JP3765623B2

JP3765623B2 - 3D simulator apparatus and information storage medium

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Publication number: JP3765623B2
Application number: JP20526896A
Authority: JP
Inventors: 陽一水野
Original assignee: Namco Ltd
Current assignee: Namco Ltd
Priority date: 1996-07-16
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2016-07-16
Also published as: JPH1031411A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オブジェクト空間内での視界画像の合成が可能な３次元シミュレータ装置及び情報記憶媒体に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、仮想的な３次元空間であるオブジェクト空間内に複数のオブジェクトを配置し、所与の視点位置からの視界画像を合成する３次元シミュレータ装置が知られており、プレーヤがいわゆる仮想的な現実感を体感できるものとして人気が高い。
【０００３】
この種の３次元シミュレータ装置では、いわゆる仮想現実感をプレーヤに体験させるために、よりリアルな表現が要求されている。このため、例えばスノーボード等のシミュレーション装置を実現する場合には、画面上の仮想プレーヤの姿勢が変化する様子や、仮想プレーヤの足が曲げ伸ばしされる様子をリアルにシミュレートする技術が望まれる。
【０００４】
本発明は、以上のような技術的課題を解決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、マップの高さ変化等に起因するオブジェクトの関節運動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及び情報記憶媒体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、オブジェクト空間内の所与の視点位置、視線方向において見える視界画像を合成する３次元シミュレータ装置であって、オブジェクト空間内のマップ上を移動する第１の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方と、該第１の移動体オブジェクトの移動に追従する第２の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方を求める移動体演算手段と、前記第１の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方により特定される第１〜第Ｋの結合点の位置情報と、前記第２の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方により特定される第（Ｋ＋１）〜第２Ｋの結合点の位置情報とに基づいて、第１の結合点と第（Ｋ＋１）の結合点との間を結合する第１の関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方と、第２の結合点と第（Ｋ＋２）の結合点の間を結合する第２の関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方と、・・・・・・第Ｋの結合点と第２Ｋの結合点との間を結合する第Ｋの関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方とを求める関節運動演算手段と、前記マップを構成するマップオブジェクト、前記第１、第２の移動体オブジェクト並びに前記第１〜第Ｋの関節運動オブジェクト組の画像を含む視界画像を合成する手段とを含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、第１の移動体オブジェクトはマップ上を移動し、第２の移動体オブジェクトはこの第１の移動体オブジェクトに追従して移動する。そして第１の移動体オブジェクトの位置、方向で特定される第１〜第Ｋの結合点と、第２の移動体オブジェクトの位置、方向で特定される第（Ｋ＋１）〜第２Ｋの結合点との間を結合しながら、第１〜第Ｋの関節運動オブジェクトが関節運動を行う。これにより、第１、第２の移動体オブジェクトの位置関係により、スムーズに曲げ伸びされるオブジェクト組の関節運動を、少ない処理負担でリアルに表現できる。なお関節運動オブジェクト組は、少なくとも２つのオブジェクトにより構成すればよい。
【０００７】
また本発明は、前記移動体演算手段は、前記第１の移動体オブジェクトを、前記マップの高さ情報に基づいて移動させ、前記第２の移動体オブジェクトを、慣性を持たせながら前記第１の移動体オブジェクトの移動に追従させることを特徴とする。このようにすれば、マップの高さの変化により、お互いの位置関係が変化する第１、第２の移動体オブジェクトの間を結合する関節運動オブジェクト組の滑らかな関節運動を実現できる。
【０００８】
また本発明は、前記第１の移動体オブジェクトは搭乗体であり、前記第２の移動体オブジェクトは該搭乗体に乗るゲームキャラクタの少なくとも一部を構成するものであり、前記第１〜第Ｋの関節運動オブジェクト組は該ゲームキャラクタの足又は手であることを特徴とする。このようにすれば、例えば第１の移動体オブジェクトであるスノーボードに乗る、第２の移動体である仮想プレーヤの足が、滑らかに関節運動する様子をリアルにシミュレートできる。
【０００９】
また本発明は、オブジェクト空間内の所与の視点位置、視線方向において見える視界画像を合成する３次元シミュレータ装置であって、オブジェクト空間内の第１のオブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方により特定される第１〜第Ｋの結合点の位置情報と、オブジェクト空間内の第２のオブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方により特定される第（Ｋ＋１）〜第２Ｋの結合点の位置情報とに基づいて、第１の結合点と第（Ｋ＋１）の結合点との間を結合する第１の関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方と、第２の結合点と第（Ｋ＋２）の結合点の間を結合する第２の関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方と、・・・・・・第Ｋの結合点と第２Ｋの結合点との間を結合する第Ｋの関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方とを求める関節運動演算手段と、前記第１、第２のオブジェクト並びに前記第１〜第Ｋの関節運動オブジェクト組の画像を含む視界画像を合成する手段とを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、第１、第２のオブジェクトの位置関係により、スムーズに曲げ伸びするオブジェクト組の関節運動を少ない処理負担でリアルに表現できる。なお本発明においては、第１、第２のオブジェクトは必ずしも移動体である必要はなく、また第１、第２のオブジェクトはマップ上を移動するものでなくてもよい。
【００１１】
また本発明は、前記第２のオブジェクトはゲームキャラクタの少なくとも一部を構成するものであり、前記第１〜第Ｋの関節運動オブジェクト組は該ゲームキャラクタの足又は手であることを特徴とする。このようにすれば、例えばバーベルを上げ下げするゲームキャラクタの手の関節運動や、鉄棒競技の際の手の関節運動等をリアルに表現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
図１に本実施例に係る３次元シミュレータ装置の機能ブロック図の一例を示す。ここで操作部１２は、プレーヤからの操作情報を入力するためのものであり、操作部１２にて得られた操作情報は処理部１００に入力される。処理部１００は、この操作情報と、所与のプログラム等に基づいて、表示物を表すオブジェクトが複数配置されて成るオブジェクト空間を設定する処理等を行うものであり、ハードウェア的には例えばＣＰＵ及びメモリにより構成される。画像合成部２００は、この設定されたオブジェクト空間内の所与の視点位置、視線方向にて見える視界画像を合成する処理を行うものであり、ハードウェア的には例えば画像合成専用のＩＣ或いはＣＰＵ及びメモリにより構成される。画像合成部２００により得られた視界画像は表示部１０において表示される。
【００１４】
ここで処理部１００は、移動体演算部１１０、関節運動演算部１２０、マップ設定部１３０、空間情報記憶部１４０を含む。
【００１５】
移動体演算部１１０は、操作部１２からの操作情報、所与のプログラム等に基づいて、オブジェクト空間内を移動する仮想プレーヤ（ゲームキャラクタ）、スノーボード等の移動体の位置情報、方向情報をリアルタイムに演算するものである。
【００１６】
移動体演算部１１０に含まれる視点演算部１１２は、移動体の位置情報、方向情報に基づいて、移動体の移動に追従する視点位置、視線方向等を求めるものである。
【００１７】
関節運動演算部１２０は、移動体演算部１１０からの移動体の位置情報、方向情報等に基づいて、関節運動オブジェクト組の位置情報、方向情報をリアルタイムに演算するものである。
【００１８】
マップ設定部１３０は、オブジェクト空間内のマップの設定を行うものであり、マップ高さ設定部１３２、マップオブジェクト設定部１３４を含む。
【００１９】
空間情報記憶部１４０は、オブジェクト空間の空間情報、即ち表示するオブジェクトを特定するためのオブジェクトナンバー、このオブジェクトの配置を特定するための位置情報（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、方向情報（θ、φ、ρ）等を格納するものである。但し、位置情報、方向情報の少なくとも一方のみを特定すればよい場合には、その一方のみを格納すればよい。そして空間情報記憶部１４０に記憶されている空間情報は、移動体演算部１１０、関節運動演算部１２０、マップ設定部１３０により読み出される。この場合、空間情報記憶部１４０には、当該フレーム（１フレーム＝１／６０秒）の１つ前のフレームにおける空間情報が記憶されている。そして、移動体演算部１１０、関節運動演算部１２０等は、読み出された空間情報等に基づいて、当該フレームにおける空間情報を求める。なお静止物体については空間情報は変化しないのでこのような処理は必要ない。
