TWI393069B - 影像處理裝置、影像處理方法、資訊記錄媒體以及程式 - Google Patents

Description

影像處理裝置、影像處理方法、資訊記錄媒體以及程式

本發明係有關於一種適於在遊戲中，簡易描繪出當一假想空間內的物件(object)接近地面或牆壁等面狀體時所產生的影子等的圖像之影像處理裝置、影像處理方法、資訊記錄媒體、以及用以在電腦上實現之程式等。

在用以產生遊戲中所使用的影像之三次元電腦繪圖領域中，為了提高遊戲的真實性，已知會將假想空間中的物件的影子，投射在用以表示地面、桌子、以及牆壁等表面的面狀體上。例如，在日本專利公開公報2007-195747號公報中，即揭露一種會因應光源的位置、物件的位置以及姿勢等的變化，而改變影子的透射率(transmittance)，而實現一更真實的影子的技術。又，不只是影子，亦希望能應用於一用以將一因發光的物件而產生的影像，投影在地面上的技術。

當想要即時地描繪一高速移動的物件等的情況，會希望能高速地進行一產生影子的處理。然而，在影子的描繪中所需要的計算量，若因硬體性能而受到限制時，該用以產生影子的處理，將會有對於整個影像處理造成不良影響的問題。

本發明是為了解決上述課題而開發出來，其目的在於提供一種影像處理裝置、影像處理方法、資訊記錄媒體、以及用以在電腦上實現的程式，在遊戲裝置等之中，適於簡易地描繪出一當假想空間內的物件接近地面或牆壁等的時候所產生的影子等的圖像。

為了達成上述目的，本發明之第一觀點所揭影像處理裝置具有記憶部、選擇部及產生部，且用以產生一表示一配置於假想空間內之物件、一面狀體及一被投影在該面狀體上之該物件之成像的影像。

首先，該記憶部會記憶住一配置於該假想空間內之視點的位置與視線的方向、一配置於該假想空間內之物件與面狀體的形狀、位置與朝向、以及複數個配置成覆蓋住該物件之包覆多邊形的形狀、位置與朝向。

其中，視點係一看著三次元假想空間的假想照像機，視線係該假想照像機所朝向之方向。該假想空間之二次元影像係指，當將該由該視點向該視線方向所看到之該假想空間，投射在二次元平面(亦可稱之為投射面或投影面)之下所產生的。面狀體可以想定成是一與物件不同之其他物件、或是地面(地板)或壁等較廣的表面。各個物件與面狀體之形狀，係藉由例如被稱作多邊形之由微小多角形組合等而成之表面(surface)所定義(模型化)而成。

包覆多邊形係一用以表現出該物件被投影在所接近之面狀體上之影子或是映照等之成像(以下以「影子」為主舉例作說明)的多角形。複數個包覆多邊形會構成一多面體，並被配置成覆蓋住物件。在實際世界中，是當接近存在的東西時影子才會被清楚地投影。因此，在本發明所揭影像處理裝置中，只有在該面狀體接觸該包覆多邊形時，而使該包覆多邊形包含有面狀體時，才會視為有面狀體接近物件這樣事。而且，藉由選擇那種滿足了例如接觸面狀體等等預定條件的包覆多邊形，來作為投影用的多邊形並加以描繪，而在面狀體上產生該物件之影子。

又，某一物件與覆蓋該物件之包覆多邊形之間，要保持一特定距離，並因應該距離，而變化影子的呈現方式。亦即，當想要對一距離該物件較遠的面狀體來進行投影影子時，該物件與包覆多邊形之間的距離愈大愈好。相反地，當想要對一距離該物件較近的面狀體進行投影影子時，該物件與該包覆多邊形之間的距離愈小愈好。

選擇部係用以從複數個包覆多邊形當中，選擇出滿足所定描繪條件者，來作為投影用多邊形。亦即，選擇部係如上所述般，將會選擇一滿足例如正接觸著面狀體等之特定條件的包覆多邊形，來作為投影用多邊形。

產生部係用以根據該物件與面狀體之形狀、位置與朝向、該視點之位置與視線方向、以及該投影用多邊形之形狀、位置與朝向，而產生一由該視點向該視線方向所見到之該假想空間中之影像。亦即，產生部會描繪出選擇部所選出之投影用多邊形，並將該物件之影子，產生在面狀體上。又，產生部典型地係使用Z緩衝法來描繪物件。亦即，例如就每一要構成所要描繪之影像資料的圖素，以一個離視點最近之多邊形所對應的紋理資訊(或是透射率資訊)的顏色，塗滿該圖素而來描繪出物件(以及面狀體或是包覆多邊形)，而進行隱藏面消除(hidden surface elimination)處理。

又，產生部亦可根據該物件以及面狀體之形狀、位置與方向、該視點之位置與視線方向、以及該投影用多邊形之形狀、位置與方向，來描繪一由該視點向該視線方向所見到之該面狀體，並描繪一由該視點向該視線方向所見到之該投影用多邊形，且描繪一由該視點向該視線方向所見到之該物件，藉此而來產生一由該視點向該視線方向看該假想空間時所見到之影像。

其中，由於在該物件中會被實施衝突判定處理，因而該物件與該面狀體之配置不會有重疊。亦即，不會有該物件「嵌入」面狀體之狀態產生。然而，在包覆多邊形中，由於沒有實施這類的衝突判定處理，因而有可能會有包覆多邊形與面狀體之位置相重疊而配置之情形。亦即，有可能在由視點方向看時，會有投影用多邊形呈一「嵌入」面狀體之表面的狀態而被配置之情形。然而，在包覆多邊形係嵌入面狀體之情形時，投影用多邊形將會被隱藏在面狀體中而不會被描繪出來。為了避免此種問題，產生部也可以從視點方向看時依序描繪該面狀體、該投影用多邊形、以及該物件，而來產生假想空間之二次元影像。

