(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示物により構成される表示画面を所定時間毎に更新することで動画像を合成する画像合成方法であって、
前記表示物は、所定ピッチ角度回転した場合の画像が回転前の画像と略同一となるように形成された回転体を含み、
自プレーヤ、他プレーヤ又はコンピュータの操作に基づいて前記回転体の回転速度が変化する場合に、前記所定時間毎の前記回転体の回転角度に前記所定ピッチ角度に応じた上限値を設定することを特徴とする画像合成方法。
【請求項２】
複数の表示物により構成される表示画面を所定時間毎に更新することで動画像を合成する画像合成方法であって、
前記表示物は、所定ピッチ角度回転した場合の画像が回転前の画像と略同一となるように形成された回転体を含み、
自プレーヤ、他プレーヤ又はコンピュータの操作に基づいて回転する前記回転体の回転速度の上限値に応じて、前記所定ピッチ角度に下限値を設定することを特徴とする画像合成方法。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかにおいて、
前記回転体が、回転中心軸から等距離に前記所定ピッチ角度で表示部を繰り返し配置することで形成されていることを特徴とする画像合成方法。
【請求項４】
複数の表示物により構成される表示画面を所定時間毎に更新することで動画像を合成する画像合成方法であって、
前記表示物は、所定方向に所定ピッチ距離移動した場合の画像が移動前の画像と略同一となるように形成された繰り返し体を含み、
自プレーヤ、他プレーヤ又はコンピュータの操作に基づいて前記繰り返し体の移動速度が変化する場合に、前記所定時間毎の前記繰り返し体の移動距離に前記所定ピッチ距離に応じた上限値を設定することを特徴とする画像合成方法。
【請求項５】
複数の表示物により構成される表示画面を所定時間毎に更新することで動画像を合成する画像合成方法であって、
前記表示物は、所定方向に所定ピッチ距離移動した場合の画像が移動前の画像と略同一となるように形成された繰り返し体を含み、
自プレーヤ、他プレーヤ又はコンピュータの操作に基づいて移動する前記繰り返し体の移動速度の上限値に応じて、前記所定ピッチ距離に下限値を設定することを特徴とする画像合成方法。
【請求項６】
請求項４又は５のいずれかにおいて、
前記繰り返し体が、前記所定方向に前記所定ピッチ距離で表示部を繰り返し配置することで形成されていることを特徴とする画像合成方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記回転体又は前記繰り返し体の画像が逆方向回転又は逆方向移動して見える場合の前記回転角度又は前記移動距離よりも小さくなるように前記上限値を設定する、あるいは逆方向回転又は逆方向移動して見える場合の前記所定ピッチ角度又は前記所定ピッチ距離よりも大きくなるように前記下限値を設定することを特徴とする画像合成方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記回転体又は前記繰り返し体の画像が順方向に最高速回転又は最高速移動して見える場合の前記回転角度又は前記移動距離以下となるように前記上限値を設定する、あるいは順方向に最高速回転又は最高速移動して見える場合の前記所定ピッチ角度又は前記所定ピッチ距離以上となるように前記下限値を設定することを特徴とする画像合成方法。
【請求項９】
複数の表示物により構成される表示画面を所定時間毎に更新することで動画像を合成するゲーム装置であって、
前記表示物は、所定ピッチ角度回転した場合の画像が回転前の画像と略同一となるように形成された回転体を含み、
自プレーヤ、他プレーヤ又はコンピュータの操作に基づいて前記回転体の回転速度が変化する場合に、前記所定時間毎の前記回転体の回転角度に前記所定ピッチ角度に応じた上限値を設定する手段を含むことを特徴とするゲーム装置。
【請求項１０】
複数の表示物により構成される表示画面を所定時間毎に更新することで動画像を合成するゲーム装置であって、
前記表示物は、所定方向に所定ピッチ距離移動した場合の画像が移動前の画像と略同一となるように形成された繰り返し体を含み、
自プレーヤ、他プレーヤ又はコンピュータの操作に基づいて前記繰り返し体の移動速度が変化する場合に、前記所定時間毎の前記繰り返し体の移動距離に前記所定ピッチ距離に応じた上限値を設定する手段を含むことを特徴とするゲーム装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、表示画面を所定時間毎に更新することで動画像を合成する画像合成方法及びゲーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゲーム装置等においては、表示画面を所定時間（以下、所定時間がフィールド期間である場合を主に例にとり説明する）毎に更新することで動画像の合成を行う。即ち時間軸上でサンプルした画像を所定フィールド期間毎に連続的に表示することで、表示画面に映し出される表示物の自然な動きを再現している。
