KR100439931B1 - 가상화상생성장치및그방법 - Google Patents

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Abstract

가상 화상 생성 장치(1000)는, 장해물 등에 관한 형상 데이타를 기억하는 형상 데이타 기억 수단(109)과, 피사체의 위치 데이타를 특정하는 위치 데이타 특정 수단(101)과, 형상 데이타와 위치 데이타와에 기초하여, 시점과 피사체와의 사이에 물체가 중첩 시점으로부터 관찰되는지의 여부를 판정하는 중첩 판정 수단(108, 101)과, 중첩 상태라고 판정했을 때에 물체에 소정의 투과 처리(메쉬 처리, 반투명 처리 등) 한 가상 화상을 생성하는 화상 생성 수단(110, 112)을 구비하여 구성된다.
중첩 판정을 시점으로부터 객체를 향하는 벡터와 장해물로부터 객체를 향하는 벡터를 이용하여 정확하게 행하고, 메쉬 처리 등의 투과 처리에 의해 물체에 숨겨진 피사체를 적절하게 디스플레이할 수 있다.

Description

가상 화상 생성 장치 및 그 방법
본 발명은 게임 장치, 시뮬레이터 등에 이용하는 가상 화상의 생성 기술에 관한 것으로, 특히 가상적으로 생성한 3차원 공간(이하 "가상 공간")에 존재하는 물체를, 소정의 시점에 대응하는 2차원 평면에 투영(투시 투영)하였을 때에 얻어지는 화상(이하 "가상 화상")의 생성 기술에 관한 것이다.
최근, 3차원 공간을 이동하는 이동체(객체)의 사이에서 대전(對戰)을 행하는 것이 가능한 가상 화상 생성 장치를 탑재한 게임 장치나 시뮬레이터가 개발되고 있다. 이들 가상 화상 생성 장치는, 일반적으로 미리 기억한 프로그램을 실행하는 컴퓨터 장치를 내장한 가상 화상 생성 장치 본체와, 화면상에 디스플레이하는 객체의 가상 화상 내에서의 이동을 지령하는 조작 신호를 컴퓨터 장치로 공급하는 입력 장치와, 컴퓨터 장치에 의해 생성된 프로그램 전개에 대응하는 가상 화상을 디스플레이하는 디스플레이와, 그 프로그램 전개에 따른 음향을 발생하는 음향 장치를 구비하고 있다.
상기한 바와 같은 구성의 게임 장치의 예로서, 조작자 자신이 조작하는 객체(로봇, 인간 등)와 대전 상대인 적의 객체가, 가상 공간 내에 설정된 지형(이하"가상지형")을 이용하여 대전하는 스토리를 테마로 한 것이 있다. 이 게임 장치의 조작자에게 조작되는 각 객체는, 상호 가상 지형의 일부로서 설치된 장해물 등의 배후에 숨으면서, 상대의 틈을 보아 총을 쏘는 등의 공격을 가한다.
이들 가상 공간 내의 움직임을 3차원 디스플레이하기 위해서는, 소정의 시점으로부터 가상 공간을 관찰하였을 때에 인식되는 화상을 이용한다. 그 때문에, 가상 공간의 좌표계를 소정 시점으로부터 투시하고, 시점의 전방면의 2차원 평면에 투영하는 투시 투영을 위한 좌표 변환을 행한다. 많은 경우, 조작자에게 자기가 조작하는 객체를 인식시키기 위해서, 가상 화상의 시점으로부터의 시선은 자신의 객체를 향하게 된다. 자기가 조작하는 객체는 피사체로서 디스플레이의 대개 중앙에 디스플레이되도록 된다.
그러나, 가상 화상의 시점은 자신의 객체와 일정한 위치 관계를 지니면서 이동하기 때문에, 때로 자신의 객체를 관찰하는 시선 사이에 장해물이 들어가는 경우가 있다. 이러한 경우, 자신의 객체는 장해물에 숨겨져 있으므로 자신의 객체의 움직임을 인식할 수 없게 되어 조작을 행할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 자신의 객체를 조작할 수 없으면, 게임 전개에 있어서의 긴장감이 감쇄되어 게임의 재미를 잃게 된다.
이러한 케이스를 도 6을 참조하여 설명한다. 이 가상 화상의 시점이 되는 가상적인 카메라 C'가 피사체 R'을 관찰하면, 동도(A)에 도시한 바와 같이 장해물 0가 시선을 가리게 되는 위치 관계가 되는 경우가 발생된다. 시선이 가려지면, 생성된 가상 화상은 동도(B)와 같이, 피사체 R이 장해물 0에 숨겨져서 디스플레이되게 된다. 이 때문에, 조작 대상인 피사체 R'을 어떻게 조작하면 좋은 것인지, 조작자는 판단할 수 없게 된다.
이러한 사태를 회피하기 위해서는,
(1) 장해물을 디스플레이하지 않는다,
(2) 장해물을 처음부터 와이어 프레임으로 디스플레이한다,
등의 방법이 고려된다.
그러나, (1)과 같은 방법을 채용하면, 자신의 객체를 인식할 수는 있지만 장해물을 인식할 수 없게 되기 때문에 새로운 문제가 발생된다. (2)와 같은 방법을 채용하면, 장해물의 인식은 일단 가능하지만, 피사체 R이 장해물 0에 숨겨져 있지 않은 경우에도, 장해물이 와이어 프레임에 의해서 디스플레이되기 때문에 게임 등의 분위기를 깨뜨릴 우려가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 본원 발명은, 상기 (1) 및 (2)의 수단을 취하지 않고, 더구나, 게임 등의 분위기를 깨뜨리지 않는 가상 화상 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본원 발명의 제2 목적은, 가상 공간에서 피사체가 물체에 중첩되어 디스플레이될 수 있는지의 여부를 정확하게 판정하고, 또한 피사체 및 물체를 함께 적절하게 인식할 수 있는 투과 처리를 하는 가상 화상 생성 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 게임 장치의 개략 블럭도.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 관한 게임 장치의 동작을 설명하는 흐름도.
도 3은, 중첩 판정에 관해서 설명하는 동작도.
도 4는, 본 발명의 실시 형태에 관한 가상 화상의 디스플레이의 실시예(중첩 상태가 발생되지 않은 경우).
도 5는, 본 발명의 실시 형태에 관한 가상 화상의 디스플레이의 실시예(중첩 상태가 발생되는 경우).
도 6은, 종래 예에 관한 중첩이 발생되는 경우의 가상 화상의 설명도.
도 7은, 장해물로부터 피사체(객체)를 향한 벡터를 장해물의 각 측면, 정면 및 배면에 부여한 것을 도시한 평면도.
도 8은, 장해물과 피사체와의 배치 관계를 도시한 측면도.
도 9는, 다른 실시 형태에 관한 도 8과 동일한 측면도.
도 10은, 또 다른 실시 형태에 관한 도 8과 동일한 측면도.
도 11은, 두개의 장해물과, 피사체 및 시점과의 배치 관계를 도시한 다른 실시 형태에 관한 측면도.
도 12는, 도 11에서의 두개의 벡터가 상호 이루는 내각의 상태를 도시한 표.
