(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータに、屈折体が配置された仮想空間を所与の視点から見た画像を生成させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な情報記憶媒体であって、
前記プログラムは、
前記屈折体を除く前記仮想空間を前記視点から見た画像を原画として生成する原画生成手段、
前記原画生成手段により生成された原画中の、前記視点から見て前記屈折体が表示されるべき領域の部分画像を選択する部分画像選択手段、
前記部分画像選択手段により選択された部分画像を前記屈折体にマッピングして、前記視点から見た当該屈折体の画像を生成する屈折体画像生成手段、
前記屈折体画像生成手段により生成された画像を、前記原画中の前記部分画像選択手段により選択された部分に合成する画像合成手段、
として前記コンピュータを機能させるためのプログラムである、
情報記憶媒体。
【請求項２】
前記プログラムは、
前記原画像生成手段が、前記屈折体、及び、前記視点から見て前記屈折体より手前側に位置するオブジェクトを除いた前記仮想空間の画像を前記原画像として生成するように前記コンピュータを機能させるとともに、
前記画像合成手段により合成された後の画像に、前記視点から見て前記屈折体より手前側に位置するオブジェクトの画像を描画する手前側描画手段として前記コンピュータを機能させる、
ためのプログラムである、請求項１に記載の情報記憶媒体。
【請求項３】
前記プログラムは、
前記原画像生成手段が、前記屈折体を除く前記仮想空間を前記視点から見た画像をＺバッファ法により生成し、
前記画像合成手段が、前記屈折体画像生成手段により生成された画像を、前記屈折体の前記視点からの奥行値に基づいて、Ｚバッファ法により前記原画中に合成する、
ように前記コンピュータを機能させるためのプログラムである、請求項１に記載の情報記憶媒体。
【請求項４】
前記プログラムは、
前記屈折体画像生成手段が、前記屈折体を形成する頂点の前記視点からの奥行値を変更する変更手段を有し、前記変更手段によって頂点の奥行値が変更された前記屈折体の前記視点から見た画像を生成する、ように前記コンピュータを機能させるためのプログラムである、請求項１〜３の何れか一項に記載の情報記憶媒体。
【請求項５】
前記プログラムは、
前記変更手段が、前記頂点の奥行値を徐々に変更するように前記コンピュータを機能させるためのプログラムである、
請求項４に記載の情報記憶媒体。
【請求項６】
前記プログラムは、
前記部分画像選択手段により選択された部分画像に、前記屈折体に定められた透過率に基づくぼかし処理を行うぼかし処理手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラムである、
請求項１〜５の何れか一項に記載の情報記憶媒体。
【請求項７】
前記プログラムは、
前記部分画像選択手段により選択された部分画像の色相を変更する色相変更手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラムである、
請求項１〜６の何れか一項に記載の情報記憶媒体。
【請求項８】
屈折体が配置された仮想空間を所与の視点から見た画像を生成する画像生成装置であって、
前記屈折体を除く前記仮想空間を前記視点から見た画像を原画として生成する原画生成手段と、
前記原画生成手段により生成された原画中の、前記視点から見て前記屈折体が表示されるべき領域の部分画像を選択する部分画像選択手段と、
前記部分画像選択手段により選択された部分画像を前記屈折体にマッピングして、前記視点から見た当該屈折体の画像を生成する屈折体画像生成手段と、
前記屈折体画像生成手段により生成された画像を、前記原画中の前記部分画像選択手段により選択された部分に合成する画像合成手段と、
を備えた画像生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像生成装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータグラフィックスを用いて仮想空間の画像を生成する際、その仮想空間内に透明人間やお化け、宇宙人等の未知な物体の存在を想定する場合、その表現に対する様々な工夫が凝らされている。例えば、透明人間のような、本来全く見えないはずの物体を、実際に透明に表現したのではその存在を知らしめることができない。そこで、透明人間の位置する空間を歪ませたり、ぼかしたり、色相を変化させることによって、異物感を表現する場合がある。
【０００３】
空間を歪ませる方法として最もよく知られた方法として、光線追跡法がある。光線追跡法とは、仮想空間における視点位置からスクリーン上の各画素に対する光線（直線）を求め、その光線が交差するポリゴンの色を画素に与える方法である。なお、各ポリゴンには、属性として反射率や透過率、屈折率等を決定するパラメータを与える。そして、光線が交差したポリゴンが反射率や屈折率の高いパラメータを有する場合には、そのパラメータに応じて光線を反射させたり屈折させる。例えば、光線がポリゴンの表面によって屈折する場合には、スネルの法則に従って屈折方向を求め、その屈折方向に向かって光線を走らせる。
【０００４】
すなわち、屈折体を構成するポリゴンに屈折率を与えることにより、その屈折体が存在する位置の空間を歪ませることによって異物感を想起せしめる。また、宇宙人やお化けといった未確認物体を表現する場合には、適当な屈折率を与えることによって奇妙に空間を歪ませ、あたかも未確認物体が光学的な迷彩によってその空間に潜んでいるかのような表現をする場合もある。
【０００５】
