JP3364456B2

JP3364456B2 - ３次元シミュレータ装置及び画像合成方法

Info

Publication number: JP3364456B2
Application number: JP29231199A
Authority: JP
Inventors: 高弘柿沢; 孝矢野
Original assignee: Kabushiki Kaisha Bandai Namco Entertainment (also trading as Bandai Namco Entertainment Inc.); Namco Ltd
Current assignee: Kabushiki Kaisha Bandai Namco Entertainment (also trading as Bandai Namco Entertainment Inc.); Namco Ltd
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JP2000105533A

Description

【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３次元空間を
シミュレートできる３次元シミュレータ装置及び画像合
成方法に関する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】従来、例
えば３次元ゲームあるいは飛行機及び各種乗物の操縦シ
ュミレ―タ等に使用される３次元シミュレータ装置とし
て種々のものが知られている。このような３次元シミュ
レータ装置では、図２５（Ａ）に示す３次元物体３００
に関する画像情報が、あらかじめ装置に記憶されてい
る。ここで、この３次元物体３００は、プレーヤ３０２
がスクリーン３０６を介して見ることができる風景等を
表すものである。そして、この風景等を表す３次元物体
３００の画像情報をスクリーン３０６上に透視投影変換
することにより疑似３次元画像３０８をスクリーン３０
６上に画像表示している。この装置では、プレーヤ３０
２が、操作パネル３０４により回転、並進等の操作を行
うと、この操作信号に基づいて所定の３次元演算処理が
行われる。具体的には、まず、操作信号によりプレーヤ
３０２の視点位置、視線方向あるいはプレーヤ３０２の
搭乗する移動体の位置、方向等がどのように変化するか
を求める演算処理が行われる。次に、この視点位置、視
線方向等の変化に伴い、３次元物体３００の画像がスク
リーン３０６上でどのように見えるかを求める演算処理
が行われる。そして、以上の演算処理はプレーヤ３０２
の操作に追従してリアルタイムで行われる。これにより
プレーヤ３０２は、自身の視点位置、視線方向の変化あ
るいは自身の搭乗する移動体の位置、方向の変化に伴う
風景等の変化を疑似３次元画像としてリアルタイムに見
ることが可能となり、仮想的な３次元空間を疑似体験で
きることとなる。

【０００３】図２５（Ｂ）には、以上のような３次元シ
ミュレータ装置により形成される表示画面の一例が示さ
れる。

【０００４】さて、ドライビングゲーム、ドライビング
シミュレータ等において、図２５（Ｂ）に示す表示画面
（メイン画面）上にバックミラー、サイドミラー等のサ
ブ画面を形成できれば、ゲームあるいはシミュレーショ
ンのリアル性を高めることができる。

【０００５】この場合、ゲーム等のリアル性をより高め
るためには、バックミラー等のサブ画面にも、メイン画
面と同様にリアルな疑似３次元画像を表示することが望
ましい。

【０００６】しかし、このようにサブ画面に対してもメ
イン画面と同様にリアルな疑似３次元画像を表示しよう
とすると、サブ画面を形成するための演算処理も必要に
なる。ところが、このようなシミュレータ装置には、１
フレーム内、例えば１／６０秒内に画像合成のための演
算処理を完了しなければならないという制約がある。従
って、上述のようにサブ画面についても疑似３次元画像
の画像合成を行わなければならないとすると、演算処理
が間に合わなくなり、メイン画面に表示すべきデータが
欠落する等の事態が生じ、画像の品質が劣化するという
問題が生じる。

【０００７】

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る３次元シミュレータ装置は、仮想３次元
空間を構成する複数の表示物の位置あるいは位置及び方
向を設定することで仮想３次元空間の形成演算を行う仮
想３次元空間演算手段と、表示物を構成するポリゴンに
対してテクスチャを施すための演算を行うテクスチャ演
算手段と、該テクスチャ演算手段において施されるテク
スチャの情報を記憶するテクスチャ情報記憶手段と、前
記仮想３次元空間演算手段からの演算結果に基づいて前
記仮想３次元空間における任意の視点からの視界画像を
合成する画像合成手段とを含み、前記仮想３次元空間演
算手段が、前記表示物の位置あるいは位置及び方向が同
一であり表示物を構成するポリゴンの数が異なる複数の
仮想３次元空間を形成する演算を行い、前記テクスチャ
演算手段が、前記異なる仮想３次元空間において位置あ
るいは位置及び方向が同一の前記表示物の一部又は全部
に対して前記テクスチャ情報記憶手段に記憶されるテク
スチャ情報を共通に使用する手段を含むことを特徴とす
る。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】また本発明に係る３次元シミュレータ装置
は、仮想３次元空間を構成する複数の表示物の位置ある
いは位置及び方向を設定することで仮想３次元空間の形
成演算を行う仮想３次元空間演算手段と、該仮想３次元
空間演算手段からの演算結果に基づいて前記仮想３次元
空間における任意の視点からの視界画像を合成する画像
合成手段とを含み、前記仮想３次元空間演算手段が、前
記表示物の位置あるいは位置及び方向が同一であり表示
物を構成するポリゴンの数が異なる複数の仮想３次元空
間を形成する手段を含み、前記画像合成手段が、メイン
の画面に表示する画像として、前記複数の仮想３次元空
間の中で表示物のポリゴン数が多い仮想３次元空間にお
ける視界画像を合成する手段と、１又は複数のサブの画
面に表示する画像として、表示物のポリゴン数が少ない
他の仮想３次元空間における視界画像を合成する手段と
を含むことを特徴とする。

【００１９】本発明によれば、表示物の位置あるいは位
置及び方向が同一であり表示物を構成するポリゴンの数
が異なる複数の仮想３次元空間、例えば第１、第２の仮
想３次元空間が形成される。そして、例えば第２の仮想
３次元空間では、第１の仮想３次元空間の表示物よりも
ポリゴン数の少ない表示物が、第１の仮想３次元空間の
表示物と同一位置、同一方向（位置のみが指定される表
示物では位置のみが同一）に配置される。そして、この
場合には、表示物のポリゴン数の多い第１の仮想３次元
空間における視界画像がメイン画面に表示され、表示物
のポリゴン数の少ない第２の仮想３次元空間における視
界画像がサブ画面に表示されることになる。このように
本発明によれば、メイン画面に映し出される画像の品質
をあまり低下させることなく、サブ画面の形成において
もメイン画面の形成と同様に仮想３次元空間を形成し該
仮想３次元空間における視界画像を合成することがで
き、限られた演算処理能力の中でリアル感の高いメイン
画面とサブ画面の両方を表示できる。これにより、リア
ルタイムに高品質の画像を生成できる３次元シミュレー
タ装置を提供できる。また、例えばメイン画面上にリア
ル感溢れるバックミラー、サイドミラー、あるいは移動
体を上方から見た画像等を映し出すことが可能となる。
なお、サブ画面をバックミラー、サイドミラーに適用す
る場合には、操作者の後ろ向き方向の視界画像を求め、
この視界画像を左右反転する演算処理を行うことにな
る。

【００２０】また、本発明は、表示物を構成するポリゴ
ンに対してテクスチャを施すための演算を行うテクスチ
ャ演算手段と、該テクスチャ演算手段において施される
テクスチャの情報を記憶するテクスチャ情報記憶手段と
を含み、前記テクスチャ演算手段が、前記異なる仮想３
次元空間において位置あるいは位置及び方向が同一であ
る前記表示物の一部又は全部に対して、前記テクスチャ
情報記憶手段に記憶されるテクスチャ情報を共通に使用
する手段を含むことを特徴とする。

