KR100328659B1 - 화상작성방법,화상작성장치및가정용게임기 - Google Patents

화상작성방법,화상작성장치및가정용게임기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주메모리(2)에 기억되어 있는 3차원 물체의 화상정보에서 필요한 정보를 독출하고, 그래픽프로세서(6)내의 지오메트리프로세서(61)로 3차원 물체를 표시하는 미소한 다각형의 정점 좌표를 구하여서 각 정점마다의 색 및 휘도데이터를 산출하고, 레스터프로세서(62)로 상기 각 정점의 좌표치, 색 및 휘도데이터를 이용하여 각 정점 사이의 중간점의 좌표치 및 화면색 데이터를 안으로 삽입에 의해 산출하고, 이 화면색 데이터를 비디오 메모리(5)내의 표시영역(51)의 상기 좌표치로 나타내는 화소상에 기억함으로써 물체의 3차원 화상(VD1)이 그려진다.
이상가 같이 물체의 3차원 화상을 간단하고 정확히 표시할 수 있다.

Description

화상작성방법, 화상작성장치 및 가정용 게임기
본 발명은 정보처리에 의해 화상을 작성하는 화상작성방법 및 화상작성장치와 이 화상작성방법 및 화상작성장치를 이용한 가정용 게임기에 관한 것이다.
예를 들면 가정용 게임기나 퍼스널 컴퓨터장치 혹은 그래픽 컴퓨터장치 등에 있어서 텔레비전 수상기나 모니터 수상기 혹은 CRT 디스플레이 장치 등에 출력되어서 표시되는 화상은 2차원의 것이 대부분이고, 기본적으로는 2차원의 평면적인 배경에 2 차원의 캐릭터등을 적당하게 배치하여 이동시킨다던지 변화시킨다던지 하는 형태로 화상 표시가 행하여 진다.
그러나 상술한 바와 같은 2차 원적인 화상표시나 영상에서는 표현 할 수 있는 배경 및 캐릭터나 그들의 움직임에 제한이 있고, 예를들면 게임의 현장감을 높이는 것이 곤란하다.
그래서 예를들면 다음에 나타내는 바와같은 방법으로 의사적(pseudo)인 3차원의 화상이나 영상을 작성하는 것이 행하여지고 있다. 즉 상기 캐릭터로서 몇개의 방향에서 본 화상을 준비하여 놓고, 표시화면 중에서의 시점의 변화 등에 따라서 이들의 복수화상 중에서 하나를 선택하여 표시한다던지, 2차원의 화상을 깊이 방향으로 겹쳐서 의사적인 3차원화상을 표현한다던지, 하는 방법을 예로 들 수 있다. 또 화상 데이터를 생성 혹은 작성 할 때에 소위 텍스처(texture)(직물바탕, 바탕모양)의 화상을 다면체 등의 소망의 면에 붙이는 것같은 텍스처 매핑 방법이나 화상의 색데이터를 소위 컬러 룩 업테이블을 통해 변환함으로써 표시색을 변화시키는 수법이 채택되고 있다.
여기서 종래의 가정용 게임기의 개략적인 구성의 일예를 제 12도에 나타낸다. 이 제 12도에 있어서 마이크로 프로세서등으로 이루는 CPU (91)는 입력패드나 조이스틱 등의 입력디바이스(94)의 조작정보를 인터페이스(93)를 거쳐 메인버스(99)를 통해 꺼낸다. 이 조작 정보의 꺼냄과 동시에 주메모리(92)에 기억되어 있는 3차원화상의 데이터가 비디오 프로세서(96)에 의해 소스비디오 메모리(95)에 전송되어 기억된다.
또 상기 CPU(91)는 상기 소스비디오 메모리(95)에 기억된 화상을 겹쳐서 표시하기 위한 화상데이터의 독출순위를 상기 비디오 프로세서(96)로 보낸다. 상기 비디오 프로세서(96)는 상기 화상데이터의 독출 순위에 따라서 상기 소스비디오 메모리(95)에서 화상데이터를 독출하고 화상을 중합시켜서 표시한다.
상술과 같이 화상을 표시하는 동시에 상기 꺼내진 조작정보중의 음성정보에 의해 오디오 프로세서(97)는 오디오메모리(98)내에 기억되어 있는 상기 표시되는 화상에 따라서 음성 데이터를 출력한다.
제 13도는 제 12도에 나타내는 구성을 가진 가정용 게임기에 있어서 2차원 화상의 데이터를 이용하여 3차원 화상을 출력하는 순서를 나타내는 도면이다. 이 제 13 도에서는 체크 무늬의 배경화상위에 원통형의 물체를 3차원 화상으로서 표시하는 경우를 설명한다.
이 제 13도의 소스 비디오 메모리(95)에는 체크 모양의 배경 화상(200)과 이 배경 화상(200)상의 원통형의 물체의 깊이 방향의 단면을 나타내는 구(矩)형의 화상(소위 스프라이트)(201, 202, 203, 204)의 데이터가 기억되어 있다. 이 구형의 화상(201, 202, 203, 204)상의 원통의 단면화상 이외의 부분은 투명색으로 그려져있다.
비디오 프로세서(96)내의 싱크 제네레이터(100)는 표시하는 화상의 동기신호에 맞춘 독출 어드레스신호를 발생한다. 또 이 싱크 제네레이터(100)는 상기 독출어드레스 신호를 메인버스(99)를 거쳐 제 12도의 CPU (91)에서 주어진 독출어드레스 테이블(101)에 보낸다. 또한 이 싱크 제네레이터(100)는 상기 독출어드레스 테이블(101)로 부터의 정보에 따라서 상기 소스비디오 메모리(95)내의 화상데이터를 독출한다.
상기 독출된 화상데이터는 상기 CPU(91)에 의해 상기 메인버스(99)를 거쳐 주어진 프라이오러티 테이블(Priority Table)(102)내의 화상의 중합순위에 의거해서 중합처리부(103)에서 순차 중합된다. 이 경우에는 상기 배경화상(200)이 가장 순위가 낮고, 구형의 화상(201, 202, 203, 204)의 순서로 순위가 높아지고 있기 때문에 배경화상(200)에서 순차화상이 중합된다.
다음에 투명색 처리부(104)에 있어서 원통이외의 부분을 배경화상으로 표시하기 위해 상기 중합된 구형의 화상(201, 202, 203, 204)에 의해 표시되는 원통이외의 부분을 투명으로 하는 처리를 실시한다.
상술한 처리에 의해 원통형 물체의 2차원 화상데이터가 제 13도에 나타내는 3차 원화상 (VD0)의 화상데이터로서 출력된다.
그런데 상술한 종래의 3차원 화상을 출력하는 방법에 있어서는 소스비디오 메모리내에 출력화상과 같은 화상이 생성되어 있는 것은 아니며, 소스비디오 메모리내에 기억되어 있는 2차원 화상의 화상데이터의 독출위치를 변화시켜, 복수의 화상데이터를 독출하여 중합시킴으로써 3차원화상을 생성하고 있기 때문에 3차원화상의 표현능력에 한계가 생긴다. 즉 가정용 게임기에 의해 화면상에 표시된 대상으로 하는 3차원 화상의 물체의 조작을 하는 경우에 그 조작에 따라서 상기 대상물체를 정확히 표현 할 수 없을 때가 생기는 것이다.
예를들면 상기 3차원화상의 대상물체를 조작한 후에는 조작자에서 대상물체로의 시점이 변화하기 때문에 상기 3차원화상의 대상물체의 위치 및 방향은 변화하는데도 불구하고, 상기 3차원 화상의 대상물체의 위치 및 방법이 정확히 변화하고 있지 않는다던지, 또 상기 대상물체의 표현 할 수 있는 위치 및 방향이 한정되어서, 예를들면 대상물체의 뒤쪽을 표현하는 조작을 행할수 없다던지, 더욱이는 상기 조작자의 시점에서 3차원적으로 연속한 이동을 하는 화면을 표시하고 있는데도 불구하고 조작자의 시점에 대응하는 화면의 표시가 불연속으로 행하여 진다던지 하는 경우가 생기고 있다.
또 3차원적인 화면을 표현하기 위해 조작자의 동작 및 상기 대상물체의 동작에 대응한 의사적인 동작을 위한 화상 데이터나, 화상에 변화를 주기위한 화상데이터를 사전에 준비하여 놓으므로, 기억하는 화상데이터는 팽대한량이 된다.
그리고, 기억된 2차원 화상 데이터를 3차원 화상 데이터로서 표시하기 위해 게임을 작성하기 때문에 시간이 걸리고, 또 작성된 게임의 조작시의 처리량이 증가하므로 실행처리 속도가 늦어진다.
