JP2846252B2 - 3次元シミュレータ装置及び画像合成方法 - Google Patents
3次元シミュレータ装置及び画像合成方法Info
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Description
ュレートできる3次元シミュレータ装置及びこれに用い
られる画像合成方法に関する。
機及び各種乗物の操縦シュミレ―タ等に使用される3次
元シミュレータ装置として種々のものが知られている。
このような3次元シミュレータ装置では、図20(A)
に示す3次元物体300に関する画像情報が、あらかじ
め装置に記憶されている。この3次元物体300は、プ
レーヤ(観者)302がスクリーン306を介して見る
ことができる風景等の表示物を表すものである。そし
て、この表示物である3次元物体300の画像情報をス
クリーン306上に透視投影変換することにより疑似3
次元画像(投影画像)308をスクリーン306上に画
像表示している。この装置では、プレーヤ302が、操
作パネル304により回転、並進等の操作を行うと、こ
の操作信号に基づいて所定の3次元演算処理が行われ
る。具体的には、まず、操作信号によりプレーヤ302
の視点位置、視線方向あるいはプレーヤ302の搭乗す
る移動体の位置、方向等がどのように変化するかを求め
る演算処理が行われる。次に、この視点位置、視線方向
等の変化に伴い、3次元物体300の画像がスクリーン
306上でどのように見えるかを求める演算処理が行わ
れる。そして、以上の演算処理はプレーヤ302の操作
に追従してリアルタイムで行われる。これによりプレー
ヤ302は、自身の視点位置、視線方向の変化あるいは
自身の搭乗する移動体の位置、方向の変化に伴う風景等
の変化を疑似3次元画像としてリアルタイムに見ること
が可能となり、仮想的な3次元空間を疑似体験できるこ
ととなる。
ミュレータ装置により形成される表示画像の一例が示さ
れる。
元シミュレータ装置では、表示物を多数のポリゴンを組
み合わせることで表現している。例えばレーシングカー
ゲームにおけるタイヤを例にとれば、タイヤの側面、タ
イヤの走行面の各々は複数のポリゴンを組み合わせるこ
とで構成される。更に、表示される画像を高品質にする
ためにテクスチャマッピングと呼ばれる手法が用いられ
る。このテクスチャマッピング手法では、表示物を構成
するポリゴンにテクスチャを施し、これによりリアルな
表示画像を得ようとするものである。タイヤを例に取れ
ば、タイヤの側面に対しては文字、ホイール等を表すテ
クスチャがマッピングされる。また、タイヤの走行面に
対してはタイヤのグリップ面を表すテクスチャがマッピ
ングされる。そして、従来は、1つの表示物に対して1
種類のテクスチャのみが用意されていた。
スチャをマッピングする場合を例にとると、以下の問題
が生じる。即ち、3次元シミュレータ装置がシミュレー
トする現実の世界においては、タイヤが回転すると文字
がタイヤの回転方向に流れてゆき、回転が速くなると文
字の輪郭もぼやけてくるはずである。しかし、3次元シ
ミュレータ装置によりこの現象をシミュレートしようと
しても、文字の輪郭についてはぼやけてこないことが判
明した。その理由は、このような3次元シミュレータ装
置では処理速度の関係から、現実の世界と異なり例えば
(1/60)秒毎に画像が生成されていることに起因す
る。従って、単にタイヤの側面に文字のテクスチャを施
しタイヤを高速に回転させても、現実の世界で起こる文
字の輪郭のぼやけについてはリアルにシミュレートでき
ないという問題があった。
を表すテクスチャをマッピングする場合を例にとると、
以下の問題が生じる。即ち、例えばレーシングカーが操
作ミスにより砂利道等にコースアウトした場合には、現
実の世界においては、タイヤの走行面に砂利、砂等が付
着してタイヤの走行面の状態が変化するはずである。と
ころが従来の3次元シミュレータ装置では1つの表示物
に対して1つのテクスチャしか用意されていなかった。
このため、このようなタイヤの走行面の状態の変化を表
現することができず、現実の世界で起こる現象をリアル
にシミュレートできないという問題があった。
するためになされたものであり、その目的とするところ
は、表示物の速度、回転速度が変化した場合においても
現実の世界をリアルにシミュレートできる3次元シミュ
レータ装置を提供することにある。
ョン状況により表示物の表面の状態が変化するような場
合においても現実の世界をリアルにシミュレートできる
3次元シミュレータ装置を提供することにある。
するために、請求項1に係る発明は、仮想3次元空間に
おいて観者から見える視界画像を合成する画像合成手段
を少なくとも含む3次元シミュレータ装置であって、前
記画像合成手段が、前記表示物にテクスチャをマッピン
グするための演算を行うテクスチャ演算手段と、該テク
スチャ演算手段においてマッピングされるテクスチャの
情報を記憶するテクスチャ情報記憶手段とを含み、前記
テクスチャ情報記憶手段には同一の表示物に対応して複
数種類のテクスチャ情報が記憶され、テクスチャ情報が
マッピングされた状態で表示物が移動又は回転するよう
にすると共に、移動又は回転している表示物にマッピン
グするテクスチャ情報の種類を表示物の速度、回転速度
に応じて変更する手段を含むことを特徴とする。
において観者から見える視界画像を合成することで仮想
3次元空間をシミュレートする3次元シミュレータ装置
に使用される画像合成方法であって、前記3次元シミュ
レータ装置に含まれるテクスチャ演算手段により前記表
示物にテクスチャをマッピングするための演算を行い、
前記3次元シミュレータ装置に含まれるテクスチャ情報
記憶手段により前記テクスチャ演算手段においてマッピ
ングされるテクスチャの情報を記憶し、前記テクスチャ
