(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想３次元空間内に、表現された３次元オブジェクトを、視点座標系の投影面に投影変換し、各画素の前色指定データを演算し表示画像を合成する画像合成装置において、
表示場面に応じてデプスキューイング用の奥カラー信号を設定するとともに、前記３次元オブジェクトの前記視点座標系における奥行き情報を演算するデプスキューイング情報設定手段と、
各画素毎に出力される前記前色指定データに基づき色信号を前カラー信号として出力する第１のカラーパレットと、
前記奥行き情報、前カラー信号、奥カラー信号に基づき、各画素毎にデプスキューイングされた色信号を出力する色信号演算手段と、
前記３次元オブジェクトの前記視点座標系における実際の奥行き情報Ｚを、前記表示場面に応じてデプスキューイング用の奥行き情報Ｚ′に変換出力する奥行き情報変換手段と、
前記色信号演算手段は、
前記デプスキューイング用の奥行き情報Ｚ′、前カラー信号、奥カラー信号に基づき、各画素毎にデプスキューイングされた色信号を出力することを特徴とする画像合成装置。
【請求項２】
仮想３次元空間内に、表現された３次元オブジェクトを、視点座標系の投影面に投影変換し、各画素の前色指定データを演算し表示画像を合成する画像合成装置において、
表示場面に応じてデプスキューイング用の奥色指定データを設定するとともに、前記３次元オブジェクトの前記視点座標系における奥行き情報を演算するデプスキューイング情報設定手段と、
各画素毎に出力される前記前色指定データに基づき色信号を前カラー信号として出力する第１のカラーパレットと、
前記奥色指定データに基づき色信号を奥カラー信号として出力する第２のカラーパレットと、
前記奥行き情報、前カラー信号、奥カラー信号に基づき、各画素毎にデプスキューイングされた色信号を出力する色信号演算手段と、
前記３次元オブジェクトの前記視点座標系における実際の奥行き情報Ｚを、前記表示場面に応じてデプスキューイング用の奥行き情報Ｚ′に変換出力する奥行き情報変換手段と、
前記色信号演算手段は、
前記デプスキューイング用の奥行き情報Ｚ′、前カラー信号、奥カラー信号に基づき、各画素毎にデプスキューイングされた色信号を出力することを特徴とする画像合成装置。
【請求項３】
仮想３次元空間内に、ポリゴンを組合せて表現された３次元オブジェクトを、視点座標系の投影面に投影変換し、各画素の前色指定データを演算し表示画像を合成する画像合成装置において、
前記各ポリゴンの特性に応じてデプスキューイング用の奥カラー信号を設定するとともに、前記各ポリゴンの前記視点座標系における奥行き情報を演算するデプスキューイング情報設定手段と、
各画素毎に出力される前記前色指定データに基づき色信号を前カラー信号として出力する第１のカラーパレットと、
前記奥行き情報、前カラー信号、奥カラー信号に基づき、各画素毎にデプスキューイングされた色信号を出力する色信号演算手段と、
前記各ポリゴンの前記視点座標系における実際の奥行き情報Ｚを、前記各ポリゴンの特性に応じてデプスキューイング用の奥行き情報Ｚ′に変換出力する奥行き情報変換手段と、
前記色信号演算手段は、
前記デプスキューイング用の奥行き情報Ｚ′、前カラー信号、奥カラー信号に基づき、各画素毎にデプスキューイングされた色信号を出力することを特徴とする画像合成装置。
【請求項４】
仮想３次元空間内に、ポリゴンを組合せて表現された３次元オブジェクトを、視点座標系の投影面に投影変換し、各画素の前色指定データを演算し表示画像を合成する画像合成装置において、
前記各ポリゴンの特性に応じてデプスキューイング用の奥色指定データを設定するとともに、前記各ポリゴンの前記視点座標系における奥行き情報を演算するデプスキューイング情報設定手段と、
各画素毎に出力される前記前色指定データに基づき色信号を前カラー信号として出力する第１のカラーパレットと、
前記奥色指定データに基づき色信号を奥カラー信号として出力する第２のカラーパレットと、
前記奥行き情報、前カラー信号、奥カラー信号に基づき、各画素毎にデプスキューイングされた色信号を出力する色信号演算手段と、
前記各ポリゴンの前記視点座標系における実際の奥行き情報Ｚを、各ポリゴンの特性に応じてデプスキューイング用の奥行き情報Ｚ′に変換出力する奥行き情報変換手段と、
前記色信号演算手段は、
前記デプスキューイング用の奥行き情報Ｚ′、前カラー信号、奥カラー信号に基づき、各画素毎にデプスキューイングされた色信号を出力することを特徴とする画像合成装置。
【請求項５】
プレーヤが操作するプレーヤ操作手段と、
前記プレーヤ操作手段からの入力信号と、予め記憶されたゲームプログラムとに基づき、仮想３次元ゲーム空間内に、ポリゴンを組合わせて表現された３次元オブジェクトが登場する所定のゲーム演算を行うとともに、前記３次元オブジェクトを視点座標系の投影面に透視投影変換し、各画素毎に色指定データを演算し表示画像を合成する請求項１〜４のいずれかに記載の画像合成装置と、
を含み、ディスプレイ上にゲーム画像を表示することを特徴とするゲーム装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デプスキューイングの手法を用いた画像合成装置およびこれを用いたビデオゲーム装置に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、コンピュータグラフィックスの技術を用い、疑似３次元画像を合成する画像合成装置が知られており、例えば、ビデオゲームや、各種シミュレータおよびその他の用途に幅広く用いられている。