그위에 소스 비디오 메모리내에 기억되어 있는 2차원 화상 데이터를 이용하여 2차원 화상의 게임을 표현하는 경우에는 상기 2차원 화상데이터를 변형하여 2차원 화상을 동작시키기 때문에 상기 소스비디오 메모리로 부터의 화상데이터의 독출 제어가 복잡하게 되고, 화상 데이터의 독출이 곤란하게 된다.
그래서 본 발명은 상술의 실정을 감안하여 조작자의 조작에 대응하여 대상물체의 위치나 방향이 정확히 변화하는 3차원 화상을 보다 간이하고 신속하게 표시할 수 있는 화상작성방법, 화상작성장치 및 가정용 게임기를 제공하는 것이다.
본 발명에 관계되는 화상작성방법은 제 l메모리에 기억된 소망의 3차원 화상을 나타내는 단위가 되는 복수의 미소한 다각형 영역의 각 정점의 좌표를 독출하는 공정과, 상기 기억된 다각형 영역의 각 정점의 좌표를 변환해서 스크린상의 좌표를 산출하고 다시 상기 각 정점에 있어서의 색정보를 구하는 공정과, 상기 각정점의 스크린상의 좌표 및 색정보를 이용하여 상기 각 정점사이의 경계점의 좌표 및 색정보를 산출하고 상기 경계점의 좌표 및 색정보를 이용하여 상기 경계점 사이의 중간점의좌표 및 색정보를 산출하는 공정과, 제 2메모리 내에 상기 산출된 중간점의 좌표 및 색정보를 기억하는 공정으로 이루고, 상기 기억된 중간점의 색정보에 의해 3차원화상을 표시함으로써 상술한 과제를 해결한다.
또 본 발명에 관계되는 화상작성장치는 소망의 3차원 화상을 나타내는 단위가 되는 복수의 미소한 다각형영역의 각 정점의 좌표가 기억되는 제 1메모리와, 상기 제 1메모리에 기억된 다각형영역의 각 정점의 좌표를 변환하여 스크린상의 좌표를 산출하고 다시 상기 각 정점에 있어서의 색정보를 구하는 지오메트리 프로세서와 상기 지오메트리 프로세서에의해 산출된 각 정점의 스크린상의 좌표및 색정보를이용하여 상기 각 정점사이의 경계점의 좌표 및 색정보를 산출하고 상기 경계점의 좌표 및 색정보를 이용해서 상기 경계점 사이의 중간점의 좌표 및 색정보를 산출하는 래스터 프로세서와, 상기 래스터 프로세서에의해 산출된 중간점의 좌표 및 색정보를 기억하는 제 2메모리를 가지며, 상기 중간점의 색정보를 기억함으로써 3차원 화상을 표시하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 제 1메모리 에는 다각형 영역의 각 정점의 좌표치 및 색정보가 기억되어 있는 것을 특징으로 한다,
또 텍스처 화상으로서의 다른 2차원 화상을 변형하고, 상기 표시된 3차원화상상에 첨부 표시하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 제 1메모리에는 다각형 영역의 각 정점의 좌표치 및 상기 다른 2차 원화상상의 좌표위치를 나타내는 텍스처좌표가 기억되어 있는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 다각형 영역의 각 정점내의 하나의 정점을 기점으로서 이 정점에서 수평방향으로 슬라이스하여 얻어진 선분의 양단점을 상기 경계점으로 하고, 상기 중간점의 색정보를 보간(interpolation)하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 색정보로서는 컬러 표시를 하기위한 색벡터라도 좋고 흑백표시를 하기 위한 휘도 또는 계조데이터라도 좋다. 또한 본 발명에 관계되는 가정용 게임기는 게임프로그램 및 이 게임프로그램에서 사용되는 화상 정보가 기억되는 외부기억매체와, 상기 외부기억 매체에 기억된 게임프로그램의 화상정보중의 대상물체의 동작을 조작하는 조작 수단과, 상기 게임프로그램의 화상정보를 표시하는 표시수단과, 상기 화상정보중의 3차원 화상의 대상 물체를 나타내는 단위가 되는 복수의 미소한 다각형 영역의 각 정점의 좌표가 기억되는 제 1메모리와, 상기 제 1메모리에 기억된 다각형 영역의 각 정점의 좌표를 상기 조작수단으로 부터의 입력에 따라서 변환하여 스크린상의 좌표를 산출하고 다시 상기 각정점에 있어서의 색정보를 구하는 지오메트리 프로세서와, 상기 지오메트리 프로세서에의해 산출된 각 정점의 스크린상의 좌표 및 색정보를 이용하여 상기 각 정점사이의 경계점의 좌표및 색정보를 산출하고 상기 경계점의 좌표및 색정보를 이용하여 상기 경계점 사이의 중간점의 좌표 및 색정보를 산출하는 래스터 프로세서와, 상기 래스터 프로세서에 의해 산출된 중간점의 좌표 및 색정보를 기억하는 제 2메모리를 가지며, 상기 중간점의 색정보를 기억함으로써 3차원 화상을 표시하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 외부기억매체는 CD-ROM또는 메모리카드인 것을 특징으로 한다.
또 불휘발성의 기억 수단을 가지며, 상기 게임프로그램의 종료시의 게임의 진행상황을 기록하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서는 제 1메모리에 기억된 다각형영역의 각 정점의 좌표를 변환하여 스크린상의 좌표및 색정보를 산출하고, 이 산출된 각 정점의 스크린상의 좌표및 색정보를 이용하여 상기 각 정점사이의 경계점의 좌표 및 색정보를 산출하고, 다시 상기 경계점의 좌표 및 색정보를 이용하여 상기 경계점 사이의 중간점의 좌표 및 색정보를 산출하여 이 중간점의 색정보를 제 2메모리에 기입함으로서 3차원 화상을 표시한다.
여기서 소위 텍스처 소스화상등의 다른 2차원 화상을 변형하고, 상기 다각형영역의 각 정점내의 하나의 정점을 기점으로 하고, 이 정점에서 수평방향으로 래스터선 n개분 슬라이드시킨 선분의 양단의 점을 상기 경계점으로서 얻어지는 중간점의 색정보를 상기 표시된 3차원 화상상에 첨부표시하는 방법에 의해 3차원 화상을 표시하는 방법도 이용 할 수 있다.
또한 본 발명의 가정용 게임기는 CD-ROM및 메모리카드 등의 외부기억 매체에 기억된 게임프로그램을 입력하고, 이 게임프로그램의 실행중에 표시되는 3차원 화상을 상기 화상작성방법 및 화상작성장치를 이용하여 작성한다.
(실시예)
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
제 1도는 본 발명에 관계되는 화상작성장치의 일실시 예를 나타낸다. 이 제 1도에 있어서 마이크로 프로세서등으로 이루는 중앙처리장치인 CPU(1)는 입력패드나 조이스틱등의 입력디바이스(4)의 조작정보를 인터페이스(3)및 메인버스(9)를 거쳐 꺼낸다. 이 꺼내진 조작정보에 의거해서 상기 CPU(1)는 제 1메모리인 주메모리(2)에 기억되어 있는 3차원 화상의 정보를 상기 메인버스(9)를 거쳐 그래픽 프로세서(6)에 보낸다. 이 그래픽 프로세서(6)는 보내진 3차원 화상의 정보를 변환하여 화상데이터를 생성한다. 이 생성된 화상데이터에 의한 3차원 화상이 제 2메모리인 비디오 메모리(5)상에 그려진다. 이 비디오 메모리(5)상에 그려진 3차원 화상데이터는 비디오신호 스캔시에 독출되어서 도시하지 않은 표시장치상에 3차원 화상이 표시된다.
상술과 같이 3차원 화상을 표시하는 동시에 상기 CPU(1)에 의해 꺼내진 조작정보중의 상기 표시된 3차원 화상에 대응하는 음성정보가 오디오 프로세서(7)에 보내진다.
상기 오디오 프로세서(7)는 이 보내진 음성정보에 의거해서 오디오메모리(8)내에 기억되어 있는 음성데이터를 출력한다.
다음에 본 발명의 제 1실시예로서 대상이 되는 물체의 음영을 부가함으로써 3차원화상을 표시하는 쉐이딩 방법을 설명하고, 제 2실시 예로서 다른 2차원 화상을 변형하여 첨부함으로써 3차원 화상을 표시하는 텍스처매핑 방법을 설명한다.
3차원을 나타내는 좌표계에는 3차원의 물체 그 자체에 관한 형태나 치수를 표현하기 위한 오브젝트 좌표계, 3차원의 물체를 공간에 배치하였을 때의 물체의 위치를 나타내는 월드(세계)좌표계 및 스크린상에 표시한 3차원의 물체를 표현하기위한 스크린 좌표계등이 사용되는 것이 많으나 이하에 설명하는 실시 예에 있어서는 설명을 간략화하기 위해 대상이 되는 3차원 물체의 오브젝트 좌표계 및 스크린 좌표계를 중심으로 설명한다. 또 스크린 좌표계상의 3차원 물체의 3차원 화상을 나타내는 단위가 되는 다각형영역, 소위 플리곤을 간략화한 삼각형영역으로서 설명한다.
