JP3708904B2 - 画像処理プログラム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のポリゴンにより構成されている3次元モデル、当該3次元モデルの影を示すテクスチャ画像を生成する画像処理プログラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、家庭用ゲーム機や業務用ゲーム機などで遊ぶことのできるゲームには、仮想の3次元空間内に設けられた3次元モデルとしてのゲームフィールドで、3次元モデルとしての自キャラクタ(プレーヤが操作するキャラクタ)をプレーヤが操作し、遊戯するタイプのものがある。また、一般に3次元モデルとしてはポリゴンにより構成されるポリゴンモデルが使用されている。
【0003】
実際にポリゴンモデルをゲーム機内部で生成し、表示画面に表示する場合、ゲーム機は各ポリゴンの各頂点の座標値に対して平行移動、回転などのマトリクス計算処理を行う必要がある。またこの処理以降、各ポリゴンに対して行う処理もいくつかある。これらのことから、3次元モデルを構成するポリゴンの数(頂点の数)が多くなると、それだけゲーム機に対する処理の負荷は大きなものとなることがわかるが、多くのポリゴン(多くの頂点)を用いた3次元モデルは高精細なものとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの高精細な3次元モデルがカメラの位置(上記ゲームフィールドにおけるプレーヤの視点位置)から比較的近い位置にある場合には、この高精細な3次元モデルをプレーヤに見せることができるが、高精細な3次元モデルがカメラの位置から比較的遠い場合には、画面の解像度などに起因して、プレーヤに対して高精細な3次元モデルを見せることができない。これはすなわち高精細な3次元モデルを生成するに要した処理の効果が得られないということになる。また、この問題は3次元モデルが高精細でない場合にも発生する問題である。
【0005】
本発明はこのような点を考慮して成されたものであり、3次元モデルとカメラとの距離に応じて、3次元モデルを構成するポリゴンの数を変化させる画像処理プログラムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために、例えば本発明の画像処理プログラムは以下の構成を備える。
【0007】
すなわち、コンピュータに複数のポリゴンで構成されている3次元モデルの影のテクスチャ画像を生成する処理を実行させるための画像処理プログラムであって、
3次元モデルを配置する位置とカメラの位置との距離を求める距離計算工程と、
前記距離計算工程で求めた距離に応じて、使用する各頂点をどのようにしてリンクさせてポリゴンを生成するかを示すリンク情報を特定する特定工程と、
前記特定工程で特定したリンク情報を参照して3次元モデルを構成する各ポリゴンを決定し、決定したポリゴンにより3次元モデルを生成する生成工程と、
前記生成工程で生成された3次元モデルを用いて、当該3次元モデルの影を示すテクスチャ画像を生成するテクスチャ画像生成工程とを前記コンピュータに実行させる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して、本発明を好適な実施形態について詳細に説明する。
【0015】
[第1の実施形態]
図1に本実施形態におけるゲーム装置の基本構成を示す。101はCPUで、RAM102にロードされたゲームプログラムやゲームデータを用いてゲームの進行処理を行ったり、後述のポリゴンモデル生成処理を行う。また、ROM103に格納された本装置全体の制御を行うプログラムや、本装置の設定データなどを用いて本装置の起動やその後の制御を行う。
【0016】
102はRAMで、CPU101が各処理を行うために使用するワークエリアを備えると共に、処理対象のデータを一時的に記憶したり、記憶媒体ドライブ106からロードされたゲームプログラムやゲームデータを記憶するエリアも備える。103はROMで、上述の通り、本装置全体の制御を行うプログラムや、本装置の設定データなどを格納する。104は操作部で、自キャラクタやカーソルなどを移動させる方向指示ボタンや、決定やキャンセルなどを入力するためのボタン群を備える。
【0017】