あるいは、屈折体を半透明ポリゴンによって構成し、その半透明ポリゴンを空間における靄や霞などとすることによって屈折体の存在を表現する場合もある。また、半透明ポリゴンから透過して見える空間の色相を変化させることによって、異物感を表現するといった方法もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、屈折体の表現に際して上述の光線追跡法を採用した場合、その屈折体に与えられた屈折率や反射率、透過性等に応じて視点から放射された光線の屈折方向、反射方向、および、ぼかしの量を算出し、枝分かれした各光線が最先に交差するポリゴンの色を足し合わせることによって画素毎の色を決定しなければならない。したがって、屈折体を表現する画素１つ１つの色を決定する際の計算量が膨大なものとなり、画像生成処理の遅延を招くこととなる。このため、光線追跡法は、屈折体の様々な表現を可能にするものの、外部入力に応じてリアルタイムに画像を生成するゲーム装置等には、不向きな方法であった。
【０００７】
また、屈折体の存在位置に該当する領域の色相を変化させたり、屈折体を半透明ポリゴンによって表現する方法によれば、確かに生成画像内にはっきりとは見えない物体の存在を表現することができる。しかし、宇宙人やお化けといった未確認物体を表現する場合において、ぼかしや色相の変化を与えただけの画像では、異物感や恐怖感等を引き起こす未確認物体らしさを表現するには至らなかった。
【０００８】
本発明の課題は、より簡単に光学的な迷彩エフェクトを実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の発明は、仮想空間の画像を所与の視点に基づき生成し、生成画像を表示させることで所与のゲームを実行するゲーム装置であって、前記仮想空間内に配置した屈折体を表現するために、前記生成画像（例えば、本実施の形態における合成処理を施す前のフレームバッファ内に記憶された画像）における前記屈折体が表示される領域に該当する略表示領域画像に対して、前記屈折体の形態（例えば、屈折体を構成する擬似透明ポリゴンや部位の形状および位置）に応じた幾何変換処理（例えば、図７に示す屈折体表現処理）を施すことを特徴とする。
【００１０】
第９の発明は、仮想空間の画像を所与の視点に基づき生成し、当該生成画像を表示することによって所与のゲームを実行するための情報を記憶した情報記憶媒体（例えば、図６に示す記憶部４０）であって、前記仮想空間内に配置した屈折体を表現するために、前記生成画像の中から前記屈折体が表示される領域に該当する略表示領域画像を選択するための情報（例えば、図７に示す屈折体表現処理におけるステップＳ４）と、前記略表示領域画像に対して、前記屈折体の形態に応じた幾何変換処理を施すための情報（例えば、図７に示す屈折体表現処理におけるステップＳ５）と、を記憶したことを特徴とする。
【００１１】
この第１または第９の発明によれば、屈折体の略表示領域画像に対して、屈折体の形態に応じた幾何変換処理を施すことができる。したがって、見えないはずの物体を、空間を歪めた表現によって、間接的にその存在を表現することが可能となる。また、生成した画像において、屈折体が存在する位置と対応する部分の画像のみを歪ませることとしたため、単なる半透明ポリゴンによる表現では実現できなかった光学的な迷彩効果を実現することが可能となる。また、光線追跡法のような迂遠な処理を実行することなく、簡単に透明な物体による光線の屈折表現をすることができる。このため、操作入力に応じて、屈折体や視点がリアルタイムに移動する場合の画像、すなわち、ゲーム画像に対しての適用が可能である。
【００１２】
また、第２の発明として、第１の発明のゲーム装置において、前記幾何変換処理には、少なくとも、前記所与の視点と前記屈折体との距離に基づく前記略表示領域画像の変換処理が含まれるようにゲーム装置を構成することとしてもよい。
【００１３】
また、第１０の発明として、第９の発明の情報記憶媒体において、前記幾何変換処理を施すための情報には、少なくとも、前記所与の視点と前記屈折体との距離に基づく前記略表示領域画像の変換処理を実行するための情報が含まれる情報記憶媒体を構成することとしてもよい。
【００１４】
この第２または第１０の発明によれば、略表示領域画像内に施す幾何変換処理を、視点と屈折体との距離に応じて実行することができる。したがって、例えば、屈折体が仮想空間内を様々に移動するように設定した場合であっても、屈折体の動きや位置の変化に応じて略表示領域画像内の幾何学的な変形具合、すなわち、略表示領域画像内の歪み方が変化するため、同一の屈折体が仮想空間内を移動している様子をより簡単に、また、矛盾なく表現することが可能となる。
【００１５】
また、第３の発明として、第２の発明のゲーム装置において、前記略表示領域画像の変換処理は、前記所与の視点の座標系における前記屈折体の奥行値に基づく前記略表示領域画像の射影変換処理であるゲーム装置を構成することとしてもよい。
【００１６】
また、第１１の発明として、第１０の発明の情報記憶媒体において、前記略表示領域画像の変換処理を実行するための情報は、前記所与の視点の座標系における前記屈折体の奥行値に基づく前記略表示領域画像の射影変換処理を実行するための情報である情報記憶媒体を構成することとしてもよい。
【００１７】
この第３または第１１の発明によれば、略表示領域画像を、視点の座標系における屈折体の奥行値に基づく投影変換処理によって歪ませることができる。例えば、屈折体を除いた仮想空間の画像を生成した後、その生成画像において、屈折体が存在する位置と対応する部分の画像をテクスチャとして屈折体の表面にマッピングし、再度その屈折体を描画することとすれば、屈折体が持つ奥行値や立体感に基づく画像の歪みを表現することができる。このように、視点の座標系における屈折体の存在位置や、屈折体の形状に応じた幾何学的な変形を施すことにより、屈折体の存在を知らしめるだけでなく、その形状をほのめかすことが可能となる。
【００１８】
また、第４の発明として、第３の発明のゲーム装置において、前記屈折体の奥行値を変更する変更手段を備え、前記変更手段によって変更された奥行値に基づいて前記略表示領域画像の射影変換処理を行うゲーム装置を構成することとしてもよい。
【００１９】
また、第１２の発明として、第１１の発明の情報記憶媒体において、前記屈折体の奥行値の変更処理を実行するための情報を記憶する情報記憶媒体を構成することとしてもよい。