도 13은, 가상 공간의 우측 좌표계를 도시한 사시도.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 가상적으로 설정한 가상 공간(예를 들면, 월드 좌표계에서 디스플레이되는 공간) 안에서 가상 공간에 존재하는 피사체(조작자가 조작하는 로봇, 비행기 등의 객체)를 소정의 시점(가상 공간의 상하 관계로부터 보아 피사체의 경사 상측 등)으로부터 관찰하였을 때에 얻어지는 가상 화상(게임 화상, 시뮬레이션 화상 등)을 생성하는 가상 화상 생성 방법으로서, 가상 공간에 존재하는 물체(가상적인 지형, 장해물, 지면의 요철 등)에 관한 형상 데이타(폴리곤 데이타, 형상의 위치를 특정하는 데이타, 면 데이타 등)와 피사체의 위치 데이타(좌표 데이타 등)에 기초하여, 소정의 조건이 성립하는지의 여부를 판정하고, 예를 들면, 시점과 피사체와의 사이에 물체가 시점으로부터 중첩되어 관찰되는 지의 여부를 판정하고 피사체와 물체가 소정의 중첩 상태라고 판정된 때에는 물체에 소정의 투과 처리(메쉬(mesh) 처리, 반투명 처리, 물체를 와이어 프레임에 의해서 구성하는 등) 한 가상 화상을 생성하고, 피사체와 물체가 소정의 중첩 상태이외의 상태라고 판정된 때에는 물체의 투과를 행하지 않는 비투과 처리(통상의 텍스쳐 데이타의 접착 처리 등)한 가상 화상을 생성한다.
즉, 본 발명의 제1 특징은, 가상적으로 설정한 가상 공간 내에서 이 가상 공간에 존재하는, 후술하는 피사체나 물체 등의 도형을 소정의 시점으로부터 관찰하였을 때에 얻어지는 가상 화상을 투과시키거나, 또는 투과시키지 않고 생성하는 가상 화상 생성 장치로서, 상기 투과 처리가 되어 있지 않는 화상을 소정의 조건이 성립한 이후, 투과시키는 화상으로 하고, 이 소정의 조건의 종료 이후는, 투과 처리가 되어 있는 화상을 투과 처리가 이루어지지 않는 화상으로 하는 화상 생성 수단을 구비한다.
그리고, 본 발명의 제2 특징은, 상기 가상 공간에 존재하는 물체에 관한 형상 데이타를 기억하는 형상 데이타 기억 수단과, 상기 피사체의 위치 데이타를 특정하는 위치 데이타 특정 수단과, 상기 형상 데이타 기억 수단이 기억하는 상기 형상 데이타와 상기 위치 데이타 특정 수단이 특정한 상기 피사체의 위치 데이타에 기초하여, 상기 시점과 상기 피사체와의 사이에 상기 물체가 상기 시점으로부터 중첩되어 관찰되는지의 여부를 판정하는 중첩 판정 수단과, 상기 중첩 판정 수단이 상기 피사체와 상기 물체가 소정의 중첩 상태라고 판정된 때에는 상기 물체에 소정의 투과 처리한 가상 화상을 생성하고, 상기 피사체와 상기 물체가 상기 소정의 중첩 상태 이외의 상태라고 판정된 때에는 상기 물체의 투과를 행하지 않는 비투과 처리한 가상 화상을 생성하는 화상 생성 수단을 구비한다.
본 발명의 제3 특징은, 상기 시점이 상기 피사체를 관찰하는 방향을 향한 제1 벡터와, 상기 물체가 피사체를 향한 제2 벡터가 상기 중첩 판정 수단에 의해서 각각 구해짐과 동시에, 이 제1 벡터와 제2 벡터가 이루는 각도를 구하고, 이 각도가 소정의 기준각에 대하여 소정의 관계에 있을 때에 상기 중첩 상태에 있다고 판정하고, 한편, 소정의 관계에 없을 때에는 중첩 상태 이외의 상태라고 판정한다. 적절하게는, 이 제1 벡터와 제2 벡터가 이루는 각도와 소정의 기준각을 비교하고, 이 각도가 상기 기준각보다 작은 경우에 상기 중첩 상태라고 판정하고, 상기 각도가 상기 기준각보다 큰 경우에 상기 중첩 상태 이외의 상태라고 판정된다.
상기 각도로서는, 예를 들면, 각 벡터를 소정의 좌표 평면에 투사하였을 때의 각도가 선정된다. 상기 기준각은, 예를 들면 양 벡터가 거의 동일한 방향을 향하고 있다고 판정할 수 있을 정도의 크기로 선정된다.
본 발명의 제4 특징은, 본 발명의 제2 특징에 기재된 가상 화상 생성 장치에 있어서, 중첩 판정 수단은, 피사체에 미리 설정된 제1 기점(피사체의 하단, 또는 기하학적인 무게 중심부, 또는 그 밖의 외형상의 점 등)에 관한 소정의 지점(월드좌표계의 XZ 평면 등)으로부터의 변위(Y축 방향의 변위, 즉 "높이" 등)와 물체에 미리 설정된 제2 기점(물체 최상단 혹은 기하학적 중심)에 관한 지점에서의 변위(물체의 "높이" 등)를 비교하고, 제1 기점에 관한 변위가 제2 기점에 관한 변위보다 작은 경우에 중첩상태라고 판정하고, 제1 기점에 관한 변위가 제2 기점에 관한 변위보다 큰 경우에 중첩 상태 이외의 상태라고 판정한다.
본 발명의 제5 특징에 따르면, 본 발명의 제3 특징에서의 중첩 판정과 제4 특징에서의 중첩 판정을 병용하고, 양 판정 조건을 만족할 때 중첩 상태라고 판정하여도 좋다.
본 발명이 제6 특징에 따르면, 제2 특징에 기재된 가상 화상 생성 장치에 있어서, 화상 생성 수단은, 투과 디스플레이를 행하는 경우에 소정의 패턴(수 도트마다 화소를 교체시키는 패턴, 스트라이프형의 패턴 등)에 따라서 물체를 디스플레이하기 위한 화소를 대신해서 피사체를 디스플레이하기 위한 화소를 디스플레이하는 가상 화상을 생성한다.
본 발명의 제7 특징에 따르면, 제5 특징에 기재된 가상 화상 생성 장치에 있어서, 패턴은, 물체를 디스플레이하기 위한 화소와 피사체를 디스플레이하기 위한 화소를 교대로 순차 나란히 한 것이다.
본 발명에 따르면, 투과 처리되지 않고 디스플레이되어 있는 장해물 등의 물체를, 소정의 조건이 성립한 경우에, 예를 들면, 시점으로부터 피사체를 관찰한 경우에 피사체와 물체와의 사이에 물체가 들어간 경우에는, 물체에 투과 처리를 적용하고, 이 조건의 성립이 종료한 경우에는, 물체의 화상 생성이 비투과 처리로 복귀한다.
통상, 시점으로부터 피사체를 관찰한 경우에 피사체의 사이에 물체가 들어가는 경우에는, 물체에 의해 피사체가 가려지고, 가상 화상의 관찰자에 대하여 피사체의 영상이 충분히 부여될 수 없게 된다. 본 발명은, 피사체가 물체에 숨겨질 수 있는 상태를 중첩 상태라고 판정하고, 그 물체에 대하여 투과 처리를 실시하므로 장해물과 피사체와의 영상이 충분히 관찰자에게 부여된다. 그 결과, 관찰자는 장해물의 존재를 인식하면서 피사체에 적합한 조작을 부여할 수 있어, 게임 등의 분위기를 깨뜨린다고 느끼는 일이 없다.