進一步，當某一包覆多邊形與該面狀體間之配置，係呈一互相接觸之配置時，該某一包覆多邊形即成為一滿足該所定描繪條件者。亦即，要作為投影用多邊形來被描繪之包覆多邊形的條件是要成為一與一構成面狀體之形狀的多邊形有所接觸的包覆多邊形。又，至於某一包覆多邊形與該面狀體是否有相互接觸，則可以例如由兩者是否有交叉來作判斷。

進一步，當某一包覆多邊形與該面狀體之配置，係呈一該某一包覆多邊形被包含在該面狀體當中之配置時，也可以將該某一包覆多邊形視為滿足所定描繪條件者。亦即，被包含在面狀體內部之包覆多邊形，亦作為投影用多邊形並描繪之。

又，也可以設定成當各個該等複數個包覆多邊形與該面狀體間之配置，有互相接觸，或是該包覆多邊形被包含在該面狀體中之配置時，只有相對於該面狀體之表面之傾斜度最小的包覆多邊形，才是滿足該所定描繪條件者。亦即，選擇部會在一與構成面狀體之表面的多邊形相接觸，或是被含在面狀體內部中之包覆多邊形當中，將一與該面狀體表面最接近平行之包覆多邊形作為一對該面狀體表面最有影響之包覆多邊形，並將該包覆多邊形作為投影用多邊形。藉此，將可以不用進行一考慮光源位置之複雜計算，而能實現一像影子一樣的表現。

又，記憶部進一步記憶光源之位置，而產生部則邊將該投影用多邊形移動一特定距離而遠離該光源，邊描繪出該物件與該面狀體被該光源所照射著之情形。亦即，因應光源之位置，藉由移動投影用多邊形，使一因光源位置所致之影響，反映在投影用多邊形上。

又，產生部在一含有該投影用多邊形之平面，與一含有該面狀體表面之平面有交叉線存在時，會使該投影用多邊形以該交叉線為中心旋轉，而在沒有該交叉線存在時，則將該投影用多邊形沿該兩平面之法線移動，以使該投影用多邊形配置於該面狀體表面上而進行描繪。

在此場合，由於該投影用多邊形沿著面狀體表面上而被移動，如上所述，產生部將不會以該面狀體、該投影用多邊形、以及該物件的順序，來進行描繪，而是使投影用多邊形在沒有隱藏在面狀體之情形下被描繪。

又，當有某一包覆多邊形比該物件還接近該視點時，將不管其與該面狀體間之配置如何，都視為不滿足該所定描繪條件者。亦即，在本發明所揭影像處理裝置中，不管包覆多邊形是與面狀體相接觸著，或是被包含在面狀體中，存在於視點與物件之間的包覆多邊形，將不選擇作為投影用多邊形。因此，由視點看時比物件還後面(內側)的影子才會被描繪而被顯示。

在依據本發明之其他觀點而成之影像處理方法中，係以一含有記憶部、選擇部、產生部之影像處理裝置來執行，而產生出配置於假想空間內之物件、面狀體、以及用以表現出被投影在該面狀體上之該物件成像的影像。

在記憶部中記憶著：被配置在該假想空間內之視點的位置與視線方向；被配置於該假想空間內之物件與面狀體之形狀、位置與方向；以及被配置成覆蓋該物件之複數個包覆多邊形的形狀、位置與朝向。

在該影像處理方法中，於選擇步驟時，選擇部係從該等複數個包覆多邊形當中，選擇出滿足所定描繪條件者來作為投影用多邊形。

在產生步驟中，產生部會根據該物件與面狀體之形狀、位置和方向、該視點的位置與視線的方向、該投影用多邊形的形狀、位置與朝向，而來產生出由該視點向該視線方向看時位於該假想空間中之影像。

又，具特徵在於當某一包覆多邊形與該面狀體間之配置，係呈一相互接觸之配置時，該某一包覆多邊形即滿足該所定描繪條件。

依據本發明之其他觀點而成之程式將可以使電腦作為上述影像處理裝置。

又，本發明之程式可以記錄在CD、軟碟片、硬碟、光磁碟、數位VCD、磁帶、半導體記憶體等電腦可讀取資訊記錄媒體中。上述程式與要執行該程式之電腦之間，係相互獨立的，可以透過電腦通訊網來進行配銷與販賣。又，上述資訊記錄媒體可以與該電腦相獨立地進行配銷與販賣。

本發明將可以提供一種可以在遊戲等當中簡易地描繪出當假想空間中之物件接近地板或牆壁時所會產生之影子等成像的影像處理裝置、影像處理方法、資訊記錄媒體、以及用以在電腦上實現之程式。

[實施例1]

第1圖係一顯示出本發明的實施形態之一所揭的影像處理裝置被實現時的典型遊戲裝置的概要構成的模式圖。以下，參照本圖作說明。

遊戲裝置100，具有：CPU(中央處理單元)101、ROM(唯讀記憶體)102、RAM(隨機存取記憶體)103、介面104、控制器105、外部記憶體106、影像處理部107、DVD(數位影碟)-ROM光碟機108、NIC(網路介面卡)109、以及聲音處理部110。

將一記憶著遊戲用程式與資料的DVD-ROM，放入DVD-ROM光碟機108中，再投入(接上)遊戲裝置100的電源，該程式即會被執行，本實施例的影像處理裝置即可被實現。

CPU 101，會控制遊戲裝置100整體的動作，並連接各構成要素，且將控制信號與資料作溝通。

ROM 102，記憶著電源投入後馬上要執行的IPL(初始程式載入)。藉由CPU 101執行該IPL，被記錄在DVD-ROM中之程式將被讀出至RAM 103，且CPU 101開始執行。

