JP4199817B1 - 画像生成装置、画像生成方法、および、プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】弾痕情報記憶部250は、弾痕の凹形状を規定するノーマルマップを含む弾痕情報を記憶する。原画像描画部261は、ライティングを施したオブジェクトを含む原画像を描画する。合成部262は、描画されたオブジェクトの着弾位置に、法線マップを適用した弾痕を合成する。補正値算定部263は、オブジェクトの法線と光源方向との関係に基づいて、補正値を算定する。輝度値算定部264は、弾痕の法線マップによる法線方向と光源方向との関係、並びに、算定された補正値との関係に基づいて、輝度値を算定する。そして、シェーディング部265は、算定された輝度値を使用して、合成位置におけるオブジェクトの明暗を変化させるシェーディングを行う。
【選択図】図2
Description
例えば、敵味方に分かれたキャラクタが銃を撃ち合うようなアクションゲームでは、壁等に着弾した弾痕を瞬時に表示している。また、スノーボードに乗ったキャラクタを操作するようなスポーツゲームでは、スノーボードが移動した雪上にシュプール(軌跡)をリアルタイムに表示している。
しかしながら、ゲームの背景等がより多彩(リアル)になるにつれて、用意すべき弾痕用のテクスチャの数も増加し、描画に必要なメモリの容量を大量に消費するようになってきた。つまり、壁の種類(材質等)だけでなく、壁の色や模様等に応じて細分化したテクスチャが数多く必要となり、メモリを圧迫して残り容量が不足してしまうといった事態が生じるようになっていた。
一方、輝度値算定部は、痕跡が合成された合成位置におけるオブジェクトの法線と光源方向との関係、並びに、合成した痕跡の法線マップによる法線と光源方向との関係、に基づいて、輝度値を算定する。そして、シェーディング部は、算定された輝度値に基づき、合成位置における当該オブジェクトの画像をシェーディングする。例えば、弾痕を合成する壁の画像(テクスチャ)を、算定された輝度値に基づきシェーディングする。
そのため、算定した輝度値に基づき、合成位置におけるオブジェクトの画像をシェーディングすることにより、その痕跡のライティングを適切に補正し、違和感をなくすことができる。また、原画像のオブジェクト(例えば、光源計算済みの壁等)を利用して、その合成位置の画像を補正することにより、光源計算をやり直すような負荷を省くことができる。
この結果、簡易な構成で、画像中に付加される痕跡を違和感なく表示することができる。
一方、補正値算定部は、弾痕が合成された合成位置におけるオブジェクトの法線と光源方向との関係に基づいて、補正値を算定する。また、輝度値算定部は、オブジェクトに合成した弾痕の法線マップによる法線と光源方向との関係、並びに、算定された補正値に基づいて、輝度値を算定する。そして、シェーディング部は、算定された輝度値を使用して、合成位置におけるオブジェクトの明暗を変化させるシェーディングを行う。例えば、弾痕を合成する壁の画像(テクスチャ)について、算定された輝度値を使用して明暗を変化させる。
そのため、算定した輝度値に基づき、合成位置におけるオブジェクトの明暗を変化させるシェーディングを行うことにより、その弾痕のライティングを適切に補正し、違和感をなくすことができる。また、原画像のオブジェクト(例えば、光源計算済みの壁等)を利用して、その合成位置の画像の明暗を変化させることにより、光源計算をやり直すような負荷を省くことができる。
この結果、簡易な構成で、画像中に付加される痕跡を違和感なく表示することができる。
前記シェーディング部は、当該オブジェクトの色の値に、算定された当該輝度値を少なくとも1回乗じることにより、当該オブジェクトの明暗を変化させるシェーディングを行ってもよい。
例えば、輝度値算定部は、合成した弾痕の法線方向と光源方向との内積を求め、その内積とマイナスの補正値との大きい方を、補正値算定部に算定された補正値と加算して輝度値を算定する。そして、シェーディング部は、算定された輝度値と、輝度値と1.0との小さい方と乗算することにより、シェーディングを行う。
前記シェーディング部は、当該オブジェクトの色の値に当該輝度値を乗じた後に、当該弾痕のテクスチャ色に少なくとも所定の合成係数を乗じた値を更に乗じることにより、当該弾痕を強調するように当該オブジェクトの明暗を変化させてもよい。
この場合、暗いところ等が強調されて、弾痕がより目立つものとなる。
