WO1997036261A1

WO1997036261A1 - Processeur d'images, console de jeu faisant appel a celui-ci , technique et appareil de traitement d'images

Info

Publication number: WO1997036261A1
Application number: PCT/JP1997/000999
Authority: WO
Inventors: Yasuhiro Takahashi; Akira Nishino; Yusuke Yoshida; Takeshi Tanaka
Original assignee: Sega Enterprises, Ltd.
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1997-10-02
Also published as: EP0841640B1; US6354944B1; EP0841640A1; DE69724075D1; DE69724075T2; CN1136521C; KR100463906B1; CN1183155A; US6126545A; EP0841640A4; TW346611B; JP2000187742A; JP3068205B2; KR19990014706A

Description

明- 細書画像処理装置、この処理装置を用いたゲーム機及び画像処理方法並びに媒体技術分野

この発明は、仮想的な空間座標系に設定された中心図形及び周辺図形をある視点から見た画像を表示するための画像処理装置、この処理装置を用いたゲーム機及び画像処理方法並びに媒体に関する。背景技術

近年のコンピュータグラフィックス技術の発達に伴い、 T Vゲーム機ゃシミユレーション装置などのデータ処理装置が広く一般に普及するようになつてきている。例えば、 T Vゲーム機は、ハ⁰ッド（P A D )、ショィスティック、モニ夕等のペリフエラル（周辺機器）と、画像処理、音響処理、ペリフエラルとのデータ通信などを実行する C P Uとを搭載したゲ一ム機本体とを備えている。 T Vゲーム機における画像処理は、商品価値を高める上で非常に大きなウェイ卜を占めるので、近年では動画再生の技術も高度化している。例えば、平面的な画像でなく、立体的な 3次元（3 D ) 画像表現によるゲームが広く楽しまれるようになつてきたが、この種のゲームにお、て高度な画像処理が行われている。

ところで、 3次元画像を表示するための 3 D計算によってゲーム画面のグラフイツクを構築する場合、ゲームフィールド及びその中に配置されているプレィャ一キャラクタ一の映像は、 3次元的に構築されたォブジェク卜を「どういつた視点で見るか」によってその表現が大きく左右される。例えば、視点をキャラクタ一の真横に設定すれば 3 Dゲームで言うところの「サイドビュー」になり、真上に設定すれば「卜ップビュー」に相当する!雨面になる。

ビデオゲームの表示装置が 2次元のブラウン管である以上、画面に向かって奥行方向に対しては、距離の把握が困難になることは避けられない。そこで、ゲームの内容と照らし合わせて、 3次元座標軸である X軸. Y軸. Z軸のうち、厳密な距離感を得なくてもよい座標軸が奥行方向すなわち前面に対して垂直になるように視点を設定するのが、一般的手法となっている。

例えば、 3 Dシューティングゲームの場合、図 1 4のように、前方から敵や弾がやってきて、自機は上下左右に動いてこれら敵や弾を避ける。この場合、上下左右はプレーヤ一の動く方向であり、非常に重要である。一方、奥行きの距離はさほど重要度は高くない。したがって、この種の 3 Dシュ一ティングゲ —ムの場合、 2次元である画面を上下左右とし、奥行きをこれに垂直に設定するとよい。すなわち、プレーヤーの視線は正而である。

このように、 3 Dシュ一ティングゲームは視線が正面で固定であってもさほど支障がないが、このようなゲームばかりではない。例えば、プレーヤーがキャラクタを操り対戦相手と格闘するようなゲームやさまざまな隘路を突破するゲームにおいて、プレイヤ一の操るキャラクタ一が動く地形の形状や、プレイヤーの嗜好 ·技能によっては、厳密な距離感を得るべき座標軸が異なってくる場合がある。つまり、ただ一種類の視点では快適なプレイ環境を構築しかねることになる。

これに対応した技術が「バーチヤボタン」である。これは、個々のプレイヤ —の嗜好に合わせて、数種類用意された視点から好みのものを随時選択できるようにしたものである。

し力、し、「バ一チヤボタン」によれば、ゲーム本来の操作に加えて「視点変更のための操作」力新たに加わるわけで、結果として操作が煩雑になるという弊害がある。また、プレイヤ一自身が最適な視点を探さなければならないため、ゲーム操作に対する精神集中を阻害する。

この発明はこのような問題を解決するためになされたもので、プレイヤーに操作負担をかけることなく最適な視点を自動的に提供し、快適なプレイ環境を実現する画像処理装置、この処理装置を用いたゲーム機及び画像処理方法並びにそのプログラムが記録された媒体を提供することを目的とする。発明の開示

この発明に係る画像処理装置は、仮想的な空間座標系に設定された中心図形及び周辺図形を所定の視点から観察したときの映像を生成するとともに、この映像に対応する画像表示信号を出力する画像処理装置において、

前記中心図形に対応して予め定められた第 1のボイン卜に基づき前記周辺図形の第 2のボイン卜を求める注視点演算手段と、前記第 1のポイン卜及び前記第 2のボイン卜に基づき視線を求める視線演算手段と、前記第 1のボイント及び前記視線に基づき前記視点を求める視点演算手段と、前記視点から前記視線方向を見たときの映像に対応する前記画像表示信号を生成する映像信号生成手段とを備えたものである。

仮想的な空間座標系とは、例えば、 3 D計算によってゲームフィールドを構築し、なおかつその内部でプレイヤ一がキャラクタを操作するタイプのゲームに用いられるものである。中心図形とは、例えばプレイヤ一が操るキャラクタである。周辺図形とは、例えばキャラクタの回りの地形、建物、障害物等であり、格闘ゲーム等の場合は相手キャラクタも含む。