又，在ROM 102中，有記錄著控制遊戲裝置100整體的動作所必要的操作系統的程式或各種資料。

RAM 103，係一用以暫時記憶住資料或程式者，其保持著由DVD-ROM所讀出的程式或資料、以及進行其他遊戲或聊天通訊時所需要的資料等。

透過介面104而被連接之控制器105，係用以接受使用者在遊戲執行時所作的輸入操作。

透過介面104而可任意插脫地被連接之外部記憶體106中，可改寫地記憶著例如聊天通訊的日誌資料等。使用者可以藉由透過控制器105進行指令輸入，而將這些資料記憶在適當的外部記憶體106中。

在被裝入DVD-ROM光碟機108中之DVD-ROM中，記錄著附隨如前所述用以實現遊戲的程式與資料的影像資料與聲音資料等。藉由CPU 101的控制，DVD-ROM光碟機108會對被裝入其中之DVD-ROM進行讀出處理，而讀出必要的程式與資料等。所讀出的資料被暫時記憶在RAM 103等之中。

影像處理部107，將該從DVD-ROM所讀出的資料，藉由CPU 101或影像處理部107所具有的影像運算處理器(圖中未示)進行加工處理後，將其記錄在影像處理部107所具有的圖框記憶體(frame memory)(圖中未示)中。被記錄在圖框記憶體中的影像資訊，以規定的同步時序被變換成視訊信號，而被輸出至一連接至影像處理部107的顯示器(圖中未示)中。藉此，即可進行各種影像顯示。

影像運算處理器，可以高速地執行二次元的影像重疊運算、α混合等的透射運算、各種飽和運算。

又，藉由Z緩衝法，將被配置在三次元假想空間中，且附加有各種紋理資訊(Texture Information)的多邊形資訊，予以成像(rendering)，而可以高速地實行運算，來獲得一從特定視點位置俯看該被配置在三次元假想空間中的多邊形而得的成像影像。

進一步，藉由CPU101與影像運算處理器間之協調動作，並依據用以定義文字形狀的字型資訊，可以將文字列作成二次元影像而描繪至圖框記憶體中、或是描繪在各多邊形表面上。字型資訊，是被記錄在ROM 102中，亦可以利用一被記錄在DVD-ROM中的專用字型資訊。

NIC 109，係一用以將遊戲裝置100連接至網際網路等電腦通訊網(圖中未示)者，NIC 109可以由：例如一構成LAN(區域網路)時所用的符合10BASE-T/100BASE-T規格者、或是一利用電話線路而用以連接至網際網路之類比數據機、ISDN(整合式服務數位網路)數據機、ADSL(非對稱式數位用戶線路)數據機、利用有線電視線路而連接至網際網路的電纜數據機等，以及進行該等與CPU101間之溝通的介面(圖中未示)等所構成。

透過NIC109連接至網際網路內的SNTP伺服器，藉由此處取得資訊，即可得到現在的日期和時間資訊。又，各種網路遊戲的伺服器裝置，亦可設定成可完成和SNTP伺服器一樣的機能。

聲音處理部110，將DVD-ROM所讀出之聲音資料變換成類比聲音信號，再使其由與之相連接的喇叭(圖中未示)輸出。又，在CPU 101的控制下，來產生一些在遊戲進行當中應當發生的音效或樂曲資料，並由喇叭輸出與之相對應的聲音。

此外，遊戲裝置100也可以使用硬碟等大容量外部記憶裝置，來完成一與ROM 102、RAM 103、裝設在DVD-ROM光碟機108中的DVD-ROM等相同的機能。

又，本實施例所揭影像處理裝置200，除了實現在遊戲裝置100或攜帶式遊戲裝置上外，亦可實現在一般的電腦上。一般的電腦和上述遊戲裝置100一樣具有CPU、RAM、ROM、DVD-ROM光碟機、以及NIC，且具有一其機能比遊戲裝置100還簡單的影像處理部，且除了以硬碟作為外部記憶裝置外，亦可利用軟碟片、光磁碟片、磁帶等。又，也可以不用控制器，而利用鍵盤或滑鼠等作為輸入裝置。而且，在安裝程式後，一旦執行該程式，即可作為影像處理裝置。

以下，只要沒有註記，即以第1圖所示的遊戲裝置100，就影像處理裝置來增加說明。影像處理裝置，可以依需要而置換成一般的電腦要件，這些實施態樣亦包含在本發明範圍內。

(影像處理裝置的概要構成)

第2圖係顯示出關於本實施形態的影像處理裝置200的概要構成的模式圖。影像處理裝置200，係將物件的影子投影在面狀體上的裝置，且如第2圖所示，包含有記憶部201、選擇部202、產生部203等。以下，即就影像處理裝置200的各構成要件，參照本圖來作說明。

記憶部201，是記憶各種用以表現三次元假想空間內的資訊。

首先，記憶部201，會記憶住三次元假想空間內的各要素(物件、或稱模型)的形狀資訊。各物件係被表現成一其形狀被稱為多邊形之由微小的多角形(例如三角形或四角形等)相組合而定義出來的面(表面)。

進一步，記憶部201會記憶住各物件在假想空間內的形狀、位置與朝向。例如，記憶部201會記憶住一用以表現假想空間整體之全球座標系(世界座標系)、以及被固定在每一物件上的區域(local)座標系。典型地，物件的代表點(例如重心)即為區域座標系的原點，而物件的表面形狀(亦即構成物件之多邊形的形狀或該多邊形所配置的位置)，則根據區域座標系而定義。另一方面，各個物件的位置也可以例如根據全球座標系來定義物件的代表點而被決定。此外，物件的方向，是以例如一自物件的代表點向物件的正面方向延伸的方向向量的旋轉量等來定義。