情報記憶手段に同一の表示物に対応して複数種類のテク
スチャ情報を記憶し、テクスチャ情報がマッピングされ
た状態で表示物が移動又は回転するようにすると共に、
移動又は回転している表示物にマッピングするテクスチ
ャ情報の種類を表示物の速度、回転速度に応じて変更す
ることを特徴とする。
例えばタイヤの側面にマッピングされるものとして複数
種類のテクスチャ情報が記憶される。例えば、停止状態
用のテクスチャ情報、高速回転状態(あるいは高速走行
状態)用のテクスチャ情報が記憶される。そして、例え
ばタイヤの回転速度に応じて、タイヤの側面にマッピン
グされるテクスチャ情報の種類が変更される。これによ
り、タイヤが停止状態の時にははっきりした輪郭の文字
を、タイヤが高速回転状態の場合にはぼやけた輪郭の文
字をタイヤの側面に表すことができる。この場合、マッ
ピングするテクスチャ情報の種類の変更手段は、例えば
仮想3次元空間の形成の演算を行う仮想3次元空間演算
手段に含ませてもよいし、画像合成手段に含ませてもよ
い。また、両者に含ませてもよい。また、表示物の速
度、回転速度から観者と表示物との相対速度、相対回転
速度を求め、これに応じてテクスチャ情報の種類を変更
することも本発明に含まれる。
を構成する表示物のオブジェクトナンバー、位置情報、
方向情報が含まれるオブジェクト情報を記憶する手段
と、該オブジェクト情報の設定を行うことで仮想3次元
空間を形成する演算を行う仮想3次元空間演算手段と、
前記オブジェクトナンバーにより指定されるオブジェク
トの画像情報を記憶する手段と、前記オブジェクト情報
と、該オブジェクト情報に含まれるオブジェクトナンバ
ーにより読み出される前記画像情報とに基づいて観者か
ら見える視界画像を合成する画像合成手段とを含む3次
元シミュレータ装置であって、前記画像合成手段が、前
記表示物にテクスチャをマッピングするための演算を行
うテクスチャ演算手段と、該テクスチャ演算手段におい
てマッピングされるテクスチャの情報を記憶するテクス
チャ情報記憶手段とを含み、該テクスチャ情報記憶手段
には同一の表示物に対応して異なる複数種類のテクスチ
ャ情報が記憶され、前記仮想3次元空間演算手段が、テ
クスチャ情報がマッピングされた状態で表示物が移動又
は回転するようにすると共に、移動又は回転している表
示物のオブジェクトナンバーを表示物の速度、回転速度
に応じて変更する手段を含み、前記オブジェクト画像情
報記憶手段では、表示物の速度、回転速度に応じて変更
されるオブジェクトナンバーにより指定されるオブジェ
クトについてはマッピングされるテクスチャ情報の前記
種類が異なるように前記画像情報が記憶されることを特
徴とする。
タイヤの回転速度等に応じてタイヤオブジェクトを指定
するためのオブジェクトナンバーが変更される。例え
ば、タイヤが停止状態の場合には停止状態用のタイヤオ
ブジェクトを、高速回転状態の場合は高速回転状態用の
タイヤオブジェクトを指定するようにオブジェクトナン
バーが変更される。そして、変更されたオブジェクトナ
ンバーにより、オブジェクト画像情報記憶手段から対応
するオブジェクトの画像情報が読み出される。この場
合、例えば停止状態用のタイヤオブジェクトの画像情報
は、停止状態用のテクスチャ情報を読み出すように、ま
た、高速回転状態用のタイヤオブジェクトの画像情報
は、高速回転状態用のテクスチャ情報を読み出すように
なっている。これは、例えば画像情報に含まれるテクス
チャ座標(テクスチャ情報を指定する情報)を異ならせ
ることで実現できる。
のいずれかにおいて、前記変更手段が、表示物の速度、
回転速度に応じて前記変更を段階的に行うことを特徴と
する。
タイヤとした場合には、停止状態用、高速回転状態用の
みならず、低速回転状態用、中速回転状態用等というよ
うに、段階的にマッピングするテクスチャ情報を変更で
きる。
観者から見える視界画像を合成する画像合成手段を少な
くとも含む3次元シミュレータ装置であって、前記画像
合成手段が、前記表示物にテクスチャをマッピングする
ための演算を行うテクスチャ演算手段と、該テクスチャ
演算手段においてマッピングされるテクスチャの情報を
記憶するテクスチャ情報記憶手段とを含み、前記テクス
チャ情報記憶手段には同一の表示物に対応して複数種類
のテクスチャ情報が記憶され、表示物にマッピングする
テクスチャ情報の種類をシミュレーション状況により変
化する表示物の表面の状態に応じて変更する手段を含む
ことを特徴とする。
観者から見える視界画像を合成することで仮想3次元空
間をシミュレートする3次元シミュレータ装置に使用さ
れる画像合成方法であって、前記3次元シミュレータ装
置に含まれるテクスチャ演算手段により前記表示物にテ
クスチャをマッピングするための演算を行い、前記3次
元シミュレータ装置に含まれるテクスチャ情報記憶手段
により前記テクスチャ演算手段においてマッピングされ
るテクスチャの情報を記憶し、前記テクスチャ情報記憶
手段に同一の表示物に対応して複数種類のテクスチャ情
報を記憶し、表示物にマッピングするテクスチャ情報の
種類をシミュレーション状況により変化する表示物の表
面の状態に応じて変更することを特徴とする。
走行面にマッピングされるものとして複数種類のテクス
チャ情報が記憶される。例えば、通常路面用のテクスチ
ャ情報、砂利道エリア用のテクスチャ情報が記憶され
る。そして、例えばレーシングカーの走行速度に応じ
て、タイヤの走行面にマッピングされるテクスチャ情報
の種類が変更される。これにより、レーシングカーが通
常路面を走行している場合にはタイヤの走行面が通常状
態となり、レーシングカーが砂利道エリアに進入した場
合にはタイヤの走行面が砂利、砂等が付着した状態にな
るような表現が可能となる。この場合のテクスチャ情報
の種類の変更手段を設ける場所は任意である。
る表示物のオブジェクトナンバー、位置情報、方向情報
