JP4079378B2 - 画像処理装置、画像処理装置の制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は画像処理装置、画像処理装置の制御方法及びプログラムに関する。

３次元画像処理では、オブジェクトが配置された仮想３次元空間を所与の視点から見た様子が表示出力される。この際、オブジェクト表面の凹凸を表現する技術としてバンプマッピングがある。バンプマッピングによれば、オブジェクト表面の凹凸をポリゴンで厳密に表現しなくとも、オブジェクト表面の法線ベクトルに凹凸に応じた補正を施すことにより、凹凸に応じた陰影（明暗）をオブジェクト表面に施すことができる。

バンプマッピングとしては、一般的に、オブジェクト表面にマッピングされるテクスチャ画像を構成する各画素に対して擬似的に法線ベクトル（以下、「擬似法線ベクトル」と記載する。）を設定しておき、オブジェクト表面に対するシェーディング処理（オブジェクト表面に凹凸に応じた陰影を施す処理）を各画素に設定された擬似法線ベクトルに基づいて実行することが行われている。この場合、オブジェクト表面にマッピングされるテクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを示すデータとして「法線マップ」と呼ばれるデータが一般的に用意される。法線マップは、テクスチャ画像の各画素に対して設定される擬似法線ベクトルをＲＧＢ値で表すデータである。すなわち、法線マップは、擬似法線ベクトルの仮想３次元空間（ＷＸ軸、ＷＹ軸及びＷＺ軸からなる空間）におけるＷＸ軸方向成分をＲ（Ｒｅｄ）値で示し、ＷＹ軸方向成分をＧ（Ｇｒｅｅｎ）値で示し、ＷＺ軸方向成分をＢ（Ｂｌｕｅ）値で示すデータである。図１２はシェーディング処理の概要を示す図である。シェーディング処理では、オブジェクトを構成するポリゴン５４を描画する場合には、各画素５２の輝度がその画素５２の擬似法線ベクトルＮに基づいて決定される。より具体的には、各画素５２の輝度が、その画素５２から光源５０への方向を示す光源方向ベクトルＬと、その画素５２の擬似法線ベクトルＮと、のなす角度θが小さい場合にはその画素５２の輝度が高くなり、該角度θが大きい場合にはその画素５２の輝度が低くなるようにして決定される。このようにすれば、オブジェクト表面に精細な陰影を施すことができる。
特開２００１−２８３２５０号公報 特開２００４−１０２９００号公報

上記の３次元画像処理では、オブジェクト表面に表される陰影がオブジェクトの姿勢変化に応じて変化させる様子を好適に演出することができれば、リアリティをより向上させることが可能になる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、オブジェクト表面に表される陰影がオブジェクトの姿勢変化に応じて変化させる様子を好適に演出できるようになる画像処理装置、画像処理装置の制御方法及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る画像処理装置は、オブジェクトが配置された仮想３次元空間を所与の視点から見た様子を表す画像を表示する画像処理装置において、前記オブジェクトの姿勢に関する姿勢条件と、前記オブジェクトの表面にマッピングされるテクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得するための擬似法線ベクトル情報と、を対応づけて記憶する擬似法線ベクトル情報記憶手段と、前記擬似法線ベクトル情報記憶手段に記憶される擬似法線ベクトル情報に対応づけられた前記姿勢条件を前記オブジェクトの姿勢が満足するか否かを判定する姿勢判定手段と、前記オブジェクトの姿勢が満足する前記姿勢条件に対応づけて前記擬似法線ベクトル情報記憶手段に記憶される擬似法線ベクトル情報に基づいて、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得する擬似法線ベクトル取得手段と、前記擬似法線ベクトル取得手段によって取得される擬似法線ベクトルに基づいて、前記オブジェクト表面に対するシェーディング処理を実行するシェーディング処理実行手段と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る画像処理装置の制御方法は、オブジェクトが配置された仮想３次元空間を所与の視点から見た様子を表す画像を表示する画像処理装置の制御方法において、前記オブジェクトの姿勢に関する姿勢条件と、前記オブジェクトの表面にマッピングされるテクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得するための擬似法線ベクトル情報と、を対応づけて記憶してなる擬似法線ベクトル情報記憶手段に記憶される前記擬似法線ベクトル情報に対応づけられた前記姿勢条件を前記オブジェクトの姿勢が満足するか否かを判定する姿勢判定ステップと、前記オブジェクトの姿勢が満足する前記姿勢条件に対応づけて前記擬似法線ベクトル情報記憶手段に記憶される擬似法線ベクトル情報に基づいて、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得する擬似法線ベクトル取得ステップと、前記擬似法線ベクトル取得ステップによって取得される擬似法線ベクトルに基づいて、前記オブジェクト表面に対するシェーディング処理を実行するシェーディング処理実行ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、オブジェクトが配置された仮想３次元空間を所与の視点から見た様子を表す画像を表示する画像処理装置として、家庭用ゲーム機、携帯用ゲーム機、業務用ゲーム機、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）やパーソナルコンピュータなどのコンピュータを機能させるためのプログラムであって、前記オブジェクトの姿勢に関する姿勢条件と、前記オブジェクトの表面にマッピングされるテクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得するための擬似法線ベクトル情報と、を対応づけて記憶する擬似法線ベクトル情報記憶手段、前記擬似法線ベクトル情報記憶手段に記憶される擬似法線ベクトル情報に対応づけられた前記姿勢条件を前記オブジェクトの姿勢が満足するか否かを判定する姿勢判定手段、前記オブジェクトの姿勢が満足する前記姿勢条件に対応づけて前記擬似法線ベクトル情報記憶手段に記憶される擬似法線ベクトル情報に基づいて、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得する擬似法線ベクトル取得手段、及び、前記擬似法線ベクトル取得手段によって取得される擬似法線ベクトルに基づいて、前記オブジェクト表面に対するシェーディング処理を実行するシェーディング処理実行手段、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。

