JP3306397B2 - エンタテインメント装置、画像生成方法および記憶媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビゲーム等の
アニメーション作成に利用されるコンピュータグラフィ
ックス技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビゲーム等のアニメーションにおけ
る背景は、三次元背景シーンのレンダリング画像を、仮
想の平面上にマッピングすることによって作成されてい
る。そして、この仮想平面に対して視点カメラが定義さ
れており、表示装置の表示画面上には、この視点カメラ
の視野によって切り取られた可視領域が定期的にレンダ
リングされる。ユーザからの入力等に応じて、この視点
カメラの向きが変えられると、その正面の眺めが、表示
装置の表示画面上にリアルタイムに表示される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
技術によれば、図１０に示すように、三次元背景シーン
のレンダリング画像が平面５０１上にマッピングされて
いるため、視点カメラ５００の向きによっては、表示画
面上の画像がゆがむことがある。

【０００４】すなわち、視点カメラ５００の正面がモデ
ル表面５０１にまっすぐに向けられていれば(ａ)、ひず
みのない適正な画像５０３が表示画面上に表示される
が、視点カメラ５００が左右上下にパンされると(ｂ)、
表示画面上には、周辺付近がひずんだ画像５０２があら
われる。

【０００５】また、三次元背景シーンに近景も含める
と、視点カメラをパンさせた場合、表示画面上の近景画
像が、本来の遠近がそこなわれ不自然なものとなる。こ
のため、上記従来の技術は、通常、遠景だけに適用され
ている。

【０００６】そこで、本発明は、３ＤのＣＧアニメーシ
ョンにおいて、視点カメラのパンによるゆがみを生じな
い高画質の背景画像の表示を可能とすることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、ユーザ操作を受け付ける複数の操作ツー
ルを有する操作装置からの入力に応じて、表示画面上に
表示される操作対象モデルを操作するエンタテインメン
ト装置であって、三次元背景シーンのレンダリング画像
が内側面に貼り付けられた仮想的な第１の球の内側に配
置された前記操作対象モデルを、予め定められた移動範
囲を移動限度として、前記操作装置からの入力に応じて
移動させると共に、当該操作対象モデルの移動に応じ、
前記第１の球の中心におかれた視点カメラを回転させる
動画像制御手段と、前記視点カメラの回転によって当該
視点カメラの視野に切り取られた領域に含まれるモデル
を、当該視点カメラから表示スクリーン上にレンダリン
グするレンダリング手段とを備え、前記第１の球の内側
の定点が、前記複数の操作ツールのうちの所定の操作ツ
ールに予め対応付けられており、前記所定の操作ツール
が前記ユーザ操作を受け付けると、前記動画像制御手段
は、当該操作ツールに対応付けられた定点に向くよう
に、前記第１の球の中心の視点カメラを回転させる、こ
とを特徴とするエンタテインメント装置を提供する。

【０００８】なお、ここでいう、「三次元背景シーンが
レンダリングされたレンダリング画像」は、(１)それが
貼り付けられる球と同じ形状の仮想球の内側面に、その
中心におかれた視点から三次元背景シーンを投影したも
の、または、(２)所定の位置に定義された視点を回転さ
せながら、その視点前方の仮想平面上に三次元背景シー
ンを投影することによって得られた複数のレンダリング
画像を、最終的に仮想球面にそってつなぎあわせたも
の、であることが望ましい。

【０００９】

【００１０】

【００１１】なお、このエンタテインメント装置の各手
段は、ハードウエアによって実現されるものであっても
よいし、ソフトウエアによって実現されるものであって
もよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る一実施の形態について説明する。ただ
し、ここでは、テレビゲーム装置への適用例を挙げるこ
ととする。

【００１３】まず、本実施の形態に係るテレビゲーム装
置の構成について説明する。

【００１４】図１に、このテレビゲーム装置の外観を示
す。

【００１５】本テレビゲーム装置１の中央部には、ディ
スクドライブのディスク装着部３が設けられている。こ
のディスク装着部３には、テレビゲーム等の処理が定義
されたアプリケーションプログラムおよびその関連デー
タ(例えば、仮想球の中心におかれた視点からその仮想
球の内側面に三次元背景シーンをレンダリングすること
等によって予め作成しておいた複数種類のプリレンダリ
ング画像データ、その仮想球と同じ球面形状を有するマ
ッピング用の球の形状データ等)が格納された光ディス
ク等の記憶媒体(例えば、ＣＤ−ＲＯＭ)が装着される。

【００１６】また、このテレビゲーム装置１の上面に
は、さらに、各種スイッチ４,５,６、複数のスロット部
(本実施の形態では、２つのスロット部７Ａ,７Ｂ)等が
設けられている。ここで設けたスイッチには、例えば、
ゲームをリセットするためのリセットスイッチ４、電源
スイッチ５、ディスク装着部３のカバーを開くためのオ
ープンスイッチ６等がある。また、各スロット部７Ａ,
７Ｂには、それぞれ、メモリカード接続部、コントロー
ラ接続部が設けられている。これら各スロット部７Ａ,
７Ｂのメモリカード接続部には、それぞれ、ゲームデー
タ(ゲームの設定データ等)の読出し・書込み(ロード・
セーブ)が可能な補助記憶装置(メモリカード装置２６
等)、他の携帯用電子機器１００等を接続することがで
きる。このメモリカード接続部は、装置本体の電源を入
れままの状態で、メモリカード２６および携帯用電子機
器１００の着脱が可能である。したがって、現在メモリ
カード接続部に接続中のメモリカード２６等の記憶容量
が不足した場合等には、プレイヤは、装置本体の電源を
入れたまま、メモリカード接続部に接続されているメモ
リカード等を新たなものと交換することができる。ま
た、各スロット部７Ａ,７Ｂのコントローラ接続部に
は、それぞれ、ユーザ(プレイヤ)からの入力を受け付け
るための操作装置２０を着脱可能に接続することができ
る。したがって、これら２つのコントローラ接続部の双
方にそれぞれ操作装置のコネクタを装着すれば、２人の
プレイヤでゲームを行うことができる。

