CN1136521C - 图象处理装置和方法以及采用该装置的游戏机 - Google Patents

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Abstract

在一种产生从规定视点观察到的设定于虚拟空间坐标系中的角色图形和周边地形图形时的图象的同时，输出对应于该图象的图象信号的图象处理方法中，具备有下述步骤：注视点运算步骤S1，求与预定于上述角色内的第1点正好离开一定的水平距离的上述周边地形图形上的第2点；视线运算步骤S2，求用直线把上述第1点与上述第2点连接起来的视线；视点运算步骤S3，以距上述第1点离开一定距离的上述视线上的点为视点；描画步骤S4，得到从该视点所看到的图象。

Description

图象处理装置和方法以及采用该装置的游戏机
技术领域
本发明涉及用于显示从某一视点所看到的设定于虚拟空间座标系中的中心图形和周边图形的图象的图象处理装置、应用了该处理装置的游戏机和图象处理方法及媒体。
背景技术
随着近年来的计算机图形学技术的发展，TV游戏机和仿真装置等的数据处理装置已开始广为普及开来。例如，TV游戏机，已具备有小键盘(PAD)、操纵杆、监视器之类的外设和已搭载有执行图象处理、音响处理、与外设之间的数据通信等的CPU的游戏机主机。在TV游戏机中的图象处理，在提高商品价值方面占有非常大的比重，所以近些年来，动画重放的技术也已高级化。例如，虽然用立体式的三维(3D)图象表现而不是用平面的图象所提供的游戏已广为人们玩赏，但在这种游戏中却进行着高级的图象处理。
然而，在用显示三维图象的3D计算来构筑游戏画面的图形时，在游戏视野和配置于其中的游戏角色的图象，根据“在什么样的视点来看”已构筑成为三维性的目标，其表现大为不同。比如说，若把视点设定在角色的正侧面，将变成在3D游戏中所说的“侧视图”，而若设定于正上边，则将变成为相当于顶视图的画面。
由于视频游戏的显示装置是二维的显示管，故对于朝向画面在纵深方向上，距离的把握就将变得困难，这是无法避免的。所以，通常的手法是这样地设定视点：与游戏的内容相对照，使在本身为三维座标轴的X轴、Y轴和Z轴之内，即便是得不到严密的距离感也行的座标轴，变成为纵深方向即变成为对前面垂直。
比如说，在3D射击游戏的情况下，如图14所示，敌人或子弹从前方奔来，主机上下左右运动以躲避这些敌人或子弹。在这种情况下，上下左右是游戏者的运动方向，是非常重要的。另一方面，纵深方向的距离的重要性却没有那么高。因此，在这种3D射击游戏的情况下，可以把本身为2维的画面设为上下左右，把纵深设定为与此垂直。就是说，游戏者的视线是正面。
这样一来，虽然3D射击游戏的视线即使在正面是固定的也没有什么妨害，但不仅仅是这样的游戏。比如说，在游戏者操纵角色与交战对手进行格斗之类的游戏突破种种关口的游戏中，取决于游戏者所操纵的角色活动的地形的形状啦，游戏者的嗜好和技能，有时候为取得严密的距离感的座标轴会变得不相同起来。即，结果将变成为仅仅用一种视点的话，就不可能构筑良好的游戏环境。
与此相对应的技术是“自选视点按键”。这是一种可以根据游戏者的嗜好从准备好的若干种视点中随时选择自己喜欢的视点的技术。
但是，倘采用“自选视点按键”技术，由于除了游戏原来就有的操作之外，还要加上“用于变更视点的操作”，故结果就有操作繁杂的弊病。此外，由于游戏者自身必须寻找最佳视点，故有碍于把精神集中于游戏操作。
本发明就是为了解决这样的问题而发明出来的，目的是提供一种自动地提供最佳视点而不增加游戏者的负担，又可实现良好的游戏环境的图象处理装置、应用该处理装置的游戏机和图象处理方法及已记录有其程序的媒体。
发明内容
本发明的图象处理装置，在产生在从规定的视点观察设定于虚拟空间座标系中的中心图形和周边图形时的图象，同时输出与该图象对应的图象显示信号的图象处理装置中，其特征是具备有：注视点运算装置，用于根据与上述中心图形对应的预定的第1点，求上述周边图形的第2点；视线运算装置，用于根据上述第1点和上述第2点求视线；视点运算装置，用于根据上述第1点和上述视线求上述视点；图象信号产生装置，用于产生与在从上述视点看上述视线方向时的图象所对应的上述图象显示信号。
所谓虚拟空间座标，比如说是一种用3D计算来构筑游戏视野而且在其内部应由游戏者操纵角色的座标系。所谓中心图形，比如说是游戏者所操纵的角色。所谓周边图形比如说是角色周围的地形、建筑物和障碍物等，在进行格斗等的情况下，还包括对手角色在内。
第1点，比如说，定于角色的头部等的内部。当这样定下来时，则对于游戏者来说视线就将变成为自然的视线。另外，第1点，不一定非要定于角色的内部，也可以定在角色的外部比如说定于角色的头上。
第2点，比如说，定于距第1点有一定距离的地形表面、内部和外部。
视线，比如说，是连接第1点和第2点的直线。
视点，比如说定于在与第2点相反一侧的视线上离开一定距离的位置上。