又，位置資訊雖以直角座標系來定義，但也可以利用一包含一個向徑與二個偏角之極座標系(r、θ、ψ)來表示。

同樣地，記憶部201，會記憶住物件的影子在其所投影之地板等面狀體上的形狀、位置與朝向等資訊。

進一步，記憶部201會記憶住該想要覆蓋物件而配置之包覆多邊形的形狀、方向、以及位置。包覆多邊形係相對於其所覆蓋之物件之區域座標系呈固定下而定義其形狀、位置與朝向。因此，一旦物件移動，包覆多邊形亦隨之移動。

第3圖中顯示一有複數個包覆多邊形320被配置成直角立方體狀而覆蓋(遮蔽)住圓柱狀物件310之例子。第3A圖係一顯示出自斜側方看物件310以及對應於該物件之複數個包覆多邊形320之立體圖。第3B圖係一自上方看的圖示。第3C圖係一自側方看的圖示。在上述例子中，正方形的包覆多邊形320有6個，且配置成相互直角；然而包覆多邊形之形狀或數量並不限於此，也可以使用其他種多角形包覆多邊形，且能覆蓋住物件之必要數量即可。惟，由包覆多邊形所構成之多面體，典型而言是凸多面體。包覆多邊形如第3圖所示，雖然最好是間離所相對應之物件有一特定距離，然而配置成相鄰接亦可。

又，在視點或投射面中，如上所述，係利用全球座標系或區域座標系來定義位置與方向。投射面的位置、方向在假想攝影機的位置、方向因為使用者之操作等而被變更時，會一併被更新。

此外，記憶部201也會記憶住一被稱之為紋理之貼付在物件之各表面上的影像資料、以及照射該假想空間之光源的位置等。藉由該貼附在物件之表面形狀的紋理資訊，將可以表現出物件之質感。

記憶部201亦會記憶住對應於各個包覆多邊形來表現影子之透射率資訊。透射率資訊被定義成在包覆多邊形之中心部中最不透明(亦即不透射)，而隨著離開中心而慢慢變透明(亦即透射)。又，不透明之部分係用以表示影子，而典型地係指定黑等暗色系。第3D圖顯示一包覆多邊形所具有之透射率資訊的例子。黑色部分為不透明之部分，白色部分表示透明部分。其中，為了使包覆多邊形之形狀相當明確，在透射率資訊之周圍明記了一個正方形，但實際上，是不描繪該正方形的。又，透射率資訊之中心呈不透明之部分雖呈圓形，但因應物件形狀之不同，也可以使用圓形以外之形狀。

這些被記憶在記憶部201中的資訊，可以例如被預先儲存在DVD-ROM中，CPU 101再讀取被裝入DVD-ROM光碟機108中之DVD-RM，而使之暫時記憶在RAM 103中。或者，使記憶在外部記憶體106中之這些資訊讀出至CPU 101中，再使之暫時記憶在RAM 103中亦可。又，CPU 101可以例如因應遊戲之進行，而隨時更新被暫時記憶之資訊。像這樣，藉由CPU 101、RAM 103、DVD-ROM光碟機108等間之互動，即作為記憶部201。

選擇部202係一用以從該等複數個包覆多邊形當中，選擇一滿足所定描繪條件者，來作為投影用多邊形者。所謂所定描繪條件將在本影像處理裝置之動作處理的說明部分，再來詳細說明。選擇部202會根據面狀體以及包覆多邊形之形狀、位置與朝向，來選擇投影用多邊形。CPU 101、RAM 103兩者間藉由相互動作而構成選擇部202。又，為了選擇投影用多邊形所進行之一連串處理由於可以利用繪圖用圖庫或是專用硬體所提供之影像處理用運算機能來實現，將可以縮短遊戲之開發時間，以及提高描繪影子之處理速度。

產生部203會根據記憶部201中所記憶之物件的位置與朝向，再根據視點的位置以及投射面之位置和方向，而產生一由該視點將該三次元假想空間內之各物件投射(投影)至投射面，而顯示在顯示器等顯示裝置上的影像資料。又，藉由描繪出該選擇部202所選擇之該物件所對應之投影用多邊形，將可以在面狀體上產生該物件之影子。在本實施例中，係例如以一點透視法來進行透視投影。CPU 101、RAM 103、以及影像處理部107間之相互動作即構成了產生部203。

(影像處理裝置之動作)

參照第4圖來說明一具有以上所述構成之影像處理裝置200之動作。又，在本實施例中，所描繪的是一遊戲人物沿著地板或牆壁等寬廣表面移動，而在該地板或牆壁等面狀體上描繪出高速移動之遊戲人物的影子。典型地，由於遊戲人物之移動範圍不受限制，因而當遊戲人物逼近面狀體之端部時，將不考慮會有部分突出面狀體之情形。

又，當人物可能移動至面狀體之端部時，亦可適用本發明。此時，雖然影子將會以一與現實狀態不同之形態被投影，但考量到人物長時間留在端部的機率較少，因而認為使用者將極少會感到不舒服。

影像處理裝置在電源投入後即開始進行處理，必要之資訊(例如假想攝影機之位置或方向，以及物件的形狀、位置、和方向等)會被讀入RAM 103中，記憶部201被初始化(步驟S11)。

此時，使用者可以利用控制器105，來進行一變更假想攝影機(視點)之位置、假想攝影機之方向(視線方向)、假想攝影機之攝影倍率(縮放(ROOM)率)、以及物件的位置和方向、物件的動作等參數的指令。

CPU 101會判斷是否有收到一來自該使用者之一有關於假想攝影機參數之變更的指令輸入(步驟S12)，當有指令輸入時(步驟S12；Y)，CPU 101將依據指令，來更新記憶部201中之假想攝影機之位置、方向(步驟S13)。進一步，CPU 101會因應被更新之假想攝影機之位置和方向，以及其縮放率，而算出一用以投射到一自視點向視線方向看之假想空間內之投射面所被配置在該假想空間內之位置和方向(步驟S14)。