【０００３】
このような画像合成装置では、視点からの距離に応じて各ポリゴンの輝度を変えるデプスキューイングという手法が用いられている。
【０００４】
しかし、従来の画像合成装置では、ハードウエアの負担を軽減しながら、デプスキューイングを行うことができないという問題があった。
【０００５】
すなわち、デプスキューイングの手法を用い画像合成を行う場合、仮想３次元空間３００内における視点と各ポリゴンとの距離を表すＺ座標値に基づき、各ポリゴンの輝度を変化させ、奥行き方向を背景に溶け込ませることが行われている。
【０００６】
しかし、従来の技術では、奥行き方向の輝度をＺ座標値に基づきＮ段階にわたって（Ｎは整数）変化させようとすると、Ｎ個のカラーパレット用メモリを用意し、色情報を書き込む必要がある。例えば、パレット１には基の色を書き込み、パレット２には次の色を書き込み、……最後のパレットＮには、背景に溶け込む色を書き込むという作業を行う必要がある。この手法を用い、スムーズに輝度を変化させるためには、パレットを多数用意しなければならず、その分、メモリ容量が増え、装置全体が高価なものとなってしまうという問題があった。
【０００７】
特に、今日の画像合成装置では、色合いをこまやかに表示するために、基本となるパレットが多数設けられることが多い。この場合には、基本パレット数をＭ個とすると、Ｍ×Ｎ個のパレットを用意しなければならず、メモリ容量がさらに大きくなり、しかもその分、演算に用いるＣＰＵの負担も大きなものとなる。このため、装置全体がより高コストかつ複雑なものとなってしまうことが避けられなかった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、簡単な構成でデプスキューイングを行うことができる画像合成装置およびこれを用いたビデオ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】
前記目的を達成するため、本発明は、
仮想３次元空間内に、ポリゴンを組合わせて表現された３次元オブジェクトを、視点座標系の投影面に投影変換し、各画素の前色指定データを演算し表示画像を合成する画像合成装置において、
表示場面に応じてデプスキューイング用の奥カラー信号を設定するとともに、前記各ポリゴンの前記視点座標系における奥行き情報を演算するデプスキューイング情報設定手段と、
各画素毎に出力される前記前色指定データに基づき色信号を前カラー信号として出力する第１のカラーパレットと、
前記奥行き情報、前カラー信号、奥カラー信号に基づき、各画素毎にデプスキューイングされた色信号を出力する色信号演算手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の装置のデプスキューイング情報設定手段は、各表示場面に応じて、デプスキューイング用の奥カラー信号を設定する。
【００１１】
さらにデプスキューイング情報設定手段は、視点座標系における各ポリゴンの奥行き情報を各画素毎に出力する。
【００１２】
カラーパレットは、各画素毎に出力される色指定データに基づき、色信号を前カラー信号として出力する。
【００１３】
そして、色信号演算手段は、前記奥行き情報、前カラー信号、奥カラー信号に基づき、各画素毎にデプスキューイングされた色信号を演算出力し、ディスプレイ上に表示する。
【００１４】
このように、本発明によれば、各表示場面に応じて、デプスキューイング用の奥カラー信号を設定することにより、デプスキューイングされた色信号を演算により求めることができる。したがって、奥行き方向の輝度を多段階にわたって変化させる場合でも、カラーパレットを多数用意する必要はなく、回路全体の構成を簡単かつ安価なものとすることができる。
【００１５】
また、本発明は、
仮想３次元空間内に、ポリゴンを組合わせて表現された３次元オブジェクトを、視点座標系の投影面に投影変換し、各画素の前色指定データを演算し表示画像を合成する画像合成装置において、
表示場面に応じてデプスキューイング用の奥色指定データを設定するとともに、前記各ポリゴンの前記視点座標系における奥行き情報を演算するデプスキューイング情報設定手段と、
各画素毎に出力される前記前色指定データに基づき色信号を前カラー信号として出力する第１のカラーパレットと、
前記奥色指定データに基づき色信号を奥カラー信号として出力する第２のカラーパレットと、
前記奥行き情報、前カラー信号、奥カラー信号に基づき、各画素毎にデプスキューイングされた色信号を出力する色信号演算手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１６】
このような構成を採用することによって、本発明によれば、奥行き方向の輝度を多段階にわたって変化させる場合でも、カラーパレットを多数用意する必要はなく、回路全体の構成を簡単かつ安価なものとすることができる。
【００１７】
ここにおいて、本発明の装置は、
前記各ポリゴンの前記視点座標系における実際の奥行き情報Ｚをデプスキューイング用の奥行き情報Ｚ´に変換出力する奥行き情報変換手段を含み、
