KR19990045085A - 게임 시스템 및 게임 시스템에서의 표시 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가상 공간 내에 입체를 표현하는 경우의 폴리곤 수를 늘리지 않고 그와 동일한 폴리곤수로, 보다 리얼한 입체감 있는 가상 3차원 입체 영상을 표시 수단에 표시할 수 있는 게임 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이에 본 발명은 윤곽 정보 혹은 컬러 정보에 표면 형상 정보가 부수된 정보를 텍스쳐 정보로서 저장시켜두고, 모델링 처리에 의해 얻어진 기본 3차원 입체 도형에 대해 이 결합 정보를 맵핑하며, 거기에 덧붙여 랜더링 처리를 실시함으로써 최종적인 3차원 입체 화상을 얻는 것이다.

Description

게임 시스템 및 게임 시스템에서의 표시 방법

본 발명은 폴리곤을 이용한 3차원 비디오 게임 등의 게임 시스템에 관한 것이다.

근래 컴퓨터 그래픽 기술이 진보함에 따라, 3차원 가상 공간 내에 모델링을 행하고, 이 모델링된 입체를 투시 변환에 의해 2차원의 표시 화면에 표시하는 기술이 비디오 게임에도 도입되고 있다. 3차원 가상 공간 내에의 모델링은 예를 들어, 복수개의 폴리곤을 이용하여 행해진다.

이와 같은 기술로서는 특개평 6-266852호, 특개평 7-116343호 등이 개시되어 있다.

그런데, 비디오 게임에서는 동화상을 표시 화면에 표현할 필요가 있기 때문에, 통상의 컴퓨터 그래픽 제작과는 다른 특유의 문제가 있다. 이는, 빠르게 움직이는 캐릭터 등을 동화상으로서 표시 화면에 표현할 필요성 때문에, 극히 신속하게 3차원 그래픽 처리를 행하지 않으면 안된다는 문제이다. 예를 들어, 3차원 가상 공간 내로의 모델링을 폴리곤 표현으로 행한 경우에는 1 필드(1/60초) 마다 전체 폴리곤에 대한 처리를 행하지 않으면 안된다는 제약을 받는다.

한편, 폴리곤에 의해 모델링을 행한 경우에, 입체를 원활하게 표현하기 위해서는, 입체를 표현하는 폴리곤 수를 늘리면 늘릴수록 현실의 입체에 가까워, 위화감이 없는 입체로 할 수 있지만, 폴리곤 수를 늘리면 가상의 3차원 공간에 입체를 표현하는 모델링 등의 계산에 긴 시간이 필요하게 되므로, 비디오 게임에서는 그것에 구비된 3차원 처리 수단의 계산 처리 속도에 제약을 받는다. 즉, 계산에 시간이 걸리면, 전술한 1 필드(1/60초) 시간 내에 3차원 입체의 연산 처리를 추종할 수 없게 되는 문제가 생긴다.

특히 업무용 게임은, 어쨋든, 가정용 게임과 휴대용 게임에 3차원 기술을 응용하기 위해서는 가격의 저감화가 상품화의 가장 큰 문제가 되기 때문에, 보다 저가의 하드웨어 구성으로 하는 것이 바람직하므로, 저가격화를 유지하면서 3차원 기술을 응용해도 외관상 좋고, 위화감이 없어, 3차원 입체를 얻기 위해서만의 폴리곤 수를 이용하는 것은 곤란하다.

본 발명은 모델링시의 처리 속도를 저하시키지 않고, 보다 리얼한 입체감이 있는 가상 3차원 입체 영상을 표시할 수 있는 게임 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 예를 들면, 폴리곤에 의해 모델링을 행한 경우를 예로 했을 때에는, 본 발명은 가상 공간 내에 입체를 표현하는 경우의 폴리곤 수를 늘리지 않고, 그와 동일한 폴리곤수로, 보다 리얼한 입체감 있는 가상 3차원 입체 영상을 표시 수단에 표시할 수 있는 게임 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 모델링 처리에 의해 얻어지는 기본 3차원 입체 도평에 대하여, 윤곽 정보 혹은 컬러 정보에 표면 형상 정보가 부수된 것을 텍스쳐 정보로서 맵핑함으로써, 모델링 처리시의 처리 속도를 저하시키지 않고, 보다 리얼한 입체감이 있는 가상 3차원 입체 영상을 표시할 수 있게 하고 있다.

예를 들면, 모델링 처리를 폴리곤에 의한 형상 표현으로 행한 경우에는, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 폴리곤에 의해 표현된 기본 3차원 입체 도형(모델링 처리에 의해 얻어지는 기본 3차원 입체 도형)에 대하여, 윤곽 정보 혹은 컬러 정보에 표면 형상 정보가 부수된 것을 텍스쳐 정보로서 맵핑하고, 이에 따라 랜더링 이전의 입체 표현을 얻도록 하고 있고, 이에 따라 동일한 폴리곤수로서 보다 리얼한 입체감이 있는 가상 3차원 입체 영상을 표시할 수 있게 하고 있다.

즉, 본 발명은 윤곽 정보 혹은 컬러 정보에 표면 형상 정보를 부수시킨 정보(결합 정보)를 텍스쳐 정보로서 저장하여 두고, 모델링 처리에 의해 얻어진 기본 3차원 입체 도형에 대해 이 결합 정보를 맵핑하는 것이다. 그리고 또한, 이것에 랜더링 처리를 실시함으로써 최종적인 3차원 입체 화상을 얻는 것이다.