一方、輝度値算定ステップでは、痕跡が合成された合成位置におけるオブジェクトの法線と光源方向との関係、並びに、合成した痕跡の法線マップによる法線と光源方向との関係、に基づいて、輝度値を算定する。そして、シェーディングステップでは、算定された輝度値に基づき、合成位置における当該オブジェクトの画像をシェーディングする。例えば、弾痕を合成する壁の画像(テクスチャ)を、算定された輝度値に基づきシェーディングする。
そのため、算定した輝度値に基づき、合成位置におけるオブジェクトの画像をシェーディングすることにより、その痕跡のライティングを適切に補正し、違和感をなくすことができる。また、原画像のオブジェクト(例えば、光源計算済みの壁等)を利用して、その合成位置の画像を補正することにより、光源計算をやり直すような負荷を省くことができる。
この結果、簡易な構成で、画像中に付加される痕跡を違和感なく表示することができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る画像生成装置が実現される典型的なゲーム装置の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。
また、仮想3次元空間に配置され、各種のテクスチャ情報が付加されたポリゴン情報を、Zバッファ法によりレンダリングして、所定の視点位置から仮想3次元空間に配置されたポリゴンを俯瞰したレンダリング画像を得る演算の高速実行も可能である。
また、ユーザからの文字列の編集入力を受け付けるためのキーボードや、各種の位置の指定および選択入力を受け付けるためのマウスなどを接続する形態も採用することができる。
図2は、本実施形態に係る画像生成装置の概要構成を示す模式図である。この画像生成装置は、一例として、敵味方に分かれたキャラクタが銃を撃ち合うようなアクションゲームにおいて、着弾した弾痕等を含めたリアリティのある画像を生成する装置である。以下、本図を参照して説明する。
例えば、自キャラクタ、味方キャラクタ及び、敵キャラクタ等の各キャラクタを構成するプリミティブ(ポリゴン等)の情報や、プリミティブのサーフェイスに貼り付けるためのテクスチャ等の情報を記憶する。
同様に、壁、窓、ドア等を有する建物等の各オブジェクトを構成するプリミティブの情報や、テクスチャ等の情報を記憶する。
なお、RAM 103等が、このようなオブジェクト情報記憶部210として機能しうる。
例えば、光源の種類(点光源、平行光源、スポットライト等)、光源の位置(配置位置、照射範囲、照射方向、強さや減衰等)、及び、光源の色(ディフューズ色、アンビエント色、スペキュラ色等)等の情報を記憶する。
なお、RAM 103等が、このような光源情報記憶部220として機能しうる。
なお、コントローラ105がこのような操作受付部230として機能しうる。
この他にも、キャラクタ等が銃を発砲し、建物等のオブジェクトに着弾した場合に、そのオブジェクトの着弾位置等も管理される。
なお、RAM 103及びCPU 101が、このような位置管理部240として機能しうる。
このノーマルマップは、バンプマッピングを実現するための特殊なテクスチャであり、各テクセルに法線の値が格納され、合成した(マッピングした)ポリゴン等に、擬似的な凹凸を表現するためのものである。なお、弾痕の凹形状は、ローカル座標系の法線にて規定されている。そして、オブジェクトに合成される際に、ワールド座標系に変換され、そのオブジェクトに凹んだ弾痕が表現されることになる。
例えば、弾痕情報記憶部250は、弾痕毎に、テクスチャ(黒やグレーの色のテクスチャ)、アルファチャンネル(アルファ値)、及び、ノーマルマップの情報を記憶している。
具体的には、図3(a)に示すようなテクスチャ、図3(b)に示すようなアルファチャンネル、及び、図3(c)に示すようなノーマルマップを、記憶している。
なお、RAM 103及びCPU 101が、このような弾痕情報記憶部250として機能しうる。
例えば、建物の壁を含むオブジェクトが視界内に配置される場合、図4(a)に示すような壁が原画像として描画される。なお、図4(a)に示す原画像は、ライティングを施されており、リアリティが感じられる画像となっている。
例えば、上述した図4(a)に示すような壁(オブジェクト)に、弾が4発着弾している場合、合成部262は、着弾位置の画像をテクスチャとして利用し、このテクスチャに弾痕のノーマルマップを適用することにより、図4(b)に示すような弾痕D1〜D4を合成する。