【００２０】
図２（Ａ）、（Ｂ）に本実施例により合成される視界画像の例を示す。図２（Ａ）では、ボード（スノーボード）４２に乗り走行する仮想プレーヤ４０が映し出されている。またこの他に、雪、雪面、風景を表す表示物も映し出されている。図２（Ａ）は、スタートポイント付近での視界画像であり、図２（Ｂ）は、スタート後のコース上において見える視界画像である。本実施例では、オブジェクト空間上に、起伏を有するコースのマップが配置されており、このマップ上で、仮想プレーヤ４０がボード４２に乗り走行する。
【００２１】
図３（Ａ）、（Ｂ）に、オブジェクトの関節運動を表す画像を示す。図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施例では、ボード４２（第１の移動体オブジェクト）と、腰４４（第２の移動体オブジェクト）との位置関係に応じて、すね及び太ももから成る左右の足４５、４６（関節運動オブジェクト組）が関節運動する。マップ上を移動するボード４２は、マップの高さ変化に伴い上下する。そして、腰４４は、慣性を持ちながら、このボード４２の上下運動に追従する。そして、ボード４２が上がり、腰がこれに追従して慣性により少し遅れて上がる場合、左右の足４５、４６は始めに曲がった後、少し遅れて伸びるという関節運動を行う。一方、ボード４２が下がり、腰がこれに追従して慣性により少し遅れて下がる場合、左右の足４５、４６は始めに伸びた後、少し遅れて曲がるという関節運動を行う。マップの高さ変化に伴い、左右の足４５、４６を上記のように関節運動させることで、プレーヤが見る視界画像のリアル感を大幅に向上できる。
【００２２】
さて図４（Ａ）に示すように本実施例では、オブジェクト空間内のコースのマップを例えばマップブロックＣ0〜Ｃ35に分割している。そして図４（Ｂ）において、移動体であるボード４２（又は仮想プレーヤ４０又は視点）がマップブロックＣｊ内に位置するか否かを、ライン６０、６２の配置情報により判定している。そして本実施例ではこの判定結果に基づいて、プレーヤの順位、時間延長の可否等を決めている。
【００２３】
更に図４（Ｃ）に示すように本実施例では、各マップブロックを複数の多角形、例えば三角形に分割し、ボード４２（又は仮想プレーヤ４０又は視点）の位置がどの三角形内にあるかを判定する。そして各３角形を含む面の平面方程式の係数を所与の記憶手段に記憶しておき、ボード４２の位置と、その位置により特定される平面方程式の係数と、平面方程式とに基づいて、ボード４２の位置でのマップの高さを求める。以上の、ボード４２の位置でのマップ高さを求める処理は、図１のマップ高さ設定部１３２において行われる。
【００２４】
一方、図１のマップオブジェクト設定部１３４は、オブジェクト空間内に、複数のポリゴン（又は曲面）から成るマップオブジェクトを配置設定する処理を行う。図５に、マップオブジェクト設定部１３４により設定されたマップオブジェクトの例を示す。視界画像には、このマップオブジェクトの画像を含む画像が表示される。なお本実施例では、マップ高さ設定部１３２により設定されるマップ高さとマップオブジェクトの高さとは一対一に対応している。具体的には、マップブロックを構成する各三角形の位置に（図４（Ｃ）参照）、マップオブジェクトを構成する三角形のポリゴンが配置されている。そして上述した平面方程式の係数を記憶する記憶手段には、この三角形のポリゴンを含む面の平面方程式の係数が記憶されている。
【００２５】
次に移動体演算部１１０の詳細な処理の一例について説明する。上記のように本実施例では、マップに起伏を持たせている。そしてこのマップの起伏に応じて、移動体であるボード４２が上下する。そしてボード４２が上下すると、移動体である仮想プレーヤの腰４４もそれに合わせて上下する。移動体演算部１１０は、このようにマップの起伏に合わせて上下する移動体の位置、方向を求める演算を行う。
【００２６】
図６、図７は、移動体演算部１１０の詳細な処理例を示すフローチャートである。まず移動体演算部１１０は、第ｎのフレームでのボードの速度（ＶＸ_n、ＶＹ_n、ＶＺ_n）を求める（ステップＳ１）。この速度は、ボードが位置するマップ（雪面）の傾斜、速度に依存する空気抵抗、雪面抵抗等に基づいて求められる。この速度に基づいて、第ｎのフレームでのボードの予想位置（Ｘ_n、Ｙ*_n、Ｚ_n）を例えば以下の式（１）、（２）、（３）により求める（ステップＳ２）。
Ｘ_n ＝Ｘ_n-1＋ＶＸ_n （１）
Ｙ*_n＝Ｙ_n-1＋ＶＹ_n （２）
Ｚ_n ＝Ｚ_n-1＋ＶＺ_n （３）
ここで（Ｘ_n-1、Ｙ_n-1、Ｚ_n-1）は、第（ｎ−１）のフレームでのボードの位置を表すものである。
【００２７】
次に位置（Ｘ_n、Ｚ_n）に基づいてマップ高さＹｓ_nを求める（ステップＳ３）。即ち既に図４（Ａ）〜（Ｃ）にて既に説明したように、位置（Ｘ_n、Ｚ_n）に基づいてマップブロックを特定すると共に、そのマップブロックを構成する三角形のいずれかを特定する。そして特定された三角形の平面方程式の係数を読み出し、この係数と位置（Ｘ_n、Ｚ_n）と平面方程式とに基づいてマップ高さＹｓ_nを求める。
【００２８】
次に、このマップ高さＹｓ_nと、ボードの予想高さＹ*_nとに基づいて、ボードがマップである雪面にめり込んでいるか否かを判断する（ステップＳ４）。ボードの雪面へのめり込みは、例えばボードの前方に上がり斜面があった場合等に生じる。そして図８（Ａ）に示すように、ボード４２が雪面４８にめり込んだ場合には、図８（Ｂ）に示すように、ボード４２と腰４４との距離Ｈ_nを縮めると共に、ボード４２の高さＹ_nと雪面４８の高さＹS_nとが等しくなるようにボード４２を上昇させる（ステップＳ５、Ｓ６）。この時、本実施例では距離Ｈ_nを縮ます距離と、ボード４２を上昇させる距離とを等しくしているため、腰４４の高さは変わらないままとなる。即ち、腰にある程度の慣性を持たせ、ボード４２の上昇に対して腰４４がすぐには上昇しないようにする。そして、ボード４２と腰４４との距離Ｈ_nが縮んだ場合の仮想プレーヤの動きを自然なものとするために、本実施例では、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この距離の縮みに応じた関節運動を足４５、４６に行わせている。
【００２９】
次に距離Ｈ_nを、速度ＶＹ_n+1に反映させる処理を行う（ステップＳ７）。このＶＹ_n+1は、次の第（ｎ＋１）フレームにおけるボードの位置計算に使用されるものである（上式（２）参照）。またＨ₀は、基本姿勢でのボード４２と腰４４との距離である。この処理により、ボード４２の移動に追従する腰４４を、ボード４２の上昇に遅らせて徐々に上昇させることが可能となる。
【００３０】
ボード４２が雪面４８にめり込んでいなく、ボード４２が雪面４８から所与の高さ以上の所に位置する場合は、図７に示すジャンプモードの処理に移行する（ステップＳ９）。ジャンプモードでは、図６の接地モードでのステップＳ１〜Ｓ４と同様の処理がステップＴ１〜Ｔ４で行われる。そして、ジャンプが終わり、ボード４２が雪面４８にめり込むと、接地モードでのステップＳ５、Ｓ６と同様の処理がステップＴ５、Ｔ６で行われ、その後、ステップＴ７で図６の接地モードに戻る。
【００３１】
図８（Ｃ）に示すように、ボード４２が雪面から所与の高さより低い所に位置する場合は、図８（Ｄ）に示すように、ボード４２と腰４４との距離Ｈ_nを伸ばすと共に、ボード４２の高さＹ_nと雪面４８の高さＹS_nとが等しくなるように、ボード４２を下降させる（ステップＳ１０、Ｓ１１）。この時、本実施例では距離Ｈ_nの伸びる距離を、ボード４２の下降距離の半分にしている。これにより、図８（Ａ）、（Ｂ）の場合よりも、腰４４は小さい慣性を持つことになる。そして、ボード４２と腰４４との距離Ｈ_nが伸びた場合の仮想プレーヤの動きを自然なものとするために、本実施例では、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この距離の伸び応じた関節運動を足４５、４６に行わせている。
【００３２】
次に距離Ｈ_nを、速度ＶＹ_n+1に反映させる処理を行う（ステップＳ１２）。この処理により、ボード４２の移動に追従する腰４４を、ボード４２の下降に遅らせて徐々に下降させることが可能となる。そして最後に、ボードの位置（Ｘ_n、Ｙ_n、Ｚ_n）と、距離Ｈ_nとにより、腰４４の位置を求める処理が行われる（ステップＳ１３）。なお移動体演算部１１０は、ボード４２、腰４４等の方向情報（θ、φ、ρ）についても、雪面の傾斜角度、プレーヤからの操作情報等に基づいて求めている。
【００３３】
次に関節運動演算部１２０の詳細な処理の一例について説明する。上記に説明したように、また図９のフローチャートのステップＵ１、Ｕ２に示すように、移動体演算部１１０がボード４２、腰４４の位置、方向情報を求め、これらの情報が関節運動演算部１２０に入力される。関節運動演算部１２０は、これらの情報に基づいて左右の足（太もも、すね）を関節運動させる処理を行う。
【００３４】
さて、例えばボード４２、腰４４、左太もも５０、左すね５２、右太もも５４、右すね５６の親子関係構造を図１０のようにしたとする。するとボード４２と腰４４との位置関係によっては、左すね５２、右すね５６がボードから離れる等の事態が生じ、スムーズな関節運動を表現できない。即ち、ボードに乗る仮想プレーヤの足の関節運動を表現する場合には、左すね５２、右すね５６がボード４２から離れないように左すね５２、右すね５６を動かさなければならないという新たな拘束条件が付加される。従って、図１０に示すような考えにしたがった親子関係構造だけによっては、スムーズな関節運動を表現できない。
【００３５】
そこでこれを解決するために、本実施例では、次のような処理を採用することで、左右の足のスムーズな関節運動を実現している。図１１（Ａ）において、ボード４２（第１の移動体オブジェクト）の位置（点Ｐ1の位置）及び方向情報は、既に移動体演算部１１０により求められている。関節運動演算部１２０は、まず、これらの位置及び方向情報を用いてボード側の結合点ＰC1、ＰC2の位置（左右の靴オブジェクトの位置）を特定する（図９のステップＵ３）。ボード４２に対する結合点ＰC1、ＰC2の相対位置は固定されるため、ボード４２の位置及び方向が決まれば、結合点ＰC1、ＰC2の位置も特定される。
【００３６】
