏｓθ2＝１−（１−ｃｏｓθ12）／ｎ2 という演算式により導き出せる。
【００４３】ステップＳ８において、交点特定部２１
は、屈折ベクトルＲとテクスチャ平面ＴＰの交点Ｐ2を
求める（図４参照）。テクスチャ平面は、計算を簡単に
するために、ワールド座標系におけるｚ軸に垂直な面で
あることが望ましい。すなわち、視線の方向とｚ軸方向
を一致させた視点座標系におけるｘｙ平面に平行なもの
と仮定する。また、視点Ｐ0と透明物体Ｍの中心点とテ
クスチャ平面ＴＰの中心点Ｃとがほぼ一直線上に並ぶよ
うテクスチャ平面の中心点の相対位置を設定するのが好
ましい。屈折ベクトルＲのうち、テクスチャ平面を定義
する座標軸の方向成分（ｕ方向、ｖ方向）と同一方向の
成分をＲｕおよびＲｖとする。視点Ｐ0とテクスチャ平
面ＴＰとの距離を適当に選ぶことにより、屈折ベクトル
Ｒとテクスチャ平面ＴＰとの交点Ｐ2の座標（ｕ，ｖ）
は、 ｕ＝（Ｒｕ＋１）／２ ｖ＝（Ｒｖ＋１）／２ という演算により求められる。もちろん、テクスチャ平
面が平面方程式で定義され、演算能力に余力がある場合
は、屈折ベクトルの示す空間における一次式に基づい
て、正確なテクスチャ平面上の交点を求めてもよい。
は、屈折ベクトルＲとテクスチャ平面ＴＰの交点Ｐ2を
求める（図４参照）。テクスチャ平面は、計算を簡単に
するために、ワールド座標系におけるｚ軸に垂直な面で
あることが望ましい。すなわち、視線の方向とｚ軸方向
を一致させた視点座標系におけるｘｙ平面に平行なもの
と仮定する。また、視点Ｐ0と透明物体Ｍの中心点とテ
クスチャ平面ＴＰの中心点Ｃとがほぼ一直線上に並ぶよ
うテクスチャ平面の中心点の相対位置を設定するのが好
ましい。屈折ベクトルＲのうち、テクスチャ平面を定義
する座標軸の方向成分（ｕ方向、ｖ方向）と同一方向の
成分をＲｕおよびＲｖとする。視点Ｐ0とテクスチャ平
面ＴＰとの距離を適当に選ぶことにより、屈折ベクトル
Ｒとテクスチャ平面ＴＰとの交点Ｐ2の座標（ｕ，ｖ）
は、 ｕ＝（Ｒｕ＋１）／２ ｖ＝（Ｒｖ＋１）／２ という演算により求められる。もちろん、テクスチャ平
面が平面方程式で定義され、演算能力に余力がある場合
は、屈折ベクトルの示す空間における一次式に基づい
て、正確なテクスチャ平面上の交点を求めてもよい。
【００４４】なお、仮想平面の背景画像が視線の方向に
より異なってくるような場合には、テクスチャデータを
複数用意しておき、視線の方向に応じて、その背景とし
て透明物体に映し込むテクスチャデータを変更してもよ
い。
より異なってくるような場合には、テクスチャデータを
複数用意しておき、視線の方向に応じて、その背景とし
て透明物体に映し込むテクスチャデータを変更してもよ
い。
【００４５】一つのポリゴンの一つの頂点に対応するテ
クスチャ平面上の一つの交点が上記Ｓ５〜Ｓ８の工程に
よって求められる。これを残りの頂点がある限り（Ｓ
９；ＹＥＳ）、繰り返す。つまり、同一の処理により他
の頂点に対応するテクスチャ平面上の交点を求めていく
（Ｓ５〜Ｓ８）。一つのポリゴンについてすべての頂点
に対応する交点が求められると（Ｓ９；ＮＯ）、このポ
リゴンの各頂点に対応して求められたテクスチャ平面上
の交点で囲まれた領域を特定する（Ｓ１０）。これが、
当該ポリゴンに対応するテクスチャデータとなる。テク
スチャ決定部２２は、特定された領域のテクスチャデー
タを公知のレンダリング手法を用いて、透過物体の対応
するポリゴンにマッピングする（Ｓ１１）。その際、Ｚ
バッファ法等の高速処理を用いた隠面処理や各種シェー
ディング技法を用いてもよい。以上の処理により、一つ
のポリゴンの処理が完了する。
クスチャ平面上の一つの交点が上記Ｓ５〜Ｓ８の工程に
よって求められる。これを残りの頂点がある限り（Ｓ
９；ＹＥＳ）、繰り返す。つまり、同一の処理により他
の頂点に対応するテクスチャ平面上の交点を求めていく
（Ｓ５〜Ｓ８）。一つのポリゴンについてすべての頂点
に対応する交点が求められると（Ｓ９；ＮＯ）、このポ
リゴンの各頂点に対応して求められたテクスチャ平面上
の交点で囲まれた領域を特定する（Ｓ１０）。これが、
当該ポリゴンに対応するテクスチャデータとなる。テク
スチャ決定部２２は、特定された領域のテクスチャデー
タを公知のレンダリング手法を用いて、透過物体の対応
するポリゴンにマッピングする（Ｓ１１）。その際、Ｚ
バッファ法等の高速処理を用いた隠面処理や各種シェー
ディング技法を用いてもよい。以上の処理により、一つ
のポリゴンの処理が完了する。
【００４６】以上の処理を、当該透明物体を構成する他
のポリゴンについても行う。すなわち、当該透過物体に
他の未処理のポリゴンが存在すれば（Ｓ１２；ＹＥ
