JP2883514B2 - 画像合成装置およびこれを用いたゲーム装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテクスチャマッピングの
手法を用いたリアルタイム表示型画像合成装置及びこれ
を用いたゲーム装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータグラフィックスの技
術を用い擬似３次元画像を合成するリアルタイム表示型
画像合成装置が知られており、例えば各種のビデオゲー
ムや、飛行機及び各種乗物用の操縦シュミレータ等に幅
広く用いられている。

【０００３】図１０には、このような画像合成装置の原
理図が示されている。この画像合成装置には、仮想３次
元空間３００内における３次元オブジェクト３１０に関
する画像情報が予め記憶されている。前記３次元オブジ
ェクト３００に関する画像情報は、ポリゴンに分割され
た多面体、すなわちポリゴン（１）〜（６）（ポリゴン
４乃至６は図示せず）に分割された多面体として表現さ
れ、予めメモリ内に記憶されている。

【０００４】ドライブゲームを例にとれば、３次元オブ
ジェクト３１０はレーシングカーであり、仮想３次元空
間３００内には、この他に道路、家などの背景を表す各
種の３次元オブジェクトが配置されている。

【０００５】そして、プレイヤー３１２が、操作パネル
３１４に設けられたハンドル等により、回転、並進等の
操作を行うと、装置はこの操作信号に基づいてレーシン
グカーである３次元オブジェクト３１０の回転、並進等
の情報をリアルタイム演算する。そして、この３次元オ
ブジェクト３００及びその他の３次元オブジェクトは、
視点座標系の透視投影面３１６上に透視投影変換され、
擬似３次元画像３１８として表示される。この結果、プ
レイヤー３１２は、自身の操作によりレーシングカーで
ある３次元オブジェクト３００をリアルタイムに回転、
並進することが可能となり、擬似３次元空間を仮想シュ
ミレートできることとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなリアルタイ
ム表示型の画像合成装置では、ハードウェアの負担を軽
減しながら、高画質の画像を合成することが望まれる。

【０００７】しかし、従来の画像合成装置では、画像の
高画質化を図ろうとすると、ハードウェアの処理するデ
ータ量が増え、１画面当りの表示オブジェクト数が制約
されてしまうという問題があった。

【０００８】例えば、ドライブゲームなどにおいては、
道路の両側または片側に図１１に示すような建物（３次
元オブジェクト３１０）が表示される。この建物３１０
は複数の面３５０−１、３５０−２、３５０−３の組み
合わせから構成されている。コンピュータグラフィック
スの手法では、これら各面３５０−１、３５０−２、３
５０−３に、凹凸のない場合に限り、これらをそれぞれ
四角形のポリゴンで表示できる。

【０００９】しかし、建物のリアリティーを高めるため
には、建物の側面３５０−１、３５０−２に、窓３５２
を表す凹みや、玄関３５４を表す凹み、さらには玄関３
５４の上には廂３５６を表す凸部等を設ける必要があ
る。

【００１０】コンピュータグラフィックスでは、穴の開
いた図形は、これを穴の開いていない複数のポリゴンに
分割して対処し、また廂３５６のような凸部は、これを
複数のポリゴンに分割して対処する。従って、図１１に
示すよう、窓、玄関、廂のある建物３１０を、リアリテ
ィーをもたして表現するためには、側面３５０−１、３
５０−２をさらに多数のポリゴンに分割しなければなら
ない。例えば、図１１に示すような３次元オブジェトを
表す場合には、２つの面３５０−１、３５０−２は約１
００個のポリゴンで表現されることになる。

【００１１】しかし、コンピュータグラフィックスの技
術では、ポリゴンの演算はハードウェアに大きな負担を
与える演算である。１個当りの３次元オブジェクトを構
成するためのポリゴン数が増えれば増えるほど、ハード
ウェアの演算回数が増し、１フィールド当りに表示でき
るオブジェクト数が限られたものとなってしまうという
問題が生ずる。

【００１２】例えば、ディスプレイの１フィールド（６
０分の１秒）内に処理できるコンピュータのポリゴン数
が３０００である場合には、図１１に示すような建物
は、３０００÷２００＝１５個となり、１画面当り最大
１５しか表示できない。しかし、実際のゲーム画面に
は、建物以外に道路や、他の車などといった複数のオブ
ジェクトを登場させなければならないため、ドライブゲ
ームで表示できる建物などは、精々４から５棟程度とな
ってしまい、変化に乏しいゲーム画面となってしまうと
いう問題があった。