【０００３】
動画像を正確に再現するためには、上記フィールド期間（あるいはフレーム期間）はなるべく短いことが望ましい。しかしながら、フィールド期間を短くすると１秒間に処理しなければならない象数（表示画面の数）が増え、装置の処理負担が増加する。このためゲーム装置等のハードウェア資源の持つ制約等に起因して、フィールド期間の長さが制限される。
【０００４】
一方、フィールド期間が長いと、今度は表示物の自然な動きを再現できない。例えば観者が、表示物に対して視線をスムーズに追従させることができる速度は、視角で２０度／秒〜３０度／秒の範囲であるとされている（眼球が追従できる速度は５度／秒以下）。また表示物の動きを再現できても、フリッカ（ちらつき）が生じたのでは、得られる画像の高品質化を図れない。従って、このフリッカがあまり目立たないような長さにフィールド期間を設定する必要がある。
【０００５】
上記のような理由により、所定時間の長さとして、映画等では１／２４秒が、テレビ・ゲーム装置等では１／３０秒・１／６０秒等が採用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ゲーム装置等においては、タイヤホイール等の回転体の回転を表現したり、ガードレール、道路上のライン、線路の枕木等の繰り返し体を表現したい場合がある。特に近年、いわゆる仮想現実（バーチャルリアリティ）体験が可能な３次元ゲーム装置（３次元シミュレータ）が脚光を浴びており、このような３次元ゲーム装置では、現実世界によく類似した細部に亘った精密な画像表現が望まれる。レーシングカーゲーム装置を例にとれば次のようになる。例えばアクセル操作等によりレーシングカーの車速が上昇した場合、現実の世界ではこれに伴いタイヤ、ホイールの回転速度も上昇する。従って、この現実の世界の状況をより適切に再現するためには、プレーヤのアクセル操作等に伴い回転速度が上昇して見えるようなタイヤ、ホイールの画像を提供する必要がある。
【０００７】
しかしながら上記したように、ゲーム装置等においては、フィールド期間の長さが例えば１／６０秒等に限定されるという制約がある。従って例えばプレーヤがアクセルを大きく踏み込んだ場合等に、タイヤ、ホイールの回転数をそのまま増加させてしまうと、タイヤ、ホイールが逆回転して見える等の問題が生じた。このような問題は、所定ピッチ距離で同一模様が繰り返されるガードレール、道路上のライン、線路の枕木等の繰り返し体の表示においても生じる。
【０００８】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、プレーヤの操作等により回転速度、移動速度等が変化する回転体、繰り返し体の画像を、より適切に表現できる画像合成方法及びゲーム装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、複数の表示物により構成される表示画面を所定時間毎に更新することで動画像を合成する画像合成方法であって、
前記表示物は、所定ピッチ角度回転した場合の画像が回転前の画像と略同一となるように形成された回転体を含み、
自プレーヤ、他プレーヤ又はコンピュータの操作に基づいて前記回転体の回転速度が変化する場合に、前記所定時間毎の前記回転体の回転角度に前記所定ピッチ角度に応じた上限値を設定することを特徴とする。
【００１０】
また請求項９の発明は、複数の表示物により構成される表示画面を所定時間毎に更新することで動画像を合成するゲーム装置であって、
前記表示物は、所定ピッチ角度回転した場合の画像が回転前の画像と略同一となるように形成された回転体を含み、
自プレーヤ、他プレーヤ又はコンピュータの操作に基づいて前記回転体の回転速度が変化する場合に、前記所定時間毎の前記回転体の回転角度に前記所定ピッチ角度に応じた上限値を設定する手段を含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項１又は９の発明によれば、プレーヤ等の操作により回転体の回転速度が変化する。レーシングカーゲームを例にとれば、プレーヤがアクセルを踏むこと等により、回転体であるタイヤ、ホイールの回転速度が増加する。この時、本発明では、所定時間毎（例えば１フィールド期間）にタイヤ、ホイールを回転させる角度に上限値を設定し、回転角度が上限値より大きくならないようにしている。これにより、例えば回転体が逆方向に回転したり、あるいはフリッカーが生じたりする等の事態を有効に防止できる。
【００１２】
また請求項２の発明は、複数の表示物により構成される表示画面を所定時間毎に更新することで動画像を合成する画像合成方法であって、
前記表示物は、所定ピッチ角度回転した場合の画像が回転前の画像と略同一となるように形成された回転体を含み、