另外，本发明的图象处理装置的上述注视点运算装置是先求距上述第1点预定的第一距离的上述周边图形上的点，并以该点为第2点的装置。第1距离可以是恒定值，或者也可根据条件进行选择而进行变化。此外，第1距离，比如说是水平面上的距离。
另外，本发明的图象处理装置，与上述中心图形的活动对应起来决定上述第1距离的装置。
比如说，在角色快速活动时，就加大第1距离，以借助于看远方来扩大视野，在角色缓慢地活动的时候，则减小第1距离，以详细的看近处。
另外，本发明的图象处理装置，在上述周边图形中含有移动图形的时候，上述注视点运算装置是把与上述移动图形所对应的点当做上述第2点的装置。
所谓移动图形，比如说是在格斗游戏中的对手角色。第2点比如说定在对手角色头部的内部。此外，第2点并不是非要定于对手角色内部不可，也可定于其外部，比如说，定于对手角色的头上。
此外，本发明的图象处理装置的上述视点运算装置是先求距上述第1点有预定的第2距离的上述视线上的点，并以该点为上述视点。
第2距离可以是恒定值，也可以根据条件进行选择，使之变化。此外，第2距离既可以是三维空间的距离，也可以是在水平面上的距离。
另外，本发明的图象处理装置把上述第2距离定为水平面上的距离，求距投影在该水平面上的上述第1点为上述第2距离的座标，再以该座标为上述视点的水平面座标，根据该水平面座标求上述视点，同时，对上述第1点和上述视点之间的距离定出上限值，在超过该上限值的时候，则求上述视点，使得上述第1点与上述视点之间的距离不超过上述上限值，而与上述的第2距离无关。
在把第2距离定为在水平面上的距离时，由于取决于视线的角度，视点就会不自然地离开第1点，所以，上限值的设定不能超过某一值以上。
本发明的图象处理装置，是与上述中心图形的大小对应起来决定上述第2距离的装置。
例如，在角色大，或者存在着多个角色的时候，就要加大第2距离以便可以看到其整体，而在角色小，或者是一个人的时候，就要减小第2距离。
本发明的游戏机，具备上述任何一种图象处理装置，是以上述中心图形为游戏的角色的图形，以上述周边图形为地形的图形的游戏机。
本发明的图象处理方法，是在产生在从规定的视点观察设定于虚拟空间座标中的中心图形和周边图形时的图象，同时产生与该图象对应的图象显示信号的图象处理方法中，
根据与上述中心图形对应的预定的第1点，求上述周边图形的第2点，根据上述第1点和上述第2点求视线，根据上述第1点和上述视线求上述视点，产生与在从上述视点看上述视线方向时的图象对应的上述图象显示信号的处理方法。
本发明的图象处理方法，是在以上述中心图形为游戏的角色的图形，以上述周边图形为地形的图形时，在上述角色前进的方向的地形高的时候就用向上看的视线，产生图象，而在上述角色前进的方向的地形低的时候，就用向下看的视线产生图象。
还有，本发明的图象处理方法，在以上述中心图形为游戏的角色的图形，以上述周边图形为地形和对手角色的图形时，就不管上述角色的前进的方向如何，用从上述角色看上述对手角色的视线来产生图象的处理方法。
综上所述，本发明提供了一种图象处理方法，产生从规定视点观察设定于虚拟空间座标系中的中心图形和周边图形的图象，同时，生成对该图象的图象显示信号，根据与上述中心图形对应的预定的第1点移动方向的角度，求距离第1点离开预定的第1距离的周边图形上的第2点；根据上述第1点和上述第2点求视线；根据上述第1点和上述视线求距离第1点离开预定的第2距离的上述视线上的点，将该点设定为视点；产生与从上述视点看上述视线方向时的图象对应的上述图象显示信号。
本发明提供了一种数据处理方法，在响应于来自游戏者操作的外围设备的信号执行游戏程序的计算机系统中，用于生成在显示器上显示游戏者控制的目标的运动图象的数据，响应于游戏者对外围设备的操作在虚拟三维空间中相对于地形控制上述运动，该数据处理方法包括以下步骤：在所述虚拟三维空间中，提供代表所述游戏者控制的目标的参照点和距离所述游戏者控制的目标预定距离而设置的视点，所述由视点位置定义的视点和从所述视点位置观看所述游戏者控制的目标的视线方向；根据游戏者对外围设备的操作设定游戏者控制的目标将要行动的行动方向；检测视点位置和视线方向；根据检测到的视点位置和视线方向，参照对应于定位在设定的行动方向的地形的地形数据调整视点位置和视线方向；生成用于显示游戏者控制的目标和地形的数据，其中，所述地形数据包括地形参照点的数据，上述地形参照点被定义为在虚拟三维空间中位于距离所述游戏者控制的目标预定距离的地形的表面点，调整视点使得该视点与所述代表游戏者控制的目标的参照点和所述地形参照点在一条直线上对齐。
本发明提供了一种数据处理方法，在响应于来自游戏者操作的外围设备的信号执行游戏程序的计算机系统中，用于生成在显示器上显示游戏者控制的目标的运动图象的数据，响应于游戏者对外围设备的操作在虚拟三维空间中相对于地形控制上述运动，该数据处理方法包括以下步骤：在所述虚拟三维空间中，提供代表所述游戏者控制的目标的参照点和距离所述游戏者控制的目标预定距离而设置的视点，所述由视点位置定义的视点和从所述视点位置观看所述游戏者控制的目标的视线方向；根据游戏者对外围设备的操作设定游戏者控制的目标将要行动的行动方向；检测视点位置和视线方向；根据检测到的视点位置和视线方向，参照对应于定位在设定的行动方向的地形的地形数据调整视点位置和视线方向；生成用于显示游戏者控制的目标和地形的数据，其中所述地形数据包括相对于对手角色目标固定的对手参照点的数据，调整视点使得该视点与所述代表所述游戏者控制的目标的参照点和所述对手参照点在一条直线上对齐。