【００２０】
この第４または第１２の発明によれば、屈折体の奥行値を更に変更することとした。したがって、例えば、屈折体が複数のポリゴンによって構成されている場合において、その各ポリゴンの奥行値を１フレーム毎に僅かに変更させることによって、屈折体が存在する位置に描かれる画像がゆらゆらと揺れ動くように表現するといったことができる。このため、屈折体や視点の位置が変化しない場合であっても、屈折体の存在を効果的に表現することができる。また、空間の複雑な歪み方や時間的な変化によって、未確認物体らしさを強調して表現することが可能となる。
【００２１】
また、第５の発明として、第１から第４のいずれかの発明のゲーム装置において、前記屈折体は透過率を持ち、前記略表示領域画像に対して、前記屈折体の透過率に基づくぼかし処理を行うゲーム装置を構成することとしてもよい。
【００２２】
また、第１３の発明として、第９から第１２のいずれかの発明の情報記憶媒体において、前記屈折体の透過率情報と、前記略表示領域画像に対して、前記屈折体の透過率に基づくぼかし処理を実行するための情報を記憶する情報記憶媒体を構成することとしてもよい。
【００２３】
この第５または第１３の発明によれば、屈折体が備える透過率に応じて略表示領域画像にぼかしを加えることが可能となる。したがって、屈折体の透明さや、空間が歪むことによる異物感を保持しつつ、屈折体の輪郭をぼんやりと知らしめることが可能となる。
【００２４】
また、第６の発明として、第１から第５のいずれかの発明のゲーム装置において、前記幾何変換処理は、前記屈折体を形作る部分毎に施されるゲーム装置を構成することとしてもよい。
【００２５】
また、第１４の発明として、第９から第１３のいずれかの発明の情報記憶媒体において、前記屈折体を形作る部分毎に前記幾何変換処理を施すための情報を記憶する情報記憶媒体を構成することとしてもよい。
【００２６】
この第６または第１４の発明によれば、屈折体を形作る部分毎に略表示領域画像に対する幾何変換処理を施すことができる。したがって、例えば、頭部や胴体部といった屈折体の部分毎に異なる幾何変換処理を施すことができる。具体的には、所与のゲームにおける敵キャラクタを屈折体として表現する場合において、当該屈折体の攻撃手段である部分に対する幾何変換の度合を他の部分と比較して大きく設定する等の変化を与えることが可能となる。
【００２７】
また、第７の発明として、第１から第６のいずれかの発明のゲーム装置において、前記幾何変換処理を施す略表示領域画像（例えば、本実施の形態における表示領域テクスチャ）として、前記生成画像における前記屈折体の表示領域から僅かにずれた部分、或いは、前記屈折体の表示領域との大きさが僅かに異なる部分を採用し、前記幾何変換処理を施した前記略表示領域画像を前記生成画像内の前記屈折体の表示領域に合成するゲーム装置を構成することとしてもよい。
【００２８】
また、第１５の発明として、第９から第１４のいずれかの発明の情報記憶媒体において、前記生成画像の中から前記略表示領域画像を選択する際に、前記屈折体の表示領域から僅かにずれた部分、或いは、前記屈折体の表示領域との大きさが僅かに異なる部分の画像を前記略表示領域画像として選択するための情報と、当該略表示領域画像を前記生成画像における前記屈折体の表示領域に合成するための情報と、を記憶する情報記憶媒体を構成することとしてもよい。
【００２９】
この第７または第１５の発明によれば、生成画像内の屈折体が存在する位置に対応する領域から僅かにずれた部分、或いは、僅かに大きさの異なる部分を略表示領域画像として選択し、幾何変換処理を施した後に、もとの生成画像内に合成することができる。したがって、採用する略表示領域画像の大きさや位置に応じて、屈折体に光が透過し、屈折して見えるような表現をより簡単に実行することが可能となる。
【００３０】
また、屈折体の存在をより顕著に表現するために、第８の発明として、第１から第７のいずれかの発明のゲーム装置において、前記略表示領域画像の色相を変更するゲーム装置を構成することとしてもよい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下では、ポリゴン群によって構成される屈折体の光学迷彩表現について説明するが、本発明はこれに限定するものではない。
【００３２】
本実施の形態では、仮想空間内に複数のポリゴンにより構成される屈折体のモデルを配置する。そして、屈折体のモデル（以下、単に屈折体という）を除いた視界内の画像を生成すると、その生成した画像の内、視点から見た屈折体の配置位置に相当する部分の画像を屈折体の奥行値と対応させて歪ませることによって、屈折体の光学迷彩的な表現を実現する。具体的には、視点の視界内に存在する複数のオブジェクトをスクリーン座標系に透視投影変換することによって、屈折体を除く画像を生成すると共に、その生成画像と同等な原画テクスチャを生成する。また、一方では、屈折体を構成する各ポリゴンの頂点座標を視点に基づいてスクリーン座標系に変換し、屈折体の生成画像内及び原画テクスチャ内における位置（座標）を判定する。そして、原画テクスチャの中から屈折体が位置する部分を取り出して、もとの生成画像内の対応する部分に合成する。ただし、この合成をする際に、屈折体の各頂点の奥行値に合わせて取り出した画像のパースを変更させる（すなわち、画像の遠近感を操作する）ことによって画像を歪ませる。
【００３３】
図１および図２を用いて、本発明の概要について説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）は、屈折体の一例を示すものである。（ａ）は仮想空間における視点１００と屈折体１０２との位置関係を示す斜視図であり、（ｂ）はその平面図をそれぞれ示す。（ａ）及び（ｂ）によれば、屈折体１０２は立方体であり、その一辺１０２−１が視点１００の視点方向１００−１と直行する位置関係にある。図１（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示す視点１００に基づいて屈折体１０２の各頂点をスクリーン座標系１０４に透視投影変換した一例を示す図である。