【００２１】本発明によれば、異なる仮想３次元空間に
おける表示物の各々に対してテクスチャ情報を別に用意
する必要がなくなり、テクスチャ情報記憶手段に必要と
される記憶容量を節約できる。これにより装置の低コス
ト化を図ることができる。しかも、本発明によれば、共
通のテクスチャ情報によりサブ画面用の表示物に対して
もテクスチャマッピングが行われるため、サブ画面に表
示される画像のリアル感もメイン画面と同様に高めるこ
とができる。これにより従来にない映像効果を生み出す
ことができ、ゲームの面白味を高めることができる。な
お、本発明では、表示物の全部についてテクスチャ情報
を共通に使用する必要はなく、共通に使用することによ
りひずみ等が大きくなるものについては別のテクスチャ
情報を用意してもかまわない。

【００２２】また本発明に係る３次元シミュレータ装置
は、仮想３次元空間を構成する複数の表示物のオブジェ
クトナンバー及び位置情報あるいはオブジェクトナンバ
ー及び位置情報及び方向情報を含む表示物情報の設定を
行うことで仮想３次元空間の形成演算を行う仮想３次元
空間演算手段と、前記オブジェクトナンバーにより指定
されるオブジェクトの画像情報を記憶する画像情報記憶
手段と、前記表示物情報と、前記画像情報記憶手段から
前記オブジェクトナンバーに基づき読み出される前記画
像情報とに基づいて、仮想３次元空間における任意の視
点からの視界画像を合成する画像合成手段とを含み、前
記仮想３次元空間演算手段が、位置情報あるいは位置情
報及び方向情報が同一で、オブジェクトナンバーが異な
る複数の表示物情報を形成する手段を含み、前記画像情
報記憶手段には、前記異なるオブジェクトナンバーによ
り指定されるオブジェクトについてはオブジェクトを構
成するポリゴンの数が異なるように前記画像情報が記憶
され、前記画像合成手段が、ポリゴン数が多いオブジェ
クトの画像情報に基づいて、メイン画面に表示される視
界画像を合成する手段と、ポリゴン数が少ないオブジェ
クトの画像情報に基づいて、１又は複数のサブ画面に表
示される視界画像を合成する手段とを含むことを特徴と
する。

【００２３】本発明によれば、位置情報等が同一でオブ
ジェクトナンバーが異なる複数の表示物情報、例えば第
１、第２の表示物情報が形成される。そして、例えば第
１の表示物情報のオブジェクトナンバーにより指定され
るオブジェクトについてはポリゴン数が多いように画像
情報が形成される。一方、第２の表示物情報のオブジェ
クトナンバーにより指定されるオブジェクトについては
ポリゴン数が少ないように画像情報が形成される。そし
て、第１の表示物情報のオブジェクトナンバーにより読
み出された画像情報に基づいてメイン画面に表示される
視界画像が合成され、第２の表示物情報のオブジェクト
ナンバーにより読み出された画像情報に基づいてサブ画
面に表示される視界画像が合成される。以上により、メ
イン画面を多くのポリゴンで構成されるオブジェクトに
より表現できるとともに、サブ画面を少ないポリゴン数
で構成されるオブジェクトにより表現できることにな
る。これにより、メイン画面に映し出されるの画像の品
質をあまり低下させることなく、サブ画面形成のために
必要なポリゴン数を少なくすることができ、画像処理の
リアルタイム性を維持することができる。しかも、サブ
画面の形成も、メイン画面の形成と同様に、表示物情報
とオブジェクト画像情報とを用いて仮想３次元空間にお
ける任意の視点からの視界画像を合成することで行われ
るため、サブ画面に表示される画像のリアル感も高める
ことができる。

【００２４】また本発明は、前記画像情報記憶手段に
は、ポリゴン数が異なる複数のオブジェクトの画像情報
が記憶され、前記画像合成手段が、前記複数のオブジェ
クトの中から所与の選択範囲で選択されたオブジェクト
の画像情報に基づいて視界画像を合成する手段を含み、
メイン画面の視界画像を合成するための前記オブジェク
トの前記選択範囲が、サブ画面の視界画像を合成するた
めの前記オブジェクトの前記選択範囲よりもポリゴン数
の多いオブジェクトをより多く含む選択範囲となってい
ることを特徴とする。

【００２５】本発明によれば、位置情報等が共通でポリ
ゴン数が異なる複数のオブジェクトの画像情報、例えば
第１、第２、第３のオブジェクトの画像情報が用意され
る。ここでは、例えば第１のオブジェクトのポリゴン数
が最も多く、第３のオブジェクトのポリゴン数が最も少
ない。そして、メイン画面の視界画像を合成する場合に
は、第１、第２、第３のオブジェクトの画像情報に基づ
いて視界画像が合成される。一方、サブ画面の視界画像
を合成する場合には、第１、第２、第３のオブジェクト
から例えば第２、第３のオブジェクトが選択され、第
２、第３のオブジェクトの画像情報に基づいて視界画像
が合成される。これにより、例えばメイン画面において
遠距離用、中距離用、近距離用のオブジェクトを距離に
応じて使い分けるとともに、サブ画面においては中距離
用、近距離用のオブジェクトを距離に応じて使い分ける
というような処理が可能となる。これにより、サブ画面
の形成に必要なポリゴン数を、全体としてメイン画面形
成に必要なポリゴン数よりも減らすことが可能となる。
この結果、メイン画面の画像合成処理にあまり影響を与
えることなくサブ画面にリアルな画像を表示することが
可能となる。

【００２６】また本発明は、前記仮想３次元空間演算手
段が、表示物の一部については前記複数の表示物情報の
形成を省略する手段を含み、メイン画面に表示される表
示物の一部については、サブ画面への表示が省略される
ことを特徴とする。

【００２７】本発明によれば、例えば、メイン画面にお
いて表示されるビル等のオブジェクトが、サブ画面では
表示が省略される。サブ画面はメイン画面よりも画面サ
イズが小さくなることが通常であるため、このように一
部のオブジェクトの表示を省略しても、プレーヤ等に気
づかれることがない。一方、このように一部のオブジェ
クトについてサブ画面への表示を省略することで、サブ
画面形成に必要なポリゴン数を減らすことが可能とな
る。

【００２８】また本発明は、仮想３次元空間を構成する
マップが所定数に分割され、該分割されたマップにマッ
プオブジェクトを配置することでマップの表示を行う手
段を含み、前記メイン画面に表示されるマップの分割数
が前記サブ画面に表示されるマップの分割数よりも多い
ことを特徴とする。

【００２９】本発明によれば、メイン画面に対しては精
密に表現されたマップを表示することができるととも
に、サブ画面に対しては簡略化されて表現されたマップ
を表示することが可能となる。この結果、サブ画面形成
に必要なポリゴン数を減らすことができ、メイン画面の
画像合成処理にあまり影響を与えることなくサブ画面に
リアルな画像を表示することができる。

【００３０】また本発明は、オブジェクトを構成するポ
リゴンに対してテクスチャを施すための演算を行うテク
スチャ演算手段と、該テクスチャ演算手段において施さ
れるテクスチャの情報を記憶するテクスチャ情報記憶手
段とを含み、前記画像情報記憶手段には、前記テクスチ
ャ情報記憶手段において前記テクスチャ情報を指定する
ための頂点テクスチャ座標が、前記画像情報の一部とし
て記憶され、前記テクスチャ演算手段が、メイン画面に
表示するオブジェクトのポリゴンにテクスチャを施すた
めに使用する前記頂点テクスチャ座標の一部を、サブ画
面に表示するオブジェクトのポリゴンにテクスチャを施
す場合に共通に使用する手段を含むことを特徴とする。

【００３１】本発明によれば、メイン画面用とサブ画面
用とで、テクスチャ情報を別に用意する必要がなくな
り、テクスチャ情報記憶手段に必要とされる記憶容量を
節約できる。これにより装置の低コスト化を図ることが
できる。しかも、本発明によれば、サブ画面用の表示物
に対してもテクスチャマッピングが行われるため、サブ
画面に表示される画像のリアル性もメイン画面と同様に
高めることができる。なお、本発明によれば、頂点テク
スチャ座標のみならず頂点輝度情報についても共通に使
用することが可能である。