Ｓ）、その他のポリゴンについて、上記処理（Ｓ３〜Ｓ
１１）を繰り返し、残りのポリゴンがなくなったら（Ｓ
１２；ＮＯ）、他の物体の検索に移行する（Ｓ１）。
のポリゴンについても行う。すなわち、当該透過物体に
他の未処理のポリゴンが存在すれば（Ｓ１２；ＹＥ
Ｓ）、その他のポリゴンについて、上記処理（Ｓ３〜Ｓ
１１）を繰り返し、残りのポリゴンがなくなったら（Ｓ
１２；ＮＯ）、他の物体の検索に移行する（Ｓ１）。
【００４７】図９に、本形態における透過物体のテクス
チャマッピングの例を示す。同図に示すように、透過物
体を通して背後にあるビルの映像を観察する場合、テク
スチャデータをこのビルについて作成しておけば、透過
物体を通して観察される画像は、光の屈折により得られ
た現実的な画像となる。
チャマッピングの例を示す。同図に示すように、透過物
体を通して背後にあるビルの映像を観察する場合、テク
スチャデータをこのビルについて作成しておけば、透過
物体を通して観察される画像は、光の屈折により得られ
た現実的な画像となる。
【００４８】（III）効果の説明 以上のように本形態によれば、ポリゴンの頂点ごとに簡
単な演算式により、テクスチャデータを特定していくの
で、従来、透過物体を表現するために必要とされた光路
計算を省略でき、リアルタイムに現実的な透過物体の表
現が行える。
単な演算式により、テクスチャデータを特定していくの
で、従来、透過物体を表現するために必要とされた光路
計算を省略でき、リアルタイムに現実的な透過物体の表
現が行える。
【００４９】（ＩV）その他の形態 本発明は、上記各形態に拘らず種々に変形できる。テク
スチャデータの作成の手法は、本形態によらず、実際の
屈折率のある物体を近似できるものであれば他の方法を
用いてもよい。例えば、実際のガラス球または水晶球の
ような物体に映りこむ景色の映像を用いてもよい。
スチャデータの作成の手法は、本形態によらず、実際の
屈折率のある物体を近似できるものであれば他の方法を
用いてもよい。例えば、実際のガラス球または水晶球の
ような物体に映りこむ景色の映像を用いてもよい。
【００５０】また、屈折ベクトルの演算式、交点を求め
る演算式も、上記形態によらず、屈折の存在を技術的に
特定できる方法によるものであれば、他の方法を用いて
もよい。例えば、簡単な演算テーブル等を用いる方法が
挙げられる。
る演算式も、上記形態によらず、屈折の存在を技術的に
特定できる方法によるものであれば、他の方法を用いて
もよい。例えば、簡単な演算テーブル等を用いる方法が
挙げられる。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、視線ベクトルと法線ベ
クトルとに基づいて、前記視線ベクトルに平行な光の前
記第１交点における屈折方向を示す屈折ベクトルを計算
し、特定の空間位置に予め設けたテクスチャ平面と前記
屈折ベクトルとの交点である第２交点を特定し、当該第
２交点に設定されているテクスチャデータに基づいて、
前記透過物体の前記第１交点付近におけるテクスチャデ
ータを決定するので、簡単なベクトル演算により設定す
べきテクスチャデータを決められる。したがって、ビデ
オゲーム装置等のように、高速処理が必要な画像処理装
置においても、従来困難とされた透過物体の質感豊かな
表現が可能となる。
クトルとに基づいて、前記視線ベクトルに平行な光の前
記第１交点における屈折方向を示す屈折ベクトルを計算
し、特定の空間位置に予め設けたテクスチャ平面と前記
屈折ベクトルとの交点である第２交点を特定し、当該第
２交点に設定されているテクスチャデータに基づいて、
前記透過物体の前記第１交点付近におけるテクスチャデ
ータを決定するので、簡単なベクトル演算により設定す
べきテクスチャデータを決められる。したがって、ビデ
オゲーム装置等のように、高速処理が必要な画像処理装
置においても、従来困難とされた透過物体の質感豊かな
表現が可能となる。
【００５２】特に、テクスチャデータの特定をポリゴン
の頂点ごとに行えば、マッピング自体は公知のマッピン
グ技術がそのまま適用できる。
の頂点ごとに行えば、マッピング自体は公知のマッピン
グ技術がそのまま適用できる。
【００５３】また、視線ベクトルの方向に対応させてテ
クスチャデータを更新すれば、視線の方向に応じ、透過
物体により現実感のあるテクスチャをマッピングするこ
とができる。
クスチャデータを更新すれば、視線の方向に応じ、透過
物体により現実感のあるテクスチャをマッピングするこ
とができる。
【図１】本発明の実施の形態におけるゲーム装置のブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】本発明の実施の形態における画像処理ブロック