또, 복수의 물체에 관해서 중첩 상태가 판정된 경우는, 중첩 상태가 판정된 물체의 각각에 관해서 투과 처리되도록 된다.
특히, 시점으로부터 보아 피사체와 시점과의 사이에 물체가 들어가는 위치 관계로 될 때, 시점으로부터 피사체로의 벡터와 물체로부터 피사체로의 벡터의 방향은, 거의 동일한 방향을 향하게 된다. 이 때, 양 벡터가 상호 이루는 각도는, 비교적 작게 된다.
본 발명의 제3 특징에 따르면, 이 각도를 기준각과 비교하므로, 기준각으로서 중첩을 판정하는 정도로 충분한 작은 각도를 설정해 놓으면, 물체가 피사체에 중첩되어 관찰되는지의 여부를 정확하게 판정할 수 있다.
한편, 시점이 피사체의 상측으로부터 피사체를 관찰하는 위치에 설정되는 경우를 예로 채용하면, 피사체의 높이가 물체의 높이보다 낮을 때에 물체가 피사체를 숨기는 중첩 상태가 생길 수 있다.
본 발명의 제4 특징에 따르면, 피사체상의 제1 기점과 물체상의 제2 기점과의 각각의 변위, 즉 상기 예에서 말하면 "높이"에 상당하는 파라메터를 비교하므로, 피사체와 물체가 중첩 상태로 될 수 있는 위치 관계에 있는지의 여부를 판정할 수 있다. 제5 특징에 있는 바와 같이, 제3 특징에 따른 중첩판정과 병용하는 것이, 판정의 정확함을 기하기 때문에 바람직하다.
본 발명의 제6 특징에 따르면, 투과 처리를 소정의 패턴에 따라서 화소를 교체시키고 디스플레이하므로, 물체 및 피사체를 함께 인식할 수 있는 가상 화상이 생성된다. 특히, 제6 특징에 따른 발명과 같이, 소정의 패턴을 물체 디스플레이용의 화소와 배경 디스플레이용의 화소를 교대로 디스플레이하는 경우에는, 물체의 질감을 손상시키지 않고 피사체를 포함하는 물체의 배후에 들어가는 배경도 충분히 명료하게 디스플레이할 수 있는 가상 화상이 디스플레이된다.
본 발명의 적합한 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
(1) 구성의 설명
본 발명의 실시의 본 형태에 관한 게임 장치는, 피사체인 객체(로봇) 끼리가 3차원 공간 내에서 대전하는 스토리 전개를 갖는 것이다. 조작자는, 자신의 로봇을 조작하고 가상 공간 내를 자유롭게 이동하고, 대전 상대의 로봇을 공격한다. 가상 화상을 관찰하는 시점(카메라)은 자신의 로봇에 수반하여 이동하게 한다.
도 1에, 본 형태에 관한 게임 장치의 구성도를 도시한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이 게임 장치(1000)는, 기본적 구성 요소로서 게임 장치 본체(10), 입력 장치(11), 출력 장치(12), TV 모니터(13), 및 스피커(14)를 구비하고 있다.
입력 장치(11)는, 로봇을 이동시키기 위해서 조작자의 좌우 손에 의해 조작하는 조작 레바를 구비한다. 조작 레바의 조작 상태에 대응한 코드는, 조작 신호로서 입출력 인터페이스(106)로 전달된다. 출력 장치(12)는, 조작자에게 장치의 동작상태를 알리기 위한 각종 램프류를 구비한다. TV 모니터(13)는, 이 대전형 게임의 화상을 디스플레이함으로써, TV 모니터를 대신해서 헤드 마운트 디스플레이(HMD: head mounted display), 프로젝터 등을 이용하여도 좋다.
화상 생성 수단으로서의 게임 장치 본체(10)는, 카운터(100), CPU (중앙연산처리 장치)(101)를 가짐과 더불어, ROM(102), RAM(103), 사운드 장치(104), 입출력 인터페이스(106), 스크롤 데이타 연산 장치(107), 코프로세서(보조 연산 처리 장치)(108), 지형 데이타 ROM(109), 지오메탈라이저(110), 형상 데이타 ROM(111), 디스플레이 장치(112), 텍스쳐 데이타 ROM(113), 텍스쳐 맵핑 RAM(114), 프레임 버퍼(115), 화상 합성 장치(116), D/A 변환기(117)를 구비하고 있다. 또, 게임 장치 본체(10)는, 소정의 간격(예를 들면, 텔레비젼 방식의 수직 동기 기간에 상당하는 1/60초) 마다 새로운 가상 화상을 생성한다.
위치 데이타 특정 수단, 중첩 판정 수단으로서의 CPU(101)는, 버스 라인을 통해, 초기치로부터 카운트하는 카운터(100), 게임의 진행과 화상 생성을 행하는 프로그램 등을 기억한 ROM(102), 일시 데이타를 기억하는 RAM(103), 사운드 장치(104), 입출력 인터페이스(106), 스크롤 데이타 연산 장치(107), 코프로세서(108) 및 지오메탈라이저(110)에 접속되어 있다.
RAM(103)은 폴리곤 데이타의 좌표 변환 등을 행할 때에 필요한 데이타의 저장을 일시적으로 행함으로써, 지오메탈라이저에 대한 각종 커맨드의 기록(객체의 디스플레이 등), 변환 처리의 연산시의 매트릭스 연산 결과 등을 저장한다.
입출력 인터페이스(106)는, 입력 장치(11)로부터 조작 신호가 입력되면 CPU(101)에 인터럽트 처리의 요구를 하고, CPU(101)로부터 램프 디스플레이용의 데이타가 공급되면 이 데이타를 출력 장치(12)로 공급한다.
사운드 장치(104)는, 전력 증폭기(105)를 통해 스피커(14)에 접속되어 있다. 사운드 장치(104)에 의해 출력된 음성 신호는, 전력 증폭기(105)에 의해 전력 증폭되고 스피커(14)로 공급된다.
ROM(111)은, 가상 화상을 생성하기 위해서 필요한 물체에 관한 형상 데이타, 즉, 자신의 로봇이나 대전 상대인 로봇, 폭탄의 작렬 영상, 가상 지형을 구성하는 장해물, 배경, 지형 등의 폴리곤 데이타를 저장한다.
한편, ROM(109)에는, 피사체(객체)가 장해물 등의 지형에 숨겨지는지 여부의 중첩 판정, 및, 피사체가 다른 지형 형상에 충돌하는지 여부의 충돌 판정에 필요한 물체(건조물, 장해물, 지형 등)에 관한 형상 데이타를 저장한다.
ROM(109)에 저장하는 데이타군은, ROM(111)에 저장된 화상 디스플레이용의 비교적 세밀한 폴리곤 데이타군에 비교하여, 중첩 판정 등을 행하는데 충분한 대략의 단위로 구성된 것이다. 예를 들면, 가상 지형을 구성하는 각 물체나 객체에 관해서, 표면이 가는 요철 정보는 무시하고 전체를 입방체로 판단한 경우에, ROM(109)은, 이 입방체를 디스플레이하기 위한 데이타를 입방체의 각 면을 특정하는 번호와 함께 저장한다.
