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技術 エンタテインメント装置、画像生成方法および記憶媒体

出願人 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント
発明者 山元哲治多田浩二濱田勇
出願日 1999年11月25日 (20年3ヶ月経過) 出願番号 1999-335148
公開日 2001年6月8日 (18年9ヶ月経過) 公開番号 2001-155177
状態 特許登録済
技術分野 電子ゲーム機 イメージ処理・作成 イメージ生成
主要キーワード 移動制限位置 仮想球 移動限 仮想球面 近景画像 カメラスクリーン オープンスイッチ モデル操作
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

3DのCGアニメーションにおいて、視点カメラパンによるゆがみを生じない高画質背景画像を表示させる。

解決手段

次元背景シーンプリレンダリング画像を球70ak-1,70akの内側面にマッピングし、これらの球70ak-1,70akの中心に視点カメラ71ak-1,71akを定義する。そして、キャラクタモデル等の移動物体三次元モデルが内部に存在しているほうの球の中心の視点カメラのピラミッド視野切り取られた領域を表示スクリーン上に投影する。

概要

背景

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

概要

3DのCGアニメーションにおいて、視点カメラのパンによるゆがみを生じない高画質背景画像を表示させる。

三次元背景シーンのプリレンダリング画像を球70ak-1,70akの内側面にマッピングし、これらの球70ak-1,70akの中心に視点カメラ71ak-1,71akを定義する。そして、キャラクタモデル等の移動物体三次元モデルが内部に存在しているほうの球の中心の視点カメラのピラミッド視野に切り取られた領域を表示スクリーン上に投影する。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

操作装置からの入力に応じて、表示画面上に表示される操作対象モデルを操作するエンタテインメント装置であって、仮想的な球の内側に配置された操作対象モデルを、予め定められた移動範囲移動限度として、前記操作装置からの入力に応じて移動させると共に、当該操作対象モデルの移動に応じ、前記球の中心におかれた視点カメラを回転させる動画像制御手段と、前記視点カメラの回転によって当該視点カメラの視野切り取られた領域に含まれるモデルを、当該視点カメラから表示スクリーン上にレンダリングするレンダリング手段とを備え、前記球の内側面には、三次元背景シーンがレンダリングされたレンダリング画像が貼り付けられていることを特徴とするエンタテインメント装置。

請求項2

請求項1記載のエンタテインメント装置であって、前記球には、三次元背景シーンのプリレンダリング画像が貼り付られた1以上の仮想的な球が連結されており、前記動画像制御手段は、前記移動中の操作対象モデルが他の球の内側に入ったら、前記レンダリング手段がレンダリングを行うための視点カメラを、当該他の球の中心におかれた視点カメラに切り替えることを特徴とするエンタテインメント装置。

請求項3

請求項1または2記載のエンタテインメント装置であって、前記球の内側の1以上の定点に、前記操作装置の操作ツール対応付けられた注目点が定められおり、前記動画像制御手段は、前記操作ツールが操作を受け付けた場合に、当該操作ツールに対応付けられた注目点に前記視点カメラを向けることを特徴とするエンタテインメント装置。

請求項4

操作装置が受け付けた操作に応じた入力を受け付ける装置に、表示画面上に表示される操作対象モデルの操作処理を実行させるためのプログラムを記憶した、機械読取り可能記憶媒体であって、前記操作処理には、仮想的な球の内側に配置された操作対象モデルを、予め定められた移動範囲を移動限度として、前記操作装置からの入力に応じて移動させると共に、当該操作対象モデルの移動に応じ、前記球の中心におかれた視点カメラを回転させる動画像制御処理と、前記視点カメラの回転によって当該視点カメラの視野に切り取られた領域に含まれるモデルを、当該視点カメラから表示スクリーン上にレンダリングするレンダリング処理とが含まれ、前記球の内側面には、三次元背景シーンがレンダリングされたレンダリング画像が貼り付けられていることを特徴とする記憶媒体。

請求項5

請求項4記載の記憶媒体であって、前記球の内側の1以上の定点に、前記操作装置の所定の操作ツールに対応付けられた注目点が予め定められおり、前記操作処理には、さらに、前記操作装置からの入力として、前記所定の操作ツールの操作受付検出信号を前記装置が受け付けた場合に、前記操作装置から前記所定の操作ツールの操作受付検出信号が入力されたら、当該操作ツールに対応付けられた注目点に前記視点カメラを向ける処理が含まれることを特徴とする記憶媒体。

請求項6

請求項4または5記載の記憶媒体であって、前記球には、三次元背景シーンのレンダリング画像が貼り付られた1以上の球が連結されており、前記移動中の操作対象モデルが他の球にはいった場合には、前記動画像制御処理において、前記装置が、前記表示スクリーンへのレンダリングのための視点カメラを、当該他の球の中心におかれた視点カメラに切り替えることを特徴とする記憶媒体。