が含まれるオブジェクト情報を記憶する手段と、該オブ
ジェクト情報の設定を行うことで仮想3次元空間を形成
する演算を行う仮想3次元空間演算手段と、前記オブジ
ェクトナンバーにより指定されるオブジェクトの画像情
報を記憶する手段と、前記オブジェクト情報と、該オブ
ジェクト情報に含まれるオブジェクトナンバーにより読
み出される前記画像情報とに基づいて観者から見える視
界画像を合成する画像合成手段とを含む3次元シミュレ
ータ装置であって、前記画像合成手段が、前記表示物に
テクスチャをマッピングするための演算を行うテクスチ
ャ演算手段と、該テクスチャ演算手段においてマッピン
グされるテクスチャの情報を記憶するテクスチャ情報記
憶手段とを含み、該テクスチャ情報記憶手段には同一の
表示物に対応して異なる複数種類のテクスチャ情報が記
憶され、前記仮想3次元空間演算手段が、表示物のオブ
ジェクトナンバーをシミュレーション状況により変化す
る表示物の表面の状態に応じて変更する手段を含み、前
記オブジェクト画像情報記憶手段では、シミュレーショ
ン状況により変化する表示物の表面の状態に応じて変更
されるオブジェクトナンバーにより指定されるオブジェ
クトについてはマッピングされるテクスチャ情報の前記
種類が異なるように前記画像情報が記憶されることを特
徴とする。
表面がシミュレーション状況により変化するのに応じて
タイヤオブジェクトを指定するためのオブジェクトナン
バーが変更される。例えば、通常路面走行の場合には通
常路面走行に対応したタイヤオブジェクトが、砂利道エ
リア走行の場合は砂利道エリア走行に対応したタイヤオ
ブジェクトが指定されるようにオブジェクトナンバーが
変更される。そして、変更されたオブジェクトナンバー
により、オブジェクト画像情報記憶手段から対応するオ
ブジェクトの画像情報が読み出される。この場合、例え
ば通常路面走行に対応したタイヤオブジェクトの画像情
報は通常のグリップ面を表すテクスチャ情報を読み出せ
るように、また、砂利道エリア走行に対応したタイヤオ
ブジェクトの画像情報は砂利、砂等が付着したグリップ
面を表すテクスチャ情報を読み出せるようになってい
る。
て、前記変更手段が、前記シミュレーション状況により
変化する表示物の表面の状態に応じて前記変更を段階的
に行うことを特徴とする。
した場合には、例えば砂利道エリアでの走行距離に応じ
て表示物にマッピングするテクスチャ情報の種類を段階
的に変更できる。これにより、走行距離が長くなるほど
多くの砂利、砂がタイヤに付着されるような表現が可能
となる。
ームの一例について簡単に説明する。
例が示される。図2の3次元シミュレータ装置では、複
数の独立したシミュレータ装置(ゲーム装置)1−1、
1−2、1−3、1−4がデータ伝送ラインを介して互
いに接続されている。これにより、プレーヤの操縦する
プレーヤレーシングカーが、相手プレーヤの操縦するレ
ーシングカーや、コンピュータにより操縦されるコンピ
ューターカ−と順位を競い合うというレーシングカーゲ
ームを実現できる。
1、1ー2、1−3、1−4というのは、各シミュレー
タ装置が各々独立にシングルプレーヤゲームを行うこと
ができるように形成されていることを意味する。もちろ
ん、データ伝送ラインを介し、相手プレーヤとの間で、
同一のゲーム空間内においてマルチプレーヤ型ゲームを
行うという構成とすることもできる。
は、実際のレーシングカーの運転席と同様に形成されて
いる。そして、プレーヤは、シート18に着座し、ディ
スプレイ10に映し出されたゲーム画面(レーシングカ
ーの運転席から見える風景の疑似3次元画像)を見なが
ら、操作部12に設けられたハンドル14、アクセル1
5、シフトレバー16等を操作して架空のレーシングカ
ーを運転してゲームを行う。
マルチプレーヤ型ゲーム構成となっているが、本発明は
これに限らず1人プレーヤ構成の場合にも当然に適用で
きる。
次元空間の一例が示される。このように、本3次元ゲー
ムにおける仮想3次元空間には、3次元的に形成された
コース20が配置されている。そして、コース20の周
辺には、ビル60、アーチ62、スタンド64、崖6
6、壁68、トンネル70、木72、ブリッジ74等の
3次元オブジェクトが配置されている。プレーヤはこれ
らのコース等が映し出されたディスプレイ10を見なが
らレーシングカーを操作する。そして、スタートポイン
ト76からスタートして、コース20を周回し、所定回
数コースを周回するとゴールとなり、プレーヤの順位が
決定される。
ディスプレイ10上に映し出されるゲーム画面の一例が
示される。プレーヤはこのゲーム画面を見ながらプレー
ヤカー51を操作し、相手レーシングカー52、コンピ
ュータカー53等と競争を行う。なお、図4、図5で
は、プレーヤの視点はプレーヤカーの後方に設定されて
いるが、運転席の位置にプレーヤの視点を設定してもか
まわない。
52のタイヤ30には文字40のテクスチャが施されて
いる。そして、この場合、相手レーシングカー52は高
速で走行しておりタイヤ30は高速で回転している。そ
こで、本実施例では、この場合には輪郭のぼやけた文字
40のテクスチャをタイヤの側面に施している。これに
より、ディスプレイに映し出されるゲーム画面を非常に
リアルなものとすることができる。なお、本実施例にお
いては、例えばスタート時においてレーシングカーが停
止している場合には、停止した文字のテクスチャがタイ
ヤ30に対してマッピングされる。また、レーシングカ
ーの走行速度が速くなりタイヤの回転速度が速くなる
と、輪郭はぼやけていないがタイヤの回転方向に流れる
ように表現された文字のテクスチャがタイヤ30に対し
てマッピングされる。そして、更に回転速度が速くなる
と、図4のように輪郭がぼやけた文字のテクスチャがタ
イヤ30に対してマッピングされることになる。このよ