第 1のポイントは、例えば、キャラクタの頭部等の内部に定められる。このように定めると視線がプレーヤ一にとつて自然なものとなる。なお、第 1のポイントはキャラクタの内部に定められる必要はなく、その外部、例えばキャラクタの頭上であってもよい。

第 2のボイン卜は、例えば、第 1のボイン卜から一定距離離れた地形表面、内部、外部に定められる。

視線は、例えば、第 1のポイントと第 2のポイントとを結ぶ直線である。視点は、例えば、第 2のポイントと反対側の視線上に、一定距離離れた位置に定められる。

また、この発明に係る画像処理装置は、前記注視点演算手段が、前記第 1のポィントから予め定められた第 1の距離離れた前記周辺図形上の点を求め、この点を前記第 2のポイン卜とするものである。

第 1の距離は、一定値であってもよいし、あるいは条件によって選択するようにしても変化させるようにしてもよい。また、第 1の距離は、例えば、水平面における距離である。

また、この発明に係る画像処理装置は、前記第 1の距離を前記中心図形の動きに対応して定めるものである。 - 例えば、キャラクタが速く動くときは、遠くを見ることにより視野が広くなるように第 1の距離を大きくし、キャラクタがゆつくり動くときは、近くを詳細に見るように第 1の距離を小さくする。

また、この発明に係る画像処理装置は、前記周辺図形に移動図形を含むとき、前記注視点演算手段は、前記移動図形に対応するポィン卜を前記第 2のボイントとするものである。

移動図形とは、例えば、格闘技ゲームにおける相手キャラクタである。第 2 のポイントは、例えば、相手キャラクタの頭部等の内部に定められる。なお、第 2のポィン卜は相手キャラクタの内部に定められる必要はなく、その外部、例えば相手キャラクタの頭上であつてもよい。

また、この発明に係る画像処理装置は、前記視点演算手段が、前記第 1のポィン卜から予め定められた第 2の距離離れた前記視線上の点を求め、この点を前記視点とするものである。

第 2の距離は、一定値であってもよいし、あるいは条件によって選択するようにしても変化させるようにしてもよい。また、第 2の距離は、 3次元空間の距離であってもよいし、水平面における距離であってもよい。

また、この発明に係る画像処理装置は、前記第 2の距離を水平面における距離とし、この水平面に投影された前記第 1のボイン卜から前記第 2の距離離れた座標を求め、この座標を前記視点の水平面座標とし、この水平面座標に基づき前記視点を求めるとともに、前記第 1のボイン卜と前記視点との間の距離に上限値を定め、この上限値を越えるときは前記第 2の距離にかかわらず、前^ 第 1のポィントと前記視点との間の距離が前記上限値を越えないように前記視点を求めるものである。

第 2の距離を水平面における距離としたときに、視線の角度によっては視点が第 1のポィン卜から不自然に離れてしまうので、ある値以上に離れないように上限値を設けたものである。

また、この発明に係る画像処理装置は、前記第 2の距離を前記中心図形の大きさに対応して定めるものである。例えば、キャラクタが大きかつ-たり、多数存在したりするとき、その全体を見ることができるように第 2の距離を大きくし、キャラク夕が小さかったり、一人であるときは、第 2の距離を小さくする。

また、この発明に係るゲーム機は、上記画像処现装置のいずれかを備え、前記中心図形をゲームのキャラクタの図形とし、前記周辺図形を地形の図形としたものである。

また、この発明に係る画像処理方法は、仮想的な空間座標系に設定された中心図形及び周辺図形を所定の視点から観察したときの映像を生成するとともに、この映像に対応する画像表示信号を生成する画像処理方法において、

前記中心図形に対応して予め定められた第 1のポイン卜に基づき前記周辺図形の第 2のボイントを求め、前記第 1のボイント及び前記第 2のボイン卜に基づき視線を求め、前記第 1のポィント及び前記視線に基づき前記視点を求め、前記視点から前記視線方向を見たときの映像に対応する前記画像表示信号を生成するものである。

また、この発明に係る画像処理方法は、前記中心図形をゲームのキャラクタの図形とし、前記周辺図形を地形の図形としたときに、前記キャラクタが向いている方向の地形が高いときに見上げる視線で映像を生成し、前記キャラクタが向、ている方向の地形が低いときに見下ろす視線で映像を生成するものである。

また、この発明に係る画像処理方法は、前記中心図形をゲームのキャラクタの図形とし、前記周辺図形を地形及び相手キャラクタの図形としたときに、前記キャラクタが向いている方向にかかわらず、前記キャラクタから前記相手キャラクタを見る視線で映像を生成するものである。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の実施の形態 1の画像処理装置を適用した T Vゲーム機の全体斜視図である。

図 2は、この発明の実施の形態 1の画像処理装置を適用した T Vゲー厶機のブロック図である。図 3は、この発明の実施の形態 1の画像処理の概略フローチヤ一トである。図 4は、この発明の実施の形態 1におけるカメラ位置の求め方の原理を説明するための図（横から見た図）である。

図 5は、この発明の実施の形態 1におけるカメラ位置の求め方の原理を説明するための図（上から見た図）である。

図 6は、この発明の実施の形態 1におけるカメラ位置の求め方の例を説明するための図（横から見た図）である。

図 7は、この発明の実施の形態 1により表示される画面の図である。

図 8は、この発明の実施の形態 1により表示される他の画面の図である。図 9は、この発明の実施の形態 1により表示される他の画面の図である。図 1 0は、この発明の実施の形態 3におけるカメラ位置の求め方を説明するための図である。

図 1 1は、この発明の実施の形態 3により表示される画面の図である。

図 1 2は、この発明の実施の形態 3により表示される他の画面の図である。図 1 3は、この発明の実施の形態 3により表示される他の画面の図である。図 1 4は、シュ一ティングゲームにおけるカメラ位置の説明図である。発明の実施するための最良の形態

発明の実施の形態 1 .

