(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレイヤの操作情報を入力する入力手段と画像を表示する表示手段とを備え、仮想カメラの視点から捉えた仮想三次元空間内の被写体オブジェクトの周囲に所定のエフェクトを施す画像処理を実行して当該画像をゲーム画像として前記表示手段に表示させるゲーム装置に適用される画像処理方法であって、
前記仮想カメラの視点からの全ての視野領域を包含する三次元モデルから成るエフェクト用スクリーンを前記仮想三次元空間内に設定すると共に、前記被写体オブジェクトを前記仮想カメラの撮像目標物として、該撮像目標物が前記仮想カメラから見て前記エフェクト用スクリーンの外側に常に位置し且つ前記仮想カメラの視野領域内に常に位置するように、前記仮想カメラのカメラワークを制御する処理を実行するステップと、
プレイヤの操作、前記仮想三次元空間内における前記被写体オブジェクトの位置、又はゲームの場面に応じて、前記撮像目標物の周囲を前記仮想カメラが前記エフェクト用スクリーンと共に移動するように制御する処理を実行するステップと、
前記エフェクトを施すためのエフェクト画像を前記エフェクト用スクリーンの面上で所定の方向に移動させる動画像処理を実行すると共に、該画像と前記撮像目標物を含む主画像とを合成処理して前記表示手段に表示させるステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記エフェクト用スクリーンの面上に描画されるエフェクト画像は所定の方向性を備えており、前記エフェクト画像を移動させる方向は、前記仮想カメラの向きに係らず固定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記被写体オブジェクトが前記仮想三次元空間内を移動する移動体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理方法。
【請求項４】
前記エフェクト用スクリーンが、球状に構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像処理方法。
【請求項５】
前記エフェクト用スクリーンが複数設けられ、層を成すように配設されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像処理方法。
【請求項６】
前記複数のエフェクト用スクリーンにおいて、表示される画像の表示内容、方向、色、速度のいずれかが異なる所定の画像が表示されることを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
【請求項７】
前記被写体オブジェクト、前記仮想カメラの視点、その視方向の少なくともいずれかが、プレイヤの操作入力に応じて移動するように制御するステップを更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像処理方法。
【請求項８】
プレイヤの操作情報を入力する入力手段と画像を表示する表示手段とを備え、仮想カメラの視点から捉えた仮想三次元空間内の被写体オブジェクトの周囲に所定のエフェクトを施す画像処理を実行して当該画像をゲーム画像として前記表示手段に表示させるゲーム装置に適用されるプログラムであって、
前記仮想カメラの視点からの全ての視野領域を包含する三次元モデルから成るエフェクト用スクリーンを前記仮想三次元空間内に設定すると共に、前記被写体オブジェクトを前記仮想カメラの撮像目標物として、該撮像目標物が前記仮想カメラから見て前記エフェクト用スクリーンの外側に常に位置し且つ前記仮想カメラの視野領域内に常に位置するように、前記仮想カメラのカメラワークを制御する処理を実行する手順と、
プレイヤの操作、前記仮想三次元空間内における前記被写体オブジェクトの位置、又はゲームの場面に応じて、前記撮像目標物の周囲を前記仮想カメラが前記エフェクト用スクリーンと共に移動するように制御する処理を実行する手順と、
前記エフェクトを施すためのエフェクト画像を前記エフェクト用スクリーンの面上で所定の方向に移動させる動画像処理を実行すると共に、該画像と前記撮像目標物を含む主画像とを合成処理して前記表示手段に表示させる手順と、
を前記ゲーム装置のコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項９】
コンピュータにより読取可能な記録媒体であって、請求項８に記載のプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１０】
プレイヤの操作情報を入力する入力手段と画像を表示する表示手段とを備え、仮想カメラの視点から捉えた仮想三次元空間内の被写体オブジェクトの周囲に所定のエフェクトを施す画像処理を実行して当該画像をゲーム画像として前記表示手段に表示させるゲーム装置であって、
前記仮想カメラの視点からの全ての視野領域を包含する三次元モデルから成るエフェクト用スクリーンを前記仮想三次元空間内に設定すると共に、前記被写体オブジェクトを前記仮想カメラの撮像目標物として、該撮像目標物が前記仮想カメラから見て前記エフェクト用スクリーンの外側に常に位置し且つ前記仮想カメラの視野領域内に常に位置するように、前記仮想カメラのカメラワークを制御する第１のカメラワーク制御手段と、
プレイヤの操作、前記仮想三次元空間内における前記被写体オブジェクトの位置、又はゲームの場面に応じて、前記撮像目標物の周囲を前記仮想カメラが前記エフェクト用スクリーンと共に移動するように制御する第２のカメラワーク制御手段と、
前記エフェクトを施すためのエフェクト画像を前記エフェクト用スクリーンの面上で所定の方向に移動させる動画像処理を実行すると共に、該画像と前記撮像目標物を含む主画像とを合成処理して前記表示手段に表示させる画像処理手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項１１】