前記色信号演算手段は、
前記デプスキューイング用の奥行き情報Ｚ´、前カラー信号、奥カラー信号に基づき、各画素毎にデプスキューイングされた色信号を出力するよう形成することが好ましい。
【００１８】
このようにして、本発明によれば、各ポリゴンの視点座標系における実際の奥行き情報Ｚは、奥行き情報変換手段により、デプスキューイング用の奥行き情報をＺ´に変換出力される。これにより、表示場面に応じて、さらに効果的なデプスキューイング処理を行うことができる。
【００１９】
また、前記奥行き情報変換手段は、
前記異なる変換テーブルが記憶された複数の変換テーブルメモリを含み、
表示対象に応じて、前記複数の変換テーブルのいずれかを用い実際の奥行き情報Ｚをデプスキューイング用の奥行き情報Ｚ´に変換出力するよう形成できる。
【００２０】
このようにして、本発明によれば、異なる変換テーブルが記憶された複数の変換テーブルメモリを設け、表示対象に応じて、前記複数の変換テーブルのいずれかを用い実際の奥行き情報Ｚをデプスキューイング用の奥行き情報Ｚ´に変換出力している。これにより、表示対象に応じたデプスキューイングを効果的に行うことが可能となる。
【００２１】
また、前記奥行き情報変換手段は、
前記各ポリゴンの前記視点座標系における実際の奥行き情報Ｚをデプスキューイング用の奥行き情報Ｚ´に変換出力する変換テーブルが記憶された変換テーブルメモリと、
表示場面の切り替えに応じて、前記変換テーブルメモリに記憶された変換テーブルの内容を書き替えるテーブル書き替え手段と、
を含むよう形成することが好ましい。
【００２２】
このように、各表示場面に応じて、変換テーブルメモリに記憶された変換テーブルの書き替えを行うことにより、表示場面に応じたデプスキューイングをさらに効果的に行うことが可能となる。
【００２３】
また、前記第２のカラーパレットを用いないタイプの装置において、
前記デプスキューイング情報設定手段は、
前記奥カラー信号をＲ，Ｇ，Ｂ各色の輝度信号情報として設定し、表示場面の切替え時には、時間の経過に応じて前記輝度信号情報を切替え後の目標値に向け徐々に変化させるよう形成することが好ましい。
【００２４】
この場合、前記デプスキューイング情報設定手段は、
場面切替え時における前の場面の目標値ｉから次の場面の目標値ｊへの奥カラー信号の変化を、場面切替えに要する時間をＴ、経過時間をｔとし、次式に示す輝度信号情報ｈとしてＲ，Ｇ，Ｂの各色毎に演算し、
ｈ＝（ｊ−ｉ）×（ｔ／Ｔ）＋ｉ
その演算値を奥カラー信号として順次設定するよう形成することが好ましい。
【００２５】
このようにすることにより、場面切り替え時におけるデプスキューイング処理をスムースに行うことができる。
また、前記第２のカラーパレットを用いるタイプの装置において、
前記デプスキューイング情報設定手段は、
表示場面の切替え時には、前記奥カラー信号のＲ，Ｇ，Ｂ各色の輝度信号情報を、時間の経過に応じて切替え後の目標値に向け徐々に変化させるよう前記第２のカラーパレットから読み出すための奥色指定データを演算出力するよう形成することが好ましい。
【００２６】
この場合、前記デプスキューイング情報設定手段は、
場面切替え時における前の場面の目標値ｉから次の場面の目標値ｊへの奥カラー信号の変化を、場面切替えに要する時間をＴ、経過時間をｔとし、次式に示す輝度信号情報ｈとしてＲ，Ｇ，Ｂの各色毎に前記第２のカラーパレットから読み出すための奥色指定データを演算出力するよう形成することが好ましい。
【００２７】
ｈ＝（ｊ−ｉ）×（ｔ／Ｔ）＋ｉ
このようにすることにより、場面切り替え時におけるデプスキューイング処理をスムースに行うことができる。
【００２８】
また、前記デプスキューイング情報設定手段は、
前記各ポリゴン毎に、デプスキューイング処理の対象とするか否かの処理対象識別データを演算出力し、
前記色信号演算手段は、
前記処理対象識別データに基づき、処理対象となるポリゴンの画素か否かを判別し、処理対象画素に対して前記デプスキューイングされた色信号の演算を行うよう形成できる。
【００２９】
このように、表示ポリゴン毎にデプスキューイング処理の対象とするか否かを決定し、デプスキューイング処理をポリゴン単位で選択的に行うことにより、デプスキューイングをかけない物体をディスプレイ上に選択的に設定することができる。例えば、夜の場面を表示する場合に、建物の窓を表すポリゴンをデプスキューイング対象としないことにより、窓から明りが洩れてくるような建物を効果的に表示することができる。
【００３０】
前記第１のカラーパレットは、
Ｎ段階の輝度のＲ，Ｇ，Ｂの色信号を出力するよう形成され、
前記色信号演算手段は、
前記前カラー信号をａ、奥カラー信号をｂとし、次式
ｃ＝（ｂ−ａ）×（Ｚ´／Ｎ）＋ａ
に基づき各画素毎にデプスキューイングされた色信号ｃを出力するよう形成できる。
【００３１】
このように、所定の線形補間演算を行うことにより、デプスキューイングされた色信号を各画素毎に簡単に求めることができる。
【００３２】
また、本発明のビデオゲーム装置は、
プレーヤが操作するプレーヤ操作手段と、