の機能ブロック図である。
の機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の動作を説明するフローチ
ャートである。
ャートである。
【図４】視点と透過物体とテクスチャ平面の概念を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図５】視線ベクトルと法線ベクトルと屈折ベクトルと
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図６】法線ベクトルの演算方法を説明する図である。
【図７】テクスチャデータの作成方法の説明図である。
【図８】テクスチャデータの例である。
【図９】本形態の実施例の画像である。
【符号の説明】 １…画像処理ブロック、２…描画ブロック、３…モニタ
装置、４…メモリ、１０…ベクトル演算ブロック、１１
…視線ベクトル演算部、１２…法線ベクトル演算部、１
３…屈折ベクトル演算部、２０…レンダリングブロッ
ク、２１…交点特定部、２２…テクスチャ決定部
装置、４…メモリ、１０…ベクトル演算ブロック、１１
…視線ベクトル演算部、１２…法線ベクトル演算部、１
３…屈折ベクトル演算部、２０…レンダリングブロッ
ク、２１…交点特定部、２２…テクスチャ決定部
Claims (13)
- 【請求項１】 仮想空間において背景が透過して見える
透過物体を表示する画像処理装置であって、 前記仮想空間を透視する視点から前記透過物体への視線
を示す視線ベクトルと、当該視線ベクトルと前記透過物
体の表面との交点である第１交点における法線ベクトル
と、に基づいて、前記視線ベクトルに平行な光の前記第
１交点における屈折方向を示す屈折ベクトルを計算する
ベクトル演算手段と、 特定の空間位置に予め設けたテクスチャ平面と前記ベク
トル演算手段により計算された前記屈折ベクトルとの交
点である第２交点を特定し、特定した当該第２交点に設
定されているテクスチャデータに基づいて、前記透過物
体の前記第１交点付近におけるテクスチャデータを決定
するレンダリング手段と、を備えた画像処理装置。 - 【請求項２】 前記ベクトル演算手段は、前記透過物体
の表面を形成する複数の微小多角形の各頂点を前記第１
交点とし、当該第１交点を端点とする複数の辺同士の外
積に基づいて当該第１交点における法線ベクトルを計算
し、当該第１交点についての前記屈折ベクトルを計算す
ること、を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。 - 【請求項３】 前記ベクトル演算手段は、前記透過物体
の表面を形成する複数の微小多角形の各頂点を前記第１
交点とし、当該第１交点を構成する前記微小多角形に予
め設定された法線ベクトルを平均して当該第１交点にお
ける法線ベクトルを計算し、当該第１交点についての前
記屈折ベクトルを計算すること、を特徴とする請求項１
に記載の画像処理装置。 - 【請求項４】 前記ベクトル演算手段は、前記透過物体
の表面を形成する複数の微小多角形の各頂点を前記第１
交点とし、当該頂点に予め設定された法線ベクトルに基
づいて、当該第１交点についての前記屈折ベクトルを計
算すること、を特徴とする請求項１に記載の画像処理装
置。 - 【請求項５】 前記レンダリング手段は、前記微小多角
形の各頂点について掲載された前記屈折ベクトルの各々
について前記第２交点を特定し、特定された各前記第２
交点により囲まれる領域の前記テクスチャ平面に設定さ
れたテクスチャデータを、当該微小多角形にマッピング
するテクスチャデータとする請求項２乃至請求項４のい
ずれか一項に記載の画像処理装置。 - 【請求項６】 前記ベクトル演算手段は、前記視線ベク
トルをＥ、前記法線ベクトルをＮ、前記透過物体の外側
の屈折率をｎ１、前記透過物体の内側の屈折率をｎ２、
前記視線ベクトルと前記法線ベクトルとのなす角度θ
１、および、前記法線ベクトルと前記屈折ベクトルのな
す角度をθ２とした場合に、前記屈折ベクトルＲを、 Ｒ＝（ｎ１／ｎ２）・（Ｅ−Ｎ（ｎ・ｃｏｓθ２−ｃｏ
ｓθ１）） ｎ＝ｎ２／ｎ１ ｃｏｓθ１＝−Ｅ・Ｎ ｃｏｓθ２＝１−（１−ｃｏｓθ１2）／ｎ2 という演算により求める請求項１に記載の画像処理装
置。 - 【請求項７】 前記レンダリング手段は、前記屈折ベク
トルのうち前記テクスチャ平面に平行な成分を参照し
て、当該テクスチャ平面上の前記第２交点の座標を特定
することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。 - 【請求項８】 前記テクスチャ平面に設定するテクスチ