以下、本発明の好適な実施の形態について図 1〜図 9を参照しながら説明する。この実施の形態は、本発明の画像処理装置を T Vゲーム機に適用した場合について説明している。

図 1は、この発明の実施の形態にかかる T Vゲーム機の外観を示す。この図において、符号 1は、 T Vゲーム機本体を示している。この T Vゲーム機本体 1の前面には 2つのコネクタ 2 aが設けられており、これらのコネクタ 2 aにはそれぞれゲーム機操作用のパッド（P A D ) 等のペリフヱラル（周辺機器） 2 bがケーブル 2 cを介して接続されている。また、 T Vゲーム機本体 1の上部には、 R O Mカートリッジ接続用の力一トリッジィンタフヱース（ I Z F ) 1 aや C D— R〇M読み取り用の C D— R O Mドライブ 1 bが設けられている _c TVゲーム機本体 1の背面には、 -図示されていないが、ビデオ出力端子及びォ —ディォ出力端子が設けられている。このビデオ出力端子はケーブル 4 aを介して T V受像機 5のビデオ入力端子に接続されるとともに、オーディオ出力端子はケーブル 4 bを介して TV受像機 5のオーディォ入力端子に接続されている。このような TVゲーム機において、ユーザがペリフヱラル 2 bを操作することにより、 TV受像機 5に映し出された画面を見ながらゲームを行うことができる。

図 2は、この発明の実施の形態にかかる T Vゲーム機の概要を表すプロック図である。この TVゲーム機は、装置全体の制御を行う C PUブロック 1 0、ゲーム画面の表示制御を行うビデオプロック 1 1、効果音等を生成するサゥンドブロック 12、 CD— ROMの読み出しを行うサブシステム 1 3等により構成されている。

C P Uブロック 10は、 S CU (System Control Unit) 100、メイン C PU 101、 RAM 102, ROM 103, カートリッジ I Z F 1 a、サブ C P U 1 04、 CP Uバス 1 05等により構成されている。メイン C P U 101は、装置全体の制御を行うものである。このメイン CPU 10 1は、内部に図示しない DS P(Digital Signal Processor)と同様の演算機能を備え、アプリケーシヨンソフ卜を高速に実行可能である。

RAM 1 02は、メイン CPU 101のワークエリアとして使用されるものである。 ROM1 03には、初期処理用のイニシャルプログラム等が書き込まれている。 S CU 1 00は、ノくス 105、 1 06、 107を制御することにより、メイン CPU 101、 VDP 120、 130、 DS P 140、 C PU 1 4 1などの相互間のデータ入出力を円滑に行う。

また、 S CU 1 00は、内部に DMAコン卜ローラを備え、ゲーム中のキヤラクタデータ（ポリゴンデータ）をビデオブロック 1 1内の VRAMに転送することができる。これにより、ゲーム等のアプリケーションソフトを高速に実行することができる。

力一トリッジ I ZF 1 aは、 ROMカートリッジの形態で供給されるアプリケーションソフトを入力するためのものである。サブ C P U 1 04は、 S MP C (System Manager & Peripheral Cntroller) と呼ばれるもので、メイン CPU 10 1からの要求に応じた、ペリフヱラル 2 bからペリフエラルデ一タを図 1のコネクタ 2 aを介して収集する機能を備えている。メイン C PU 1 0 1はサブ C PU 1 04から受け取ったペリフヱラルデータに基づき、例えばゲーム画面中のキャラクタの回転変換や透視変換などの画像制御を行う。コネクタ 2 aには、パッド、ジョイスティック、キーボード等のうちの任意のペリフヱラルを接続できる。サブ C PU 1 04は、コネク夕 2 a (本体側端子）に接続されたペリフユラルの種類を自動的に認識し、ぺリフヱラルの種類に応じた通信方式に従い、ペリフヱラルデ一夕等を収集する機能を備えている。

ビデオブロック 1 1は、 TVゲームのポリゴンデータからなるキャラクタ及び背景像に上書きするポリゴン画面の描画を行う第 1の VD P(Video Display Processor) 1 20と、スクロール背景画面の描爾、プライオリティ（表示優先順位）に基づくポリゴン画像データとスクロール画像データとの画像合成、クリッビングなどを行う第 2の VDP 130とを備えている。

これらのうちの第 1の VD P 120はシステムレジスタ 1 20 aを内蔵するとともに、 VRAM (DRAM) 12 1及び 2面のフレームバッファ 1 22、 1 23に接続されている。 TVゲームのキャラクタを表すポリゴンの描画データはメイン CPU 10 1から SCU 1 00を介して第 1の VDP 1 20に送られ、 VRAM 1 2 1に書き込まれる。 VRAM 1 21に書き込まれた描画デー夕は、例えば、 16または 8ビッ卜 Z画素 (pixel)の形式で描画用のフレームバッファ 122 (または 123) に描画される。描画されたフレームパ'ッファ 1

22 (または 1 23) のデータは、表示モード時に第 2の VD P 1 30が送られる。

—方、第 2の VDP 130はレジスタ 1 30 a及びカラ一 RAM 1 30 bを内蔵するとともに、 V RAMI 3 1に接続されている。また、第 2の VDP 1