105は表示部で、CRTや液晶画面などにより構成されており、ゲーム画面を表示する。106は記憶媒体ドライブで、CD−ROMやDVD−ROMなどの後述の記憶媒体からゲームプログラムやゲームデータを読み込み、必要に応じてRAM102に出力する。107は記憶媒体で、CD−ROMやDVD−ROMなどにより構成されており、ゲームプログラム108やゲームデータ109を格納する。108はゲームプログラムで、ゲームの進行を制御するプログラムや、後述のポリゴンモデル生成処理を行うプログラムを含む。109はゲームデータで、自キャラクタを含む各種のキャラクタやゲームフィールドの3次元モデルのデータを含む。
【0018】
110はサウンド処理部で、ゲームデータに含まれる効果音やバックグラウンドミュージックなどのデータをD/A変換し、アナログ信号に変換するD/A変換器と、D/A変換器により変換されたアナログ信号を音として外部に出力するスピーカとで構成されている。111は上記各部をつなぐバスである。
【0019】
図2は仮想の3次元空間内におけるカメラと3次元モデルとの関係を示す図である。201は3次元モデルで、複数の3角形のポリゴンにより構成された円錐のモデルである。以下の説明では3次元モデルとして円錐のモデルを使用するが、これに限定されるものではないことは、以下の説明により明らかである。
【0020】
202はプレーヤの視点としてのカメラである。また3次元モデル201の位置(3次元モデル201を代表する位置)とカメラ202の位置(プレーヤの視点位置)との距離を以下、Lとする。Lが比較的小さい値の場合、カメラ202から見た3次元モデル201の画像は表示部105には図3に示す如く表示される。しかしLが比較的大きい値の場合、カメラ202から見た3次元モデル201の画像は表示部105には図4に示す如く表示される。図3,図4は夫々カメラ202から見た3次元モデル201を示す図である。
【0021】
図3,4に示すとおり、カメラ202と3次元モデル201との距離Lの値が比較的大きい値の場合、3次元モデル201の形状などの詳細は表示部105の解像度などによって表示部105を見たプレーヤには認知され難い。これは距離Lの値が大きくなるに従って、3次元モデルの形状などの詳細情報が必要ではなくなることを意味する。
【0022】
そこで本実施形態におけるゲーム装置は、カメラ202と3次元モデル201との距離Lの値に応じたポリゴン数で構成される3次元モデルを生成する。以下、このポリゴンモデル生成処理について説明する。
【0023】
図5は距離Lの範囲に応じた3次元モデル201のデータ(モデルデータ)を保持するテーブルを示す図である。同テーブルは上記ゲームデータ109に含まれており、記憶媒体107に保持されている。また、モデルデータは一般には各ポリゴンを定義する各頂点の座標値、各ポリゴンの法線ベクトルの方向成分などが含まれているので、CPU101はこのモデルデータを用いて公知の方法により3次元モデルを生成することができる。またこのモデルデータは予め作成され、図6に示す如くゲームデータとして記憶媒体107に保持されている。
【0024】
図5において例えば0≦L<L1の場合、CPU101はファイル名「ModelA.dat」で特定されるモデルデータを用いて、3次元モデル201を生成する。またL1≦L<L2の場合、CPU101はファイル名「ModelB.dat」で特定されるモデルデータを用いて、3次元モデル201を生成する。また、「ModelA.dat」に基づいて生成される3次元モデルを構成するポリゴンの数Aと「ModelB.dat」に基づいて生成される3次元モデルのポリゴンの数BとではA>Bとなっており、一般にはLの範囲の上限、下限の値が共に大きくなるに従ってそのポリゴン数は少なくなる。しかしAとBとの差分があまりに大きいと距離Lの変化に伴っていきなり3次元モデルの形状が変化するので、その差分は3次元モデルを表示する表示部105を見ているプレーヤに認知し難いレベルにする。
【0025】
以上の説明により、距離Lが大きくなるに従ってより少ないポリゴン数の3次元モデルが生成されるので、距離Lが大きい値である場合にポリゴン数を変化させずに3次元モデルを生成する処理に比べて、視覚的に効果が得られ難い余分な処理は行っていないので、ゲーム装置に与える処理の負荷を軽減することができる。また軽減した分を他の処理に回すこともできる。
【0026】
図7に、距離Lに応じて変化する3次元モデルを示す。図7(a)は0≦L<L1の場合の3次元モデルを示す図で、図7(b)はL1≦L<L2の場合の3次元モデルを示す図で、図7(c)はL2≦L<L3の場合の3次元モデルを示す図である。図7(b)に示した3次元モデルは図7(a)に示した3次元モデルよりも少ないポリゴンにより構成されており、図7(c)に示した3次元モデルは図7(a)に示した3次元モデルよりも少ないポリゴンにより構成されている。
【0027】