また腰４４（第２の移動体オブジェクト）の位置（点Ｐ２の位置）及び方向情報も、既に移動体演算部１１０により求められている。関節運動演算部１２０は、これらの位置及び方向情報を用いて腰側の結合点ＰC3、ＰC4の位置を特定する（ステップＵ４）。腰４４に対する結合点ＰC3、ＰC4の相対位置は固定されるため、腰４４の位置及び方向が決まれば、結合点ＰC3、ＰC4の位置も特定される。
【００３７】
次に、結合点ＰC1、ＰC3の位置に基づき、左太もも５０、左すね５２（第１の関節運動オブジェクト組）の位置及び方向情報を求め、結合点ＰC2、ＰC4の位置に基づき、右太もも５４、右すね５６（第２の関節運動オブジェクト組）の位置及び方向情報を求める（ステップＵ５）。即ち、図１１（Ｂ）において点ＰC1、ＰC3の位置に基づき、点ＰC1、ＰC3間の距離ｄ1を求める。点ＰC1、ＰC5間の距離ｄ2は、左すね５２のオブジェクトの長さであり既に決まっている。同様に点ＰC3、ＰC5間の距離ｄ3も、左太もも５０のオブジェクトの長さであり既に決まっている。従って距離ｄ1、ｄ2、ｄ3が全て特定され、点ＰC1、ＰC3、ＰC5から成る三角形の全ての内角が特定される。これにより、腰４４に対する左太もも５０の相対方向、左太もも５０に対する左すね５２の相対方向が特定され、左太もも５０、左すね５２の位置及び方向が特定される。右太もも５４、右すね５６の位置及び方向についても同様にして特定される。
【００３８】
以上のようにすることで、本実施例によれば、ボード４２と、ボード４２の移動に慣性を持って追従する腰４４との間を結合する左右の足の、スムーズな関節運動を実現することが可能となる。なお腰４４をボード４２の親にしたり、腰４４とボード４２に親子関係を持たせないようにする親子関係構造とすることも可能である。
【００３９】
次に、本実施例のハードウェア構成の一例について図１２を用いて説明する。同図に示す装置では、ＣＰＵ１０００、ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００４、情報記憶媒体１００６、音合成ＩＣ１００８、画像合成ＩＣ１０１０、Ｉ／Ｏポート１０１２、１０１４が、システムバス１０１６により相互にデータ送受信可能に接続されている。そして前記画像合成ＩＣ１０１０にはディスプレイ１０１８が接続され、音合成ＩＣ１００８にはスピーカ１０２０が接続され、Ｉ／Ｏポート１０１２にはコントロール装置１０２２が接続され、Ｉ／Ｏポート１０１４には通信装置１０２４が接続されている。
【００４０】
情報記憶媒体１００６は、ゲームプログラム、表示物を表現するための画像情報等が主に格納されるものであり、ＣＤ−ＲＯＭ、ゲームカセット、ＩＣカード、ＭＯ、ＦＤ、メモリ等が用いられる。例えば家庭用ゲーム装置ではゲームプログラム等を格納する情報記憶媒体としてＣＤ−ＲＯＭ、ゲームカセットが、業務用ゲーム装置ではＲＯＭ等のメモリが用いられる。
【００４１】
コントロール装置１０２２はゲームコントローラに相当するものであり、プレーヤがゲーム進行に応じて行う判断の結果を装置本体に入力するための装置である。
【００４２】
情報記憶媒体１００６に格納されるゲームプログラム、ＲＯＭ１００２に格納されるシステムプログラム（装置本体の初期化情報等）、コントロール装置１０２２によって入力される信号等に従って、ＣＰＵ１０００は装置全体の制御や各種データ処理を行う。ＲＡＭ１００４はこのＣＰＵ１０００の作業領域等として用いられる記憶手段であり、情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２の所与の内容、あるいはＣＰＵ１０００の演算結果等が格納される。また移動体オブジェクト、マップオブジェクト、関節運動オブジェクトの空間情報、マップブロック情報、マップの高さ情報等の論理的な構成を持つデータ構造は、ＲＡＭ、情報記憶媒体等に構築されることになる。
【００４３】
更に、この種の装置には音合成ＩＣ１００８と画像合成ＩＣ１０１０とが設けられていてゲーム音やゲーム画面の好適な出力が行えるようになっている。音合成ＩＣ１００８は情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２に記憶される情報に基づいて効果音やバックグラウンド音楽等のゲーム音を合成する集積回路であり、合成されたゲーム音はスピーカ１０２０によって出力される。また、画像合成ＩＣ１０１０は、ＲＡＭ１００４、ＲＯＭ１００２、情報記憶媒体１００６等から送られる画像情報に基づいてディスプレイ１０１８に出力するための画素情報を合成する集積回路である。なおディスプレイ１０１８として、いわゆるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）と呼ばれるものを使用することもできる。
【００４４】
また、通信装置１０２４はゲーム装置内部で利用される各種の情報を外部とやりとりするものであり、他のゲーム装置と接続されてゲームプログラムに応じた所与の情報を送受したり、通信回線を介してゲームプログラム等の情報を送受することなどに利用される。
【００４５】
そして図１〜図５、図８（Ａ）〜（Ｄ）、図１０〜図１１（Ｂ）で説明した種々の処理は、図６、図７、図９のフローチャートに示した処理等を行うプログラムを格納した情報記憶媒体１００６と、該プログラムに従って動作するＣＰＵ１０００、画像合成ＩＣ１０１０等によって実現される。なお画像合成ＩＣ１０１０、音合成ＩＣ１００８等で行われる処理は、ＣＰＵ１０００あるいは汎用のＤＳＰ等によりソフトウェア的に行ってもよい。
【００４６】
図１３（Ａ）に本実施例を業務用ゲーム装置に適用した場合の例を示す。プレーヤ１１００は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すような視界画像が映し出されるディスプレイ１１０４を見ながら、操作部であるボタン１１０２、ボード１１０３等を操作してゲームプレイを楽しむ。そして装置内にはＩＣ基板１１０６が内蔵され、ＩＣ基板１１０６には、ＣＰＵ、画像合成ＩＣ、音合成ＩＣ等が実装される。そして第１、第２の移動体オブジェクト（第１、第２のオブジェクト）の位置及び方向を求めるための情報、第１の移動体オブジェクト側の結合点並びに第２の移動体オブジェクト側の結合点の位置に基づいて、結合点間を結合する関節運動オブジェクト組の位置及び方向を求めるための情報、所与の視点位置、視線方向での視界画像を求めるための情報、マップの高さ情報に基づいて第１の移動体オブジェクトを移動させ、第２の移動体オブジェクトを、慣性を持たせて第１の移動体の移動に追従させるための情報等は、ＩＣ基板１１０６上の情報記憶媒体であるメモリ１１０８に格納される。以下、これらの情報を格納情報と呼ぶ。これらの格納情報は、上記の種々の処理を行うためのプログラムコード、画像情報、音情報、表示物の形状情報、テーブルデータ、プレーヤ情報等の少なくとも１つを含むものである。
【００４７】
図１３（Ｂ）に、本実施例を家庭用のゲーム装置に適用した場合の例を示す。プレーヤはディスプレイ１２００に映し出されたゲーム画面を見ながら、ゲームコントローラ１２０２、１２０４を操作してゲームを楽しむ。この場合、上記格納情報は、本体装置に着脱自在な情報記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭ１２０６、ＩＣカード１２０８、１２０９等に格納されている。
【００４８】
図１３（Ｃ）に、ホスト装置１３００と、このホスト装置１３００と通信回線１３０２を介して接続される端末１３０４ー1〜１３０４-nとを含むゲーム装置に本実施例を適用した場合の例を示す。この場合、上記格納情報は、例えばホスト装置１３００が制御可能な磁気ディスク装置、磁気テープ装置、メモリ等の情報記憶媒体１３０６に格納されている。端末１３０４ー1〜１３０４-nが、ＣＰＵ、画像合成ＩＣ、音合成ＩＣを有し、スタンドアロンでゲーム画像、ゲーム音を合成できるものである場合には、ホスト装置１３００からは、ゲーム画像、ゲーム音を合成するためのゲームプログラム等が端末１３０４ー1〜１３０４-nに配送される。一方、スタンドアロンで合成できない場合には、ホスト装置１３００がゲーム画像、ゲーム音を合成し、これを端末１３０４ー1〜１３０４-nに伝送し端末において出力することになる。
【００４９】
なお本発明は、上記実施例で説明したものに限らず、種々の変形実施が可能である。
【００５０】
例えば本発明は、マップ上を移動する第１の移動体オブジェクトと、この第１の移動体オブジェクトに追従する第２の移動体オブジェクト間でオブジェクト組を関節運動させる場合に特に有効であるが、マップ上を移動しない第１、第２のオブジェクト間でオブジェクト組を関節運動させる場合にも適用できる。
【００５１】
また本実施例では、第１の移動体オブジェクト（第１のオブジェクト）側の結合点、第２の移動体オブジェクト（第２のオブジェクト）側の結合点の数が、各々、２つの場合について説明したが、本発明は、これらが３以上の場合にも適用できる。
【００５２】
また関節運動オブジェクト組は２つのオブジェクトにより構成されることが特に望ましいが、オブジェクトが３以上の場合にも本発明は適用可能である。
【００５３】
また本実施例では、第１の移動体オブジェクト（第１のオブジェクト）がスノーボード、スキー等の搭乗体であり、第２の移動体オブジェクト（第２のオブジェクト）がゲームキャラクタの一部を構成するものである場合について主に説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えばゲームキャラクタがバーベル等を持ち上げたり、鉄棒競技をしたりする場合の関節運動等にも本発明は適用可能である。
【００５４】
また第１、第２の移動体オブジェクト（第１、第２のオブジェクト）の位置と、結合点の少なくとも一方を同一の位置にしてもよい。例えば図１１（Ａ）で、Ｐ1とＰC1を同一にしたり、Ｐ2とＰC3を同一にした場合も本発明の範囲に含まれる。
【００５５】
また、本実施例では、スノーボードゲームを例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、例えばスキー、水上スキー、水上バイク等の種々のゲームに適用できる。
【００５６】
また本発明は、業務用のゲーム装置、家庭用のゲーム装置、操縦訓練のためのシミュレータ装置、多数のプレーヤが参加する大型アトラクション装置等、種々のものに適用できる。
【００５７】
また本実施例で説明した処理部、画像合成部等で行われる処理も、本実施例では単にその一例を示したものであり、本発明における処理はこれらに限定されるものではない。