【００１７】また、このテレビゲーム装置１の背面に
は、オーディオ出力端子、ビデオ出力端子等が設けられ
ている(不図示)。

【００１８】一方、操作装置２０には、操作装置２０に
は、その上面に、Ｌボタン２３ＬおよびＲボタン２３Ｒ
が設けられており、その前面に、２種類の操作部２１,
２２、スタートボタン２４、選択ボタン２５、スティッ
クの押倒しおよびその頭部の押圧等のアナログ操作を受
け付ける２つのアナログ操作部３１,３２、アナログモ
ード(アナログ操作部３１,３２が機能するモード)を選
択するモード選択スイッチ３３が設けられている。

【００１９】これらの操作ツール２３Ｌ,２３Ｒ,２１,
２２,２４,２５,３１,３２,３３のうち、Ｌボタン２３
Ｌ、Ｒボタン２３Ｒ、操作部２１,２２、スタートボタ
ン２４、選択ボタン２５、アナログ操作部３１,３２、
モード選択スイッチ３３がプレイヤによって操作される
と、その操作の検出信号が操作装置２０から発生され
る。そして、これらの操作ツール２３Ｌ,２３Ｒ,２１,
２２,２４,２５,３１,３２,３３のうち、Ｌボタン２３
Ｌ、Ｒボタン２３Ｒ、操作部２１,２２、アナログ操作
部３１,３２は、表示装置の表示画面上に表示されてい
る画像操作のために割り当てられている。例えば、本実
施の形態では、後述するように、三次元背景シーンのプ
リレンダリング画像上の１以上の定位置が注目点候補位
置として定められており、予め定めた操作ツール(例え
ば、Ｌボタン２３Ｌ等)の検出信号が操作装置２０から
発生すると、その操作ツールに対応付けられた注目点候
補位置にレンダリングの視点カメラの注目点が移動する
ようになっている。また、表示装置の表示画面上に表示
されているプレイヤキャラクタのアクション指定には操
作部２１,２２の各キーが割り当てられており、例え
ば、プレイヤキャラクタの移動に割り当てられたキーが
プレイヤによって押下され、この操作の検出信号が操作
装置２０から発生すると、そのキーに割り当てられた方
向に、そのキーの押下時間に応じた移動量だけ、表示装
置の表示画面上のプレイヤキャラクタが移動する。ま
た、プレイヤキャラクタの向き変更に割り当てられたキ
ーがプレイヤによって押下され、この操作の検出信号が
操作装置２０から発生すると、そのキーに割り当てられ
た方向へ、そのキーの押下時間に応じた角度だけ、表示
装置の表示画面上のプレイヤキャラクタが回転する。こ
のように、各操作ツールに、それぞれ、プレイヤキャラ
クタのいずれかのアクションを割り当てておけば、プレ
イヤが簡単ば一操作でプレイヤキャラクタをすばやく操
作することができるため、ゲームの娯楽性をより高める
ことができる。

【００２０】なお、３４は、アナログモードの選択に応
じて点灯するＬＥＤ表示部である。図２に、このテレビ
ゲーム装置１のハードウエア構成を示す。

【００２１】このテレビゲーム装置１には、制御系５
０、グラフィックシステム６０、サウンドシステム７
０、光ディスク制御部８０、通信制御部９０、他の機器
接続用のパラレルＩ／Ｏインタフェース(ＰＩＯ)９６お
よびシリアルＩ／Ｏインタフェース(ＳＩＯ)９７、これ
らのあいだを相互に接続するバスＢＵＳ等が格納されて
いる。これらの各部５０,６０,７０,８０,９０の詳細
は、以下の通りである。

【００２２】制御系５０は、テレビゲーム装置全体を制
御する中央処理装置(CPU:CentRal Processing Unit)５
１、各種制御処理(割り込み制御処理、ダイレクトメモ
リアクセス(DMA:Dynamic Memory Access)転送の制御処
理等)を実行する周辺装置制御部５２、ランダムアクセ
スメモリ(RAM:Random Access Memory)からなるメインメ
モリ(主記憶装置)５３、ＣＰＵ５１が実行する制御プロ
グラム(いわゆるオペレーティングシステムのプログラ
ム等)が格納されたリードオンリーメモリ(ROM:ReadOnly
Memory)５４等を備えている。

【００２３】テレビゲーム装置１に電源が投入される
と、ＣＰＵ５１が、ＲＯＭ５４からメインメモリ５３に
オペレーティングシステムを読み込んで、これを起動す
る。これにより、グラフィックシステム６０、サウンド
システム７０等の制御が開始される。また、ＣＰＵ５１
は、オペレーティングシステムの起動したら、動作確認
等の初期化処理の実行後、ディスク装着部３の光ディス
クからアプリケーションプログラムをメインメモリに読
み込み、これを起動する。これにより、アプリケーショ
ンプログラムに定義されたゲーム処理が開始される。な
お、このＣＰＵ５１としては、例えば、ＲＩＳＣ−ＣＰ
Ｕを用いることができる。

【００２４】そして、周辺装置制御部５２は、割り込み
制御処理のほか、ＣＰＵ５１を介さないで各部(メイン
メモリ５３、ＧＰＵ６２、画像デコーダ６４、デコーダ
８２等)のあいだで直接にデータ転送を行うダイレクト
メモリアクセス(DMA:DynamicMemory Access)転送処理を
実行する。これにより、データ転送によるＣＰＵ５１の
負荷が低減されるため、プログラムの読出し、画像の表
示あるいは描画等の際におけるデータ転送の高速化が図
られる。

【００２５】また、グラフィックシステム６０は、ジオ
メトリトランスファエンジン(GTE:Geometry Transfer E
ngine)６１、画像処理装置(GPU:Graphic Processing Un
it)６２、フレームバッファ６３、画像デコーダ６４、
ビデオ出力端子等を備えている。