【００３４】
図２（ａ）は、屈折体１０２による歪みの表現を施す前の視点１００に基づく画像１１０の一例を示す図である。一方、図２（ｂ）は、（ａ）に示す画像１１０に対して、図１（ｃ）に示す屈折体１０２が位置する部分１０６の画像を歪ませた画像１１２の一例を示す図であり、屈折体１０２が存在する部分１０６の画像を、各頂点１０６−１〜６のパースを変更することによって歪ませたものである。（ｂ）によれば、（ａ）に示した画像１１０内の文字「Ｂ」および「Ｃ」が不自然に歪み、屈折体１０２が、周囲の環境に解け込んで潜んでいるかのような印象を与える。更に、視点位置を変化させたり、屈折体を動的に表現する、すなわち、仮想空間内を移動させて表現することによって、描かれた空間の歪み位置を変化させて、屈折体の光学迷彩をより効果的に表すことができる。このように、本発明は、より簡単な方法によって光学迷彩を施した画像を表現するものである。以下、テクスチャ内の画像を歪ませる方法について詳細に説明する。
【００３５】
まず、原画テクスチャについて説明する。
まず、屈折体を除いた画像を生成する。すなわち、仮想空間内に存在する各オブジェクトを視点に基づいてスクリーン座標系に透視投影変換し、フレームバッファ上に描画する。そして、屈折体を除く画像を生成すると、フレームバッファ上の画像に基づいて原画テクスチャを生成する。図３（ａ）は、フレームバッファ１２０における画像例を示すものである。なお、実際には、フレームバッファは表示画面の各画素に対応するメモリの集合体であるが、ここでは、原画テクスチャとの対応関係を説明する都合上、便宜的に座標系で表す。すなわち、同図に示すように、フレームバッファ１２０の横軸をｘ、縦軸をｙと定義し、原点を左上端に設定する。また、画面（フレームバッファ１２０）の横サイズをｓｃｘ、縦サイズをｓｃｙとする。図３（ｂ）は、（ａ）に基づく原画テクスチャ１２２の一例を示すものである。同図において、原画テクスチャ１２２の横軸をｕ、縦軸をｖとし、原点を左上端に設定する。また、原画テクスチャ１２２の縦横のサイズを１によって規格化する。なお、フレームバッファに記憶された情報をもとに表示領域テクスチャを生成する方法については、従来技術として知られたものであるため、ここではその詳細な説明は省略する。
【００３６】
続いて、生成した画像を歪ませる方法について説明する。
本実施の形態では、原画テクスチャの中から、屈折体を構成するポリゴン（以下、擬似透明ポリゴンという）に対応するテクスチャの領域（以下、表示領域テクスチャという）を決定すると、仮想空間内に存在する当該擬似透明ポリゴンの表面にその表示領域テクスチャをマッピングする。そして、表示領域テクスチャがマッピングされた擬似透明ポリゴンを、視点に基づいてスクリーン上に投影変換することによって、擬似透明ポリゴンの各頂点の奥行値に応じた画像の歪みを生成する。
【００３７】
具体的には、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、屈折体を構成する各擬似透明ポリゴンの各頂点の座標を視点座標系からスクリーン座標系に変換する。そして、各頂点１０６−１〜６の座標Ｐn（ｘn，ｙn）を、次式によってｕｖ座標系に変換する。
（ｕn，ｖn）＝（ｘn／ｓｃｘ，ｙn／ｓｃｙ）          …（１）
ただし、ｎは、各頂点の符号１〜６を意味する。このように、式（１）によって変換したｕｖ座標系における各頂点の座標Ｔn（ｕn，ｖn）によって囲まれた領域（すなわち、表示領域テクスチャ）を視点座標系における擬似透明ポリゴンにマッピングし、描画する。
【００３８】
図４は、擬似透明ポリゴンに表示領域テクスチャをマッピングして描画し、もとの画像内に合成することによって生じる歪みについて説明するための図である。（ａ）は、フレームバッファ１３６が記憶した画像合成前の画像の概念図と、矩形の擬似透明ポリゴン１３２を視点１３０に基づいてスクリーン１３４に投影した一例を示す側面図である。（ａ）によれば、フレームバッファ１３６には、もとの画像として等間隔の縞模様が記憶されている。また、（ａ）に示すフレームバッファ１３６には、スクリーン１３４に投影された擬似透明ポリゴン１３２の各頂点の座標Ｐnを点１３８−１〜４によって示した。また、フレームバッファ１３６において、擬似透明ポリゴン１３２が対応する部分１４０を明瞭にするために各点１３８−１〜４を破線によって結んだ。なお、フレームバッファ１３６上の擬似透明ポリゴンに対応する部分１４０の形状を矩形ではなく、台形に描いた理由は、画像の遠近感を表現するためである。
【００３９】
そして、フレームバッファ１３６の画像と同等の原画テクスチャを生成すると共に、各点１３８−１〜４の座標Ｐnを式（１）によって座標変換することによって、原画テクスチャの座標系における座標Ｔnを求める。また、座標Ｔnによって囲まれた部分（すなわち、フレームバッファ１３６内の部分１４０に対応する部分）を表示領域テクスチャとして決定する。
【００４０】
図４（ｂ）は、フレームバッファ１３６が記憶した合成後の画像の概念図と、視点座標系における矩形の擬似透明ポリゴン１３２に、表示領域テクスチャをマッピングし、スクリーン１３４に投影した一例を示す側面図である。台形の表示領域テクスチャを矩形の擬似透明ポリゴンにマッピングする際には、台形である表示領域テクスチャの上底（線分１３８−１〜２）を引き伸ばしてマッピングする。すなわち、矩形ポリゴン１３２における任意のｘ軸方向の長さが、表示領域テクスチャにおける該当するｕ軸方向の長さに対してｎ倍である場合には、表示領域テクスチャの該当する部分のｕ軸方向の画像をｎ倍に拡大して対応させる。この引き伸ばしの際の伸び率は、いずれの方向にあっても均等に設定する。したがって、もとの表示領域テクスチャにおいて等間隔に描かれた画像は、擬似透明ポリゴン１３２上においても等間隔に描かれることとなる。なお、（ｂ）において、視点１３０から擬似透明ポリゴン１３２の面を貫いてスクリーン１３６まで引かれた各線分は、擬似透明ポリゴン１３２上にマッピングされた表示領域テクスチャにおける縞模様が投影される先を示す。