【００５８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の機能ブロック図の一例である
【図２】図２（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例により表示される視界画像の一例である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、オブジェクトの関節運動を示す画像の一例である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、マップの高さを特定する処理について説明するための図である。
【図５】マップオブジェクトの設定について説明するための図である。
【図６】移動体の位置を求める処理の例を示すフローチャートである。
【図７】ジャンプ時の移動体の位置を求める処理の例を示すフローチャートである。
【図８】図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、ボードと腰の位置を求める処理について説明するための図である。
【図９】オブジェクトの関節運動処理の例を示すフローチャートである。
【図１０】オブジェクト間の親子関係構造について説明するための図である。
【図１１】図１１（Ａ）、（Ｂ）は、オブジェクトの関節運動を説明するための図である。
【図１２】本実施例を実現するハードウェアの構成の一例を示す図である。
【図１３】図１３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本実施例が適用される種々の形態の装置を示す図である。
【符号の説明】
１０表示部
１２操作部
４０仮想プレーヤ
４２ボード（第１の移動体オブジェクト）
４４腰（第２の移動体オブジェクト）
４５左足（関節運動オブジェクト組）
４６右足（関節運動オブジェクト組）
５０左太もも
５２左すね
５４右太もも
５６右すね
Ｐ1 第１の移動体の位置
Ｐ2 第２の移動体の位置
ＰC1、ＰC2、ＰC3、ＰC4 結合点
１００処理部
１１０移動体演算部
１１２視点演算部
１２０関節運動演算部
１３０マップ設定部
１３２マップ高さ設定部
１３４マップオブジェクト設定部
１４０空間情報記憶部
２００画像合成部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-dimensional simulator device and an information storage medium capable of synthesizing a view field image in an object space.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
Conventionally, there is known a three-dimensional simulator device that arranges a plurality of objects in an object space, which is a virtual three-dimensional space, and synthesizes a view field image from a given viewpoint position. It is very popular as a way to experience reality.
[0003]
In this type of three-dimensional simulator device, a more realistic expression is required in order for the player to experience a so-called virtual reality. For this reason, for example, when realizing a simulation device such as a snowboard, a technique for realistically simulating how the virtual player's posture changes on the screen and how the virtual player's legs are bent and extended is desired.
[0004]
The present invention has been made to solve the technical problems as described above, and the object of the present invention is to provide a three-dimensional simulation that can realistically simulate the joint motion of an object caused by a change in the height of the map. To provide a simulator device and an information storage medium.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a three-dimensional simulator device that synthesizes a visual field image that is visible in a given viewpoint position and line-of-sight direction in an object space, and is a first that moves on a map in the object space Mobile object calculating means for obtaining at least one of position and direction information of the moving object of the second object and position information and direction information of the second moving object following the movement of the first moving object; Position information of the first to Kth coupling points specified by at least one of the position and direction information of the first moving object and the position information specified by at least one of the position and direction information of the second moving object. The first coupling point between the first coupling point and the (K + 1) th coupling point is based on the positional information of the (K + 1) -second K coupling point. At least one of position and direction information of the articulation object set, and at least one of position and direction information of the second articulation object set connecting between the second connection point and the (K + 2) connection point; ..... joint map calculating means for determining at least one of position and direction information of K-th joint motion object group connecting between K-th joint point and second-K joint point, and constituting the map Means for synthesizing a view image including images of the map object, the first and second moving body objects, and the first to Kth joint motion object sets.
[0006]
According to the present invention, the first moving object moves on the map, and the second moving object moves following the first moving object. The first to Kth coupling points specified by the position and direction of the first moving object, and the (K + 1) to 2K coupling points specified by the position and direction of the second moving object. The first to Kth joint motion objects perform joint motion while connecting the two. Thereby, the joint motion of the object set that is smoothly bent and extended can be realistically expressed with a small processing load by the positional relationship between the first and second moving objects. Note that the articulation object set may be composed of at least two objects.