うに本実施例では、タイヤの回転速度(あるいはレーシ
ングカーの走行速度)に応じて段階的にタイヤにマッピ
ングするテクスチャの種類を変更しているため、よりリ
アルな表示画像を得ることができる。
ーヤカー51が砂利道エリア26にコースアウトした場
合のゲーム画面が示される。このようにレーシングカー
が砂利道エリア26に進入した場合には、現実の世界で
はタイヤ30に砂利、砂等が付着してタイヤは白っぽく
なるはずである。そこで、本実施例では、レーシングカ
ーが砂利道エリア26に進入した場合に、図5に示すよ
うタイヤ30にマッピングするテクスチャを変更してい
る。これにより、図4では真っ黒であったタイヤ30の
走行面が、図5では少し白っぽくなり、リアルなゲーム
画面を得ることができる。なお、この場合にも上記の文
字の場合と同様に、例えば砂利道エリア26を走行した
距離等に応じてタイヤ30に対してマッピングするテク
スチャの種類を段階的に変更している。これにより、表
示画面のリアル感を更に増すことができる。
例のブロック図が示される。
装置は、プレーヤが操作信号を入力する操作部12、所
定のゲームプログラムにより仮想3次元空間設定のため
の演算を行う仮想3次元空間演算部100、プレーヤの
視点位置における疑似3次元画像を形成する画像合成部
200、及びこの疑似3次元画像を画像出力するディス
プレイ10を含んで構成される。
ータ装置をレーシングカーゲームに適用した場合には、
レーシングカーを運転するためのハンドル14、アクセ
ル15等が接続され、これにより操作信号が入力され
る。
示す仮想3次元空間における複数の表示物、例えばコー
ス20、ビル60、アーチ62、スタンド64、崖6
6、プレーヤレーシングカー、相手レーシングカー、コ
ンピューターカー等の位置あるいは位置及び方向を設定
する演算が行われる。この演算は、操作部12からの操
作信号や、あらかじめ設定記憶されているマップ情報等
に基づいて行われる。
元空間演算部100からの演算結果に基づいて仮想3次
元空間における任意の視点からの視界画像を合成する演
算が行われる。そして、合成された視界画像はディスプ
レイ10より出力される。
テクスチャ演算部230とテクスチャ情報記憶部242
とを含んでいる。ここで、テクスチャ演算部230は、
表示物にテクスチャをマッピングするための演算を行う
ものである。また、テクスチャ情報記憶部242にはテ
クスチャ演算部230においてマッピングされるテクス
チャの情報が記憶されている。このテクスチャ情報は、
例えばタイヤの側面にマッピングする文字・ホイールの
模様、タイヤの走行面にマッピングするグリップ面の模
様等を表すものである。そして、テクスチャ情報記憶部
242には、同一の表示物、例えば1つのタイヤに対し
て複数種類のテクスチャ情報が記憶されている。具体的
には、タイヤの側面にマッピングするものとして、停止
状態用の文字・ホイールを表すテクスチャ情報、タイヤ
の回転により輪郭がややぼやけた文字・ホイールを表す
テクスチャ情報、タイヤの回転方向に流れるように完全
にぼやけた文字・ホイールを表すテクスチャ情報等が記
憶されている。また、タイヤの走行面にマッピングする
ものとして、真っ黒なグリップ面を表すテクスチャ情
報、砂利等が付着して白っぽくなったグリップ面を表す
テクスチャ情報、更に白っぽくなったグリップ面を表す
テクスチャ情報等が記憶されている。そして、更に、本
実施例の3次元シミュレータ装置は、例えばタイヤの側
面にマッピングされるテクスチャ情報の種類を、タイヤ
の回転速度あるいはレーシングカーの走行速度等に応じ
て変更する手段を含む。同様に、タイヤの走行面にマッ
ピングされるテクスチャ情報の種類を、シミュレーショ
ン(ゲーム)状況により変化するタイヤの表面の状態に
応じて変更する手段も含む。即ち、例えばレーシングカ
ーがコースアウトして砂利道エリアに進入するというシ
ミュレーション状況により表示物であるタイヤの走行面
の状態が白っぽく変化する場合には、白っぽいグリップ
面を表すテクスチャ情報をタイヤの走行面に対してマッ
ピングすることになる。なお、これらの変更手段は、仮
想3次元空間演算部102に含ませてもよいし、画像合
成部200に含ませてもよく、また両者に含ませてもよ
い。
合成部200の具体的構成の一例について説明する。図
6には、仮想3次元空間演算部100のブロック図の一
例が示され、図9、図12には画像合成部200のブロ
ック図の一例が示される。
手段、画像合成手段の構成としては、図6、図9、図1
2に示すものに限らず、あらゆる種類の構成を採用する
ことができる。
理部102、仮想3次元空間設定部104、移動情報演
算部106、オブジェクト情報記憶部108を含んで構
成される。
レータ装置全体の制御が行われる。また、処理部102
内に設けられた記憶部には、所定のゲームプログラムが
記憶されている。仮想3次元空間演算部100は、この
ゲームプログラム及び操作部12からの操作信号にした
がって仮想3次元空間設定の演算を行うことになる。
らの操作信号及び処理部102からの指示等にしたがっ
て、レーシングカーの移動情報が演算される。
3次元空間を構成する物体の数だけの記憶格納エリアが
あり、各エリアには該物体の位置情報・方向情報及びこ
の位置に表示すべき(すなわち該物体に適用すべき)オ
ブジェクトのオブジェクトナンバーが記憶されている
(以下、この記憶された位置情報・方向情報及びオブジ
ェクトナンバーをオブジェクト情報と呼ぶ)。図7に
は、オブジェクト情報記憶部108に記憶されるオブジ
ェクト情報の一例が示される。また、図8には、これら
のオブジェクト情報に含まれる位置情報、方向情報(X
m、Ym、Zm、θm、φm、ρm)と絶対座標系(X
w、Yw、Zw)の関係が示される。
ように多角形のポリゴンの集合で表現されている。