なお、図4(b)に示す画像は、壁自体にはリアリティがあるものの、弾痕D1〜D4については、着弾位置の画像をそのままテクスチャとして利用しているため、凹みのライティング等が不自然であり、まわりの壁ともなじんでおらず違和感を感じるものとなっている。
具体的に補正値算定部263は、以下の数式1に基づいて、補正値を算定する。
rate1 = 1.0 − max(0.0,dot(wall_normal, −light_dir));
rate1: 補正値
max: 最大値を求める関数
dot: 内積を求める関数
wall_normal: オブジェクトの法線方向
light_dir: 光源方向(正規化されているもの)
なお、上述した数式1は、一例であり、実際に描画される画像に合わせて、適宜変更可能である。例えば、数式1における「1.0」や「0.0」等は、この値に限られず、適宜増減可能である。
具体的に輝度値算定部264は、以下の数式2に基づいて、補正値を算定する。
rate2 = max(−rate1,dot(pixel_normal,−light_dir)) + rate1;
rate2: 輝度値
max: 最大値を求める関数
rate1: 補正値
dot: 内積を求める関数
pixel_normal: ノーマルマップの法線方向(ワールド座標系に変換されているもの)
light_dir: 光源の方向(正規化されているもの)
なお、上述した数式2は、一例であり、実際に描画される画像に合わせて、適宜変更可能である。
具体的にシェーディング部265は、以下の数式3に基づいて、シェーディングを行う。
result = screen_color * rate2 * min(rate2,1.0);
result: シェーディング結果
screen_color: オブジェクトの色(現在描画されている画面の色)
rate2: 輝度値
min: 最小値を求める関数
なお、上述した数式3は、一例であり、実際に描画される画像に合わせて、適宜変更可能である。例えば、数式3における「1.0」等は、この値に限られず、適宜増減可能である。
この、図5(a)に示す画像は、弾痕D1〜D4について、凹みのライティング等が補正され、まわりの壁とも自然になじんでおり、違和感を感じさせないものとなっている。
なお、シェーディング部265は、弾痕をより目立たせるために、更に、テクスチャ合成係数等を掛け合わせる等の処理を加えてもよい。
具体的にシェーディング部265は、以下の数式4に基づくシェーディングも更に行う。
result2 = result * ((tex_color * テクスチャ合成係数) + (1.0 − テクスチャ合成係数));
result2: 弾痕を目立たせるシェーディング結果
result: 数式3のシェーディング結果
tex_color: 弾痕テクスチャの色
テクスチャ合成係数: 一例として、0.3
なお、上述した数式4は、一例であり、実際に描画される画像に合わせて、適宜変更可能である。例えば、数式4における「1.0」等は、この値に限られず、適宜増減可能である。
この、図5(b)に示す画像は、弾痕D1〜D4が、まわりの壁と自然になじんでいるだけでなく、暗いところ等が強調されてかなり目立つものとなっている。
この際、利用するテクスチャは、すでにライティングが施されたテクスチャ(光源計算を行った後のテクスチャ)であるため、通常のノーマルマップの計算をするとおかしなライティングになってしまい、違和感を感じるものとなる(例えば、凹んでいるはずなのに影がない等)。そこで、画像描画部260は、上述した数式1〜数式4の計算を行うことにより、違和感をなくしたシェーディングを行うことができる。
また、ライティングが施されたテクスチャを利用して、そのテクスチャを補正することにより、光源計算をやり直すような負荷を省くことができる。
そして、画像処理部108が、このような画像描画部260として機能しうる。
図6は、上述した構成の画像生成装置200において実行される画像生成処理の流れを示すフローチャートである。以下、本図を参照して画像生成装置200の動作について説明する。この画像生成装置は、ゲーム実行中において、描画サイクル毎(例えば、1/60秒毎)に、繰り返し実行される。
すなわち、原画像描画部261は、取得されたオブジェクト情報から、視界内に配置されるオブジェクトを特定し、そのオブジェクトに光源情報記憶部220の光源情報を適用して、ライティングを施した原画像を描画する。