또, 표면 형상 정보를 이용한 맵핑 처리 자체는 특개평 6-266852호나 특개평 9-167255호에 개시되어 있지만, 1개의 폴리곤에 대해 텍스쳐 정보로서의 컬러 정보와 표면 형상 정보를 병용하여 입체 표현을 행하는 것에 대해서는 개시되어 있지는 않다.

보다 구체적으로 본 발명은, 이하와 같은 게임 시스템 및 당해 게임 시스템에서 사용되는 표시 방법 및 수단을 제공한다.

(1) 본원 발명은 이하의 것을 구비하는 게임 시스템에 있어서,

(a) 표시 대상에 관한 3차원 입체 데이타를 보유하고, 당해 3차원 입체 데이타에 대하여 3차원 연산 처리를 행하는 연산 처리 수단,

(b) 상기 연산 처리 수단에 의해 3차원 연산 처리된 표시 대상에 기초하여 표시가 행해지는 표시 수단,

(c) 상기 3차원 입체 데이타에는 모델링 처리의 대상이 되는 기본적인 3차원 입체 도형을 형성하기 위한 3차원 입체 도형 정보와, 이 기본적인 3차원 입체 도형의 소정 위치에 대응하는 윤곽 정보 혹은 컬러 정보와, 이 윤곽 정보 혹은 컬러 정보에 부수된 표면 형상 정보가 포함되며,

(d) 상기 연산 처리 수단은, 상기 기본적인 3차원 입체 도형에 대해 상기 윤곽 정보 혹은 컬러 정보와 상기 표면 형상 정보에 기초하여 셰이딩 처리 등의 렌더링 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.

(2) 본원 발명은 상기 (1)의 게임 시스템에 있어서, 상기 3차원 입체 도형은 폴리곤으로 표현된 것이고,

상기 3차원 입체 데이타에는, 표시 대상을 표현하기 위한 복수의 폴리곤 정점 정보와, 당해 폴리곤 정점에서 결정되는 복수의 각 폴리곤에 대응된 윤곽 정보 혹은 컬러 정보와, 이 윤곽 정보 혹은 컬러 정보에 부수된 표면 형상 정보가 포함되며,

상기 연산 처리 수단은 상기 폴리곤에 대해 상기 윤곽 정보 혹은 컬러 정보와 상기 표면 형상 정보에 기초하여 셰이딩 처리 등의 렌더링 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템을 제공한다.

(3) 본원 발명은 상기 (2)의 게임 시스템에 있어서, 상기 컬러 정보는, 그림 무늬 등을 표현하는 복수의 색으로 이루어지고, 상기 윤곽 정보에 의해 표시되는 윤곽 정보 혹은 컬러 정보 중의 특정색으로 둘러쌓인 소정 영역의 윤곽에, 오목(凹) 또는 볼록(凸) 중 어느 한쪽의 표면 형상 정보를 부수시키는 것을 특징으로 하는 게임 시스템을 제공한다.

여기에서, 상기 「특정색」이라는 것은, 1색으로 한정된 것이 아니라, 예를 들어 백색과 청색의 스트라이프 상으로 구성된 색도 포함한다. 즉, 상술한 도 3의 A 문자에 1색의 청색으로 할당된 경우에는, 그 문자의 윤곽이 특정색으로 둘러싸인 소정의 영역에 해당되고, 백색과 흑색의 물방울 모양으로 문자를 색칠한 경우에는 물방울 모양으로 표현되는 A의 문자가 특정색으로 둘러싸인 소정의 영역에 해당한다.

상기 (2) 또는 (3)의 게임 시스템에 있어서, 각 상기 폴리곤 정점에 있어서의 휘도를 상기 표면 형상 정보, 윤곽 정보, 컬러 정보, 광원 정보 및 환경 광 정보에 기초하여 계산하고, 그 폴리곤 정점의 휘도를 기초로 당해 폴리곤 정점 간의 각 도트의 휘도 계산을 하면서 셰이딩 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템을 제공한다.

(5) 표시 대상에 관한 3차원 입체 데이타를 보유하고, 당해 3차원 입체 데이타에 대하여 3차원 연산 처리를 행하는 연산 처리 장치를 구비하고, 상기 연산 처리 수단에 의해 3차원 연산 처리된 표시 대상에 기초하여 표시가 행해지는 표시 수단을 갖는 게임 시스템에서의 표시 방법에 있어서, 상기 3차원 입체 데이타에 기초하여 가상 공간 내에 3차원 입체를 모델링한 후, 그 모델링한 3차원 입체 표면에 윤곽 정보 혹은 컬러 정보를 맵핑함과 동시에, 상기 윤곽 정보 혹은 컬러 정보에 부수된 표면 형상 정보를 맵핑하고, 상기 양 맵핑된 정보에 기초하여 셰이딩 처리 등의 렌더링 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템에 있어서의 표시 방법을 제공한다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 관한 게임 시스템에서의 표시 방법은 모델링, 맵핑, 랜더링의 3개 공정으로 이루어지고, 우선 3차원 입체 데이타에 관한 데이타 취득이 행해지고(S101), 당해 3차원 입체 데이타에 포함되는 3차원 입체 도형 정보가 추출되고, 모델링 처리가 행해져서, 기본적인 3차원 입체 도형이 형성된다(S102). 기본 3차원 입체 도형은 폴리곤이나 메타볼 그 외의 모델링 처리에서 통상 채용되고 있는 표현 형식으로 표현할 수 있지만, 게임 장치에 대한 것으로서는 폴리곤에 의한 것이 바람직하다.