本发明提供了一种计算机游戏设备，包括：外围设备，响应于游戏者的操作向游戏设备提供信号；存储装置，用于存储游戏程序和用于提供在虚拟三维空间内的地形和游戏者控制的目标在地形上运动的数据，所述游戏程序还在虚拟三维空间内提供代表所述游戏者控制的角色的参照点和距离所述游戏者控制的角色预定距离的视点，所述视点通过视点位置和从所述视点观看所述游戏者控制的角色的视线方向而定义；执行装置，用于响应于所述的来自于外围设备的信号，执行游戏程序，使得游戏者控制的角色在地形内运动，从而根据游戏者对外围设备的操作而设置所述游戏者控制的目标行动的方向，并且检测视点位置和视线方向，根据检测到的视点位置和视线方向，参照设置的行动方向的地貌的地貌数据，调整视点位置和视线方向；以及图象数据生成装置，响应于游戏者的操作，生成显示游戏者控制的角色的图象和从调整后的各个视点看到的地貌的数据，其中，所述执行装置包括：焦点计算装置，用于根据代表游戏者控制的角色的参照点和所述游戏者控制的角色的移动方向，确定离开所述游戏者控制的角色预定距离的第2点；视线计算装置，根据上述代表游戏者控制的角色的参照点和上述第2点求视线；视点计算装置，根据上述代表游戏者控制的角色的参照点和上述视线确定用于生成图象的视点；以及图像信号生成装置，产生与从上述视点看上述视线方向时的图象对应的上述图象显示信号，其中所述视点计算装置确定在所述视线上的从所述第1点离开预定第2距离的一点，并且把这一点设定为所述视点。
附图说明
图1是已应用了本发明的实施例1的图象处理装置的TV游戏机的全体透视图。
图2是己应用了本发明的实施例1的图象处理装置的TV游戏机的框图。
图3是本发明实施例1的图象处理的示意流程图。
图4是用来说明本发明的实施例1的摄象机位置求法的原理的(从横向看的图)说明图。
图5是用来说明本发明的实施例1的摄象机位置求法的原理的(从上头看的图)说明图。
图6是用来说明本发明的实施例1的摄象机位置求法的例子的(从横向看的图)说明图。
图7示出的是用本发明的实施例1所显示的画面。
图8示出的是用本发明的实施例1所显示的另一画面。
图9示出的是用本发明的实施例1所显示的另一画面。
图10是说明本发明的实施例3的摄象机的位置的求法的说明图。
图11示出的是用本发明的实施例3所显示的画面。
图12示出的是用本发明的实施例3所显示的另一画面。
图13示出的是用本发明的实施例3所显示的另一画面。
图14是射击游戏中的摄象机位置的说明图。
具体实施方式
实施例1
以下，参照图1～图9对本发明的优选的实施例进行说明。本实施例对在TV游戏机中使用了本发明的图象处理装置的情况进行说明。
图1示出了本发明的实施例的TV游戏机的外观。在该图中，1是TV游戏机主机。在该TV游戏机的前面，设有两个接插件2a，这些接插件2a上，经由电缆2c分别连接有游戏机操作用的小键盘(PAD)等的外设(外围机器)。另外，在TV游戏机主机的上部设有连接ROM盒式磁盘机用的盒式磁盘机接口(I/F)1a和读取CD-ROM用的CD-ROM驱动器1b。在TV游戏机主机1的背面，虽然没有画出来，但设有视频输出端子和音频输出端子。该视频输出端子经由电缆4a连接到接收机5的视频输入端子上的同时，音频输出端子经由电缆4b连接到TV接收机5的音频输入端子上。在这样的TV游戏机中，使用者通过操作外设2b就可以边看在TV接收机5上所显示出的画面边进行游戏。
图2的框图示出了本发明的实施例的TV游戏机的概要。该TV游戏机由对整个装置进行控制的CPU块10、对游戏画面进行显示控制的视频块11、产生效果声等的音响块12和对CD-ROM进行读出的子系统13等构成。
CPU块10由SCU(System Control Unit)100、主CPU101、RAM102、ROM103、盒式磁盘机I/F 1a、副CPU104、CPU总线105等构成。主CPU101是对整个装置进行控制的部件。该主CPU在内部具有与没有画出来的DSP(Digital Signal Processor)相同的运算功能，可以高速地执行应用软件。
RAM1102被用作主CPU101的工作区。在ROM103中，写入了初始化处理用的初始化程序等。SCU100，采用控制总线105、106、107的办法，圆滑地进行与主CPU101、VDP120、130、DSP140、CPU141等相互间的数据输入输出。
SCU100在内部配备DMA控制器，可以把正在游戏中的角色数据(多角形数据)转送到视频块11内的VRAM中去。因此，就可以把高速地执行游戏等的应用软件。
盒式磁盘机I/F 1a用来输入以ROM盒式磁盘机的形态供给的应用软件。