前記エフェクト用スクリーンの面上に描画されるエフェクト画像は所定の方向性を備えており、前記エフェクト画像を移動させる方向は、前記仮想カメラの向きに係らず固定するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記被写体オブジェクトが前記仮想三次元空間内を移動する移動体であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記エフェクト用スクリーンが、球状に構成されていることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記エフェクト用スクリーンが複数設けられ、層を成すように配設されていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記複数のエフェクト用スクリーンにおいて、表示される画像の表示内容、方向、色、速度のいずれかが異なる所定の画像が表示されることを特徴とする請求項１４に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記被写体オブジェクト、前記仮想カメラの視点、その視方向の少なくともいずれかが、プレイヤの操作入力に応じて移動するように制御する移動制御手段を更に有することを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれかに記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、仮想三次元空間内の物体を、当該仮想三次元空間内の所定の視点から捉えた映像を生成する画像処理方法に関し、特に、仮想三次元空間内の物体の周囲にエフェクトを施す画像処理方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆるアクション型ゲームやロールプレイング型ゲーム等のコンピュータ・ゲームを実現するゲーム装置では、プレイヤによって操作される入力装置（コントローラパッド）からの操作信号に応じて、表示装置の画面に表示されたゲーム映像中の主人公（プレイヤキャラクタ）が制御され、ゲームのストーリが進展する。特に、近年では、ハードウェア性能の向上に伴い、仮想三次元空間内をプレイヤキャラクタが行動するようなゲーム映像を三次元グラフィックスにより提供することで、ゲームの演出効果を高めている。
【０００３】
この三次元グラフィックスは、オブジェクトを表現する三次元データに基づいて、仮想三次元空間における視点位置から視線方向にあるオブジェクトの空間的な位置関係を求め、さらにレンダリング処理等の画像処理を行って、オブジェクトを立体的に表現する。すなわち、三次元グラフィックスを利用したゲームでは、視点位置から見たプレイヤキャラクタや他のオブジェクトを立体的に表現し、プレーヤの操作やゲーム場面に応じて視点や視線を移動させて、仮想三次元空間を表現したゲーム映像を提供している。
【０００４】
ところで、アクション型ゲーム等の三次元グラフィックスを多用したゲームでは、その興味性は、ゲームのストーリ性に加え、ディスプレイに表現されるゲーム映像に左右される場合が多い。このため、ゲーム（ゲームプログラム）を製作する上で、どのようなゲーム映像をプレイヤに提供するかが非常に重要な要素となっている。従来のゲームでは、特定のカメラアングルから仮想三次元空間を表現したゲーム映像を提供するようにしている。例えば、プレイヤの操作に応答して移動するキャラクタを、そのキャラクタの上部後方位置に配置された仮想カメラからあたかも追尾しながら撮影しているようなゲーム映像を提供することが行われている。また、遠方の背景以外に存在するもの、例えば霧などを表現する場合、その景色を描いたエフェクト画像を遠方の背景やキャラクタの画像と合成して表示することで、仮想カメラの視野に入ってくる様々なものを表現し、より現実感を出すようにしている。
【０００５】
図１０は、従来のゲーム装置におけるエフェクト画像の表示方法を模式的に示している。例えば、仮想カメラ２の視野領域において、仮想カメラ２の視点とプレイヤキャラクタ１との間に存在するものを表現する場合、仮想カメラ２の前に、エフェクトを流し込むための板状の二次元フレームから成る板３を設け、その板３にエフェクト用画像を貼り付け、プレイヤキャラクタ１等の主画像と合成してエフェクトを表示するようにしている。あるいは、図１１に示すように、仮想カメラ２とプレイヤキャラクタ１との間にエフェクトを投影する小さな板４を多数設けたり、板４を複数枚重ねてエフェクト画像を表示する手法が用いられている。
【０００６】
ここで、オブジェクトの周囲にエフェクトを施す従来の画像処理方法に関し、図１２に示すような仮想三次元空間内の物体１を仮想カメラ２の各視点から捉えた映像に対して、雨が降り注ぐようなエフェクト処理を施す場合を例として、より詳しく説明する。なお、図１２（Ａ）中のＶ１は、物体１を上部後方の視点から捉えた画面、Ｖ２は側方の視点から捉えた画面、Ｖ３は上部前方の視点から捉えた画面、Ｖ４は上方の視点から捉えた画面をそれぞれ示している。図１２（Ａ）に示すような３次元の座標系において、物体１を例えば上方、側方、上部前方の視点から捉えた物体１は、それぞれの３次元座標が透視変換等により２次元の座標系へ座標変換され、それぞれ図１２（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すような形状で表現される。図１３は、座標変換後の物体１の表示画面を示しており、図１３の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ、図１２（Ａ）中の仮想カメラ２の各視点から捉えた物体１の画像Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３及びＶ４を示している。このような仮想三次元空間内の物体の画像に対してエフェクトを施す従来の画像処理方法（以下、エフェクト画像処理方法と言う）を以下に説明する。