모델링 처리에 의해 형성된 도형에 대해서는 맵핑이 행해진다(S103). 본 발명에 있어서 맵핑은 윤곽 정보 혹은 컬러 정보에 부수된 표면 형상 정보를 첨부함으로써 행해지게 된다. 그리고, 맵핑이 행해진 정보에 기초하여 셰이딩 처리 등의 랜더링 처리가 행해지고(S104), 최종적으로 얻어진 3차원 입체 화상 정보가 표시 수단에 표시된다(S105). 또, 맵핑은 투시 변환 전에 행하도록 하여도, 후에 행하도록 하여도 좋다.

도 1은 본 발명에 따른 1실시 형태의 게임 시스템의 전체 구성도.

도 2는 도1의 상세 설명도.

도 3은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 실시 형태를 설명하기 위한 도면.

도 5a 및 5b는 표면 형상 정보를 이용한 3차원 입체 표현의 경우(도 5b)와, 표면 형상 정보를 이용하지 않는 경우(도 5a)와를 비교 설명하기 위한 도면.

도 6는 본 발명에 따른 게임 시스템에서 표시 방식을 설명하기 위한 플로챠트이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 게임 시스템

2 : 기억 수단

3 : 연산 처리 장치

4 : 표시 수단

5 : 조작 수단

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 관한 1 실시 형태에 있어서의 게임 시스템 전체 구성도이다.

이 게임 시스템(1)은 가상 3차원 공간 내에 입체를 표현하기 위한 각종 3차원 입체 데이타를 기억한 기억 수단(2)과, 이 기억 수단(2)에 기억된 3차원 입체 데이타를 사용하여 3차원 연산 처리를 행하고, 상기 가상 3차원 공간 내에 모델링을 행함과 동시에, 상기 기억 수단(2)의 데이타에 기초하여 랜더링 처리를 행하는 연산 처리 장치(3)와, 처리된 표시 대상을 표시하는 표시 수단(4)과, 상기 연산 처리 수단(3)에 게임 플레이어의 조작 입력을 행하는 조작 수단(5)으로 구성되어 있다.

상기 조작 수단(5)은 보턴이나 레버 스위치에 한정되지 않고, 드라이빙 게임의 핸들이나 액셀 또는 브레이크 등의 스위치류가 이에 당해되나, 게임을 행할 수 있는 입력 수단이라면 무엇이든 적용 가능하다.

도 2를 참조하여, 상기 기억 수단(2)에는 상술한 바와 같은 3차원 입체 데이타로서 폴리곤 정점 정보(2A)와, 표면 형상 정보(2C)와, 캐릭터 등의 그림이나 문자 또는 물방울 모양 등의 무늬 정보로서의 컬러 정보(2B)와, 광원 좌표 등의 광원 정보(2E)와, 환경광의 세기 등의 환경 광 정보(2D) 등이 기억되어 있다.

또한, 연산 처리 수단(3)에는 랜더링 처리부(6)와, 투시 변환부(10)와, 프레임 메모리(11)가 구성되어 있다.

상기 연산 처리 수단(3)은 상기 기억 수단(2)으로부터의 폴리곤 정점 정보(2A)를 추출하여, 가상의 3차원 공간 내에 표시 대상인 3차원 입체를 모델링하는 처리를 행한다. 이와 같은 모델링 수법은 종래로부터 주지된 것으로, 예를 들면 특개평 6-266852호에 설명되어 있는 방법으로 행해진다.

또한, 도시되어 있지 않지만 상기 연산 처리 수단(3) 내에는 게임 프로그램이 내장되어 있고, 도시되어 있지 않은 코인 셀렉터 등의 게임 개시를 스위칭하는 스위치의 ON 동작을 기점으로 하여, 상기 게임 프로그램에 따른 게임이 표시 화면 상에서 진행한다. 상술한 바와 같은 가상의 3차원 공간 내에 모델링되는 3차원 입체는 상기 게임 프로그램에 의해 진행하는 게임 상황에 따라, 가상의 3차원 공간 내의 어떤 위치에서, 안쪽 방향으로 어떤 순서로 3차원 입체를 나열하는가가 상기 연산 처리 수단(3) 내에서 판정되는 것이다.

이와 같이 가상 공간 내에 표시해야 할 입체의 3차원 모델링이 종료된 이후의 처리에 대해 도 2를 기초로하여 설명한다. 상술한 바와 같은 3차원 모델링 처리가 행해진 상태, 즉 와이어 프레임에 상당하는 표시 대상의 3차원 입체가 가상 3차원 공간 내에 배치되어 있고, 이 3차원 입체를 구성하는 복수의 폴리곤의 각각에 상기 기억 수단(2)으로부터 추출된 컬러 정보(2B)에 기초한 맵핑(접합 작업)이 행해진다. 그리고, 본 발명에 있어서는 그 특징적인 구성으로서, 표면 형상 정보가 컬러 정보(2B)에 부수된 형태(결합 정보의 형태)로 저장되어 있고, 이 결합 정보에 기초한 맵핑 소재(당연하지만, 색채와 표면 형상의 표현이 동시에 나타내진 그림 무늬로서 구성되어 있음)가 폴리곤으로 맵핑됨으로써, 컬러와 표면 형상이 동시에 부여된 것이다. 이에 따라, 종래와 동일한 폴리곤 수에 비하여, 보다 리얼한 입체 형상을 표현할 수 있게 된다.