亦即，CPU 101會算出一與一以視點為起點之視線向量(表示視線方向之向量)相垂直交叉的方向，並將之設定為投射面之方向。亦即，視線向量會貫穿投射面之中心，而與投射面之法線向量相一致。而且，當放大時，使投射面並行移動，而接近三次元空間內之攝影對象(遠離視點)，當縮小時，使其平行移動而遠離攝影對象(接近視點)。當要改變視線向量之方向時(即移動假想攝影機)，投射面之方向亦將隨著視線向量之方向而改變。

又，當沒有一來自使用者之要變更假想攝影機參數之指令(指示)輸入時(步驟S12；N)，處理即進入步驟S15。

其次，CPU 101會判斷是否有收到一來自該使用者之有關物件位置和方向之指令輸入(步驟S15)。當有指令輸入時(步驟S15；Y)，CPU 101會根據指令輸入，而使物件在三次元空間內平行移動或旋轉，並更新記憶部201中所記憶之物件位置和方向(步驟S16)。當有一對應於物件之包覆多邊形存在時，由於包覆多邊形係被固定在該物件上，因而因應於該對該物件之移動所作的指令輸入，亦算出包覆多邊形之位置和方向(步驟S17)。若沒有指令輸入時(步驟S15；N)，處理即進入步驟S18。

又，有關假想攝影機位置和方向、攝影倍率、物件位置和方向等參數，由控制程式等來給予亦可。或者，對應於所經過之時間，而將參數變更為特定值，或隨機變更之亦可。

其次，選擇部202會就想要描繪影子之各個物件，從覆蓋該物件之複數個包覆多邊形當中，選擇出要進行描繪而作為影子之投影用多邊形(步驟S18)；以下，參照第5A圖來說明一選擇部202如何選擇投影用多邊形之處理。

首先，選擇部202會從覆蓋該物件之包覆多邊形的頂點當中，抽出一埋沒在面狀體中之頂點(步驟S181)。至於包覆多邊形之頂點是否有埋沒在面狀體中，則是藉由將一自該頂點向一構成面狀體之表面延伸且相對於面狀體表面呈垂直之向量，與該面狀體之法線向量方向相比較來進行判斷。若兩向量之方向相同，即表示該頂點埋沒在該面狀體中。若兩向量之方向不同，即表示該頂點沒有埋沒在該面狀體中。

例如，第6A圖即顯示出一由側方來看第3圖所示物件310以及包覆多邊形320時之樣子(亦即，和第3C圖一樣之圖)。此時，如第6A圖所示，將視為包覆多邊形係配置成埋沒在面狀體430之表面A中。例如，要判斷第6A圖之頂點X1是否埋沒在面狀體430當中時，係將一自頂點X1向表面A垂直延伸之向量v1，與表面A之法線向量v2相比較。在第6A圖中，由於兩向量之方向相同，因而判斷頂點X1埋沒在面狀體430當中。對所有的頂點進行該處理，即可抽出埋沒之頂點。

若判斷出包覆多邊形的某一頂點埋沒在面狀體中，則可以判斷至少有三個接到該頂點之包覆多邊形會是接觸著面狀體的(亦即，相交叉或是被包含在其中)。選擇部202會選擇出所有接到步驟S181中所抽出之頂點的包覆多邊形，來作為投影用多邊形候補(步驟S182)。

第6B圖係一從斜上方看第6A圖所示物件310時之圖。如該第6B圖所示，埋沒在面狀體中之頂點被判斷為X1、X2、X3、X4。且如同由上方看第6A圖所示物件310之第6C圖所示，接近頂點X1、X2、X3、X4之包覆多邊形320A、320B、320C、320D、以及構成底面之多邊形320E都被選擇為有與面狀體相接觸之包覆多邊形。

其次，選擇部202會從步驟S182所選擇出之包覆多邊形當中，選擇出從視點向視線方向看時位於一比該物件還遠之位置的包覆多邊形(步驟S183)。比物件還遠之包覆多邊形例如在下一次對各個包覆多邊形處理時再選擇也可以。

亦即，對於各個在步驟182中被選擇出之包覆多邊形而言，進行內積運算等而算出一法線向量(包覆多邊形表面之向外法線向量)，與一自視點連接至包覆多邊形之代表點(例如重心)之方向向量(或是視線向量)所成之夾角，當該角度在90度以內時，將該包覆多邊形視為比該物件還遠者。在本實施例場合，由於包覆多邊形被配置成覆蓋相對應之物件，因而可以了解到一朝向一與一自視點連至包覆多邊形之代表點所成方向向量相接近之方向的包覆多邊形，將是一由視點看時位於該物件後方之包覆多邊形。

此外，也可以設定成當物件之代表點(例如重心)與視點間之距離，比視點與包覆多邊形之代表點(例如重心)間之距離還小時，即為由視點看時該包覆多邊形位於該物件之後方。

例如，如第6D圖所示，以當由視點440方向看物件310時(亦即，在第6C圖中，自斜上方向箭號方向看物件310時)為例作說明。此時，例如，由於包覆多邊形320A之法線向量420，與一由視點通至包覆多邊形之代表點的方向向量410所成之角度α在90度以內，因而選擇部202會判斷成包覆多邊形320A位於物件310後方。同樣地，除了包覆多邊形320C外，也判斷出配置於底面之包覆多邊形320E、包覆多邊形320D(在第6D圖中係一朝向讀者方向之包覆多邊形)、以及配置於320D對面之包覆多邊形320B都是配置在物件310後方。

其次，選擇部202會就各個被選擇出來之該等包覆多邊形，選擇一個來作為一具有最接近面狀體表面之傾向的包覆多邊形，來作為投影用多邊形(步驟S184)。此點是利用例如在步驟S183中所算出之包覆多邊形的法線向量，而進行選擇。