【００４１】
図４（ｂ）によれば、視点１３０に対して遠い位置に存在する擬似透明ポリゴン１３０の頂点１３８−１，２近傍の画像は、縞模様の間隔が領域１４０以外に描かれた縞模様の間隔と比較して狭く描かれている。一方、視点１３０に対して近い位置に存在する頂点１３８−３，４近傍の画像は、縞模様の間隔が広がって表現される。このように、もとの画像と同等な表示領域テクスチャを擬似透明ポリゴンの表面にマッピングして、視点に基づいて透視投影変換する。このとき、擬似透明ポリゴンの各頂点の視点に対する距離が異なる場合には、その距離に応じて画像が拡大縮小されることとなる。なお、仮想空間中におけるポリゴンに表示領域テクスチャをマッピングする方法については、種々の方法が既に提案されている。本発明において、それら何れの方法を用いるかについては、本発明の本質を左右するものではないため、ここではその説明を省略する。
【００４２】
また、擬似透明ポリゴンの各頂点の奥行値を様々に変化させて、画像の歪みがより著しく効果的に表れるように操作してもよい。図５は、視点座標系における視点１５０、ポリゴン１５２およびスクリーン１５４を示す側面図であり、もとの擬似透明ポリゴン１５２に対して、任意の頂点の奥行値を操作（すなわち、パースの操作）して、新たな擬似透明ポリゴン１５６に変形した一例を示す図である。奥行値を変更する場合には、視点１５０によってもとの擬似透明ポリゴン１５２がスクリーン１５４上に投影されたときの座標を変更しないように、視点座標系における頂点の座標を操作する必要がある。すなわち、頂点を操作する際には、もとの擬似透明ポリゴンにおける操作対象の頂点と視点とを結ぶ直線上から移動先の頂点の座標を決定しなければならない。例えば、図５における擬似透明ポリゴン１５２の頂点１５２−１，２の奥行値を変更する場合には、直線１５８−１，２上から選択する。このように、擬似透明ポリゴンの頂点の奥行値を意図的に操作して、画像の歪み方を複雑に変形させることによって、より異物感や恐怖感を引き起こさせる屈折体を表現することができる。
【００４３】
以上のように、屈折体に該当する領域を原画テクスチャ内から選択して、視点座標系内に存在する擬似透明ポリゴンにマッピングし、再度投影変換することによって、擬似透明ポリゴンの奥行値に応じて画像を歪ませることが可能となる。
【００４４】
なお、屈折体を表現する場合において、観察者に対してその輪郭をぼんやりと知らしめたい場合がある。例えば、屈折体が人間の形をしている場合や、宇宙人である場合において、その空間の歪みが透明人間や宇宙人の仕業であることがわかることが好ましい場合がある。このような場合において、上述の方法では、屈折体の存在を知らしめることができても、その輪郭を把握させることが困難な場合がある。
【００４５】
このため、屈折体にマッピングする表示領域テクスチャの色相を変化させたり、表示領域テクスチャにぼかし処理を施すこととしてもよい。色相を変化させたりぼかす部分は、表示領域テクスチャ全体出であってもよいし、表示領域テクスチャの内縁部分であってもよい。例えば、点や線、面等の光源に基づくライティングを行うことにより屈折体に光沢や陰影を与え、屈折体の立体感や存在感を強調することとしてもよい。また、ぼかす方法としては、表示領域テクスチャを構成する画素１つ１つに対して、その近傍の画素の平均値を与える方法であってもよいし（いわゆる、αブレンドやニアレストネイバー法、バイリニア法等の方法であってもよい）、ガウス分布を用いた滑らかにぼかす方法であってもよい。
【００４６】
また、擬似透明ポリゴンにマッピングする表示領域テクスチャを原画テクスチャ内から選択する際に、擬似透明ポリゴンの各頂点によって囲まれた部分と異なる大きさを選択することとしてもよい。このように、生成画像内において擬似透明ポリゴンが相当する部分と異なる大きさの表示領域テクスチャを用いることによって、あたかも屈折体が独自の屈折率を持つかのように表現することができる。
【００４７】
なお、表示領域テクスチャの色相を変化させたり、ぼかしの処理や屈折させた表現を実行する場合には、色相やぼかし、屈折率等を特定するためのパラメータを各擬似透明ポリゴンに属性として与えることとする。
【００４８】
次に、本実施の形態における構成を説明する。
図６は、本実施の形態における機能ブロックの一例を示す図である。同図において、機能ブロックは、操作部１０と、処理部２０と、表示部３０と、記憶部４０と、一時記憶部５０とから構成されている。
【００４９】
操作部１０は、プレーヤが操作データを入力するためのものであり、操作部１０にて得られた操作データは、処理部２０に出力される。
【００５０】
処理部２０は、システム全体の制御、システム内の各ブロックへの命令、ゲーム処理、画像処理、音処理等の各種処理を行うものであり、その機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、あるいはＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）等のハードウェアや、所与のプログラムにより実現できる。また、処理部２０には、主に、ゲーム演算部２２、画像生成部２４が含まれる。
【００５１】
ゲーム演算部２２は、ゲームの進行処理、選択画面の設定処理、仮想空間上での各オブジェクトの位置や向きを求める処理、視点の位置や視線方向等を求める処理等の種々のゲーム処理を操作部１０からの操作信号や、記憶部４０から読み出すゲームプログラム４２等に基づいて実行する。そして、視点の座標を決定すると、焦点位置や各オブジェクト等の座標情報等を画像生成部２４に出力して視点に基づく画像を生成させる。また、ゲーム演算部２２は、仮想空間における屈折体を構成する擬似透明ポリゴンの座標情報を画像生成部２４に出力する。
【００５２】