ているオブジェクト情報は、仮想3次元空間設定部10
4により読み出される。この場合、オブジェクト情報記
憶部108には、当該フレームの1つ前のフレームにお
けるオブジェクト情報が記憶されている。そして、仮想
3次元空間設定部104では、読み出されたオブジェク
ト情報と、移動情報演算部106で演算された移動情報
とに基づいて、当該フレームにおけるオブジェクト情報
(位置情報、方向情報)が求められる。なお、静止物体
についてはこのような移動情報はなく、オブジェクト情
報は変化しないのでこのような処理は必要ない。
04では、当該フレームにおける仮想3次元空間を構成
する全ての物体のオブジェクト情報が設定されることに
なる。なお、マップ設定部110は、仮想3次元空間上
に分割されたマップを表示する場合の表示に必要な部分
だけのマップの選択設定を行うものである。
するテクスチャ情報の変更を、図7に示すオブジェクト
情報の中のオブジェクトナンバーを変更することにより
行っている。例えば、タイヤの回転速度(あるいはレー
シングカーの走行速度)に応じて、タイヤの側面にマッ
ピングするオブジェクト情報を変更する場合を考える。
この場合には、まず、タイヤの回転速度(あるいはレー
シングカーの走行速度)が、移動情報演算部106ある
いは仮想3次元空間設定部104における演算処理によ
り求められる。そして、タイヤの回転が停止もしくは低
速で回転していると判断された場合には、停止状態用の
タイヤオブジェクトを指定するようにタイヤのオブジェ
クトナンバーが変更される。同様に、タイヤが中速ある
いは高速で回転していると判断された場合には、中速回
転状態用、高速回転状態用のタイヤオブジェクトを指定
するようにタイヤのオブジェクトナンバーが変更され
る。画像合成部200内のオブジェクト画像情報記憶部
212には、1つのタイヤに対応して複数種類のタイヤ
オブジェクトの画像情報が記憶されている。そして、こ
れらの複数種類のタイヤオブジェクトのいずれを選択す
るかは、上記のオブジェクトナンバーにより指定され
る。例えば、このオブジェクトナンバーの指定により停
止状態用のタイヤオブジェクトが選択されると、停止状
態用のタイヤオブジェクトの画像情報がオブジェクト画
像情報記憶部212から読み出される。この停止状態用
のタイヤオブジェクトでは、タイヤ側面にマッピングさ
れる文字、ホイールが停止して見えるようにテクスチャ
座標(テクスチャ情報を読み出すための座標)の指定が
行われている。まあ、低速で回転しているタイヤの側面
については、この停止状態用のタイヤオブジェクトを回
転させることで表現することが可能である。
ブジェクトでは、ポリゴン形状は同じであるが、文字、
ホイールの輪郭がぼけて見えるような、あるいは、回転
方向に流れて見えるようなテクスチャがマッピングされ
るようにテクスチャ座標の指定が行われている。このよ
うに、本実施例によれば、オブジェクトナンバーを変更
することで、タイヤにマッピングするテクスチャ情報を
変更することが可能となる。
タイヤの走行面にマッピングするオブジェクト情報を変
更する場合も同様の手法を採用する。即ち、移動情報演
算部106あるいは仮想3次元空間設定部104におけ
る演算処理により、レーシングカーが砂利道エリアに進
入したか否か、あるいは、砂利道エリア内でどれくらい
の距離を走行したかが判断される。そして、これらの判
断に基づいて、タイヤのオブジェクトナンバーが変更さ
れ、これによりオブジェクト画像情報記憶部212から
読み出されるタイヤオブジェクトに対してマッピングさ
れるテクスチャ情報が変更されることになる。
画像情報記憶部212、処理部215、座標変換部21
8、クリッピング処理部220、ポリゴンデータ変換部
224、ソーティング処理部226を含んでいる。ま
た、クリッピング処理部220は、透視投影変換部22
2を含んでいる。
算部100により設定された仮想3次元空間の設定情報
にしたがって、各種の座標変換処理、3次元演算処理が
行われる。
ングカー、コース等を表すオブジェクト300、33
3、334について、それを構成するポリゴンを絶対座
標(ワールド座標)系(XW 、YW 、ZW )で表現され
る仮想3次元空間上に配置するための演算処理が行われ
る。次に、これらの各オブジェクトについて、それを構
成するポリゴンをプレーヤ302の視点を基準とした視
点座標系(Xv、Yv、Zv)へ座標変換する処理が行
われる。その後、いわゆるクリッピング処理が行われ、
次に、スクリーン座標系(XS 、YS )への透視投影変
換処理が行われる。次に、出力されるポリゴンフォーマ
ットの変換処理が行われ、最後に、ソーティング処理が
行われる。
向情報、オブジェクトナンバーを含むオブジェクト情報
は、仮想3次元空間演算部100から処理部215へと
転送される。そして、この転送されたオブジェクトナン
バーをアドレスとして、オブジェクト画像情報記憶部2
12から対応するオブジェクトの画像情報が読み出され
る。即ち、例えばオブジェクトナンバーが停止状態用の
タイヤオブジェクトを指定するものである場合は、停止
状態用のタイヤオブジェクトを表す画像情報がオブジェ
クト画像情報記憶部212から読み出される。同様にオ
ブジェクトナンバーが中速、高速回転状態用のタイヤオ
ブジェクトを指定するものである場合は、中速、高速回
転状態用のタイヤオブジェクトを表す画像情報がオブジ
ェクト画像情報記憶部212から読み出される。オブジ
ェクト画像情報記憶部212には、これらのタイヤの画
像情報が複数枚のポリゴンの集合(多面体)として表現
され格納されている。処理部215は、データフォーマ
ット形成部217によりこの読み出されたデータからフ
レームデータ、オブジェクトデータ及びポリゴンデータ
を組にしたデータを形成して、座標変換部218以降へ