먼저 제 1실시 예인 쉐이딩 방법을 이하에 설명한다.
제 2도에 나타내는 주메모리(2)내에는 대상이 되는 3차원물체의 화상을 작성하기 위해 필요한 삼각형의 각 정점좌표 및 색벡터 등의 화상정보가 기억되어 있다. 이들의 화상정보는 제 1도의 CPU(1)에 의해 독출되고, 제 2도에 나타내는 그래픽 프로세서(6)내의 지오메트리 프로세서(61)에 보내진다.
이 지오메트리 프로세서(61)에서는 상기 독출된 화상 정보를 이용하여 각 정점좌표를 변환해서 스크린상의 정점좌표를 산출한다, 또 대상물체의 속성과 광원(light source)데이터에서 법선벡터와 광원 벡터와의 내적계산등을 하고, 상기 스크린상에서 의 각 정점의 색 및 휘도데이터를 산출한다. 상기 산출된 각 정점의 스크린상의 좌표치, 색 및 휘도데이터는 래스터 프로세서(62)에 보내진다. 이 래스터 프로세서(62)에서는 상기 보내진 각 정점의 좌표시, 색 및 휘도데이터를 이용하여 3정점에 둘러싸인 삼각형내의 중간점의 화면색 데이터를 보간함으로써 모두 산출한다. 이것에의해 비디오메모리(5)내의 표시영역(51)상의 상기 좌표치로 표시되는 화소상에는 상기 화면색 데이터에의한 3차원 대상물체의 화상(VD1)이 그려지고, 이 화상(VD1)은 상기 그래픽 프로세서(6)의 제어에 의해 출력된다.
또 제 2도에 나타내는 주메모리(2)내에는 대상이 되는 3차원 물체의 화상을 작성하기 위해 필요한 삼각형의 각 정점 좌표및 첨부하기 위한 다른 화상상의 좌표위치를 나타내는 텍스처좌표등의 화상정보가 기억되어 있다, 제 2실시예인 텍스처매핑 방법에서는 제 l실시 예와 동일하게 제 1도의 CPU(1)에 의해 이들의 화상정보가 독출되고, 상기 그래픽 프로세서(6)내의 지오메트리 프로세서(61)에 보내진다.
이 지오메트리 프로세서(61)에서는 상기 독출된 화상 정보를 이용하여 각 정점좌표를 변환하여 스크린상의 정점좌표를 산출한다. 또 대상물체의 속성과 광원데이터에서 법선벡터와 광원벡터와의 내적계산등을 하고, 상기 스크린상에서의 각 정점의 휘도데이터를 산출한다. 상기 산출된 각 정점의 스크린상의 좌표치 및 휘도데이터는 래스터 프로세서(62)에 보내진다. 이 래스터 프로세서(62)에서는 상기 보내진 대상물체의 각 정점에 대응하는 상기 대상물체상에 첨부하여야 할 화상이 기억되어 있는 영역 즉 텍스처 영역내의 3개의 정점으로 둘러쌓인 삼각형내의 중간점의 휘도데이터를 보간하여 모두 산출한다. 이것에의해 제 3도의 비디오메모리(5) 내의 표시영역(51)상의 상기 좌표치로 표시되는 화소상에는 텍스터화상(52)상의 상기 산출된 좌표치로 표시되는 휘도데이터를 이용하여 화상의 첨부된 화상(VD2)이 그려진다. 이 화상(VD2)은 그래픽 프로세서(6)의 제어에 의해 출력된다.
다음에 본 발명의 제 1실시예인 쉐이딩 방법에 의해 3차원화상을 표시할 때의 순서를 제 4도의 플로우차트에 나타낸다.
먼저 제 4도의 스텝(SP1)에서는 제 2도의 주메모리(2)내에 기억되어 있는 오브젝트 좌표계로 표시되는 미소한 삼각형의 정점좌표(V), 상기 오브젝트 좌표계로 표시된 정점좌표(V)를 세계좌표계로 변환하기 위한 좌표변환 매트릭스(R), 평행이동벡터(T), 상기 세계좌표계로 표시된 정점좌표를 스크린 좌표계로 나타내는 시선벡터, 법선벡터(N) 및 색벡터(C)등의 각종화상정보에서 필요한 정보가 제 l도에 나타내는 CPU(1)에 의해 순차독출되고, 이들의 정보는 그래픽 프로세서(6)에 보내진다.
다음에 제 4도의 스텝(SP2)에서는 상기 독출된 하나의 삼각형의 정보를 이용하여 상기 삼각형의 정점의 좌표치 및 화면색이 산출된다.
먼저 제 2도의 상기 그래픽 프로세서(6)내의 지오메트리 프로세서(61)에 있어서 3차원으로 표시되어 있는 상기 정점좌표(V)가 상기 좌표변환 매트릭스(R)및 평행이동 벡터(T)에의해 이하의 (1)식에 나타내는 2차원 표시의 좌표(S)로 변환된다.
(XS, YS, ZS)=(XV, YV, ZV)×R+(XT, YT, ZT) ‥·‥ (1)
다음에 상기 좌표(S)는 이하에 나타내는 (2), (3)식에서 투시변환되어, 화면상의 좌표(X, Y)로서 표현된다. 여기서 h는 3차원의 물체를 조작하는 조작자의 시점에서 화면까지의 거리를 나타낸다.
X=XS×(h/ZS) ····‥ (2)
Y=YS×(h/ZS) ‥‥‥‥ (3)
이 투시 변환은 원근감을 내기위해 조작자의 시점으로 부터의 거리에 따라서 대상물체의 크기를 변경하는 것이다.
또 면의 법선벡터(N)는 상기 좌표변환 매트릭스(R)를 이용하여 이하의 (4)식에 나타내는 정점의 법선벡터(P)로 변환된다.
(XP, YP, ZP)=(XN, YN, ZN)×R ‥‥‥‥ (4)
따라서 (4)식에 나타내는 법선벡터(P), 광원벡터(L)의 내적 및 정점본래의 색(C)에의해, 상기 좌표의 화면색(D)은 이하의 (5)식으로 나타내어 진다.
(RD, GD, BD)=(P×L)×(RC, GC, BC)×R ‥‥‥ (5)
제 4도의 스텝(SP3)에서는 상기 지오메트리 프로세서(61)에 있어서 하나의삼각형의 3정점(S0, S1, S2)의 좌표치 및 화면색이 구하여 졌는지 아닌지를 판별한다. 이것에 의해 3정점의 모든 좌표치 및 화면색이 구하여져 있지 않은 경우에는 스텝(SP2)으로 되돌아 오고, 아직 구하여 지지 않은 삼각형의 정점의 좌표치와 화면색을 구한다. 그러나 3정점의 모든 좌표치와 화면색이 구하여진 경우에는 스텝(SP4)으로 진행하고, 제 2도의 그래픽 프로세서(6)내의 래스터 프로세서(62)에 있어서 이 삼각형내의 화소를 나타내는 중간점의 모두에 대하여 좌표치를 구하고 이 좌표치를 나타내는 화면색을 비디오메모리(5)상에 기입한다.
예를들면 제 5도에 나타내는 바와같이 3정점의 모든좌표치와 화면색이 구하여진 삼각형의 3정점(S0, S1, S2)의 좌표치 및 화면색은
S0(X0, Y0, R0, G0, B0)
Sl(Xl, Yl, Rl, R1, B1)
S2(X2, Y2, R2, G2, B2)
로 표시된다.
먼저 이들 3정점(S0, Sl, S2)으로 둘러싸이는 삼각형을 수평방향으로 슬라이스 한다. 이때에 래스터선 n개분이 슬라이스된 선분 AB의 양단의 경계점 A, B의 좌표치 및 화면색을 보간하여 구한다.
상기 경계점 A, B의 좌표는
A (XA, YA, RA, GA, BA)
B (XB. YB, RB, GB, BB)
로 표시된다고 하면, 이 경계점 A의 좌표치 및 화면색은 이하의 (6), (7), (8), (9), (10)식으로 산출된다.
XA=X0×X (Yl-Y0-n)/(Yl-Y0)+X1×n/(Y1-Y0) ‥‥‥‥ (6)
YA=Y0+n ‥‥‥‥ (7)
RA=R0×(Yl-Y0-n)/(Yl-Y0)+R1×n/(Y1-Y0) ‥‥‥‥‥ (8)
GA=G0×(Yl-Y0-n)/(Yl-Y0)+G1×n/(Yl-Y0) ‥‥‥‥‥ (9)
BA=B0x(Yl-V0-n)/(Yl-Y0)+Bl×n/(Yl-Y0) ‥‥‥‥‥ (10)
또 경계점 B의 좌표치 및 화면색은 이하의 (11), (12), (13), (14), (15)(식)으로 산출된다.