前記プレーヤ操作手段からの入力信号と、予め記憶されたゲームプログラムとに基づき、仮想３次元ゲーム空間内に、ポリゴンを組合わせて表現された３次元オブジェクトが登場する所定のゲーム演算を行うとともに、前記３次元オブジェクトを視点座標系の投影面に投影変換し、各画素毎に色指定データを演算し表示画像を合成するよう形成された本発明の前記画像合成装置と、
を含み、ディスプレイ上にゲーム画像を表示することを特徴とする。
【００３３】
このようにすることにより、簡単な構成の画像合成装置を用い、デプスキューイング処理されたゲーム画像をディスプレイ上に表示できるビデオゲーム装置を得ることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【００３５】
図２には、実施例の業務用ビデオゲーム装置１０の外観が概略的に示されている。
【００３６】
実施例の業務用ビデオゲーム装置１０は、サーキットコースを走行するレーシングカーをプレーヤが運転し、コンピュータの操縦するコンピュータカーや他のプレーヤの運転するレーシングカーと順位、時間を競い合うように形成されている。
【００３７】
このため、前記業務用ゲーム装置１０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、一定のゲーム料金を支払うとゲームが開始され、シート１２に座ったプレーヤは、ハンドル１４、シフトレバー１６、その他のペダル類を操作しながら、ディスプレイ１８上に表示される風景を見ながら架空のレーシングカーを運転し、ゲームを行う。
【００３８】
図１には、前記業務用ビデオゲーム装置のブロック図が示されている。
【００３９】
実施例の業務用ビデオゲーム装置１０は、操作部２０と、ゲーム画像演算部２２と、パレットコントローラ２４と、前記ディスプレイ１８とを含む。
【００４０】
操作部２０は、図２に示すハンドル１４、シフトレバー１６及びその他のペダル類等の、プレーヤの操作する部材である。
【００４１】
ゲーム画像演算部２２は、プレーヤ操作部２０からの入力信号と、あらかじめ定められたゲームプログラムとに基づき、各種のゲーム演算を行い、パレットコントローラ２４を用いてディスプレイ１８上にドライビィングゲーム用のゲーム画面を表示させる。ここにおいて、前記ゲーム画像演算部２２は、所定の３次元ゲーム空間内を、プレーヤの操縦によりレーシングカーが移動するようにゲーム演算を行い、このようにして３次元ゲーム空間内のさまざまな物体や移動体を所定の投影面に透視投影変換して、ゲーム画面を形成し、これをディスプレイ１８上に表示するように形成されている。
【００４２】
図３には、このような画像合成手法の原理図が示されている。
【００４３】
実施例のゲーム画像演算部２２には、３次元ゲーム空間１００及びこの３次元ゲーム空間１００内に登場する３次元オブジェクト１１０に関する情報があらかじめ記憶されている。前記３次元オブジェクト１１０に関する画像情報は、複数のポリゴン１１２−１，１１２−２，１１２−３……からなる形状モデルとして表現され、あらかじめメモリー内に記憶されている。
【００４４】
ドライビングゲームを例にとると、３次元オブジェクト１１０は３次元ゲーム空間１００内に登場するレーシングカーであり、３次元ゲーム空間１００内には、この他に道路、家などの背景を表す各種の３次元オブジェクトが配置されている。
【００４５】
プレーヤ２００が、操作部２０のハンドル等を操作して回転、並進等の操作を行うと、ゲーム画像演算部２２は、この操作信号およびゲームプログラムに基づいてレーシングカー、道路、家である３次元オブジェクト１１０の回転、並進等の演算をリアルタイムで行う。そして、この３次元オブジェクト１１０及びその他の３次元オブジェクトは、視点座標系の透視投影面１２０上に透視投影変換され、疑似３次元画像１２２としてディスプレイ１８上に表示される。
【００４６】
したがって、プレーヤ２００は、操作部２０を操作し、レーシングカーを操縦することにより、３次元ゲーム空間１００内に設定されたサーキットコース内をレーシングカーを運転しながらレースに参加している状態を仮想シミュレートできることになる。
【００４７】
コンピュータグラフィックスの手法を用いた場合、前記３次元オブジェクト１１０は、独立したボディ座標系を用いてその形状モデルを作成している。すなわち、３次元オブジェクト１１０を構成する各ポリゴンを、このボディ座標系上に配置し、その形状モデルを特定している。
【００４８】
さらに、３次元ゲーム空間１００は、ワールド座標系を用いて構成され、ボディ座標系を用いて表された３次元オブジェクト１１０は、その運動モデルに従ってワールド座標系の中に配置される。
【００４９】
そして、視点２１０の位置を原点として、視線の方向をＺ軸の正方向にとった視点座標系にデータを変換し、投影面１２０であるスクリーン座標系へ、それぞれの座標を透視投影変換する。そして、透視投影変換された画像の色指定データ３００を各画素毎に演算し、図１に示すカラーパレットメモリ２８へ向け出力する。
【００５０】