【０００７】
図１４は、従来のエフェクト画像処理方法の第１の実施例を模式的に示している。前述の板３（図１０参照）を用いて「雨」をエフェクトとして表示する場合、図１４に示すように、各視点から物体１を捉える仮想カメラ２の前に、エフェクトＥ０１（ｂ），Ｅ０２，Ｅ０３，Ｅ０４を流し込むための板を配置する。図１５（Ａ）〜（Ｄ）は、エフェクト画面の具体例を示しており、図１５（Ａ）の画面Ｅ０１（ａ）が、画面の中心部を発生点としてその発生点から放射状に雨が発生する様子を示し、同図（Ｂ）の画面Ｅ０１（ｂ）が、画面中央の上部を発生点としてその発生点から放射状に雨が発生する様子を示している。また、同図（Ｃ）の画面Ｅ０２が、雨が斜めに降っている様子を示し、同図（Ｄ）の画面Ｅ０３が、画面中央の下部を消失点としてその消失点に向けて雨が消失して行く様子を示している。第１の実施例では、図１３に示した画像Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３又はＶ４に対して、図１５に示したエフェクト用の画像Ｅ０１（ａ）、Ｅ０１（ｂ）、Ｅ０２又はＥ０３を合成し、図１６（Ａ）〜（Ｆ）に示すような画面を表示する。例えば、図１６（Ａ）に示す画面Ｖ１（ａ）は、図１３（Ａ）の画像Ｖ１と図１５（Ｂ）の画像Ｅ０１（ｂ）とを合成した画像を示している。また、図１４中に示すように、Ｖ１とＶ２の間に配置した仮想カメラ２から捉えた物体１に対しては、図１７（Ａ）、（Ｂ）に示すようなエフェクトを施した画面Ｖａを表示する。このように、第１の実施例では、仮想カメラ２の前に設けた板状のフレームに該当のエフェクト用画像を貼り付け、主画像と合成してエフェクトを表示するようにしている。
【０００８】
図１８は、従来のエフェクト画像処理方法の第２の実施例を模式的に示している。前述の小さな板４（図１１参照）を用いて「雨」をエフェクトとして表示する場合、図１８（Ａ）に示すように、各視点から物体１を捉える仮想カメラ２の前に、図１８（Ｂ）に示すようエフェクトＥＦを流し込むための小さな板を配置する。この例では、エフェクトＥＦの各々について、図１５に示したＥ０１（ａ）やＥ０２のようなエフェクトの一部が描かれていて、図１９（Ａ）の位置から図１９（Ｂ）の位置へ仮想カメラ２を移動させる場合、仮想カメラ２の移動に応じてその方向へ面を向けるように板を回転させる。その際、エフェクトＥＦの板を移動させるようにしても良い。この第２の実施例では、Ｖ１側、Ｖ２側、Ｖ３側及びＶａ側（Ｖ１とＶ２の間）の視点から捉えた物体１に対しては、図２０（Ａ）〜（Ｄ）に示すようなエフェクトを施した画面を表示する。このように、第２の実施例では、仮想カメラ２の前に、回転，移動制御が可能な小さな板を多数設け、各板にエフェクトを描いた画像と主画像とを合成してエフェクトを表示するようにしている。
【０００９】
図２１は、従来のエフェクト画像処理方法の第３の実施例を模式的に示している。この例は、エフェクトＥＦを雨粒１つ１つとして動かす方法である。この第３の実施例では、Ｖ１側、Ｖ２側、Ｖ３側及びＶａ側（Ｖ１とＶ２の間）の視点から捉えた物体１に対しては、当該方向に離散的に動かす一粒一粒のエフェクトＥＦと主画像とを合成して、図２２（Ａ）〜（Ｄ）に示すようなエフェクトを施した画面を表示する。このように、第３の実施例では、雨粒自体をモデリングして、各雨粒の画像と主画像とを合成してエフェクトを表示するようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように、板状のフレームを用いてエフェクト表示をする方法では、遠方の背景以外に存在するもの、例えば、プレイヤキラクタの周りに存在する様々な自然物をエフェクト画像として表示する際、仮想カメラの向きが変わらないような場合には有効であるが、仮想カメラの向きが変わる場合には、不自然に見えてしまうと言う問題がある。例えば、霧などの一様な景色の場合は問題ないが、雨のように方向性を有するものをエフェクトとして表示する場合には、その画面を貼り付けただけでは雨の向きが本来の向きとは異なってしまうことになる。そこで、図１６及び図１７に示したように、様々なエフェクト画像と主画像とを組合せて表示するなどの考慮が必要となる。また、三次元座標データとして用意しておき、座標変換して合成する方式としても、リアルに表現するにはエフェクト処理の負荷がかかってしまい、安価な装置では処理しきれないと言う問題が生じる。また、前述の第２の実施例のように、小さな板を配置して各板の面を回転させたり、移動させたりすることで、雨などのエフェクトを表示する形態では、不自然さを無くすにはエフェクト処理の負荷がかかり、安価な装置では処理しきれないなどの問題が生じる。さらに、前述の第３の実施例のように、雨粒などの粒自体をモデリングしてエフェクトを表示する形態では、動きは自然となるが、描画負担が更に重くなり、高性能の装置が前提となるなどの問題が生じる。
【００１１】