副CPU104是一种被称之为SMPC(System Manager & PeripheralController，系统管理器和外设控制器)的部件，具备有从外设2b经由图1的接插件2a收集与来自主CPU101的要求相对应的外设数据的功能。主CPU101根据从副CPU104中接受到的外设数据，比如说对游戏画面中的角色的旋转变换或透视变换等进行图象控制。在接插件2a上可以连接小键盘、操纵杆和键盘等之类的任意的外设。副CPU104具有自动地识别已连接到接插件2a上的外设的种类，按照与外设的种类向对应的通信方式收集外设数据等的功能。
视频块11配备有第1VDP(Video Display Processor)120和第2VDP130。其中的第1VDP120用来由TV游戏的多角形数据构成的角色和背景上边进行叠加上的多角形画面的描画；第2VDP130进行滚动背景画面的描画、进行以优先度(显示优先顺序)为基础的多角形数据和滚动图象数据的合成、和限幅等等。
这些之内的第1VDP120内藏有系统寄存器120a，同时还与VRAM(DRAM)121和2面的帧缓冲器122、123连接。表示TV游戏的角色的多角形的描画数据，经由SCU100从主CPU101送往第1VDP120，并被写入到VRAM121中。已被写入到VRAM121中的描画数据以比如说16或8位/象素(pixel)的形式，被描画在描画用的帧缓冲器122(或123)中。已描画完的帧缓冲器122(或123)的数据，在显示模式时发送第2VDP130。
另一方面，第2VDP130内藏有寄存器130a和色彩RAM130b，同时被连接到VRAM131上。另外，第2VDP130在经由总线107与第1VDP120和SCU100相连的同时，还经由存储器132和编码器160被连接到了TV接收机5上。
对于该第2VDP130，滚动图象数据通过SCU100从主CPU101被定义到VRAM131和色彩RAM130b中。控制图象显示的信息也经同样的处理被设定于第2VDP130的寄存器130a中。己定义于VRAM131中的数据按照已设定于寄存器130a中的内容由第2VDP130读出，变成为表示对角色的背景的各滚动画面的图象数据。各滚动画面的图象数据和已施行过对由第1VDP120送来的纹理分配(texturemapping)的多角形数据的图象数据，依据在寄存器130a中的设定决定显示优先顺序(优先度)，合成为最终的显示图象数据。
在该图象数据为调色板(pallet)形式的情况下，就由第2VDP130，按照图象数据的值，读出已定义于色彩RAM130b中的色彩数据，产生显示色彩数据。在显示图象数据为RGB形式的情况下，显示图象数据就成为保持原样的显示色彩数据。该显示色彩数据，在已存储到存储器132中之后，就输出到编码器160中去。编码器160通过给该图象数据附加上同步信号等的办法来产生图象信号，向TV接收机输出。因此，就在TV接收机上显示游戏画面。
音响块12配备有遵循PCM方式或FM方式进行声音合成的DSP140和对该DSP140进行控制的CPU141。由DSP140产生的声音数据，在由D/A转换器170转换成双声道的信号后，输出给2个扬声器5a。
子系统13由CD-ROM驱动器1b、CDI/F180、MPEG AUDIO182、MPEG VIDEO183等构成。该子系统13具有读入以CD-ROM的形式供给的应用软件，进行动画的重放的功能。CD-ROM驱动器1b是从CD-ROM中读入数据的装置。CPU181是对CD-ROM驱动器1b进行控制，以及对已读入的数据的错误进行修正等的处理的装置。已从CD-ROM中读了出来的数据，经由CD I/F180、总线106、SCU100供往主CPU101，被用作应用软件区。此外，MPEG AUDIO182、MPEGVIDEO183是根据MPEG标准(Motion Picture Expert Group)复原压缩后的数据的装置。采用用这些MPEG AUDIO182、MPEG VIDEO183对已读入到CD-ROM中的MPEG压缩数据进行复原的办法，就可以进行动画的重放。
若使用者把本身为已记录有程序的媒体CD-ROM放进CD-ROM驱动器1b中，并进行规定的操作，则就将读出CD-ROM的内容读出并展开于主存储器(RAM102等)上。CPU101遵照已装入的程序进行后边要讲的本发明的实施例1的动作。
本发明的实施例1所用的媒体中，除CD-ROM以外，还包括，比如说，软盘、硬盘、磁带、光磁盘、DVD、ROM盒式磁盘机、带后备电池的RAM盒式磁盘机、闪速存储器盒式磁盘机以及非易失性RAM盒式磁盘机等。
另外，还包括电话线路等的有线通信媒体、微波线路等的无线通信媒体等的通信媒体。因特网也包括在这里所说的通信媒体之中。
所谓媒体，就是任何一种用物理装置，把信息(主要是数字数据和程序)记录下来的装置，可以由计算机、专用处理器等的处理装置进行规定的功能。简要地说，只要是用一种什么装置，把程序装到计算机中，使之执行规定的功能的装置就可以。
其次，说明本发明的实施例的动作。