また、本発明に係る情報記憶媒体は、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体である。また、本発明に係るプログラム配信装置は、上記プログラムを記録した情報記憶媒体を備え、当該情報記憶媒体から上記プログラムを読み出し、配信するプログラム配信装置である。また、本発明に係るプログラム配信方法は、上記プログラムを記録した情報記憶媒体を備え、当該情報記憶媒体から上記プログラムを読み出し、配信するプログラム配信方法である。

本発明は、オブジェクトが配置された仮想３次元空間を所与の視点から見た様子を表す画像を表示する画像処理装置に関するものである。本発明では、オブジェクトの姿勢に関する姿勢条件と、オブジェクトの表面にマッピングされるテクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得するための擬似法線ベクトル情報と、が対応づけて記憶される。また、各擬似法線ベクトル情報に対応づけられた姿勢条件をオブジェクトの姿勢が満足するか否かが判定される。また、オブジェクトの姿勢が満足する姿勢条件に対応づけて記憶される擬似法線ベクトル情報に基づいて、テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルが取得される。そして、その取得された擬似法線ベクトルに基づいて、オブジェクト表面に対するシェーディング処理が実行される。

また、本発明の一態様では、前記テクスチャ画像の各画素に対応づけて、複数の基本擬似法線ベクトルを記憶する基本擬似法線ベクトル記憶手段を含み、前記擬似法線ベクトル情報は、前記複数の基本擬似法線ベクトルの合成比率を示す情報であり、前記擬似法線ベクトル取得手段は、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを、前記オブジェクトの姿勢が満足する前記姿勢条件に対応する前記合成比率に基づいて、該画素に対応づけて前記基本擬似法線ベクトル記憶手段に記憶される複数の基本擬似法線ベクトルを合成することによって取得するようにしてもよい。

また、本発明の一態様では、前記擬似法線ベクトル情報は、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを示す情報であってもよい。

以下、本発明の実施形態の一例について図面に基づき詳細に説明する。ここでは、画像処理装置の一態様であるゲーム装置に本発明を適用した場合の例について説明する。なお、本発明はゲーム装置以外の画像処理装置にも適用できるものである。

図１は、本発明の実施形態に係るゲーム装置の構成を示す図である。同図に示すゲーム装置１０は、家庭用ゲーム機１１に情報記憶媒体たるＤＶＤ−ＲＯＭ２５及びメモリカード２８が装着され、さらにモニタ１８及びスピーカ２２が接続されることによって構成される。例えば、モニタ１８には家庭用テレビ受像機が用いられ、スピーカ２２にはその内蔵スピーカが用いられる。

家庭用ゲーム機１１は、バス１２、マイクロプロセッサ１４、画像処理部１６、音声処理部２０、ＤＶＤ−ＲＯＭ再生部２４、主記憶２６、入出力処理部３０及びコントローラ３２を含んで構成される公知のコンピュータゲームシステムである。コントローラ３２以外の構成要素は筐体内に収容される。

バス１２はアドレス及びデータを家庭用ゲーム機１１の各部でやり取りするためのものである。マイクロプロセッサ１４、画像処理部１６、主記憶２６及び入出力処理部３０は、バス１２によって相互データ通信可能に接続される。

マイクロプロセッサ１４は、図示しないＲＯＭに格納されるオペレーティングシステム、ＤＶＤ−ＲＯＭ２５やメモリカード２８から読み出されるゲームプログラムやゲームデータに基づいて、家庭用ゲーム機１１の各部を制御する。主記憶２６は、例えばＲＡＭを含んで構成されるものであり、ＤＶＤ−ＲＯＭ２５やメモリカード２８から読み出されたゲームプログラムやゲームデータが必要に応じて書き込まれる。主記憶２６はマイクロプロセッサ１４の作業用としても用いられる。