自プレーヤ、他プレーヤ又はコンピュータの操作に基づいて回転する前記回転体の回転速度の上限値に応じて、前記所定ピッチ角度に下限値を設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明によれば、プレーヤ等の操作に基づいてレーシングカー等の速度が増加し、回転体であるホイール等の回転速度が上限値に達する。この場合においても、回転体の所定ピッチ角度の下限値が、前記上限値に達した場合の所定時間毎の回転角度よりも例えば大きい値に設定されているため、回転体の逆方向回転、フリッカーの発生等の事態が生じるのを有効に防止できる。
【００１４】
また請求項３の発明は、請求項１又は２のいずれかにおいて、前記回転体が、回転中心軸から等距離に前記所定ピッチ角度で表示部を繰り返し配置することで形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明によれば、回転体がレーシングカーゲームにおけるホイールである場合を例にとれば、ホイールを構成するスポーク等の表示部が、中心軸から等距離に所定間隔で配置される。これにより所定ピッチ角度回転した場合の画像が回転前の画像と略同一となるように形成された回転体（ホイール等）が表現される。
【００１６】
また請求項４の発明は、複数の表示物により構成される表示画面を所定時間毎に更新することで動画像を合成する画像合成方法であって、
前記表示物は、所定方向に所定ピッチ距離移動した場合の画像が移動前の画像と略同一となるように形成された繰り返し体を含み、
自プレーヤ、他プレーヤ又はコンピュータの操作に基づいて前記繰り返し体の移動速度が変化する場合に、前記所定時間毎の前記繰り返し体の移動距離に前記所定ピッチ距離に応じた上限値を設定することを特徴とする。
【００１７】
また請求項１０の発明は、複数の表示物により構成される表示画面を所定時間毎に更新することで動画像を合成するゲーム装置であって、
前記表示物は、所定方向に所定ピッチ距離移動した場合の画像が移動前の画像と略同一となるように形成された繰り返し体を含み、
自プレーヤ、他プレーヤ又はコンピュータの操作に基づいて前記繰り返し体の移動速度が変化する場合に、前記所定時間毎の前記繰り返し体の移動距離に前記所定ピッチ距離に応じた上限値を設定する手段を含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項４又は１０の発明によれば、レーシングカーゲームや列車運転ゲームを例にとれば、所定時間毎（例えば１フィールド期間）にガードレール、道路上のライン、線路の枕木等の繰り返し体を移動させる距離に上限値を設定し、移動距離が上限値より大きくならないようにしている。これにより、例えば繰り返し体の逆方向移動、フリッカーの発生等の事態を有効に防止できる。
【００１９】
また請求項５の発明は、複数の表示物により構成される表示画面を所定時間毎に更新することで動画像を合成する画像合成方法であって、
前記表示物は、所定方向に所定ピッチ距離移動した場合の画像が移動前の画像と略同一となるように形成された繰り返し体を含み、
自プレーヤ、他プレーヤ又はコンピュータの操作に基づいて移動する前記繰り返し体の移動速度の上限値に応じて、前記所定ピッチ距離に下限値を設定することを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明によれば、プレーヤ等の操作に基づいてレーシングカー等の速度が増加し、繰り返し体であるガードレール等の移動速度が上限値に達する。この場合においても、繰り返し体の所定ピッチ距離の下限値が、前記上限値に達した場合の所定時間毎の移動距離よりも例えば大きい値に設定されているため、移動体の逆方向移動、フリッカーの発生等の事態が生じるのを有効に防止できる。
【００２１】
また請求項６の発明は、請求項４又は５のいずれかにおいて、前記繰り返し体が、前記所定方向に前記所定ピッチ距離で表示部を繰り返し配置することで形成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項６の発明によれば、繰り返し体がレーシングカーゲームにおけるガードレール等である場合を例にとれば、ガードレール等に付される模様等の表示部が所定方向に所定ピッチ距離で配置される。これにより所定方向に所定ピッチ距離移動した場合の画像が移動前の画像と略同一となるように形成された繰り返し体（ガードレール等）が表現される。
【００２３】
また請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記回転体又は前記繰り返し体の画像が逆方向回転又は逆方向移動して見える場合の前記回転角度又は前記移動距離よりも小さくなるように前記上限値を設定する、あるいは逆方向回転又は逆方向移動して見える場合の前記所定ピッチ角度又は前記所定ピッチ距離よりも大きくなるように前記下限値を設定することを特徴とする。
【００２４】
請求項７の発明によれば、上限値、下限値が、回転体が逆方向回転、繰り返し体が逆方向移動しないような値に設定される。これにより回転体、繰り返し体が逆方向回転、移動して見えることが防止され、現実世界によく類似した高品質の画像を提供できることになる。