【００３２】

【発明の実施の形態】１．ゲームの概要まず、本３次元シミュレータ装置で実現される３次元ゲ
ームの一例について簡単に説明する。

【００３３】本３次元シミュレータ装置により実現され
る３次元ゲームは、移動体、例えばプレーヤレーシング
カーにてマップ上に形成されたコース上を走行し、他の
プレーヤ操作する相手レーシングカー、コンピュータが
操作するコンピュータカーと順位を競い合うレーシング
カーゲームである。図２には、本３次元シミュレータ装
置の外観図の一例が示される。同図に示すようにこの３
次元シミュレータ装置は、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、ＣＲＴ（ディスプレイ）１０に映し出
されたゲーム画面（レーシングカーの運転席から見える
風景の疑似３次元画像）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。

【００３４】図３には、本３次元ゲームにおける仮想３
次元空間の一例が示される。このように、本３次元ゲー
ムにおける仮想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、トンネル６２、山６４、崖６６、壁
６８等の３次元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ＣＲＴ１０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７０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。

【００３５】図４には、本３次元ゲームにおいてＣＲＴ
１０上に映し出されるゲーム画面の一例が示される。図
４に示すようにメイン画面１には例えば相手レーシング
カー５２が映し出されており、プレーヤはメイン画面１
を見ながら、この相手レーシングカー５２と競争を行う
ことになる。図４に示すように、メイン画面１には、相
手レーシングカー５２の他に、路面２１、トンネルの壁
２２等が映し出されている。そして、メイン画面１上に
は、更にバックミラー（サブ画面）２が表示されてお
り、このバックミラー２を見ることによりプレーヤは、
コンピュータ−カー５４が後ろから追いかけてくるとい
うことを認識できる。これにより、ゲームの臨場感、面
白味を非常に高めることができる。更に、バックミラー
２には、メイン画面と同様に路面２３、壁２４が映し出
されている。そして、バックミラー２に映る路面２３に
は、メイン画面１の路面２１と同様に、アスファルト状
の模様が施されており、また、センターライン２６等も
描かれている。このように、本３次元ゲームによれば、
バックミラー２に映る画像もメイン画面１と同様にリア
リティに溢れるものとなる。一方、図４に示すように、
メイン画面１上の相手レーシングカー５２については、
テールランプ等が詳細に描かれており、また、相手レー
シングカー５２の形も実写に近いように精密に描かれて
いる。これに対して、バックミラー２に映るコンピュー
ターカー５４は、相手レーシングカー５２に比べると、
より簡略化されて描かれている。

【００３６】本実施例では、後述するように、メイン画
面１を描くための仮想３次元空間と、バックミラー（サ
ブ画面）２を描くための仮想３次元空間とを別に用意
し、これにより、図４に示すようにバックミラー２にも
メイン画面１と同様にリアル感のある映像を映し出すこ
とに成功している。一方、バックミラー２はメイン画面
１に比べ表示範囲が小さく、ある程度表示物の精密度を
下げてもプレーヤに気づかれることはない。そこで、バ
ックミラー２における表示物を構成するポリゴンについ
ては、メイン画面１における表示物よりもポリゴン数を
減らしている。これにより、リアル感をある程度維持し
ながらも、演算処理を行わなければならないポリゴンの
総数を減らすことが可能となり、例えばメイン画面１の
映像データが欠落する等の事態が生じるのを有効に防止
している。

【００３７】なお、以上の説明は、１人あるいは２人の
プレーヤによるゲームの場合についいて述べたが、本発
明はこれに限らず、３人以上のマルチプレーヤ型のゲー
ムにも当然適用できる。

【００３８】２．装置全体の説明図１には、本発明に係る３次元シミュレータ装置の実施
例のブロック図が示される。

【００３９】図１に示すように、本３次元シミュレータ
装置は、プレーヤが操作信号を入力する操作部１２、所
定のゲームプログラムにより仮想３次元空間設定のため
の演算を行う仮想３次元空間演算部１００、プレーヤの
視点位置における疑似３次元画像を形成する画像合成部
２００、及びこの疑似３次元画像を画像出力するＣＲＴ
（ディスプレイ）１０を含んでいる。

【００４０】操作部１２には、例えば本３次元シミュレ
ータ装置をレーシングカーゲームに適用した場合には、
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、これにより操作信号が入力され
る。

【００４１】仮想３次元空間演算部１００では、図３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、トンネル６２、山６４、壁６６〜６
８、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、操作部１２からの操
作信号や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。

【００４２】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
元空間における任意の視点からの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ＣＲＴ１
０より出力される。

【００４３】さて、本実施例では、仮想３次元空間演算
部１００の演算により、表示物の位置あるいは位置及び
方向が同一であり表示物を構成するポリゴンの数が異な
る第１、第２の仮想３次元空間が形成される。即ち、図
３に示すような仮想３次元空間が２つ用意される。但
し、この２つの仮想３次元空間の間では表示物を構成す
るポリゴン数が異なっており、第１の仮想３次元空間に
おける表示物のポリゴン数の方が多くなるように設定さ
れる。そして、画像合成部２００では、メインの画面に
表示される画像として第１の仮想３次元空間における視
界画像が合成される。一方、サブの画面に表示される画
像として第２の仮想３次元空間における視界画像が合成
されることになる。これにより、図４に示すようなゲー
ム画面を形成することが可能となる。なお、サブ画面を
バックミラー２として使用する場合には以下のようにな
る。即ち第１の仮想３次元空間では、視点位置がプレー
ヤカーの位置で視線方向を前向きとした場合の視界画像
が形成される。これに対して、第２の仮想３次元空間で
は、視線方向を後ろ向きとした場合の視界画像が形成さ
れる。そして、第２の仮想３次元空間において演算され
た視界画像は左右反転され、バックミラー２に映し出さ
れる。

【００４４】次に、仮想３次元空間演算部１００、画像
合成部２００の具体的構成について説明する。図５に
は、仮想３次元空間演算部１００のブロック図の一例が
示され、図１５、図１８には画像合成部２００内の画像
供給部２１０、画像形成部２２８のブロック図の一例が
示される。

【００４５】３．仮想３次元空間演算部についての説明図５に示すように、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（オブジェクト情報記憶
部）１０８を含んでいる。

【００４６】ここで、処理部１０２では、３次元シミュ
レータ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ことになる。

【００４７】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、レーシングカーの移動情報が演算される。

【００４８】表示物情報記憶部１０８には、仮想３次元
空間を構成する表示物の位置情報・方向情報及びこの位
置に表示すべきオブジェクトのオブジェクトナンバーが
記憶されている（以下、こ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（オブジェ
クト情報）と呼ぶ）。図６には、表示物情報記憶部１０
８に記憶される表示物情報の一例が示される。また、図
７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）と絶対座
標系（Ｘｗ、Ｙｗ、Ｚｗ）の関係が示される。

【００４９】ここで、オブジェクトにはレーシングカー
等を表現する移動体オブジェクト、及び、コース等を表
現するマップオブジェクトがあり、これらのオブジェク
トは図７に示すように多角形のポリゴンの集合で表現さ
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
該フレームの１つ前のフレーム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、当該フレームにお
ける表示物情報（位置情報、方向情報）が求められる。