【００２６】ＧＴＥ６１は、ＣＰＵ５１からの要求に応
じて、座標変換における行列演算あるいはベクトル演算
等の処理を実行する。たとえば、３次元空間のレンダリ
ング処理においては、複数のポリゴンで近似表現された
３次元オブジェクトを仮想的なカメラスクリーン上に投
影する透視変換、すなわち、複数のポリゴンの各頂点座
標の投影変換を実行する。なお、このＧＴＥ６１を、複
数の演算を並列実行する並列演算機構を備えるものとす
れば、座標変換処理の高速化が可能となる。

【００２７】フレームバッファ６３は、いわゆるデュア
ルポートＲＡＭからなっている。すなわち、ＧＰＵ６２
による描画またはメインメモリからの転送と、表示のた
めの読出しとを同時に行なうことができるようになって
いる。また、このフレームバッファ６３には、ゲーム実
行中、レンダリング、表示画像の画像情報を蓄えておく
ための画像領域の他、次述のＧＰＵ６２がテクスチャマ
ッピングに用いるためのテクスチャ(例えば、三次元背
景シーンのプリレンダリング画像等)を蓄えるためのテ
クスチヤ領域等が確保される。

【００２８】ＧＰＵ６２は、ＣＰＵ５１からの要求に応
じ、ＧＴＥ６１を適宜に利用しながら、三次元背景シー
ンのプリレンダリング画像を、その三次元背景シーンが
投影された仮想球と同じ球面形状の球の内側面上に貼り
付けるテクスチャマッピングを行う。さらに、ＧＰＵ６
２は、ＣＰＵ５１からの要求に応じ、(１)ＧＴＥ６１を
適宜に利用しながら、三次元空間内に定義された視点カ
メラの視野に切り取られた領域に含まれている三次元モ
デルをレンダリングし、そのレンダリングデータをフレ
ームバッファ６３上の画素データに変換する、(２)フレ
ームバッファ６３の内容を読み出して、これを、ビデオ
信号に変換してビデオ端子から出力する、等の処理も行
う。

【００２９】なお、ＧＰＵ６２が実行するレンダリング
処理における技法としては、隠線・隠面消去であれば、
例えば、Ｚバッファ法、スキャンライン法、レイトレー
シング法等を採用すればよく、陰影表現であれば、例え
ば、フラットシェーディング法、グーローシェーディン
グ法、レイトレーシング法等を採用すればよい。

【００３０】画像デコーダ６４は、ＣＰＵ５１からの要
求に応じて、離散コサイン変換等の直交変換により圧縮
されて符号化されたプリレンダリング画像データをメイ
ンメモリ５３から読み出し、復号した後、これをメイン
メモリ５３に記憶する。なお、この再生画像データは、
ＧＰＵ６２によってフレームバッファ６３に格納され、
前述の球の内側面にマッピングされるテクスチャとして
使用される。

【００３１】また、サウンドシステム７０は、ＳＰＵ(S
PU:Soud Processing Unit)７１、ＳＰＵ７１によって音
声波形データ等が記録されるサウンドバッファ７２、オ
ーディオ出力端子を備えている。ＳＰＵ７１は、適応予
測符号化(ADPCM:Adaptive Differential PCM)された音
声波形データを複号するＡＤＰＣＭ復号機能、サウンド
バッファ７２に記憶された音声波形データを再生するこ
とによってオーディオ信号(楽音、効果音等)をオーディ
オ出力端子から出力する再生機能、サウンドバッファに
記憶された音声波形データを変調・再生する変調機能等
を有している。これらの機能によって、サウンドシステ
ム７０は、サウンドバッファ７２に記憶された音声波形
データからオーディオ信号(楽音・効果音等)を生成す
る、いわゆるサンプリング音源としての役割を果たして
いる。

【００３２】また、光ディスク制御部８０は、光ディス
ク装置８１、デコーダ８２、バッファ８３、デコーダ８
２に接続されたサブＣＰＵ８４を備えている。

【００３３】光ディスク装置８１は、ディスク装着部３
に取り付けられた光ディスクからその記録信号(アプリ
ケーションプログラム、音声波形データ等)を再生し、
デコーダ８２は、例えばエラー訂正符号(ECC:Error Cor
rection Code)付きのその再生信号を復号する。バッフ
ァ８３には、光ディスク装置８１からのデータが一時的
に格納され、これにより、光ディスクからのデータ読出
しの高速化が図られている。

【００３４】なお、光ディスクに記録される音声波形デ
ータには、デコーダ８２において復号された後に上述の
ＳＰＵ７１に与えられるＡＤＰＣＭデータの他、オーデ
ィオ信号をアナログ／デジタル変換したいわゆるＰＣＭ
データも含まれる。このＰＣＭデータは、デコーダ８２
において複号された後、オーディオ信号としてオーディ
オ出力端子から出力される。

【００３５】また、通信制御部９０は、前述のスロット
部７Ａ,７Ｂが接続された通信制御機９１を備えてい
る。この通信制御機９１は、メモリカード接続部８Ａ,
８Ｂに装着された装置(メモリカード２６、携帯用電子
機器１００等)、および、コントローラ接続部１２に装
着された操作装置２０と、ＣＰＵ５１とのあいだの通信
を制御する。なお、この通信制御機９１には、電気的な
破壊を防止するための保護回路が内蔵されている。

【００３６】実行中のゲームのゲームデータをセーブす
る必要がある場合、通信制御機９１が、ＣＰＵ５１の制
御によって、そのゲームデータを、接続中のメモリカー
ド２６、接続中の携帯用電子機器１００の内蔵メモリ等
に書き込む。