30はバス 1 07を介して第 1の VD P 120及び S CU 100に接続されるとともに、メモリ 1 32及びエンコーダ 160を介して TV受像機 5に接続されている。この第 2の VDP 1 30に対して、スクロール画像データはメイン C PU 1 01から SCU 100を介して VRAM 1 3 1及びカラ一 RAMI 30 bに定義される。画像表示を制御する情報も同様にして第 2の VDP 130のレジスタ 1 30 aに設定される。 VRAM1 3 1に定義されたデータは、第 2の VD P 1 30によりレジスタ 130 aに設定されている内容にしたがって読み出され、キャラクタに対する背景を表す各スクロール画面の画像データになる。各スクロール画面の画像データと第 1の VDP 1 20から送られてきたテクスチャマツピングが施されたポリゴンデ一タの画像デー夕は、レジスタ 1 30 aにおける設定にしたがって表示優先順位（プライオリティ）が決められ、最終的な表示画像データに合成される。

この表示画像デ一タカパレツト形式の場合、第 2の V DP 1 30によって、その値にしたがってカラ一 RAMI 30 bに定義されているカラ一データが読み出され、表示カラーデータが生成される。また、表示画像データが RGB形式の場合、表示画像データがそのまま表示カラ一データとなる。この表示カラ一データはメモリ 132に蓄えられた後にエンコーダ 1 60に出力される。ェンコーダ 1 60は、この画像データに同期信号等を付加することにより映像信号を生成し、 TV受像機に出力する。これにより、 TV受像機にゲーム画面が表示される。

サウンドブロック 12は、 P CM方式あるいは FM方式に従い音声合成を行う D S P 140と、この D S P 140の制御等を行う C P U 14 1とを備えている。 DS P 140により生成された音声データは、 DZAコンバータ 170 により 2チャンネルの信号に変換された後に 2つのスピーカ 5 aに出力される。サブシステム 1 3は、 CD— ROMドライブ 1 b、 CD I ZF 1 80、 M PEG AUD I O 1 82、 MP E G V I D E 01 83等により構成されている。このサブシステム 13は、 CD— ROMの形態で供給されるアプリケ一シヨンソフトウェアを読み込み、動画の再生等を行う機能を備えている。 CD -RO ドライブ 1 bは CD— ROMからデータを読み取るものである。 C P U 18 1は、 CD— ROMドライブ 1 bの制御、及び、読み取られたデ一夕の誤り訂正等の処理を行うものである。 C D - R〇 Mから読み取られたデータは、 CD I ZF 180、ノス 1 ◦ 6、 S C U 100を介してメイン C P U 10 1 に供給され、アプリケーションソフトウェアとして利用される。また、 MPE G AUD I 0182、 MPEG V I D E〇 1 83は、 M P E G規格（Motion Picture Expert Group)により圧縮されたデ一タを復元するデバイスである。これらの MPEG AUD 101 82, MPEG V I D E〇 1 83を用いて C D— R OMに書き込まれた MP E G圧縮データの復元を行うことにより、動阿の再生を行うことが可能となる。

ユーザーが、プログラムが記録された媒体である CD— ROMを CD— R0 Mドライブ 1 bにセッ卜し、所定の操作をすると CD— ROMの内容が読み出され、主記憶（RAMI 02等）上に展開される。 C PU 10 1はダウン口一ドされたプログラムに従って、後述する発明の実施の形態 1の動作を行う。この発明の実施の形態 1に用いられる媒体には、 CD— ROM以外に、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、 D VD、 ROMカートリッジ、ノくッテリノくックアップ付きの RAMメモリ力一卜リッジ、フラッシュメモリカー卜リッジ、不揮発性 R AM力一トリッジ等を含む。

また、電話回線等の有線通信媒体、マイクロ波回線等の無線通信媒体等の通信媒体を含む。インターネットもここでいう通信媒体に含まれる。

媒体とは、何等かの物理的手段により情報（主にデジタルデータ、プログラム）が記録されているものであって、コンピュータ、専用プロセッサ等の処理装置に所定の機能を行わせることができるものである。要するに、何等かの手段でもってコンピュータにプログラムをダウンロードし、所定の機能を実行させるものであればよい。

次にこの発明の実施の形態の動作にっ、て説明する。

図 1及び図 2の装置において実行される三次元ゲーム（3Dゲーム）で視点を決定する場合、一般的には「カメラ」を仮想して、その「カメラ」がどの方向を向き、いかなる空間座標を占めるかを設定する。そしてこの「カメラ」が撮影する映像を TV画面に表示する。つまりこの「カメラ」はプレーヤーの視線となる。したがって、「カメラ」がどのような視線をとるかは、プレーヤ一の操作性に非常に重要であり、最適な視点調整がなされる必要がある。

ところで、最適な視点調整とはプレーヤーにとって最も望ましい映像をる方向である。例えば、 3 Dシュ一ティングゲームの場合、前方から敵や弾がやつてきて、自機は上下左右に動いてこれら敵や弾を避ける。この場合、上下左右はプレーヤ一の動く方向であり、非常に重要である。一方、奥行きの距離はさほど重要度は高くない。したがって、この種の 3 Dシューティングゲームの場合、 2次元である画面を上下左右とし、奥行きをこれに垂直に設定するとよい。すなわち、プレーヤ一にとつて最適な視線は正面を向いた視線であって、一定である。

しかし、プレイヤ一がキャラクタを操り地形上を動くゲームの場合、キャラクタ力動く地形の形状やプレイヤーの嗜好 ·技能によっては、厳密に距離感を得るべき座標軸力異なってくる場合がある。つまり、上の例で上げた 3 Dシュ一ティングゲームの場合と異なり、ただ一種類の視点では快適なプレイ環境を構築しかねることになる。