【００２５】
また請求項８の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記回転体又は前記繰り返し体の画像が順方向に最高速回転又は最高速移動して見える場合の前記回転角度又は前記移動距離以下となるように前記上限値を設定する、あるいは順方向に最高速回転又は最高速移動して見える場合の前記所定ピッチ角度又は前記所定ピッチ距離以上となるように前記下限値を設定することを特徴とする。
【００２６】
請求項８の発明によれば、上限値、下限値が、回転体が最高速回転、繰り返し体が最高速移動して見える値に設定される。これによりプレーヤの操作等により、回転体、繰り返し体が最も高速に回転、移動する時に、最も高速に回転、移動して見える回転体、移動体の画像を表示でき、現実世界によく類似した高品質の画像を提供できることになる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例について図面を用いて説明する。
【００２８】
図１には、本実施例により合成された画像の一例が示される。これは、本実施例をレーシングカーゲーム装置に適用した場合にディスプレイ等に表示される画面の例である。自プレーヤはゲーム装置に備えられたハンドル、アクセル等を操作してプレーヤーカー５１をコース上で走らせる。一方、相手レーシングカー５２、コンピューターカー５３は、他プレーヤ、コンピュータにより操作されコース上を走行する。ここで、例えば他プレーヤがアクセルを踏み相手レーシングカの車速が増加した場合を考える。この時、現実の世界ではアクセル操作によりタイヤ３０の回転速度も増加して見えるはずである。従って本実施例では、この状況を適切に再現するためにタイヤ３０の回転速度を増加させる処理を行う。ここでタイヤ３０には図１に示すようにホイール４０が備え付けられている。このためタイヤ３０が回転するとホイール４０も回転して見え、これらによりプレーヤはタイヤの回転を認識できる。しかしながら、アクセルの操作信号等に基づいてタイヤ３０の回転速度を求め、この求められた回転速度でタイヤ３０を忠実に回転させると、タイヤ３０の回転速度がある値を超えたところでホイール４０が逆回転して見える等の問題が生じる。この問題は後述するように、この種のゲーム装置では表示画面が所定フィールド期間毎に更新されることに起因する。そこで本実施例では、タイヤ３０、ホイール４０（回転体）の所定フィールド期間での回転角度に上限値を設定し、これにより上記問題を解決している。
【００２９】
また図１に示すように、この表示画面にはガードレール２２、ライン２４が表示されている。これらのガードレール２２、ライン２４等の繰り返し体は、繰り返し模様等が付されているため、所定方向に所定ピッチ距離移動した場合の画像が移動前の画像と同一になるようになっている。現実の世界においては、プレーヤカー５１が前方に走行すると、ガードレール２２、ライン２４は後方に流れるように見えるはずである。しかしながら、上記したようにこの種のゲーム装置では表示画面が所定フィールド期間毎に更新されるため、これに起因して、ガードレール２２、ライン２４が逆に前方に流れるように見える等の問題が生じる。そこで本実施例では、プレーヤカー５１の車速が例えば最高速度の時においても、上記のような問題が生じないように、例えば繰り返し模様のピッチ（所定ピッチ距離）に下限値を設けている。
【００３０】
次に、本発明の原理について簡単に説明する。例えば１８０度回転した場合の画像が回転前の画像と略同一となるように形成された回転体を考える。このような回転体としてはヘリコプターゲームにおけるプロペラ等が考えられる。この回転体を、例えば１フィールド期間に３０度ずつ回転させた場合には、図２のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに示すような画像がディスプレイ上に次々に表示されることになる。この時、本実施例では１フィールド＝１／６０秒となっているが、人間の視覚系は、一般的に１／６０秒の間隔で表示される画像を認識できず、１／３０秒で表示される画像を認識するのが限界である。従って図２のＡ、Ｂの画像は人間の目には重なって見え、図２のＥに示すような画像として認識される。同様に図２のＣ、Ｄの画像も重なって見え、図２のＦに示すような画像として認識される。この結果、１フィールド期間の回転角度が３０度、４５度である場合に人間の目に認識される画像は図３に示すようになる。同様に６０度、９０度の場合は図４、１２０度、１３５度の場合は図５、１５０度、１８０度の場合は図６に示すようになる。
【００３１】