ャデータは、前記所定の半球面上に設定された画像を予
め所定の平面に投射した画像に基づいて生成すること、
を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。 - 【請求項９】 前記テクスチャ平面に設定するテクスチ
ャデータは、実空間における周囲の景色を映し込ませた
球状体を一点から撮影した画像に基づいて生成するこ
と、を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。 - 【請求項１０】 前記レンダリング手段は、前記視線ベ
クトルの方向に対応させて前記テクスチャ平面に設定す
るテクスチャデータを変更すること、を特徴とする請求
項１に記載の画像処理装置。 - 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０に記載の画像
処理装置を備え、当該画像処理装置により生成された仮
想物体を、ゲームの表示対象とするゲーム装置。 - 【請求項１２】 仮想的な空間において光が透過する透
過物体を表現する画像処理方法であって、 前記空間を透視する視点から前記透過物体への視線を示
す視線ベクトルと、 前記視線ベクトルと前記透過物体の表面との交点である
第１交点における法線ベクトルと、に基づいて、前記視
線ベクトルに平行な光の前記第１交点における屈折方向
を示す屈折ベクトルを生成する屈折ベクトル生成工程
と、 特定の空間位置に設けたテクスチャ平面と前記屈折ベク
トル生成工程で生成された前記屈折ベクトルとの交点で
ある第２交点を特定する交点特定工程と、 前記交点特定工程で特定した当該第２交点に設定されて
いるテクスチャデータに基づいて、前記透過物体の前記
第１交点付近におけるテクスチャデータを決定するレン
ダリング工程と、を備えた画像処理方法。 - 【請求項１３】 仮想的な空間において光が透過する透
過物体を表現する画像処理を実行させるプログラムであ
って、 前記空間を透視する視点から前記透過物体への視線を示
す視線ベクトルと、前記視線ベクトルと前記透過物体の
表面との交点である第１交点における法線ベクトルと、
に基づいて、前記視線ベクトルに平行な光の前記第１交
点における屈折方向を示す屈折ベクトルを生成する屈折
ベクトル生成工程と、 特定の空間位置に設けたテクスチャ平面と前記屈折ベク
トル生成工程で生成された前記屈折ベクトルとの交点で
ある第２交点を特定する交点特定工程と、 前記交点特定工程で特定した当該第２交点に設定されて
いるテクスチャデータに基づいて、前記透過物体の前記
第１交点付近におけるテクスチャデータを決定するレン
ダリング工程と、をコンピュータに実行させるプログラ
ムが記録された機械読み取り可能な記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15554097A JP3951362B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 画像処理装置、ゲーム装置、その方法および記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15554097A JP3951362B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 画像処理装置、ゲーム装置、その方法および記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH113432A true JPH113432A (ja) | 1999-01-06 |
| JP3951362B2 JP3951362B2 (ja) | 2007-08-01 |
Family
ID=15608296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15554097A Expired - Fee Related JP3951362B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 画像処理装置、ゲーム装置、その方法および記録媒体 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1997
- 1997-06-12 JP JP15554097A patent/JP3951362B2/ja not_active Expired - Fee Related
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