【００１３】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、その目的は、３次元オブジェクトの
凹凸のある面を少ないポリゴンの組み合わせで簡略化し
て表現し、しかも立体感のある高画質の画像を合成する
ことができるリアルタイム表示型画像合成装置及びこれ
を用いたゲーム装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、仮想３次元空間内に配置された３次元オ
ブジェクトを、視点座標系の投影面に投影変換し表示画
像を形成する装置において、前記３次元オブジェクトの
凹及び凸の少なくとも一方を含む面が簡易ポリゴンで表
された簡易３次元オブジェクト用に、前記３次元オブジ
ェクトを所定位置から斜めに見た画像がテクスチャ情報
として予め記憶されたテクスチャ情報記憶手段と、前記
簡易３次元オブジェクトに、対応する前記テクスチャ情
報をマッピングし前記表示画像を形成する画像形成手段
と、を含むことを特徴とする。請求項２の発明は、仮想
３次元空間内に配置された３次元オブジェクトを、移動
する視点座標系の投影面に投影変換し表示画像を形成す
る装置において、前記３次元オブジェクトの凹及び凸の
少なくとも一方を含む面が簡易ポリゴンで表された簡易
３次元オブジェクト用に、前記視点座標系の移動経路に
沿った複数の代表的位置から、前記３次元オブジェクト
を斜めに見た複数の画像がテクスチャ情報として予め記
憶されたテクスチャ情報記憶手段と、前記簡易３次元オ
ブジェクトに、前記視点座標系と簡易３次元オブジェク
トとの相対位置に対応したテクスチャ情報をマッピング
し前記表示画像を形成する画像形成手段と、を含むこと
を特徴とする。請求項３の発明は、プレーヤが操作する
プレーヤ操作手段と、前記プレーヤ操作手段からの入力
信号と、予め記憶されたゲームプログラムとに基づき、
仮想３次元ゲーム空間内に、３次元オブジェクトの凹及
び凸の少なくとも一方を含む面が簡易ポリゴンで表され
た簡易３次元オブジェクトが登場するゲーム演算を行う
とともに、前記簡易３次元オブジェクトを視点座標系の
投影面に投影変換し出力するゲーム空間演算手段と、前
記簡易３次元オブジェクト用に、前記３次元オブジェク
トを所定位置から斜 めに見た画像がテクスチャ情報とし
て子め記憶されたテクスチャ情報記憶手段と、前記簡易
３次元オブジェクトに、対応する前記テクスチャ情報を
マッピングしゲーム画像を形成する画像形成手段と、を
含むことを特徴とする。請求項４の発明は、請求項３に
おいて、前記ゲーム空間演算手段は、前記視点座標系が
仮想３次元ゲーム空間内を移動するゲーム演算を行い、
前記テクスチャ情報記憶手段は、前記視点座標系の移勧
経路に沿った複数の代表的位置から、前記３次元オブジ
ェクトを斜めに見た複数の画像がテクスチャ情報として
予め記憶され、前記画像形成手段は、簡易３次元オブジ
ェクトに、前記視点座標系と簡易３次元オブジェクトと
の相対位置に対応したテクスチャ情報をマッピングし前
記ゲーム画像を形成することを特徴とする。請求項５の
発明は、請求項２において、前記テクスチャ情報記憶手
段は、前記視点座標系の移動経路に沿った少なくとも遠
距離、中距離、近距離の代表的位置から、前記３次元オ
ブジェクトを斜めに見た複数の画像がテクスチャ情報と
して予め記憶され、前記画像形成手段は、簡易３次元オ
ブジェクトに、前記視点座標系と簡易３次元オブジェク
トとの相対距離に対応するテクスチャ情報を前記テクス
チャ情報記憶手段から読み出しマッピングすることを特
徴とする。請求項６の発明は、請求項１，２，５のいず
れかにおいて、前記簡易３次元オブジェクトは、前記３
次元ゲーム空間内に固定的に配置されたことを特徴とす
る。請求項７の発明は、請求項１，２，５，６のいずれ
かにおいて、前記テクスチャ情報は、 前記３次元オブジ
ェクトを表す模型又は実物を所定位置から斜めに見た画
像として形成されたことを特徴とする。請求項８の発明
は、請求項４において、前記テクスチャ情報記憶手段
は、前記視点座標系の移動経路に沿った少なくとも遠距
離、中距離、近距離の代表的位置から、前記３次元オブ
ジェクトを斜めに見た複数の画像がテクスチャ情報とし
て予め記憶され、前記画像形成手段は、簡易３次元オブ
ジェクトに、前記視点座標系と簡易３次元オブジェクト
との相対距離に対応するテクスチャ情報を前記テクスチ
ヤ情報記憶手段から読み出しマッピングすることを特徴
とする。請求項９の発明は、請求項３，４，８のいずれ
かにおいて、前記簡易３次元オブジェクトは、前記３次
元ゲーム空間内に固定的に配置されたことを特徴とす
る。請求項１０の発明は、請求項３，４，８，９のいず
れかにおいて、前記テクスチャ情報は、前記３次元オブ
ジェクトを表す模型又は実物を所定位置から斜めに見た
画像として形成されたことを特徴とする。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【作用】請求項１の発明によれば、３次元オブジェクト
を、所定の視点から斜め方向に見た時の画像が、テクス
チャ情報として予め記憶されている。このように、３次
元オブジェクトを所定アングルから斜め方向に見た画像
は、それ自体が立体感をもっている。

【００１９】従って、前記テクスチャ情報を、簡易３次
元オブジェクトにマッピングすることにより、各ポリゴ
ンをその凹凸に合せて複数に分割することなく、凹凸感
をもった高画質の画像を合成することができる。

【００２０】このようにして、本発明によれば、ハード
ウェアの負担を軽くしながら、立体感のある高画質の画
像を合成することができる。

【００２１】特に、本発明をリアルタイム表示型画像合
成装置に用いれば、簡易３次元オブジェクトをほぼ想定
された視点またはその近傍で見る限り、前記簡易３次元
オブジェクトの凹凸のある面を多数のポリゴンで作成し
た場合と同様な立体感のある複雑かつ緻密な画像として
リアルタイムで表示することができる。

【００２２】また、請求項１の発明によれば、非リアル
タイムの画像合成を行う場合でも、簡易３次元オブジェ
クトの凹凸面を一つのテクスチャ情報を用いて形成する
ことができ、これにより、そのレンダリング作業に要す
る時間を大幅に短縮することができる。

【００２３】さらに、請求項２の発明によれば、視点座
標系の移動経路に沿った代表的な複数アングルから、前
記３次元オブジェクトを斜め方向に見た画像がテクスチ
ャ情報として予め記憶されている。このため、視点座標
系と簡易３次元オブジェクトとの相対位置に応じたテク
スチャ情報を簡易３次元オブジェクトにマッピングする
ことにより、複数の視点位置に対してよりリアリティー
に富んだ高品質の画像をリアルタイムで合成することが
できる。