例えば、プレーヤ一が谷間を飛び越える場合は、谷の幅と跳ぶ方向を正確に把握する必要がある。したがって、上から見下ろす視点が望ましい。

また、プレーヤーが前から来る弾を避ける場合は、上述のように前を見る視点が望ましい。

本発明の実施の形態 1は、こう言った「カメラの座標と角度の決定」という処理において、プレイヤ一キャラクタ一と地形の関係を参照して、自動的に最も適切な視点調整を行うものである。

ところで、以下の説明において視点はゲームのキャラクタに基づき定められる。これは、例えばアクションゲームにおいて、キャラクタは移動 .攻撃などのアクションを起こす方向を前方と定義し、プレイヤ一はおもに前方に集中してゲームをプレイするためである。異なる方向にアクションを起こしたいときは、プレイヤ一はキャラクタを所望の方向に向ければよい。したがって、前方の環境に応じてのみ視点を変化させることによりゲームをプレイするときの利便性を確保できる。

次のこの処理内容を具体例を図 3〜図 9を用 L、て説明する。まず、図 4及び図 5に示すよう-に、プレイヤーの前方の点を A ( x A, y A, z A)、プレイヤー内の任意の点（例えば、頭部の点）を B ( X B, y B, z B)、カメラの位置を C ( x C, y C, z C)、 X Z平面上におけるプレイヤーの向きを Θ Y、 X Z平面上におけるプレイヤ一の前方の参照点 Αと参照点 Βとの間の水平距離を d HAB、参照点 Bと参照点 Cとの間の距離を d BCと定義する。点 A は地形の表面の点である。直線 A B Cが水平面となす角をひとすると、 d HAB = d AB - cos αの関係がある。距離 d HAB及び d BCは、実際にプログラムを動かして最も適切な見え方をするようにあらかじめ求められており、ソフトを読み込むことによりこの値がメモリに記憶されるものとする。

第 1の点 Bをキャラクタ内に定めるのは、プレイヤーキャラクタが表示されているゲームの場合、そのキャラクタを操作して遊ぶことが大前提だからである。つまり、次の 2つの理由、（ 1 )ゲームを進めるにはキャラクタ一が画面内に入つていなければならない、（ 2 )プレイヤーに要求される操作はキャラクタと地形との関係によって決まる、を満たすためである。

次に図 3のフローチヤ一卜を用いて説明する。

ステップ S 1 ：注視点演算

キャラクタ C hがある位置に移動したとき、まず、そのキャラクタが注視する点を演算する。座標 B ( X B、 y B, z B)、方向 S Y、及び、距離 d HABは与えられているものとする。

まず、 X Z平面上において、キャラクタ C hの座標 B ( x B, z B)、キャラクタ C hが向いている方向 0 Y、及び、距離 d HABに基づき、参照点の X Z軸に関する座標 A ( x A, z A) を求める。図 5から分かるように、この座標は、キャラクタ C hが注視する点の X Y平面上における座標である。もし、キャラクタ C h力く正面（図 5では z軸方向）を向いているときには、 A ( x A, z A) = B ( x B, z B+ d HAB) となる。また、キャラクタ C hが 0 Yの方向を向いているときには A ( x A, z A) = B ( x B+ d AB · sin β Y, z B+ d AB · cos θ Y) となる（ただし、キャラクタ C hの向いている方向と Z軸とのなす角を θ とした）。

このように、まず X Z平面上で座標 Aを決定すれば地形の状態（地形の高さ〕によらず定めることができ、処理が比較的容易である。

このように求められた座標 A ( x A, z A)は Y軸方向の地形デ一夕を考慮しないものであるから、実際の地形の注視点を得るために、三次元の地形データを考慮する。すなわち、三次元の地形デ一夕から座標 A ( x A, z A) に対応する点 A ( x A, y A, z A) を検索する。これが注視点となる。

ステップ S 2 ：視線演算

ステップ S 1で求めた点 A ( x A, y A, z A) を始点とし、点 B ( x B、 y B， z B) を通る直線（視線）を求める。 2点が与えられると直線の方程式は容易に求められる。

ステップ S 3 ：カメラ位置演算

次にカメラ位置 C ( x C， y C, z C) を求める。

参照点 Bとカメラ位置 Cとの間の距離 d BC は前述のようにあらかじめ求められており、かつ、一定である。そこで、ステップ S 2で求められた直線の方程式を用いて参照点 Bとカメラ位置 Cとの間の距離が d BC になるように座標 C ( X C, y C, z C) を求める。

ステップ S 4 ：描画

ステップ S 3で求められたカメラ位置 C ( x C, y C, z C) を視点として肉' 面を描画する。これによりキャラクタ C h及び地形を含む画像が得られる。以上の処理は、図 2のメイン C P U 1 0 1で行われる。また、同様の処理をサブ C P U 1 0 4に行わせることも可能である。

以上の処理により得られる画像について、簡単な例を用いて説明する。

図 6は地形の断面図を示している。この図において、プレイヤ一が操作するキャラクタ C hは右から左に向かって進む。そのとき、まず登り坂があり（点 P 1 )、次に平坦な道になり（点 P 2 )、やがて深い谷に達する（点 P 3 ) (なお、図 6の dは図 4の d HABと同じものである）。それに応じて表示される画像は図 7〜図 9のようになる。