[0007]
According to the present invention, the moving body computing means moves the first moving body object based on the height information of the map, and the second moving body object has the inertia while having inertia. It is characterized by following the movement of the moving object. In this way, it is possible to realize a smooth joint motion of the joint motion object group that couples between the first and second moving objects whose positional relationship changes with the change in the height of the map.
[0008]
According to the present invention, the first moving object is a vehicle, and the second moving object constitutes at least a part of a game character riding on the vehicle. The articulation object set is a foot or a hand of the game character. In this way, for example, it is possible to realistically simulate how the feet of the virtual player, which is the second moving body, who rides on the snowboard, which is the first moving body object, smoothly articulate.
[0009]
The present invention is also a three-dimensional simulator device that synthesizes a visual field image that is visible in a given viewpoint position and line-of-sight direction in an object space, and is specified by at least one of position and direction information of a first object in the object space. Position information of the first to Kth connection points, and position information of the (K + 1) th to 2nd K connection points specified by at least one of the position and direction information of the second object in the object space. Based on at least one of the position and direction information of the first articulation object set that connects between the first connection point and the (K + 1) th connection point, the second connection point, and the (K + 2) th connection point. At least one of the position and orientation information of the second articulation object group that connects between the connection points, and ........, the connection between the Kth connection point and the second K connection point. A joint motion calculation means for obtaining at least one of position and direction information of the Kth joint motion object set, and a view image including images of the first and second objects and the first to Kth joint motion object sets And a means for synthesizing.
[0010]
According to the present invention, the joint motion of an object set that smoothly bends and stretches can be realistically expressed with a small processing load by the positional relationship between the first and second objects. In the present invention, the first and second objects are not necessarily moving objects, and the first and second objects do not have to move on the map.
[0011]
In the invention, it is preferable that the second object constitutes at least a part of a game character, and the first to K-th joint motion object sets are feet or hands of the game character. . In this way, for example, the joint motion of the hand of the game character that raises and lowers the barbell, the joint motion of the hand during the horizontal bar competition, and the like can be realistically expressed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 shows an example of a functional block diagram of the three-dimensional simulator apparatus according to the present embodiment. Here, the operation unit 12 is for inputting operation information from the player, and the operation information obtained by the operation unit 12 is input to the processing unit 100. The processing unit 100 performs processing for setting an object space in which a plurality of objects representing display objects are arranged based on the operation information, a given program, and the like. And a memory. The image synthesizing unit 200 performs a process of synthesizing a view field image that can be seen at a given viewpoint position and line-of-sight direction in the set object space. And a memory. The view field image obtained by the image composition unit 200 is displayed on the display unit 10.
[0014]
Here, the processing unit 100 includes a moving body calculation unit 110, a joint motion calculation unit 120, a map setting unit 130, and a spatial information storage unit 140.
[0015]
The moving object calculation unit 110 provides real-time position information and direction information of a moving object such as a virtual player (game character) moving in the object space, a snowboard, etc., based on operation information from the operation unit 12, a given program, and the like. It is to be operated on.
[0016]
A viewpoint calculation unit 112 included in the moving object calculation unit 110 obtains a viewpoint position, a line-of-sight direction, and the like following the movement of the moving object based on the position information and direction information of the moving object.
[0017]
The joint motion calculation unit 120 calculates the position information and direction information of the joint motion object group in real time based on the position information and direction information of the mobile body from the mobile body calculation unit 110.
[0018]
The map setting unit 130 sets a map in the object space, and includes a map height setting unit 132 and a map object setting unit 134.
[0019]
The spatial information storage unit 140 stores spatial information of the object space, that is, an object number for specifying the object to be displayed, position information (X, Y, Z) for specifying the arrangement of the object, and direction information (θ, φ). , Ρ) and the like. However, when only at least one of position information and direction information needs to be specified, only one of them needs to be stored. Then, the spatial information stored in the spatial information storage unit 140 is read by the moving body calculation unit 110, the joint motion calculation unit 120, and the map setting unit 130. In this case, the spatial information storage unit 140 stores spatial information in the previous frame of the frame (1 frame = 1/60 seconds). Then, the moving body calculation unit 110, the joint motion calculation unit 120, and the like obtain spatial information in the frame based on the read spatial information and the like. Since the spatial information does not change for a stationary object, such processing is not necessary.
[0020]
FIGS. 2A and 2B show examples of field-of-view images synthesized by the present embodiment. In FIG. 2A, a virtual player 40 riding on a board (snowboard) 42 is shown. In addition, display objects representing snow, a snow surface, and a landscape are also displayed. 2A is a view image near the start point, and FIG. 2B is a view image that can be seen on the course after the start. In the present embodiment, a map of courses with undulations is arranged in the object space, and the virtual player 40 rides on the board 42 on the map.
[0021]
3A and 3B show images representing the joint motion of the object. As shown in FIGS. 3A and 3B, in this embodiment, the shin is formed according to the positional relationship between the board 42 (first moving object) and the waist 44 (second moving object). In addition, the left and right legs 45 and 46 (joint motion object set) composed of thighs are articulated. The board 42 that moves on the map moves up and down as the height of the map changes. The waist 44 follows the vertical movement of the board 42 while having inertia. Then, when the board 42 rises and the waist follows this and rises with a slight delay due to inertia, the left and right legs 45 and 46 perform a joint motion that bends first and then extends with a slight delay. On the other hand, when the board 42 is lowered and the hips follow this and falls with a slight delay due to inertia, the left and right legs 45 and 46 perform the joint motion such that they first extend and then bend with a slight delay. As the map changes in height, the left and right feet 45 and 46 are articulated as described above, thereby greatly improving the realism of the field-of-view image viewed by the player.
[0022]
As shown in FIG. 4A, in this embodiment, the course map in the object space is divided into, for example, map blocks C0 to C35. In FIG. 4B, whether the board 42 (or the virtual player 40 or the viewpoint), which is a moving body, is located in the map block Cj is determined based on the arrangement information of the lines 60 and 62. In this embodiment, based on the determination result, the order of the player, the possibility of time extension, and the like are determined.
[0023]
Further, as shown in FIG. 4 (C), in this embodiment, each map block is divided into a plurality of polygons, for example, triangles, and the triangle in which the position of the board 42 (or the virtual player 40 or the viewpoint) is located. judge. The coefficient of the plane equation of the surface including each triangle is stored in a given storage means, and the board 42 is determined based on the position of the board 42, the coefficient of the plane equation specified by the position, and the plane equation. The height of the map at the position 42 is obtained. The above processing for obtaining the map height at the position of the board 42 is performed in the map height setting unit 132 of FIG.
[0024]
On the other hand, the map object setting unit 134 in FIG. 1 performs a process of setting the arrangement of a map object composed of a plurality of polygons (or curved surfaces) in the object space. FIG. 5 shows an example of a map object set by the map object setting unit 134. An image including the image of this map object is displayed in the view field image. In this embodiment, the map height set by the map height setting unit 132 and the map object have a one-to-one correspondence. Specifically, triangular polygons constituting the map object are arranged at the positions of the triangles constituting the map block (see FIG. 4C). The storage means for storing the above-described plane equation coefficients stores the plane equation coefficients of the plane including the triangular polygon.
[0025]
Next, an example of detailed processing of the mobile object calculation unit 110 will be described. As described above, in this embodiment, the map has undulations. And according to the undulation of this map, the board 42 as a moving body moves up and down. When the board 42 moves up and down, the waist 44 of the virtual player as a moving body moves up and down accordingly. The mobile object computing unit 110 thus performs an operation for obtaining the position and direction of the mobile object that moves up and down in accordance with the undulations of the map.
[0026]
6 and 7 are flowcharts showing detailed processing examples of the mobile object calculation unit 110. FIG. Mobile computing unit 110 First, the speed of the board in the frame of the _{_{n (VX n, VY n,}} VZ n) seek (step S1). This speed is obtained based on the inclination of the map (snow surface) where the board is located, the air resistance depending on the speed, the snow surface resistance, and the like. Based on this speed, the predicted position (X _n , Y * _n , Z _n ) of the board in the nth frame is obtained by the following equations (1), (2), (3), for example (step S2).
_{_{X n = X n-1 +}} VX n (1)
_{_{Y * n = Y n-1}} + VY n (2)
Z _n = Z _n-1 + VZ _n (3)
Here, (X _n−1 , Y _n−1 , Z _n−1 ) represents the position of the board in the (n−1) th frame.