【００２４】さらに、請求項３の発明によれば、１個の
３次元オブジェクトを表示するために要するハードウェ
アの負担などを軽減しかつ高品質の画像を合成できるこ
とから、ゲーム画面内に多数のオブジュトを登場させ、
変化に富んだリアリティーの高いゲーム画面をリアルタ
イムで合成することができる。

【００２５】

【実施例】次に本発明の好適な実施例を図面に基づき詳
細に説明する。

【００２６】図２には、本発明に係るリアルタイム表示
型画像合成装置の好適な実施例が示されている。なお、
前記従来技術に対応する部材には同一符号を付しその説
明は省略する。

【００２７】実施例の画像合成装置は、仮想３次元空間
３００内に複数ポリゴンを組合わせて表現された３次元
オブジェクト３１０を、視点座標系の所定透視投影面３
１６上に透視投影変換し、表示画像３１８を合成するも
のである。

【００２８】この画像合成に際し、実施例の画像合成装
置は、テクスチャマッピングと呼ばれる手法を用いてい
る。すなわち、図３に示すよう、３次元オブジェクト３
１０の画像情報を、３次元オブジェクト３１０を構成す
る各ポリゴン３２０−１，３２０−２，３２０−３……
の画像情報と、各ポリゴンに貼り付ける図形情報（以下
テクスチャ情報と言う）とに分離して記憶し、画像を出
力する際に、各ポリゴン３２０−１、３２０−２、３２
０−３に、対応するテクスチャ情報３４０、３４２を貼
り付けることによって画像合成を行っている。

【００２９】このテクスチャマッピングの手法によれ
ば、処理するポリゴン数を増やすことなく、図形の模
様、色彩等をよりきめ細かなものとすることができる。

【００３０】しかし、例えば図１１に示すよう、凹部や
凸部を有する３次元オブジェクト３１０を表現する場合
には、オブジェクト３１０を構成する各面３５０−１、
３５０−２、３５０−３をその凹凸に合わせて多数のポ
リゴンに分割しなければならないことは、テクスチャマ
ッピングを用いた場合でも同様である。

【００３１】前述したように、３次元コンピュータグラ
フィックスシステムを用いてリアルタイム表示を行う場
合には、１秒間に表示できるポリゴン数に一定の限界が
ある。本実施例の特徴は、表示ポリゴン数に制限のある
リアルタイムコンピュータグラフィックスシステムにお
いて、極力少ないポリゴン数で、立体感を損うことな
く、複雑かつ緻密な画像を合成することにある。

【００３２】図４には、本発明の画像合成原理が示され
ている。

【００３３】まず、図４（Ａ）に示すような家１１０を
３次元オブジェクト３１０として表現する場合には、リ
アルタイムでない別のコンピュータグラフィックスシス
テムによって、多くのポリゴンを使用して綿密にデータ
を作成する。この場合には、凹部を形成する窓、窓枠及
び玄関は、それぞれ複数のポリゴンの組合わせてとして
表現される。さらに、凸部を構成する廂も、複数のポリ
ゴンの組合わせとして表現される。

【００３４】このようにして構成された家１１０（３次
元オブジェクト３１０）を、所定の視点から、図４
（Ｂ）に示すよう斜め方向に見た図形をレンダリングに
より作成する。この場合にも、レンダリング処理は、リ
アルタイムでない別のコンピュータグラフィックスシス
テムによって行う。そして、レンダリングされた画像か
ら、その遠近のひずみを除去し、３次元オブジェクト３
１０の各側面５０−１、５０−２を表す図形を図４
（Ｃ）、（Ｄ）に示すようなテクスチャ情報３６０−
１、３６０−２として作成し、後述するテクスチャ情報
記憶部４２に予め記憶しておく。

【００３５】また、実施例の画像合成装置では、図４
（Ａ）に示す３次元オブジェクト１１０の各側面１０
０、２００を、凹凸に関係なく図４（Ｅ）に示すようそ
れぞれ１つのポリゴンで簡略化して表現する。

【００３６】そして、図４（Ｅ）に示す各ポリゴンに、
それぞれ図４（Ｃ）、（Ｄ）に示すテクスチャ情報を貼
り付けるといういわゆるテクスチャマッピングを行うこ
とにより、図４（Ｂ）に示すものと同様な品質を持った
画像を形成することができる。

【００３７】すなわち、このような簡略化された手法を
採用する本発明のリアルタイムコンピュータグラフィッ
クスシステムは、ほぼ想定された視点付近で３次元オブ
ジェクト３１０を見る限り、凹凸のある面を多くのポリ
ゴンで作成した場合と変らない立体感をもつ画像として
表現することができる。

【００３８】特に、図４に示す具体例では、従来１００
個のポリゴンで表されていた３次元オブジェクトを２個
のポリゴンで表現できる。従って、例えば、１秒間の表
示可能なポリゴン数が３０００個のリアルタイム表示用
コンピュータグラフィックスシステムを用いた場合に
は、従来の技術では３０個しか表現できなかったオブジ
ェクトを、１５００個表現することができ、単純計算し
ても、１画面当り５０倍のポリゴンを表示することがで
きる。

【００３９】図４（Ｆ）には、このようなテクスチャマ
ッピングの手法を用い、ディスプレイ上にリアルタイム
表示されるコンピュータグラフィックスの画像が示さ
れ、同図に示すよう、実施例のリアルタイム表示用の画
像合成装置では、複雑かつ変化に富んだリアリティーの
高い画像を、多くのオブジェクトを使用して表現するこ
とができる。