このカラーパレットメモリ２８は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色が０〜２５５の範囲の２５６個の異なる輝度のデータとして記憶されている。そして、前記色指定データ３００により、Ｒ，Ｇ，Ｂの各輝度が指定され、その組合わせからなる色信号が前カラー信号３１０として出力される。例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各原色の輝度は、０（最低）〜２５５（最高）までの数字で表される。例えば、黒色は、全く色がない状態なので、輝度を（Ｒ，Ｇ，Ｂ）で表すと、（０，０，０）となる。純粋な赤は、（２５５，０，０）、赤と青の混ざった色は（１２４，０，４４）などとなる。このような組合わせ情報からなる色信号が、色指定データ３００により各画素毎に指定され、前カラー信号３１０として出力される。
【００５１】
これにより、視点２１０からみえる３次元ゲーム空間１００の視野内の画像が、ディスプレイ１８上にカラー表示されることになる。
【００５２】
特に、実施例のゲーム画像演算部２２は、ワールド座標系で構成される３次元ゲーム空間１００内において、視点２１０の位置を任意に変更できるように形成されている。実施例の業務用ビデオゲーム装置１０は、ゲーム中はその視点位置をレーシングカーの運転席位置に設定している。これにより、ディスプレイ１８上には、プレーヤの操縦するレーシングカーの運転席からその前方を見たときの景色がゲーム画面として表示されることになり、プレーヤ２００は、レーシングカーを実際に運転している感覚でその運転を行うことができる。
【００５３】
本発明の特徴は、このようにディスプレイ上に表示されるカラー画像のデプスキューイング処理を、カラーパレットメモリ２８等のメモリ容量をさほど増大させることなく、簡単かつ効果的に行うことにある。
【００５４】
このため、実施例の画像合成装置では、デプスキューイング情報設定部２６と、パレットコントローラ２４とを含むように構成されている。
【００５５】
前記デプスキューイング情報設定部２６は、ゲーム画像演算部２２内に設けられており、各表示場面に応じて奥カラー信号３２０をＲ，Ｇ，Ｂ各色の輝度信号情報として出力するように形成されている。
【００５６】
本実施例では、後述するように朝、昼、夕方、夜の４つの場面が用いられる。そして、各場面に応じて、例えば朝は白色、昼は青色、夕方は赤色、夜は黒色のカラー信号を、前記奥カラー信号として演算出力する。
【００５７】
なお、ゲーム画像演算部２２内で、多くのカラー信号を取り扱うことは、演算効率上問題を生ずる場合がある。このため、使用する奥カラー信号の演算処理が多くなる場合、例えば、１つの表示場面において、複数の奥カラー信号間を取り扱うような場合には、図８に示すよう奥カラー専用のパレットメモリ２９を用いることが好ましい。そして、この奥カラー専用のパレットメモリ２９内に、奥カラー信号として使用するすべての色信号を記憶しておく。すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の各輝度の組み合わせからなる複数の色信号を、前記奥カラー信号として記憶する。
【００５８】
そしてデプスキューイング情報設定部２６は、各表示場面に応じて所望の奥カラー信号３２０を奥カラー専用のパレットメモリ２９から呼び出すための色指定データ３１８を演算し、パレットメモリ２９へ向けて出力するように形成されている。これにより、使用する奥カラー信号の種類が多い場合でも、ゲーム画像演算部２２に大きな負担をかけることなく、パレットメモリ２９から表示画面に応じた所望の奥カラー信号３２０を出力することができる。
【００５９】
さらに図１に示すよう、デプスキューイング情報設定部２６は、各ポリゴン毎に、デプスキューイング処理の対象とするか否かのフラグデータ３３０（処理対象識別データ）を演算するとともに、当該ポリゴンの視点座標系における奥行き情報Ｚ（Ｚはポリゴンの代表値として表される）およびテーブル指定データ３４０を演算出力する。ここにおいて、前記フラグデータ３３０、テーブル指定データ３４０およびＺ代表値Ｚは、各画素毎に出力される色指定データ３００の出力と同期して、付随データとして出力されることになる。
【００６０】
ここにおいて、前記デプスキューイング情報設定部２６は、前記奥カラー信号を、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色毎の輝度信号情報として演算設定するよう形成されている。そして、表示場面の切替え時には、時間の経過に応じて、前記輝度信号情報を切替え後の目標値に向け、徐々に変化させるように形成されている。
【００６１】
例えば、表示場面を切替える際に、場面切替えに要する時間をＴ、場面切替え開始からの経過時間をｔとすると、前の場面の目標値ｉから次の場面の目標値ｊへの輝度信号の変化は、次式に示す輝度信号情報ｈとして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色毎に演算される。
【００６２】
ｈ＝（ｊ−ｉ）×（ｔ／Ｔ）＋ｉ                  ・・・（１）
そして、このようにして演算されるＲ，Ｇ，Ｂの各色の輝度信号情報を、場面切替え時の奥カラー信号として順次演算出力するように形成されている。これにより、場面切替え時における画面を自然に変化させることができる。
【００６３】
なお、図８に示すよう、奥カラー専用パレットメモリ２９を用いる場合には、同様にしてこのパレットメモリ２９から場面切替え時の奥カラー信号を徐々に変化させながら出力させるよう、デプスキューイング情報設定部２６が、奥色指定データ３１８を演算するよう形成すればよい。この様にすることにより、図８に示す実施例においても、図１に示す実施例と同様に、場面切替え時における画面を自然に変化させることができる。