XB=X0×(Y2-Y0-n)/(Y2-Y0)+X2×n(Y2-Y0) ‥‥‥‥‥ (11)
YB=Y0+n‥‥‥‥‥ (12)
RB=R0×(Y2-Y0-n)/(Y2-Y0)+R2×n/(Y2-Y0) ‥‥‥‥‥ (13)
GB=G0x(Y2-Y0-n)/(Y2-Y0)+G2×n/(Y2-Y0) ‥‥‥‥‥ (14)
BB=B0×(Y2-Y0-n)/(Y2-Y0)+B2×n/(Y2-Y0) ‥‥‥‥‥ (15)
또한 상기 경계점 A와 B를 연결한 선분 AB를 경계점 A측에서 수치 m만 경계점 B측으로 이동시킨 중간점 P의 좌표치와 화면색을 선분 AB의 양단의 경계점 A, B에서 보간하여 구한다. 이 중간점 P의 좌표치 및 화면색은
P (XP, YP, RP, GP, BP)
로 표시되고, 이하의 (16), (17), (18), (19), (20)식에서 산출된다.
XP=XA+m‥‥‥‥‥ (16)
YP=YA‥‥‥‥‥‥‥ (17)
RP=RA×(XB-XA-m)/(XB-XA)+RB×m/(XB-XA) ‥‥‥‥‥ (18)
GP=GA×(XB-XA-m)/(XB-XA)+GB×m/(XB-XA) ‥‥‥‥‥ (19)
BP=BA×(XB-XA-m)/(XB-XA)+BBx m/(XB-XA) ‥‥‥‥‥ (20)
이와같이 구하여진 중간점 P의 좌표치가 나타내는 제 2도의 비디오메모리(5)내의 표시 영역(51)상에 상기, 상기 구하여진 중간점 P의 화소치(RP, GP, BP)를 기입한다.
다음에 제 4도의 스텝(SP5)에서는 모든 삼각형에 대하여 삼각형내의 좌표치 및이 좌표치의 화면색을 구하고, 이 삼각형내의 화면색을 제 2도의 비디오 메모리(5) 내의 표시 영역(51)상에 기입조작을 하였는지 아닌지를 판변한다,
상기 조작을 모든 삼각형에 대하여 행하였다면, 제 2도의 표시영역(51)의 화상은 제 2도의 그래픽 프로세서(6)에 의해 3차원의화상(VD1)으로서 출력된다. 그러나 상기 조작이 모든 삼각형에 대하여 행하여 지지 않았으면 스텝(SP1)으로 되돌아오고 다시 중간점의 화면색이 구하여 지지 않은 삼각형에 대하여 3정점의 좌표위치를 구하기 위한 정보를 제 2도의 주메모리(2)내에서 독출하고 이 삼각형의 중간점을 화면 색을 산출한다.
다음에 본 발명의 제 2실시 예인 텍스처 매핑 방법에 의해 3차원 화상을 표시 할 때 에의 순서를 제 6도의 플로우차트에 나타낸다.
먼저 제 6도의 스텝(SP11)에서는 상기 주메모리(2)내에 기억되어 있는 오브젝트 좌표계로 표시되는 미소한 삼각형의 정점좌표(V), 상기 오브젝트 좌표치로 표시되는 정점좌표(V)를 세계좌표계로 변환하기 위한 좌표변환 매트릭스(R), 평행이동벡터(T), 상기 세계좌표계로 표시된 정점좌표를 스크린 좌표계로 표시하는 시선벡터, 법선벡터(N)및 원래의 화상의 기억 영역의 정점좌표등의 각종 정보에서 필요한 정보가 제 1도에 나타내는 CPU(1)에 의해 순차 독출되고 이들의 정보는 그래픽 프로세서(6)로 보내진다.
다음에 제 6도의 스텝(SPl2)에서는 상기 독출된 하나의 삼각형의 정보를 이용하여 상기 삼각형의 정점의 좌표치 및 휘도데이터를 산출한다.
먼저 상기 그래픽 프로세서(6)내의 지오메트리 프로세서(61)에 있어서, 3차원으로 표시되어 있는 상기 정점좌표(V)가 상기 좌표변환 매트릭스(R)및 평행 이동벡터(T)에서, 상기(1)식에 나타내는 2차원 표시의 좌표(S)로 변환된 후, 상기 좌표(S)는 상기(2), (3)식에서 투시 변환되고 화면상의 좌표(X, Y)로서 표현된다.
또 면의 법선벡터(N)는 상기 좌표변환 매트릭스(R)를 이용하여 상기(4)식에 나타내는 정점의 법선벡터(P)로 변환된다. 여기서 상기(4)식으로 나타내는 정점의 법선벡터(P)및 광원벡터(L)의 내적에 의해 각 정점의 기록량(1)은 이하의 (21)식으로 표시된다.
1=(P×L) ‥‥‥‥‥ (21)
제 6도의 스텝(SPl3)에서는 상기 지오메트리 프로세서(61)에 있어서, 하나의 삼각형의 3정점의 좌표치 및 휘도데이터가 구하여졌는지 아닌지를 판별한다. 이것에의해 3정점의 모든 좌표치 및 휘도데이터가 구하여져 있지 않은 경우에는 스텝(SPl2)로 되돌아 오고, 아직 구하여져 있지 않은 삼각형의 정점의 좌표치 및 휘도데이터를 구한다. 또 3정점의 모든 좌표치및 휘도데이터가 구하여진 경우에는 스텝(SPl4)으로 진행하고, 상기 그래픽 프로세서(6)내의 래스터 프로세서(62)에 있어서, 제 3도에 나타내는 텍스처화상(52)상의 삼각형내의 중간점의 모든 텍스처 좌표치를 구하고, 이 텍스처 좌표치에 대응하는 표시영역(51)상의 좌표치가 나타내는 휘도데이터를 상기 텍스처 좌표의 나타내는 화소의 화소데이터에 걸어 이것에 의해 얻어진 수치를 상기 표시영역(51)상의 좌표치에 기입한다.
여기서 상기 대상물체의 화상상에 첨부하기 위한 텍스처화상(52)상의 화상의 하나의 삼각형의 3정점(T0, Tl, T2)의 좌표치를 제 7도에 나타내는바와 같이,
T0(U0, V0)
Tl(Ul, Vl)
T2(U2, V2)
로 표시하고, 이점(T0)과 점(Tl)과의 경계점(C), 점(T0)파 점(T2)과의경계점(D)및 상기 경계점(C)과 경계점(D)을 연결한 선분(CD)의 중간점(Q)의 각점의 좌표치를
C(UC, VC)
D(UD, VD)
Q(UQ, VQ)
로 표시한다.
상기 텍스처 화상(52)상의 삼각형의 3정점은, 대상물체를 표시하는 화상상의 삼각형의 3정점에 대응하고 있기 때문에 상기 대상물체를 표시하는 화상상의 삼각형의 3 정점의 좌표치, 휘도데이터 및 텍스처화상(52)상의 화상의 좌표치인 텍스처 좌표는 제 8도에 나타내는 바와 같이,
S0(X0, Y0, L0, U0, V0)
S1(X1, Y1, Ll, Ul, V1)
S2 (X2, Y2, L2, U2, V2)
로 표시된다.
먼저 이들 3정점(S0, Sl, S2)으로 둘러싸이는 삼각형을 수평방향으로 슬라이스한다. 이때에 래스터선 n개분이 슬라이스된 선분 AB의 양단의 경계점 A, B의 좌표치, 휘도데이터 및 텍스처 좌표를 보간하여 구한다.
상기 경계점 A, B의 좌표는,
A (XA, YA, LA)
B (XA, YA, LA)
로 표시된다.
따라서 상기 경계점 A의 좌표치, 휘도데이터 및 경계점 A의 텍스처 좌표를 나타내는 경계점 A에 대응하는 경계점 C의 좌표는 이하의 (22), (23), (24), (25), (26)식으로 산출된다.
XA=X0×(Yl-Y0-n)/(Yl-Y0)+Xl×n/(Yl-Y0) ‥‥‥‥‥ (22)
YA=Y0+n ‥‥‥‥‥ (23)
LA=L0×(Y1-Y0-n)/(Y1-Y0)+L1×n/(Yl-Y0) ‥‥‥‥‥ (24)
CU=U0×(Yl-Y0-n)/(Yl-Y0)+Ul×n/(Yl-Y0) ‥‥‥‥‥ (25)
CV=V0×(Yl-Y0-n)/(Yl-Y0)+Vl×n/(Yl-Y0) ‥‥‥‥‥ (26)
또 상기 경계점 B의 좌표치, 휘도데이터 및 경계점 B의 텍스처좌표를 나타내는 경계점 B에 대응하는 경계점(D)의 좌표는 이하의 (27), (28), (29), (30), (31)식으로 산출된다.