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、仮想三次元空間内の３６０度どの方向を見回しても、不具合が生じないエフェクトを物体の周囲に施すことが可能な画像処理方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体を提供することにある。また、エフェクト処理に係る負荷が軽く、安価な装置で実現することが可能な画像処理方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、仮想三次元空間内の物体を、当該仮想三次元空間内の所定の視点から捉えた映像を生成する画像処理方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体に関するものであり、本発明の上記目的は、画像処理方法に関しては、プレイヤの操作情報を入力する入力手段と画像を表示する表示手段とを備え、仮想カメラの視点から捉えた仮想三次元空間内の被写体オブジェクトの周囲に所定のエフェクトを施す画像処理を実行して当該画像をゲーム画像として前記表示手段に表示させるゲーム装置に適用される画像処理方法であって、前記仮想カメラの視点からの全ての視野領域を包含する三次元モデルから成るエフェクト用スクリーンを前記仮想三次元空間内に設定すると共に、前記被写体オブジェクトを前記仮想カメラの撮像目標物として、該撮像目標物が前記仮想カメラから見て前記エフェクト用スクリーンの外側に常に位置し且つ前記仮想カメラの視野領域内に常に位置するように、前記仮想カメラのカメラワークを制御する処理を実行するステップと、プレイヤの操作、前記仮想三次元空間内における前記被写体オブジェクトの位置、又はゲームの場面に応じて、前記撮像目標物の周囲を前記仮想カメラが前記エフェクト用スクリーンと共に移動するように制御する処理を実行するステップと、前記エフェクトを施すためのエフェクト画像を前記エフェクト用スクリーンの面上で所定の方向に移動させる動画像処理を実行すると共に、該画像と前記撮像目標物を含む主画像とを合成処理して前記表示手段に表示させるステップと、を有することによって達成される。
また、画像処理装置に関しては、プレイヤの操作情報を入力する入力手段と画像を表示する表示手段とを備え、仮想カメラの視点から捉えた仮想三次元空間内の被写体オブジェクトの周囲に所定のエフェクトを施す画像処理を実行して当該画像をゲーム画像として前記表示手段に表示させるゲーム装置であって、前記仮想カメラの視点からの全ての視野領域を包含する三次元モデルから成るエフェクト用スクリーンを前記仮想三次元空間内に設定すると共に、前記被写体オブジェクトを前記仮想カメラの撮像目標物として、該撮像目標物が前記仮想カメラから見て前記エフェクト用スクリーンの外側に常に位置し且つ前記仮想カメラの視野領域内に常に位置するように、前記仮想カメラのカメラワークを制御する第１のカメラワーク制御手段と、プレイヤの操作、前記仮想三次元空間内における前記被写体オブジェクトの位置、又はゲームの場面に応じて、前記撮像目標物の周囲を前記仮想カメラが前記エフェクト用スクリーンと共に移動するように制御する第２のカメラワーク制御手段と、前記エフェクトを施すためのエフェクト画像を前記エフェクト用スクリーンの面上で所定の方向に移動させる動画像処理を実行すると共に、該画像と前記撮像目標物を含む主画像とを合成処理して前記表示手段に表示させる画像処理手段と、を有することによって達成される。
【００１３】
さらに、上記画像処理方法又は上記画像処理装置において、前記エフェクト用スクリーンの面上に描画されるエフェクト画像は所定の方向性を備えており、前記エフェクト画像を移動させる方向は、前記仮想カメラの向きに係らず固定するように構成されていること、前記被写体オブジェクトが前記仮想三次元空間内を移動する移動体であること、前記エフェクト用スクリーンが、球状に構成されていること、前記エフェクト用スクリーンが複数設けられ、層を成すように配設されていること、前記複数のエフェクト用スクリーンにおいて、表示される画像の表示内容、方向、色、速度のいずれかが異なる所定の画像が表示されること、前記被写体オブジェクト、前記仮想カメラの視点、その視方向の少なくともいずれかが、プレイヤの操作入力に応じて移動するように制御するステップ（移動制御手段）を更に有すること、によってそれぞれ一層効果的に達成される。
【００１４】
また、プログラムに関しては、プレイヤの操作情報を入力する入力手段と画像を表示する表示手段とを備え、仮想カメラの視点から捉えた仮想三次元空間内の被写体オブジェクトの周囲に所定のエフェクトを施す画像処理を実行して当該画像をゲーム画像として前記表示手段に表示させるゲーム装置に適用されるプログラムであって、前記仮想カメラの視点からの全ての視野領域を包含する三次元モデルから成るエフェクト用スクリーンを前記仮想三次元空間内に設定すると共に、前記被写体オブジェクトを前記仮想カメラの撮像目標物として、該撮像目標物が前記仮想カメラから見て前記エフェクト用スクリーンの外側に常に位置し且つ前記仮想カメラの視野領域内に常に位置するように、前記仮想カメラのカメラワークを制御する処理を実行する手順と、プレイヤの操作、前記仮想三次元空間内における前記被写体オブジェクトの位置、又はゲームの場面に応じて、前記撮像目標物の周囲を前記仮想カメラが前記エフェクト用スクリーンと共に移動するように制御する処理を実行する手順と、前記エフェクトを施すためのエフェクト画像を前記エフェクト用スクリーンの面上で所定の方向に移動させる動画像処理を実行すると共に、該画像と前記撮像目標物を含む主画像とを合成処理して前記表示手段に表示させる手順と、を前記ゲーム装置のコンピュータに実行させるためのプログラムを含むことによって達成される。さらに、記録媒体に関しては、前記ゲーム装置のコンピュータにより読取可能な記録媒体であって、上記プログラムを記録した構成とすることによって達成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について詳細に説明する。ここでは、オペレータ（以下、プレイヤとする）の操作入力に応答して動作する所定の表示物（以下、プレイヤキャラクタとする）が、仮想三次元空間内を移動しながらに設定されたコースを進みながら若しくは自由空間内を移動しながらゲームを進行させる形態のゲームなど、コンピュータ・ゲームに適用した場合を例として説明する。
【００１６】