１フィールド期間の回転角度が３０度の場合には、図３に示すように回転体は順方向に回転して見える。そして、この回転角度が増加するにつれて回転体は更に高速で順方向に回転して見え、４５度の時に最高速になる（実際には４５度よりもわずかに小さい角度で最高高速になる）。次に、更に回転角度が増加すると、今度は、回転体は逆方向に回転して見える。例えば図４に示す回転角度が６０度の場合には、回転体は逆方向に回転しているように見える。これは、人間の目には、図４のＧは、ＨではなくＨよりも近い距離にあるＩに移動したように見えるからである。そして更に回転角度が増加すると、回転体の逆方向回転が低速になって行き、回転角度が９０度の時には、図４に示すように静止して見えるようになる。次に更に回転角度が増加すると、図５の１２０度の場合に示すように回転体が順方向に回転し、回転角度が増加するにつれて順方向回転が高速になって行く。そして１３５度付近の時に最高速になる。そして更に回転角度を増加すると、図６の１５０度の場合に示すように逆方向に回転するようになり、１８０度の時に静止する。以上、まとめれば次のようになる。
0003638669.tif 000002
１フィールド期間に回転させる角度の上限値は、回転体が逆方向回転して見える場合の回転角度よりも小さくなるように設定することが望ましい。従って上記で説明した回転体の場合（１８０度回転した場合の画像が回転前の画像と略同一となるように形成された回転体の場合）には、上限値を４５度付近（１８０度の１／４）に設定することが望ましい。また上限値は、回転体の画像が順方向に最高速回転して見える場合の回転角度以下となるように設定することが更に好ましい。このようにすれば、例えばレーシングカーゲームを例にとれば、車速が例えば最高速の時にホイールも最高速で回転して見え、より現実世界に近い画像を提供できるからである。従って、この意味においても、上記の回転体では上限値を４５度付近とすることが望ましい。
【００３２】
図７には、図１のホイール４０の拡大図が示される。図７から明らかなように、表示物であるホイール４０は、所定ピッチ角度例えば７２度回転した場合の画像が回転前の画像と略同一となるように形成されている。言い換えれば回転中心軸から等距離に７２度の角度で表示部（スポーク４２）が配置されている。従って、上限値は７２度の１／４の角度、即ち１８度付近に設定することが望ましい。しかしながら図７に示すホイール４０では、例えば外周にあるリングに付される模様、ホイールの真ん中付近に付される模様等は７２度回転しても同一の画像とはならず、この意味において７２度回転後と回転前の画像とは厳密には同一でない。また人間の視線の動き等の視覚系の作用も複雑であり、図２〜図６で示したような単純なモデルで説明できないものもある。このため、図７に示す形状・模様のホイール４０を回転させた場合、実際には、１フィールド期間の回転角度が２０度付近で最高速の順方向回転となり、２０度〜２３度の間ではフリッカーが見え、２３度付近で逆回転が開始されるように観察された。そこで、本実施例においては、タイヤ３０及びホイール４０の回転角度の上限値を２０度に設定している。このように上限値は、回転体の形状・大きさ、付される模様、フィールド期間の長さ等に依存して変動する。従って、回転体を実際に回転させて、観察結果等に基づいて上限値を設定することが望ましい。
【００３３】
図８には、表示物が繰り返し体である場合の上限値設定の例が示される。この繰り返し体は、例えば所定方向Ｅの方向に、所定ピッチ距離Ｌ移動した場合の画像が移動前の画像と略同一になるように形成される。言い換えれば、Ｅの方向にＬの距離で模様４６（表示部）を配置することで形成されている。そして本実施例では、プレーヤ等の操作に基づいて繰り返し体の移動速度が変化した場合に、１フィールド期間に繰り返し体を移動させる距離の上限値を例えばＭＤとしている。図８では、上限値ＭＤは距離Ｌの１／４程度となっている。上限値は、繰り返し体の画像が逆方向移動して見える場合の移動距離よりも小さくなるように設定することが望ましく、繰り返し体の画像が順方向に最高速移動して見える場合の移動距離以下となるように設定することが更に望ましい。
【００３４】
なお、繰り返し体の表示部４６を配置する距離Ｌに下限値を設定しても良い。即ち、レーシングカー等が最高速度で走行した場合等には、繰り返し体の移動速度が上限に達する。この時に、繰り返し体が順方向移動して見えるように、あるいは、最高速で移動して見えるように、上記下限値を設定する。
【００３５】
同様に回転体の場合も、スポーク４２（表示部）を配置する角度に下限値を設定しても良い。即ち、レーシングカー等が最高速度で走行した場合等には、回転体の回転速度が上限に達する。この時に、回転体が順方向回転して見えるように、あるいは、最高速で回転して見えるように、上記下限値を設定する。
【００３６】
次に本実施例の画像合成方法を適用したゲーム装置の例について説明する。以下では、３次元ゲーム装置に本発明を適用した例を説明するが、本発明は、広く２次元ゲーム装置にも適用できるものである。
【００３７】
図９に示すように、この３次元ゲーム装置（３次元シミュレータ装置）では、複数の独立したゲーム装置１−１、１−２、１−３、１−４がデータ伝送ラインを介して互いに接続されている。これにより、プレーヤの操縦するプレーヤレーシングカーが、相手プレーヤの操縦するレーシングカーや、コンピュータにより操縦されるコンピューターカ−と順位を競い合うというレーシングカーゲームを実現できる。