請求項7

操作装置が受け付けた操作に応じた入力を受け付ける装置に、当該装置が受け付けた入力に応じて操作対象モデルを操作させ、当該操作後の操作対象モデルの画像を表示画面上に表示させる画像生成方法であって、仮想的な球の内側に配置された操作対象モデルを、予め定められた移動範囲を移動限度として、前記操作装置からの入力に応じて移動させると共に、当該操作対象モデルの移動に応じて、前記球の中心におかれた視点カメラを回転させるステップと、前記視点カメラの回転によって当該視点カメラの視野に切り取られた領域に含まれるモデルを、当該視点カメラから表示スクリーン上にレンダリングするステップと、前記球の内側面には、三次元背景シーンがレンダリングされたレンダリング画像が貼り付けられていることを特徴とする画像生成方法。

請求項8

操作装置からの入力に応じた画像を表示画面上に表示するエンタテインメント装置であって、前記操作装置の1以上の操作ツールに、三次元空間に配される背景シーンの定位置に定めた注目点が対応付けられており、当該エンタテインメント装置は、前記操作ツールが操作を受け付けた場合に、当該操作ツールに対応付けられた注目点に、表示装置上に画像を表示させるための視点カメラを向ける動画像制御手段を備えることを特徴とするエンタテインメント装置。

請求項9

操作装置が受け付けた操作に応じた入力を受け付ける装置に、前記入力に応じた画像処理を実行させるためのプログラムを記憶した、機械読取り可能な記憶媒体であって、前記操作装置の1以上の操作ツールに、三次元空間に配される背景シーンの定位置に定めた注目点が対応付けられており、前記画像処理には、前記操作ツールが操作を受け付けた場合に、当該操作ツールに対応付けられた注目点に、表示装置上に画像を表示させるための視点カメラを向ける処理を含むことを特徴とする記憶媒体。

技術分野

0001

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

背景技術

0002

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

発明が解決しようとする課題

0003

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

0004

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

0005

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

0006

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

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するため、本発明は、操作装置からの入力に応じて、表示画面上に表示される操作対象モデルを操作するエンタテインメント装置であって、仮想的な球の内側に配置された操作対象モデルを、予め定められた移動範囲移動限度として、前記操作装置からの入力に応じて移動させると共に、当該操作対象モデルの移動に応じ、前記球の中心におかれた視点カメラを回転させる動画像制御手段と、前記視点カメラの回転によって当該視点カメラの視野に切り取られた領域に含まれるモデルを、当該視点カメラから表示スクリーン上にレンダリングするレンダリング手段とを備え、前記球の内側面には、三次元背景シーンがレンダリングされたレンダリング画像が貼り付けられていることを特徴とするエンタテインメント装置を提供する。

0008

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

0009

このようなエンタテインメント装置によれば、三次元背景シーンのレンダリング画像が球の内側面に貼り付けられており、その球の中心に視点カメラが定義されているため、左右いずれの方向に視点カメラをパンしても、表示画面上の背景画像の周辺領域には、そのことによるゆがみを生じない。

0010

また、視点カメラをどの方向に向けても、その正面から一定の距離の位置にレンダリング画像が配されているため、そのレンダリング画像に近景と遠景との双方が含まれていても、表示画面上の表示画像における遠近が、視点カメラのパンによってそこなわれることがない。このように背景に近景を含ませても、操作対象モデルは、予め定められた移動範囲を移動限度として移動するだけであるため、表示装置の表示画面上に、操作対象オブジェクトが近景を突き抜けるような不自然な画像が表示されることはない。

0011

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

発明を実施するための最良の形態

0012

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

0013

まず、本実施の形態に係るテレビゲーム装置の構成について説明する。

0014

図1に、このテレビゲーム装置の外観を示す。

0015

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

0016

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

0017

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

0018

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

0019

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

0020

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

0021

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

0022

制御系50は、テレビゲーム装置全体を制御する中央処理装置(CPU:CentRal Processing Unit)51、各種制御処理(割り込み制御処理、ダイレクトメモリアクセス(DMA:Dynamic Memory Access)転送の制御処理等)を実行する周辺装置制御部52、ランダムアクセスメモリ(RAM:Random Access Memory)からなるメインメモリ(主記憶装置)53、CPU51が実行する制御プログラム(いわゆるオペレーティングシステムプログラム等)が格納されたリードオンリーメモリ(ROM:ReadOnly Memory)54等を備えている。