具体的には、着弾位置の画像をテクスチャとして利用し、このテクスチャに弾痕のノーマルマップを適用することにより、上述した図4(b)に示すような弾痕D1〜D4を合成する。なお、図4(b)に示す画像は、壁自体にはリアリティがあるものの、弾痕D1〜D4については、着弾位置の画像をそのままテクスチャとして利用しているため、凹みのライティング等が不自然であり、まわりの壁ともなじんでおらず違和感を感じるものとなっている。
すなわち、補正値算定部263は、着弾したオブジェクトの法線と光源方向との内積を求め、この内積と所定の既定値との関係に基づいて補正値を算定する。具体的には、上述した数式1に基づいて、補正値を算定する。
すなわち、輝度値算定部264は、弾痕のノーマルマップによる法線方向と光源方向との内積を求め、この内積及び所定の既定値のうち、大きい方を補正値算定部263により算定された補正値と加算することにより輝度値を算定する。具体的には、上述した数式2に基づいて、輝度値を算定する。
すなわち、シェーディング部265は、オブジェクトの色(現在描画されている画面の色)と、輝度値と、輝度値と「1.0」との小さい方とを掛け合わせて(乗算して)、シェーディングを行う。具体的には、上述した数式3に基づいて、シェーディングを行う。
また、画像生成装置200は、弾痕を目立たせるために、更に、テクスチャ合成係数等を掛け合わせる等の処理を加えてもよい。具体的には、上述した数式2に基づくシェーディングも更に行う。
具体的には、数式3の処理を行うことにより、図5(a)に示すような弾痕D1〜D4の画像に整える。この図5(a)に示す画像は、弾痕D1〜D4について、凹みのライティング等が補正され、まわりの壁とも自然になじんでおり、違和感を感じさせないものとなっている。
また、数式4の処理を行うことにより、図5(b)に示すような弾痕D1〜D4の画像に整える。この図5(b)に示す画像は、弾痕D1〜D4が、まわりの壁と自然になじんでいるだけでなく、暗いところ等が強調されてかなり目立つものとなっている。
この際、利用するテクスチャは、すでにライティングが施されたテクスチャであるため、通常のノーマルマップの計算をするとおかしなライティングになってしまい、違和感を感じるものとなる(例えば、凹んでいるはずなのに影がない等)。そこで、上述した数式1〜数式4の計算を行うことにより、違和感をなくしたシェーディングを行うことができる。
また、ライティングが施されたテクスチャを利用して、そのテクスチャを補正することにより、光源計算をやり直すような負荷を省くことができる。
上記の実施形態では、壁等に着弾した弾痕を表現する場合について説明したが、弾痕のような凹形状の場合以外にも、本願発明は適宜適用することができる。
例えば、凸形状の痕跡を合成する場合にも適用可能である。
この際、上記と同様に、ノーマルマップ(この場合は、凸形状)を適用して弾が当たった痕跡を表現にする。
ここでも、利用するテクスチャは、すでにライティングが施されたテクスチャのため、通常のノーマルマップの計算をするとおかしなライティングになってしまい、違和感を感じるものとなる(例えば、出っ張っているはずなのに影がある等)。そこで、上述した数式1〜数式4の計算を適宜行うことにより、違和感をなくしたシェーディングを行うことができる。
また、ライティングが施されたテクスチャを利用して、そのテクスチャを補正することにより、光源計算をやり直すような負荷を省くことができる。
この結果、簡易な構成で、画像中に付加される痕跡を違和感なく表示することができる。
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 インターフェース
105 コントローラ
106 外部メモリ
107 DVD−ROMドライブ
108 画像処理部
109 音声処理部
110 NIC
200 画像生成装置
210 オブジェクト情報記憶部
220 光源情報記憶部
230 操作部
240 位置管理部
250 弾痕情報記憶部
260 画像描画部
Claims (7)
- 三次元の仮想空間に配置される所定のオブジェクトに凹形状又は凸形状の痕跡を合成した画像を生成する画像生成装置であって、
当該痕跡についての法線マップを含む痕跡情報を記憶する情報記憶部と、
当該仮想空間に配置された当該オブジェクトを含む原画像を描画する原画像描画部と、