이 데이타에 기초하여, 각 물체와 객체와의 충돌이나 중첩을 판정할 수 있는 것 외에, 각 물체에 관한 형상, 즉, 각 물체의 높이, 폭, 깊이 등을 판정할 수 있다. 여기서, 예를 들면 지형에 관한 데이타는 지형을 정의하는 각 면의 ID를 포함하고, 이 ID와 각 지형면의 관한 것은 테이블화되어 ROM(111)에 기억되어 있다. 또, 폴리곤 데이타는, 복수의 정점의 집합으로 이루어지고, 각 물체의 형상을 구성하는 요소인 폴리곤(다각 형태: 주로 3각형 또는 4각형)의 각 정점을 상대 좌표 또는 절대 좌표로 지시한 데이타군을 말한다.
가상 화상을 생성하기 위해서는, 가상 공간에서의 객체, 장해물 등의 각 물체의 상대 위치를 도시한 좌표계(월드 좌표계)를, 어떤 특정한 시점(예를 들면, 카메라 등)으로부터 가상 공간을 본 2차원의 좌표계(시점 좌표계)로 변환할 필요가 있다. 시점은, 조작 대상인 피사체를 소정의 위치(예를 들면, 피사체의 경사 상부측)로부터 관찰하는 위치에 설정된다. 게임 전개에 의해서 시점과 피사체의 위치 관계가 변화하는 경우도 있다. 피사체의 위치를 도시한 좌표는 입력 장치(11)로부터 조작 신호로서 CPU(101)로 공급된다.
입력 장치(11)로부터 조작 신호가 입력되면, CPU(101)는 조작 신호에 대응한 피사체의 이동을 시키도록, 다음 간격에서의 시점의 좌표 및 객체의 좌표를 생성한다. 이들 좌표가 정해지면 CPU(101)가 물체끼리의 중첩 판정이나 충돌 판정을 행한다.
객체나 장해물 등의 각 물체는, 각각이 복수의 폴리곤 데이타에 의해 구성된다. 각 물체는, 물체를 구성하는 다각 형태 중 어느 하나의 정점을 원점으로서 다른 정점의 좌표를 도시한 좌표계(보디 좌표계)에서 전체 형태가 결정되고, 각 물체를 구성하는 폴리곤 데이타가 관련지어진다.
가상 화상을 관찰하는 시점으로부터 보아, 객체 등이 장해물의 그늘에 들어갔을 때에 장해물을 투과 처리하는 경우에는, 물체끼리의 중첩 상태의 판정을 행할 필요가 있다. 이 중첩 판정은 본 발명에 관한 것으로, 그 상세는 후술한다. 또한, 객체나 장해물에 탄환이나 광선이 닿은 경우에 작열 영상 등을 디스플레이시키기 위해서는, 각 물체끼리의 상대 위치를 연산하여 각 물체끼리가 충돌해 가는지의 여부를 판정하는 충돌 판정을 행할 필요가 있다. 보디 좌표계에서 디스플레이된 각 물체가 상대적인 위치를 얻기 위해서, 가상 공간을 구성하는 소정의 좌표계(월드 좌표계)로 변환한다. 각 물체의 상대 위치가 판별되면 물체가 상호 충돌하고 있는지의 여부를 판정할 수 있다.
가상 공간의 좌표계에서의 각 물체의 상대 위치가 정해지면, 가상 화상을 생성하기 위해서, 이들 가상 공간에 존재하는 각 물체 중 어느 하나의 시점에서 관찰(예를 들면 카메라로 촬영)한 바와 같이, 시야를 구성하는 2차원 평면에 각 물체를 투영하는 변환 처리를 행한다. 이것을 투시 투영이라고 하고, 투시 투영을 위한 매트릭스 연산에 의해 행하는 좌표 변환을 투시 변환이라고 한다. 실제로 디스플레이하는 가상 화상을 작성하기 위해서 투시 변환을 실행하는 것이 지오메탈라이저(110)이다.
지오메탈라이저(110)는, 형상 데이타 ROM(111) 및 디스플레이 장치(112)에 접속되어 있다. 지오메탈라이저(110)에는 CPU(101)로부터 투시 변환에 필요한 풀리곤 데이타를 지정하는 데이타와 동시에 투시 변환에 필요한 매트릭스 데이타가 공급된다. 지오메탈라이저(110)는, 형상 데이타 ROM(111)에 저장된 폴리곤 데이타를 CPU(101)로부터 공급된 매트릭스에 기초하여 투시 변환하고, 가상 공간에서의 3차원의 좌표계로부터 시야 좌표계로 변환한 데이타를 얻는다. 이 때, 충돌 판정의 결과, 작열 영상을 디스플레이할 필요가 있는 경우는, 작열 영상을 위한 폴리곤 데이타를 이용한다.
디스플레이 장치(112)는 변환한 시야 좌표계의 형상 데이타에 텍스쳐를 적용시켜 프레임 버퍼(115)에 출력한다. 이 때, CPU(101)에 의한 중첩 판정의 결과, 객체 등이 장해물의 그늘에 숨어 있는 경우는, 소정의 투과 처리를 행한다. 이 텍스쳐의 적용을 행하기 위해서 디스플레이 장치(112)는 텍스쳐 데이타 ROM(113) 및 텍스쳐 맵핑 RAM(114)에 접속됨과 동시에, 프레임 버퍼(115)에 접속되어 있다.
스크롤 데이타 연산 장치(107)는, 문자 등의 스크롤 화면의 데이타(ROM(102)에 저장)를 연산한다. 화상 합성 장치(116)는, 연산 장치(107)로부터 출력되는 문자데이타를 상기 프레임 버퍼(115)로부터 공급된 화상 데이타에 임포즈하여 화상을 재합성한다. 재합성된 화상 데이타는 D/A 변환기(117)를 통해 TV 모니터(13)에 출력된다.
(II) 동작의 설명
다음에, 본 형태에 관한 중첩 판정에 관해서, 도 2의 플로우차트를 참조하면서 설명한다.
단계 S1에 있어서, CPU(101)는 장해물을 디스플레이할 때에 필요한 초기화를 행한다. 즉, 입력 장치(11)로부터 새로운 조작 신호가 공급되면, CPU(101)는 조작 신호에 대하여 할당된 동작 방법으로 조작자가 조작하는 객체를 이동시킨 경우의 이동 처의 좌표를 연산한다. 객체의 이동처가 정해지면, 이 객체를 피사체로서 관찰하는 시점의 새로운 위치도 정해진다.
CPU(101)는, 새로운 시점의 좌표를 연산한 후, 이 시점으로부터 피사체를 중심으로서 가상 공간을 관찰하였을 때에 투시 투영할 필요가 있는 물체를 선택한다. 이 선택을 위해서, 코프로세서(108)는 형상 데이타 ROM(109)에 저장된 형상 데이타를 참조한다. 선택된 물체는, 이 물체를 구성하는 각 면을 특정하는 번호와 함께 RAM(103)에 저장된다.