여기에서, 상기 컬러 정보(2B)라는 것은 무늬나 문자가 그려져 있는 복수색으로 이루어진 2차원 정보이고, 컬러 정보(2B)를 붙인 폴리곤 평면의 각 도트마다의 대응 관계가 부여되어 있다. 예를 들면 3점으로 이루어진 3각형의 폴리곤 평면 중 어느 도트 위치에 어느 색을 배치하는가가 미리 할당되어 있다. 물론, 3각형 폴리곤에 한정되지 않고, 4각형이나 5각형 폴리곤에도 본 발명은 적용될 수 있다. 또한, 맵핑(접합 작업)할 때에 발생하는 상기 결합 정보에 기초한 맵핑 소재의 왜곡·변형 등은 종래로 부터 알려져있는 프로젝션법 등을 적용함으로써 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 실시 형태에서는, 가상 3차원 공간 내에 모델링하는 입체를 폴리곤 표현하는 형태에 기초해서 설명하지만, 다른 방법으로서 메타볼에 의해 모델링하도록 구성할 수도 있다. 또한, 상기 결합 정보는 컬러 정보에 표면 형상 정보가 부수된 것 뿐만 아니라, 소정 도형의 윤곽에 표현 형상 정보가 부수된 것, 또는 소정 도형의 윤곽 정보와 컬러 정보가 합성된 것에 표면 형상 정보가 부수된 것이라도 좋다.

또한, 상기 컬러 정보는 폴리곤 평면에 직접 접합하는 구성을 채용하고 있지만, 이에 한정되지 않고 폴리곤으로 모델링한 3차원 입체에 너브스(NURBS)처리를 행한 후에 컬러 정보를 접합하도록 구성할 수도 있다.

상기 랜더링 처리부(6)에서는 맵핑된 컬러 정보(2B)와, 그 컬러 정보(2B)와 맵핑하는 폴리곤의 요철 정보로서의 표면 형상 정보(2C)와, 상기 환경 광 정보(2D) 및 광원 정보(2E)를 고려하여, 셰이딩(음영 부가) 처리를 행한다. 상기 컬러 정보(2B)에 비추어보면, 맵핑하는 폴리곤의 어떤 도트에 어떤 색을 배치하면 좋은가는 판정할 수 있지만, 환경 광이나 광원의 위치에 따라 도트의 색을 밝게 하기도 하고 어둡게 하기도 하는 계산을 행할 필요가 있다. 이와 같은 처리 계산은, 최종적으로 표시 수단(4)에 표시되는 입체의 표시 대상을 보다 리얼리티가 있는 표시로 하기 위해, 종래부터 흔히 행해지는 수법이다. 예를 들면, 어떤 광원에 대한 폴리곤의 도트 또는 그 표면의 휘도는 람버트(Lambert) 여현(cosine)측 의해 계산할 수 있다.

상기 람버트의 여현측이라는 것은, 표면의 휘도를 Id, 광원으로부터의 평행 광선의 광 강도를 Ip, 입사각을 θ(0∼π/2), 면 또는 도트의 단위 법선 벡터를 N, 확산 반사 계수를 kd(0∼1), 광선의 방향 여현을 L이라고 하면, Id= kd X Ip X COSθ= kd X Ip(L·N)의 관계가 성립된다는 것이다(도 4 참조). 연산은 벡터의 내적, 예를 들면 2개의 벡터를 A = (Ax, Ay, Az), B = (Bx, By, Bz)라 하면, A·B=｜A｜｜B｜COSθ= AxBx + AyBy + AzBz이다.

반경 r, 중심(x0, y0, z0)의 구면상(x, y, z)에서의 단위 법선 벡터 N = (Nx, Ny, Nz)는, Nx = (x-x0)/r, Ny = (y-y0)/r, Nz= (z-z0)/r으로 정해진다.

입사각 θ의 범위에 대해서는 신경쓰지 않고 내적을 구하고, 이것이 부(-)가 되면 이면으로 부터 광선이 오고 있음을 의미하기 때문에, Id = 0 으로 하면 된다. 이와 같은 식은, 컬러의 경우, R, G, B 각각에 대해 적용한다. 즉, 전술한 Id, Ip, Kd는 R, G, B 각각의 성분이고, 「Idr, Idg, Idb」, 「Ipr, Ipg, Ipb」, 「Kdr, Kdg, Kdb」를 대표한 기호이다. 이와 같이 휘도는 시점의 위치에는 관계없이 입사각이 커짐에 따라 표면이 어두워진다는 것이지만, 이와 같은 방법에 관계없이 다른 수법을 이용할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 상기 람버트의 여현측에는 직접광에 의한 반사 성분만을 고려하였지만, 실제는 벽이나 마루 등의 주위의 물체에 의한 간접광이 존재하기 때문에 시커먼 그림자는 통상은 발생하지 않고, 간편하게 이 상호 반사의 효과를 나타내기 위해 직접광이 일정 환경 광에 의한 확산 반사광을 부가하도록 해도 좋다. 이러한 환경 광의 강도 Ia는 도 2의 2D로 부터 추출할 수 있다. 이와 같은 경우, 환경 광에 의한 성분을 포함하는 확산 반사광에 의한 표면 휘도 Id + Iad는, KdIp(L·N) + KdIa로 모델화할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서 상술한 바와 같은 셰이딩을 실시한 다음, 또는 그 전 또는 동시에 폴리곤의 요철 정보인 표면 형상 정보(2C)도 고려하도록 하고 있고, 이 표면 형상 정보(2C)는 상기 컬러 정보에 부수되어 기억하고 있다.