まず図 7について説明する。キャラクタ C hは図 6の点 P 1の位置にある。先の地形は上り坂であるから点 B 1から水平方向に距離 dだけ離れた地形上の点は A 1である。そして点 A 1と点 B 1とを結ぶ直線上に点 C 1がある。点 A 1は点 B 1よりも高い位置にあるから、点 B 1を挟んで点 A 1の反対側にある点じ 1は点 B 1よりも低い位置にある。したがってカメラは見上げるような視線になり、表示される画像は図 7のように水平線 Lが上に表示される。このように見上げた画像が表示されるとプレイヤ一はキャラク夕 C hが進む方向を容易に把握できるので操作しやすくなる。

次に図 8について説明する。キャラクタ C hは図 6の点 P 2の位置にある。先の地形は平坦であるから点 A 2は点 B 2よりも下になり、点 C 2は点 B 2よりもやや上になる。したがって、カメラはやや見下ろすような視線になり、表示される画像は図 8のように水平線 Lが中心付近にくる。このようにやや見下ろした画像が表示されるとプレイヤ一はキャラクタ C hが進む方向を遠くまで見通すことができる。このような視点は、プレーヤ一が前から来る弾を避けるような場合に適する。

次に図 9について説明する。キャラクタ C hは図 6の点 P 3の位置にある。ところで、すぐ先に非常に深い谷があり、点 B 3から水平方 [6jに距離 dだけ離れた地形上の点は谷底の点 A 3になる。点 A 3は点 B 3よりもはるかに下になり、点 C 3は点 B 3よりも高くなる。したがって、カメラは急な角度でほぼ； Γί 下を見下ろすような視線になり、表示される画像は図 9のようになる。この画像では水平線 Lは表示されず、谷の両側の線 L 1、 L 2が表示される。そして、これらし 1と L 2との間に谷底が表示される。このような画像が表示されると、プレイヤ一はすぐ先の危険な地形を詳細に知ることができる。このような視点は、プレーヤーが谷間を飛び越えるときに谷の幅と跳ぶ方向を正確に把握するのに適する。

なお、以上の説明において、参照点間の距離 d HAB、 d BCの値は最も適するように経験的にもとめた固定値であつた。これに限らず複数の距離を設定し適宜選択するようにしたり、距離を可変とするようにして、キャラクタの速度 · 数 '大きさなどの条件で距離の値を変化するようにしてもよい。

例えば、キャラクタの速度が大きければ遠い所を見るために距離 d HABが長くなるようにし、逆に速度が小さければ短くなるように制御してもよい。通常、平坦な路上を速く走る場合は遠くを见るし、険しい地形を慎重に歩くときは近くを見るから、前述のように距離- d MBを制御することにより自然な視点を自動的に提供できる。

また、キャラクタが一人であれば距離 d BCを短く、キャラクタが複数人で構成されるグループであるときには、彼ら全員を画面に表示するために距離 d BC を長くなるように制御してもよい。このように制御することにより、全員のキャラクタを常に画面に表示できるようになる。

以上のように、この発明の実施の形態 1によれば、ゲーム内の地形とプレイヤーキャラクタ一の位置関係を参照して 3 D空間上の視点を算出するので比較的簡単な処理が可能である。

また、プレイヤーの操作によって常に変化する位置関係に対応して、視点の位置がリアルタイムに移動するので、視点が数種類しかなかった従来技術と比ベて、無段階のきめ細かな視点移動が可能になる。この視点移動に伴う画面の変化によってプレイヤ一が常に最適な視点でプレイできる。たとえば、坂を登る場合は見上げる視点になって坂の上の見通しが良くなり、深い谷を飛び越える場合は、真上から見ることで谷の幅が把握しやすくなる。また、ゲームのグラフィック的な迫力が増す。

また、視点の移動が自動的に行われ、プレイヤ一の操作を必要としないので、プレイヤーに余計な操作負担をかけない。

なお、この発明の実施の形態によれば、キャラクタ内に定められた点とキヤラクタの先の注視点とからカメラ位置を定めるので、簡単な演算で処理が可能になるとともに、プレイヤ一がどのような方向から地形にアプローチした場合でも対応が可能である。したがって、あらゆる状態に対応して視点をリアル夕ィムで変化させることができる。例えば、キャラクタがジャンプして空中にいる場合でも対応が可能である。なお、この発明の実施の形態とは異なり、キヤラクタ内の点及び注視点をあらかじめ定義する場合、考えられる座標の組み合わせは膨大なものになり現実的でないし、リアルタイム処理は非常に困難になる。

発明の実施の形態 2 .

上記発明の実施の形態 1において、キャラクタの参照点 Bとカメラ座標 Cとの距離 d BCに基づき視点を決めたが、この方法に限らず、次のような方法が考えられる。

図 4の点線のように、キャラクタの参照点 Bとカメラ座標 Cとの距離 d BC を水平面に投影した距離 d HBCに基づき視点を定めるようにする。つまり参照点 Aを決める方法と同様な方法でカメラ座標 Cを定める。

ただし、この方法では、図 4の角度 αが 9 0度に近い場合（例えば、図 6の点 Ρ 3にキャラクタがいて深い谷底をのぞき込むような場合）、参照点 Βとカメラ座標 Cとの距離が非常に長くなり（理論上は無限遠に限りなく近く）不 [':|然である。そこで、距離 d BCがある一定値にならないように、上限 d maxを設けるとよい（ d AB < d max)。

具体的には、図 3のフローチヤ一卜のステップ S 3で次の処理を行う。

ステップ S 3 ：カメラ位置演算

カメラ位置 C ( x C， y C， z C) を求める。

まず、 X Z平面上においてカメラ位置の座標 C ( X C， z C) を求める。具体的な求め方はステップ S 1の場合と同様である。距離を d BCとし向きを反対にすればよい。例えば、 x C = x B、 z C = z B— d HBCである。

そして、得られた座標 C ( x C, z C) をステップ S 2で得られた直線の方程式に代入して yについて解くことによりカメラ位置 C ( X C， y C, z が得られる。このときカメラの向きは点 Cから点 Aに向かうものとする。

この方法によれば、カメラとの距離を常にチェックして上限以上にならないようにする処理が必要になるものの、カメラの角度によってプレイヤ一との距離がある程度変化するという新たな機能カ追加される。例えば、深い谷をのぞき込む場合に視野が広がるという効果がある。

なお、以上の説明において、参照点間の距離 d HBCの値は最も適するように経験的にもとめた固定値であった。これに限らず複数の距離を設定し適宜選択するようにしたり、距離を可変とするようにして、キャラクタの速度，数 ·大きさなどの条件で距離の値を変化するようにしてもよい。

発明の実施の形態 3 .