【００３８】
ここで、独立したゲーム装置１−１、１ー２、１−３、１−４というのは、各ゲーム装置が各々独立にシングルプレーヤゲームを行うことができるように形成されていることを意味する。もちろん、データ伝送ラインを介し、相手プレーヤとの間で、同一のゲーム空間内においてマルチプレーヤ型ゲームを行うという構成とすることもできる。
【００３９】
図９に示すように、この各ゲーム装置は、実際のレーシングカーの運転席と同様に形成されている。そしてプレーヤは、シート１８に着座し、ディスプレイ１０に映し出されたゲーム画面を見ながら、操作部１２に設けられたハンドル１４、アクセル１５、シフトレバー１６等を操作して架空のレーシングカーを運転してゲームを行う。
【００４０】
なお、図９の３次元ゲーム装置は、マルチプレーヤ型ゲーム構成となっているが、本発明はこれに限らず１人プレーヤ構成の場合にも当然に適用できる。
【００４１】
図１０には、本実施例における仮想３次元空間の一例が示される。仮想３次元空間には、３次元的に形成されたコース２０が配置されている。そして、コース２０の周辺には、ビル６０、アーチ６２、スタンド６４、崖６６、壁６８、トンネル７０、木７２、ブリッジ７４等の表示物（オブジェクト）が配置されている。プレーヤはこれらのコース等が映し出されたディスプレイ１０を見ながらレーシングカーを操作する。そして、スタートポイント７６からスタートして、コース２０を周回し、所定回数コースを周回するとゴールとなり、プレーヤの順位が決定される。
【００４２】
図１１には３次元ゲーム装置のブロック図の例が示される。図１１に示すように、この３次元ゲーム装置は、プレーヤが操作信号を入力する操作部１２、仮想３次元空間演算部１００、画像合成部２００、ディスプレイ１０を含む。
【００４３】
操作部１２には、レーシングカーゲームを例にとれば、レーシングカーを運転するためのハンドル１４、アクセル１５等が接続され、これによりプレーヤの操作信号が入力される。
【００４４】
仮想３次元空間演算部１００では、図１０に示す仮想３次元空間における複数の表示物、例えばコース２０、ビル６０、アーチ６２、スタンド６４、崖６６、プレーヤレーシングカー、相手レーシングカー、コンピューターカー等の位置あるいは位置及び方向を設定する演算が行われる。この演算は、ゲームプログラム、操作部１２からの操作信号、あらかじめ設定記憶されているマップ情報等に基づいて行われる。
【００４５】
そして画像合成部２００では、仮想３次元空間演算部１００からの演算結果に基づいて仮想３次元空間において見える視界画像を合成する演算が行われる。そして、合成された視界画像はディスプレイ１０より出力される。
【００４６】
次に仮想３次元空間演算部１００、画像合成部２００の一例について詳細に説明する。仮想３次元空間演算部１００は、処理部１０２、仮想３次元空間設定部１０４、移動情報演算部１０６、表示物情報記憶部１０８を含む。
【００４７】
処理部１０２では装置全体の制御が行われる。また処理部１０２内に設けられた記憶部には所定のゲームプログラムが記憶されている。仮想３次元空間演算部１００は、このゲームプログラム及び操作部１２からの操作信号にしたがって仮想３次元空間設定の演算を行う。
【００４８】
移動情報演算部１０６では、操作部１２からの操作信号及び処理部１０２からの指示等にしたがって、レーシングカー等の移動情報が演算される。
【００４９】
表示物情報記憶部１０８には、表示物の位置情報、方向情報及びオブジェクトナンバーが記憶されている（以下、これらの記憶された位置情報・方向情報及びオブジェクトナンバーを表示物情報と呼ぶ）。図１２には、表示物情報記憶部１０８に記憶される表示物情報の一例が示され、図１３には、これらの表示物情報に含まれる位置情報、方向情報（Ｘm、Ｙm、Ｚm、θm、φm、ρm）とワールド（絶対）座標系（Ｘw、Ｙw、Ｚw）との関係が示される。なお表示物は図１３に示すようにポリゴンの集合により表されている。
【００５０】
表示物情報記憶部１０８に記憶されている表示物情報は、仮想３次元空間設定部１０４により読み出される。この場合、表示物情報記憶部１０８には、当該フィールド（フレーム）の１つ前のフィールドにおける表示物情報が記憶されている。そして仮想３次元空間設定部１０４では、読み出された表示物情報と、移動情報演算部１０６で演算された移動情報とに基づいて、当該フィールドにおける表示物情報（位置情報、方向情報）が求められる。なお、静止物体についてはこのような移動情報はなく、表示物情報は変化しないのでこのような処理は必要ない。またマップ設定部１１０は、仮想３次元空間上におけるマップ設定を行うものである。
【００５１】