【００３７】また、コントローラ接続部１２に接続され
た操作装置２０が、通信制御機９１からの指示にしたが
い、プレイヤの操作に応じた信号、すなわち、ボタン２
３Ｌ,２３Ｒ,２４,２５,３３または操作部２１,２２,３
１,３２の状態を表す信号を同期式通信によって通信制
御機９１に逐次送信すると、通信制御機９１は、これを
ＣＰＵ５１に送信する。そして、通信制御機９１は、操
作装置２０の前記各ボタンや操作部の状態をＣＰＵ５１
に送信する。これにより、プレイヤからの指示がＣＰＵ
５１に入カされ、その指示内容がゲーム進行に反映され
る。具体的には、ＣＰＵ５１の制御によって、グラフィ
ックシステム６０が、プレイヤからの指示内容にしたが
い、三次元背景シーンのプリレンダリング画像が内側面
にマッピングされている球の中心に定義した視点カメラ
(後述)の向きを変えながら、この視点カメラの視野に切
り取られた可視領域内を定期的にレンダリングし、その
レンダリング画像を、ビデオ出力端子に接続された表示
装置(テレビジョン等)の表示画面に表示させる。これに
より、あたかも、プレイヤの指示に応じて注目点が移動
しているかのように、表示装置の表示画面上の背景が移
りかわってゆく。また、ＣＰＵ５１の制御によって、サ
ウンドシステム７０が、オーディオ出力端子に接続され
た音声装置(テレビジョンのスピーカ等)から音声等を出
力させる。

【００３８】このようなハードウエア構成、および、光
ディスクからメインメモリに読み込まれたアプリケーシ
ョンプログラム等によって、図３に示すような機能構
成、すなわち、すなわち、操作装置２０等とのあいだの
データ伝送を制御するデータ伝送処理部３００、ゲーム
進行に必要な各種データを保持した記憶部３０１、記憶
部３０１の保持データから動画像を生成する動画像生成
処理部３０２、記憶部３０１の音声波形データから音声
を合成する音声合成処理部３０３、これら各処理部をゲ
ーム進行にあわせて制御する全体制御部３０４が実現さ
れる。

【００３９】記憶部３０１には、プリレンダリング画像
データ記憶部３０１ａ、三次元モデル記憶部３０１ｂ、
音声波形データ記憶部３０１ｃが含まれている。音声波
形データ記憶部３０１ｃには、ゲームの効果音等の音声
波形データが格納されている。また、三次元モデル記憶
部３０１ｂには、ワールド座標系により定義された三次
元空間に配置される各種三次元オブジェクトに関するデ
ータ、例えば、三次元背景シーンのプリレンダリング画
像がマッピングされる球の形状データ、ゲームに登場す
るプレイヤキャラクタ等の移動物体の三次元モデル、ド
ア等の静止物体の三次元モデル等が格納されている。ま
た、プリレンダリング画像データ記憶部３０１ａには、
三次元背景シーンのプリレンダリング画像データが２種
類以上格納されている。これらのプリレンダリング画像
データは、例えば、(１)マッピング用の球と同じ球面形
状の仮想球の内側面に、その中心に定義された視点から
三次元背景シーンを投影する、または、(２)所定の位置
に定義された視点を上下左右に回転させながら、その視
点前方の仮想平面上に三次元背景シーンを投影すること
によって作成された複数のレンダリング画像を、マッピ
ング用の球と同じ球面形状にあわせてつなぎあわせる、
のいずれかの方法によって作成されたものであることが
望ましい。また、これらのプリレンダリング画像上に
は、それぞれ、１以上の定位置に予め注目点候補位置が
設定されている。

【００４０】そして、画像生成処理部３０２は、三次元
背景シーンのプリレンダリング画像を内側面上に有する
複数の背景用球形モデルを作成するマッピング処理部３
０２ｃ、背景用球形モデルの中心に定義された視点カメ
ラの視野に切り取られた領域内に含まれている三次元モ
デルをリアルタイムにレンダリングするレンダリング処
理部３０２ｂ、全体制御部３０４の指示に応じて動画像
制御処理(視点カメラ制御処理、モデル操作処理等)を実
行する動画制御部３０２ａを備えている。

【００４１】さて、本テレビゲーム装置は、ディスク装
着部３に装着された光ディスクからアプリケーションプ
ログラム等をメインメモリに読み込み、このアプリケー
ションプログラムを実行することによって、このような
機能構成を実現する。そして、この機能構成に含まれて
いる各処理部によって、ゲームのストーリに合わせた処
理が実行される。以下、この処理について説明する。た
だし、テレビゲーム装置１には、操作装置２０、テレビ
ジョンがすでに接続されていることとする。

【００４２】図４に示すように、ゲーム開始によって、
全体制御部３０４は、まず、画像生成処理部３０２に、
３ＤのＣＧアニメーション作成処理開始の指示を与える
(Ｓ４００)。これに応じて、画像生成処理部３０２は、
後述のＣＧアニメーション作成処理を開始する。そし
て、この画像生成処理部３０２によるＣＧアニメーショ
ン作成処理の実行中、全体制御部３０４は、プレイヤか
らの指示、すなわち、操作装置２０からの入力信号を通
信処理部３００から適宜に受け付け、この入力信号に応
じた後述の処理を実行しつつ、さらに定期的にゲーム状
況を判断し(Ｓ４０１)、そのゲームに関して予め定めら
れた終了条件を満たしていたら、画像生成処理部３０２
に終了メッセージを表示画面上に表示させてから、処理
を終了する(Ｓ４０２)。