[0027]
Next, the map height Ys _n is obtained based on the position (X _n , Z _n ) (step S3). That is, as already described in FIGS. 4A to 4C, the map block is specified based on the position (X _n , Z _n ), and any of the triangles constituting the map block is specified. . Then, the coefficient of the identified triangular plane equation is read out, and the map height Ys _n is obtained based on the coefficient, the position (X _n , Z _n ), and the plane equation.
[0028]
Next, the this map height Ys _n, based on the expected height Y * _n boards, the board to determine whether is put into the snow surface is a map (Step S4). The board sinks into the snow surface, for example, when the board rises forward and there is a slope. Then, as shown in FIG. 8 (A), when the board 42 sinks into the snow surface 48, as shown in FIG. 8 (B), the distance H _n between the board 42 and the waist 44 is shortened, and the board 42 the height Y _n and height YS _n of snow 48 raises the board 42 to equal the (step S5, S6). At this time, the distance to shrink the distance H _n in the present embodiment, since the equal to the distance for raising the board 42, will remain unchanged at waist level 44. That is, a certain degree of inertia is given to the waist so that the waist 44 does not rise immediately as the board 42 rises. In order to make the movement of the virtual player natural when the distance H _n between the board 42 and the waist 44 is reduced, in this embodiment, as shown in FIGS. The joints 45 and 46 are caused to perform joint movement according to the reduction in distance.
[0029]
Next, a process of reflecting the distance H _n on the speed VY _{n + 1} is performed (step S7). This VY _{n + 1} is used for calculating the board position in the next (n + 1) th frame (see the above equation (2)). H ₀ is the distance between the board 42 and the waist 44 in the basic posture. By this process, the waist 44 following the movement of the board 42 can be gradually raised while being delayed from the rise of the board 42.
[0030]
If the board 42 is not indented into the snow surface 48 and the board 42 is positioned above the given height from the snow surface 48, the process proceeds to the jump mode process shown in FIG. 7 (step S9). In the jump mode, processes similar to steps S1 to S4 in the ground mode in FIG. 6 are performed in steps T1 to T4. When the jump ends and the board 42 sinks into the snow surface 48, processing similar to steps S5 and S6 in the grounding mode is performed in steps T5 and T6, and then the grounding mode in FIG. 6 is returned to in step T7.
[0031]
As shown in FIG. 8C, when the board 42 is located at a position lower than a given height from the snow surface, the distance H _n between the board 42 and the waist 44 is set as shown in FIG. with stretching, so that the height YS _n height Y _n and snow 48 of the board 42 is equal to lower the board 42 (step S10, S11). At this time, in this embodiment, the distance that the distance H _n extends is set to half the descending distance of the board 42. Thereby, the waist 44 has a smaller inertia than the case of FIG. 8 (A), (B). In order to make the movement of the virtual player natural when the distance H _n between the board 42 and the waist 44 increases, in this embodiment, as shown in FIGS. The joints 45 and 46 are caused to perform joint movement according to the distance extension.
[0032]
Next, a process of reflecting the distance H _n on the speed VY _{n + 1} is performed (step S12). With this process, the waist 44 following the movement of the board 42 can be gradually lowered with a delay of the lowering of the board 42. Finally, a process for obtaining the position of the waist 44 is performed based on the board position (X _n , Y _n , Z _n ) and the distance H _n (step S13). Note that the moving object calculation unit 110 also obtains the direction information (θ, φ, ρ) of the board 42, the waist 44, and the like based on the inclination angle of the snow surface, operation information from the player, and the like.
[0033]
Next, an example of detailed processing of the joint motion calculation unit 120 will be described. As described above, and as shown in steps U1 and U2 of the flowchart of FIG. 9, the moving body computing unit 110 obtains the position and direction information of the board 42 and the waist 44, and these pieces of information are used as the joint motion computing unit 120. Is input. The joint motion calculation unit 120 performs processing for jointing the left and right feet (thighs and shins) based on these pieces of information.
[0034]
Assume that the parent-child relationship structure of the board 42, waist 44, left thigh 50, left shin 52, right thigh 54, and right shin 56 is as shown in FIG. Then, depending on the positional relationship between the board 42 and the waist 44, a situation occurs such as the left shin 52 and the right shin 56 separating from the board, and smooth joint motion cannot be expressed. That is, when expressing the joint motion of the foot of the virtual player riding on the board, a new constraint that the left shin 52 and the right shin 56 must be moved so that the left shin 52 and the right shin 56 are not separated from the board 42. A condition is added. Therefore, smooth joint motion cannot be expressed only by the parent-child relationship structure based on the idea shown in FIG.
[0035]
In order to solve this problem, in this embodiment, the following processing is adopted to realize smooth joint motion of the left and right feet. In FIG. 11A, the position of the board 42 (first moving object) (the position of the point P1) and the direction information have already been obtained by the moving object calculation unit 110. The joint motion calculation unit 120 first identifies the positions of the board-side coupling points PC1 and PC2 (the positions of the left and right shoe objects) using these position and direction information (step U3 in FIG. 9). Since the relative positions of the connection points PC1 and PC2 with respect to the board 42 are fixed, if the position and direction of the board 42 are determined, the positions of the connection points PC1 and PC2 are also specified.
[0036]
Also, the position of the waist 44 (second moving object) (the position of the point P2) and direction information have already been obtained by the moving object calculation unit 110. The joint motion calculation unit 120 specifies the positions of the coupling points PC3 and PC4 on the lumbar side using these position and direction information (step U4). Since the relative positions of the connection points PC3 and PC4 with respect to the waist 44 are fixed, if the position and direction of the waist 44 are determined, the positions of the connection points PC3 and PC4 are also specified.
[0037]
Next, the position and direction information of the left thigh 50 and the left shin 52 (first joint motion object set) are obtained based on the positions of the connection points PC1, PC3, and the right thigh 54 is determined based on the positions of the connection points PC2, PC4. The position and direction information of the right shin 56 (second articulation object set) is obtained (step U5). That is, in FIG. 11B, the distance d1 between the points PC1 and PC3 is obtained based on the positions of the points PC1 and PC3. The distance d2 between the points PC1 and PC5 is the length of the object of the left shin 52 and is already determined. Similarly, the distance d3 between the points PC3 and PC5 is also the length of the object of 50 in the left thigh and is already determined. Accordingly, the distances d1, d2, and d3 are all specified, and all the interior angles of the triangle composed of the points PC1, PC3, and PC5 are specified. Thereby, the relative direction of the left thigh 50 with respect to the waist 44 and the relative direction of the left shin 52 with respect to the left thigh 50 are specified, and the position and direction of the left thigh 50 and the left shin 52 are specified. The positions and directions of the right thigh 54 and the right shin 56 are specified in the same manner.
[0038]
As described above, according to the present embodiment, a smooth joint motion of the left and right feet that join between the board 42 and the waist 44 that follows the movement of the board 42 with inertia is realized. It becomes possible. It is also possible to adopt a parent-child relationship structure in which the waist 44 is used as the parent of the board 42, or the waist 44 and the board 42 are not given a parent-child relationship.
[0039]
Next, an example of the hardware configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the apparatus shown in the figure, a CPU 1000, a ROM 1002, a RAM 1004, an information storage medium 1006, a sound synthesis IC 1008, an image synthesis IC 1010, and I / O ports 1012, 1014 are connected to each other via a system bus 1016 so that data can be transmitted and received. A display 1018 is connected to the image synthesis IC 1010, a speaker 1020 is connected to the sound synthesis IC 1008, a control device 1022 is connected to the I / O port 1012, and a communication device 1024 is connected to the I / O port 1014. Has been.
[0040]
The information storage medium 1006 mainly stores game programs, image information for representing display objects, and the like, and a CD-ROM, game cassette, IC card, MO, FD, memory, or the like is used. For example, a home game device uses a CD-ROM or game cassette as an information storage medium for storing a game program or the like, and an arcade game device uses a memory such as a ROM.
[0041]
The control device 1022 corresponds to a game controller, and is a device for inputting the result of the determination made by the player in accordance with the progress of the game to the device main body.