図8に、上記ポリゴンモデル生成処理のフローチャートを示す。なお同フローチャートに従った処理はメインのゲーム処理から、3次元モデルを生成するためのサブルーチンとして実行される。
【0028】
まずステップS801において、これから生成する3次元モデルの配置位置とカメラの位置との距離Lを求める。次にステップS802では、図5に例示したテーブルを参照して、ステップS801で求めた距離Lに対応するモデルデータを特定する。そしてステップS803では、特定したモデルデータを用いて3次元モデルを生成し、メインのゲーム処理にリターンする。なお生成された3次元モデルはテクスチャマッピングなどの処理を施され、表示部105に表示される。
【0029】
以上の説明により、本実施形態におけるゲーム装置は、3次元モデルとカメラからの距離が大きくなるに従って3次元モデルを構成するポリゴンの数を少なくすることで、ゲーム画面を見ているプレーヤに対して違和感を与えることなくゲーム装置に対して与える処理の負荷を軽減させることができる。また3次元モデルとカメラとの距離に応じて段階的に3次元モデルを構成するポリゴンの数を少なくしているので、距離の変化による3次元モデルの形状の変化がプレーヤに与える違和感は少ないものとなる。
【0030】
なお、図5に示したテーブルでは3次元モデルのデータ、影のモデルのデータを夫々ファイル名で特定していたがこれに限定されるものではなく、他にも例えばID番号などを用いてもよい。
【0031】
[第2の実施形態]
本実施形態では、第1の実施形態で説明した3次元モデルの生成方法をこの3次元モデルの影を生成する処理に適用した、影の生成処理について説明する。
【0032】
一般の影の生成方法についてまず説明する。図9は影を生成する仮想空間を示す図である。同図において901は光源で、3次元モデル902を含む仮想空間内に光を照射する。905は照射方向を示すベクトルである。902は3次元モデル、903は光源901の位置から見て3次元モデルの背後に位置する壁、904は3次元モデル901が立っている床である。同図に示した仮想空間において影は、3次元モデルの背後の方向(3次元モデルの位置から見て光源901とは逆の方向)に床と壁(背景となるモデル)の表面に生じる。
【0033】
この空間において影を生成する方法を図10を用いて説明する。図10は影の生成方法を図示したものである。まず、光源901の位置にカメラを光源方向ベクトル905の方向に設定したと仮定し、このカメラから見える画像をテクスチャ画像としてRAM102に記憶する。このテクスチャ画像を図10(a)に示す。なお、このテクスチャ画像を生成する際に、モデル902全体に黒のテクスチャ画像を貼ったものとして上記処理を行う(黒のテクスチャを貼ったモデル902を以下、影モデルと呼称する)。これにより図10(a)に示すように、上記カメラから見える壁903、床904と共に、影モデルが含まれたテクスチャ画像を生成することができる。
【0034】
そして図10(a)に示したテクスチャ画像において壁903の部分(図10(b))を壁903のポリゴンに、床904の部分(図10(c))を床904のポリゴンに貼り付ける。なお、夫々の部分(図10(b)、図10(c)に示した各部分)と貼り付けるポリゴンの形状、大きさは夫々異なるが、夫々4隅の頂点の位置を合わせるように、テクスチャを拡大、縮小処理を行った後に貼り付ける。上記処理の結果を図11に示す。同図のとおり、床904、壁903に夫々3次元モデル902の影が映っている。
【0035】
以上の処理により、3次元モデル902の影を生成することができるが、3次元モデル902を構成するポリゴンの数が多い場合、当然影モデルを構成するポリゴンの数も多いわけであるから、上述の処理からもわかるとおり影を生成する処理の負荷は大きいものとなる。そこで以下では、3次元モデル902とカメラとの距離に応じて影モデルを構成するポリゴンの数を少なくする2つの方法について説明する。
【0036】
<方法1>
第1の実施形態の如く3次元モデル902を構成するポリゴンの数を、3次元モデル902とカメラとの距離に応じて少なくした場合、上記一般の影の生成方法を使用することで、3次元モデル902とカメラとの距離に応じて影モデルを構成するポリゴンの数も少なくなるので、ゲーム装置に対して与える影の生成処理の負荷を軽減させることができる。
【0037】
<方法2>