在图1和图2的装置中，在用要执行的三维游戏(3D游戏)来决定视点的情况下，一般说，先假想一个“摄象机”，然后设定该“摄象机”朝向某个方向，占用什么样的空间座标。接着，在TV画面上显示该摄象机所摄的图象。即，该“摄象机”变成了游戏者的视线。因此，“摄象机采取什么样的视线，对于游戏者的操作性是非常重要的，必须进行最佳的视点调整。
然而，所谓最佳的视点调整对于游戏者来说，就是可以得到最理想的图象的方向。例如，在3D射击游戏的情况下，从前方来了敌人和子弹，主机就上下左右移动以避开这些敌人或子弹。在这种情况下，上下左右是游戏者活动的方向，非常重要。另一方面，纵深的距离却不那么重要。因此，在这种3D射击游戏的情况下，以本身为2维的画面为上下左右，把纵深设定为与此垂直就行。就是说，对游戏者来说，最佳的视线就是面向正面的视线，是恒定的。
但是，在游戏者操纵角色使之在地形上活动的游戏的情况下，有时候取决于角色进行活动的地形的形状或游戏者的嗜好技能为严密地得到距离感的座标轴却不一样。即，上述的例子中，仅仅在上方与3D射击的情况不同，结果就变成为仅在一种视点上不能构筑良好的游戏环境。
比如说，在游戏者飞越山谷的情况下，必须正确地把握山谷的宽度和跳跃的方向。因此，理想的是从上往下看的视点。
另外，在游戏者躲避从前方来的子弹时，如上所述，朝前看的视线是理想的。
本发明实施例1，就是在这种“摄象机的座标和角度的决定”的处理中，参照游戏者角色和地形的关系，自动地进行最佳视点调整的例子。
然而，在以下的说明中，视点却根据游戏的角色决定。这是因为，比如说，在动作游戏中，角色把发生移动和攻击等的动作的方向定义为前方，而游戏者主要地集中于前方来游戏者的缘故。在欲使之在不同的方向上产生动作时，游戏者使角色向着所希望的方向前进即可。因此，采用仅仅根据前方的环境使视点变化的办法，就可以确保游戏者时的便利性。
下边，用图3～图9举出具体例子说明该处理的内容。
首先，如图4和图5所示，把游戏者的前方定义为A(xA，yA，zA)，把游戏者内的任意的点(例如，头部的点)定义为B(xB，yB，zB)，把摄象机的位置定义为C(xC，yC，zC)，把XZ平面上的游戏者的面向方向，定义为θY，把XZ平面上的游戏者的前方的参照点A与参照点B之间的水平距离定义为dHAB，把参照点B和参照点C之间的距离定义为dBC。点A是地形的表面的点。若把直线ABC构成水平面的角定义为α，则有dHAB＝dAB·Cosα的关系。距离dHAB和dBC实际上要预先求出来，使得程序动起来形成最合适的外形，并采用读入软件的办法，作成为把该值存储到存储器中去的距离。
之所以把第1点B定于角色之内，是因为在正在显示游戏者角色的游戏的情况下，大前提是操作该角色进行游戏。即，由于要满足以下两个理由的缘故。这两个理由是：(1)要游戏者的话，角色就必须进入画面之内，(2)游戏者所要求的操作由角色和地形之间的关系决定。
其次，用图3的流程图进行说明。
步骤S1：注视点运算
角色Ch已移动到某一位置时，首先，计算该角色所注视的点。假设座标B(xB，yB，zB)、方向θY及距离dHAB为已知。
首先，在XZ平面上，根据角色Ch的座标B(xB，zB)、角色Ch前进的方向θY、距离dHAB，求参照点对XZ轴的关系的座标A(xA，zA)。从图5可知，该座标是在角色Ch所注视的点的XY平面上的座标。如果，在角色Ch向着正面(在图5中的z轴方向)前进时，则A(xA，zA)＝B(xB，zB+dHAB)。另外，在角色Ch正向着θY的方向前进时，将变成A(xA，zA)＝B(xB+dAB·sinθY，zB+dAB·cosθY)。(其中，已把角色Ch前进的方向与Z轴之间的夹角定为θY)。
这样一来，若首先在XZ平面上决定座标A，则可与地形的状态(地形高度)无关地决定，处理是比较容易的。
由于这样求得的座标A(xA，zA)是不考虑Y轴方向的地形数据的座标，故为了得到实际的地形的注视点，要考虑三维的地形数据。就是说，从三维的地形数据中，检索与座标A(xA，zA)对应的点A(xA，yA，zA)。该点将变成注视点。
步骤S2：视线运算
以在步骤S1中所求得的点A(xA，yA，zA)为起始点，求通过点B(xB，yB，zB)的直线(视线)。当给定2点时，直线的方程式就容易求了。
步骤S3：摄象机位置运算
其次，求摄象机位置C(xC，yC，zC)。
如上述那样，先求出参照点B和摄象机C之间的距离dBC，而且，是恒定的。接着，用在步骤S2中所求得的直线的方程式，求座标C(xC，yC，zC)，使参照点B与摄象机C之间的距离成为dBC。
步骤S4：描画
以在步骤3所求到的摄象机位置C(xC，yC，zC)为视点来描画画面。这样一来，就可得到含有角色Ch和地形的图象。
下边，用一简单的例子对经如上处理所得到的图象进行说明。
图6示出的是地形剖面图。在该图中，游戏者所操纵的角色Ch从左向右前进。这时，首先要上坡(点P1)，其次变成了平坦的道路(点P2)，不久就到达深谷(点P3)(图6的d与图4的dHAB是相同的量)。与此相对应所显示的图象是图7～到图9。