【００５１】このようにして、仮想３次元空間設定部１
０４では、当該フレームにおける仮想３次元空間を構成
する全ての表示物の表示物情報が設定されることにな
る。

【００５２】なお、上記のように表示物情報がゲーム進
行に伴い１フレーム毎に更新されるのは、表示物がレー
シングカー等の移動体である場合であり、マップの表示
物情報は通常は固定値となる。但し、宇宙ゲームにおけ
る隕石等を表すマップでは、ゲーム進行に伴い回転情報
等を変化させてもよい。また、マップによっては、位置
情報は有するが方向情報は有しないようなものも考えら
れる。また、後述するようにマップを複数の分割マップ
に分割し、この分割マップにマップオブジェクトを設定
するような構成とする場合には、図５に示すように仮想
３次元空間設定部１０４内にマップ設定部１１０を設
け、このマップ設定部１１０によりマップ設定を行うこ
とになる。

【００５３】さて、本実施例では、仮想３次元空間設定
部１０４が所定の演算処理を行うことにより、図６に示
す表示物情報から、位置情報及び方向情報が同一（方向
情報を有しない表示物情報では位置情報が同一）であ
り、オブジェクトナンバーが異なる表示物情報を複数形
成している。具体的には、仮想３次元空間設定部１０４
が表示物情報記憶部１０８に記憶された図６に示す表示
物情報を読み出し、オブジェクトナンバーのみを変更す
ることで複数の表示物情報を形成している。そして、こ
の形成された複数の表示物情報を、画像合成部２００に
出力している。

【００５４】図８（Ａ）、（Ｂ）には、このようにして
形成された複数の表示物情報の一例が示される。図８
（Ａ）に示す表示物情報は、図６に示す表示物情報と同
一のものである。これに対して、図８（Ｂ）に示す表示
物情報は、図８（Ａ）に示す表示物情報とオブジェクト
ナンバーのみが異なっている。例えば、図８（Ａ）のＯ
Ｂ0と、図８（Ｂ）のＯＢi+1とでは、位置情報、方向情
報（Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0、θ0、φ0、ρ0）が同一となってい
るが、オブジェクトナンバーが異なっている。このよう
に位置情報及び方向情報が同一でありオブジェクトナン
バーが異なる表示物情報を形成することで、図９に示す
ようなポリゴン数の異なるレーシングカー４８Ａ、４８
Ｂ、４８Ｃを表現することが可能となる。即ち、レーシ
ングカー４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃでは、位置情報、方向
情報は同一となっているが、オブジェクトナンバーはＯ
Ｂｉ、ＯＢｊ、ＯＢｋと異なっている。レーシングカー
４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃのオブジェクト画像情報（オブ
ジェクト画像情報によりポリゴン数、ポリゴン情報等が
表される）は、図５において表示物情報記憶部２１２に
格納されており、オブジェクトナンバーを指定すること
により、これらのオブジェクト画像情報を読み出すこと
ができる。従って、異なるオブジェクトナンバーを指定
することで、図９に示すようなポリゴン数の異なるレー
シングカー４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃを読み出すことがで
きるわけである。そして、これらのレーシングカー４８
Ａ、４８Ｂ、４８Ｃは、第１、第２の仮想３次元空間に
おいて同一位置、同一方向で配置される。このように、
仮想３次元空間を構成するオブジェクトをポリゴン数を
異ならせて同一位置、同一方向で配置することで、表示
物のポリゴン数が異なる２つの仮想３次元空間を表現す
ることが可能となる。

【００５５】図１０、図１１には、ポリゴン数の異なる
コースオブジェクト３０Ａ、３０Ｂ（マップオブジェク
ト）が示される。コースオブジェクト３０Ａは、多くの
ポリゴンにより精密に描かれている。これに対して、コ
ースオブジェクト３０Ｂは、少ないポリゴンにより簡略
化されて描かれている。図３に示すコース２０は、この
ようなコースオブジェクトを並べることで構成される。
そして、本実施例では、ポリゴン数の多いコースオブジ
ェクトで構成されたコースと、ポリゴン数の少ないコー
スオブジェクトで構成されたコースとが２つ用意される
ことになる。この場合も、上記のレーシングカーの場合
と同様に、図６に示す表示物情報の中のオブジェクトナ
ンバーのみを変更することにより、コース（マップ）に
関する複数の表示物情報が形成されることになる。

【００５６】以上のようにして、ポリゴン数の異なるオ
ブジェクトを同一位置、同一方向に配置できる複数の表
示物情報を形成することで、２つの仮想３次元空間を表
現することが可能となる。そして、ポリゴン数の多いオ
ブジェクトで構成される第１の仮想３次元空間での視界
画像はメイン画面へと表示され、ポリゴン数の少ないオ
ブジェクトで構成される第２の仮想３次元空間での表示
画像はサブ画面へと表示される。これにより、サブ画面
を形成するのに必要とされるポリゴン数を減らすことが
できる。

【００５７】なお、仮想３次元空間演算部１００から画
像合成部２００に複数の表示物情報を出力する際には、
プレーヤの視点位置、視線方向により決定される所定範
囲に配置されるオブジェクトの表示物情報のみを出力す
ることが望ましい。例えば、プレーヤの視点位置から遠
く離れプレーヤから見ることができない移動体オブジェ
クト、マップオブジェクトについては画像合成処理を行
う必要がない。従って、当該オブジェクトの表示物情報
については画像合成部２００への出力を省略することが
望ましい。また、例えば、メイン画面に表示するオブジ
ェクトについては、プレーヤの正面方向の一定範囲にあ
るオブジェクトの表示物情報のみを出力するようにす
る。一方、サブ画面に表示するオブジェクトについて
は、プレーヤの後方方向の一定範囲にあるオブジェクト
の表示物情報のみを出力するようにする。これにより、
画像合成部２００における演算処理を軽減することが可
能となる。

【００５８】さて、メイン画面、サブ画面の形成に必要
とされるポリゴン数を減らすためには、更に、以下の手
法を用いることもできる。

【００５９】例えば、図９に示すレーシングカー４８
Ａ、４８Ｂ、４８Ｃを、第１の仮想３次元空間において
は、各々、近距離用、中距離用、遠距離用のレーシング
カーとして用いる。即ち、プレーヤーカーとレーシング
カーとの距離が近い場合には、近距離用のレーシングカ
ー４８Ａをメイン画面上に表示し、プレーヤカーとの距
離が中ぐらいの場合、遠い場合には、各々、中距離用、
遠距離用のレーシングカー４８Ｂ、４８Ｃをメイン画面
上に表示する。これにより、メイン画面を形成するため
のポリゴン数を表示画像のリアル感を失わせることなく
減らすことができる。そして、第２の仮想３次元空間に
おいては、近距離用のレーシングカーとしてレーシング
カー４８Ｂを用い、遠距離用のレーシングカーとしてレ
ーシングカー４８Ｃを用い、プレーヤカーとの距離に応
じて使い分ける。これにより、サブ画面を形成するのに
必要なポリゴン数を、メイン画面を形成するのに必要な
ポリゴン数よりも少なくすることが可能となる。そし
て、サブ画面内でも近距離用、遠距離用のレーシングカ
ーを使い分けることにより、サブ画面形成に必要なポリ
ゴン数を更に減らすことが可能となる。

【００６０】また、例えば、第１の仮想３次元空間では
図３におけるビル６０を配置させる一方、第２の仮想３
次元空間ではビル６０の配置を省略するという手法を用
いることもできる。具体的には、図６、図８において、
第２の仮想３次元空間用のビル６０については表示物情
報を形成しない。これにより、サブ画面形成に必要なポ
リゴン数を更に減らすことが可能となる。

【００６１】また、例えば図１２に示すように、仮想３
次元空間を形成するマップを所定数のマップブロックに
分割し、これらのマップブロックにマップオブジェクト
を配置することでマップを表現する場合には、以下のよ
うな手法を用いることができる。即ち、この場合には、
例えば、図１３において、ポリゴン数の多い山４０ａを
第１の仮想３次元空間に配置する。そして、ポリゴン数
の少ない山４０ｂ、４０ｃを第２、第３の仮想３次元空
間に配置する。これにより、サブ画面形成に必要なポリ
ゴン数を減らすことができる。