3次元モデル902を構成するポリゴンの数は変化させることなく、影モデルを構成するポリゴンの数のみを変化させる場合、図5に示したテーブルを参照し(この場合、各モデルデータは3次元モデル902のモデルデータであるとし、「ModelA.dat」に基づいて生成される3次元モデルを構成するポリゴンの数Aと「ModelB.dat」に基づいて生成される3次元モデルのポリゴンの数BとではA>Bとなっており、一般にはLの範囲の上限、下限の値が共に大きくなるに従ってそのポリゴン数は少なくなる)、3次元モデル902とカメラとの距離Lに応じたモデルデータを影モデルとして、上記一般の影の生成方法を用いる。
【0038】
その結果、3次元モデル902とカメラとの距離に応じて影モデルを構成するポリゴンの数も少なくなるので、ゲーム装置に対して与える影の生成処理の負荷を軽減させることができる。
【0039】
[第3の実施形態]
本実施形態では、第2の実施形態で説明した影の生成処理とは異なる影の生成処理について説明する。第2の実施形態で説明した影の生成処理は、3次元モデルとカメラとの距離Lに応じた複数の3次元モデルのモデルデータを記憶媒体107に記憶させておく必要がある。しかしそのデータ量は膨大なものとなるため、より多くの記憶容量の記憶媒体を必要とする。本実施形態では、3次元モデルを構成するポリゴンの各頂点にレベルを付け、カメラとの距離Lに応じたレベルの頂点を用いて影モデルを生成する。
【0040】
図12に、図3に示した円錐のモデルを上から見た図を示す。同図では、3次元モデルを構成する各ポリゴンの各頂点a〜mには3つのレベルのいずれかが割り当てられている。以下の説明ではレベルは3つとするが、以下の説明の本質はこれに限定されるものではない。
【0041】
同図において黒丸で示されている頂点には最もレベルの高いレベル3が割り当てられており、グレーの丸で示されている頂点には次にレベルの高いレベル2が割り当てられており、白丸で示されている頂点には次にレベルの高いレベル1が割り当てられている。各頂点に割り当てられたレベルを示すデータは、各頂点の座標データと共にモデルデータとして記憶媒体107に記憶されているものとする。
【0042】
次に距離Lに応じてどのレベルの頂点を使用するかを決定するテーブルを図13に示す。同図のテーブルには、距離Lの値に応じて用いるレベルの頂点を特定するレベル情報と、使用する各頂点をどのようにしてリンクさせてポリゴンを生成するかを示すリンク情報とが登録されている。
【0043】
同図のテーブルにおいて0≦L<L1の場合にはすべてのレベルの頂点、即ち全ての頂点を用いて影モデルを生成する。用いる各頂点をどのようにしてリンクさせるかは、リンク情報を参照する。例えばリンク情報「m−f−g」を参照することで、頂点mと頂点f、頂点fと頂点g、頂点gと頂点mの夫々をリンクさせ、1つのポリゴンを生成する。そして生成した影モデルを用いて第2の実施形態の如く、3次元モデルの影を生成する。
【0044】
またL1≦L<L2の場合、レベル1,レベル2に割り当てられた頂点のみを用いて影モデルを生成する。この場合、レベル3に割り当てられた頂点は用いないので、リンク情報が変わるところもある。例えば0≦L<L1の場合は「m−g−h」、「m−h−i」と、頂点hを用いて2つのポリゴンを定義していたが、L1≦L<L2では頂点hは使用しないため、これら2つのポリゴンを融合する。具体的にはこれら2つのリンク情報を「m−g−i」とする。このようにL1≦L<L2の場合の新たなリンク情報も同図に示す如く登録されている。そして生成した影モデルを用いて第2の実施形態の如く、3次元モデルの影を生成する。
【0045】
またL2≦Lの場合、レベル1に割り当てられた頂点のみを用いて影モデルを生成する。この場合も同じように新たなリンク情報も同図に示す如く登録されている。そして生成した影モデルを用いて第2の実施形態の如く、3次元モデルの影を生成する。
【0046】
このように図13に示したテーブルを用いて影モデルを生成することで、1つの3次元モデルに対して複数の影モデルを距離Lに応じて作成することができるので、記憶媒体107に記憶させるゲームデータのデータ量を第2の実施形態の場合よりも少なくすることができる。更に、距離Lに応じて用いる頂点数を少なくすることで、ゲーム装置に対して与える影の生成処理の負荷を軽減させることができる。
【0047】
図14に本実施形態における影の生成処理のフローチャートを示す。なお同フローチャートに従った処理はメインのゲーム処理から、影を生成するためのサブルーチンとして実行される。
【0048】