【００６４】
また、前記パレットコントローラ２４は、前記カラーパレットメモリ２８と、情報変換部３０と、色信号演算部３６とを含む。
【００６５】
前記情報変換部３０は、各ポリゴンの視点座標系における奥行き情報Ｚを、デプスキューイング用の奥行き情報Ｚ´に変換し、色信号演算部３６へ向け出力するよう形成されている。
【００６６】
実施例において、この情報変換部３０は、テーブル書き替え部３２と、変換テーブル３４とを含む。
【００６７】
前記テーブル書替部３２は、ゲーム画像演算部２２により演算設定される各表示場面（例えば、朝，昼，夕方，夜等の表示場面）毎の場面設定データに基づき、変換テーブル３４に、表示場面に応じた変換テーブルを演算し設定する。この変換テーブルは、奥行き情報Ｚをデプスキューイング用の奥行き情報Ｚ´に変換出力するデータテーブルである。この変換テーブル３４の設定の仕方により、後述するように各表示場面毎の雰囲気を効果的に演出することができる。
【００６８】
前記色信号演算部３６は、このようにして入力される各データに基づき、入力されたカラー信号３１０がデプスキューイングの対象となるか否かを判断する。対象となると判断した場合には、所定のデプスキューイング処理演算を行い、デプスキューイングされたカラー信号３５０を出力し、このカラー信号３５０は図示しないＡ／ＤコンバータによりＡ／Ｄ変換されディスプレイ１８に入力する。
【００６９】
すなわち、色信号演算部３６は、各画素毎に出力されるフラグデータ３３０に基づき、当該画素のカラー信号３１０がデプスキューイング処理の対象となっているか否かの判断を行う。対象となっていない場合には、カラーパレットメモリ２８から出力されたカラー信号３１０をそのままディスプレイ１８へ向け出力する。デプスキューイング処理の対象となっている場合には、カラーパレットメモリ２８から入力される前カラー信号３１０と、入力される奥カラー信号３２０と、変換テーブル３４から入力される変換後の奥行き情報Ｚ´とに基づき、次式に基づく色信号の演算処理を行う。ここにおいて、ａは前カラー信号３１０、ｂは奥カラー信号３２０を表し、Ｎはカラーパレットメモリ２８の輝度の段階を表す（実施例では、Ｎ＝２５５）。
【００７０】
ｃ＝（ｂ−ａ）×（Ｚ´／Ｎ）＋ａ                  ・・・（２）
そして、前記演算によりデプスキューイングされた色信号Ｃを求め、これをディスプレイ１８へ向け出力する。
【００７１】
このようにして、各ポリゴン毎にデプスキューイングされた色信号を演算し、ディスプレイ１８上に表示することができる。
【００７２】
図４には、実施例のデプスキューイング処理の原理図が示されている。同図において、前カラー３１０はＺ´＝０、奥カラー３２０はＺ´＝２５５の奥行き位置に設定されている。奥カラー３２０は、Ｚ´＝２５５に設定されているということは、デプスキューイングされた出力カラーは、各画素の奥行きＺ´が大きくなるにしたがい奥カラー３２０の色に溶け込むようになることを意味している。
【００７３】
すなわち、各画素の出力カラー３５０は、前述したようにデプスキューイング用の奥行き情報Ｚ´と、前カラーａ，奥カラーｂ等を用い、前記式（２）に従った線形補完演算により求まる。
【００７４】
この線形補完演算は、カラーパレットメモリ２８から前カラー信号３１０として出力されるＲ，Ｇ，Ｂの３原色のそれぞれについて行われる。このようにすることにより、基本となる色データが書き込まれたカラーパレットメモリ２８を用いるのみで、任意に設定される奥カラー３２０との間で、デプスキューイングされた色信号Ｃを出力することができる。
【００７５】
特に、実施例のパレットコントローラ２４では、各画素の実際の奥行き情報Ｚを用いてデプスキューイングをするのではなく、これを変換テーブルを用いてデプスキューイング用の奥行き情報Ｚ´に変換して、デプスキューイング処理を行うように構成されている。したがって、実際の奥行き情報Ｚを用い線形補完演算した場合には、その出力色Ｃが図４に示すＰ１となるのに対し、実施例ではこの実際の奥行き情報Ｚを表示場面に適した奥行き情報Ｚ´に変換し、デプスキューイング処理された出力色３５０を得るように形成されている。
【００７６】
すなわち、本発明では、実際の奥行き情報Ｚを用いてデプスキューイング処理を行うこともできるが、本実施例のように、情報変換部３０を用い、実際の奥行き情報Ｚをデプスキューイングに適したＺ´に変換しているため、より効果的なデプスキューイング処理を行うことができるのである。
【００７７】
さらに、本実施例では、変換テーブル３４内に記憶されている変換テーブルを各表示場面に応じて切替えることにより、表示場面に合った最適なデプスキューイング処理を演算により行うことができる。
【００７８】
なお、前記変換テーブル３４は、全てのポリゴンに対し共通なものを用いることもできるが、例えば、ポリゴンの特性（表示対象の特性）に合せて複数の変換テーブル３４を用意し、ポリゴン毎に使用するテーブルをテーブル指定データ３４０で選択するようにしてもよい。このようにすることにより、例えば夜にライトに照らされた物体を表現したり、霧の中の自動車のテールランプを表現するなど、よりこまやかなデプスキューイングを得ることができる。