여기서, 「부수되어 기억되고 있다」라는 것은, 예를 들면 도 3에 도시된 바와 같은 문자 A가 무늬로서 컬러 정보(2B)에 기억되어 있는 경우, 이 A의 문자 부분이 볼록부로 취급하고, 다른 부분은 오목부로서 취급하도록 구성되어 있는 것을 의미하고, 이와 같이 표면 형상 정보(2C)를 컬러 정보(2B)에 부수시켜 기억함으로써, 종래의 텍스쳐 맵핑과 범프 맵핑으로 얻어지는 각각의 질감 효과를 향수(亭受)할 수 있음과 동시에, 색과 요철로 문자 등의 무늬 표현이 실행되기 때문에 보다 리얼리티한 3차원 입체를 적은 폴리곤 수로 재현할 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.

즉, 상기 표면 형상(2C)을, 컬러 정보(2B)를 맵핑한 폴리곤에 재차 맵핑을 행하고, 환경 광 정보(2D) 및 광원 정보(2E)를 고려한 셰이딩에 의해 얻어진 각 도트 마다의 표면 휘도(Id + Iad)에 표면 형상 정보(2C)를 고려한 휘도 계수(Iα)를 가감산함에 따라 얻어진 제2 표면 휘도를 계산하고, 이렇게 얻어진 제2 표면 휘도에 기초하여 최종적인 셰이딩을 행하도록 하고 있다.

상기 휘도 계수(Iα)는 컬러 정보 중의 특정색으로 둘러싸인 문자나 그림 무의 등에 대응하는 도트 전체에 균일한 정수로 할 수도 있지만, 그 특정색으로 둘러싸인 윤곽 부위로 부터 그 둘러싸인 특정색의 중심을 향하여 점차 증가하기도 하고 점차 감소하기도 함에 따라, 완만한 오목부나 볼록부를 표현하는 것도 가능하다. 이와 같은 표현은 바위 표면에 붙은 이끼를 표현하는 경우, 이끼의 색으로 이루어진 특정색으로 둘러싸인 영역이 실제의 바위 표면과 같이 매끄러운 결을 표현할 수 있다.

도 5b에 도시된 주사위는, 1면의 「주사위 눈 1」만을 상술한 바와 같은 컬러 정보와 대응 관계가 있는 표면 형상 정보(요철 정보)를 이용하여 입체를 2차원으로 표현한 것이다. 도면에 의해 명확해진 바와 같이, 표면 정보를 고려하지 않은 입체 표현(도 5a)에 비해, 도 5b의 것은 보다 리얼한 입체감을 얻을 수 있다. 물론, 도 5b와 도 5a의 입체를 표현하기 위해 사용되는 폴리곤수는 동일하고, 도 5b와 도 5a과의 시각적인 차이는 표면 형상 정보를 고려하는지의 여부에 따라 발생하고 있다.

이와 같이 표면 형상 정보를 고려하여 랜더링 처리부(6)에서 랜더링 처리를 행함으로써, 문자가 두드러져 보이게하는 표현이 가능하게 된다. 물론, 문자(다른 부분과 상이한 색 부여가 결정되어 있는 부분)을 오목부로서 취급하고, 문자가 오목한 것 같이 표현하는 것도 가능하다.

상기 표면 형상 정보(2C)로서는, 예를 들어 법선 벡터의 편위로서 기억해 두는 것도 가능하다. 즉, 통상 폴리곤의 각 정점에는 휘도 정보가 아니라 법선 벡터가 부여되어 있고, 이 각 정점의 법선 벡터를 선형 보간함으로써, 의사적인 곡면을 얻는 것이 자주 행해지지만, 이와 동일한 수법을 사용하여 요철을 표현하는 것이다. 즉, 폴리곤의 각 도트의 법선 벡터가 구해지면 상기 광원(2E)이나 환경 광 정보(2D)와의 관계로부터, 각 도트의 휘도가 계산에 의해 구해질 수 있다. 또한, 이와 같은 방법에 한정되지 않는 간편한 방법으로서는, 도 5에 도시된 바와 같은 주사위의 눈 1의 부분의 표면 휘도(Id+ Iad)로부터 단순히 도트 마다 또는 오목부로 정해져 있는 어떤 일정한 정수를 감소시키는 것도 생각할 수 있다. 단, 이와 같은 방법의 경우는, 광원의 위치 관계가 충분히 고려되어 있지 않게 된다. 결과적으로는 다음의 셰이딩 처리시에 상기 폴리곤마다 부여된 표면 형상 정보에 기초하여 음영이 부여되고, 2차원으로 표시 화면(4)에 표시되었을 때는 상술한 음영에 의해 입체감이 얻어지게 된다.

본 실시 형태에서는, 상술한 문자의 무늬를 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 다른 무늬의 컬러 정보에 적용하는 것도 가능하다.