さて本実施例では、仮想３次元空間設定部１０４が上限値設定部１２０を含む。例えば前回のフィールドにおけるレーシングカーの表示物情報がＸRn-1、ＹRn-1、ＺRn-1、θRn-1、φRn-1、ρRn-1であったとする。そして１フィールド期間におけるレーシングカーの移動情報（移動量）が、移動情報演算部１０６により△ＸR、△ＹR、△ＺR、△θR、△φR、△ρRと演算されたとする。すると、
ＸRn＝ＸRn-1＋△ＸR
ＹRn＝ＹRn-1＋△ＹR
ＺRn＝ＺRn-1＋△ＺR
θRn＝θRn-1＋△θR
φRn＝φRn-1＋△φR
ρRn＝ρRn-1＋△ρR
となる。図１４に示すように、レーシングカーにはローカル座標系（ＸL、ＹL、ＺL）が設定されている。そしてタイヤ３０の位置情報はローカル座標系で（ＸL1、ＹL1、ＺL1）と指定されており、タイヤ３０の方向情報はＸL軸周りの傾き角度αL1で指定されている。図１４の例では、タイヤ３０のローカル座標系での座標は固定されており、ＸL軸周りにのみ回転可能となっている。ここでＸL軸周りの傾き角度αL1は次のように求められる。即ち、プレーヤのアクセルの踏み具合等により、まずエンジンパワーが求められる。そして、このエンジンパワーと、転がり・滑り摩擦抵抗と、ギア比とから、タイヤの回転角速度△αL1が求められる。回転角速度△αL1が求められると、その時点、その時点での傾き角度αL1が求められる。ここでレーシングカーの表示物情報（ワールド座標系での位置・方向情報）ＸRn、ＹRn、ＺRn、θRn、φRn、ρRnは、上式により既に求められている。従ってタイヤ３０の表示物情報ＸTn、ＹTn、ＺTn、θTn、φTn、ρTnは、上記のようにして求められた傾き角度αL1に基づいて演算することができる。
【００５２】
本実施例では、上限値設定部１２０により上記回転角速度△αL1に上限値を設定している。即ちプレーヤのアクセル操作等により、タイヤの回転速度が増加した場合において、タイヤ（ホイール）が逆方向回転して見える回転速度よりも小さくなるように、あるいは順方向に最高速回転して見える回転速度以下となるように、回転角速度△αL1の上限値を設定している。これにより、１フィールド期間での回転角度△αL1fが、上限値よりも大きくならないことが保証され、図１に示すゲーム画面において、より現実世界に近いタイヤ回転をシミュレートできることになる。
【００５３】
最後に、画像合成部２００の構成及び動作を説明する。画像合成部２００に含まれる３次元演算部２１０では、仮想３次元空間演算部１００により設定された仮想３次元空間の設定情報にしたがって、各種の座標変換処理、３次元演算処理が行われる。即ち、まず図１５において、レーシングカー、コース等を表す表示物３００、３３３、３３４の画像情報を、ローカル座標系からワールド座標系（ＸW、ＹW、ＺW）へと座標変換する処理が行われ、その後、これらの座標変換された画像情報を、プレーヤ３０２の視点を基準とした視点座標系（Ｘv、Ｙv、Ｚv）へ座標変換する処理が行われる。次に、いわゆるクリッピング処理が行われ、その後、スクリーン座標系（ＸS、ＹS）への透視投影変換処理が行われる。最後に、必要であれば（Ｚバッファ手法等を使用しない場合）、ソーティング処理が行われる。
【００５４】
本実施例においては、位置情報、方向情報、オブジェクトナンバーを含む表示物情報は、仮想３次元空間演算部１００から３次元演算部２１０に入力される。そして、この転送されたオブジェクトナンバーをアドレスとして、画像情報記憶部２１２から対応するオブジェクトの画像情報が読み出される。画像情報記憶部２１２には、レーシングカー、タイヤ等の画像情報がポリゴンの集合の情報として記憶されている。
【００５５】
画像形成部２２８は、３次元演算部２１０から与えられたポリゴンの各頂点の画像情報に基づいてポリゴン内の各ピクセル（ドット）の画像情報を求めるものである。求められた画像情報はＲＧＢデータ等に変換された後、ディスプレイ１０に出力される。
【００５６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００５７】
例えば上記実施例では、表示画面更新周期が１／６０秒である場合を例にとり説明したが、本発明における表示画面更新周期はこれに限られるものではなく、１／６０秒よりも大きい、あるいは小さい場合にも適用できる。
【００５８】
また本発明が適用される回転体としてはタイヤ、ホイール以外にもあらゆるものを考えることができる。例えば飛行機、ヘリコプターにおけるプロペラ、回転する宇宙船等である。同様に本発明が適用される繰り返し体としてはガードレール、道路上のライン以外にもあらゆるものを考えることができる。例えば線路の枕木、トンネルの内側等に付される繰り返し模様、宇宙船に付される繰り返し模様等である。
【００５９】
また本発明は、３次元ゲーム装置のみならず２次元ゲーム装置にも適用でき、また３次元ゲーム装置に適用する場合にも、その構成は図１１に示されるものに限定されない。また仮想３次元空間演算部、画像合成部（３次元演算部、画像形成部）等において行われる演算処理は、専用の画像処理デバイスを用いて処理してもよいし、汎用のマイクロコンピュータ、ＤＳＰ等を利用してソフトウェア的に処理してもよい。