【００６２】また、図１４に示すように、分割数の異な
る第１、第２、第３のマップブロック３１、３２、３３
を用意する。そして、第１のマップブロック３１を、第
１の仮想３次元空間のマップ分割のために用いる。そし
て、第２のマップブロック３２、あるいは、第３のマッ
プブロック３３を第２の仮想３次元空間のマップ分割の
ために用いる。このようにして、各ブロックに配置され
るマップオブジェクトのポリゴン数が同一程度になるよ
うにマップオブジェクトを形成すれば、マップを構成す
るのに必要なポリゴンの総数を第１の仮想３次元空間よ
りも第２の仮想３次元空間の方が少なくなるように設定
できる。これにより、サブ画面形成に必要なポリゴン数
を減らすことができる。そして、このように分割数の異
なるマップブロックを使い分ける手法は、例えば戦闘機
ゲーム、フライトシミュレータ等のように、仮想３次元
空間上のマップのほとんどがプレーヤから見ることがで
きるような場合に特に有効である。

【００６３】なお、この場合、上述の遠距離用、中距離
用、短距離用のレーシングカーの場合と同様に、第１の
仮想３次元空間においては自機と分割マップとの距離に
応じて第１、第２、第３のマップブロックを使い分け、
第２の仮想３次元空間においては、上記距離に応じて第
２、第３のマップブロック数を使い分けるような手法を
採用することもできる。このようにすれば、サブ画面の
みならずメイン画面のポリゴン数も減らすことができ
る。

【００６４】また、以上に説明した、マップを所定数の
ブロックに分割してマップオブジェクトを配置する演算
は、例えばマップ設定部１１０により行われる。

【００６５】４．画像供給部についての説明画像供給部２１０は、図１５に示すように、オブジェク
ト画像情報記憶部２１２、処理部２１５、座標変換部２
１８、クリッピング処理部２２０、ポリゴンデータ変換
部２２４、ソーティング処理部２２６を含んでいる。ま
た、クリッピング処理部２２０は、透視投影変換部２２
２を含んでいる。

【００６６】画像供給部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。

【００６７】即ち、まず、図１６に示すように、レーシ
ングカー、コース等を表すオブジェクト３００、３３
３、３３４について、それを構成するポリゴンを絶対座
標（ワールド座標）系（ＸW、ＹW、ＺW）で表現される
仮想３次元空間上に配置するための演算処理が行われ
る。次に、これらの各オブジェクトについて、それを構
成するポリゴンをプレーヤ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。その後、いわゆるクリッピング処理が行われ、
次に、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。次に、出力フォーマットの変換が行わ
れ、最後に、ソーティング処理が行われる。

【００６８】次に、画像供給部２１０の動作の詳細につ
いて説明する。

【００６９】（１）初期設定まず、初期設定時に、レーシングカー、コース等を表す
オブジェクトの画像情報が、オブジェクト画像情報記憶
部２１２に書き込まれる。但し、オブジェクト画像情報
記憶部２１２がＲＯＭである場合は、この書き込みは必
要とされない。

【００７０】（２）フレームデータの転送全てのオブジェクトに共通する視点情報、即ちプレーヤ
の視点位置・角度・視野角の情報、モニタの情報等は、
１フィールド毎、例えば（１／６０）秒毎に更新され、
仮想３次元空間演算部１００から処理部２１５を介して
座標変換部２１８に転送される。座標変換部２１８で
は、このデータを基に各種の座標変換が行われる。ま
た、モニタの角度・大きさ等の情報もクリッピング処理
用のデータとしてクリッピング処理部２２０に転送され
る。これらの転送されるデータはフレームデータと呼ば
れる。

【００７１】（３）オブジェクトデータ及びポリゴンデ
ータの形成オブジェクトの位置情報、方向情報、オブジェクトナン
バーを含む表示物情報が、仮想３次元空間演算部１００
から処理部２１５へと転送される。

【００７２】次に、前記のオブジェクトナンバーをアド
レスとして、オブジェクト画像情報記憶部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。即ち、
例えばオブジェクトナンバーがレーシングカーを指定す
るものである場合は、このレーシングカーの画像情報が
オブジェクト画像情報記憶部２１２から読み出される。
オブジェクト画像情報記憶部２１２には、レーシングカ
ー等の画像情報が複数枚のポリゴンの集合（多面体）と
して表現され格納されている。処理部２１５は、データ
フォーマット形成部２１７により、この読み出されたデ
ータからオブジェクトデータ及びポリゴンデータを組に
したデータを形成して、座標変換部２１８以下へと順次
転送する。

【００７３】ここで、オブジェクトデータとは、オブジ
ェクトの位置情報、回転情報、その他の付属データ等で
構成されるデータをいう。また、ポリゴンデータとは、
オブジェクトを構成するポリゴンについての画像情報で
あり、ポリゴンの頂点座標、頂点テクスチャ座標、頂点
輝度情報、その他の付属データで構成されるデータをい
う。

【００７４】これらのデータは、データフォーマット形
成部２１７により、図１７（Ａ）、（Ｂ）に示すような
データフォーマットに変換される。

【００７５】（４）座標変換部等での動作座標変換部２１８では、処理部２１５から転送されたプ
レーヤの視点情報と、処理部２１５から転送されたレー
シングカ−位置情報、回転情報からなるオブジェクトデ
ータをもとに、ポリゴンデータに対して各種の座標変換
が行われる。即ち、ポリゴンデータに対するローカル座
標系での回転、ワールド座標系への平行移動、視点座標
系への回転等が行われる。

【００７６】クリッピング処理部２２０では、これらの
座標変換が終了したポリゴンデータに対してクリッピン
グ処理が行われる。次に、クリッピング処理部２２０内
の透視投影変換部２２２において、スクリーン座標系へ
の透視投影変換が行われる。なお、本実施例では、この
クリッピング処理と透視投影変換処理とを同一のハード
ウェアを用いて行っている。

【００７７】ポリゴンデータ変換部２２４では、クリッ
ピング処理により四角形以外の多角形に変形してしまっ
たポリゴンのデータを四角形のポリゴンのデータに変換
する処理が行われる。変換されたポリゴンデータは、次
段のソーティング処理部２２６に出力される。具体的に
は、例えばクリッピング処理によりポリゴンが三角形に
変形してしまった場合には、この三角形のポリゴンが擬
似的に四角形のポリゴンとなるように変換処理が行われ
る。即ち、元の三角形のポリゴンの頂点の番号を１、
２、３とした場合には、変換後の四角形ポリゴンの頂点
に対して元のポリゴンの頂点番号１、２、３、１を割り
当てる。そして、この割り当てられた頂点番号により元
のポリゴンの頂点座標、頂点テクスチャ座標、頂点輝度
情報等を指定することで、四角形のポリゴンデータへの
変換処理が行われる。また、例えばクリッピング処理に
よりポリゴンが五角形に変形してしまった場合には、該
ポリゴンを四角形のポリゴンと擬似的な四角形のポリゴ
ン（上記と同様に三角形のポリゴンを擬似的に四角形の
ポリゴンとみなしたもの）に分割する。そして、例えば
元の五角形のポリゴンの頂点の番号を１、２、３、４、
５とした場合には、分割された２つの四角形ポリゴンの
頂点に対して、各々、元のポリゴンの頂点番号１、２、
３、４及び１、４、５、１を割り当てる。そして、この
割り当てられた頂点番号により元のポリゴンの頂点座
標、頂点テクスチャ座標、頂点輝度情報等を指定するこ
とで、四角形のポリゴンデータへの変換処理が行われる
ことになる。また、クリッピング処理によりポリゴンが
六角形に変形してしまった場合には、２つの四角形ポリ
ゴンに分割して上記と同様の処理を行う。