이와 같은 랜더링 처리는 가상 3차원 공간 내의 전체 입체에 대해 행해질 필요는 없고, 부여된 시점으로부터 상기 표시 수단(4)에 표시되는 입체만을 클리핑 처리에 의해 특정하고, 그 특정된 입체만을 랜더링 처리하는 것이 계산 속도의 관계로 부터 바람직하다.

다음에, 상술한 바와 같이 랜더링 처리(6)에 의해 랜더링 처리를 행한 다음, 투시 변환 처리부(10)에 의해 가상 3차원 공간 내에 모델링한 입체를 2차원으로 투시 변환을 행한다. 이와 같은 투시 변환은 게임 프로그램에 의해 부여되는 시점을 정점으로 한 4각추 형상의 표시 영역 밖에 존재하는 입체를 제거하고(클리핑 처리), 남겨진 입체를 각각의 입체를 구성하는 폴리곤 정점의 안쪽 정보(Z값)에 기초하여 투시 변환하고, 이 투시 변환된 정보를 프레임 메모리(11) 내에 기록한다.

그리고 프레임 메모리(11) 내에 기록된 정보를 표시 수단(4)에 표시시키는 것이다. 이와 같은 표시는 1/50 또는 1/60초에 1회 행해지고, 게임 플레이어가 표시 수단(12)를 본 경우, 마치 표시 화면(12) 내에서 표현되는 캐릭터가 위화감없이 움빅이는 듯 보인다.

조작 수단(5)의 조작은 게임 플레이어에 의해 행해지고, 미리 기억된 게임 프로그램과, 상기 게임 플레이어의 조작에 의해 상술한 가상 3차원 공간 내의 어떤 위치에 각종 입체를 어떠한 관계로 배치하는가를 상기 연산 처리 수단(3)이 계산한다.

이상, 본 발명의 일 실시 형태인 게임 시스템에 대해 설명했으나, 도 3에 도시된 바와 같은, 4각형의 폴리곤에 맵핑하는 컬러 정보의 경우, 그 컬러 정보가 문자 A를 나타내는 것일 때, 문자 부분을 끝맺음하는 영역 전체의 도트에 표면 형상 정보를 갖게할 필요는 없고, 그 문자 부분을 끝맺음하는 윤곽 도트에만 표면 형상 정보를 갖게 하여, 이후의 셰이딩 시에 상기 윤곽 부분에만 그림자를 부여하도록 구성하는 것도 물론 가능하다.

또한, 본 발명의 각 실시 형태에 의하면, 맵핑하는 폴리곤의 요철 정보로서의 표면 형상 정보(예를 들면 폴리곤의 법선 벡터 등)를 각 폴리곤 정점(예를 들어 폴리곤의 법선 벡터 등)에만 갖게 하고, 이들 각 폴리곤 정점의 휘도를 상기 표면 형상 정보와, 각 도트 마다에 맵핑된 컬러 정보와, 광원 정보와, 환경 광 정보에 기초하여 먼저 계산하고, 그 후에 각 폴리곤 정점의 휘도를 기초로 당해 폴리곤 정점 간의 각 도트의 휘도 계산을 행하면서 셰이딩 처리를 행하는 것도 가능하다. 상기 폴리곤 정점의 휘도 계산은 상기 실시 형태에서 설명한 계산 방법을 이용하는 것이 가능하다. 또한, 폴리곤 정점 간의 각 도트의 휘도 계산은 폴리곤 정점 간의 거리 및 도트 수에 따라 정비례적으로 계산하기도 하고, 미리 결정된 계산식에 의해 완만하게 또는 급격하게 휘도를 변화시키는 것도 가능하다. 물론, 상기 표면 형상 정보를 폴리곤 정점에만 갖게 할 뿐만 아니라 폴리곤의 정점 이외의 수 개소에 설치하고, 이들 개소의 휘도를 먼저 계산하는 것도 가능하다.

또한, 이와 같은 폴리곤 정점 간의 각 도트의 휘도 계산 방법은 특정색으로 둘러싸인 소정 영역의 윤곽을 따라 행하는 셰도잉 처리에도 적용하는 것이 가능하며, 구체적으로는 쉐도잉 처리를 하기 위해 영역의 각 정점의 휘도를 먼저 계산하고 계산된 휘도를 기초로 각 도트의 휘도를 순차 계산해가는 것이다.