[0042]
In accordance with a game program stored in the information storage medium 1006, a system program stored in the ROM 1002 (such as device initialization information), a signal input by the control device 1022, the CPU 1000 controls the entire device and performs various data processing. Do. The RAM 1004 is a storage means used as a work area of the CPU 1000 and stores the given contents of the information storage medium 1006 and the ROM 1002 or the calculation result of the CPU 1000. In addition, a data structure having a logical configuration such as space information, map block information, and map height information of a moving object, a map object, and a joint motion object is constructed in a RAM, an information storage medium, or the like.
[0043]
Furthermore, this type of apparatus is provided with a sound synthesis IC 1008 and an image synthesis IC 1010 so that game sounds and game screens can be suitably output. The sound synthesis IC 1008 is an integrated circuit that synthesizes game sounds such as sound effects and background music based on information stored in the information storage medium 1006 and the ROM 1002, and the synthesized game sounds are output by the speaker 1020. The image synthesis IC 1010 is an integrated circuit that synthesizes pixel information to be output to the display 1018 based on image information sent from the RAM 1004, the ROM 1002, the information storage medium 1006, and the like. As the display 1018, a so-called head mounted display (HMD) can be used.
[0044]
The communication device 1024 exchanges various types of information used inside the game device with the outside. The communication device 1024 is connected to other game devices to send and receive given information according to the game program, and to connect a communication line. It is used for sending and receiving information such as game programs.
[0045]
The various processes described in FIGS. 1 to 5, 8 </ b> A to 8 </ b> D, and FIGS. 10 to 11 </ b> B perform the processes shown in the flowcharts of FIGS. 6, 7, and 9. It is realized by an information storage medium 1006 that stores a program, a CPU 1000 that operates according to the program, an image composition IC 1010, and the like. Note that the processing performed by the image synthesis IC 1010, the sound synthesis IC 1008, and the like may be performed by software using the CPU 1000 or a general-purpose DSP.
[0046]
FIG. 13A shows an example in which this embodiment is applied to an arcade game machine. The player 1100 enjoys game play by operating the buttons 1102, the board 1103, and the like which are operation units while viewing the display 1104 on which the view field images as shown in FIGS. 2A and 2B are displayed. An IC board 1106 is built in the apparatus, and a CPU, an image synthesis IC, a sound synthesis IC, and the like are mounted on the IC board 1106. Information for determining the position and direction of the first and second moving object (first and second objects), the connecting point on the first moving object side, and the connecting point on the second moving object side Information for determining the position and direction of the articulation object pair that connects between the connection points based on the position of the information, information for determining the visual field image in a given viewpoint position, line-of-sight direction, and map height information Based on the information storage medium on the IC substrate 1106, information for moving the first moving body object and causing the second moving body object to follow the movement of the first moving body with inertia. It is stored in a certain memory 1108. Hereinafter, these pieces of information are referred to as stored information. The stored information includes at least one of program code, image information, sound information, display object shape information, table data, player information, and the like for performing the various processes described above.
[0047]
FIG. 13B shows an example in which this embodiment is applied to a home game device. The player enjoys the game by operating the game controllers 1202 and 1204 while viewing the game screen displayed on the display 1200. In this case, the stored information is stored in a CD-ROM 1206, IC cards 1208, 1209, etc., which are information storage media detachable from the main unit.
[0048]
FIG. 13C shows an example in which the present embodiment is applied to a game device including a host device 1300 and terminals 1304-1 to 1304 -n connected to the host device 1300 via a communication line 1302. Show. In this case, the stored information is stored in an information storage medium 1306 such as a magnetic disk device, a magnetic tape device, or a memory that can be controlled by the host device 1300, for example. When the terminals 1304-1 to 1304-n have a CPU, an image synthesis IC, and a sound synthesis IC and can synthesize game images and game sounds in a stand-alone manner, the host device 1300 receives game images and games. A game program or the like for synthesizing sound is delivered to the terminals 1304-1 to 1304-n. On the other hand, when it is not possible to synthesize by stand-alone, the host device 1300 synthesizes a game image and a game sound, transmits them to the terminals 1304-1 to 1304-n, and outputs them at the terminals.
[0049]
The present invention is not limited to that described in the above embodiment, and various modifications can be made.
[0050]
For example, the present invention is particularly effective when the object set is articulated between a first moving object that moves on a map and a second moving object that follows the first moving object. The present invention can also be applied to the case where the object set is articulated between the first and second objects that do not move on the map.
[0051]
In the present embodiment, the case where the number of connection points on the first moving object (first object) side and the number of connection points on the second moving object (second object) side are two is described. However, the present invention can also be applied to cases where these are three or more.
[0052]
The articulation object set is particularly preferably composed of two objects, but the present invention can also be applied to a case where there are three or more objects.
[0053]
In this embodiment, the first moving body object (first object) is a boarding body such as snowboard or ski, and the second moving body object (second object) constitutes a part of the game character. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention is also applicable to articulation when a game character lifts a barbell or the like or plays a horizontal bar.
[0054]
Further, the position of the first and second moving object (first and second objects) and at least one of the coupling points may be the same position. For example, in FIG. 11A, the case where P1 and PC1 are the same or P2 and PC3 are the same is also included in the scope of the present invention.
[0055]
In this embodiment, a snowboard game has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to various games such as skiing, water skiing, and water bikes.
[0056]
Further, the present invention can be applied to various devices such as a game device for business use, a game device for home use, a simulator device for operation training, and a large attraction device in which a large number of players participate.
[0057]
In addition, the processing performed in the processing unit, the image composition unit, and the like described in the present embodiment is merely an example in the present embodiment, and the processing in the present invention is not limited to these.
[0058]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of a functional block diagram of the present embodiment. FIGS. 2A and 2B are examples of a view field image displayed by the present embodiment.
FIGS. 3A and 3B are examples of images showing the joint motion of an object.
FIGS. 4A, 4B, and 4C are diagrams for explaining processing for specifying the height of a map. FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining setting of a map object.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of processing for obtaining a position of a moving object.
FIG. 7 is a flowchart showing an example of processing for obtaining the position of a moving body at the time of jumping.
FIGS. 8A, 8B, 8C, and 8D are diagrams for explaining processing for obtaining the positions of the board and the waist.
FIG. 9 is a flowchart showing an example of joint motion processing of an object.
FIG. 10 is a diagram for explaining a parent-child relationship structure between objects;
FIGS. 11A and 11B are diagrams for explaining the joint motion of an object. FIGS.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration that implements the present embodiment;
FIGS. 13A, 13B, and 13C are diagrams illustrating various types of apparatuses to which the present embodiment is applied.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Display part 12 Operation part 40 Virtual player 42 Board (1st moving body object)
44 Waist (second moving object)
45 Left foot (joint motion object set)
46 Right foot (joint motion object set)
50 left thigh 52 left shin 54 right thigh 56 right shin P1 first moving body position P2 second moving body position PC1, PC2, PC3, PC4 connection point 100 processing unit 110 moving body calculation unit 112 viewpoint calculation unit 120 Joint motion calculation unit 130 Map setting unit 132 Map height setting unit 134 Map object setting unit 140 Spatial information storage unit 200 Image composition unit

Claims

オブジェクト空間内の所与の視点位置、視線方向において見える視界画像を合成する３次元シミュレータ装置であって、
オブジェクト空間内のマップ上を移動する第１の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方と、該第１の移動体オブジェクトの移動に追従する第２の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方を求める移動体演算手段と、
前記第１の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方により特定される第１〜第Ｋの結合点の位置情報と、前記第２の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方により特定される第（Ｋ＋１）〜第２Ｋの結合点の位置情報とに基づいて、第１の結合点と第（Ｋ＋１）の結合点との間を結合する第１の関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方と、第２の結合点と第（Ｋ＋２）の結合点の間を結合する第２の関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方と、・・・・・・第Ｋの結合点と第２Ｋの結合点との間を結合する第Ｋの関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方とを求める関節運動演算手段と、
前記第１の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方と、前記第２の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方と、前記関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方とに基づき、前記マップを構成するマップオブジェクト、前記第１、第２の移動体オブジェクト並びに前記第１〜第Ｋの関節運動オブジェクト組の画像を含む視界画像を合成する手段とを含むことを特徴とする３次元シミュレータ装置。A three-dimensional simulator device that synthesizes a field-of-view image that is visible in a given viewpoint position and line-of-sight direction in an object space,
At least one of the position and direction information of the first moving object that moves on the map in the object space, and the position and direction information of the second moving object that follows the movement of the first moving object. A mobile object calculation means for obtaining one;
Identified by position information of the first to Kth coupling points specified by at least one of the position and direction information of the first moving object and at least one of position and direction information of the second moving object. Position and direction information of the first articulation object set that connects between the first connection point and the (K + 1) th connection point based on the position information of the (K + 1) th to 2Kth connection points And at least one of the position and direction information of the second articulation object group connecting between the second connection point and the (K + 2) th connection point, and the Kth connection Articulation calculation means for obtaining at least one of position and direction information of a Kth articulation object set that connects between the point and the second K coupling point;
Based on at least one of the position and direction information of the first moving object, at least one of the position and direction information of the second moving object, and at least one of the position and direction information of the articulation object set 3 and a map object constituting the map, the first and second moving body objects, and means for synthesizing a field-of-view image including images of the first to K-th joint motion object sets. Dimensional simulator device.