XB=X0x(Y2-Y0-n)/(Y2-Y0)+X2×n/(Y2-Y0) ‥‥‥‥‥ (27)
YB=Y0+n ‥‥‥‥‥ (28)
LB=L0×(Y2-Y0-n)/(Y2-Y0)+L2×n/(Y2-Y0) ‥‥‥‥ (29)
DU=U0×(Y2-Y0-n)/(Y2-Y0)+U2×n/(Y2-Y0) ‥‥‥‥ (30)
DV=V0×(Y2-Y0-n)/(Y2-Y0)+V2×n/(Y2-Y0) ‥‥‥‥‥ (31)
또한 상기 경계점 A와 경계점 B를 이은 선분 AB를 경계점 A측에서 수치 m만큼 경계점 B측으로 이동시킨 중간점 P의 좌표치, 휘도데이터 및 텍스처 좌표를 선분 AB의 양단의 경계점 A, B에서 보간하여 구한다. 이 중간점 P의 좌표를
P(XP, YP, LP)
라고 하면 이 중간점 P의 좌표치, 휘도데이터 및 중간점 P의 텍스처 좌표를 나타내는 중간점 p에 대응하는 중간점(Q)의 좌표는 이하의 (32), (33), (34), (35), (36)식에서 산출된다.
XP=XA+m ‥‥‥‥‥ (32)
YP=YA‥‥‥‥‥ (33)
LP=LA× (XB-XA-m)/(XB-XA)+LB×m/(XB-XA) ‥‥‥‥‥ (34)
QP=UCx(XB-XA-m)/(XB-XA)+UD×m/(XB-XA) ‥‥‥‥‥ (35)
QV=VCx(XB-XA-m)/(XB-XA)+VD×m(XB-XA) ‥‥‥‥‥ (36)
상기 구하여진 중간점 P의 텍스처 좌표가 나타내는 제 3도의 비디오메모리(5)내의 텍스처 화상(52)상의 화소에서 화소데이터를 독출하고, 이 화소데이터에 상기 휘도데이터를 곱한 수치를 표시영역(51)상의 상기 중간점 P의 좌표치가 나타내는 위치에 기입한다.
다음에 제 6도의 스텝(SPl5)에서는 상기 대상물체를 표시하는 모든 삼각형에 대하여 삼각형내의 좌표치 및 휘도데이터를 구하고, 이 삼각형내의 휘도데이터를 제 3도의 비디오메모리(5)내의 표시영역(51)상에 기입하는 조작을 행하였는 아닌지를 판별한다. 상기 조작을 모든 삼각형에 대하여 행하였다면, 제 3도의 표시영역(51)의 화상은 상기 그래픽 프로세서(6)에 의해 3차원의 화상(VD2)으로서 출력된다. 그러나 상기 조작이 모든 삼각형에 대하여 행하여 지지 않았으면 스텝(SP11)으로 되돌아오고, 다시 중간점의 휘도데이터가 구하여 지지 않은 삼각형의 3정점의 좌표치 및 휘도데이터를 구하기 위한 정보를 상기 주메모리(2)내에서 독출하고, 이 삼각형의 중간점의 휘도데이터를 산출한다.
이와같이 3차원 화상을 표시하는 중간점 P 및 중간점 Q는 비디오메모리(5)상의 화소에 일치하고 있는 것은 제한되어 있지 않기 때문에, 상기 중간점 P, Q를 구하기 위한 경계점을 보간하여 상기 중간점P, Q를 구하고 있다. 따라서 본 발명의 화상작성방법을 이용한 가정용게임기에 있어서는 종래의 컴퓨터 그래픽에 의한 3차원 화상의 표시보다도 다소 정확도는 열화되지만 가정용게임기로서는 정확도가 좋은 고속도인 3차원 화상을 간단히 표시할 수 있다.
상술한 2개의 실시예에 의한 3차원 화상의 작성방법은 경우에 따라서 때와 장소에 따라 구분하는 것이 가능하다. 예를 들면, 3차원 화상인 물체의 형태가 게임중에서 중요한 경우에는 제 1실시예의 쉐이딩 방법에 의해 화상을 묘사하고, 대상물체 자체보다도 대상물체의 표면의 모양이 중요한 경우에는 제 2실시예의 텍스처 매핑방법에 의해 화상을 묘사하는 것이 고려된다.
다음에 상술한 화상작성 방법및 화상작성장치를 이용한 본 발명에 관계되는 가정용게임기에 대하여 이하에 설명한다.
제 9도는 본 발명의 가정용게임기의 일실시예의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 이 가정용게임기에는 외부기억매체인 콤팩트디스크를 이용한 독출전용메모리인 소위 CD-ROM(11), 플래시메모리 등의 불휘발성 메모리를 이용한 메모리카드(16)및 ROM카트리지등에 게임프로그램이 기억된다. 또 게임프로그램은 외부 네트워크에서 수신할 수도 있다.
마이크로 프로세서등으로 되는 CPU(1)의 제어에 의해 외부기억 인테페이스(10)에 접속된 상기CD-ROM(11) 또는 메모리카드(16)혹은 통신인터페이스(12)에 접속된 외부네트워크에서 게임프로그램및 3차원 화상의 정보가 입력된다. 이 게임프로그램 및 3차원 화상의 정보는 메인버스(9)를 거쳐 주메모리(2)내에 기억된다. 또 입력패드나 조이스틱 등의 입력 디바이스인 콘트롤러(14)에서 입력되는 조작정보는 입력인터페이스(13)에서 메인버스(9)를 거쳐 상기 CPU(1)로 꺼내진다. 이 꺼내진 조작정보에 의거해서 상기 주메모리(2)에 기억되어 있는 3차원 화상의 정보가 그래픽 프로세서(6)로 변환되고, 화상데이터가 생성된다. 그리고 상기 그래픽 프로세서(6)에 의해 상기 화상데이터를 이용하여 비디오메모리(5)상에 3차원 화상이 그려진다. 이 비디오 메모리(5)상에 그려진 3차원 화상데이터는 비디오 신호의 스캔시에 독출되어서 모니터 등의 표시 장치(15)상에 3차원 화상이 표시된다.
상술과 같이 3차원 화상을 표시하는 동시에 상기 CPU(1)에 의해 꺼내진 조작정보중의 상기 표시된 3차원 화상에 대응하는 음성 정보가 오디오 프로세서(7)에 보내진다.
상기 오디오 프로세서(7)는 이 보내진 음성정보에 의거해서 오디오 메모리(8)내에 기억되어 있는 음성데이터를 출력한다.
제 10도에는 본 실시예의 가정용게임기에 의해 실제로 게임을 개시할 때의 동작의 순서를 나타내는 플로우차트를 나타낸다. 여기서는 상술한 제 2실시예의 텍스처매핑 방법을 이용하여, 예를 들면 드라이브 게임을 하는 것으로 한다. 이 드라이브 게임은 구체적으로는 어느지형 위에 만들어진 도로를 건물 등의 장해물을 피하면서 차를 운전하여 가는 게임이다,
먼저 제 10도의 스텝(SP2l)에서는 상기 CD-ROM(11)이나 메모리카드(16)등의 외부기억매체를 상기 외부기억 인터페이스(10)를 거쳐 가정용게임기 본체에 마운트하던지, 상기 통신 인터페이스(12)를 거쳐 외부 네트워크를 접속하던지 한다. 다음에 게임프로그램, 함수, 라이브러리 및 화상정보 등의 필요한 정보를 상기 CD-ROM(11), 메모리카드(16) 혹은 외부 네트워크에서 상기 주메모리(2)로 꺼내서 격납, 소위 로드한다. 이때 화상정보로서 지형데이터 건물데이터, 도로데이터 및 텍스처 데이터가 로드된다. 이후 상기 텍스처 데이터는 상기 주메모리(2)에서 비디오 메모리(5)내의 공백영역으로 전송된다. 또 상기 텍스처 데이터는 상기 주메모리(2)를 통하지 않고 상기 CD-ROM(11) 메모리카드(16)혹은 외부 네트워크에서 상기 비디오메모리(5)내의 공백영역에 직접 로드되는 경우도 있다.
다음에 스텝(SP22)으로 진행하고, 상기 외부기억매체나 외부네트워크 내에는 복수의 게임이 존재하고 있을 가능성이 있으므로 이들 복수의 게임중에서 하나의 게임을 선택하고, 다시 이 선택된 게임의 실행모드를 선택한다. 이 동작은 상기 주 메모리(2)내에 격납된 변수나 상기 CPU(1)내의 설정된 레지스터의 수치에의해 하여 진다.
이후 스텝(SP23)에서 상기 CPU(1)의 제어에 의해 게임프로그램이 실행되고 게임이 개시된다.