本発明に係るエフェクトを施す画像処理方法を実現する装置は、家庭用ゲーム装置，パーソナルコンピュータ，携帯型電話機，業務用ゲーム装置（アーケイド・マシン）など、コンピュータプログラムの実行制御が可能な情報処理装置であれば良く、ハードウェア構成は汎用的なものを適用することができる。図１は、本発明を実現する情報処理装置（以下、ゲーム装置とする）の構成の一例をブロック図で示している。本発明に係るゲーム装置は、コンピュータプログラムの実行制御や入出力インターフェイス１１を介して周辺機器との入出力制御などを行う制御部１０と、プレイヤの操作情報などを入力するための入力部２０と、画像を表示するための表示部３０と、効果音や音声などを出力するための音声出力部４０と、アプリケーションプログラムやデータなどを記録するための記録媒体５０とを有している。ハードウェア的には、制御部１０は、ＣＰＵ，ＭＰＵ等の制御装置、操作情報入力部２０は、コントロールパッド，ジョイスティック，キーボード等の入力装置、表示部３０は、液晶ディスプレイ，ＣＲＴ等の表示装置、音声出力部４０は、スピーカ等の音出力装置から構成される。本発明においては、これらのハードウェアの種類や数に限定されるものではない。
【００１７】
また、記録媒体５０は、本発明に係る画像処理プログラムやデータが記憶される情報記憶媒体であり、ＣＰＵによる入出力制御が可能なものであれば、媒体の種類やその存在場所に制限されない。例えば、ネットワーク上のサーバの記録媒体に記録されているプログラムとゲーム装置側のプログラムとを協動させてコンピュータグラフィックスに係る処理を行うような形態としても良く、ゲーム装置側の所定の記録媒体（フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＰＤディスク、ＭＤディスク、ＭＯディスク等の記録媒体）から読み出してゲーム装置側で単独で処理する形態としても良い。ここでは、後者を例として説明する。
【００１８】
本発明に係る画像処理機能は、ＣＰＵにより実行されるコンピュータ・プログラム（以下、プログラムとする）で実現され、そのプログラムは上述のようなゲーム装置側の所定の記録媒体５０に記録されている。なお、一部の画像処理機能をハードウェアで実現する形態も本発明に含まれる。
【００１９】
図２は、本発明に係る画像処理機能を実現するソフトウェアの主要部の構成の一例をブロック図で示している。制御部１０の主要な構成要素としては、ゲーム全体の動きを制御するゲーム制御手段１１０、仮想三次元空間内の表示物を撮影する仮想カメラのカメラワークを制御するカメラワーク制御手段１２０、仮想三次元空間内におけるキャラクタの移動や背景などの主画像に係る処理を行うキャラクタ／背景画像処理手段１３０、仮想カメラを覆う三次元モデル（後述するエフェクト用スクリーン）を用いてエフェクト画像に係る処理を行うエフェクト画像処理手段１４０、及び主画像やエフェクト画像から成る仮想三次元映像の画面を生成する表示画面生成手段１５０を有している。表示画面生成手段１５０は、座標変換処理手段１５１及び描画手段１５２を備えており、本例では、複数のポリゴンで表現された三次元モデルから二次元スクリーン用表示データを生成するようにしている。
【００２０】
記憶手段１６０は、ワークメモリ１６１やデータメモリ１６２から成り、アプリケーションプログラムの実行に係るデータが記憶されている。データメモリ１６２には、プレイヤキャラクタや背景、仮想三次元空間内の固定的な表示物の情報が多角形面単位の情報として格納されており、更に、エフェクト用スクリーン、そのスクリーン上に投影する各種のエフェクト画像データ等が格納されている。一方、ワークメモリ１６１には、カメラワーク制御データ（仮想カメラのカメラワークに係るパラメータ）、プレイヤキャラクタを含む各キャラクタの位置と方向データ、三次元のワールド座標上のポリゴンデータを二次元のスクリーン座標上のポリゴンデータに変換するための座標変換式等が記憶されるようになっている。
【００２１】
表示画面生成手段１５０の構成要素である座標変換処理手段１５１は、プレイヤキャラクタ等の移動体や背景等の情報（本例では、複数のポリゴンで表現された三次元モデルのポリゴン・データ）とそれに係る座標変換式をデータメモリ１６２から読み出してポリゴン・データの座標変換処理を行ない、更に、座標変換された三次元座標上のポリゴン・データをスクリーン上に投影するような座標変換処理を行なう。描画手段１５２は、グラフィックメモリ等の画像出力用メモリにポリゴン・データの書き込みを行ない、すべてのポリゴン・データを書き終えたらそれらを読み出し、背景，プレイヤキャラクタ等から成る主画像データとエフェクト画像データとを必要に応じて合成し、当該画像データを表示部３０に出力する。
【００２２】
ここで、本発明に係る仮想三次元空間の情報処理について説明する。表示部３０に映し出すための映像情報として、三次元的な情報を確保しておく。すなわち、映し出される映像に係る表示物の位置や形状はすべて三次元座標空間における座標で特定される。
【００２３】
また、その仮想三次元空間内の任意の位置に視点（仮想視点）を設定し、表示部３０に映し出す映像は、その視点から空間内を投影した情景とする。ここで、投影とは、仮想三次元空間を仮想カメラから見ることをいい、仮想カメラの視点位置および方位角、視野領域等の各種パラメータに基づいて投影処理が行われる。仮想カメラの視点は空間内の任意の位置に設定することができる。そして、その視点を刻々と連続的に移動させることにより、表示部３０に映し出される映像も徐々に変化する。そのとき表示部３０を見入る者にとっては、あたかも自己がその仮想三次元空間内を移動しているような感覚を受ける。更に、その仮想三次元空間内に光源の情報も盛り込むことができる。光源の位置が特定されると空間内の表示物の情報に対してその陰影が特定される。
【００２４】