首先对图7进行说明。角色Ch位于图6的点P1的位置处。由于前边的地形是上坡，所以在水平方向上距点B1离开正好距离d的地形上的点是A1。而点C1则位于连接点A1和点B1的直线上。因为点A1位于比点B1高的位置上，所以，把点B1加在中间位于点A1的相反一侧的点C1处于比点B1还低的位置。因此，摄象机就变成为向上看的视线，所显示的图象如图7所示那样，水平线L显示在上边。当这样地显示向上看的图象时，由于游戏者容易把握角色Ch前进的方向，故变成为易于操作。
其次说明图8。角色Ch位于图6的点P2的位置上。由于前边的地形是平坦的，故点A2比点B2往下，点C2比点B2少许往上。因此，摄象机就变成为少许向下看的视线，所显示的图象则如图8所示水平线L来到了中心附近。当象这样地显示少许向下看的图象时，游戏者对角色Ch前进的方向可以看得很远。这种视点适合于游戏者躲避从前面来的子弹的情况。
其次说明图9。角色Ch位于图6的点P3的位置上。然而，离得很近的前方有一个非常深的谷，在水平方向上距点B3正好为距离d的地形上的点变成为谷底的点A3。点A3处于远远低于点B3的下边，点C3变得比点B3还高。因此，摄象机变成为以陡峻的角度几乎是直往向下看的那样的视线，所显示的图象变为如图9那样。在该图象中不显示水平线L，而是显示深谷两侧的线L1、L2。而在这些L1和L2之间，显示谷底。当显示这样的图象时，游戏者马上就可以详细的知道前边的危险地形。这样的视点适合于游戏者在飞越山谷的时候正确地把握山谷的宽度和跳跃的方向。
还有，在以上的说明中，参照点间的距离dHAB、dBC的值是使之最为合适这样经验性地求得的固定值。但并不受限于此，可以设定多个距离，以从中适当进行选择，或者使得距离可变以便在角色的速度、数量、大小之类的条件下，可以改变距离的值。
比如说，如果角色的速度高，则为了要看得远，就使距离dHAB加长，反之，若速度低，则也可以进行控制，使该距离变短。通常，在在平坦的路上快跑的情况下，就看得远，在慎重地在危险的地形上走的时候就看得近，所以，如前所述，采用对距离dHAB进行控制的办法，就可以自动地提供自然的视点。
另外，在角色是一个人的情况下，则可缩短距离dBC、在角色是多入组成的集团的情况下，由于要使他们全体都显示在画面上，也可控制为使距离dBC加长。借助于进行这种控制，就可以使全部角色经常显示在画面上。
如上所述，倘采用本发明的实施例1，由于参照游戏内的地形和游戏者角色的位置关系算出3D空间上的视点，故可以进行比较简单的处理。
还有，由于游戏者的操作，与经常改变的位置关系相对应，视点的位置实时地移动，所以，与视点只有几种的现有技术相比，变成可以进行为无级别的极细微的视点移动。借助于这种视点移动所产生的画面的变化，游戏者就总可以以最佳的视点来游戏者了。比如说，在上坡的情况下，由于将变成为向上看的视点故变得可以远望坡上，而在飞越深谷的情况下，由于在正上边往下看，故易于把握握谷的宽度。另外，还增加了游戏图象的动人的力度。
此外，由于视点自动地进行移动，不再需要游戏者的操作，所以不会给游戏者带来额外的操作负担。
还有，倘采用本发明，由于用定于角色内的点和角色的前进方向上的注视点来决定摄象机的位置，故可以用简单的运算进行处理，同时，不论游戏者从什么方向靠近地形情况下，也都可以应付。因此，可以与所有的状态对应地使视点实时地变化。例如，即便是角色跃起到空中的情况下也可以应付。还有，与本发明的实施例不同，在角色内的点和注视点已预先定义的情况下，可以考虑的座标的组合将变成庞大的数字，是不现实的，实时处理也将非常困难。
实施例2
在上述的发明的实施例1中，虽然是根据角色的参照点B和摄象机座标C之间的距离dBC决定视点，但是并不限于该方法，还可考虑以下的方法。
如图4的虚线所示，根据把角色的参照点B和摄象机座标C之间的距离dBC投影到水平面上的距离dHBC来决定视点。即，用与决定参照点A的方法相同的方法来决定摄象机座标C
但是，在该方法中，在图4的角度α接近90度的情况下(例如，角色在图6的点P3上窥视谷底之类的情况下)，参照点B与摄象机座标C之间的距离就变得非常之长(理论上近于无限远)，是不自然的。于是，可以设定上限dmax，使得距离dBC不会变成某一恒定值(dBC＜dmax)。
具体地说，在图3的流程图的步骤S3中，进行以下的处理。
步骤S3：摄象机位置运算
求摄象机位置C(xC，yC，zC)。
首先，在XZ平面上，求摄象机位置的座标C(xC，yC，zC)。具体的求法与在步骤S1的情况下是同样的。设距离为dBC，只要把方向反过来就行。例如，xC＝xB、zC＝zB-dHBC。
接着，把所得到的座标C(xC，zC)代入在步骤S2中得到的直线方程式中去对y求解，以求得摄象机位置C(xC，yC，zC)。这时，摄象机的朝向定为从点C向着点A。
倘采用该方法，尽管需要进行处理使得要经常核查与摄象机之间的距离以使得不超过上限，但却可以追加上取决于摄象机的角度使与游戏者之间的距离进行某种程度变化的新功能。例如，在窥视深谷的情况下，具有扩展视野的功效。