【００７８】なお、本実施例においてバックミラーの画
像形成を行う場合に、画像の左右反転処理により裏とな
ったポリゴンについては、ポリゴンデータ変換部２２４
により表ポリゴンへの変換処理が行われる。例えば、頂
点番号が１、２、３、４のポリゴンが左右反転された場
合には、変換後のポリゴンの頂点に対する頂点番号の割
り当てを１、４、３、２に入れ替え、この入れ替えられ
た頂点番号により元のポリゴンの頂点座標等を指定す
る。これにより、左右反転処理により裏となったポリゴ
ンを表ポリゴンとして出力することが可能となる。ま
た、例えば、上記のようにクリッピング処理により五角
形となったポリゴンを左右反転処理する場合には、これ
を四角形ポリゴンと擬似的な四角形ポリゴンに分割する
とともに、これらの四角形ポリゴンへの頂点番号の割り
振りを、各々、１、４、３、２及び１、５、４、１とす
る。これにより、ポリゴンの分割処理と、左右反転によ
り裏となったポリゴンの表ポリゴンへの変換を同時に行
うことが可能となる。

【００７９】さて、本実施例では、図１７（Ａ）に示す
ように、データフォーマット形成部２１７により、メイ
ン画面用データと、サブ画面用データとが形成され、こ
れらのデータが１フレーム内に処理すべきデータとし
て、座標変換部２１８等に転送される。ここで、メイン
画面用データでは、フレームデータを先頭に、オブジェ
クト１Ａ、２Ａ、３Ａ等のデータが連なっている。即
ち、当該フレームにおいてメイン画面に表示すべき全て
のオブジェクトに関するデータが連なっている。そし
て、例えばオブジェクト１Ａのオブジェクトデータの後
ろには当該オブジェクトを構成する全てのポリゴンのポ
リゴンデータが連なっている。これらのポリゴンデータ
は、例えば図１７（Ｂ）に示すようなフォーマットとな
っておりポリゴンの頂点座標情報等を含んでいる。同様
に、オブジェクト２Ａのオブジェクトデータの後ろにも
当該オブジェクトを構成する全てのポリゴンのポリゴン
データが連なっている。

【００８０】サブ画面用データについても、メイン画面
用データと全く同様のデータフォーマット形式となって
いる。但し、オブジェクト１Ａとオブジェクト１Ｂとで
は、オブジェクトの配置位置、方向は同一であるが、オ
ブジェクトデータに連なるポリゴンデータの数が異なっ
ている。オブジェクト２Ａとオブジェクト２Ｂとの相違
も同様である。本実施例では、データフォーマット形成
部２１７により、このようなフォーマットのデータを形
成することで、メイン画面とサブ画面とで表示されるオ
ブジェクトのポリゴン数を異ならせることが可能となっ
ている。更に、メイン画面用データとサブ画面用データ
とで、視点位置、視点方向等を異ならせることもでき
る。これには、メイン画面用データ、サブ画面用データ
の先頭に置かれるフレームデータの内容を異ならせれば
よい。例えば、メイン画面用データのフレームデータで
は、視線方向が正面向きであるように設定し、サブ画面
用データのフレームデータでは、視線方向が後向きであ
るように設定すれば、正面画像であるメイン画面上にバ
ックミラーを形成することが可能となる。但し、この場
合には、画像を左右反転して表示する必要があるが、こ
の左右反転処理は上記のように本実施例においてはポリ
ゴンデータ変換部２２４において行われる。

【００８１】５．画像形成部についての説明画像形成部２２８は、このポリゴンの各頂点ごとに与え
られた頂点画像情報に基づいてポリゴン内部の画像情報
を演算して、これをＣＲＴ１０に出力するものであり、
図１８に示すように、プロセッサ部（テクスチャ演算手
段）２３０、テクスチャ情報記憶部２４２、パレット＆
ミキサ回路２４４とを含む。

【００８２】さて、本実施例では、より高品質の画像を
より効率よく画像合成すべく、テクスチャマッピング手
法及びグーローシェーディング手法と呼ぶ手法により画
像合成を行っている。以下、これらの手法の概念につい
て簡単に説明する。

【００８３】図１９には、テクスチャマッピング手法の
概念について示される。

【００８４】図１９に示すようなオブジェクト３３２の
各面に例えば格子状、縞状の模様等が施されたものを画
像合成する場合には、従来は、オブジェクトをポリゴン
(1)〜(80)（ポリゴン(41)〜(80)については図示せず）
に分割し、これらの全てのポリゴンに対して画像処理を
行っていた。その理由は、従来の画像合成装置では、１
つのポリゴン内の色の塗りつぶしは、指定された一つの
色でしか行えなかったためである。この結果、複雑な模
様等が施された高品質な画像を合成する場合には、ポリ
ゴン数が非常に増加してしまうため、実質的に、このよ
うな高品質の画像を合成することは不可能であった。

【００８５】そこで、本実施例では、オブジェクト３３
２の回転、並進、透視投影変換等の座標変換及びクリッ
ピング等の処理を、各面を構成するポリゴンＡ、Ｂ、Ｃ
ごとに行い（具体的には各ポリゴンの頂点ごと）、格子
状、縞状の模様については、テクスチャとして取り扱
い、ポリゴンの処理と分割して処理を行っている。即
ち、図１８に示すように画像形成部２２８内にはテクス
チャ情報記憶部２４２が設けられ、この中には各３次元
ポリゴンにはり付けるべきテクスチャ情報、つまり格子
状、縞状の模様等の画像情報が記憶されている。

【００８６】そして、このテクスチャ情報を指定するテ
クスチャ情報記憶部２４２のアドレスを、各３次元ポリ
ゴンの頂点テクスチャ座標ＶＴX、ＶＴYとして与えてお
く。具体的には、図１９に示すように、ポリゴンＡの各
頂点に対しては、（ＶＴX0、ＶＴY0）、（ＶＴX1、ＶＴ
Y1）、（ＶＴX2、ＶＴY2）、（ＶＴX3、ＶＴY3）の頂点
テクスチャ座標が設定される。

【００８７】画像形成部２２８内のプロセッサ部２３０
では、この頂点テクスチャ座標ＶＴX、ＶＴYから、ポリ
ゴン内の全てのドットについてのテクスチャ座標ＴX、
ＴYが求められる。そして、求められたテクスチャ座標
ＴX、ＴYにより、テクスチャ情報記憶部２４２から対応
するテクスチャ情報が読み出され、パレット＆ミキサ回
路２４４に出力される。これにより、図１９に示すよう
な、格子状、縞状等のテクスチャが施された３次元オブ
ジェクトを画像合成することが可能となる。

【００８８】また、本実施例では前記したようにオブジ
ェクト３３２をポリゴンの固まりとして表現している。
従って、各３ポリゴンの境界における輝度情報の連続性
が問題となる。例えば複数のポリゴンを用いて球を表現
しようとする場合、ポリゴン内の全ドットが全て同じ輝
度に設定されると、実際は「丸み」を表現したいのに、
各ポリゴンの境界が「丸み」として表現されない事態が
生じる。そこで、本実施例では、グーローシェーディン
グと呼ばれる手法によりこれを回避している。この手法
では、前記したテクスチャマッピング手法と同様に、３
次元ポリゴンの各頂点に図１９に示すように頂点輝度情
報ＶＢＲＩ0〜ＶＢＲＩ3を与えておき、画像形成部２２
８で最終的に画像表示する際に、この頂点輝度情報ＶＢ
ＲＩ0〜ＶＢＲＩ3より３次元ポリゴン内の全てのドット
についての輝度情報を補間により求めている。