【００４０】なお、テクスチャ情報の作成は、これ以外
に、図４（Ａ）の家の各面を所定アングルから見た図形
を、平行投影した後にひずみを除去して作成してもよ
く、また、絵を描く要領で各ドット毎に作成してもよ
い。

【００４１】さらには、模型または実物を所定アングル
から斜め方向に写真撮影し、必要な部分の画像を、スキ
ャナー等でドット画像情報としてとり込み、遠近のひず
みを除去して、テクスチャ情報とすることもできる。

【００４２】すなわち、テクスチャ情報の作成は、大別
して、ポリゴンを用いて作成した３次元オブジェクトを
用いる手法と、絵を描く要領で各ドット毎に画像を作成
していく手法と、写真から画像情報を取り込んで作成す
る手法のものとがある。そして、３次元ポリゴンを用い
た手法としては、前述したように図４（Ａ）に示す３次
元オブジェクト３１０の各面を所定の視点から斜め方向
に見た図形をレンダリングにより作成し、レンダリング
された図形からその遠近のひずみを除去してテクスチャ
情報を作成する手法と、図４（Ａ）の３次元オブジェク
ト３１０の各面を、所定アングルから見た図形を、平行
投影した後にひずみを除去してテクスチャ情報を作成す
る手法とがある。これらの手法を適宜選択して、前記テ
クスチャ情報を作成すればよい。

【００４３】また、図５には、本発明の手法を用いて得
られた３次元オブジェクトの画像の一例が示されてい
る。図６には、他の手法を用いて得られた３次元オブジ
ェクトの画像の一例が示されている。

【００４４】図５に示す画像は、同図（Ａ）に示すよ
う、３次元オブジェクトを斜め方向から見た状態でレン
ダリングし、凹凸を有する各側面のテクスチャ情報を予
め作成する。そして、このようにして得られたテクスチ
ャ情報を、３次元オブシェクトを構成する各側面のポリ
ゴンに貼り付けることにより、図５（Ｂ）に示すような
オブジェクトの画像合成を行うものである。

【００４５】これに対し図６（Ａ）に示す手法は、３次
元オブジェクトの凹凸を有する各側面を、それぞれ正面
からレンダリングしてテクスチャ情報を作成しておく。
そして、３次元オブジェクトの各側面に、前記各テクス
チャ情報を貼り付け、画像を合成したものである。３次
元オブジェクト３１０の各側面を、正面からレンダリン
グした画像を、テクスチャマッピングに用いると、これ
により得られたオブジェクトの画像は、同図（Ｂ）に示
すよう、本来見えるはずのない窓枠が見えたり、廂の向
きが狂ったりして、その凹凸が不自然なものとなる。

【００４６】移動する視点座標系から、３次元オブジェ
クトをみる場合、これを正面から見る場合より、斜め方
向から見る場合の方が圧倒的に多い。従って、図５に示
すよう、３次元オブジェクトの各面のテクスチャ情報を
斜め方向から見るようにして作成しておくことにより、
立体感のあるリアリティの高い画像を簡単に合成するこ
とができる。

【００４７】図７、図８には本発明の手法を用いて形成
された建物１１０の表示画像を、視点座標系を移動させ
ながら表示する様子が示されている。

【００４８】まず、図７に示すよう、画像合成装置の３
次元仮想空間３００内に、プレーヤの操縦するレーシン
グカー１２０と、このレーシングカー１２０が走行する
道路１３０と、この道路１３０に面して設置された建物
１１０とが３次元オブジェクトとして存在する場合を想
定する。ここにおいて、前記建物１１０は、図４に示す
テクスチャマッピングの手法により画像合成されるもの
とする。なお、図４（Ｃ），（Ｄ）のテクスチャ情報
は、建物１１０を図７の１２０Ａの視点位置からみた状
態でレンダリングしたものを用いた。

【００４９】このようにして形成された仮想３次元空間
３００内において、レーシングカー１００からみた画像
をディスプレイ上に表示する場合には、その視点座標系
がレーシングカー１００と共に仮想３次元空間３００内
を移動する。

【００５０】特に、ドライブゲーム等においては、レー
シングカー１２０は道路１３０に沿って移動するため、
この視点座標系の移動経路も、予め定まったものとな
る。

【００５１】建物１１０に対して視点座標系が、Ａの領
域、Ｂの領域、Ｃの領域にある場合を想定すると、建物
１１０は、ディスプレイ上に図８に示すようにそれぞれ
表示されることになる。

【００５２】このように斜め方向から見た画像は、テク
スチャ情報作成時に設定された視点位置１２０Ａよりあ
る程度偏位しても、その立体感が損われず、高いリアリ
ティーを有することとなる。

【００５３】とりわけ、レーシングカー１００が、建物
１１０に近付くＢ，Ａの領域では、本発明の効果が顕著
なものとなる。

【００５４】なお、本発明では、前述した建物１１０以
外に、各種の３次元オブジェクトを、前記と同様なテク
スチャマッピングの技術を用い、少ないポリゴン数で表
現することができる。

【００５５】例えば、図１２（Ａ）に示すような高層建
築を表現する場合には、同図（Ｂ）に示すよう、側面を
斜め方向からみたテクスチャ情報を予め形成しておけば
よい。また、図１３に示すような高層建築を表現する場
合でも、同様な手法を用いてやればよい。

【００５６】また、図１４に示すよう、道路周辺施設を
画像合成する場合には、同図（Ｂ）に示すよう、例え
ば、土留用のブロックを同様の手法によりテクスチャ情
報として記憶しておけばよい。