【００７９】
また、前記奥カラー信号３２０は、１場面に複数個設定してもよい。このようにすることにより、例えば、夜の道路を走行中に黄色の照明が点ったトンネルが接近してくる景色等を、トンネル部分を黄色の奥カラー信号に設定し、それ以外の部分を夜の景色を表す黒色の奥カラー信号に設定して表現するようなデプスキューイング処理を行うことができる。すなわち、表示対象に合わせた奥カラー信号をそれぞれ独立に設定し、より演出効果に富んだデプスキューイング処理を行うことができる。
【００８０】
図５には、実施例の装置のデプスキューイング処理動作を示すフローチャートが示され、図６，図７にはその表示画像の具体例が示されている。
【００８１】
まず、ゲーム画像演算部２２が、図６に示すゲーム画面を演算し、ディスプレイ１８上にデプスキューイング処理を施すことなく表示する場合を想定する。この場合には、ゲーム画像演算部２２からは、全ての画素に対してデプスキューイング処理をしない旨を表すフラグデータ３３０が出力され、各画素毎に色指定データ３００が出力される。
【００８２】
したがって、図５のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３のフローに従い、カラーパレットメモリ２８から出力されるカラー信号３１０そのものがディスプレイ１８上に表示されることになる。
【００８３】
次に、ディスプレイ１８上に表示されるゲーム画面を、朝→昼→夕→夜→朝の４つの場面に分け、実施例のゲーム画像演算部２２が、各場面に応じてそれぞれ独自のデプスキューイング処理を行う場合を想定する。
【００８４】
この場合、朝の場面では、奥カラー信号３２０として朝靄を表わす白色をセットし、昼の場面では明るくなった日中の様子を表わす青色をセットし、（この場合、遠景は、青い海や青い空にとけ込むようになる。）夕方の場面では夕焼けの様子を表わす赤色をセットし、夜の場面では周囲の暗さを表わす黒色をそれぞれセットする。このとき、場面切替え時における奥カラー信号３２０の切替えは、色変化が不自然とならないよう次式に従い徐々に行う。ここにおいて、ｂは演算設定された奥カラー信号、ｂ1は前の場面の奥カラー信号、ｂ2は次の場面の奥カラー信号を表す。但し、ｋは０から２５５までフレーム毎に連続または不連続に順次変化するものとする。
【００８５】
ｂ＝（ｂ2−ｂ1）×（ｋ／２５５）＋ｂ1          ・・・（３）
さらに、テーブル書替部３２は、朝，昼，夕，夜の各場面毎に、変換テーブル３４の変換テーブルをＺ´＝ｆ１（Ｚ），Ｚ´＝ｆ２（Ｚ），ｚ´＝ｆ３（Ｚ），ｚ´＝ｆ４（Ｚ）というように順次書き替える。このとき、各場面の切替え時における書き替えは、色変化が不自然とならないように行う。例えば、朝から昼の場面に切替える場合には、変換テーブルはｆ１（Ｚ）からｆ２（Ｚ）へ切替わることになるが、このときはｆ１（Ｚ）からｆ２（Ｚ）へ次第に近付くようにしてテーブル内容の書き替えを行う。
【００８６】
例えば、奥行き情報Ｚの変換が、一次関数よって表わされた変換式
ｆ１（Ｚ）＝１．５・Ｚ
ｆ２（Ｚ）＝２．０・Ｚ
で表されるとすると、設定場面の切替え時には、変換テーブルｆ（Ｚ）は、例えばｆ（Ｚ）＝１．５・Ｚ，ｆ（Ｚ）＝１．６・Ｚ，ｆ（Ｚ）＝１．７・Ｚ…ｆ（Ｚ）＝２．０・Ｚとなるように少しずつ切替わることになる。
【００８７】
そして、デプスキューイング処理を行う場合、ゲーム画像演算部２２は、ゲーム画面を構成する各画素毎に色指定データ３００を演算出力するとともに、この色指定データ３００の出力と同期して、デプスキューイング用の付随データとして奥カラー信号３２０、フラグデータ３３０、テーブル指定データ３４０および奥行き情報Ｚを出力する。なお、図８の実施例では、奥カラー信号３２０は、パレットメモリ２９から出力される。
【００８８】
そして、各画素毎に出力されるフラグデータ３３０に基づき、当該画素はデプスキューイングをかける画素か否かの判断が行われ（ステップＳ２）、デプスキューイング処理の対象となっている場合には、奥カラー信号３２０をセットし（ステップＳ４）、さらにテーブル指定データ３４０に基づき使用する変換テーブル３４を選択し、ポリゴンのＺ代表値を選択された変換テーブルに基づきデプスキューイング用の奥行き情報Ｚ´に変換出力する。
【００８９】
そして、このようにして求めた各データに基づき、前記数式（２）にしたがってカラーパレットメモリ２８から出力されるカラー信号３１０を線形補間演算し、デプスキューイング処理された色信号３５０を出力する（ステップＳ７）。
【００９０】
実施例の画像合成装置は、このような処理を各画素毎に繰り返して行う。特にフラグデータ３３０によってデプスキューイング処理が指定されたポリゴンに対して選択的にデプスキューイング処理を行うように動作する（ステップＳ５〜Ｓ７）。
【００９１】
以上の構成とすることにより、例えば朝の場面設定においては、変換テーブル３４に朝用の変換テーブルＺ´＝ｆ１（Ｚ）が設定され、奥カラー信号３２０として白色が設定されると、図６に示すゲーム画面は、朝靄がかかった画面となるようデプスキューイング処理されることになる。
【００９２】