仮想カメラのカメラワークとしては、例えばプレイヤの操作に応答して移動する移動体を追尾するように、追尾対象の移動体（ここでは、プレイヤキャラクタとする）から所定位置離れた位置，プレイヤキャラクタの位置等、任意の位置から仮想三次元空間を投影する。仮想カメラのカメラワークに係るパラメータ、例えば、追尾対象、仮想カメラの移動、仮想カメラの位置、方位角、プレイヤキャラクタと仮想カメラとの距離（ズームアップやズームアウト）等の各種のパラメータは、プレイヤキャラクタの仮想三次元空間内の位置やゲームの場面に応じて自動的に変更され、また、プレイヤの操作に応じて変更される。例えば、ゲームの進行状況に応じて自動的に変化し、また、プレイヤの操作に応答して動作するプレイヤキャラクタの向きや位置、或いは左右上下を含むあらゆる方向の視角に係る操作に応じて仮想カメラの方向や位置が変化する。いずれにより変化させるかは、プレイヤキャラクタの位置，ゲームの場面等を要素として決定される。
【００２５】
ところで、仮想三次元空間内の表示物を表現する手法はいくつかがある。その代表的な２つはポリゴン処理とパッチ処理である。ポリゴン処理とは、複数の多角形により立体を構築する手法である。すなわち、表示物を複数の多角形板の集合体であるとみなし、その多角形単位で情報を記憶しておく手法である。一方、パッチ処理とは、複数の曲面により立体を構築する手法である。この手法によれば、滑らかな曲面からなる立体を簡易に構成することが可能であるが、ポリゴン処理と比較して演算時間が長時間になるという欠点がある。本発明に係るエフェクト用スクリーンに関しては、いずれの手法を用いても良い。プレイヤキャラクタや背景は、本実施の形態では、ポリゴン処理で立体を表現している。
【００２６】
ここでは、ポリゴンを利用した画像処理を例として説明する。仮想三次元表示に関わる部分を詳細に説明すると、座標変換処理手段１５１は、例えばデータメモリ１６２に格納された背景に係る固定的な表示物の情報とワークメモリ１６１に格納されたプレイヤキャラクタの位置，視点の位置，及びそれに係る座標変換式を読み出して、そのときのプレイヤキャラクタに対する仮想カメラの相対的な視点を基準に背景等の固定的な表示物の情報を座標変換し、更に座標変換された三次元座標上のポリゴン・データをスクリーン上に投影するような座標変換処理を行なう。この結果得られた情報を描画部１１３に送ることにより透明度、輝度、色等をパラメータとして画像データが生成され、結果的に表示部３０に三次元的な映像が映し出される。
【００２７】
上述のような構成において、仮想カメラ（視点）から捉えた仮想三次元空間内の物体（表示物）の周囲にエフェクトを施す画像処理方法について説明する。本発明では、プレイヤキャラクタ等のオブジェクトを追尾する機能を有する仮想カメラの視点を中心として、仮想三次元空間内の３６０度どの方向を見回しても映像に不具合が生じないエフェクト表示を行えるようにしている。
【００２８】
図３は、エフェクト用スクリーンとして用いる三次元モデルの一例を示している。本発明では、エフェクト用スクリーンとして、仮想カメラを取り囲む（内包する）例えば球状の三次元モデル５を用意し、その三次元モデル５の面にエフェクトを流し込み、その三次元画像を二次元画像に変換したものをエフェクト画像とするようにしている。三次元モデル５は、例えば頂点数と頂点データ(ＸＹＺ座標系における各頂点の座標データ)とから成る。この三次元モデルに付随するパラメータ（材質、質感等を与えるためのテクスチャ座標、透明度、輝度、色、法線ベクトル等のパラメータ）を操作し、空気感や雨，風のような方向性を有する流体などを表現することで、様々な映像効果を与えることができる。このような仮想カメラを覆うする三次元モデルから成るエフェクト用スクリーンは、仮想カメラの視点を中心として複数の層を成すように配置し、複数のエフェクト用スクリーンを用いてエフェクトを施し、それらを重ねて表示することで一層遠近感の有るエフェクト画像を表示することができる。
【００２９】
図４は、エフェクト用スクリーンとプレイヤキャラクタとの位置関係、及び仮想カメラの方向とエフェクト用スクリーンの方向の関係を示している。図４に示すように、エフェクト用スクリーン５は、オブジェクトを立体的に表現する際の仮想三次元空間における視点位置（投影中心位置）を仮想カメラ２の視点位置とし、その仮想カメラ２の視点位置と表示物であるプレイヤキャラクタ１の位置との間に、仮想カメラ２を覆うように設けられる。そして、仮想カメラ５の移動に応じてエフェクト用スクリーン５の位置を移動させる。エフェクト用スクリーン５の向きは三次元座標空間内において常に固定であり、仮想カメラ５の向きが変わっても変化しない。そのため、エフェクトの動きを変える必要がない。すなわち、従来のように、板状ではなく、仮想カメラ２を覆うような三次元のエフェクト用スクリーン５を設け、エフェクト映像をエフェクト用スクリーン５上に描き込み、仮想カメラ２の撮像領域（視野領域）に対応するエフェクト画像を遠方の背景やプレイヤキャラクタ等の主画像と合成して表示することで、仮想三次元空間内の３６０度どの方向を見回しても不具合が生じないエフェクト表示をすることができる。
【００３０】
図４の例において、プレイヤキャラクタ１は、プレイヤの操作入力に応答して仮想三次元空間内を移動する移動体である。そして、プレイヤキャラクタ１の移動若しくは場面の変化に応じたカメラワークの変更に伴って移動した仮想カメラ２の位置に、エフェクト用スクリーン５を常に位置させるようにしている。当該カメラアングルでのエフェクト画像は、エフェクト用スクリーン５上の画像のうち、当該カメラアングルでの視野領域に対応するエフェクト画像を切出して抽出した画像（若しくはクリッピング処理等により領域外のものを除去して抽出した画像）６ａ，６ｂ，６ｃとなる。エフェクト用スクリーン５は、雨や雪のような略一様に存在する流体のような自然物をエフェクトとする場合は球体のように球状の三次元モデルが好ましいが、三次元モデルの形状は球状に限るものではなく、多面体、三角錐、円筒形など任意の三次元形状を適用することができる。また、エフェクト用スクリーンは、視点からの全ての視野領域を包含する仮想三次元モデルであれば良く、開口部があるスクリーンであっても良い。また、エフェクト用スクリーン５の形状は、クラスターやシェイプを使って変形させる手法等により、或いは当該形状のスクリーンへの切替えにより、場面若しくはプレイヤの操作に応じて変化させるようにしても良い。