亦即，對於各個在步驟182中所被選擇出之包覆多邊形，將該包覆多邊形之法線向量之反向向量，與面狀體之法線向量相比較，並選擇出一個其兩向量之方向最接近者(亦即內積最接近1者)。在第6D圖中，在包覆多邊形320A、320B、320D、320E當中，即判斷出320E係一最接近面狀體430之表面者。

又，當最接近面狀體之表面的包覆多邊形有多數個時，選擇任一個都可以，或是都採用為兩方投影用多邊形亦可。

對所有想要描繪影子之物件都進行以上之步驟S181～S184，並選擇出投影用多邊形。接者，賦予被選擇出來之投影用多邊形與相對應之物件有相關聯，並將之記憶在影像處理裝置200之RAM103中。

其次，產生部203會對該假想空間內之所有物件，以及所有被選擇出來之投影用多邊形，實施例以下所示之步驟S19與S20，並描繪出該假想空間之二次元影像。

首先，產生部203會求出物件與被選擇出之投影用多邊形之投射目的地區域(步驟S19)。在本實施例中，如上所述，由於是以一點透視法來將各個物件透視投影至投射面上，因而會投影成距離視點較遠之物件將較小，而距離較近之物件則較大。惟，也可以取代一點透視法，而採用平行投影法。

一旦求出物件之投影目的地，即將相對應之紋理所對應之區域(在投影用多邊形中，為投影目的地之透射率資訊)，附加(映對)至投影目的地之各區域而進行描繪(步驟S20)。在第5B圖之流程圖中顯示出步驟S20之詳細處理。

首先，產生部203會參照影像處理裝置200之RAM 103等，而對於現在所注目之物件，判斷出是否有投影用多邊形被選擇出來了(步驟S201)。對於沒有投影多邊形被選擇出的物件而言(步驟S201；N)，產生部203會進行隱藏面消除處理，例如利用Z緩衝法等(步驟S202)。亦即，產生部203會就各個要構成所要描繪之影像資料的圖素，以一最接近視點(投射面)之多邊形所對應之紋理資訊(或透射率資訊)的顏色，來塗繪該圖素。

此時，例如，在第6D圖中，投影用多邊形320E係被配置成由視點看時比面狀體430還深。於是，一旦進行如上所述之隱藏面消除處理，投影用多邊形320B將完全隱藏在物件310中。或者，當投影用多邊形之一部分，係以「嵌入」面狀體之狀態被配置時，該「嵌入」部分將被面狀體所隱藏。

為了避免此一問題，對於那些有投影用多邊形被選擇出的物件而言(在步驟S201；Y)，產生部203會先描繪出自該視點向該視線方向看時所見到之面狀體，然後再描繪出自該視點向該視線方向看時之該投影用多邊形。接著，最後再描繪出自該視點向該視線方向看時所見到之該物件(步驟S203)。藉此，即可依面狀體、投影用多邊形、以及物件之順序，來進行正常之描繪，而可以迴避投影用多邊形會被隱藏在面狀體中之問題。

一旦結束以上之影像產生處理之後，產生部203會待機至有垂直同步中斷(interrupt)信號產生時(步驟S21)。在該待機中，也可以迴圈地進行其他處理(例如，根據時間之經過或是來自使用者之處理，而更新RAM 103中所記憶之各物件與假想攝影機之位置和方向等之處理)。

一旦產生垂直同步中斷，產生部203即將描繪出之影像資料(一般記憶在圖框緩衝器中)的內容，傳送至顯示器(圖中未示)，而表示出影像(步驟S22)，並回到步驟S12。例如，對於第6D圖所示之物件而言，只有底面之包覆多邊形被描繪成投影用多邊形，且由視點方向看時，即得到如第7圖所示之影子。亦即，由於透射率資訊之中心部分為不透明，將實現一影子之表現。此外，向外側緩緩變透明之部分，則顯示出一比包覆多邊形還早被描繪之面狀體。又，投影用多邊形之外圍實際上是沒有被描繪的，在本圖中，係為了容易理解起見，才在投影用多邊形之外圍，明記一正方形。

(實施例2)

在第一實施例中，產生部203考慮到有包覆多邊形以「嵌入」面狀體中之狀態被配置之情形，而以一由視點向視線方向看假想空間時依面狀體、包覆多邊形、物件之順序來進行描繪，俾使包覆多邊形不會隱藏在面狀體中，而能進行正常之描繪。在本實施例中，產生部203會使包覆多邊形之位置產生變化，而使其沿著面狀體來被顯示。又，第二實施例所揭影像處理裝置之構成與第2圖所示影像處理裝置200相同，因而省略其說明。

(影像處理裝置之動作)

第8圖顯示本實施例之處理流程。影像處理裝置200會進行一和第4圖所示步驟S11～S18、S21和S22相同之處理(步驟S71～78、S82以及S83)。在本實施例中，影像處理裝置200之產生部203還會實施步驟S79，使一被選擇作為投影用多邊形的包覆多邊形，沿著面狀體進行移動。

以下參照圖9來說明該將包覆多邊形沿著面狀體移動之方法。第9A圖和第6A圖一樣，係一顯示出自側方看物件310、以及多數個和物件310相對應之包覆多邊形320時之樣子的圖示。其中，在包覆多邊形320當中，底部包覆多邊形320E被選作為投影用多邊形。接著，面狀體900在線910上與包覆多邊形320E相交叉。在第9B圖中，顯示出自斜方向看包覆多邊形320E與面狀體900相交叉之部分的樣子。

如第9B圖所示，含有投影用多邊形320E之平面，與面狀體900之表面，係交叉在線910上。產生部203首先會使投影用多邊形320E，相對於其與面狀體900相交叉之線910進行旋轉，使之平行於面狀體900之表面。第9C圖即顯示出一使投影用多邊形320E相對於直線910向箭頭方向旋轉，並平行於面狀體900時所得之投影用多邊形320E’。