还有，在以上的说明中，参照点间的距离dHAB、dBC的值是使之最为合适这样经验性地求得的固定值。但并不受限于此，可以设定多个距离，以从中进行适当选择，或者使得距离可变以便在角色的速度、数量、大小之类的条件下，可以改变距离的值。
实施例3
在以上发明的实施例1和2中，虽然把参照点A作为角色的一定距离的前方来决定视点C，但并不受限于此，例如，在与敌对角色作战的情况下等，也可以考虑参照该敌人座标。
以下，用图10～图13说明该方法。
图10是从横向来看角色Ch和敌人角色Ch1～Ch3的附图。游戏者所操纵的角色Ch位于中央，在其前方有敌人角色Ch1，在角色Ch的背后有敌人角色Ch2，在前方上空有敌人角色Ch3。敌人角色Ch1～Ch3分别在其内部有参照点A1～A3。而摄象机位置C1～C3则处在连接参照点A1～A3和参照点B的直线的延长线上。这些摄象机位置的求法，与实施例1或2的情况下一样。
参照点A1～A3若与敌人角色Ch1～Ch3的位置对应的话，则无论在什么地方都行，例如可以考虑下述的情况：(把上述参照点)
置于敌人角色的腰的位置上。由于参照点B大多被放在角色Ch的头部附近，所以假如参照点A位于敌人角色的腰的位置，摄象机视线就变成为少许向下看的感觉。图10示出了这种情况。
置于敌人角色的头部附近。这种情况下，摄象机视线变成为从正面来看敌人角色。
置于敌人角色的头上。这种情况下，摄象机视线将变成为少许抬头看敌人角色的感觉。这样，就也可把参照点置于角色的外部。这一点对于参照点B也是一样的。
从参照点A和B求摄象机位置的具体的步骤，与实施例1和2的情况下相同。
图11是在摄象机置位于图10的C1处时的画面的例子。在角色Ch的前方有敌人角色Ch1，他们互相面对。摄象机位置C1稍微处于上方，所以是一种向下看的感觉的图象，可以显示敌人角色的全身。
图12是摄象机位置处于图10的C2处的时候的画面的例子。在角色Ch的背后有敌人角色Ch2。即便是象这样地被敌人角色迂迥到了身后的时候，也不会看不到敌人角色，以致遭受意外的打击。
图13是摄象机位置处于图10的C3处的时候的画面的例子。敌人角色在空中飞着，所以从下往上仰视。
倘采用本发明的实施例，则虽然并不一定主机的朝向＝视线方向，但是却总可以在画面上显示对手。另外，对格斗游戏等等，由于游戏者往往要对敌人发动攻击，所以，倘采用本发明的实施方案，则将变成为视线方向＝应该前进方向的引导，故具有提高游戏者的操作性的优点。
如上所述，倘采用本发明，则在产生从规定的视点观察设定于虚拟空间座标中的中心图形和周边图形时的图象的同时，输出与该图象对应的图象显示信号的图象处理装置中，
具备有：根据与上述中心图形对应的预定的第1点，求上述周边图形的第2点的注视点运算装置；根据上述第1点和上述第2点求视线的视线运算装置；根据上述第1点和上述视线求上述视点的视点运算装置，因而可以自动地提供最佳的视点，实现愉快的游戏环境。
此外，倘采用本发明，由于用上述注视点运算装置求距上述第1点离开预定的第1距离的上述周边图形上的点，并以该点为上述第2点，所以可以用比较简单的处理求第2点。
另外，倘采用本发明，则由于与上述中心图形的活动对应起来决定上述第1距离，故可以根据中心图形的状况适当的使视点变化，实现更为美好的游戏环境。
倘采用本发明，在上述周边图形中含有移动图形时，由于上述注视点运算装置把与上述移动图形对应的点当做上述第2点，所以，可以永远在画面上显示移动图形而不会找不到对手。
还有，倘采用本发明，由于上述视点运算装置求距上述第1点离开预定距离的上述视线上的点，并以该点为上述视点，所以，可以用比较简单的处理求上述视点。
还有，倘采用本发明，则以上述第2距离为水平面上的距离，求距投影到该水平面上的上述第1点为上述第2距离的座标，以该座标为上述视点的水平面座标，并依据该水平面座标求上述视点的同时，在上述第1点与上述视点之间的距离上决定上限值，在超过该上限值时，就与上述第2距离无关地求上述视点，使得上述第1点与上述视点之间的距离不超过上述上限值，所以，可以追加上根据视线的角度，使与游戏者之间的距离，进行某种程度的变化的新功能。例如，在窥视深谷的情况下，有视野宽的效果。
此外，倘采用本发明，由于对应于上述中心图形的大小决定上述第2距离，所以，可以根据中心图形的状况妥当的使视点变化，所以可以实现更愉快的游戏环境。
工业上可利用性
如上所述，本发明的图象处理装置、采用该处理装置的游戏机及图象处理方法和媒体，为了显示从某一视点看到的设于虚拟空间座标的中心图形及周边图形的图象的计算机图形学的应用，例如在三维游戏(3D游戏)中决定视点的情况下，一般，先假想一个“摄象机”然后设定该“摄象机”应朝向哪个方向，并占有什么样的空间座标。在此种所谓的“决定摄象机的座标与角度”的处理中，应参照游戏者角色与地形的关系，自动地对视点进行最佳调整。

Claims (9)

1.一种图象处理方法，产生从规定视点观察设定于虚拟空间座标系中的中心图形和周边图形的图象，同时，生成对该图象的图象显示信号，