このとき、実施例の装置では、各表示ポリゴン毎に変換テーブル３４をテーブル指定データ３４で選択できるように構成されている。このため、例えば図中中央に表示される海岸付近のポリゴン群４３０と、図中右側に表示される陸地側のポリゴン群４３０とが異なった変換テーブル３４をそれぞれ用いるように形成できる。この結果、例えば海岸付近に表示されるやしの木等を濃い霧に霞んだ物体として表示し、図中右側に表示される建物等は比較的遠くまで見える物体として表示するようゲーム画面を構成できる。
【００９３】
また場面が、朝から昼に切替わる場合には、変換テーブル３４内の変換テーブルはｆ１（Ｚ）からｆ２（Ｚ）へ次第に切替わるように書き替えられ、さらに奥カラー信号３２０も白色から青色に次第に変わるよう設定される。
【００９４】
これにより、図６に示すゲーム画面は、空の青さを反映した昼間の明るい画面として表示されることになる。このとき、変換テーブル３４は、遠くの物体までクリアに見えるよう、奥行き情報Ｚをデプスキューイング用のＺ´の値に変換する。
【００９５】
また、場面が昼から夕方に切替わった場合には、同様に変換テーブル３４の変換テーブルの書き替えが行われるとともに、奥カラー信号３２０として夕方の雰囲気を出す赤色に設定され、図６に示すゲーム画面が夕焼けに染まった夕方の画像として表示されることになる。
【００９６】
さらに、場面が夜に切替わると、変換テーブル３４の変換テーブルも同様にして書き替えられ、さらに奥カラー信号３２０は、夜の暗さを表す黒色に設定される。このとき、変換テーブル３４は、図６に示すゲーム画面では比較的よく見える物体でも、夜の暗さによって見えないように画像処理する必要がある。このため、ある一定距離以上離れた物体はほとんど見えなくなるように変換テーブルが設定されている。これにより、図７に示すよう、視点位置からある一定距離以上離れた物体は全て奥カラー信号に溶け込む黒色として表示され、夜の景色を演出することができる。
【００９７】
特に、実施例の画像合成装置では、このようなデプスキューイング処理を各ポリゴン毎に行っている。したがって、建物４００の窓４１０を表すポリゴンは、デプスキューイング処理しないようにフラグデータ３３０を演算設定することにより、暗い景色の中に建物の窓４１０だけが明るく輝いて見えるようなゲーム画面を合成表示することができる。
【００９８】
このようにデプスキューイングをかけない対象物を画面上に選択的に設定表示できることにより、「夜の灯り」等を表現したり、「対向車のヘッドライト」等を効果的に表現したりすることができる。
【００９９】
なお、前記実施例では、デプスキューイング処理により、朝、昼、夕、夜等の時間の変化を表現したが、本発明はこれに限らず、各種の場面設定を効果的に行うことができ、例えば、天候の変化（霧、雲、ガスなどがかかった景色）等や、その他画面上の特殊な表現をする場合に用いることができる。
【０１００】
また、前記実施例では、異なる変換テーブルが記憶された複数の変換テーブルメモリを設け、表示場面に応じて、各変換テーブルメモリに記憶された変換テーブルの書き替えを行っていたが、変換テーブルメモリに記憶された変換テーブルの書き替えを行うことなくデプスキューイングを行う構成としてもよい。
【０１０１】
また、前記実施例では、本発明をビデオゲーム装置のゲーム画面を合成する場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、これ以外の各種用途、例えば３次元シミュレータおよびその他の用途に幅広く用いることができる。
【０１０２】
また、本発明の画像合成装置は、テクスチャマッピングや、塗り潰し処理等の各種画像合成の手法を用いて色指定データ３００を出力する画像合成装置に幅広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明が適用されたビデオゲーム用の画像合成装置のブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す画像合成装置を用いた業務用ビデオゲーム装置の外観斜視説明図である。
【図３】図３は、実施例の画像合成装置の疑似３次元画像の作成原理の説明図である。
【図４】図４は、実施例の画像合成装置のデプスキューイング処理の原理説明図である。
【図５】図５は、実施例の画像合成装置のデプスキューイング処理動作を示すフローチャート図である。
【図６】図６は、実施例の画像合成装置にて作成されたゲーム画面の説明図である。
【図７】図７は、夜の場面用にデプスキューイング処理されたゲーム画面の一例を示す説明図である。
【図８】図８は、本発明が適用されたビテオゲーム用の画像合成装置の他の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１８  ディスプレイ
２６  デプスキューイング情報設定手段
２８  カラーパレット
３０  情報変換部
３６  色信号演算手段
３００  色指定データ
３２０  奥カラー信号
３５０  色信号
【図１】
0003656062.tif 000002
【図２】
0003656062.tif 000003
【図３】
0003656062.tif 000004
【図４】
0003656062.tif 000005
【図５】
0003656062.tif 000006
【図６】
0003656062.tif 000007
【図７】
0003656062.tif 000008
【図８】
0003656062.tif 000009