【００８９】さて、図２０（Ａ）〜（Ｋ）には、テクス
チャマッピングについての演算処理の流れが視覚的に示
されている。既に述べたように、画像形成部２２８で
は、ポリゴンの頂点画像情報に基づいて、ポリゴン内の
全ての画像情報を形成する演算処理が行われる。この場
合、ポリゴンにはり付けるべきテクスチャ情報は、テク
スチャ情報記憶部３４２に記憶されており、このテクス
チャ情報を読み出すために、テクスチャ座標ＴX、ＴYが
必要となる。そして、図２０（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）、
（Ｉ）には、ポリゴン内の全ての透視変換テクスチャ座
標ＴX^*、ＴY^*を求める演算処理の様子が視覚的に示され
ている。また、図２０（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）
には、テクスチャ情報を表示すべき座標である透視変換
表示座標Ｘ ^*、Ｙ^*を求める演算処理の様子が視覚的に示
されている。以上の演算はプロセッサ部２３０により行
われる。そして、図２０（Ｊ）に示すように、演算され
た透視変換テクスチャ座標ＴX^*、ＴY^*はテクスチャ座標
ＴX、ＴYに逆透視投影変換され、この逆透視投影変換さ
れたテクスチャ座標ＴX、ＴYにより、テクスチャ情報記
憶部２４２からテクスチャ情報が読み出される。最後
に、図２０（Ｋ）に示すように、演算されたＸ^*、Ｙ^*の
座標位置に、読み出されたテクスチャ情報を対応づける
ことで、画像合成が行われることになる。

【００９０】図２１（Ａ）、（Ｂ）には、レーシングカ
ーのオブジェクトにテクスチャマッピングを施した様子
が視覚的に示される。テクスチャ情報記憶部２４２に
は、図２１（Ａ）に示すようなテクスチャ情報９０２〜
９１６が記憶されており、これらをレーシングカーのオ
ブジェクトにマッピングすることで、図２１（Ｂ）に示
すようなリアル感溢れるレーシングカーを表現すること
が可能となる。

【００９１】図２２には、テクスチャ情報記憶部２４２
により構成されるテクスチャ記憶平面の一例が示され
る。図２２に示すように、ポリゴンへのテクスチャリン
グは、ポリゴンにマッピングしたいテクスチャのテクス
チャ座標ＴX、ＴYを指定することにより行われることに
なる。

【００９２】さて、本実施例では、メイン画面における
表示物のみならず、サブ画面における表示物に対しても
テクスチャマッピングを行っている。例えば、図４にお
いて、メイン画面１に映る路面２１のみならず、バック
ミラー（サブ画面）２に映る路面２３にもアスファルト
状の模様、センターライン２６からなるテクスチャが施
されている。これにより、サブ画面に映る画像のリアル
感を高めている。そして、この場合、本実施例では、第
１の仮想３次元空間における表示物と、これと同一位
置、同一方向で第２の仮想３次元空間に配置される表示
物とで、テクスチャ情報記憶部２４２に記憶されるテク
スチャ情報が共通に使用される。

【００９３】例えば、図２３（Ａ）には、第１の仮想３
次元空間に配置されるマップオブジェクトの一例が示さ
れる。このマップオブジェクトは同図に示すように、ポ
リゴンａ１〜ａ５、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２、ｄ１〜ｄ
３により構成される。一方、図２３（Ｂ）には、第２の
仮想３次元空間に配置されるマップオブジェクトの一例
が示される。このマップオブジェクトは図２３（Ａ）に
示すマップオブジェクトを簡略化して表現したものであ
り、ポリゴンａ、ｂ、ｃ、ｄにより構成される。これら
のマップオブジェクトは、各々の仮想３次元空間におい
て同一位置、同一方向に配置されるものである。図２３
（Ｃ）には、これらのマップオブジェクトにはり付ける
テクスチャ情報及びこのテクスチャ情報が格納されるテ
クスチャ平面の一例が示される。このテクスチャ情報は
アスファルト状の模様及びセンターラインから構成され
る。

【００９４】このテクスチャを図２３（Ａ）に示すマッ
プオブジェクトにマッピングする場合は以下のようにす
る。例えば、頂点Ａ、Ｂ、Ｋ、Ｌからなるポリゴンａ１
にテクスチャマッピングを行う場合を考える。この場合
には、ポリゴンａ１の頂点テクスチャ座標として、図２
３（Ｃ）に示す（ＶＴXA、ＶＴYA）、（ＶＴXB、ＶＴY
B）、（ＶＴXK、ＶＴYK）、（ＶＴXL、ＶＴYL）を与え
る。すると、プロセッサ部２３０により、図２０（Ａ）
〜（Ｋ）に示した処理により、ポリゴンａ１内の全ての
ドット（ピクセル）におけるテクスチャ座標ＴX、ＴYが
得られる。そして、この得られたＴX、ＴYによりテクス
チャ情報記憶部２４２からテクスチャ情報を読み出すこ
とで、ポリゴンａ１に対するテクスチャマッピングが完
了する。ポリゴンａ２、ａ３、ａ４、ａ５に対するテク
スチャマッピングも同様にして行うことができる。

【００９５】一方、図２３（Ｂ）に示す簡略化されたマ
ップオブジェクトに対しては、本実施例では以下のよう
にしてテクスチャマッピングを行っている。例えば頂点
Ａ’、Ｆ’、Ｇ’、Ｌ’からなるポリゴンａにテクスチ
ャマッピングを行う場合を考える。この場合には、ポリ
ゴンａの頂点テクスチャ座標として、図２３（Ｃ）に示
す（ＶＴXA、ＶＴYA）、（ＶＴXF、ＶＴYF）、（ＶＴX
G、ＶＴYG）、（ＶＴXL、ＶＴYL）を与えておく。即
ち、図２３（Ａ）のＡ、Ｆ、Ｇ、Ｌ点に与えられる頂点
テクスチャ座標と同じ頂点テクスチャ座標を与えてお
く。すると、プロセッサ部２３０の処理により、ポリゴ
ンａ１内の全てのドットにおけるテクスチャ座標ＴX、
ＴYが得られる。そして、この得られたＴX、ＴYにより
テクスチャ情報記憶部２４２からテクスチャ情報を読み
出すことで、ポリゴンａに対するテクスチャマッピング
が完了する。

【００９６】このように、本実施例では、精密なオブジ
ェクトと、これに対応する簡略化されたオブジェクトと
の間でテクスチャ情報を共有して使用している。そし
て、各ポリゴンには頂点テクスチャ座標だけが与えられ
ており、ポリゴン内のドットにおけるテクスチャ座標は
図２０（Ａ）〜（Ｋ）に示す補間処理により得られる。
従って、このようにテクスチャ情報を共有して使用して
も、図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）に示すマップオブジェ
クトに対して図２３（Ｃ）に示すようなテクスチャを同
様にマッピングすることが可能となる。そして、このよ
うにテクスチャ情報を共有して使用することにより、テ
クスチャ情報記憶部２４２を精密なオブジェクト用、簡
略化されたオブジェクト用に２種類設ける必要がなくな
るため、テクスチャ情報記憶部２４２に必要な記憶容量
を小さくすることができ、ハードウェアの小規模化を図
ることが可能となる。

【００９７】なお、ポリゴンに与えられる頂点テクスチ
ャ座標は、オブジェクト画像情報記憶部２１２に画像情
報の一部として記憶されている（図１７（Ｂ）参照）。
従って、図２３（Ｂ）のポリゴンａの頂点Ａ’、Ｆ’、
Ｇ’、Ｌ’に対して、図２３（Ａ）の頂点Ａ、Ｆ、Ｇ、
Ｌと共通の頂点テクスチャ座標を与え、画像情報記憶部
２１２に記憶することになる。また、本実施例では、頂
点輝度情報ＶＢＲＩについても、Ａ’、Ｆ’、Ｇ’、
Ｌ’とＡ、Ｆ、Ｇ、Ｌとの間で共通に与えている。これ
により、グーローシェーディング手法による輝度演算も
ポリゴンａとポリゴンａ１〜ａ５とで同様に行われるこ
とになる。