まずステップS1401において、3次元モデルとカメラとの距離Lを求める。なお、本処理の前に、例えば図8に示した処理が実行されている場合には、ステップS801で距離Lが求まっているので、ステップS1401の処理は省略する。次にステップS1402では、図13に示したテーブルを参照して、ステップS1401(もしくはステップS801)で求めた距離Lに対応するレベル情報、リンク情報を特定する。そしてステップS1403では、特定したレベル情報とリンク情報とを用いて、影モデルを生成する。そしてステップS1404では生成した影モデルを用いて、第2の実施形態で説明した一般の影の生成方法を用いて3次元モデルの影を含むテクスチャ画像を生成する。
【0049】
以上の説明により本実施形態のゲーム装置は、1つの3次元モデルに対して複数の影モデルを距離Lに応じて作成することができるので、記憶媒体107に記憶させるゲームデータのデータ量を第2の実施形態の場合よりも少なくすることができる。更に、距離Lに応じて用いる頂点数を少なくすることで、ゲーム装置に対して与える影の生成処理の負荷を軽減させることができる。
【0050】
なお本実施形態では、距離Lに応じて用いる頂点を決定する方法として、各頂点にレベルを付け、図13に示すテーブルに登録したが、他にも例えばレベル情報の代わりに、用いる頂点を示すインデックスを登録しても良く、これに限定されるものではない。
【0051】
また本実施形態における影モデルの生成方法は、3次元モデルの生成方法に適用しても良い。また、図13に示したテーブルを3次元モデル用と影モデル用と2つ予め作成しておき、夫々のモデルで異なった頂点の選択方法を用いてもよい。
【0052】
[第4の実施形態]
以上の処理(例えば図8、図14に示したフローチャートの一部、もしくは全部に従った処理)をプログラムとしてCD−R、ROMやDVD−ROM、MO等の記憶媒体に記憶させ、この記憶媒体に記憶されているプログラムをコンピュータに読み込ませる(インストール、もしくはコピーさせる)ことで、このコンピュータに以上の処理を行わせることができる。よって、この記憶媒体も本発明の範疇にあることは明白である。
【0053】
【発明の効果】
以上の説明により、本発明によって、3次元モデルとカメラとの距離に応じて3次元モデルを構成するポリゴンの数を変化させ、ゲーム画面を見ているプレーヤに対して違和感を与えることなく処理の負荷を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態におけるゲーム装置の基本構成を示すブロック図である。
【図2】仮想の3次元空間内におけるカメラと3次元モデルとの関係を示す図である。
【図3】カメラから見た3次元モデル201を示す図である。
【図4】カメラから見た3次元モデル201を示す図である。
【図5】距離Lの範囲に応じた3次元モデル201のデータを保持するテーブルを示す図である。
【図6】記憶媒体107に格納されたモデルデータを示す図である。
【図7】距離Lに応じて変化する3次元モデルを示す図である。
【図8】本発明の第1の実施形態におけるポリゴンモデル生成処理のフローチャートである。
【図9】影を生成する仮想空間を示す図である。
【図10】影の生成方法を説明するための説明図である。
【図11】影の生成方法の処理の結果を示す図である。
【図12】図3に示した円錐のモデルを上から見た図である。
【図13】距離Lに応じてどのレベルの頂点を使用するかを決定するテーブルを示す図である。
【図14】本発明の第3の実施形態における影の生成処理のフローチャートである。
Claims (2)
- コンピュータに複数のポリゴンで構成されている3次元モデルの影のテクスチャ画像を生成する処理を実行させるための画像処理プログラムであって、
3次元モデルを配置する位置とカメラの位置との距離を求める距離計算工程と、
前記距離計算工程で求めた距離に応じて、使用する各頂点をどのようにしてリンクさせてポリゴンを生成するかを示すリンク情報を特定する特定工程と、
前記特定工程で特定したリンク情報を参照して3次元モデルを構成する各ポリゴンを決定し、決定したポリゴンにより3次元モデルを生成する生成工程と、
前記生成工程で生成された3次元モデルを用いて、当該3次元モデルの影を示すテクスチャ画像を生成するテクスチャ画像生成工程とを前記コンピュータに実行させるための画像処理プログラム。 - 前記特定工程では、3次元モデルを配置する位置とカメラの位置との距離に応じて使用する各頂点をどのようにしてリンクさせてポリゴンを生成するかを示すリンク情報が登録されたテーブルから、前記距離計算工程で求めた距離に応じたリンク情報を特定することを特徴とする請求項1に記載の画像処理プログラム。
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