描画された当該オブジェクトに、当該法線マップを適用した当該痕跡を合成する合成部と、
当該痕跡が合成された合成位置における当該オブジェクトの法線と光源方向との関係、並びに、合成した当該痕跡の当該法線マップによる法線と光源方向との関係、に基づいて、輝度値を算定する輝度値算定部と、
算定された当該輝度値に基づき、合成位置における当該オブジェクトの画像をシェーディングするシェーディング部と、を備える、
ことを特徴とする画像生成装置。 - 三次元の仮想空間に配置される所定のオブジェクトに弾痕を合成した画像を生成する画像生成装置であって、
当該弾痕の凹形状を規定する法線マップを含む弾痕情報を記憶する情報記憶部と、
ライティングを施した当該オブジェクトを含む原画像を描画する原画像描画部と、
描画された当該オブジェクトの所定位置に、当該法線マップを適用した当該弾痕を合成する合成部と、
当該弾痕が合成された合成位置における当該オブジェクトの法線と光源方向との関係に基づいて、補正値を算定する補正値算定部と、
当該オブジェクトに合成した当該弾痕の当該法線マップによる法線と光源方向との関係、並びに、算定された当該補正値に基づいて、輝度値を算定する輝度値算定部と、
算定された当該輝度値を使用して、合成位置における当該オブジェクトの明暗(or 色の明暗)を変化させるシェーディングを行うシェーディング部と、を備える、
ことを特徴とする画像生成装置。 - 請求項2に記載の画像生成装置であって、
前記補正値算定部は、当該オブジェクトの法線と光源方向との内積を求め、当該内積と所定の既定値との関係に基づいて補正値を算定する、
ことを特徴とする画像生成装置。 - 請求項2又は3に記載の画像生成装置であって、
前記輝度値算定部は、当該弾痕の当該法線マップによる法線と光源方向との内積を求め、当該内積及び所定の既定値のうち、大きい方を前記補正値算定部により算定された補正値と加算することにより輝度値を算定し、
前記シェーディング部は、当該オブジェクトの色の値に、算定された当該輝度値を少なくとも1回乗じることにより、当該オブジェクトの明暗を変化させるシェーディングを行う、
ことを特徴とする画像生成装置。 - 請求項4に記載の画像生成装置であって、
前記情報記憶部は、当該弾痕のテクスチャ色の情報を更に記憶し、
前記シェーディング部は、当該オブジェクトの色の値に当該輝度値を乗じた後に、当該弾痕のテクスチャ色に少なくとも所定の合成係数を乗じた値を更に乗じることにより、当該弾痕を強調するように当該オブジェクトの明暗を変化させる、
ことを特徴とする画像生成装置。 - 記憶部、描画部、及び、演算部を有しており、三次元の仮想空間に配置される所定のオブジェクトに凹形状又は凸形状の痕跡を合成した画像を生成する画像生成装置における画像生成方法であって、
前記記憶部は、当該痕跡についての法線マップを含む痕跡情報を記憶しており、
前記描画部が行う、当該仮想空間に配置された当該オブジェクトを含む原画像を描画する原画像描画ステップと、
前記描画部が行う、描画された当該オブジェクトに、当該法線マップを適用した当該痕跡を合成する合成ステップと、
前記演算部が行う、当該痕跡が合成された合成位置における当該オブジェクトの法線と光源方向との関係、並びに、合成した当該痕跡の当該法線マップによる法線と光源方向との関係、に基づいて、輝度値を算定する輝度値算定ステップと、
前記描画部が行う、算定された当該輝度値に基づき、合成位置における当該オブジェクトの画像をシェーディングするシェーディングステップと、を備える、
ことを特徴とする画像生成方法。 - 三次元の仮想空間に配置される所定のオブジェクトに凹形状又は凸形状の痕跡を合成した画像を生成するコンピュータを、
当該痕跡についての法線マップを含む痕跡情報を記憶する情報記憶部、
当該仮想空間に配置された当該オブジェクトを含む原画像を描画する原画像描画部、
描画された当該オブジェクトに、当該法線マップを適用した当該痕跡を合成する合成部、
当該痕跡が合成された合成位置における当該オブジェクトの法線と光源方向との関係、並びに、合成した当該痕跡の当該法線マップによる法線と光源方向との関係、に基づいて、輝度値を算定する輝度値算定部、
算定された当該輝度値に基づき、合成位置における当該オブジェクトの画像をシェーディングするシェーディング部、
として機能させることを特徴とするプログラム。
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