【００４３】さて、ＣＧアニメーション作成処理開始指
示を与えられた画像生成処理部３０２は、図５に示すＣ
Ｇアニメーション作成処理を実行する。

【００４４】まず、動画像制御部３０２ａの指示によ
り、マッピング処理部３０２ｃが、予め定められた複数
種類のプリレンダリング画像データをプリレンダリング
画像データ記憶部３０１ａから取り出すとともに、それ
らのプリレンダリング画像をマッピングするための球の
形状データを三次元モデル記憶部３０１ｂから取り出
す。そして、複数のプリレンダリング画像のそれぞれを
球の内側面にマッピングすることによって、互いに異な
る背景画像を内側面上に有する複数の背景用球形モデル
を生成する(Ｓ５００)。そして、図６に示すように、こ
れらの背景用球形モデルを所定の箇所で結合させてか
ら、それらの境界部分を切り取って、隣接する背景用球
形モデルの内部をつなぐ通過口を形成する(Ｓ５０１)。
このように、内側面に背景画像を有する複数の背景用球
形モデルを結合し、これらの境界を切り取れば、例えば
壁の手前側と向こう側の背景を、壁の三次元モデルを配
置せずにプリレンダリング画像で表現することができ
る。

【００４５】そのあと、動画像制御部３０２ａの指示に
より、レンダリング処理部３０２ｂが、これらの背景用
球形モデル全体を、ワールド座標系によって定義された
三次元空間上の所定の位置に配置する。さらに、ドアの
三次元モデルを三次元モデル記憶部３０１ｂから取り出
し、この三次元モデルを各通過口に配置すると共に、プ
レイヤキャラクタの三次元モデル(以下、プレイヤキャ
ラクタモデルと呼ぶ)を三次元モデル記憶部３０１ｂか
ら取り出し、この三次元モデルを所定の背景用球形モデ
ル内のプレイヤ初期位置に配置する。さらに、その他の
三次元モデル、例えば、ゲームに登場する他のキャラク
タ、壁等の三次元モデルを三次元モデル記憶部３０１ｂ
から取り出し、それらを、それぞれの初期位置に配置す
る(Ｓ５０２)。

【００４６】さらに、レンダリング処理部３０２ｂは、
動画像制御部３０２ａの指示により、各背景用球形モデ
ルの内側の所定の位置に光源を定義するとともに、図７
に示すように、各背景用球形モデル７０ａ₁〜７０ａ_nの
中心にそれぞれ視点カメラ７１ａ₁〜７１ａ_nを定義す
る。そして、プレイヤキャラクタモデルを内部に含んで
いる背景用球形モデル７０ａ_kの中心の視点カメラ７１
ａ_kをレンダリング用視点カメラとして、プレイヤキャ
ラクタモデルの前方に注目点をおいたそのピラミッド視
野７２に切り取られた領域に含まれているモデルを表示
スクリーン上に定期的に投影する(Ｓ５０３)。

【００４７】これにより、プレイヤキャラクタを前景に
含む背景画像が、表示装置の表示画面上に表示される。
このように、三次元背景シーンのプリレンダリング画像
を用いれば、背景に関しては、表示スクリーン上へのレ
ンダリングが１回だけで済むため、ビル等の三次元モデ
ルが背景として三次元空間上に複数配置されている場合
よりも処理の迅速化を図ることができる。このため、Ｇ
ＰＵ等の処理能力が低い場合であっても、プレイヤによ
る操作装置２０の操作にあわせて、迅速に、高画質な背
景画像を表示画面上に表示させることができる。

【００４８】このようなＣＧアニメーション作成処理が
開始されたあと、前述したように、全体制御部３０４
は、操作装置２０からの入力信号を通信処理部３００か
ら適宜に受け付け、この入力信号に応じた以下の処理を
実行する。

【００４９】図８に示すように、全体制御部３０４は、
ＣＧアニメーション作成処理の実行中、必要に応じて音
声合成処理部３０３に音声出力指示を与える等しなが
ら、操作装置２０からの信号入力があるのを待機してい
る(Ｓ８００)。そして、プレイヤキャラクタの移動方向
および移動量を表す信号の入力があったら(Ｓ８０１)、
これら移動方向および移動量と、三次元空間上における
プレイヤキャラクタの現在の位置座標とから、三次元空
間上におけるプレイヤキャラクタの移動後の位置座標を
算出する(Ｓ８０２)。

【００５０】この算出結果から、全体制御部３０４は、
移動中のプレイヤキャラクタがドアを通過するか否かを
判断し(Ｓ８０３)、移動中のプレイヤキャラクタがドア
を通過すると判断した場合にだけ、画像生成処理部３０
２に視点カメラ切替指示を与える(Ｓ８０４)。これに応
じて、画像生成処理部３０２では、動画像制御部３０２
ａが、レンダリング用の視点カメラを、現在のものか
ら、プレイヤキャラクタの移動後の位置座標を内部に含
んでいる背景用球形モデルの中心におかれた視点カメラ
に切り替える。

【００５１】また、全体制御部３０４は、移動中のプレ
イヤキャラクタがドアを通過したと判断したか否かにか
かわらず、画像生成処理部３０２に、プレイヤキャラク
タの移動指示および視点カメラのパン指示を与える(Ｓ
８０５)。これに応じて、画像生成処理部３０２が視点
カメラ制御処理およびモデル操作処理を実行する。具体
的には、動画像制御部３０２ａが、三次元空間上のプレ
イヤキャラクタを、現在の位置と移動後の位置座標が表
す位置とを結ぶパスにそって移動させるとともに、この
ときのプレイヤキャラクタの移動にあわせてレンダリン
グ用の視点カメラをパンさせる。そして、キャラクタプ
レイヤの移動中、レンダリング処理部３０２ｃが、レン
ダリング用の視点カメラから、そのピラミッド視野に切
り取られた領域に含まれているモデルを表示スクリーン
上に定期的に投影する(Ｓ８０６)。

【００５２】これにより、あたかもプレイヤキャラクタ
がプレイヤの指示にしたがって移動し、その移動に伴い
背景画像が移りかわってゆくような動画が、表示装置の
表示画面上に表示される。そして、ここでは、内側面に
背景画像が貼り付られた背景用球形モデルの中心に視点
カメラが定義されているため、いずれの方向に視点カメ
ラが向けられても、視点カメラ正面から球の内側面まで
の間隔が一定となっている。このため、プレイヤの指示
によるプレイヤキャラクタの移動等とともに視点カメラ
がパンされても、表示装置の表示画面上の画像の周辺領
域にゆがみがあらわれることがない。