【００５７】さらに、図１５（Ａ）に示すようなトンネ
ル内の景色や、図１６に示すようなガードレールの画像
を合成する場合には、図１５（Ｂ）に示すよう、トンネ
ル内の配管等の各パーツや、図１６（Ｂ）に示すような
ガードレールの各部をテクスチャ情報として同様に形成
しておくことにより、少ないポリゴンで立体感のある画
像を合成することができる。

【００５８】図１には、本発明が適用されたゲーム機用
画像合成装置のブロック図が示されている。

【００５９】実施例の画像合成装置は、プレーヤ操作部
１０と、ゲーム空間演算部２０と、ソーティング処理部
３０と、画像合成部４０とを含み、合成した表示画像を
ディスプレイ４６上に表示するよう形成されている。

【００６０】前記プレーヤ操作部１０は、前述した操作
パネル３１４上等に設けられ、プレーヤ３１２が各種の
操作信号を入力できるよう形成されている。例えば、ド
ライブゲームを例にとると、前記プレーヤ操作部１０
は、操作パネル３１４およびその付近に設けられたハン
ドル、ブレーキ、アクセル等から構成される。

【００６１】前記ゲーム空間演算部２０は、前記プレー
ヤ操作部１０からの入力信号と、予め記憶されたゲーム
プログラムとに基づき、仮想３次元ゲーム空間３００内
に、ポリゴンの組合わせで表現された３次元オブジェク
ト３１０が登場するゲームの演算を行う。そして、前記
３次元オブジェクト３１０を、移動する視点座標系の透
視投影面３１６に透視投影変換し、その情報をソーティ
ング処理部３０へ向け出力する。

【００６２】このような演算を行うため、実施例のゲー
ム演算部２０は、メインＣＰＵ２２と、３次元演算部２
４と、３次元情報メモリ２６とを含む。

【００６３】図２、図４において、３次元オブジェクト
３１０に関する画像情報は、ポリゴンに分割された多面
体、例えば図２におけるポリゴン３２０−１，３２０−
２，３２０−３，…３２０−６（ポリゴン３２０−４〜
３２０−６は図示せず）に分割された多面体として表現
され、前記各ポリゴンの各頂点座標、各頂点に対する各
種の画像情報、付随データが３次元情報メモリ２６内に
予め記憶されている。

【００６４】さらに、実施例の画像合成装置では、３次
元オブジェクト３１０の回転、並進、透視投影変換等の
座標変換およびクリッピング処理等を、各面を構成する
ポリゴン毎（具体的には各ポリゴンの頂点毎）に行い、
テクスチャ情報については、ポリゴンの処理と分割して
その処理を行っている。この場合のテクスチャ情報その
ものは、後述するテクスチャ情報記憶部４２内に記憶し
ておく。そして、そのテクスチャ情報の指定は、各ポリ
ゴンの各頂点に対応して、頂点テクスチャ座標ＶＴX 、
ＶＴY からなる画像情報を与えることにより行う。例え
ば、図２に示すよう、ポリゴン３２０−１の各頂点に対
しては、（ＶＴX0、ＶＴY0）、（ＶＴX1、ＶＴY1）、
（ＶＴX2、ＶＴY2）、（ＶＴX3、ＶＴY3）の各頂点テク
スチャ座標を与えておく。これら、頂点テクスチャ座標
は、３次元情報メモリ２６内に記憶されている。

【００６５】実施例のゲーム空間演算部２０の構成をド
ライビングゲームを行うゲーム機を例にとりより詳細に
説明する。ゲームを構成する要素であるレーシングカ
ー、道路、建物等を表す３次元オブジェクト３１０の画
像情報は、３次元情報メモリ２６内に記憶される。そし
て、実施例の装置では、この３次元オブジェクトの画像
情報に座標変換、回転、並進等の各種の画像演算処理を
行い、ドライビングゲーム空間３００を形成するもので
ある。

【００６６】前記メインＣＰＵ２２は、予め定められた
ゲームプログラムと、プレーヤ操作部１０からの入力信
号とに基づき、各種のゲーム演算を行う。例えば、ドラ
イビングゲーム空間３００を形成するためには、図７に
示すよう、ドライビングゲームを構成する要素であるレ
ーシングカー、道路や建物などの各種の３次元オブジェ
クト３１０を、仮想３次元ゲーム空間３００上の所定位
置に配置しなければならない。したがって、どの３次元
オブジェクトを、どこに配置するかを表すオブジェクト
ナンバー、位置情報が必要となる。これらのオブジェク
トナンバー、位置情報は、メインＣＰＵ２２にて演算さ
れ、３次元演算部２４へ向け出力される。

【００６７】３次元演算部２４は、前述したオブジェク
トナンバーをアドレスとして、３次元情報メモリ２６か
ら対応する３次元オブジェクトの画像情報の読み出しを
行う。例えばオブジェクトナンバーが図４に示す建物１
１０を指定するものである場合には、この建物１１０の
画像情報が３次元情報メモリ２６から読み出される。３
次元情報メモリ２６には、建物などの画像情報が複数枚
のポリゴンの集合（図４に示す建物１１０は２個のポリ
ゴンの集合）として表現され、格納されている。３次元
情報演算部２４は、３次元情報メモリ２６から読み出し
たデータからオブジェクトデータおよびポリゴンデータ
といわれるデータを形成する。