画像生成部２４は、ゲーム演算部２２から指示信号、各種座標情報等が入力されると、画像を生成する処理を実行するものであり、ＣＰＵ、ＤＳＰ、画像生成専用のＩＣ、メモリなどのハードウェアにより構成される。例えば、画像生成部２４は、ゲーム演算部２２からオブジェクト空間の設定情報、すなわち、キャラクタの座標や視点の位置等のデータが入力されると、クリッピングを行ってビューボリュームを設定した後、ビューボリューム内の各オブジェクトに対する透視投影変換を行って画像データを生成する。そして、生成した画像データを表示部３０に出力して表示させる。また、画像生成部２４には、主に、ジオメトリ部２４０、レンダリング部２４２、原画テクスチャ生成部２４４とが含まれる。
【００５３】
ジオメトリ部２４０は、ゲーム演算部２２から各種オブジェクトの仮想空間内の座標系（ワールド座標系）における座標情報が入力されると、各オブジェクトを構成するポリゴンの頂点座標を、ワールド座標系からスクリーン座標系に変換処理を実行する。具体的には、各ポリゴンの頂点座標をワールド座標系から、視点を原点とする視点座標系に変換し、更に、各ポリゴンの頂点座標を視点に基づいて透視投影変換することによって、視点座標系からスクリーン座標系に変換する。そして、ジオメトリ部２４０は、スクリーン座標系に変換した各頂点の座標データを、レンダリング部２４２に出力する。また、ジオメトリ部２４０は、ゲーム演算部２２から屈折体の座標情報が入力されると、他のオブジェクトと同様に座標変換を施し、スクリーン座標系に変換された擬似透明ポリゴンの座標データをレンダリング部２４２に出力する。
【００５４】
レンダリング部２４２は、ジオメトリ部２４０から入力される座標データに基づいて画像を生成する処理を実行する。例えば、ジオメトリ部２４０から擬似透明ポリゴンを除く各ポリゴンの座標データが入力されると、各ポリゴンの奥行値の小さいもの、すなわち、視点に近いものが優先的に描かれるように描画処理を実行することによって画像を生成し、一時記憶部５０内のフレームバッファ５２に記憶する。また、レンダリング部２４２は、画像を生成すると、原画テクスチャ生成部２４４に指示信号を出力して原画テクスチャを生成させる。
【００５５】
また、レンダリング部２４２は、ジオメトリ部２４０から擬似透明ポリゴンの座標データが入力されると、原画テクスチャ生成部２４４に座標データを出力し、表示領域テクスチャのデータを請求する。そして、原画テクスチャ生成部２４４から表示領域テクスチャのデータが入力されると、該当する擬似透明ポリゴンの表面にマッピングして視点に基づいてスクリーン座標系に透視投影変換することによって描画し、フレームバッファ５２内の該当する位置に合成する。
【００５６】
原画テクスチャ生成部２４４は、レンダリング部２４２から原画テクスチャの生成指示が入力されると、一時記憶部５０内のフレームバッファ５２に記憶された画像データに基づいて原画テクスチャを生成する。そして、生成した原画テクスチャを一時記憶部５０内の原画テクスチャ記憶部５４に記憶する。また、レンダリング部２４２から擬似透明ポリゴンの座標データが入力されると、式（１）に基づいて原画テクスチャの座標系に変換し、一時記憶部５０に記憶した原画テクスチャの中から表示領域テクスチャを決定する。このとき、レンダリング部２４２から入力された擬似透明ポリゴンに、色相やぼかし、屈折率を特定するためのパラメータが属性として付加されている場合には、そのパラメータに従った処理を実行し、表示領域テクスチャを生成する。そして、生成した表示領域テクスチャをレンダリング部２４２に出力する。
【００５７】
記憶部４０は、所与のゲームを実行するためのゲームプログラム４２の他、屈折体表現処理を実行するための屈折体プログラム４４や変換式（１）４６等を記憶するものであり、この機能は、ＣＤ−ＲＯＭ、ゲームカセット、ＩＣカード、ＭＯ、ＦＤ、ＤＶＤ、メモリ、ハードディスク等のハードウェアにより実現できる。
【００５８】
一時記憶部５０は、レンダリング部２４２によって生成された画像データを記憶するフレームバッファ５２及び、原画テクスチャ生成部２４４によって生成された原画テクスチャを記憶するための原画テクスチャ記憶部５４とから構成され、主に、ＶＲＡＭ等により実現可能なものである。
【００５９】
続いて、画像生成部２４により実行される屈折体表現処理について図７に示すフローチャートを用いて以下に説明する。なお、以下の処理は、１フレーム毎に全ての屈折体に対して実行するものである。
【００６０】
同図において、レンダリング部２４２は、ジオメトリ部２４４から入力される座標データに基づき、屈折体を除く画像を生成し、フレームバッファ５２に記憶する（ステップＳ１）。そして、原画テクスチャ生成部２４４は、レンダリング部２４２により生成された画像に基づき原画テクスチャを生成する（ステップＳ２）。
【００６１】
また、レンダリング部２４２は、ジオメトリ部２４４から入力された擬似透明ポリゴンのスクリーン座標系における座標データが入力されると、未処理の擬似透明ポリゴンを取り出し（ステップＳ３）、当該擬似透明ポリゴンの座標データを原画テクスチャ生成部２４４に出力する。原画テクスチャ生成部２４４は、レンダリング部２４２から入力された当該擬似透明ポリゴンの座標データ（スクリーン座標系における）を原画テクスチャの座標系に変換し、当該擬似透明ポリゴンの表示領域テクスチャを決定し（ステップＳ４）、レンダリング部２４２に出力する。
【００６２】
レンダリング部２４２は、当該擬似透明ポリゴンの表示領域テクスチャが入力されると、当該擬似透明ポリゴンにマッピングし、視点に基づいて描画してフレームバッファ５２上の画像内に合成する（ステップＳ５）。そして、未処理の擬似透明ポリゴンが存在するか否かを判定し（ステップＳ６）、未処理の擬似透明ポリゴンが存在する場合には、ステップＳ３に移行して、描画処理を実行する。一方、全ての擬似透明ポリゴンに対して処理を実行した場合には、本処理を終了する。
【００６３】