請求項１において、
前記移動体演算手段は、
前記第１の移動体オブジェクトを、前記マップの高さ情報に基づいて移動させ、前記第２の移動体オブジェクトを、慣性を持たせながら前記第１の移動体オブジェクトの移動に追従させることを特徴とする３次元シミュレータ装置。In claim 1,
The moving body computing means includes
The first moving object is moved based on the height information of the map, and the second moving object is caused to follow the movement of the first moving object with inertia. A three-dimensional simulator device.

請求項１又は２のいずれかにおいて、
前記第１の移動体オブジェクトは搭乗体であり、前記第２の移動体オブジェクトは該搭乗体に乗るゲームキャラクタの少なくとも一部を構成するものであり、前記第１〜第Ｋの関節運動オブジェクト組は該ゲームキャラクタの足又は手であることを特徴とする３次元シミュレータ装置。In either claim 1 or 2,
The first moving body object is a boarding body, the second moving body object constitutes at least a part of a game character riding on the boarding body, and the first to Kth joint motion object sets Is a foot or a hand of the game character.

オブジェクト空間内の所与の視点位置、視線方向において見える視界画像を合成する３次元シミュレータ装置であって、
第１のオブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方により特定される第１〜第Ｋの結合点の位置情報と、第２のオブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方により特定される第（Ｋ＋１）〜第２Ｋの結合点の位置情報とに基づいて、第１の結合点と第（Ｋ＋１）の結合点との間を結合する第１の関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方と、第２の結合点と第（Ｋ＋２）の結合点の間を結合する第２の関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方と、・・・・・・第Ｋの結合点と第２Ｋの結合点との間を結合する第Ｋの関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方とを求める関節運動演算手段と、
前記第１のオブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方と、前記第２のオブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方と、前記関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方とに基づき、前記第１、第２のオブジェクト並びに前記第１〜第Ｋの関節運動オブジェクト組の画像を含む視界画像を合成する手段とを含むことを特徴とする３次元シミュレータ装置。A three-dimensional simulator device that synthesizes a field-of-view image that is visible in a given viewpoint position and line-of-sight direction in an object space,
Position information of the first to Kth coupling points specified by at least one of the position and direction information of the first object, and (K + 1) th to (K + 1) -th of positions specified by at least one of the position and direction information of the second object. And at least one of position and direction information of the first articulation object group that connects between the first connection point and the (K + 1) th connection point based on the position information of the second K connection point; At least one of position and orientation information of the second articulation object set that connects between the second connection point and the (K + 2) th connection point, and the connection between the Kth connection point and the second K Articulation calculation means for obtaining at least one of position and direction information of a K-th articulation object group connecting between points;
Based on at least one of the position and direction information of the first object, at least one of the position and direction information of the second object, and at least one of the position and direction information of the articulation object set, the first And a means for synthesizing a field-of-view image including images of the second object and the first to Kth articulation object sets.

請求項４において、
前記第２のオブジェクトはゲームキャラクタの少なくとも一部を構成するものであり、前記第１〜第Ｋの関節運動オブジェクト組は該ゲームキャラクタの足又は手であることを特徴とする３次元シミュレータ装置。In claim 4,
The three-dimensional simulator device, wherein the second object constitutes at least a part of a game character, and the first to K-th joint motion object groups are feet or hands of the game character.

オブジェクト空間内の所与の視点位置、視線方向において見える視界画像を合成するための情報を少なくとも格納する情報記憶媒体であって、
オブジェクト空間内のマップ上を移動する第１の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方と、該第１の移動体オブジェクトの移動に追従する第２の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方を求める移動体演算手段と、
前記第１の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方により特定される第１〜第Ｋの結合点の位置情報と、前記第２の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方により特定される第（Ｋ＋１）〜第２Ｋの結合点の位置情報とに基づいて、第１の結合点と第（Ｋ＋１）の結合点との間を結合する第１の関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方と、第２の結合点と第（Ｋ＋２）の結合点の間を結合する第２の関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方と、・・・・・・第Ｋの結合点と第２Ｋの結合点との間を結合する第Ｋの関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方とを求める関節運動演算手段と、
前記第１の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方と、前記第２の移動体オブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方と、前記関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方とに基づき、前記マップを構成するマップオブジェクト、前記第１、第２の移動体オブジェクト並びに前記第１〜第Ｋの関節運動オブジェクト組の画像を含む視界画像を合成する手段として、
コンピューターを機能させるプログラムを記憶したことを特徴とする情報記憶媒体。An information storage medium for storing at least information for synthesizing a visual field image that can be seen in a given viewpoint position and line-of-sight direction in an object space,
At least one of the position and direction information of the first moving object that moves on the map in the object space, and the position and direction information of the second moving object that follows the movement of the first moving object. A mobile object calculation means for obtaining one;
Identified by position information of the first to Kth coupling points specified by at least one of the position and direction information of the first moving object and at least one of position and direction information of the second moving object. Position and direction information of the first articulation object set that connects between the first connection point and the (K + 1) th connection point based on the position information of the (K + 1) th to 2nd K connection points And at least one of the position and direction information of the second articulation object group connecting between the second connection point and the (K + 2) th connection point, and the Kth connection Articulation calculation means for obtaining at least one of position and direction information of a Kth articulation object set that connects between the point and the second K coupling point;
Based on at least one of the position and direction information of the first moving object, at least one of the position and direction information of the second moving object, and at least one of the position and direction information of the articulation object set As means for synthesizing a field image including images of the map object constituting the map, the first and second moving body objects, and the first to Kth joint motion object sets,
An information storage medium storing a program for causing a computer to function.

オブジェクト空間内の所与の視点位置、視線方向において見える視界画像を合成するための情報を少なくとも格納する情報記憶媒体であって、
第１のオブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方により特定される第１〜第Ｋの結合点の位置情報と、第２のオブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方により特定される第（Ｋ＋１）〜第２Ｋの結合点の位置情報とに基づいて、第１の結合点と第（Ｋ＋１）の結合点との間を結合する第１の関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方と、第２の結合点と第（Ｋ＋２）の結合点の間を結合する第２の関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方と、・・・・・・第Ｋの結合点と第２Ｋの結合点との間を結合する第Ｋの関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方とを求める関節運動演算手段と、
前記第１のオブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方と、前記第２のオブジェクトの位置及び方向情報の少なくとも一方と、前記関節運動オブジェクト組の位置及び方向情報の少なくとも一方とに基づき、前記第１、第２のオブジェクト並びに前記第１〜第Ｋの関節運動オブジェクト組の画像を含む視界画像を合成する手段として、
コンピュータを機能させるプログラムを記憶したことを特徴とする情報記憶媒体。An information storage medium for storing at least information for synthesizing a visual field image that can be seen in a given viewpoint position and line-of-sight direction in an object space,
Position information of the first to Kth coupling points specified by at least one of the position and direction information of the first object, and (K + 1) th to (K + 1) -th of positions specified by at least one of the position and direction information of the second object. And at least one of position and direction information of the first articulation object group that connects between the first connection point and the (K + 1) th connection point based on the position information of the second K connection point; At least one of position and orientation information of the second articulation object set that connects between the second connection point and the (K + 2) th connection point, and the connection between the Kth connection point and the second K Articulation calculation means for obtaining at least one of position and direction information of a K-th articulation object group connecting between points;
Based on at least one of the position and direction information of the first object, at least one of the position and direction information of the second object, and at least one of the position and direction information of the articulation object set, the first As a means for synthesizing a field-of-view image including an image of the second object and the first to Kth articulation object sets,
An information storage medium storing a program for causing a computer to function.