디스플레이하여야 할 장해물 등의 물체가, 시점으로부터 가상 공간을 관찰한 경우의 시야에 존재하지 않은 경우(단계 S2: NO) CPU(101)는 새로운 시점에 대해 투시 투영하기 위한 변환 매트릭스 데이타를 지오메탈라이저(110)로 공급하여 처리를 종료한다. 통상은 복수의 장해물 등의 물체가 시야에 포함되므로(단계 S2: YES), 시야에 포함되는 장해물 등의 물체의 각각에 관해서 순서대로 이하에 진술하는 중첩 판정을 행한다.
이 중첩 판정은, 도 13에 도시한 우측 좌표계를 구비한 가상 공간 내에서, 시점(가상 카메라)이 XZ 평면에 투영된 점 C로부터, 피사체인 객체가 XZ 평면에 투영된 점 R을 향한 벡터 CR과 장해물 0로부터 점 R을 향한 벡터 OR이 상호 이루는 각도 θ 의 크기에 따르고 있다(도3 참조).
도 3은 가상 공간을 Y 방향으로부터 보아 XZ 평면을 향해서 디스플레이된, 평면도에 상당하는 것이다. 벡터 OR은, 도 7에 도시한 바와 같이 각 장해물에 관해서 미리 부여되어 있다. 도 7의 장해물 0는, 도 3과 같은 방향으로부터 나타내져 있다. 이 장해물의 우측면(720)이 향하는 영역(2)에는, XY 평면에 평행하게 벡터(72)가 정의되어 있다. 또한, 좌측면(760)이 맞닿아 있는 영역(4)에는, 벡터(72)와 역방향으로 벡터(76)가 정의되어 있다.
한편, 정면(740)이 맞닿아 있는 영역(3)에는, XZ 평면에 평행하게 벡터(74)가 정의되어 있다. 또한, 배면(700)이 맞닿아 있는 영역(1)에는 벡터(74)와는 역방향으로 벡터(70)가 할당되어 있다. 이들 벡터(70, 72, 74, 76)는 각 면에 직각으로 정의되어 있다.
또, 영역(5)에는 벡터(70, 72)가 할당되고, 영역(6)에는 벡터(72, 74), 영역(7)에는 벡터(74, 76), 영역(8)에는 벡터(76, 70)가 각각 할당된다. 이들 영역마다의 벡터는, 테이블화되고, 예를 들면 ROM(11)에 기억되어 있다.
도 2의 단계 S3에서, 객체의 현재 좌표 위치로부터 (x, z)가 판독되고, 이(x, z)가 영역(1 내지 8) 중 어느 것에 속하는지의 여부에 따라서, 장해물로부터 객체를 향한 벡터 OR이 벡터(70 내지 76) 중 어느 하나로 결정된다.
중첩 판단은, 상기 벡터 OR과 벡터 CR이 이루는 각도의 크기에 기초하기 때문에 벡터의 크기는 일반적으로는 중요하지 않으므로, 이들 벡터에는, 일반적으로 소정의 크기가 미리 부여되어 있다.
그리고, 시점의 투영점 C로부터 객체의 투영점 R을 향한 벡터 CR은, 투영점C가 XZ 평면에 이루는 좌표치(x1, z1)와 투영점 R이 XZ 평면을 이루는 (x2, z2)로부터 연산한다.
계속해서, 단계 S4에서, 시점으로부터 피사체를 향한 시선에 대응하는 벡터 CR과 벡터 OR이 이루는 각도(벡터 CR을 기준으로 한 벡터 OR이 이루는 각도 중, 내측의 작은 값인 쪽의 각도, 이하, 편의상"내각" 이라고 함)가 계산된다.
단계 S5에서, CPU(101)는 미리 프로그램으로 설정되어 있는 기준 각도와, 단계 S4에서 요구한 내각을 비교하고, 벡터 CR과 벡터 OR이 이루는 내각이 기준 각도 이내인 경우에는 (단계 S5: YES) 피사체의 기점의 높이(Y방향의 거리)와 장해물의 기점의 높이를 비교한다 (단계 S6).
피사체의 높이가 장해물의 높이보다 낮은 경우(단계 S6: YES), 즉, 벡터 CR와 벡터 OR이 이루는 내각이 기준 각도 이하, 또한, 피사체의 높이가 장해물의 높이보다 낮다라고 하는 조건에 합치한 경우에는, CPU(101)는 이 장해물을 지정하는 물체의 번호와 함께, 이 장해물을 투과 처리하기 위한 코드를, 지오메탈라이저(110)를 통해 디스플레이 장치(112)로 공급한다(단계 S8). 피사체가 복수의 장해물의 그늘에 들어가는 경우는, 장해물의 각각에 대하여 중첩 판정이 행해지기 때문에, 각 장해물에 관한 중첩 상태가 상기 조건에 합치하면, 복수의 물체의 번호, 코드가 지오메탈라이저로 공급된다.
벡터 CR과 벡터 OR이 이루는 각도가 기준 각도보다 크든지(단계 S5: NO), 또는, 피사체의 높이가 장해물의 높이보다 높은 경우(단계 S6: NO)에는, 통상의 장해물의 디스플레이 방법인 비투과 처리를 하기 위한 코드를 지오메탈라이저(110)로 공급한다(단계 S7).
예를 들면, 도 3A에 도시한 바와 같이, 객체의 XZ 평면으로의 투영점 R은, 도 7의 영역(1)에 속하므로, 벡터 OR로서 벡터(70)가 선택된다. 시점인 가상 카메라의 XZ 평면으로의 투영 C로부터 투영점 R을 향한 시선 벡터 CR은, 도 3A와 같이 부여된다. 그리고, 벡터 CR과 벡터 OR이 이루는 내각 θ 1은 기준치 이하이고, 객체 R'과 장해물 0는 중첩의 가능성이 있다고 판단되어(도6 참조), 단계 S6으로 이행한다.
계속해서, 도 8에 도시한 바와 같이, 객체의 현재 좌표로부터, 객체 R'이 가상지평면(80)에 대하여 이루는 높이(y좌표) H를 연산한다. 이 높이 H와 장해물의 높이가 비교되어, 객체의 제1 기점(객체의 하단)의 높이(H1)가 장해물의 제2 기점(장해물의 상단) 높이(H0)보다도 높은 경우는, 시점 C'로부터 객체 전체를 관찰할 수 있는 것이고, 객체와 장해물과의 중첩 가능성이 부정되어, 장해물 0는 통상대로 투과 처리되지 않고 그 화상이 생성된다.
한편, 객체의 높이(H2)가 장해물의 높이(H0)보다 낮은 경우는, 시점 C'로부터 객체 R'을 관찰할 수 없음으로써, 장해물 0가 투과되도록 그 화상을 생성한다.
또한, 도 3B에 도시한 바와 같이, 객체의 XZ 평면으로의 투영점 R은 도 7의 영역(3)에 속하므로, 벡터 OR로서 벡터(74)가 선택된다. 시점인 가상 카메라의 XZ평면으로의 투영 C로부터 투영점 R을 향한 시선 벡터 CR은, 도 3B와 같이 부여된다. 그리고, 벡터 CR과 벡터 OR이 이루는 내각 θ 2는 기준치를 넘어서, 객체 R과 장해물 0가 중첩되지 않는다고 판정되어, 단계 S2로 리턴한다. 그리고, 도 3B의 경우는, 피사체의 높이가 장해물 0의 높이보다 낮더라도, 중첩 상태로는 되지 않으므로 단계 S6의 처리는 적용되지 않는다.