根据与上述中心图形对应的预定的第1点移动方向的角度，求距离第1点离开预定的第1距离的周边图形上的第2点；根据上述第1点和上述第2点求视线；根据上述第1点和上述视线求距离第1点离开预定的第2距离的上述视线上的点，将该点设定为视点；产生与从上述视点看上述视线方向时的图象对应的上述图象显示信号。
2.权利要求1所述的图象处理方法，其特征在于，在以上述中心图形为游戏的角色的图形，以上述周边图形为地形的图形的时候，在上述角色前进的方向的地形高时，以向上看的视线产生图象，在上述角色前进的方向的地形低时，以向下看的视线产生图象。
3.权利要求1所述的图象处理方法，其特征在于，在以上述中心图形为游戏的角色的图形，以上述周边图形为地形和对手角色的图形的时候，与上述角色前进的方向无关地用从上述角色看上述对手角色的视线产生图象。
4.一种数据处理方法，在响应于来自游戏者操作的外围设备的信号执行游戏程序的计算机系统中，用于生成在显示器上显示游戏者控制的目标的运动图象的数据，响应于游戏者对外围设备的操作在虚拟三维空间中相对于地形控制上述运动，该数据处理方法包括以下步骤：
(a)在所述虚拟三维空间中，提供代表所述游戏者控制的目标的参照点和距离所述游戏者控制的目标预定距离而设置的视点，所述视点是由视点位置和从所述视点位置观看所述游戏者控制的目标的视线方向定义的；
(b)根据游戏者对外围设备的操作设定游戏者控制的目标将要行动的行动方向；
(c)检测视点位置和视线方向；
(d)根据检测到的视点位置和视线方向，参照对应于定位在设定的行动方向的地形的地形数据调整视点位置和视线方向；
(e)生成用于显示游戏者控制的目标和地形的数据，
其中，所述地形数据包括地形参照点的数据，上述地形参照点被定义为在虚拟三维空间中位于距离所述游戏者控制的目标预定距离的地形的表面点，
调整视点使得该视点与所述代表游戏者控制的目标的参照点和所述地形参照点在一条直线上对齐。
5.一种数据处理方法，在响应于来自游戏者操作的外围设备的信号执行游戏程序的计算机系统中，用于生成在显示器上显示游戏者控制的目标的运动图象的数据，响应于游戏者对外围设备的操作在虚拟三维空间中相对于地形控制上述运动，该数据处理方法包括以下步骤：
(a)在所述虚拟三维空间中，提供代表所述游戏者控制的目标的参照点和距离所述游戏者控制的目标预定距离而设置的视点，所述视点是由视点位置和从所述视点位置观看所述游戏者控制的目标的视线方向定义的；
(b)根据游戏者对外围设备的操作设定游戏者控制的目标将要行动的行动方向；
(c)检测视点位置和视线方向；
(d)根据检测到的视点位置和视线方向，参照对应于定位在设定的行动方向的地形的地形数据调整视点位置和视线方向；
(e)生成用于显示游戏者控制的目标和地形的数据，
其中所述地形数据包括相对于对手角色目标固定的对手参照点的数据，
调整视点使得该视点与所述代表所述游戏者控制的目标的参照点和所述对手参照点在一条直线上对齐。
6.一种计算机游戏设备，包括：
外围设备，响应于游戏者的操作向游戏设备提供信号；
存储装置，用于存储游戏程序和用于提供在虚拟三维空间内的地形和游戏者控制的目标在地形上运动的数据，所述游戏程序还在虚拟三维空间内提供代表所述游戏者控制的角色的参照点和距离所述游戏者控制的角色预定距离的视点，所述视点通过视点位置和从所述视点观看所述游戏者控制的角色的视线方向而定义；
执行装置，用于响应于所述的来自于外围设备的信号，执行游戏程序，使得游戏者控制的角色在地形内运动，从而根据游戏者对外围设备的操作而设置所述游戏者控制的目标行动的方向，并且检测视点位置和视线方向，根据检测到的视点位置和视线方向，参照设置的行动方向的地貌的地貌数据，调整视点位置和视线方向；以及
图象数据生成装置，响应于游戏者的操作，生成显示游戏者控制的角色的图象和从调整后的各个视点看到的地貌的数据，其中，
所述执行装置包括：焦点计算装置，用于根据代表游戏者控制的角色的参照点和所述游戏者控制的角色的移动方向，确定离开所述游戏者控制的角色预定距离的第2点；视线计算装置，根据上述代表游戏者控制的角色的参照点和上述第2点求视线；视点计算装置，根据上述代表游戏者控制的角色的参照点和上述视线确定用于生成图象的视点；以及图像信号生成装置，产生与从上述视点看上述视线方向时的图象对应的上述图象显示信号，其中所述视点计算装置确定在所述视线上的从所述代表游戏者控制的角色的参照点离开预定第2距离的一点，并且把这一点设定为所述视点。
7.根据权利要求6所述的计算机游戏设备，其中根据所述游戏者控制的角色的大小确定所述预定距离。
8.根据权利要求6所述的计算机游戏设备，其中所述游戏者控制的角色包括多个人物，根据所述多个人物的个数决定所述预定距离。
9.根据权利要求6所述的计算机游戏设备，其中所述游戏者控制的角色包括多个人物，根据所述多个人物的分布决定所述预定距离。
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