【００６８】ここで、オブジェクトデータとは、３次元
オブジェクトである建物等の位置情報、回転情報その他
の付随データで構成されるデータをいう。また、ポリゴ
ンデータとは、前記建物等の画像情報をポリゴンに分割
したデータであり、ポリゴン頂点座標、頂点テクスチャ
座標、輝度情報その他の付随データで構成されるデータ
をいう。これらのデータは、所定のフォーマットのデー
タとして形成される。

【００６９】そして、３次元演算部２４は、メインＣＰ
Ｕ２２から入力されるプレーヤの視点情報と、前記オブ
ジェクトデータを元にポリゴンデータに対して各種の座
標変換を行う。即ち、ポリゴンデータに対するローカル
座標系への回転、ワールド座標系への平行移動、視点座
標系への回転が行われる。

【００７０】そして、これらの座標変換が終了したポリ
ゴンデータに対してクリッピング処理が行われ、クリッ
ピング処理が終了したデータは、次段のソーティング処
理部３０へ向け出力される。

【００７１】前記ソーティング処理部３０は、このよう
にして入力されたデータおよびソーティング処理用のデ
ータ等を用いて、次段の画像合成部４０において処理す
るポリゴンの画像情報の順序を決定し、その順序にした
がって、各ポリゴンの画像情報を画像合成部４０へ向け
出力する。

【００７２】前記画像合成部４０は、各ポリゴンに対す
るテクスチャ情報が記憶されたテクスチャ情報記憶部４
２と、透視投影変換された前記３次元オブジェクトのポ
リゴンに、前記テクスチャ情報記憶部４２に記憶された
対応するテクスチャ情報をマッピングし、表示画像を形
成する画像形成部４４とを含む。

【００７３】図９には、前記テクスチャ情報記憶部４２
のテクスチャ記憶平面が概略的に示されている。実施例
のテクスチャ記憶平面は、複数ブロックに分割され、各
ブロックは、２５６×２５６のキャラクタに分割されて
いる。各キャラクタは、１６×１６ドットの画素に分割
され、各キャラクタには、テクスチャ記憶平面を構成す
るための絵素が記憶されている。

【００７４】そして、各ポリゴンへのテクスチャリング
は、ポリゴンに貼り付けたい各テクスチャ情報の座標Ｔ
X ，ＴY を指定することにより行われる。ただし、ブロ
ック間にまたがるポリゴンを指定することは出来ない。

【００７５】このように構成されたテクスチャ情報記憶
部４２は、ポリゴンを正面から見て形成された通常のテ
クスチャ情報と、視点座標系の移動経路に沿った代表的
なアングルから、３次元オブジェクトを斜め方向に見て
形成された各ポリゴンのテクスチャ情報とが記憶されて
いる。後者のテクスチャ情報としては、例えば、図４
（Ｃ），（Ｄ）に示すようなテクスチャ情報がある。

【００７６】そして、前記画像形成部４４では、ソーテ
ィング処理部３０を介して３次元演算部２４から入力さ
れるポリゴンの各頂点画像情報から、ポリゴンの輪郭線
および内部の画像情報が演算される。即ち、前述した３
次元演算部２４、ソーティング処理部３０では、回転、
並進等の座標変換、透視投影変換、クリッピング処理、
ソーティング処理等の複雑な演算処理を行わなくてはな
らないため、ハードウエアの負担を軽減すべく、これら
の処理を全て各ポリゴン毎および各頂点毎に行う。そし
て、実際に画像表示をするのに必要なポリゴンの輪郭線
や、ポリゴン内部の画像情報を、この画像形成部４４で
形成する。

【００７７】このとき、画像形成部４４では、入力され
るポリゴンの各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、テクスチャ情
報読み出しアドレスとして用いるテクスチャ座標ＴX 、
ＴY を求める。そして、このテクスチャ座標ＴX 、ＴY
をアドレスとして、テクスチャ情報記憶部４２から対応
するテクスチャ情報の読み出しを行い、前記テクスチャ
情報がマッピングされた３次元オブジェクトを画像合成
して、ディスプレイ４６上に表示する。このようなテク
スチャマッピングの画像合成技術の詳細は、本出願人に
より、特願平４−２５２１３９として既に提案されてい
る。

【００７８】実施例の画像合成装置では、図４（Ｂ）に
示すよう、３次元オブジェクト３１０を斜めからみた画
像は、少ないポリゴン（ここでは２つのポリゴン）で簡
略的に表現し、これに図４（Ｃ），（Ｄ）に示すような
テクスチャ情報をマッピングすることにより表示できる
ため、１個当たりの３次元オブジェクトを表示するため
に必要とされるデータ量および演算量を大幅に低減し、
１画面内に高品質の３次元オブジェクトを多数表示する
ことができる。

【００７９】さらに、実施例の画像合成装置によれば、
例えば図１３〜図１６に示す３次元オブジェクトを所定
アングルで形成されたテクスチャ情報を、あらかじめテ
クスチャ情報記憶部４２に記憶しておくことにより、同
図に示す３次元オブジェクトを立体感を損なわず簡略化
して表示することができ、従来のゲーム機に比べ、ゲー
ム画面の品質を格段に高めることができる。

【００８０】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施が
可能である。

【００８１】例えば、前記実施例では本発明をゲーム用
の画像合成装置に適用した場合を例にとり説明したが、
本発明はこれに限らず、これ以外の各種用途、例えば、
各種の３次元画像生成用シミュレータおよびその他の用
途に用いることができる。