0023

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

0024

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

0025

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

0026

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

0027

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

0028

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

0029

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

0030

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

0031

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

0032

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

0033

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

0034

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

0035

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

0036

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

0037

また、コントローラ接続部12に接続された操作装置20が、通信制御機91からの指示にしたがい、プレイヤの操作に応じた信号、すなわち、ボタン23L,23R,24,25,33または操作部21,22,31,32の状態を表す信号を同期式通信によって通信制御機91に逐次送信すると、通信制御機91は、これをCPU51に送信する。そして、通信制御機91は、操作装置20の前記各ボタンや操作部の状態をCPU51に送信する。これにより、プレイヤからの指示がCPU51に入カされ、その指示内容ゲーム進行に反映される。具体的には、CPU51の制御によって、グラフィックシステム60が、プレイヤからの指示内容にしたがい、三次元背景シーンのプリレンダリング画像が内側面にマッピングされている球の中心に定義した視点カメラ(後述)の向きを変えながら、この視点カメラの視野に切り取られた可視領域内を定期的にレンダリングし、そのレンダリング画像を、ビデオ出力端子に接続された表示装置(テレビジョン等)の表示画面に表示させる。これにより、あたかも、プレイヤの指示に応じて注目点が移動しているかのように、表示装置の表示画面上の背景が移りかわってゆく。また、CPU51の制御によって、サウンドシステム70が、オーディオ出力端子に接続された音声装置(テレビジョンのスピーカ等)から音声等を出力させる。

0038

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

0039

記憶部301には、プリレンダリング画像データ記憶部301a、三次元モデル記憶部301b、音声波形データ記憶部301cが含まれている。音声波形データ記憶部301cには、ゲームの効果音等の音声波形データが格納されている。また、三次元モデル記憶部301bには、ワールド座標系により定義された三次元空間に配置される各種三次元オブジェクトに関するデータ、例えば、三次元背景シーンのプリレンダリング画像がマッピングされる球の形状データ、ゲームに登場するプレイヤキャラクタ等の移動物体の三次元モデル、ドア等の静止物体の三次元モデル等が格納されている。また、プリレンダリング画像データ記憶部301aには、三次元背景シーンのプリレンダリング画像データが2種類以上格納されている。これらのプリレンダリング画像データは、例えば、(1)マッピング用の球と同じ球面形状の仮想球の内側面に、その中心に定義された視点から三次元背景シーンを投影する、または、(2)所定の位置に定義された視点を上下左右に回転させながら、その視点前方の仮想平面上に三次元背景シーンを投影することによって作成された複数のレンダリング画像を、マッピング用の球と同じ球面形状にあわせてつなぎあわせる、のいずれかの方法によって作成されたものであることが望ましい。また、これらのプリレンダリング画像上には、それぞれ、1以上の定位置に予め注目点候補位置が設定されている。

0040

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

0041

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

0042

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

0043

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

0044

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

0045

そのあと、動画像制御部302aの指示により、レンダリング処理部302bが、これらの背景用球形モデル全体を、ワールド座標系によって定義された三次元空間上の所定の位置に配置する。さらに、ドアの三次元モデルを三次元モデル記憶部301bから取り出し、この三次元モデルを各通過口に配置すると共に、プレイヤキャラクタの三次元モデル(以下、プレイヤキャラクタモデルと呼ぶ)を三次元モデル記憶部301bから取り出し、この三次元モデルを所定の背景用球形モデル内のプレイヤ初期位置に配置する。さらに、その他の三次元モデル、例えば、ゲームに登場する他のキャラクタ、壁等の三次元モデルを三次元モデル記憶部301bから取り出し、それらを、それぞれの初期位置に配置する(S502)。

0046

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

0047

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

0048

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

0049

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

0050

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

0051

また、全体制御部304は、移動中のプレイヤキャラクタがドアを通過したと判断したか否かにかかわらず、画像生成処理部302に、プレイヤキャラクタの移動指示および視点カメラのパン指示を与える(S805)。これに応じて、画像生成処理部302が視点カメラ制御処理およびモデル操作処理を実行する。具体的には、動画像制御部302aが、三次元空間上のプレイヤキャラクタを、現在の位置と移動後の位置座標が表す位置とを結ぶパスにそって移動させるとともに、このときのプレイヤキャラクタの移動にあわせてレンダリング用の視点カメラをパンさせる。そして、キャラクタプレイヤの移動中、レンダリング処理部302cが、レンダリング用の視点カメラから、そのピラミッド視野に切り取られた領域に含まれているモデルを表示スクリーン上に定期的に投影する(S806)。

0052

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

0053

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

0054

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

0055

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

0056

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

0057

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

0058

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

0059

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

0060

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

0061

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

0062

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

0063

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

0064

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

発明の効果

0065

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

図面の簡単な説明

0066

図1本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装置および操作装置の外観を示した図である。
図2本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装置のハードウエア構成図である。
図3本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装置の機能構成図である。
図4本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装置が実行する処理のフローチャート図である。
図5本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装置が実行する処理のフローチャート図である。
図6本発明の一実施の形態に係る2つの背景用球形モデルを結合させた様子を概念的に示した図である。
図7本発明の一実施の形態に係るレンダリング処理における視点カメラと背景用球形モデルとの位置関係を概念的に示した図である。
図8本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装置が実行する処理のフローチャート図である。
図9本発明の一実施の形態に係るテレビゲーム装置が実行する処理のフローチャート図である。
図10従来のエンタテインメント装置の3DのCGアニメーションの問題点を説明するための図である。

--

0067

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

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