【００３１】
本実施の形態では、エフェクト画像処理手段１４０は、上述のような処理を可能とするため、仮想カメラ（視点）を内包し、視点と物体との間に設けられた三次元モデルから成るエフェクト用スクリーンを表示するステップと、エフェクト用スクリーンにエフェクトを表示するステップと、視点が上記エフェクト用スクリーンと共に物体の周囲を移動するように制御するステップと、仮想カメラの当該カメラアングルでの視野領域に対応するエフェクト用スクリーン上の領域を、エフェクトを施す画像領域として抽出するステップとを有する。更に、大きさの異なるエフェクト用スクリーンを層設したものを上記エフェクト用スクリーンとするステップと、エフェクト用スクリーンの形状及び大きさ、又はそれらの一方を座標変換によって或いはスクリーンの切替えによって場面若しくはプレイヤの操作に応じて変化させるステップと、エフェクト用スクリーンに付随する材質、質感、色彩、透明度等を表すパラメータを操作するステップとを有している。
【００３２】
一方、表示画面生成手段１５０は、上記エフェクト用スクリーンを透過して、視点から物体を捉えた画像を生成するステップ有している。詳しくは、上記抽出された視野領域のエフェクト画像（三次元）を二次元画像に変換するステップと、変換された画像をエフェクト画像として主画像と合成するステップとを含んでいる。この表示画面生成手段１５０のステップは、従来の技術を利用可能であり、特殊なハードウェアや専用のソフトウェアを用いることなく実現することができる。なお、三次元エフェクト画像の二次元画像への変換は、リアルタイムに実施せずに予め実施しておき、カメラアングルに応じて二次元画像を抽出するようにしても良い。
【００３３】
ここで、図１２に示したような仮想三次元空間内の物体１を仮想カメラ２の各視点から捉えた映像に対して、雨が降り注ぐようなエフェクト処理を施す場合を例として説明する。本発明では、図５に示すように、仮想カメラ（＝視点）２を内包し、視点２と物体１との間に三次元モデルから成るエフェクト用スクリーン５を設け、そのエフェクト用スクリーン５の仮想カメラ側の面（本実施例では球の内側面）に雨を表現するエフェクトを表示する。雨のエフェクトは、図５中に示すように、例えば、球状のエフェクト用スクリーン５の一点を雨の発生点とし、球体の中心を通る直線が球面と交差する他方の点を消失点として、発生点と消失点とを結ぶ球面上の各曲線に沿って描画する。そして、そのエフェクト用スクリーン５を透過して、該当の視点２から物体１を捉えた画像Ｖ１、Ｖａ、Ｖ２、Ｖ３を生成して表示する。視点２は、仮想カメラ２のカメラワークに応じて、エフェクト用スクリーン５と共に物体１の周囲を移動するように制御されるようになっている。その際、エフェクト用スクリーン５に表示されるエフェクトの方向は、視点の向きに係らず固定されるようになっており、図５中の画像Ｖ１、Ｖａ、Ｖ２、及びＶ３は、それぞれ図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）のように表示される。
【００３４】
図７は、複数のエフェクト用スクリーン５が互いに層を成すように配設して、多重にエフェクト表示をする場合の一例を示している。このような層を成す複数のエフェクト用スクリーン５を用いることで、一層遠近感の有るエフェクト画像を表示することができる。また、複数のエフェクト用スクリーン５において、表示されるエフェクトの画像、方向、色、速度のいずれかが異なるエフェクトを表示するようにすれば、多様なエフェクトを表示することができ、より効果的である。また、図８に示すように、視点２と物体１との間の第１のエフェクト用スクリーン５の他に、物体１を内包する第２のエフェクト用スクリーン５を配置、すなわち、物体１を挟んで視点２の逆側にもスクリーンの面が存在するように、エフェクト用スクリーン５を配置するようにしても良い。この場合、外側のスクリーンの面が、背景のオブジェクト等と干渉しないような位置にエフェクト用スクリーン５を配置するようにしても良い。
【００３５】
次に、本発明のエフェクト処理に係るゲーム装置の動作例を図９のフローチャートの流れに沿って説明する。
【００３６】
ゲーム装置は、カメラワーク制御データ（仮想カメラのカメラワークに係る各種パラメータの現在の内容）をワークメモリ１６１から読み込み、現在のカメラアングルに従って表示部３０に仮想三次元映像を表示する（ステップＳ１）。プレイヤは表示部４に表示された映像を見ながら、入力部２０からプレイヤキャラクタの移動操作やプレイヤキャラクタの視野方向の変更操作を行う。ゲーム制御手段１１０では、プレイヤキャラクの移動等に伴う仮想カメラの位置やカメラアングル等の変更を行うために、入力部２０からの操作情報と現在のキャラクタ位置・方向データを基に、操作後の三次元空間内のキャラクタ位置と方向を求め、カメラワークに係る当該パラメータの内容を更新する（ステップＳ２）。
【００３７】
そして、プレイヤーキャラクタの位置，仮想カメラの位置や撮像方向，現在の場面等を要素としてエフェクト表示をするか否かを判定し（ステップＳ３）、エフェクト表示をしない場合は、背景，プレイヤキャラクタ等から成る主画像データをデータメモリ１６２から読込み（ステップＳ４）、表示画面生成手段１５０によって当該カメラアングルでの三次元座標変換処理を行い（ステップＳ５）、描画処理等が施された主画像の仮想三次元映像を出力して表示部３０に表示し、ステップＳ１に移行して上記処理を繰返す（ステップＳ６）。
【００３８】