次に、本実施の形態を実現できるハードウェアの構成の一例について、図８を用いて説明する。同図に示す装置では、ＣＰＵ１０００、ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００４、情報記憶媒体１００６、音生成ＩＣ１００８、画像生成ＩＣ１０１０、Ｉ／Ｏポート１０１２、１０１４が、システムバス１０１６により相互にデータ入出力可能に接続されている。そして、画像生成ＩＣ１０１０には、表示装置１０１８が接続され、音生成ＩＣ１００８には、スピーカ１０２０が接続され、Ｉ／Ｏポート１０１２には、コントロール装置１０２２が接続され、Ｉ／Ｏポート１０１４には、通信装置１０２４が接続されている。
【００６４】
情報記憶媒体１００６は、図６に示す機能ブロックにおける記憶部４０及び一時記憶部５０に相当するものであり、プログラム、表示物を表現するための画像データ、音データ、プレイデータ等が主に格納されるものである。例えば、家庭用ゲーム装置では、ゲームプログラム等を格納する情報記憶媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ、ゲームカセット、ＤＶＤ等が用いられ、プレイデータを格納する情報記憶媒体としてメモリカードなどが用いられる。また、業務用ゲーム装置では、ＲＯＭ等のメモリやハードディスクが用いられ、この場合には、情報記憶媒体１００６は、ＲＯＭ１００２になる。また、パーソナルコンピュータにおいては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＯＭ等のメモリ、ハードディスク等が用いられる。
【００６５】
コントロール装置１０２２は、ゲームコントローラ、操作パネル等に相当するものであり、ユーザがゲーム進行に応じて行う判断の結果を装置本体に入力するための装置である。
【００６６】
情報記憶媒体１００６に格納されるプログラム、ＲＯＭ１００２に格納されるシステムプログラム（装置本体の初期化情報等）、コントロール装置１０２２によって入力される信号等に従って、ＣＰＵ１０００は、装置全体の制御や各種データ処理を行う。ＲＡＭ１００４は、このＣＰＵ１０００の作業領域等として用いられる記憶手段であり、情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２の所与の内容、あるいはＣＰＵ１０００の演算結果が格納される。
【００６７】
更に、この種の装置には、音生成ＩＣ１００８と画像生成ＩＣ１０１０とが設けられていて、ゲーム音やゲーム画像の好適な出力が行えるようになっている。音生成ＩＣ１００８は、情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２に記憶される情報に基づいて効果音やバックグラウンド音楽等のゲーム音を生成する集積回路であり、生成されたゲーム音は、スピーカ１０２０によって出力される。また、画像生成ＩＣ１０１０は、ＲＡＭ１００４、ＲＯＭ１００２、情報記憶媒体１００６等から出力される画像情報に基づいて表示装置１０１８に出力するための画素情報を生成する集積回路である。また表示装置１０１８は、ＣＲＴやＬＣＤ、ＴＶ、プラズマディスプレイ、プロジェクター等により実現される。
【００６８】
また、通信装置１０２４は、ゲーム装置内部で利用される各種の情報を外部とやり取りするものであり、他のゲーム装置と接続されてゲームプログラムに応じた所与の情報を送受したり、通信回線を介して、ゲームプログラム等の情報を送受すること等に利用される。
【００６９】
また、図１〜図６で説明した種々の処理は、図７のフローチャートに示した処理等を行うための屈折体プログラム４４や変換式（１）４６等を含むプログラムを格納した情報記憶媒体１００６と、該プログラムに従って動作するＣＰＵ１０００、画像生成ＩＣ１０１０、音生成ＩＣ１００８等によって実現される。なお、画像生成ＩＣ１０１０、音生成ＩＣ１００８等で行われる処理は、ＣＰＵ１０００あるいは汎用のＤＳＰ等によりソフトウェア的に行ってもよい。
【００７０】
図９に、ホスト装置１３００と、このホスト装置１３００と通信回線１３０２を介して接続される端末１３０４−１〜１３０４−ｎとを含むゲーム装置に本実施の形態を適用した場合の例を示す。
【００７１】
この場合、図６の記憶部４０に記憶されるゲームプログラム４２や屈折体プログラム４４、変換式（１）４６等は、例えば、ホスト装置１３００が制御可能な磁気ディスク装置、磁気テープ装置、メモリ等の情報記憶媒体１３０６に格納されている。また、端末１３０４−１〜１３０４−ｎが、ＣＰＵ、画像生成ＩＣ、音生成ＩＣ、を有し、スタンドアローンでゲーム画像、ゲーム音を生成できるものである場合には、ホスト装置１３００からは、ゲーム画像、ゲーム音を生成するためのゲームプログラム等が端末１３０４−１〜１３０４−ｎに配送される。一方、スタンドアローンで生成できない場合には、ホスト装置１３００がゲーム画像、ゲーム音を生成し、これを端末１３０４−１〜１３０４−ｎに伝送し端末において出力することになる。
【００７２】
図１０は、本発明を家庭用のゲーム装置１２１０に適用した場合の一例を示す図である。同図において、プレーヤは、表示装置１２００に映し出されたゲーム画像を見ながら、ゲームコントローラ１２０２、１２０４を操作してゲームを楽しむ。ゲームプログラム等のゲームを行うために必要な情報、および、屈折体プログラム４４、変換式（１）４６等は、本体装置に装着自在な情報記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭ１２０６、ＩＣカード１２０８、メモリカード１２１２等に格納されている。
【００７３】
図１１は、本実施の形態を業務用ゲーム装置８０に適用した場合の例を示す図である。この業務用ゲーム装置８０は、プレーヤがスピーカ８６から出力される音を聞きながら、操作ボタン８４を操作することによって、ディスプレイ８２上に表示されるキャラクタを操作して所与のゲームを楽しむ装置である。業務用ゲーム装置８０に内蔵されるシステム基板９０には、ＣＰＵ、画像生成ＩＣ、音生成ＩＣ等が実装されている。そして、ゲームプログラム４２や屈折体プログラム４４、変換式（１）４６等は、システム基板９０上の情報記憶媒体であるメモリ９２に格納されている。