【００５３】ところで、前述の判断処理Ｓ８０１におい
て、操作装置２０からの入力信号が、プレイヤキャラク
タの移動方向および移動量を表す信号ではないと判断し
た場合には、全体制御部３０４は、さらに、その入力信
号が、プレイヤキャラクタの回転方向および角度を表す
信号であるか否かを判断する(Ｓ８０７)。

【００５４】そして、操作装置２０からの入力信号が、
プレイヤキャラクタの回転方向および回転角を表す信号
であった場合には、全体制御部３０４は、画像生成処理
部３０２に、プレイヤキャラクタの向き変更指示および
視点カメラのパン指示を与える(Ｓ８０８)。これに応じ
て、画像生成処理部３０２が視点カメラ制御処理および
モデル操作処理を実行する。具体的には、動画像制御部
３０２ａが、三次元空間上のプレイヤキャラクタを、現
在の向きから、入力信号が表す回転方向に、入力信号が
表す角度だけ回転させるとともに、このときのプレイヤ
キャラクタの回転にあわせてレンダリング用の視点カメ
ラをパンさせる。そして、キャラクタプレイヤの回転
中、レンダリング処理部３０２ｃが、レンダリング用の
視点カメラから、そのピラミッド視野に切り取られた領
域に含まれているモデルを表示スクリーン上に定期的に
投影する(Ｓ８０６)。これにより、あたかもプレイヤキ
ャラクタがプレイヤの指示にしたがって向きを変え、こ
の向き変更に伴い、プレイヤキャラクタの正面の画像が
移りかわってゆくような動画が、表示装置の表示画面上
に表示される。

【００５５】一方、操作装置２０からの入力信号が、プ
レイヤキャラクタの回転方向および角を表す信号でなか
った場合には、全体制御部３０４は、さらに、その入力
信号が、いずれかの注目点候補位置に対応付けられたキ
ーの操作検出信号であるか否かを判断する(Ｓ８０９)。
そして、操作装置２０からの入力信号が、そのようなキ
ーの操作検出信号であった場合には、全体制御部３０４
は、画像生成処理部３０２に注目点切替指示を与える
(Ｓ８１０)。これに応じて、画像生成処理部３０２で
は、動画像制御部３０２ａが、レンダリング用の視点カ
メラをパンさせることによって、この視点カメラの注目
点を、プレイヤキャラクタの前方から、操作検出信号を
発したキーに対応付けられた注目点候補位置に切り替え
る。そして、レンダリング用の視点カメラの注目点が切
り替わったら、レンダリング処理部３０２ｃが、レンダ
リング用の視点カメラから、そのピラミッド視野に切り
取られた領域に含まれているモデルを表示スクリーン上
に定期的に投影する(Ｓ８０６)。このように、プレイヤ
キャラクタの向きとは無関係の定位置に注目点候補を設
定しておき、所定のキーが操作された場合に視点カメラ
の注目点がその注目点候補位置に切り替わるようにする
ことによって、プレイヤの指示にしたがい、あたかもプ
レイヤキャラクタがドア等に不意に視線を向けたかのよ
うな画像、例えば、ドア等にひそむ敵対物に不意になん
かのアクションをしかけたような画像が、表示装置の表
示画面上に表示される。なお、ここで変更された注目点
は、例えば所定の時間経過後等に、元の注目点位置に戻
せばよい。

【００５６】さて、前述したように、三次元背景シーン
のプリレンダリング画像を球の内側面上にマッピング
し、この球の中心に視点カメラを定義すれば、いずれの
方向に視点カメラを向けても、視点カメラ正面から球の
内側面までの間隔が変化することはない。このように、
視点カメラ６１がいずれの方向に向けられても、常に、
その正面に対して等距離の位置に背景画像が存在してい
れば、この背景画像に遠景だけでなく近景を含めておい
ても、表示装置の表示画面上の背景における遠近が、視
点カメラのパンによってそこなわれることはない。

【００５７】したがって、近景を含んだ三次元背景シー
ンのプリレンダリング画像を球の内側面にマッピングし
ておけば、１回のレンダリング処理で自然な背景画像を
表示装置の表示画面上に表示させることができる。ここ
でいう近景と遠景との区別は、三次元背景シーンのプリ
レンダリング画像を作成するさいの視点からの距離、す
なわち、三次元背景シーンを構成する各三次元オブジェ
クトが配置されている三次元空間に視点を基準に定義さ
れた三次元座標系のＺ軸座標値(奥行き情報)によって付
けている。具体的には、予め適当に定めたＺ軸座標の位
置を基準に遠景と近景の区別を付けている。例えば、三
次元背景シーンを構成する三次元オブジェクトのうち、
視点から最も遠い位置にある三次元オブジェクトのＺ座
標位置を基準とする場合には、この基準位置にある三次
元オブジェクトが遠景となり、それよりも手前にある三
次元オブジェクトが近景となる。

【００５８】ただし、近景を遠景とともに１枚の背景に
含めることとすると、見かけ上はプレイヤキャラクタの
近景にあるように見えるものも、実際には、その画像が
球の内側面に貼り付けられているわけであるから、プレ
イヤキャラクタを移動させた場合に、プレイヤキャラク
タと近景との遠近の関係が不自然になってしまうことが
ある。例えば、表示装置の表示画面上において、プレイ
ヤキャラクタが近景画像内の壁にめりこんで見えるよう
なことがある。そこで、本実施の形態では、このよう
に、近景を含んだ三次元背景シーンのプリレンダリング
画像を球の内側面にマッピングする場合には、全体制御
部３０４は、プレイヤキャラクタを移動させるさいに以
下の処理を実行する。