最後，如第9D圖所示，使投影用多邊形沿著面狀體900表面的法線向量v方向，平行移動一特定距離(與相對應之物件310不相衝突之距離)(移動後之投影用多邊形顯示成320E’)。藉此，即使沒有如第一實施例般以一自視點向視線方向依序描繪包覆多邊形、物件時，投影用多邊形亦能正常地被表示。亦即，由於投影用多邊形係被配置成自視點看時比面狀體還靠近，因而藉由求出物件與包覆多邊形之投射目的地區域(步驟S80)、並附加上對應於該投射目的地區域之紋理與透射率資訊，且進行Z緩衝法等隱藏面消除處理而進行描繪(步驟S81)時，包覆多邊形將可以不會隱藏在面狀體中地被描繪。

又，即使如第6A圖所示投影用多邊形係完全被包含在面狀體中時，只要將一含有投影用多邊形之平面，與一含有面狀體之平面加以延長，而使兩平面有交叉線存在時，即可使投影用多邊形相對於該交叉線旋轉。

另一方面，當該含有投影用多邊形之平面與該含有面狀體之平面係完全相平行時，產生部203不用進行投影用多邊形之旋轉，只要使其沿面狀體表面之法線向量方向，平行移動一特定距離(與相對應之物件不相衝突之距離)即可。

以上，雖已就本發明之實施例加以說明，但在本發明中，由於用以進行投影用多邊形之選擇的處理，可以利用繪圖用圖庫或專用硬體所提供之影像處理用運算機能來加以實現，因而可以縮短遊戲之開發時間，並可提高描繪影子之處理速度。又，在上述實施例中，雖僅就物件之底部有面狀體之情形作一說明，但在側方或上方有面狀體時之情形亦同樣有效。又，在房間之一角等，當存在有數個地面與牆壁等之面狀體時，就各個面狀體來應用本實施例即可。

本發明不限定於上述實施例，而是可以進行各種變形與應用。又，也可以自由地組合上述實施例之各構成要素。

例如，在上述實施例中要產生影子時，沒有考慮光源。亦可不那樣而考慮光源之位置，移動投影用多邊形以遠離光源即可。亦即，如第10B圖所示，將對應於第10A圖之物件1000之投影用多邊形1010，遠離光源地移動即可。

此時，例如將光源之位置和方向等記憶在記憶部201中，並在第4圖之步驟S18之後，或是第8圖之步驟S79中決定投影用多邊形之位置之後，根據光源之位置和方向，如下所述般進一步移動投影用多邊形。亦即，如第10C圖所示，將該投影用多邊形，沿著一由一含有投影用多邊形1010之平面1020與一自光源1030向該平面1020延伸之直線L垂直相交之點P1，和該投影用多邊形之代表點P2(例如重心)相連結所成之方向向量V，平行移動一特定距離即可。

又，在上述實施例中，雖投影用多邊形係用以描繪影子，但亦可作為其他用途。例如，也可以用來表現出是否有反射或照映在面狀體表面者。例如，將一由該包覆多邊形之位置所見到之物件的鏡像影像，附加至對應於該包覆多邊形之透射率資訊的影子部分上，然後，再以上述實施例所說明之順序，來描繪投影用多邊形的話，即可在位於物件附近之面狀體上，表示出該物件的鏡像影像，而實現一好像面狀體有反射的表現。

或者，藉由使對應於包覆多邊形而附加之透射率資訊中的影子部分，具有特定的顏色，亦可作出該物件有以該特定顏色微弱發光之表現。

又，在上述實施例中，係只選擇一個滿足特定條件的包覆多邊形，來作為投影用多邊形。若不那樣，亦可例如在圖5所示投影用多邊形之選擇處理中，省略步驟S184，而將滿足到步驟S183為止之條件的多數包覆多邊形都選擇作為投影用多邊形。或者，亦可在步驟S182中，僅選擇一有與面狀體表面相交叉之包覆多邊形，而不選擇那些完全被包含在面狀體中之包覆多邊形。

例如，若對於圖6所示之物件、包覆多邊形、以及面狀體，在省略步驟S184之下，應用投影用多邊形之選擇處理，則包覆多邊形320A、320B、320D、以及配置在底面之包覆多邊形320E，將被選擇作為投影用多邊形。僅描繪被選擇出之投影用多邊形即可。或者，應用第二實施例，沿著面狀體邊移動邊描繪亦可。藉此，將有例如利用放射法之數個影子被描繪。

又，作為面狀體之形狀，不僅只有平面，亦可使用球面等曲面。此時，考慮以一在物件附近接近曲面之平面，並將該平面作為上述發明中之「面狀體」的形狀。例如，當曲面為球面時，可以求取一與一連結其中心和物件之重心的直線相垂直，且接近球面之「鄰接平面」。