と順次転送する。
間内でのプレーヤ302の視点位置、方向等のデータで
ある。また、オブジェクトデータとは、オブジェクトの
位置情報、回転情報、その他の付属データ等で構成され
るデータをいう。また、ポリゴンデータとは、オブジェ
クトを構成するポリゴンについての画像情報であり、ポ
リゴンの頂点座標、頂点テクスチャ座標、頂点輝度情
報、その他の付属データで構成されるデータをいう。こ
れらのデータは、データフォーマット形成部217によ
り、図11(A)、(B)に示すようなデータフォーマ
ットに変換される。図11(A)に示すように、このデ
ータフォーマットでは、フレームデータを先頭に、該フ
レームにおいて表示されるオブジェクトのデータが連な
っている。そして、これらのオブジェクトデータを先頭
に、該オブジェクトを構成するポリゴンのデータが連な
っている。そして、これらの各々のポリゴンデータは、
図11(B)に示すように、ヘッダと、ポリゴンの各頂
点に与えられる頂点輝度情報、頂点テクスチャ座標、頂
点座標とを含んでいる。
オブジェクトと、中速、回転状態用のタイヤオブジェク
トでは、図11(B)における頂点テクスチャ座標の値
が異なるように設定されてる。この頂点テクスチャ座標
は、後述するように、テクスチャ情報記憶部からテクス
チャ情報を読み出す際のアドレス情報となるものであ
る。従って、この頂点テクスチャ座標を異ならせれば、
タイヤにマッピングされるテクスチャ情報も異なるもの
になることになる。
られた頂点画像情報に基づいてポリゴン内部の画像情報
を演算して、これをディスプレイ10に出力するもので
あり、図12に示すように、テクスチャ演算部230、
テクスチャ情報記憶部242、パレット&ミキサ回路2
44を含む。
より効率よく画像合成すべく、テクスチャマッピング手
法及びグーローシェーディング手法と呼ぶ手法により画
像合成を行っている。以下、これらの手法の概念につい
て簡単に説明する。
概念について示される。
各面に例えば格子状、縞状の模様等が施されたものを画
像合成する場合には、従来は、オブジェクトをポリゴン
(1)〜(80)(ポリゴン(41)〜(80)については図示せず)
に分割し、これらの全てのポリゴンに対して画像処理を
行っていた。その理由は、従来の画像合成装置では、1
つのポリゴン内の色の塗りつぶしは、指定された一つの
色でしか行えなかったためである。この結果、複雑な模
様等が施された高品質な画像を合成する場合には、ポリ
ゴン数が非常に増加してしまうため、実質的に、このよ
うな高品質の画像を合成することは不可能であった。
2の回転、並進、透視投影変換等の座標変換及びクリッ
ピング等の処理を、各面を構成するポリゴンA、B、C
ごとに行い(具体的には各ポリゴンの頂点ごと)、格子
状、縞状の模様については、テクスチャとして取り扱
い、ポリゴンの処理と分割して処理を行っている。即
ち、図12に示すように画像形成部228内にはテクス
チャ情報記憶部242が設けられ、この中には各3次元
ポリゴンにマッピングすべきテクスチャ情報、つまり格
子状、縞状の模様等の画像情報が記憶されている。
クスチャ情報記憶部242のアドレスを、各3次元ポリ
ゴンの頂点テクスチャ座標VTX 、VTY として与えて
おく。具体的には、図13に示すように、ポリゴンAの
各頂点に対しては、(VTX0、VTY0)、(VTX1、V
TY1)、(VTX2、VTY2)、(VTX3、VTY3)の頂
点テクスチャ座標が設定される。
30では、この頂点テクスチャ座標VTX 、VTY か
ら、ポリゴン内の全てのドットについてのテクスチャ座
標TX、TY が求められる。そして、求められたテクス
チャ座標TX 、TY により、テクスチャ情報記憶部24
2から対応するテクスチャ情報が読み出され、パレット
&ミキサ回路244に出力される。これにより、図13
に示すような、格子状、縞状等のテクスチャがマッピン
グされた3次元オブジェクトを画像合成することが可能
となる。
ェクト332をポリゴンの固まりとして表現している。
従って、各ポリゴンの境界における輝度情報の連続性が
問題となる。例えば複数のポリゴンを用いて球を表現し
ようとする場合、ポリゴン内の全ドットが全て同じ輝度
に設定されると、実際は「丸み」を表現したいのに、各
ポリゴンの境界が「丸み」として表現されない事態が生
じる。そこで、本実施例では、グーローシェーディング
と呼ばれる手法によりこれを回避している。この手法で
は、前記したテクスチャマッピング手法と同様に、3次
元ポリゴンの各頂点に図13に示すように頂点輝度情報
VBRI0 〜VBRI3 を与えておき、画像形成部22
8で最終的に画像表示する際に、この頂点輝度情報VB
RI0 〜VBRI3 より3次元ポリゴン内の全てのドッ
トについての輝度情報を補間により求めている。
チャマッピングについての演算処理の流れが視覚的に示
されている。既に述べたように、画像形成部228で
は、ポリゴンの頂点画像情報に基づいて、ポリゴン内の
全ての画像情報を形成する演算処理が行われる。この場
合、ポリゴンにマッピングすべきテクスチャ情報は、テ
クスチャ情報記憶部242に記憶されており、このテク
スチャ情報を読み出すために、テクスチャ座標TX 、T
Y が必要となる。そして、図14(F)、(G)、
(H)、(I)には、ポリゴン内の全ての透視投影変換
テクスチャ座標TX *、TY * を求める演算処理の様子
が視覚的に示されている。また、図14(B)、
(C)、(D)、(E)には、テクスチャ情報を表示す
べき座標である透視投影変換表示座標X* 、Y* を求め
る演算処理の様子が視覚的に示されている。以上の演算
はテクスチャ演算部230により行われる。そして、図
14(J)に示すように、演算された透視投影変換テク
スチャ座標TX * 、TY * はテクスチャ座標TX 、TY