이 발명의 형태에서, 벡터끼리가 이루는 내각에 기초하여, 객체와 장해물과의 중첩을 판정하도록 한 것은, 다음의 이유에 따른다. 즉, 도 3A와 같이 시점으로부터 본 객체가 장해물을 넘은 위치에 있는 경우는, 벡터 OR 및 벡터 CR 모두 장해물의 배면(700)으로부터 객체를 본 거의 같은 방향이다. 이 경우는, 양 벡터가 이루는 내각은 작은 값이 되는 경향을 취한다.
이것에 대하여, 도 3B와 같이, 시점으로부터 본 객체가 장해물의 바로 앞의 위치에 있는 경우는, 벡터 OR은 장해물의 배면(700)으로부터 정면(740)을 향한 방향에 있고, 벡터 CR은, 장해물의 정면(740)으로부터 배면(700)을 향한 방향에 있다. 이들 방향은 상호 역방향이기 때문에, 양 벡터가 이루는 내각은 도 3A보다도 큰 경향으로 이루어진다.
따라서, 내각으로서 도 3A의 상태와 도 3B의 상태를 구별하는데 알맞은 기준 각도를 정의하고, 양 벡터가 실제로 이루는 내각과 이 기준 각도를 비교함으로써, 도 3A와 도 3B를 상호 구별하는 것이 가능하게 이루어진다. 기준 각도로서는, 시점과 객체가 이루는 각도나 거리에 의해서도 다르지만, 적절하게는, 70° 내지 90° 가 선택된다.
또, 단계 S6에서, 각 물체의 높이, 즉 가상 공간의 월드 좌표계에서의 Y 좌표를 기준으로 한 것은, 시점의 Y좌표가 항상 장해물의 Y좌표보다 크(높)기 때문이다. 따라서, 시점의 "높이"를 장해물의 "높이"보다 낮게 설정하는 게임 장치이면, "높이"의 비교를 대신해서 각 물체의 x 좌표의 대소 관계를 비교하여도 좋다.
투과 처리가 지정된 경우(단계 S8), 디스플레이 장치(112)는 이 장해물에 텍스쳐 데이타에 기초하여 텍스쳐를 접착할 때에, "메쉬" 처리를 행한다. 복수의 물체에 관해서 투과 처리가 지정된 경우는, 복수의 물체에 관해서 "메쉬" 처리가 된다. 또, 메쉬 처리는, 이 장해물을 디스플레이하는 화소열 중에서 소정의 패턴에 따라서, 장해물 디스플레이를 위한 화소 대신에, 장해물의 배경을 디스플레이하는 화소를 적용시키는 처리를 말한다. 소정의 패턴은, 배경과 장해물이 균등하게 인식할 수 있는 패턴이므로, 극단적으로 장해물의 질감을 변동시키지 않는 패턴이 좋다. 예를 들면, 장해물을 위한 화소와 배경을 위한 화소를 교대로 배치하는 패턴이 바람직하다. 상기한 바와 같이 본 형태에 따르면, 시점으로부터 객체를 향한 벡터와, 장해물로부터 객체를 향한 벡터가 이루는 각도와, 양 물체의 높이의 차이라고 하는 2개의 조건에 기초하여 중첩 상태의 판정을 행하므로, 정확한 중첩 상태의 판정을 행할 수 있다. 무엇보다도, 본 발명은, 객체와 장해물과의 중첩 판정을 양자의 좌표치로부터 행하는 등의 다른 수단에 의해 이 중첩 판정을 행하는 것을 방해하는 것은 아니다.
또한, 중첩 상태라고 판정된 경우에는, 투과 처리로서 메쉬 형상에 장해물이 디스플레이되므로, 시점과 피사체와의 사이에 장해물이 들어가더라도, 조작자는 피사체를 놓치지 않고서, 더구나 장해물의 존재를 인식하면서 피사체의 조작을 지속할 수 있다.
그리고, 벡터 OR은 미리 메모리에 테이블로서 기억되고, 객체가 장해물에 대하여 이루는 위치에 따라서 메모리로부터 판독되기 때문에, 중첩 판정을 신속하고 또한 용이하게 행할 수 있다.
(Ⅲ) 다른 실시 형태
i) 중첩 판정에 관해서
상기 형태에서는, 벡터 CR과 벡터 OR이 이루는 각도의 조건, 및, 피사체의 높이와 장해물의 높이와의 사이의 조건을 함께 만족하는 경우에 중첩 상태라고 판정했었지만, 각도의 판정만으로 중첩 판정을 행하여도 좋다. 게임 장치에서의 피사체의 움직임은 격렬하기 때문에, 시점이 장해물로부터 먼 쪽에 설정된 경우나 장해물의 높이가 낮은 경우에는, 대개 그 위치 관계에 기초하여 투과 처리를 실행하여도, 위화감 없이 조작자는 조작을 행할 수 있기 때문이다.
또한, 시점으로부터 장해물이나 피사체 등의 물체를 관찰하는 경우, 각 물체의 크기(즉, 무게 중심부로부터 외형까지의 거리)에 따라서, 중첩이 생길 때의 벡터 OR과 시선 벡터 CR이 이루는 각도가 다르다. 시점과 각 물체와의 거리에 의해서도 이 각도는 다르다. 그래서, 각 물체의 외형의 크기나 시점-각 물체간의 거리에 대응시켜서, 단계 S5의 비교에 이용하는 기준 각도를 변경시켜도 좋다.
또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 벡터 OR을, 피사체의 위치와 장해물의 위치에 기초하여 연산하도록 하여도 좋다. 이 벡터는, 장해물 0의 소정의 기점으로부터 피사체 R'의 기점을 향하는 벡터로서 구해진다. 기점은, 예를 들면, 피사체나 장해물 등의 중심점으로 한다. 중심점은 기하학적으로 보아, 각 물체를 둘러싸는 입방체의 무게 중심부에 상당하는 점으로 한다. 또, 게임 장치에서는, 각 객체나 시점의 움직임이 격렬하기 때문에, 엄밀하게 각 물체의 중심점을 구할 필요는 없으며, 대개의 그 위치를 중심점의 좌표로서 ROM(109) 등에 저장해 놓으면 충분하다. 각 물체의 높이의 기준점은, 벡터 연산으로 이용한 각 물체의 중심점만이어도 좋지만, 장해물에 관해서는 장해물의 상면의 높이, 피사체인 객체에 관해서는 객체의 최하부의 높이를 기준으로 하여도 좋다.
ii) 투과 처리에 관해서
화상 생성 장치가 행하는 투과 처리로서 상기 형태에서는 화소를 1 도트마다 변경하는 메쉬 처리를 행하였지만, 다른 패턴으로 화소를 교체시켜도 좋다. 즉, 도트마다 화소를 교체시키거나, 줄무늬형으로 배경과 장해물을 디스플레이하거나 하여도 좋다. 또한, 화소를 교체시키는 "메쉬" 처리 대신에, 장해물의 디스플레이를 반투명 상태로 하는 투과 처리를 행하여도 좋다. 반투명 상태로 하기 위해서는, 장해물을 디스플레이하는 화소의 색 정보(RGB)와 배경을 디스플레이하는 화소의 색정보에 연산(덧셈, 곱셈 등)을 행하여, 장해물의 배후에 숨은 부분이 인식할 수 있도록 처리한다.