본 발명에 따르면, 표시 대상에 관한 3차원 입체 데이타를 보유하고, 당해 3차원 입체 데이타에 대하여 3차원 연산 처리를 행하는 연산 처리 수단을 구비하고, 상기 연산 처리 수단에 의해 3차원 연산 처리된 표시 대상에 기초하여 표시가 행해지는 표시 수단을 갖는 게임 시스템에 있어서, 모델링 처리에 의해 얻어지는 기본 3차원 입체 도형에 대해, 윤곽 정보 혹은 컬러 정보에 표면 형상 정보가 부수된 것을 텍스쳐 정보로서 맵핑하도록 하고 있기 때문에, 모델링 처리시의 처리 속도를 저하시키지 않고, 보다 리얼한 입체감있는 가상 3차원 입체 영상을 표시할 수 있게 된다. 예를 들면, 기본 3차원 입체 도형으로서 폴리곤을 채용한 경우에는, 상기 3차원 입체 데이타는 표시 대상을 표현하기 위한 복수의 폴리곤 정점 정보와, 당해 폴리곤 정점에서 결정되는 복수의 각 폴리곤에 대응하는 컬러 정보와, 이 컬러 정보의 색 변화에 부수시킨 표면 형상 정보를 가지며, 상기 연산 처리 수단은 상기 폴리곤에 대해 상기 컬러 정보와 상기 표면 형상 정보에 기초하여 렌더링 처리를 행하는 구성을 채용하고 있기 때문에, 보다 리얼한 입체감이 있는 표시를 표시 수단에 행하게 하는 것이, 상기 표면 형상 정보를 고려하지 않은 표시에 비해 적은 폴리곤수로 달성할 수 있다. 게다가, 그림이나 문자 또는 무늬 등의 컬러 정보와, 상기 표시 형상 정보가 컬러 정보의 색의 변화에 대응되어 구성되어 있기 때문에, 예를들면 컬러 정보의 문자만을 튀어나오도록 표현하거나, 물방을 모양의 부위만을 움푹 들어가게 하는 등을 표현함으로써, 종래의 음영 등에 의한 요철 표현에 부가하여 컬러 정보로부터 얻어지는 색 정보를 관련시켜 보다 리얼한 입체감을 얻는 경우가 적은 폴리곤수로 달성할 수 있다.

또는, 본 발명에서는 컬러 정보 중에 포함되는 그림 무늬 등의 특정섹으로 둘러싸인 소정의 영역(예를들면 도 3의 A 문자 부분)을, 움푹 들어가게 하거나 볼록하게 표현하거나 하여 컬러 정보 중의 그림 무늬를 간단하게 강조할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에서는 기본 3차원 입체 도형으로서 폴리곤을 채용한 경우에는, 각 폴리곤 정점에 있어서의 휘도를 표면 형상 정보, 컬러 정보, 광원 정보 및 환경 광 정보에 기초하여 계산하고, 이 폴리곤 정점의 휘도를 기초로 당해 폴리곤 정점 간의 각 도트의 휘도 계산을 행하면서 셰이딩 처리를 실핼한다는 구성으로 하고 있기 때문에, 폴리곤 내의 도트 전체에 있어서 표면 형상 정보, 컬러 정보, 광원 정보 및 환경 광 정보에 기초하여 개별적으로 휘도 계산하지 않고, 보다 신속한 연산 처리를 실행할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면, 표시 대상에 관한 3차원 입체 데이타를 보유하고, 당해 3차원 입체 데이타에 대하여 3차원 연산 처리를 행하는 연산 처리 수단을 구비하고, 상기 연산 처리 수단에 의해 3차원 연산 처리된 표시 대상에 기초하여 표시가 행해지는 표시 수단을 갖는 게임 시스템에서의 표시 방법에 있어서, 상기 3차원 입체 데이타에 기초하여, 가상 공간 내에 3차원 입체를 모델링한 후, 그 모델링된 3차원 입체의 표면에 컬러 정보를 맵핑함과 동시에, 상기 컬러 정보에 대응시켜진 표면 형상 정보를 맵핑하고, 상기 양 맵핑된 정보에 기초하여 셰이딩 처리 등의 렌더링 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템에 있어서의 표시 방법을 채용하고 있기 때문에, 보다 리얼한 입체감이 있는 표시를 표시 수단에 행하게 할 수 있다.

또, 본 발명에 따라, 상기 맵핑을 투시 변환 전에 행한 경우에는, 게임의 캐릭터가 회전한 경우에도 신속하게 표시를 행할 수 있다. 그 한편으로, 상기 맵핑을 투시 변환 후에 행한 경우에는, 게임의 캐릭터가 회전한 경우의 신속한 표시를 행할 수 없지만, 2차원 화면에 표시되지 않은 부분의 처리를 행하지 않은 부분만큼 메모리를 절약할 수 있어, 처리 속도를 신속하게 할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (12)

1. 게임 시스템에 있어서,

   표시 대상에 관한 3차원 입체 데이타를 보유하고, 당해 3차원 입체 데이타에 대하여 3차원 연산 처리를 행하는 연산 처리 수단, 및

   상기 연산 처리 수단에 의해 3차원 연산 처리된 표시 대상에 기초하여 표시가 행해지는 표시 수단을 구비하되,

   상기 3차원 입체 데이타에는 모델링 처리의 대상이 되는 기본적인 3차원 입체 도형을 형성하기 위한 3차원 입체 도형 정보와, 이 기본적인 3차원 입체 도형의 소정 위치에 대응하는 컬러 정보와, 이 컬러 정보에 부수된 표면 형상 정보가 포함되며,

   상기 연산 처리 수단은, 상기 기본적인 3차원 입체 도형에 대해 상기 컬러 정보와 상기 표면 형상 정보에 기초하여 셰이딩 처리 등의 렌더링 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 3차원 입체 도형은 폴리곤으로 표현된 것이고,

   상기 3차원 입체 데이타에는 표시 대상을 표현하기 위한 복수의 폴리곤 정점 정보와, 당해 폴리곤 정점에서 결정되는 복수의 각 폴리곤에 대응된 컬러 정보와, 이 컬러 정보에 부수된 표면 형상 정보가 포함되며,