【００８２】また、ポリゴンへのテクスチャ情報のマッ
ピングは、前記実施例に限定されるものではなく、必要
に応じ、各種のマッピング手法を用いることができる。

【００８３】また、前記実施例では、図７に示すよう、
３次元オブジェクト１２０を形成する各ポリゴンに貼り
付けるテクスチャ情報を、視点（レーシングカー１２０
の位置）の位置に係わりなく共通なものを用いたが、本
発明はこれに限らず、例えば、各ポリゴンのテクスチャ
情報を、視点位置を変えて複数種類用意し、各ポリゴン
に対する所定位置に応じて最適なテクスチャ情報を選択
し、マッピングするように形成してもよい。これによ
り、よりリアリティに富んだ画像を形成することができ
る。

【００８４】また、レーシングカー１２０が建物１１０
に１２０Ｂのように接近した場合や、建物１１０の近く
に設けられた駐車スペースに侵入する場合には、建物１
１０を図４（Ｂ）に示す簡易ポリゴンで形成するのでは
なく、図４（Ａ）に示すような詳細なポリゴンで形成し
たものに切り替えて用いるようにしてもよい。このよう
にしても、レーシングカー１２０が建物１１０に接近す
るまでは、建物１１０を簡易ポリゴンにより少ない演算
で表示できるため、その分多くの３次元オブジェクトを
表示することができる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
３次元オブジェクトの凹凸のある面を少ないポリゴンの
組合わせで表現し、しかも高画質で立体感のある画像を
合成することができる画像合成装置およびこれを用いた
ゲーム装置を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像合成装置の好適な実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】実施例の画像合成装置の原理を示す概略説明図
である。