또한, 도 8과 동일한 방향으로부터 나타낸 도 10에 도시한 바와 같이, 시점 C'의 시야각이 θ -1이라고 할 때, Y 방향으로 폭을 갖는 객체 R'이 장해물 0에 중첩되는 부분을 θ -2의 범위이다. 따라서, 이 θ -2의 부분만의 개소에 투과 처리를 부여하도록 하여도 좋다.
상기 도 2에 도시한 형태에서는, 시점의 시야 내에 있는 장해물에 관해서, 중첩 판정의 처리를 실행하였지만, 시야내 이외의 예를 들면, 가상 공간 내에 있는 모든 장해물에 관해서 도 2에 도시한 처리를 적용하도록 하여도 좋다. 이것을 도 11을 사용하면서 설명한다.
도 11은 도 7과 같은 방향에 표현되어 있고, 가상 공간 내에 있는 두개의 장해물 01과 02를 Y 방향으로부터 도시한 도면이다. 도 11은, 두개의 객체의 XZ 평면으로의 투영점 R -1, R - 2와, R - 1에 대한 시점의 투영점 C - 1과 R - 2에 대한 시점의 투영점 C - 2가 다음 관계에 있는 것을 도시하고 있다.
(1) R - 1: 장해물 01의 배면 700-1측
장해물02의 정면 740- 2측
C - 1: 장해물 01의 정면 740- 1측
(2) R - 2: 장해물 01의 배면 700- 1측
장해물 02의 배면 700- 2측
C - 2: 장해물 01의 배면 700- 1측
장해물 02의 정면 740- 2측
투영점 C - 1과 투영점 R - 1과의 사이의 벡터 CR -1,
장해물 01과 투영점 R - 1과의 사이의 벡터 OR -1,
투영점 C-2와 투영점 R - 2와의 사이의 벡터 CR -2,
장해물 02와 투영점 R - 2와의 사이의 벡터 OR -2,
가 상호 이루는 내각은, 도 12에 도시한 바와 같다.
도 11, 도 12로부터 알 수 있듯이, 객체의 투영점이 R - 1에 있을 때, 장해물 01에 관해서는 투과 처리가 적용되고, 장해물02에는 비투과 처리가 적용된다.
한편, 객체의 투영점이 R - 2에 있을 때에는, 장해물 01 및 장해물 02의 양방에 대하여 투과 처리가 이루어진다. 단, 이 때의 시점은 C-2에 있기 때문에 장해물 01은 시점의 시야 내에 없기 때문에 영상으로서는 TV 모니터(13)에는 디스플레이되지 않는다.
가상 공간 내에 있는 모든 장해물에 관해서 중첩 판정을 적용하는 것은, 예를 들면, 각각의 장해물에 대하여 식별 ID를 부여하고, 모든 ID에 관해서 단계 S3으로부터 단계 S8까지의 처리를 적용하면 좋다.
또한, 각각의 장해물에 관해서, 중첩 판정이 필요한지 여부의 스테이터스 플래그 레지스터를 ROM 내에 설치할 수 있다. 예를 들면, 장해물의 높이가 객체에 비교하여 작고, 시점의 위치가 변하여도 거의 객체의 전체가 장해물에 중첩되지 않는 경우, 이 플래그에 중첩 판정 처리를 필요로 하지 않는 "1"을 셋트시킨다.
상기 실시 형태에 관한 게임 장치를 사용할 경우의 실시예에 관해서 설명한다. 도 4는 피사체와 장해물과의 중첩이 발생하지 않는 위치 관계에 있는 경우를 설명하는 도면이다. 도 4B에 도시한 바와 같이, 본 형태에서는 피사체 R을 관찰하는 가상 카메라 C'는 피사체 R'의 상측으로부터 피사체 R'을 중심으로 한 가상 공간을 관찰한다. 도 4A의 조감도에 도시한 바와 같이, 카메라 C'가 P1의 점에 위치하는 경우에는, 장해물 0는 카메라 C'로부터 보아 피사체 R의 배후에 존재하기 때문에, 시점으로부터 피사체를 향한 벡터와 장해물로부터 피사체를 향한 벡터가 이루는 각도는 기준각보다 커져서, 중첩 상태하고는 판정되지 않는다. 따라서, 장해물 0에 관해서 투과 처리는 행해지지 않고, 도 4C와 같이 통상의 가상 화상이 모니터에 디스플레이된다.
그런데, 도 4A의 P2의 점에 카메라 C'의 주위로 들어가는 경우, 카메라 C'와 피사체 R'과의 사이에 장해물 0가 들어가, 중첩 상태로 된다. 이 때의 카메라 C'와 피사체 R'과의 위치관계를 조감한 도면이 도 5A이고, 이 위치 관계를 측면으로부터 본 도면이 도 4B이다. 이 때 양 벡터와 벡터가 이루는 각은 기준각 이하이고, 피사체 R'의 높이도 장해물의 높이 보다 낮다. 따라서, 장해물 0는 투과 처리되고, 도 4C에 도시한 바와 같이 장해물의 텍스쳐가 메쉬 처리되어, 배후에 숨은 피사체 R이 투과한 가상 화상이 모니터에 디스플레이된다.
본 발명에 따르면, 통상, 투과 처리되지 않고 생성되고 있는 도형이, 필요에 따라서 투과된 도형이 되도록 화상이 생성되기 때문에, 장해물을 디스플레이하지 않는, 장해물을 처음부터 와이어 프레임으로 디스플레이하는 등의 수단을 취하지 않고, 더구나, 게임 등의 분위기를 손상하지 않는 가상 화상 생성 장치를 제공할 수 있다.
그리고, 피사체가 물체에 차단되는 위치 관계를 중첩 상태로서 판정하고, 피사체를 숨기는 물체에 투과 처리를 실시하므로, 피사체의 영상이 충분히 부여되고, 관찰자는 곤란없이 피사체의 조작이나 상황의 파악을 행할 수 있다.
특히, 시점으로부터 피사체를 향하는 벡터와 장해물로부터 피사체를 향하는 벡터가 이루는 각도에 기초하여 중첩 판정을 행할 수 있으면, 물체가 피사체에 중첩되어 관찰되는지의 여부를 정확하고 또한 용이하게 판정할 수 있으므로, 피사체가 물체에 숨겨지는 위치 관계로부터 투과 처리를 함으로써, 위화감이 없는 화상 디스플레이가 된다. 또한, 피사체와 물체의 변위를 비교함으로써도, 중첩 판정을 행할 수 있다.