이것에 의해 게임개시상태를 나타내는 화면, 즉 초기화면이 스텝(SP24)에 있어서 작성되고 표시된다. 구체적으로는 제 11도에 나타내는 화면이 표시된다. 이 화면은 이하의 순서로 작성된다.
화면은 먼편의 그림에서 순차작성되고 표시되므로 최초는 제일안쪽의 그림인 하늘(20)이 표시된다. 이때 상기 CPU(1)에의해 상기 주메모리(2)에서 하늘(20)의 색 데이터가 독출되고, 화면의 네모둥이의 정점좌표와 하늘(20)의 색데이터가 상기 그래픽 프로세서(6)내의 래스터 프로세서(62)에 출력된다. 이 래스터 프로세서(62)는 상기 비디오메모리(5)위에 하늘(20) 색의 미소한 다각형영역, 소위 폴리곤을 표시장치(15)상에 묘화한다.
다음에 지형(21)이 표시된다. 상기 CPU(1)에 의해 지형(21)을 구성하는 폴리곤의 3차원의 정점좌표가 상기 주메모리(2)에서 독출되어 지오메트리 프로세서(61)에 출력된다. 이 지오메트리 프로세서(61)에서는 입력된 폴리곤의 3차원의 정점좌표의 좌표변환 및 투시변환을 행하여 2차원 좌표치를 산출하고 다시 이 2차원 좌표치에 대응하는 텍스터 좌표치를 구한다. 이 텍스터 좌표치는 상기 래스터 프로세서(62)에 출력된다. 이 래스터 프로세서(62)에서는 상기 비디오 메모리(5)내에 격납되어 있는 텍스처 데이터에서 상기 입력된 텍스처 좌표치에 따라서 텍스처 데이터를 독출하고 이 텍스처 데이터를 2차원의 정점좌표로 부여한 폴리곤에 맞추어서 변형하여 상기 비디오 메모리(5)상에 기입한다. 이들의 처리를 상기 지형(21)을 구성하는 모든 폴리곤에 대하여 행함으로써, 상기 지형(21)전체가 표시장치(15)상에 표시된다.
이와같이 제 3도, 제 6도, 제 7도 및 제 8도를 이용하여 설명한 바와같이 폴리곤의 각 정점의 좌표치 및 휘도데이터를 구한후예 텍스처 좌표치를 산출하고 이 텍스처 좌표치에 대응하는 화소데이터인 텍스처 데이터를 기입하는 텍스처매핑 방법을 이용하므로써, 3차원 화상이 표시된다.
또한 도로(22)및 건물(23)이 텍스처 데이터를 사용하고 있는 경우에는 상기 지형(21)의 처리와 동일한 처리를 행함으로써 상기 도로(22)및 건물(23)이 표시장치(15)상에 표시된다. 또 상기 도로(22)및 건물(23)이 텍스처 데이터를 사용하고 있지 않을 경우에는 상기 도로(22) 및 건물(23)을 구성하고 있는 폴리곤의 각각에 부여되어 있는 색데이터를 상기 주메모리(2)에서 독출하고 상기 텍스처 데이터 대신에 이 색데이터를 이용하여 상기 지형(21)의 처리와 동일한 처리를 행함으로써 상기 도로(22)및 건물(23)이 표시장치(15)상에 표시된다.
상술의 처리에 의해 화면이 표시되었다면 스텝(SP25)으로 진행하여 게임콘트롤러나 게임패드등의 콘트롤러(14)에 구비된 버튼이나 레버등이 이 게임의 조작자에 의해 조작될 때 까지 대기한다. 상기 콘트롤러(14)가 조작되었을 때에는 상기 CPU(1)에 의해 상기 조작에 따른 데이터가 입력 인터페이스(13)를 거쳐 거둬들여지고, 이 데이터에 따라서 게임이 진행된다. 예를들면 이 게임에서는 상기 콘트롤러(14)에서 운전하고 있는 차의 스피드나 방향이 입력되므로 이 입력데이터에 따라서 표시되는 지형(21), 도로(22)및 건물(23)의 위치나 방향이 바꾸어진다. 이들의 변화는 상기 주메모리(2)에 격납된 변수나 상기 CPU(1)내의 레지스터의 수치를 변경하는 것으로 실현된다.
또한 스텝(SP26)에 있어서 게임의 진행과 함께 상기 콘트롤러(14)의 조작에 의해 입력되는 데이터에 따른 변화를 받은 화면을 순차 상술의 방법으로 작성하고 표시한다. 또, 오디오 프로세서(7)는 오디오 메모리(8)에서 게임의 진행에 맞춘 음성데이터를 꺼내서 출력한다.
이후 게임의 진행 상태나 조작자의 희망에 의해서는 스텝(SP27)에 있어서 게임을 종료시키느냐 아니냐를 판정한다. 혹시 게임을 종료하지 않은 경우에는 스텝(SP25)으로 되돌아 와서, 상기 콘트를러(14)에서 다음의 조작이 입력되는 것을 기다린다. 또 게임을 종료하는 경우에는 불휘발성의 메모리등의 기억수단에 게임의 진행상황을 기억한 후에 게임을 종료한다.
이상의 설명으로도 명백한 바와같이 본 발명에 관계되는 화상작성방법은 제 1메모리에 기억된 소망의 3차원 화상을 나타내는 단위가 되는 복수의 미소한 다각형영역의 각 정점의 좌표를 독출하는 공정과, 상기 기억된 다각형영역의 각 정점의 좌표를 변환하여 스크린상의 좌표를 산출하고 다시 상기 각 정점에 있어서의 색정보를 구하는 공정과, 상기 각 정점의 스크린상의 좌표 및 색정보를 이용하여 상기 각 정점의 사이의 경계점의 좌표 및 색정보를 산출하고 상기 경계점의 좌표 및 색정보를 이용하여 상기 경계점의 사이의 중간정의 좌표 및 색정보를 산출하는 공정과, 제 2 메모리내에 상기 산출된 중간점의 좌표 및 색정보를 기억하는 공정으로 이루며 상기 기억된 중간점의 색정보에 의해 3차원 화상을 표시하므로 3차원 화상의 물체를 정확히 표현할 수 있다.
또, 본 발명에 관계되는 화상작성장치는 소망의 3차원 화상을 표시하는 단위가 되는 복수의 미소한 다각형 영역의 각 정점의 좌표가 기억되는 제 1메모리와, 상기 제 1메모리에 기억된 다각형 영역의 각 정점의 좌표를 변환하여 스크린상의 좌표를 산출하고 다시 상기 각 정점에 있어서의 색정보를 구하는 지오메트리프로세서와, 상기 지오메트리프로세서에 의해 산출된 각 정점의 스크린상의 좌표 및 색정보를 이용하여 상기 각 정점의 사이의 경계점의 좌표 및 색정보를 산출하고, 상기 경계점의 좌표 및 색정보를 이용하여 상기 경계점의 사이의 중간점의 좌표 및 색정보를 산출하는 래스터프로세서와, 상기 래스터프로세서에 의해 산출된 중간점의 좌표 및 색정보를 기억하는 제 2메모리를 가지며, 상기 중간점의 색정보를 기억함으로써 3차원 화상을 표시하므로 3차원 화상의 물체를 정확히 표현할 수 있다.
여기서 상기 제 1메모리에는 다각형 영역의 각 정점의 좌표치 및 색정보가 기억되어 있으므로 3차원 화상의 물체를 정확히 표현할 수 있다.
또, 텍스처 화상으로서의 다른 2차원 화상을 변형하고 상기 표시된 3차원 화상 상에 첨부 표시하고, 이때 상기 제 1메모리에는 다각형영역의 각 정점의 좌표치및 상기 다른 2차원 화상상의 좌표위치를 나타내는 텍스처 좌표가 기억되어 있음으로써 3차원화상의 물체를 정확히 표현할 수 있다.
또한, 상기 다각형영역의 각 정점내의 하나의 정점을 기점으로 하여 이 정점에서 수평방향으로 슬라이스하여 얻어진 선분의 양단의 점을 상기 경계점으로 하고 상기 중간점의 색정보를 보간하여 산출함으로써 간단하게 3차원 화상의 물체를 표시할 수 있다.