に逆透視投影変換され、この逆透視投影変換されたテク
スチャ座標TX 、TY により、テクスチャ情報記憶部2
42からテクスチャ情報が読み出される。最後に、図1
4(K)に示すように、演算されたX* 、Y* の座標位
置に、読み出されたテクスチャ情報を対応づけること
で、画像合成が行われることになる。なお、図15に
は、テクスチャ情報記憶部242により構成されるテク
スチャ記憶平面の一例が示される。
ピングにより表現されたレーシングカー50の一例が示
される。このようにテクスチャマッピングを施すこと
で、非常に高品質の表示画像を得ることができる。
を構成するタイヤ30に適用されるオブジェクトの一例
が示される。このようにタイヤオブジェクトは複数のポ
リゴンを組み合わせることで表現されている。なお、図
17に示すように、オブジェクトを複数のポリゴンで表
現した場合には、各ポリゴンの境界が「丸み」として表
現されない問題が生じる。しかし、この問題も、前述の
グーローシェーディング手法を用いることで解決でき、
これにより図16に示すように丸みのあるタイヤを表現
できることになる。
側面32にマッピングされるテクスチャ情報の一例が示
される。図18(A)は、タイヤが静止状態及び低速回
転状態の場合に使用されるテクスチャ情報であり、図1
8(B)は、タイヤが高速回転状態にある場合に使用さ
れるテクスチャ情報である。図18(A)では、文字3
4、ホイールの穴36、シャフト38は、はっきりした
輪郭で描かれている。これに対して、図18(B)で
は、文字34、ホイール36、シャフト44は非常に高
速で回転方向に流れて見え、輪郭もぼやけて見えるよう
に描かれている。なお、タイヤの回転が中速の場合に
は、図18(A)、(B)の中間の状態のテクスチャ情
報を使用すればよい。このように、タイヤの回転に応じ
てマッピングするテクスチャを変更すれば、表示画像の
リアリティを非常に高めることができることが理解され
る。
ヤ30の走行面33にマッピングされるテクスチャ情報
の一例が示される。このテクスチャ情報は、走行面33
を構成する各々のポリゴンに1枚ずつマッピングしても
よいし、タイヤの走行面33を構成する全てのポリゴン
に一括にマッピングしてもよい。図19(A)は、レー
シングカーが通常の路面上を走っている場合に使用され
るテクスチャ情報であり、図19(B)、(C)は、レ
ーシングカーが砂利道エリアに進入した場合に使用され
るテクスチャ情報である。そして、図19(B)は、砂
利道エリアを走行した距離が短い場合に使用されるテク
スチャ情報であり、図19(C)は走行距離が長い場合
に使用されるテクスチャ情報である。そして、図19
(C)に示すテクスチャ情報が最も白みがかっており、
これによりタイヤの走行面に砂利、砂が付着した様子を
リアルに表現できることになる。
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が
可能である。
ャ情報の種類を、表示物の速度、回転速度に応じて変更
する本発明の手法は、上記タイヤの側面にテクスチャを
マッピングする場合に限らず種々のものに適用できる。
例えば、図4において、プレーヤカー51の走行にした
がって後ろ側に流れて行く路面21、ガードレール2
2、建物24に対しても本手法を適用できる。この場合
には、プレーヤカー51が停止状態の場合に路面21、
ガードレール22、建物24にマッピングするテクスチ
ャ情報、プレーヤカー51が中速、高速走行状態の場合
にこれらにマッピングするテクスチャ情報というよう
に、複数種類のテクスチャ情報を用意すればよい。
情報の種類をシミュレーション状況により変化する表示
物の表面の状態に応じて変更する手法についても、上記
タイヤの走行面にテクスチャをマッピングする場合に限
らず種々のものに適用できる。例えば、レーシングカー
がコースの周回を重ねる毎にオイル等により車体が汚れ
ることを表現すべく、車体にマッピングされるテクスチ
ャ情報を変更してもよい。また、レーシングカーがブレ
ーキにより停止し、ブレーキパッドが押しつけられたブ
レーキディスクが赤く加熱する場合を考える。この場合
には、ブレーキディスクの中でキャリバに覆われていな
い部分の赤い加熱色が、スポークホイルの隙間を介して
外から見えるはずである。そこで、これを表現すべく、
タイヤの回転の減速の度合いに応じて、ブレーキディス
クの表面等を赤く光らせるようにテクスチャ情報を変更
すれば、よりリアルな表現が可能となる。特に、この効
果は、夜間に走行するレーシングゲームを表現するのに
効果的である。
ムを例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、あら
ゆる種類の3次元ゲームに適用でき、例えば3次元的に
マップが形成された宇宙船ゲーム、ロボット対戦ゲー
ム、戦車ゲーム、戦闘機ゲーム、ロールプレイングゲー
ム等にも適用できる。
みならず、例えば、家庭用のゲーム装置、フライトシミ
ュレータ、教習所等で使用されるドライビングシミュレ
ータ等にも適用することができる。更に、多数のプレー
ヤが参加する大型アトラクション型のゲーム装置、シミ
ュレーション装置にも適用できる。
用した場合には、敵機からの銃撃を受ける毎に、自機の
機体の表面に弾痕が生じるように、機体にマッピングさ
れるテクスチャ情報を変更してもよい。また、戦闘機が
加速した場合には、バックファイヤにより戦闘機のエン
ジン部分の表面が赤く光るようにエンジン部分にマッピ
ングするテクスチャ情報を変更してもよい。また、本発
明をロールプレインゲームに適用した場合には、敵との
戦闘により受けた返り血を表現すべく、戦闘前と戦闘後
とでプレーヤ及びそのパーティが着る衣服の表面にマッ
ピングするテクスチャ情報を変更してもよい。
手段、画像合成手段等において行われる演算処理は、専