上記発明の実施の形態 1及び 2において、参照点 Aをキャラクタの一定距離前方として視点 Cを決めたが、こ-の方法に限らず、例えば、敵キャラクタと戦う場合などに、その敵の座標を参照すること力"⁵考えられる。

この方法について図 1 0〜図 1 3を用いて説明する。

図 1 0はキャラクタ C h及び敵キャラクタ C h l〜C h 3を横から見た図である。プレーヤーが操るキャラクタ C hが中央にいて、その前に敵キャラクタ C h i力キャラクタ C hの背後に敵キャラクタ C h 2カ^ 前方上空に敵キヤラクタ C h 3がいる。敵キャラクタ C h 1〜C h 3はそれぞれその内部に参照点 A 1〜A 3を有する。そして、参照点 A 1〜 A 3と参照点 Bとを結ぶ直線の延長上にカメラ位置 C 1〜C 3が存在する。これらカメラ位置の求め方は実施の形態 1あるいは 2の場合と同様である。

参照点 A 1〜A 3は敵キャラクタ C h 1〜C h 3の位置に対応していればどこでもよいが、例えば次のような場合が考えられる。

敵キャラクタの腰の位置に置く。参照点 Bはキャラクタ C hの頭部付近におかれることが多いから、参照点 Aが敵キャラクタの腰の位置にあれば、カメラ視線はやや見下ろす感じになる。図 1 0はこの場合を示している。

敵キャラクタの頭部付近に置く。この場合は力メラ視線は敵キャラクタを正面力、ら見るようになる。

敵キャラクタの頭上に置く。この場合はカメラ視線は敵キャラクタをやや見上げる感じになる。このようにキャラク夕の外部に参照点を置くようにしてもよい。この点は参照点 Bについても同様である。

参照点 A及び Bからカメラ位置 Cを求める具体的手順は、実施の形態 1あるいは 2の場合と同様である。

図 1 1は、カメラ位置が図 1 0の C 1にあるときの画面の例である。キャラクタ C hの前方に敵キャラクタ C h 1がいて、かれらは相対している。カメラ位置 C 1がやや上の方にあるので見下ろす感じの画像であり、敵キャラクタの全身が表されている。

図 1 2は、カメラ位置が図 1 0の C 2にあるときの画面の例である。キャラクタ C hの背後に敵キャラクタ C h 2がいる。このように敵キャラクタに後ろに回り込まれたときでも敵キャラクタを見失うことがなく、不意打ちをうけることがなくなる。 - 図 1 3は、カメラ位置が図 1 0の C 3にあるときの画面の例である。敵キヤラクタ C h 3は空中を飛んでいて、それを下から見上げている。

この発明の実施の形態によれば、必ずしも機の向き =視線方向になるわけではないが、常に相手を画面上に表示することができる。また、格闘技ゲーム等においてプレイヤ一は常に敵に対してァクションを行う必要があるので、この発明の実施の形態によれば、視線方向 =向くべき方向のガイドになり、プレィャ一の操作性が向上するという利点が生じる。

以上のように、この発明によれば、仮想的な空間座標系に設定された中心図形及び周辺図形を所定の視点から観察したときの映像を生成するとともに、この映像に対応する画像表示信号を出力する画像処理装置において、

前記中心図形に対応して予め定められた第 1のボイン卜に基づき前記周辺図形の第 2のポィン卜を求める注視点演算手段と、前記第 1のボイン卜及び前 d 第 2のポィントに基づき視線を求める視線演算手段と、前記第 1のポィント及び前記視線に基づき前記視点を求める視点演算手段とを備えたので、最適な視点を自動的に提供し、快適なプレイ環境を実現することができる。

また、この発明によれば、前記注視点演算手段は、前記第 1のポイントから予め定められた第 1の距離離れた前記周辺図形上の点を求め、この点を^^第 2のボイントとするので、比較的簡単な処理で第 2のボイントを求めることができる。

また、この発明によれば、前記第 1の距離を前記中心図形の動きに対応して定めるので、中心図形の状況に応じて視点を適切に変化させ、より快適なプレィ環境を実現することができる。

また、この発明によれば、前記周辺図形に移動図形を含むとき、前記注視点演算手段は、前記移動図形に対応するボイン卜を前記第 2のボイントとするので、常に移動図形を画面上に表示することができて相手を見失うことがない。また、この発明によれば、前記視点演算手段は、前記第 1のポイントから予め定められた第 2の距離離れた前記視線上の点を求め、この点を前記視点とするので、比較的簡単な処理で視点を求めることができる。また、この発明によれば、前記第 2の距離を水平面における距離とし、この水平面に投影された前記第 1のボイン卜から前記第 2の距離離れた座標を求め、この座標を前記視点の水平面座標とし、この水平面座標に基づき前記視点を求めるとともに、前記第 1のボイントと前記視点との問の距離に上限侦を定め、この上限値を越えるときは前記第 2の距離にかかわらず、前記第 1のポイントと前記視点との間の距離が前記上限値を越えないように前記視点を求めるので、視線の角度によってプレイヤ一との距離がある程度変化するという新たな機能が追加される。例えば、深い谷をのぞき込む場合に視野が広がるという効果がめる。