一方、上記ステップＳ３において、エフェクト表示をすると判定した場合は、仮想カメラ２を覆う三次元モデルから成るスクリーント上に投影して生成したエフェクト画像データを読込み（ステップＳ７）、当該カメラアングルでの視野領域に対応するエフェクト画像を抽出する（ステップＳ８）。そして、主画像とエフェクト画像とを合成して出力し、エフェクト処理を施した仮想三次元映像を表示部３０に表示し（ステップＳ９）、ステップＳ１に移行して上記処理を繰返す。なお、エフェクト用スクリーンを用いて表示されるエフェクトは、本例では動画像であり、プレイヤキャラクタや仮想カメラの動作が変化しない状態においても、当該エフェクト処理を施した動画像が表示部３０に表示される。
【００３９】
なお、上述した実施例においては、ポリゴンによりエフェクト用の三次元モデル（スクリーン）を構成する場合を例として説明したが、例えば格子（ラティスボックス）を用いた手法やＮＵＲＢＳ（ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏｒｍ  ｒａｔｉｏｎａｌ  Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ）形式の曲面を用いた手法など、他の手法により構成するようにしても良い。また、上述した実施の形態においてはコンピュータ・ゲームを例にして説明したが、この発明はこれに限られることはなく、表示物の周囲にエフェクトを施す画面処理であれば適用することができる。また、エフェクト処理の対象となる仮想三次元空間内の物体は、オペレータの操作若しくはコンピュータ制御により動作する移動体（動画）を例として説明したが、静止している物体（静止画）にも適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、仮想三次元空間内の３６０度どの方向を見回しても、自然なエフェクトを施すことが可能となる。また、雨や風などのエフェクトを特殊なハードウェアや手法を用いることなく、自然に表示することができる。さらに、エフェクトを流し込む板を配置してエフェクト表示するような従来の手法と比較して、様々な自然物のエフェクトや、空気感などの人工的な景観により映像効果を高めるようなエフェクトを施す場合においても、エフェクト処理の負荷がかからないため、安価な装置であっても不具合が生じることなく、エフェクトを表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実現する情報処理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る画像処理機能を実現するソフトウェアの主要部の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るエフェクト用スクリーンとして用いる三次元モデルの一例を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明に係るエフェクト用スクリーンとプレイヤキャラクタとの位置関係、及び仮想カメラの方向とエフェクト用スクリーンの方向の関係を示す模式図である。
【図５】本発明におけるエフェクト処理の具体例を従来の技術に対応させて説明するための模式図である。
【図６】本発明におけるエフェクト処理を施した画像の具体例を示す図である。
【図７】本発明に係る多重のエフェクト用スクリーンを用いた場合の第１の実施例を説明するための模式図である。
【図８】本発明に係る多重のエフェクト用スクリーンを用いた場合の第２の実施例を説明するための模式図である。
【図９】本発明におけるエフェクト処理に係るゲーム装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】従来のゲーム装置におけるエフェクト画像の表示方法の第１の実施例を模式的に示す図である。
【図１１】従来のゲーム装置におけるエフェクト画像の表示方法の第２の実施例を模式的に示す図である。
【図１２】エフェクトを施す物体の具体例を示す図である。
【図１３】図１２の物体の画面例を示す図である。
【図１４】従来技術の第１の実施例を説明するための模式図である。
【図１５】従来技術の第１の実施例におけるエフェクト画像の例を示す図である。
【図１６】従来技術の第１の実施例における合成画像の例を示す第１の図である。
【図１７】従来技術の第１の実施例における合成画像の例を示す第２の図である。
【図１８】従来技術の第２の実施例を説明するための模式図である。
【図１９】従来技術の第２の実施例におけるエフェクト表示制御方法を説明するための図である。
【図２０】従来技術の第２の実施例における合成画像の例を示す図である。
【図２１】従来技術の第３の実施例を説明するための模式図である。
【図２２】従来技術の第３の実施例における合成画像の例を示す図である。
【符号の説明】
１  キャラクタ（オブジェクト）
２  仮想カメラ（視点）
５  エフェクト用スクリーン
６  スクリーン上のエフェクト画像
６ａ，６ｂ，６ｃ  当該カメラアングルでのエフェクト画像
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖａ  当該カメラアングルでの合成画像
１０  制御部
１１  入出力インターフェイス
２０  入力部
３０  表示部
４０  音声出力部
５０  記録媒体
１１０  ゲーム制御手段
１２０  カメラワーク制御手段
１３０  キャラクタ／背景画像処理手段
１４０  エフェクト画像処理手段
１５０  表示画面生成手段
１５１  座標変換処理手段
１５２  描画手段
１６０  記憶手段
１６１  ワークメモリ
１６２  データメモリ
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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