본 발명에 관계되는 가정용 게임기는 게임프로그램 및 이 게임프로그램에서 사용되는 화상정보가 기억되는 외부기억매체와, 상기 외부기억매체에 기억된 게임프로그램의 화상정보중의 대상물체의 동작을 조작하는 조작수단과, 상기 게임프로그램의 화상정보를 표시하는 표시 수단과, 상기 화상정보중의 3차원 화상의 대상물체를 표시하는 단위가 되는 복수의 미소한 다각형영역의 각 정점의 좌표가 기억되는 제 1메모리와, 상기 제 1메모리에 기억된 다각형 영역의 각 정점의 좌표를 상기 조작수단으로 부터의 입력에 따라서 변환하여 스크린상의 좌표를 산출하고, 다시 상기 각 정점에 있어서의 색정보를 구하는 지오메트리프로세서와, 상기 지오메트리프로세서에 의해 산출된 각 정점의 스크린상의 좌표 및 색정보를 이용하여 상기 각 정점의 사이의 경계점의 좌표 및 색정보를 산출하고, 상기 경계점의 좌표 및 색정보를 이용하여 상기 경계점의 사이의 중간점의 좌표 및 색정보를 산출하는 래스터프로세서와, 상기 래스터프로세서에 의해 산출된 중간점의 좌표 및 색정보를 기억하는 제 2메모리를 가지며, 상기 중간점의 색정보를 기억함으로써 3차원 화상을 표시하므로 3차원 화상의 물체를 정확히 표현할 수 있다.
또 상기 3차원 화상의 대상물체의 조작에 대하여 상기 3차원 화상의 대상물체의 위치 및 방향을 정확히 변화시킬 수 있고, 상기 대상물체의 표현할 수 있는 위치 및 방향이 한정되지 않으므로 상기 대상물체에 대한 조작자의 시점으로 부터의 화면이 3차원적으로 연속하여 변화하는 경우에도 상기 3차원적으로 연속한 변화에 정확히 대응하는 화면을 표시할 수 있다.
또한 3차원적인 화면을 표현하기위해 필요한 화상데이터의 데이터량은 저감하고, 게임의 작성시간도 감소하기 때문에 게임의 생산성이 향상하고, 작성된 게임의 실행처리속도도 빨라진다.
그위에 3차원 화상의 작성은 비디오 메모리에 기입과 동시에 행하여지므로, 상기 기입된 3차원 화상은 통상의 비디오 신호의 스캔시에 독출되기 때문에 화상데이터의 독출이 간단하다.
또 상기 외부기억매체는 CD-ROM 또는 메모리카드이므로, 대용량의 게임프로그램을 기억할 수 있고, 이 기억된 게임프로그램을 신속히 꺼낼 수 있다.
또한 불휘발성의 기억수단을 가지며, 상기 게임 프로그램의 종료시의 게임의 진행상황을 기록함으로써 상기 게임프로그램을 종료한 직후의 상태에서 다시 게임을 신속히 개시할 수 있다.
제 1도는 본 발명에 관계되는 화상작성장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
제 2도는 본 발명에 관계되는 화상작성방법의 제 1실시예의 처리를 나타내는 도면이다.
제 3도는 본 발명에 관계되는 화상작성방법의 제 2실시예의 처리를 나타내는 도면이다.
제 4도는 본 발명에 관계되는 화상작성방법의 제 1실시예의 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
제 5도는 본 발명에 관계되는 화상작성방법의 제 1실시예에 의해 구하여지는 삼각형의 좌표치 및 화면색을 나타내는 도면이다.
제 6도는 본 발명에 관계되는 화상작성방법의 제 2실시예의 처리를 나타내는 플로우차트이다.
제 7도는 본 발명에 관계되는 화상작성방법의 제 2실시예의 텍스처좌표를 나타내는 도면이다.
제 8도는 본 발명에 관계되는 화상작성방법의 제 2실시예에 의해 구하여지는 삼각형의 좌표치를 휘도 및 나타내는 도면이다.
제 9도는 본 발명에 관계되는 가정용게임기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
제 10도는 본 발명에 관계되는 가정용 게임기에 의해 실행되는 게임의 동작 순서를 나타내는 플로우차트이다.
제 11도는 게임동작중에 표시되는 화상의 일예를 나타내는 도면이다.
제 l2도는 종래의 화상작성장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
제 13도는 종래의 화상작성장치에 의한 화상작성방법을 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명
1. CPU 2. 주메모리
3. 인터페이스 4. 입력디바이스
5. 비디오메모리 6. 그래픽 프로세서
7. 오디오 프로세서 8. 오디오 메모리
9. 메인버스 10. 외부기억 인테페이스
11. CD-ROM 12. 통신인터페이스
13. 입력인터페이스 14. 콘트롤러
15. 표시장치 16. 메모리카드
61. 지오메트리 프로세서 62. 래스터 프로세서

Claims (24)

  1. 제 1메모리에 저장된 소망하는 3차원 화상을 표시하는 단위가 되는 복수의 미소한 다각형화상영역의 정점들에 대한 제 1좌표 데이터를 독출하는 단계와,
    상기 제 1좌표 데이터에 기초하여 소정의 스크린 상의 상기 정점들의 좌표들을 나타내는 제 2좌표 데이터를 생성하는 단계와,
    상기 정점들 각각에 대한 색데이터를 생성하는 단계와,
    상기 소정의 스크린 상의 상기 정점들 각각에 대한 상기 색데이터 및 상기 좌표데이터를 이용하여 상기 정점들 사이의 경계점들에 대한 색데이터 및 좌표데이터를 생성하는 단계와,
    상기 경계점들의 상기 색데이터 및 상기 좌표데이터를 이용하여 상기 경계점들 사이의 중간점들에 대한 색데이터 및 좌표데이터를 생성하는 단계와,
    상기 생성된 데이터 및 다른 데이터로 부터 3차원 화상을 생성하기 위한 화상 신호를 형성하는 단계와,
    제 2메모리의 제 1저장 영역에 상기 화상 신호를 저장하는 단계와,
    상기 제 1저장영역 이외의 상기 제 2메모리의 제 2저장 영역에 상기 다른 데이터를 저장하는 단계를 포함하여 이루어진 3차원 화상 표시를 생성하기 위한 화상신호 작성방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    2차원 텍스처 데이터를 수정하는 단계와,
    상기 수정된 텍스처 데이터를 상기 중간점에 매팽하는 단계와,
    상기 수정된 텍스처 데이터에 기초하여 상기 3차원 화상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 화상 표시를 하기 위한 화상신호 작성방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 2차원 텍스처 데이터의 좌표위치를 나타내는 텍스처 좌표를 구하는 단계와,
    상기 텍스처 좌표를 이용하여 상기 수정된 텍스처를 상기 중간점에 매핑하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 화상 표시를 하기 위한 화상신호작성방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 경계점들의 색데이터 및 좌표데이터를 생성하는 단계는 그 정점들 각각으로부터 소정 거리에 있는 다각형영역들의 각각을 가로질러 연장되어 있고 상기 소정의 스크린의 수평방향을 따라 연장되어 있는 선분(line segment)의 각 끝부분에 위치하는 상기 경계점을 선택하는 단계를 포함하고,
    상기 중간점들의 색데이터를 생성하는 단계는 상기 선분의 상기 끝부분에 있는 상기 경계점들의 색데이터를 보간(interpolation)하여 상기 선분을 따라 상기 중간점들중 몇몇의 색데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원화상 표시를 하기 위한 화상신호작성방법.
  5. 화상 신호를 이용하여 3차원 화상을 표시하기 위하여 3차원 화상을 나타내는 화상 신호를 작성하기 위한 장치에 있어서,
    소망하는 3차원 화상의 단위로서 복수의 다각형 영역의 정점들의 제 l좌표를 저장하는 제 l메모리와,
    상기 제 1메모리에 저장된 상기 다각형영역들의 상기 정점들의 상기 제 1좌표 데이터를 소정의 스크린 상의 제 2좌표 데이터로 변환시켜, 상기 정점들 각각을 위한 색데이터를 생성하고, 상기 정점들의 소정의 스크린 상의 상기 색데이터 및 상기 제 2좌표 데이터에 기초하여 상기 정점들 사이의 경계점들의 색데이터 및 좌표 데이터를 생성하고, 상기 경계점들의 상기 색데이터 및 좌표 데이터를 이용하여 상기 경계점들 사이의 중간점들의 색데이터 및 좌표 데이터를 생성하기 위한 프로세서와,
    상기 프로세서로부터 생성된 데이터 및 다른 데이터로부터 상기 3차원 화상을 나타내는 화상데이터를 생성하는 수단과,
    상기 화상데이터를 저장하기 위한 제 1저장 영역과, 상기 다른 데이터를 저장하기 위한 상기 제 1저장영역 이외의 제 2저장 영역을 포함하는 제 2메모리를 포함하여 이루어진 화상신호작성장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    텍스처데이터를 상기 중간점들의 색데이터에 매핑하고, 상기 매정된 텍스처데이터를 이용하여 상기 색데이터를 수정하기 위한 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 화상신호작성장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1메모리는 상기 2차원 데이터의 좌표위치를 나타내는 텍스처 좌표를 저장하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 화상신호작성장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 정점들 중 하나로부터 소정의 거리에 있는 상기 다각형 영역을 통하여 연장되어 있고, 상기 소정의 스크린의 수평방향을 따라 연장되어 있는 선분의 끝부분에 위치하는 상기 경계점들을 선택하고, 상기 선택된 경계점들의 색데이터를 보간하여 상기 선분을 따라 위치하는 상기 중간점들의 선택된 몇몇의 색데이터를 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 화상신호작성장치.