また、この発明によれば、前記第 2の距離を前記中心図形の大きさに対応して定めるので、中心図形の状況に応じて視点を適切に変化させ、より快適なプレィ環境を実現することができる。産業上の利用の可能性

以上のように、本発明に係る画像処理装置、この処理装置を用いたゲーム機及び画像処理方法並びに媒体は、仮想的な空間座標系に設定された中心図形及び周辺図形をある視点から見た画像を表示するコンピュータグラフィックスの用途ために、例えば、三次元ゲーム（3 Dゲーム）で視点を決定する場合、一般的には「カメラ」を仮想して、その「カメラ」がどの方向を向き、いかなる空間座標を占めるかを設定するが、この種の「カメラの座標と角度の決定」という処理において、プレイヤーキャラクタ一と地形の関係を参照して、自動的に最も適切な視点調整を行う用途に適する。

Claims

請 -求の範囲

1 仮想的な空間座標系に設定された中心図形及び周辺図形を所定の視点から観察したときの映像を生成するとともに、この映像に対応する画像表示信号を出力する画像処理装置において、

前記中心図形に対応して予め定められた第 1のポィン卜に基づき前記周辺図形の第 2のポイントを求める注視点演算手段と、前記第 1のポイント及び前第 2のボイントに基づき視線を求める視線演算手段と、前記第 1のボイント及び前記視線に基づき映像を生成するための前記視点を求める視点演算手段と、前記視点から前記視線方向を見たときの映像に対応する前記画像表示信号を生成する映像信号生成手段とを備えた画像処理装獄。

2 前記注視点演算手段は、前記第 1のポィン卜から予め定められた第 1の距離離れた前記周辺図形上の点を求め、この点を前記第 2のボイントとすることを特徴とする請求項 1記載の画像処理装置。

3 前記第 1の距離を水平面における距離とすることを特徴とする請求項 2記載の画像処理装置。 4 前記第 1の距離を前記中心図形の動き程度に対応して定めることを特徴とする請求項 2記載の画像処理装置。

5 前記周辺図形に移動図形を含むとき、前記注視点演算手段は、前記移動図形に対応するボイン卜を前記第 2のボイントとすることを特徴とする請求項 1記載の画像処理装置。

6 前記周辺図形に敵キャラクタを含むとき、前記注視点演算亍- 段は、前記敵キャラクタに対応するボイントを前記第 2のボイントとすることを特徴とする請求項 1記載の画像処理装置。 7 前記視点演算手段は、前記第 1のボイン卜から予め定められた第 2の距離離れた前記視線上の点を求め、この点を前記視点とすることを特徵とする請求項 1記載の画像処理装置。

8 前記第 2の距離を水平面における距離とし、前記視点演算手段は、この水平面に投影された前記第 1のボイン卜から前記第 2の距離離れた座標を求め、この座標を前記視点の水平面座標とし、この水平面座標に基づき前記視点を求めるとともに、前記第 1のポイン卜と前記視点との間の距離に上限値を定め、この上限値を越えるときは前記第 2の距離にかかわらず、前記第 1のポィントと前記視点との間の距離が前記上限値を越えないように前記視点を求めることを特徴とする請求項 7記載の画像処理装置。

9 前記第 2の距離を前記中心図形の速度あるいは大きさに対応して定めることを特徴とする請求項 7または請求項 8記載の画像処理装置。

1 0 前記中心図形が複数の図形から構成されているとき、前 SI第 2の距離を前記複数の図形の数あるいはその分布に対応して定めることを特徴とする請求項 7または請求項 8記載の画像処理装置。

1 1 請求項 1ないし請求項 1 0いずれかに ¾載された画像処理装置を備え、前記中心図形をゲームのキャラクタの図形とし、前記周辺図形を地形の図形としたことを特徴とするゲ一ム機。 1 2 コンピュータを、請求項 1ないし請求項 1 0いずれかに記載された前記注視点演算手段、前記視線演算手段、及び、前記視点演算^段として機能させるためのプログラムを記録した媒体。

1 3 仮想的な空間座標系に設定された中心図形及び周辺図形を所定の視点から観察したときの映像を生成するとともに、この映像に対応する画像表示信号を生成する画像処理方法において、

前記中心図形に対応して予め定められた第 1のボイントに基づき前記周辺図形の第 2のボイン卜を求め、前記第 1のポィン卜及び前記第 2のボイン卜に基づき視線を求め、前記第 1のポィン卜及び前記視線に基づき前記視点を求め、前記視点から前記視線方向を見たときの映像に対応する前記画像表示信号を生成する画像処理方法。

1 4 前記中心図形をゲームのキャラクタの図形とし、前記周辺図形を地形の図形としたときに、前記キャラクタが向いている方向の地形が高いときに見上げる視線で映像を生成し、前記キャラクタが向いている方向の地形が低いときに見下ろす視線で映像を生成することを特徴とする請求項 1 3記載の画像処理方法。 1 5 前記中心図形をゲームのキャラクタの図形とし、前記周辺図形を地形及び相手キャラクタの図形としたときに、前記キャラク夕が向いている方向にかかわらず、前記キャラクタから前記相手キャラクタを見る視線で映像を生成することを特徴とする請求項 1 3記載の画像処理方法。