   상기 연산 처리 수단은 상기 폴리곤에 대해 상기 컬러 정보와 상기 표면 형상정보에 기초하여 셰이딩 처리 등의 렌더링 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 컬러 정보는, 그림 무늬 등을 표현하는 복수의 색으로 이루어지고, 상기 컬러 정보 중의 특정색으로 둘러쌓인 소정 영역의 윤곽에 오목(凹) 또는 볼록(凸) 중 어느 한쪽의 표면 형상 정보를 부수시키는 것을 특징으로 하는 게임 시스템.
4. 제2항에 있어서,

   각 상기 폴리곤 정점에 있어서의 휘도를 상기 표면 형상 정보, 컬러 정보, 광원 정보 및 환경 광 정보에 기초하여 계산하고, 그 폴리곤 정점의 휘도를 기초로 당해 폴리곤 정점 간의 각 도트의 휘도 계산을 하면서 셰이딩 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템.
5. 제3항에 있어서,

   각 상기 폴리곤 정점에 있어서의 휘도를 상기 표면 형상 정보, 컬러 정보, 광원 정보 및 환경 광 정보에 기초하여 계산하고, 그 폴리곤 정점의 휘도를 기초로 당해 폴리곤 정점 간의 각 도트의 휘도 계산을 하면서 셰이딩 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템.
6. 표시 대상에 관한 3차원 입체 데이타를 보유하고, 당해 3차원 입체 데이타에 대하여 3차원 연산 처리를 행하는 연산 처리 수단을 구비하고, 상기 연산 처리 수단에 의해 3차원 연산 처리된 표시 대상에 기초하여 표시가 행해지는 표시 수단을 갖는 게임 시스템에서의 표시 방법에 있어서,

   상기 3차원 입체 데이타에 기초하여, 가상 공간 내에 3차원 입체를 모델링한 후, 그 모델링한 3차원 입체의 표면에 컬러 정보를 맵핑함과 동시에, 상기 컬러 정보에 부수된 표면 형상 정보를 맵핑하고, 상기 양 맵핑된 정보에 기초하여 셰이딩 처리 등의 렌더링 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템에 있어서의 표시 방법.
7. 게임 시스템에 있어서,

   표시 대상에 관한 3차원 입체 데이타를 보유하고, 당해 3차원 입체 데이타에 대하여 3차원 연산 처리를 행하는 연산 처리 수단, 및

   상기 연산 처리 수단에 의해 3차원 연산 처리된 표시 대상에 기초하여 표시가 행해지는 표시 수단을 구비하되,

   상기 3차원 입체 데이타에는 모델링 처리의 대상이 되는 기본적인 3차원 입체 도형을 형성하기 위한 3차원 입체 도형 정보와, 이 기본적인 3차원 입체 도형의 소정 위치에 대응하는 윤곽 정보와, 이 윤곽 정보에 부수된 표면 형상 정보가 포함되며,

   상기 연산 처리 수단은, 상기 기본적인 3차원 입체 도형에 대해 상기 윤곽 정보와 상기 표면 형상 정보에 기초하여 셰이딩 처리 등의 렌더링 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 3차원 입체 도형은 폴리곤으로 표현된 것이고,

   상기 3차원 입체 데이타에는 표시 대상을 표현하기 위한 복수의 폴리곤 정점 정보와, 당해 폴리곤 정점에서 결정되는 복수의 각 폴리곤에 대응된 윤곽 정보와, 이 윤곽 정보에 부수된 표면 형상 정보가 포함되며,

   상기 연산 처리 수단은 상기 폴리곤에 대해 상기 윤곽 정보와 상기 표면 형상 정보에 기초하여 셰이딩 처리 등의 렌더링 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템.
9. 제8항에 있어서,

   상기 윤곽 정보는, 그림 무늬 등을 표현하는 복수의 색으로 이루어지고, 상기 윤곽 정보로 표시되는 윤곽에 오목 또는 볼록 중 어느 한쪽의 표면 형상 정보를 부수시키는 것을 특징으로 하는 게임 시스템.
10. 제8항에 있어서,

    각 상기 폴리곤 정점에 있어서의 휘도를 상기 표면 형상 정보, 윤곽 정보, 광원 정보 및 환경 광 정보에 기초하여 계산하고, 그 폴리곤 정점의 휘도를 기초로 당해 폴리곤 정점 간의 각 도트의 휘도 계산을 하면서 셰이딩 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템.
11. 제9항에 있어서,

    각 상기 폴리곤 정점에 있어서의 휘도를 상기 표면 형상 정보, 윤곽 정보, 광원 정보 및 환경 광 정보에 기초하여 계산하고, 그 폴리곤 정점의 휘도를 기초로 당해 폴리곤 정점 간의 각 도트의 휘도 계산을 하면서 셰이딩 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템.
12. 표시 대상에 관한 3차원 입체 데이타를 보유하고, 당해 3차원 입체 데이타에 대하여 3차원 연산 처리를 행하는 연산 처리 수단을 구비하고, 상기 연산 처리 수단에 의해 3차원 연산 처리된 표시 대상에 기초하여 표시가 행해지는 표시 수단을 갖는 게임 시스템에서의 표시 방법에 있어서,

    상기 3차원 입체 데이타에 기초하여, 가상 공간 내에 3차원 입체를 모델링한 후, 그 모델링한 3차원 입체의 표면에 윤곽 정보를 맵핑함과 동시에, 상기 윤곽 정보에 부수된 표면 형상 정보를 맵핑하고, 상기 양 맵핑된 정보에 기초하여 셰이딩 처리 등의 렌더링 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 게임 시스템에 있어서의 표시 방법.