又，本案係以日本申請號第2008-004260號為基礎主張優先權，所有該基礎申請案之內容都作為本案之內容。

100．．．遊戲裝置

101．．．CPU

102．．．ROM

103．．．RAM

104．．．介面

105．．．控制器

106．．．外部記憶體

107．．．影像處理部

108．．．DVD-ROM光碟機

109．．．NIC

110．．．聲音處理部

200．．．影像處理裝置

201．．．記憶部

202．．．選擇部

203．．．產生部

310．．．物件

320、320A、320B、320C、320D、320E．．．包覆多邊形

420．．．法線向量

430．．．面狀體

X1、X2、X3、X4．．．頂點

440．．．視點

第1圖係顯示出本發明的實施形態所揭的影像處理裝置被實現時的典型遊戲裝置的概要構成的模式圖。

第2圖係顯示出本實施例所揭影像處理裝置的概要的圖式。

第3A圖係顯示出自斜側方看物件以及對應於該物件之包覆多邊形之樣子的圖示。

第3B圖係顯示出自上方看物件以及對應於該物件之包覆多邊形之樣子的圖示。

第3C圖係顯示出自側方看物件以及對應於該物件之包覆多邊形之樣子的圖示。

第3D圖係顯示出對應於包覆多邊形而被記憶之透射率資訊例的圖示。

第4圖係用以說明本實施例所揭影像處理裝置之動作的流程圖。

第5A圖係用以說明本實施例所揭投影用多邊形之選擇處理的流程圖。

第5B圖係用以說明本實施例所揭物件之描繪處理的流程圖。

第6A圖係用以說明本實施例所揭投影用多邊形之選擇處理的圖式。

第6B圖係用以說明本實施例所揭投影用多邊形之選擇處理的圖式。

第6C圖係用以說明本實施例所揭投影用多邊形之選擇處理的圖式。

第6D圖係用以說明本實施例所揭投影用多邊形之選擇處理的圖式。

第7圖係顯示出所描繪之投影用多邊形例的圖式。

第8圖係用以說明另一實施例所揭影像處理裝置之動作的流程圖。

第9A圖係顯示出沿著面狀體來移動一投影用多邊形之樣子的圖式。

第9B圖係顯示出沿著面狀體來移動一投影用多邊形之樣子的圖式。

第9C圖係顯示出沿著面狀體來移動一投影用多邊形之樣子的圖式。

第9D圖係顯示出沿著面狀體來移動一投影用多邊形之樣子的圖式。

第10A圖係顯示出因應光源之位置而移動一投影用多邊形之樣子的圖式。

第10B圖係顯示出因應光源之位置而移動一投影用多邊形之樣子的圖式。

第10C圖係顯示出因應光源之位置而移動一投影用多邊形之樣子的圖式。

200．．．影像處理裝置

201．．．記憶部

202．．．選擇部

203．．．產生部

Claims (8)

1. 一種影像處理裝置(200)，其係用以產生影像來表示被配置於假想空間內的物件、面狀體、以及被投影在該面狀體上之該物件的圖像之形態的影像處理裝置(200)，其特徵在於：具備：一記憶部(201)，用以記憶住被配置於該假想空間內的視點的位置與視線的方向；被配置於該假想空間內的物件與面狀體的形狀、位置與朝向；及被配置成覆蓋住該物件之複數個包覆多邊形的形狀、位置與朝向；一選擇部(202)，用以從該等複數個包覆多邊形當中，選擇出滿足所定描繪條件者，來作為投影用多邊形；以及一產生部(203)，用以根據該物件與面狀體的形狀、位置與朝向、該視點的位置與視線的方向、及該投影用多邊形的形狀、位置與朝向，而產生一由該視點向該視線的方向所見到之該假想空間中的影像；並且，當有某一包覆多邊形與該面狀體間之配置，係呈一互相接觸的配置時，該某一包覆多邊形便滿足該所定描繪條件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置(200)，其中上述產生部(203)，係根據該物件及面狀體的形狀、位置與朝向、該視點的位置與視線的方向、以及該投影用多邊形的形狀、位置與朝向，來描繪一由該視點向該視線方向所見到之該面狀體，並描繪一由該視點向該視線方向所見 到之該投影用多邊形，且描繪一由該視點向該視線方向所見到之該物件，藉此而來產生一由該視點向該視線方向看該假想空間時所見到之影像。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之影像處理裝置(200)，其中當某一包覆多邊形與該面狀體間之配置，係呈現該某一包覆多邊形被包含在該面狀體當中之配置時，該某一包覆多邊形便滿足該所定描繪條件。
4. 如申請專利範圍第3項所述之影像處理裝置(200)，其中各個該等複數個包覆多邊形與該面狀體間之配置，有互相接觸、或是該包覆多邊形被包含在該面狀體中之配置時，只有相對於該面狀體的表面之傾斜度最小的包覆多邊形，才是滿足該所定描繪條件者。
5. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置(200)，其中上述記憶部(201)，進一步記憶光源的位置；上述產生部(203)則將該投影用多邊形僅移動一特定距離而遠離該光源後，描繪出該物件與該面狀體被該光源照射著的情形。
6. 如申請專利範圍第4項所述之影像處理裝置(200)，其中上述產生部(203)，在含有該投影用多邊形之平面、與含有該面狀體表面之平面，有交叉線存在時，使該投影用多邊形以該交叉線為中心而作旋轉，而在沒有該交叉線存在 時，則將該投影用多邊形沿著該兩平面的法線移動，使該投影用多邊形配置於該面狀體表面上而進行描繪。
7. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置(200)，其中當有某一包覆多邊形比該物件還接近該視點時，將不管其與該面狀體間之配置如何，都視為不滿足該所定描繪條件者。
8. 一種影像處理方法，其係用以產生影像來表示被配置於假想空間內的物件、面狀體、以及被投影在該面狀體上之該物件的圖像之形態的影像處理方法，其特徵在於：具備：一設定步驟，其中會設定被配置在該假想空間內之視點的位置與視線的方向；被配置於該假想空間內之物件與面狀體的形狀、位置與朝向；及被配置成覆蓋住該物件之複數個包覆多邊形的形狀、位置與方向；一選擇步驟，其中會從該等複數個包覆多邊形當中，選擇出滿足所定描繪條件者來作為投影用多邊形；以及一產生步驟，其中會根據該物件與面狀體的形狀、位置與朝向、該視點的位置與視線的方向、及該投影用多邊形的形狀、位置與朝向，而產生出一由該視點向該視線的方向所見到之該假想空間中的影像；並且，當有某一包覆多邊形與該面狀體間之配置，係呈一相互接觸的配置時，該某一包覆多邊形便滿足該所定描繪條件。