【００６０】
また、本実施例をゲーム装置に適用する場合、レーシングカーゲームのみならず、あらゆる種類のゲームに適用でき、例えば宇宙船ゲーム、ロボット対戦ゲーム、戦車ゲーム、戦闘機ゲーム、ロールプレイングゲーム等にも適用できる。
【００６１】
また、本発明は、業務用のゲーム装置のみならず、例えば家庭用のゲーム装置にも適用できる。図１６には家庭用のゲーム装置に本発明を適用した場合のブロック図の一例が示される。このゲーム装置は、本体装置１０００、操作部１０１２、ゲームプログラム等が記憶される記憶媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ゲームカセット、メモリカード等）１３０６を含み、生成された画像及び音声をテレビモニタ１０１０等に出力してゲームを楽しむものである。本体装置１０００は、仮想３次元空間演算部の機能等を有するＣＰＵ１１００、画像合成部１２００、音声合成部１３００、作業用のＲＡＭ１３０２、データをバックアップするためのバックアップメモリ（メモリカード等）１３０４を含む。そして表示物の位置情報の演算等は例えばＣＰＵ１１００により行われ、視界画像の合成等は画像合成部１２００により行われる。また上限値設定部１１２０は、例えばＣＰＵ１１００に含まれ、この上限値設定部１１２０により回転角度、移動距離の上限値が設定される。この上限値設定部１１２０の演算処理は、記憶媒体１３０６に含まれるゲームプログラム等により実行される。
【００６２】
また本発明は、いわゆるマルチメディア端末、あるいは多数のプレーヤが参加する大型アトラクション型のゲーム装置にも適用できる。
【００６３】
更に、本発明は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を用いた画像合成方法、ゲーム装置にも適用できる。
【００６４】
【発明の効果】
動画像合成においては、表示画面の更新が所定時間毎に行われるという制約がある。このような制約の下で、回転体、繰り返し体の表示を現実の世界によく類似するように表現しようとすると、回転体が逆方向回転したり、繰り返し体が逆方向移動したり、フリッカが発生したり等の種々の問題が生じる。本発明によれば、速度の上限値、あるいはピッチの下限値の設定を行うことにより、これらの問題を解決している。特に、３次元ゲーム装置等においては、例えばタイヤ等の表示を行う場合に、プレーヤのアクセルの踏み具合等に基づいてタイヤを実際に回転させるシミュレーションを行い、この回転するタイヤの画像を合成している。このような場合においても、本発明によれば、現実世界の現象によく類似した高品質の画像を提供できることになる。
【００６５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例により合成された画像の一例である。
【図２】回転体の画像認識について説明するための図である。
【図３】回転角度が３０度、４５度の場合に見える回転体画像を示す図である。
【図４】回転角度が６０度、９０度の場合に見える回転体画像を示す図である。
【図５】回転角度が１２０度、１３５度の場合に見える回転体画像を示す図である。
【図６】回転角度が１５０度、１８０度の場合に見える回転体画像を示す図である。
【図７】ホイールの拡大図である。
【図８】表示物が繰り返し体である場合の上限値設定について説明する図である。
【図９】３次元ゲーム装置の外観図である。
【図１０】仮想３次元空間について説明するための図である。
【図１１】３次元ゲーム装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】表示物情報について説明するための図である。
【図１３】表示物情報について説明するための図である。
【図１４】レーシングカーに設定されたローカル座標系について説明する図である。
【図１５】３次元演算処理について説明するための図である。
【図１６】本発明を家庭用ゲーム装置に適用した場合のブロック図の一例である。
【符号の説明】
１０  ディスプレイ
１２  操作部
２０  コース
２２  ガードレール（繰り返し体）
２４  ライン（繰り返し体）
３０  タイヤ（回転体）
４０  ホイール（回転体）
５１  プレーヤーカー
５３  コンピューターカー
５４  相手レーシングカー
４２  スポーク（表示部）
４６  模様（表示部）
１００  仮想３次元空間演算部
１０２  処理部
１０４  仮想３次元空間設定部
１０６  移動情報演算部
１０８  表示物情報記憶部
１１０  マップ設定部
１２０  上限値設定部
２００  画像合成部
２１０  ３次元演算部
２１２  画像情報記憶部
２２８  画像形成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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