【００９８】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。

【００９９】例えば本実施例では、レーシングカーゲー
ムを例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、あら
ゆる種類の３次元ゲームに適用でき、例えば３次元的に
マップが形成された宇宙船ゲーム等にも適用できる。

【０１００】また、本発明は、業務用の３次元ゲームの
みならず、例えば、家庭用のゲーム装置、フライトシミ
ュレータ、教習所等で使用されるドライビングシミュレ
ータ等にも適用することができる。

【０１０１】また、仮想３次元空間演算部等における演
算処理は、専用の画像処理用デバイスにより処理するこ
ともできるし、マイクロコンピュータ等を利用して処理
することも可能である。

【０１０２】更に、画像合成部等で行われる演算処理も
本実施例で説明したものに限定されるものではなく、例
えばテクスチャマッピングの手法も上記に説明したもの
に限られない。

【０１０３】また、本発明におけるサブ画面は、本実施
例で説明したバックミラーに限らず種々のものに適用で
きる。例えば、サイドミラーに適用することも可能であ
る。また、例えば図２４に示す未来戦車ゲームでは、サ
ブ画面８０１には、プレーヤの操縦する未来戦車８２０
を上から見た画像が映し出される。また、サブ画面８０
１に、例えば未来戦車８２０が発射したミサイル８９８
の先端に取り付けられたカメラから見える画像を映し出
してもよい。

【０１０４】また、本発明では、サブ画面に映し出され
る表示物のポリゴン数を少ないものとし簡略化して表現
することとしたが、逆に、サブ画面に映し出される表示
物のポリゴン数を多いものとし精密に表現することも可
能である。このようにすることで、例えばメイン画面上
に物を拡大して見ることができる虫眼鏡のようなサブ画
面を表示することが可能となる。

【０１０５】また、本発明により画像合成された疑似３
次元画像は、ＣＲＴ１０のようなディスプレイのみなら
ずヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）と呼ばれるデ
ィスプレイにも当然に表示できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る実施例の一例を示すブロ
ック図である

【図２】図２は、本３次元シミュレータ装置の外観の一
例を示す概略図である。

【図３】図３は、仮想３次元空間の一例を示す概略図で
ある。

【図４】図４は、本３次元シミュレータ装置により画像
合成されたゲーム画面（疑似３次元画像）を示す概略図
である。

【図５】図５は、仮想３次元空間演算部の一例を示すブ
ロック図である。

【図６】図６は、表示物情報記憶部に記憶される表示物
情報について説明するための概略説明図である。

【図７】図７は、オブジェクトに設定される表示物情報
について説明するための概略説明図である。

【図８】図８（Ａ）、（Ｂ）は、位置情報及び方向情報
が同一であり、オブジェクトナンバーが異なる複数の表
示物情報を説明するための概略説明図である。

【図９】図９は、ポリゴン数の異なる複数種類のレーシ
ングカーオブジェクトを示す図である。

【図１０】図１０は、多いポリゴン数で構成されたコー
スオブジェクトの一例を示す図である

【図１１】図１１は、少ないポリゴン数で構成されたコ
ースオブジェクトの一例を示す図である

【図１２】図１２は、複数のマップブロックに分割され
たマップを示す図である。

【図１３】図１３は、マップブロックに配置されるマッ
プオブジェクトの概略を示す図である。

【図１４】図１４は、分割数の異なる複数種類のマップ
ブロックを示す図である。

【図１５】図１５は、画像供給部の一例を示すブロック
図である。

【図１６】図１６は、本実施例における３次元演算処理
について説明するための概略説明図である。

【図１７】図１７（Ａ）、（Ｂ）は、データフォーマッ
ト形成部で形成されるデータフォーマットの一例を示す
図である。

【図１８】図１８は、画像合成部の一例を示すブロック
図である。

【図１９】図１９は、テクスチャマッピング手法を説明
するための概略説明図である。

【図２０】図２０（Ａ）〜（Ｋ）は、本実施例における
テクスチャマッピング手法を視覚的に表した図である。

【図２１】図２１（Ａ）、（Ｂ）は、レーシングカーの
オブジェクトにテクスチャマッピングを施した様子を視
覚的に表した図である。

【図２２】図２２は、テクスチャ情報記憶部により構成
されるテクスチャ記憶平面の一例を示す図である。

【図２３】図２３（Ａ）、（Ｂ）は、第１、第２の仮想
３次元空間に配置されるマップオブジェクトの一例を示
す図であり、図２３（Ｃ）は、これらのマップオブジェ
クトにマッピングするテクスチャ情報及びこのテクスチ
ャ情報が格納されるテクスチャ平面の一例を示す図であ
る。

【図２４】図２４は、サブ画面の他の適用例を説明する
ための概略説明図である。

【図２５】図２５（Ａ）は、３次元シミュレータ装置の
概念を説明するための概略説明図であり、図２５（Ｂ）
は、この３次元シミュレータ装置により形成される画面
の一例を示す図である。

【符号の説明】

１０ＣＲＴ１２操作部１００仮想３次元空間演算部１０２処理部２００画像合成部２１０画像供給部２１２オブジェクト画像情報記憶部２１５処理部２１７データフォーマット形成部２１８座標変換部２２０クリッピング処理部２２２透視変換部２２４ポリゴンデータ変換部２２６ソーティング処理部２２８画像形成部２３０プロセッサ部２４２テクスチャ情報記憶部２４４パレット＆ミキサ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A63F 13/00 - 13/12 A63F 9/24 G09B 9/00 - 9/52 G06T 15/00 H04N 7/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】仮想３次元空間を構成する複数の表示物
の位置あるいは位置及び方向を設定することで仮想３次
元空間の形成演算を行う仮想３次元空間演算手段と、表示物を構成するポリゴンに対してテクスチャを施すた
めの演算を行うテクスチャ演算手段と、該テクスチャ演算手段において施されるテクスチャの情
報を記憶するテクスチャ情報記憶手段と、前記仮想３次元空間演算手段からの演算結果に基づいて
前記仮想３次元空間における任意の視点からの視界画像
を合成する画像合成手段とを含み、前記仮想３次元空間演算手段が、前記表示物の位置あるいは位置及び方向が同一であり表
示物を構成するポリゴンの数が異なる複数の仮想３次元
空間を形成する演算を行い、前記テクスチャ演算手段が、前記異なる仮想３次元空間において位置あるいは位置及
び方向が同一の前記表示物の一部又は全部に対して前記
テクスチャ情報記憶手段に記憶されるテクスチャ情報を
共通に使用する手段を含むことを特徴とする３次元シミ
ュレータ装置。
【請求項２】仮想３次元空間演算手段により、仮想３
次元空間を構成する複数の表示物の位置あるいは位置及
び方向を設定することで仮想３次元空間の形成演算を行
い、テクスチャ演算手段により、表示物を構成するポリゴン
に対してテクスチャを施すための演算を行い、テクスチャ情報記憶手段により、該テクスチャ演算手段
において施されるテクスチャの情報を記憶し、画像合成手段により、前記仮想３次元空間演算手段から
の演算結果に基づいて前記仮想３次元空間における任意
の視点からの視界画像を合成すると共に、前記仮想３次元空間演算手段により、前記表示物の位置
あるいは位置及び方向が同一であり表示物を構成するポ
リゴンの数が異なる複数の仮想３次元空間を形成する演
算を行い、前記テクスチャ演算手段により、前記異なる仮想３次元
空間において位置あるいは位置及び方向が同一の前記表
示物の一部又は全部に対して前記テクスチャ情報記憶手
段に記憶されるテクスチャ情報を共通に使用することを
特徴とする３次元シミュレータ装置の画像合成方法。