【図３】実施例の画像合成装置のテクスチャマッピング
の原理を示す説明図である。

【図４】テクスチャマッピングの手法を用いて行われる
本発明の画像合成原理の説明図である。

【図５】本発明において用いられるテクスチャ情報およ
びそのテクスチャ情報を用いて形成される３次元オブジ
ェクトの画像の説明図である。

【図６】通常の手法を用いて形成されたテクスチャ情報
およびこれを用いて形成された３次元オブジェクトの表
示画像の説明図である。

【図７】仮想３次元空間内に設定された３次元オブジェ
クトと移動する視点座標系との関係の一例を示す説明図
である。

【図８】図７に示す移動する視点座標系からみた３次元
オブジェクトの画像の概略説明図である。

【図９】図１に示す回路のテクスチャ情報記憶部の説明
図である。

【図１０】一般的な画像合成装置の原理を示す説明図で
ある。

【図１１】従来、３次元オブジェクトを表示するために
用いるポリゴンの説明図である。

【図１２】本発明の方法により高層ビルを画像合成する
場合の説明図である。

【図１３】本発明の方法により他の高層ビルを画像合成
する場合の説明図である。

【図１４】本発明の方法により道路周辺施設を画像合成
する場合の説明図である。

【図１５】本発明の手法によりトンネル内の景色を画像
合成する場合の説明図である。

【図１６】本発明の手法によりガードレールを画像合成
する場合の説明図である。

【符号の説明】

１０ プレーヤ操作部 ２０ ゲーム空間演算部 ２２ メインＣＰＵ ２４ ３次元演算部 ２６ ３次元情報記憶部 ３０ ソーティング処理部 ４０ 画像合成部 ４２ テクスチャ情報記憶部 ４４ 画像形成部 ４６ ディスプレイ １１０ 建物 ３００ 仮想３次元空間 ３１０ ３次元オブジェクト ３１２ プレーヤ ３１６ 透視投影面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 平１−54748（ＪＰ，Ｂ２) ＤＥＢＥＶＥＣ Ｐほか”Ｍｏｄｅｌ ｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｒｏｍ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ：Ａ ｈｙｂｒ ｉｄ ｇｅｏｍｅｒｔｒｙ ａｎｄ ｉ ｍａｇｅ−ｂａｓｅｄ ａｐｐｒｏａｃ ｈ”，ＳＩＧＧＲＡＰＨ Ｃｏｎｆ Ｐ ｒｏｃ，1996年，Ｖｏｌ．1996．ｐ．11 −20 ｈｔｔｐ：／／ａｌｂｅｒｔｉ．ｃ ｓ．ｂｅｒｋｅｌｅｙ．ｅｄｕ／￣ｄｅ ｂｅｖｅｃ／Ｒｅｓｅａｒｃｈ／（”Ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｎｄｅｒ ｉｎｇ ｆｒｏｍ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐ ｈｓ”：1999年１月８日確認) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06T 15/00 - 17/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仮想３次元空間内に配置された３次元オ
   ブジェクトを、視点座標系の投影面に投影変換し表示画
   像を形成する装置において、 前記３次元オブジェクトの凹及び凸の少なくとも一方を
   含む面が簡易ポリゴンで表された簡易３次元オブジェク
   ト用に、前記３次元オブジェクトを所定位置から斜めに
   見た画像がテクスチャ情報として予め記憶されたテクス
   チャ情報記憶手段と、視点位置から斜めに見える 前記簡易３次元オブジェクト
   に、対応する前記テクスチャ情報をマッピングし前記表
   示画像を形成する画像形成手段と、 を含むことを特徴とする画像合成装置。
2. 【請求項２】 仮想３次元空間内に配置された３次元オ
   ブジェクトを、移動する視点座標系の投影面に投影変換
   し表示画像を形成する装置において、 前記３次元オブジェクトの凹及び凸の少なくとも一方を
   含む面が簡易ポリゴンで表された簡易３次元オブジェク
   ト用に、前記視点座標系の移動経路に沿った複数の代表
   的位置から、前記３次元オブジェクトを斜めに見た複数
   の画像がテクスチャ情報として予め記憶されたテクスチ
   ャ情報記憶手段と、視点位置から斜めに見える 前記簡易３次元オブジェクト
   に、前記視点座標系と簡易３次元オブジェクトとの相対
   位置に対応したテクスチャ情報をマッピングし前記表示
   画像を形成する画像形成手段と、 を含むことを特徴とする画像合成装置。
3. 【請求項３】 プレーヤが操作するプレーヤ操作手段
   と、 前記プレーヤ操作手段からの入力信号と、予め記憶され
   たゲームプログラムとに基づき、仮想３次元ゲーム空間
   内に、３次元オブジェクトの凹及び凸の少なくとも一方
   を含む面が簡易ポリゴンで表された簡易３次元オブジェ
   クトが登場するゲーム演算を行うとともに、前記簡易３
   次元オブジェクトを視点座標系の投影面に投影変換し出
   力するゲーム空間演算手段と、 前記簡易３次元オブジェクト用に、前記３次元オブジェ
   クトを所定位置から斜めに見た画像がテクスチャ情報と
   して予め記憶されたテクスチャ情報記憶手段と、視点位置から斜めに見える 前記簡易３次元オブジェクト
   に、対応する前記テクスチャ情報をマッピングしゲーム
   画像を形成する画像形成手段と、 を含むことを特徴とするゲーム装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記ゲーム空間演算手段は、 前記視点座標系が仮想３次元ゲーム空間内を移動するゲ
   ーム演算を行い、 前記テクスチャ情報記憶手段は、 前記視点座標系の移動経路に沿った複数の代表的位置か
   ら、前記３次元オブジェクトを斜めに見た複数の画像が
   テクスチャ情報として予め記憶され、 前記画像形成手段は、 簡易３次元オブジェクトに、前記視点座標系と簡易３次
   元オブジェクトとの相対位置に対応したテクスチャ情報
   をマッピングし前記ゲーム画像を形成することを特徴と
   するゲーム装置。
5. 【請求項５】 仮想３次元空間内に配置された３次元オ
   ブジェクトを、移動する視点座標系の投影面に投影変換
   し表示画像を形成する装置において、 前記３次元オブジェクトの凹及び凸の少なくとも一方を
   含む面が簡易ポリゴンで表された簡易３次元オブジェク
   ト用に、前記視点座標系の移動経路に沿った複数の代表
   的位置から、前記３次元オブジェクトを斜めに見た複数
   の画像がテクスチャ情報として予め記憶されたテクスチ
   ャ情報記憶手段と、 前記簡易３次元オブジェクトに、前記視点座標系と簡易
   ３次元オブジェクトとの相対位置に対応したテクスチャ
   情報をマッピングし前記表示画像を形成する画像形成手
   段と、 を含み、 前記テクスチャ情報記憶手段は、 前記視点座標系の移動経路に沿った少なくとも遠距離、
   中距離、近距離の代表的位置から、前記３次元オブジェ
   クトを斜めに見た複数の画像がテクスチャ情報として予
   め記憶され、 前記画像形成手段は、 簡易３次元オブジェクトに、前記視点座標系と簡易３次
   元オブジェクトとの相対距離に対応するテクスチャ情報
   を前記テクスチャ情報記憶手段から読み出しマッピング
   することを特徴とする画像合成装置。
6. 【請求項６】 請求項１，２，５のいずれかにおいて、 前記簡易３次元オブジェクトは、 前記３次元ゲーム空間内に固定的に配置されたことを特
   徴とする画像合成装置。
7. 【請求項７】 請求項１，２，５，６のいずれかにおい
   て、 前記テクスチャ情報は、 前記３次元オブジェクトを表す模型又は実物を所定位置
   から斜めに見た画像として形成されたことを特徴とする
   画像合成装置。
8. 【請求項８】 プレーヤが操作するプレーヤ操作手段
   と、 前記プレーヤ操作手段からの入力信号と、予め記憶され
   たゲームプログラムとに基づき、仮想３次元ゲーム空間
   内に、３次元オブジェクトの凹及び凸の少なくとも一方
   を含む面が簡易ポリゴンで表された簡易３次元オブジェ
   クトが登場するゲーム演算を行うとともに、前記簡易３
   次元オブジェクトを視点座標系の投影面に投影変換し出
   力するゲーム空間演算手段と、 前記簡易３次元オブジェクト用に、前記３次元オブジェ
   クトを所定位置から斜めに見た画像がテクスチャ情報と
   して予め記憶されたテクスチャ情報記憶手段と、 前記簡易３次元オブジェクトに、対応する前記テクスチ
   ャ情報をマッピングしゲーム画像を形成する画像形成手
   段と、 を含み、 前記ゲーム空間演算手段は、 前記視点座標系が仮想３次元ゲーム空間内を移動するゲ
   ーム演算を行い、 前記テクスチャ情報記憶手段は、 前記視点座標系の移動経路に沿った少なくとも遠距離、
   中距離、近距離の代表的位置から、前記３次元オブジェ
   クトを斜めに見た複数の画像がテクスチャ情報として予
   め記憶され、 前記画像形成手段は、 簡易３次元オブジェクトに、前記視点座標系と簡易３次
   元オブジェクトとの相対距離に対応するテクスチャ情報
   を前記テクスチャ情報記憶手段から読み出しマッピング
   することを特徴とするゲーム装置。
9. 【請求項９】 請求項３，４，８のいずれかにおいて、 前記簡易３次元オブジェクトは、 前記３次元ゲーム空間内に固定的に配置されたことを特
   徴とするゲーム装置。
10. 【請求項１０】 請求項３，４，８，９のいずれかにお
    いて、 前記テクスチャ情報は、 前記３次元オブジェクトを表す模型又は実物を所定位置
    から斜めに見た画像として形成されたことを特徴とする
    ゲーム装置。