  9. 3차원 화상으로서 표시하기 위한 대상물체(object) 화상이 작성되는 가정용게임기에 있어서,
    게임프로그램 및 상기 게임프로그램을 수행하는데 이용되는 화상정보가 저장되는 외부저장매체와,
    화상데이터를 표시하기 위한 표시수단과,
    상기 화상데이터에 포함되어 있는 대상물체 화상의 단위로서의 복수의 다각형 영역의 정점들의 제 1좌표 데이터를 저장하기 위한 제 1메모리와,
    조작수단(operating means)으로 부터의 입력에 대응하여, 상기 제 1메모리에 저장된 상기 다각형 영역의 상기 정점들의 제 1좌표 데이터를 변환하여 상기 정점들 각각에 대한 색데이터를 생성하고, 상기 정점들의 상기 스크린 상의 색데이터 및 좌표데이터를 이용하여 상기 정점들 사이의 경계점들의 색데이터 및 좌표 데이터를 생성하고, 상기 경계점들의 상기 색데이터 및 좌표 데이터를 이용하여 상기 경계점들 사이의 중간점들의 색데이터 및 좌표데이터를 생성하기 위한 프로세서로서, 상기 조작수단은 상기 프로세서로부터 생성된 데이터 및 다른 데이터에 기초하여 상기 외부저장 매체에 저장된 상기 게임프로그램의 화상 정보를 처리하여 상기 대상물체 화상의 이동을 나타내는 표시화상 데이터를 형성하는 프로세서와,
    상기 표시 화상데이터를 저장하는 제 l저장영역과, 상기 다른 데이터를 저장하는 상기 제 1저장영역 이외의 제 2저장 영역을 포함하는 제 2메모리를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가정용게임기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 외부저장 매체는 CD ROM을 포함하는 것을 특징으로 하는 가정용게임기.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 외부저장 매체는 메모리카드를 포함하는 것을 특징으로 하는 가정용게임기.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 게임프로그램의 종료시에 상기 게임의 처리상태를 저장하기 위한 비휘발성저장 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 가정용게임기.
  13. 제 1메모리에 기억된 소망하는 3차원 화상을 표시하는 단위가 되는 복수의 미소한 다각형화상 영역의 정점들에 대한 제 1좌표 데이터를 독출하는 단계와,
    상기 제 1좌표 데이터에 기초하여 소정의 스크린 상의 상기 정점들의 좌표들을 나타내는 제 2좌표 데이터를 생성하는 단계와,
    상기 정점들 각각에 대한 색데이터를 생성하는 단계와,
    상기 소정의 스크린 상의 상기 정점들 각각에 대한 상기 색데이터 및 상기 좌표데이터를 이용하여 상기 정점들 사이의 경계점들에 대한 색데이터 및 좌표 데이터를 생성하는 단계와,
    상기 경계점들의 상기 색데이터 및 상기 좌표데이터를 이용하여 상기 경계점들 사이의 중간점들에 대한 색데이터 및 좌표 데이터를 생성하는 단계와,
    상기 정점들, 상기 경계점들 및 상기 중간점들 중 적어도 하나에 대한 텍스처 데이터를 얻어내기 위한 단계와,
    상기 텍스처 데이터 및 상기 생성된 데이터로부터 3차원 화상을 생성하기 위한 화상신호를 형성하는 단계와,
    제 2메모리의 제 1저장 영역에 상기 화상신호를 저장하는 단계와,
    상기 제 1저장영역 이외의 상기 제 2메모리의 제 2저장 영역에 상기 텍스처 데이터를 저장하는 단계를 포함하여 이루어진 3차원 화상 표시를 생성하기 위한 화상신호 작성방법.
  14. 화상 신호를 이용하여 3차원 화상을 표시하기 위하여 3차원 화상을 나타내는 화상 신호를 작성하기 위한 장치에 있어서,
    소망하는 3차원 화상의 단위로서 복수의 다각형영역의 정점들의 제 1좌표를 저장하는 제 1메모리와,
    상기 제 1메모리에 저장된 상기 다각형 영역들의 상기 정점들의 상기 제 1좌표 데이터를 소정의 스크린 상의 제 2좌표 데이터로 변환시켜, 상기 정점들 각각을 위한 색데이터를 생성하고, 상기 정점들의 소정의 스크린 상의 상기 색데이터 및 상기 제 2좌표 데이터에 기초하여 상기 정점들 사이의 경계점들의 색데이터 및 좌표 데이터를 생성하고, 상기 경계점들의 상기 색데이터 및 좌표데이터를 이용하여 상기 경계점들 사이의 중간점들의 색데이터 및 좌표 데이터를 생성하기 위한 프로세서와,
    상기 정점들, 상기 경계점들 및 상기 텍스처 데이터 중 적어도 하나에 대한 텍스처 데이터를 얻어내기 위한 수단과,
    상기 텍스처데이터 및 상기 프로세서로부터 생성된 데이터로부터 상기 3차원화상을 나타내는 화상데이터를 형성하는 수단과,
    상기 화상데이터를 저장하기 위한 제 1저장 영역과, 상기 텍스처 데이터를 저장하기 위한 상기 제 1저장영역 이외의 제 2저장 영역을 포함하는 제 2메모리를 포함하여 이루어진 화상신호 작성장치.
  15. 비디오 메모리의 제 1저장영역에 출력화상데이터를 작성하기 위한 소스데이터를 저장하는 단계와,
    상기 출력화상 데이터를 생성하기 위한 상기 저장된 소스데이터를 처리하는 단계와,
    상기 제 1저장영역 이외의 상기 비디오메모리의 제 2저장 영역에 상기 출력화상 데이터를 저장하는 단계를 포함하여 이루어진 화상데이터 작성방법.
  16. 제 I5항에 있어서,
    상기 소스데이터를 저장하는 단계는 상기 비디오 메모리의 제 1영역에 텍스처소스 화상 데이터를 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 저장된 소스데이터를 처리하는 단계는 상기 출력화상데이터를 생성하기 위한 상기 텍스처소스 화상 데이터를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상데이터 작성방법.
  17. 화상표시 장치를 위한 출력 화상이 비디오 메모리에 저장되어 있는 화상작성 장치를 위한 메모리관리 방법에 있어서,
    상기 비디오 메모리에 표시영역을 할당하는 단계와,
    상기 표시영역 이외의 상기 비디오 메모리의 공백영역을 할당하는 단계와,
    상기 표시 영역에 출력화상 데이터를 저장하는 단계와,
    상기 공백 영역에 대상 물체 데이터를 저장하는 단계를 포함하여 이루어진 메모리관리방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 대상물체 데이터는 텍스처소스 화상 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 관리방법,
  19. 제 15항에서 정의된 화상데이터 작성방법을 수행하기 위해 화상작성장치를 제어하기 위한 프로그램명령을 저장하고 있는 저장매체.
  20. 제 17항에서 정의된 화상데이터 작성방법을 수행하기 위해 화상작성장치를 제어하기 위한 프로그램 명령을 저장하고 있는 저장매체.
  21. 출력 화상을 표시하기 위해 화상표시장치에 출력하기 위한 출력 화상 데이터를 작성하는 화상작성 장치에 있어서,
    상기 출력화상 데이터를 저장하기 위한 제 1저장 영역을 가지고 있는 비디오 메모리와,
    상기 출력화상 데이터를 위한 상기 제 1저장 영역 이외의 상기 비디오 메모리의 영역에 상기 출력화상 데이터를 작성하기 위한 소스데이터를 저장하고 상기 소스데이터에 기초하여 상기 출력화상 데이터를 생성하는 프로세서를 포함하여 이루어진화상작성장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제 1저장 영역 이외의 상기 비디오 메모리의 상기 영역에 상기 소스데이터로서 텍스처소스 화상을 저장하고 상기 텍스처소스 화상 데이터에 기초하여 상기 화상 데이터를 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 화상작성장치.
  23. 화상표시 장치에 출력되어 표시되는 출력화상 데이터를 작성하기 위한 가정용게임기에 있어서,
    상기 출력화상의 데이터를 저장하기 위한 제 1저장 영역을 가지는 비디오 메모리와,
    상기 출력화상 데이터를 위한 상기 제 1저장영역 이외의 상기 비디오 메모리의 영역에 상기 출력화상 데이터를 작성하기 위한 소스데이터를 저장하고, 상기 소스데이터에 기초하여 상기 출력화상 데이터를 생성하는 프로세서를 포함하여 이루어진 가정용게임기.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제 1저장영역 이외의 상기 비디오 메모리의 영역에 상기 소스데이터로서 텍스처소스화상데이터를 저장하고 상기 텍스처소스 화상 데이터에 기초하여 상기 출력화상 데이터를 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 가정용게임기.
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