用の画像処理デバイスを用いて処理してもよいし、汎用
のマイクロコンピュータ、DSP等を利用してソフトウ
ェア的に処理してもよい。
手段等で行われる演算処理も本実施例で説明したものに
限定されるものではなく、例えばテクスチャマッピング
の手法等も上記に説明したものに限られない。
次元画像は、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)と
呼ばれるディスプレイにも当然に表示できる。
表示物の速度、回転速度等に応じて表示物にマッピング
されるテクスチャの種類を異ならせることができ、シミ
ュレーションのリアル感を非常に増すことができる。
クトナンバーを変更するという非常に簡易な処理で、表
示物にマッピングされるテクスチャ情報の種類を変更で
きる。
速度の変化等に応じて段階的にマッピングするテクスチ
ャ情報を変更でき、これにより、シミュレーションのリ
アル感を更に増すことが可能となる。
状況により変化する表示物の表面の状態に応じて表示物
にマッピングされるテクスチャの種類を異ならせること
ができ、シミュレーションの演出効果を更に増すことが
できる。
バーを変更するという非常に簡易な処理で、表示物にマ
ッピングされるテクスチャ情報の種類を変更できる。
状況により変化する表示物の表面の状態に応じて段階的
にマッピングするテクスチャ情報を変更でき、これによ
り、シミュレーションのリアル感を更に増すことが可能
となる。
る。
図である。
を示す図である。
たゲーム画面の一例を示す図である。
たゲーム画面の一例を示す図である。
る。
クト情報について説明するための図である。
ついて説明するための図である。
明するための図である。
ト形成部で形成されるデータフォーマットの一例を示す
図である。
図である。
テクスチャマッピング手法を視覚的に表した図である。
スチャ記憶平面の一例を示す図である。
シングカーの一例を示す図である。
ト示す図である。
ッピングされるテクスチャ情報の一例である。
走行面にマッピングされるテクスチャ情報の一例であ
る。
概念を説明するための概略説明図であり、図20(B)
は、3次元シミュレータ装置により形成される画面の一
例を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 仮想3次元空間において観者から見える
視界画像を合成する画像合成手段を少なくとも含む3次
元シミュレータ装置であって、 前記画像合成手段が、前記表示物にテクスチャをマッピ
ングするための演算を行うテクスチャ演算手段と、該テ
クスチャ演算手段においてマッピングされるテクスチャ
の情報を記憶するテクスチャ情報記憶手段とを含み、 前記テクスチャ情報記憶手段には同一の表示物に対応し
て複数種類のテクスチャ情報が記憶され、テクスチャ情
報がマッピングされた状態で表示物が移動又は回転する
ようにすると共に、移動又は回転している表示物にマッ
ピングするテクスチャ情報の種類を表示物の速度、回転
速度に応じて変更する手段を含むことを特徴とする3次
元シミュレータ装置。 - 【請求項2】 仮想3次元空間を構成する表示物のオブ
ジェクトナンバー、位置情報、方向情報が含まれるオブ
ジェクト情報を記憶する手段と、該オブジェクト情報の
設定を行うことで仮想3次元空間を形成する演算を行う
仮想3次元空間演算手段と、前記オブジェクトナンバー
により指定されるオブジェクトの画像情報を記憶する手
段と、前記オブジェクト情報と、該オブジェクト情報に
含まれるオブジェクトナンバーにより読み出される前記
画像情報とに基づいて観者から見える視界画像を合成す
る画像合成手段とを含む3次元シミュレータ装置であっ
て、 前記画像合成手段が、前記表示物にテクスチャをマッピ
ングするための演算を行うテクスチャ演算手段と、該テ
クスチャ演算手段においてマッピングされるテクスチャ
の情報を記憶するテクスチャ情報記憶手段とを含み、該
テクスチャ情報記憶手段には同一の表示物に対応して異
なる複数種類のテクスチャ情報が記憶され、 前記仮想3次元空間演算手段が、テクスチャ情報がマッ
ピングされた状態で表示物が移動又は回転するようにす
ると共に、移動又は回転している表示物のオブジェクト
ナンバーを表示物の速度、回転速度に応じて変更する手
段を含み、 前記オブジェクト画像情報記憶手段では、表示物の速
度、回転速度に応じて変更されるオブジェタトナンバー
により指定されるオブジェクトについてはマッピングさ
れるテクスチャ情報の前記種類が異なるように前記画像
情報が記憶されることを特徴とする3次元シミュレータ
装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2のいずれかにおいて、 前記変更手段が、表示物の速度、回転速度に応じて前記
変更を段階的に行うことを特徴とする3次元シミュレー
タ装置。 - 【請求項4】 仮想3次元空間において観者から見える
視界画像を合成することで仮想3次元空間をシミュレー
トする3次元シミュレータ装置に使用される画像合成方
法であって、 前記3次元シミュレータ装置に含まれるテクスチャ演算
手段により前記表示物にテクスチャをマッピングするた
めの演算を行い、前記3次元シミュレータ装置に含まれ
るテクスチャ情報記憶手段により前記テクスチャ演算手
段においてマッピングされるテクスチャの情報を記憶
し、前記テクスチャ情報記憶手段に同一の表示物に対応
して複数種類のテクスチャ情報を記憶し、テクスチャ情
報がマッピングされた状態で表示物が移動又は回転する
ようにすると共に、移動又は回転している表示物にマッ
ピングするテクスチャ情報の種類を表示物の速度、回転
速度に応じて変更することを特徴とする画像合成方法。
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