【００５９】図８の処理Ｓ８０２において、三次元空間
内におけるプレイヤキャラクタの移動後の位置座標を算
出した後、全体制御部３０４は、図９に示すように、こ
の算出結果により表された位置に移動したプレイヤキャ
ラクタが、予め定めた座標範囲で表された移動制限位置
を通過しているか否かを判断する(Ｓ９００)。ここで用
いて移動制限位置とは、そこにプレイヤキャラクタが配
置されていると、表示装置の表示画面上、プレイヤキャ
ラクタが、背景用球体モデルの内側面に近景画像として
表されている物体にあたかも接触しているかのように見
える位置の範囲のことである。

【００６０】そして、Ｓ８０２において算出された座標
位置に移動したプレイヤキャラクタが、その移動制限位
置を通過していないと判断すれば、全体制御部３０４
は、そのまま、図８の処理Ｓ８０３以下に続く処理を実
行する。

【００６１】一方、Ｓ８０２において算出された座標位
置に移動したプレイヤキャラクタが、その移動制限位置
を通過していると判断すれば、全体制御部３０４は、プ
レイヤキャラクタの移動後の位置座標を移動制限位置の
座標範囲内に制限する。すなわち、Ｓ８０２において算
出された座標位置にキャラクタプレイヤを移動させる
と、プレイヤキャラクタが通過することになる移動制限
位置の座標を、プレイヤキャラクタの移動後の位置座標
とする(Ｓ９０１)。そして、全体制御部３０４は、図８
の処理Ｓ８０３以下に続く処理を実行する。

【００６２】このように、三次元空間内におけるプレイ
ヤキャラクタの移動に制限を設けることにすれば、例え
ば、近景画像内の壁に接触したように見える位置でプレ
イヤキャラクタの移動を制限することができるため、プ
レイヤキャラクタが近景画像内の壁等ににめりこんで見
えてしまうような不自然な動画像が表示装置の表示画面
上に表示されるのを防止することができる。

【００６３】なお、以上においては、ＣＧアニメーショ
ン作成処理中に、三次元背景シーンのプリレンダリング
画像を球の内側面にマッピングすることによって背景用
モデルを作成しているが、必ずしも、このようにする必
要もない。例えば、三次元背景シーンのプリレンダリン
グ画像が内側面上に予めマッピングされている背景用モ
デルを記憶媒体に格納しておいてもよい。このようにし
た場合には、記憶媒体から読み込んだ背景用モデルを三
次元空間内に配置すればよいため、ＣＧアニメーション
作成処理に、三次元背景シーンのプリレンダリング画像
のマッピング処理を含めておく必要はない。すなわち、
装置の機能構成のうち、マッピング処理部が不要とな
る。

【００６４】また、本実施の形態では、テレビゲーム装
置への本発明の適用例を挙げているが、本発明の適用
は、これに限定されるものではない。例えば、様々なア
プリケーションプログラム(ゲーム用途以外のプログラ
ムも含む)を実行することができるエンタテインメント
装置(電子計算機も含む)に広く適用することができる。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、エンタテインメント装
置による３ＤのＣＧアニメーションにおいて、視点カメ
ラのパンによるゆがみを生じない高画質の背景画像を表
示させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装
置および操作装置の外観を示した図である。

【図２】 本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装
置のハードウエア構成図である。

【図３】 本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装
置の機能構成図である。

【図４】 本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装
置が実行する処理のフローチャート図である。

【図５】 本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装
置が実行する処理のフローチャート図である。

【図６】 本発明の一実施の形態に係る２つの背景用球
形モデルを結合させた様子を概念的に示した図である。

【図７】 本発明の一実施の形態に係るレンダリング処
理における視点カメラと背景用球形モデルとの位置関係
を概念的に示した図である。

【図８】本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装置
が実行する処理のフローチャート図である。

【図９】本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装置
が実行する処理のフローチャート図である。

【図１０】 従来のエンタテインメント装置の３ＤのＣ
Ｇアニメーションの問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１…テレビゲーム装置 ２…本体 ３…ディスク装着部 ４…リセットスイッチ ５…電源スイッチ ６…オープンスイッチ ７Ａ,７Ｂ…スロット部 ８Ａ,８Ｂ…メモリカード接続部 １２…コントローラ接続部 ２０…操作装置 ２１,２２…操作部 ２３Ｌ…Ｌボタン ２３Ｒ…Ｒボタン ２４…スタートボタン ２５…選択ボタン ２６…メモリカード ３１,３２…アナログ操作部 ３３…モード選択スイッチ ３４…表示部 ５０…制御系 ５１…中央処理装置（CPU:Central Prosessing Unit） ５２…周辺装置制御部 ５３…メインメモリ ５４…ＲＯＭ ６０…グラフィックシステム ６１…ジオメトリトランスファエンジン（GTE:Geometry
Transfer Engine） ６２…画像処理装置（GPU:Graphic Processing Unit） ６３…フレームバッファ ６４…画像デコーダ ７０…サウンドシステム ７１…音声処理装置（SPU:Sound Processing Unit） ７２…サウンドバッファ ７３…スピーカ ８０…光ディスク制御部 ８１…光ディスク装置 ８２…デコーダ ８３…バッファ ８４…サブＣＰＵ ９０…通信制御部 ９１…通信制御機 １００…携帯用電子機器 ３００…データ伝送処理部 ３０１…記憶部 ３０２…画像生成処理部 ３０３…音声合成処理部 ３０４…全体制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱田 勇 東京都品川区大崎２−21−７ 株式会社 ティー・ワイ・オー内 (56)参考文献 特開 平９−190550（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−242220（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−175748（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 15/00 100 A63F 13/00 G06T 17/40