【００７４】
なお、本発明は、上記実施の形態で説明したものに限らず、種々の変形実施が可能である。例えば、本実施の形態では、屈折体を除く全てのオブジェクトを描いた画像を生成した後に原画テクスチャを生成することとした。この方法によれば、屈折体は、全てのオブジェクトよりも視点に近い位置に存在するかのように表現される。すなわち、屈折体よりも手前に存在するオブジェクトについても、屈折体の存在によって歪んで表現されることとなる。
【００７５】
以上の矛盾を防ぐために、まず、屈折体よりも視点に近い位置に存在するオブジェクトを除いた画像を生成して、原画テクスチャを生成する。そして、屈折体の表現を施した後に、屈折体よりも手前に存在するオブジェクトを描画する構成にしてもよい。
【００７６】
あるいは、フレームバッファの各画素に対応するＺバッファを設け、屈折体を構成する擬似透明ポリゴンをフレームバッファ上の画像に合成する際に、各画素の奥行値（Ｚ値）を比較して、フレームバッファの画素が、擬似透明ポリゴンが有する奥行値よりも視点に近い奥行値を有する場合には、上書きしないといった構成にしてもよい。
【００７７】
また、本実施の形態では、屈折体にマッピングする表示領域テクスチャを擬似透明ポリゴン１つ１つに対して個別に決定することとして説明したが、屈折体全体にマッピングする１つの表示領域テクスチャを決定する構成にしてもよい。具体的には、例えば、屈折体を構成する各ポリゴンの各頂点の全てをスクリーン座標系に変換する。そして、スクリーン座標系に変換された全頂点の座標の内、屈折体の輪郭となる座標（すなわち、スクリーン座標系に変換された頂点の集合の内、外縁に存在する頂点の座標）のみを抜粋し、ｕｖ座標系に変換する。このｕｖ座標系に変換された各頂点によって囲まれた領域を表示領域テクスチャとして採用し、屈折体の表面にマッピングするといったことにしてもよい。
【００７８】
また、このとき、ｕｖ座標系に変換された各頂点によって囲まれた領域から僅かにずれた部分、あるいは、各頂点によって囲まれた領域と僅かに大きさの異なる部分を表示領域テクスチャとして採用してもよい。このように、表示領域テクスチャの大きさや位置を、生成画像内の屈折体が対応する部分と異なる大きさに設定することによって、屈折体により光が屈折するかのような表現を実現し、屈折体のあらゆる迷彩表現をすることが可能となる。
【００７９】
あるいは、屈折体を形作る部分毎（例えば、頭部や胴体部といった部分毎）に表示領域テクスチャを決定する構成にしてもよい。また、部分毎に表示領域テクスチャを決定する場合には、各部分毎に表示領域テクスチャとして採用する部分の大きさや位置を変更するようにしてもよい。このように、屈折体の性質（屈折率や透明度等）を部分に応じて不均一に設定することによって、より未確認物体らしさ、異物体らしさ、恐ろしさ等を表現することが可能となる。
【００８０】
また、本実施の形態では、原画テクスチャの中から選択した表示領域テクスチャを、屈折体にマッピングして描画することとして説明したが、これに限定する必要はない。例えば、擬似透明ポリゴンの各頂点の座標を、視点座標系からスクリーン座標系に変換する際において、各頂点の奥行値を保持させて変換する。そして、視点座標系における擬似透明ポリゴンの法線ベクトルと、Ｚ軸との成す角度に擬似透明ポリゴンの視点座標系におけるＺ軸方向（すなわち、奥行方向）の傾きに応じて表示領域テクスチャ内の画像を拡大縮小させることによって歪みを表現することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】屈折体の一例を示す図であり、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は平面図を示す。また、（ｃ）は当該屈折体をスクリーン座標系に変換した一例を示す図である。
【図２】（ａ）は、屈折体を除く画像例を示す図。（ｂ）は、屈折体の存在する位置を歪ませた一例を示す図である。
【図３】（ａ）は、フレームバッファ上における画像の一例を示す図。（ｂ）は、（ａ）に示す画像に基づく原画テクスチャの一例を示す図である。
【図４】本実施の形態における屈折体の表現方法のイメージを説明するための図である。
【図５】擬似透明ポリゴンの頂点の奥行値を操作した一例を示す図である。
【図６】本実施の形態における機能ブロックの一例を示す図である。
【図７】屈折体表現処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明を実現できるハードウェアの構成の一例を示す図である。
【図９】ホスト装置と通信回線を介して接続されるゲーム端末に本実施の形態を適用した場合の一例を示す図である。
【図１０】本発明を家庭用のゲーム装置に適用した場合の一例を示す図である。
【図１１】本発明を業務用のゲーム装置に適用した場合の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０            操作部
２０            処理部
２２        ゲーム演算部
２４        画像生成部
２４０            ジオメトリ部
２４２            レンダリング部
２４４            原画テクスチャ生成部
３０            表示部
４０            記憶部
４２      ゲームプログラム
４４      屈折体プログラム
４６      変換式（１）
５０            一時記憶部
５２      フレームバッファ
５４      原画テクスチャ記憶部
【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】
0004589517.tif 000008
【図８】
0004589517.tif 000009
【図９】
0004589517.tif 000010
【図１０】
0004589517.tif 000011
【図１１】
0004589517.tif 000012