한편, 투과 처리를 소정의 패턴에 따라서 화소를 교체시켜서 디스플레이하면, 물체 및 피사체의 색채, 형상, 질감 등을 손상시키지 않고 비교적 용이한 처리로 화상의 투과를 실현할 수 있다. 특히, 물체 디스플레이용의 화소와 배경 디스플레이용의 화소를 교대로 디스플레이하면, 중첩 상태에서도 물체 및 피사체 모두 충분히 인식할 수 있는 가상 화상을 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 가상적으로 설정한 가상 공간 내에서 상기 가상 공간에 존재하는 객체(object)를 소정의 시점으로부터 관찰하였을 때에 얻어지는 가상 화상을 생성하는 가상 화상 생성 장치에 있어서,
    상기 가상 공간에 존재하는 장해물에 관한 형상 데이타를 기억하는 형상 데이타 기억 수단과,
    상기 객체의 위치 데이타를 특정하는 위치 데이타 특정 수단과,
    상기 형상 데이타 기억 수단이 기억하는 상기 형상 데이타와 상기 위치 데이타 특정 수단이 특정한 상기 객체의 위치 데이타에 기초하여, 상기 장해물이 시점으로부터 봐서 상기 객체의 전면에 있고 상기 객체를 은폐하고 있는 상태에 있을때에 중첩 상태(overlapping state)라고 판정하고, 상기 장해물이 시점으로부터 봐서 상기 객체의 배후에 있고 상기 객체를 은폐하고 있지 않은 상태에 있을 때에 중첩 상태 이외의 상태라고 판정하는 중첩 판정 수단과,
    상기 중첩 판정 수단이 상기 객체와 상기 장해물이 중첩 상태라고 판정하였을 때에는 상기 장해물에 소정의 투과 처리한 가상 화상을 생성하고, 상기 객체와 상기 장해물이 중첩 상태 이외의 상태라고 판정하였을 때에는 상기 장해물의 투과를 행하지 않는 비투과 처리한 가상 화상을 생성하는 화상 생성 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 화상 생성 장치.
  2. 가상적으로 설정한 가상 공간 내에서 상기 가상 공간에 존재하는 피사체를 소정의 시점으로부터 관찰하였을 때에 얻어지는 가상 화상을 생성하는 가상 화상 생성 장치에 있어서,
    상기 가상 공간에 존재하는 물체에 관한 형상 데이타를 기억하는 형상 데이타 기억 수단과,
    상기 피사체의 위치 데이타를 특정하는 위치 데이타 특정 수단과,
    상기 형상 데이타 기억 수단이 기억하는 상기 형상 데이타와 상기 위치 데이타 특정 수단이 특정한 상기 피사체의 위치 데이타에 기초하여, 상기 시점과 상기 피사체와의 사이에 상기 물체가 상기 시점으로부터 중첩되어 관찰되는지의 여부를 판정하는 중첩 판정 수단과,
    상기 중첩 판정 수단이 상기 피사체와 상기 물체가 소정의 중첩 상태라고 판정하였을 때에는 상기 물체에 소정의 투과 처리를 실시하여 배후의 상기 피사체와 바로 앞의 물체를 함께 바라보는 듯한 가상 화상을 생성하고, 상기 피사체와 상기 물체가 상기 소정의 중첩 상태 이외의 상태라고 판정하였을 때에는 상기 물체의 투과를 행하지 않는 비투과 처리한 가상 화상을 생성하는 화상 생성 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 화상 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중첩 판정 수단은, 상기 시점이 상기 피사체를 관찰하는 방향을 향한 제1 벡터와, 상기 물체가 피사체를 향한 제2 벡터를 각각 구함과 함께, 이 제1 백터와 제2 벡터가 이루는 각도를 구하고, 상기 각도가 상기 기준각에 대하여 소정의 관계에 있을 때에 상기 중첩 상태라고 판정하고, 이 소정의 관계에 없을 때에 상기 중첩 상태 이외의 상태라고 판정하는 것을 특징으로 하는 가상 화상 생성 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 중첩 판정 수단은, 상기 피사체에 미리 설정된 제1 기점에 대한 소정의 지점으로부터의 변위와 상기 물체에 미리 설정된 제2 기점에 대한 상기 지점으로부터의 변위를 비교하고, 상기 제1 기점에 대한 변위가 상기 제2 기점에 대한 변위보다 작은 경우에 상기 중첩 상태라고 판정하고, 상기 제1 기점에 대한 변위가 상기 제2 기점에 대한 변위보다 큰 경우에 상기 중첩 상태 이외의 상태라고 판정하는 것을 특징으로 하는 가상 화상 생성 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 중첩 판정 수단은, 제3항에서 규정된 각도가 상기 기준각에 대하여 소정의 관계에 있고, 또한 제4항에서 규정된 제1 기점에 대한 변위가 상기 제2 기점에 대한 변위보다도 작은 경우에, 상기 중첩 상태라고 판정하는 것을 특징으로 하는 가상 화상 생성 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 화상 생성 수단은, 상기 투과 표시를 행하는 경우에 소정의 패턴에 따라서 상기 물체를 표시하기 위한 화소 대신에 상기 피사체를 표시하기 위한 화소를 표시하는 가상 화상을 생성하는 것을 특징으로 하는 가상 화상 생성 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 패턴은, 상기 물체를 표시하기 위한 화소와 상기 피사체를 표시하기 위한 화소를 교대로 순차 나열하는 것인 것을 특징으로 하는 가상 화상 생성 장치.
  8. 가상적으로 설정한 가상 공간 내에서 이 가상 공간에 존재하는 피사체를 소정의 시점으로부터 관찰하였을 때에 얻어지는 가상 화상을 생성하는 가상 화상 생성 방법에 있어서,
    상기 가상 공간에 존재하는 물체에 관한 형상 데이타와 상기 피사체의 위치 데이타에 기초하여, 상기 시점과 상기 피사체와의 사이에 상기 물체가 상기 시점으로부터 중첩되어 관찰되는지의 여부를 판정하는 단계; 및
    상기 피사체와 상기 물체가 소정의 중첩 상태라고 판정되었을 때에는 상기 물체에 소정의 투과 처리를 실시하여 배후의 상기 피사체와 바로 앞의 물체를 함께 바라볼 수 있는 듯한 가상 화상을 생성하고, 상기 피사체와 상기 물체가 상기 소정의 중첩 상태 이외의 상태라고 판정되었을 때에는 상기 물체의 투과를 행하지 않는 비투과 처리한 가상 화상을 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 화상 생성 방법.
  9. 가상적으로 설정한 가상 공간 내에서 이 가상 공간에 존재하는 피사체를 소정의 시점으로부터 관찰하였을 때에 얻어지는 가상 화상을 생성하기 위한 프로그램 데이타를 기록한 기록 매체에 있어서,
    상기 프로그램 데이타는, 상기 가상 공간에 존재하는 물체에 관한 형상 데이타와 상기 피사체의 위치 데이타에 기초하여, 상기 시점과 상기 피사체와의 사이에 상기 물체가 상기 시점으로부터 중첩되어 관찰되는지의 여부를 판정하고, 상기 피사체와 상기 물체가 소정의 중첩 상태라고 판정되었을 때에는 상기 물체에 소정의 투과 처리를 실시하여 배후의 상기 피사체와 바로 앞의 물체를 함께 바라볼 수 있는 듯한 가상 화상을 생성하고, 상기 피사체와 상기 물체가 상기 소정의 중첩 상태이외의 상태라고 판정되었을 때에는 상기 물체의 투과를 행하지 않는 비투과 처리한 가상 화상을 생성하는 처리를 위한 프로그램 데이타인 것을 특징으로 하는 기록 매체.
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