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ユーザ操作を受け付ける複数の操作ツール
   を有する操作装置からの入力に応じて、表示画面上に表
   示される操作対象モデルを操作するエンタテインメント
   装置であって、 三次元背景シーンのレンダリング画像が内側面に貼り付
   けられた仮想的な第１の球の内側に配置された前記操作
   対象モデルを、予め定められた移動範囲を移動限度とし
   て、前記操作装置からの入力に応じて移動させると共
   に、当該操作対象モデルの移動に応じ、前記第１の球の
   中心におかれた視点カメラを回転させる動画像制御手段
   と、 前記視点カメラの回転によって当該視点カメラの視野に
   切り取られた領域に含まれるモデルを、当該視点カメラ
   から表示スクリーン上にレンダリングするレンダリング
   手段とを備え、 前記第１の球の内側の定点が、前記複数の操作ツールの
   うちの所定の操作ツールに予め対応付けられており、 前記所定の操作ツールが前記ユーザ操作を受け付ける
   と、前記動画像制御手段は、当該操作ツールに対応付け
   られた定点に向くように、前記第１の球の中心の視点カ
   メラを回転させる、 ことを特徴とするエンタテインメント装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のエンタテインメント装置で
   あって、 前記第１の球には、三次元背景シーンのプリレンダリン
   グ画像が貼り付けられた１以上の仮想的な第２の球が連
   結されており、 前記移動中の操作対象モデルが前記第１の球から前記第
   ２の球との連結部を通過して、前記第１の球内から前記
   第２の球内へ移動すると、前記動画像制御手段は、前記
   第２の球の中心におかれた視点カメラを、前記第１の球
   の中心の視点カメラの代わりに、前記第２の球内での前
   記操作対象モデルの移動に応じて回転させ、 前記レンダリング手段は、前記第２の球の中心の視点カ
   メラの回転によって当該視点カメラの視野に切り取られ
   た領域に含まれるモデルを、当該視点カメラから表示ス
   クリーン上にレンダリングする、 ことを特徴とするエンタテインメント装置。
3. 【請求項３】ユーザ操作を受け付ける複数の操作ツール
   を備えた操作装置からの入力を受け付ける装置に操作対
   象モデルを操作させるためのプログラムを記憶した、機
   械読取り可能な記憶媒体であって、 前記プログラムにおいて、三次元背景シーンのレンダリ
   ング画像が内側面に貼り付けられた第１の球の内側の定
   点が、前記複数の操作ツールのうちの所定の操作ツール
   に予め対応付けられており、 前記プログラムは、前記 第１の球の内側に配置された前記操作対象モデル
   を、予め定められた移動範囲を移動限度として、前記操
   作装置からの入力に応じて移動させると共に、当該操作
   対象モデルの移動に応じ、前記第１の球の中心におかれ
   た視点カメラを回転させる動画像制御処理と、 前記視点カメラの回転によって当該視点カメラの視野に
   切り取られた領域に含まれるモデルを、当該視点カメラ
   から表示スクリーン上にレンダリングするレンダリング
   処理と、 を前記装置に実行させ、 前記操作装置からの入力として、前記所定の操作ツール
   のユーザ操作検出信号を前記装置が受け付けた場合に
   は、当該操作ツールに対応付けられた定点に向くよう
   に、前記第１の球の中心の視点カメラを回転させる処理
   と、 前記レンダリング処理と、 を前記装置に実行させる、 ことを特徴とする記憶媒体。
4. 【請求項４】請求項３記載の記憶媒体であって、 前記第１の球には、三次元背景シーンのプリレンダリン
   グ画像が貼り付けられた１以上の仮想的な第２の球が連
   結されており、 前記移動中の操作対象モデルが、前記第１の球から前記
   第２の球との連結部を通過して、前記第１の球内から前
   記第２の球内へ移動した場合には、前記装置に、前記第
   ２の球の中心におかれた視点カメラを、前記第１の球の
   中心の視点カメラの代わりに、前記第２の球内での前記
   操作対象モデルの移動に応じて回転させ、前記第２の球
   の中心の視点カメラの回転によって当該視点カメラの視
   野に切り取られた領域に含まれるモデルを、当該視点カ
   メラから表示スクリーン上にレンダリングさせる、 ことを特徴とする記憶媒体。
5. 【請求項５】操作装置が受け付けたユーザ操作に応じた
   入力を受け付ける装置に、当該装置が受け付けた前記入
   力に応じて操作対象モデルを操作させ、当該操作後の操
   作対象モデルの画像を表示画面に表示させる画像生成方
   法であって、 三次元背景シーンのレンダリング画像が内側面に貼り付
   けられた仮想的な第１の球の内側に配置された前記操作
   対象モデルを、予め定められた移動範囲を移動限度とし
   て、前記操作装置からの入力に応じて移動させると共
   に、当該操作対象モデルの移動に応じ、前記第１の球の
   中心におかれた視点カメラを回転させる動画像生成処理
   と、 前記視点カメラの回転によって当該視点カメラの視野に
   切り取られた領域に含まれるモデルを、当該視点カメラ
   から表示スクリーン上にレンダリングするレンダリング
   処理と、 を前記装置に実行させ、 前記操作装置からの入力として、所定の操作ツールのユ
   ーザ操作検出信号を前記装置が受け付けた場合には、当
   該操作ツールに予め対応付けられた、前記第１の球の内
   側の定点に向くように、前記第１の球の中心の視点カメ
   ラを回転させる処理と、 前記レンダリング処理と、 を前記装置に実行させる、 ことを特徴とする画像生成方法。
6. 【請求項６】請求項５記載の画像生成方法であって、 前記第１の球には、三次元背景シーンのプリレンダリン
   グ画像が貼り付けられた１以上の仮想的な第２の球が連
   結されており、 前記移動中の操作対象モデルが、前記第１の球から前記
   第２の球との連結部を通過して、前記第１の球内から前
   記第２の球内へ移動した場合には、前記装置に、前記第
   ２の球の中心におかれた視点カメラを、前記第１の球の
   中心の視点カメラの代わりに、前記第２の球内での前記
   操作対象モデルの移動に応じて回転させ、前記第２の球
   の中心の視点カメラの回転によって当該視点カメラの視
   野に切り取られた領域に含まれるモデルを、当該視点カ
   メラから表示スクリーン上にレンダリングさせる、 ことを特徴とする画像生成方法。