画像処理部１６はＶＲＡＭを含んで構成されており、マイクロプロセッサ１４から送られる画像データを受け取ってＶＲＡＭ上にゲーム画面を描画するとともに、その内容を所定のビデオ信号に変換して所定タイミングでモニタ１８に出力する。すなわち画像処理部１６は、マイクロプロセッサ１４から視点座標系での各ポリゴンの頂点座標、頂点色情報（ＲＧＢ値）、テクスチャ座標及びアルファ値等を受け取る。そして、それら情報を用いて表示画像を構成する各画素の色情報、Ｚ値（奥行き情報）及びアルファ値等をＶＲＡＭの表示用バッファに描画する。このとき、ＶＲＡＭにはテクスチャ画像が予め書き込まれており、各テクスチャ座標により特定されるテクスチャ画像中の領域が、それらテクスチャ座標に対応する頂点座標により特定されるポリゴンにマッピング（貼付）されるようになっている。こうして生成される表示画像は所定タイミングでモニタ１８に出力される。

入出力処理部３０は、マイクロプロセッサ１４が音声処理部２０、ＤＶＤ−ＲＯＭ再生部２４、メモリカード２８及びコントローラ３２にアクセスするためのインタフェースである。入出力処理部３０には、音声処理部２０、ＤＶＤ−ＲＯＭ再生部２４、メモリカード２８及びコントローラ３２が接続される。

音声処理部２０はサウンドバッファを含んで構成されており、ＤＶＤ−ＲＯＭ２５から読み出され、該サウンドバッファに記憶されたゲーム音楽、ゲーム効果音、メッセージ等の各種音声データを再生してスピーカ２２から出力する。

ＤＶＤ−ＲＯＭ再生部２４はマイクロプロセッサ１４からの指示に従ってＤＶＤ−ＲＯＭ２５に記録されたゲームプログラムやゲームデータを読み取る。ここではゲームプログラムやゲームデータを家庭用ゲーム機１１に供給するためにＤＶＤ−ＲＯＭ２５を用いることとするが、ＣＤ−ＲＯＭやＲＯＭカード等、他のあらゆる情報記憶媒体を用いるようにしてもよい。また、インターネット等のデータ通信網を介して遠隔地からゲームプログラムやゲームデータを家庭用ゲーム機１１に供給するようにしてもよい。

メモリカード２８は不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ等）を含んで構成される。家庭用ゲーム機１１は複数のメモリカードスロットを備えており、複数のメモリカード２８を同時に装着可能となっている。メモリカード２８は、このメモリカードスロットに対して脱着可能に構成され、例えばセーブデータなどの各種ゲームデータを記憶させるために用いられる。

コントローラ３２は、プレイヤが各種ゲーム操作の入力をするための汎用操作入力手段である。入出力処理部３０は一定周期毎（例えば１／６０秒毎）にコントローラ３２の各部の状態をスキャンし、そのスキャン結果を表す操作信号をバス１２を介してマイクロプロセッサ１４に渡す。マイクロプロセッサ１４は、その操作信号に基づいてプレイヤのゲーム操作を判定する。家庭用ゲーム機１１は複数のコントローラ３２を接続可能に構成されており、各コントローラ３２から入力される操作信号に基づいて、マイクロプロセッサ１４がゲーム制御を行う。

以下、上記構成を有するゲーム装置１０において、オブジェクトの表面に表される陰影が該オブジェクトの姿勢変化に応じて変化する様子を好適に演出するための技術について説明する。ここでは、サッカーゲームにおいて、選手キャラクタの走行時にユニフォーム上の陰影が該選手キャラクタの姿勢変化に応じて変化する様子を演出する場合を例に説明する。

まず、主記憶２６に構築される仮想３次元空間について説明する。図２は仮想３次元空間の一例を示す図である。図２に示すように、仮想３次元空間４０には、サッカーのフィールドを表すフィールドオブジェクト４２と、ゴールを表すゴールオブジェクト４４と、が配置され、サッカーの試合会場が形成される。フィールドオブジェクト４２上には、サッカー選手を表す選手オブジェクト４６と、サッカーボールを表すボールオブジェクト４７と、が配置される。選手オブジェクト４６には例えばユニフォームを表すテクスチャ画像がマッピングされる。図２では省略されているが、フィールドオブジェクト４２上には２２体の選手オブジェクト４６が配置される。なお、仮想３次元空間４０に配置される各オブジェクトは１又は複数のポリゴンによって構成される。

仮想３次元空間４０には仮想カメラ４８（視点４８ａ及び視線方向４８ｂ）が設定される。仮想カメラ４８は例えばボールオブジェクト４７に従動する。仮想カメラ４８から仮想３次元空間４０を見た様子を表すゲーム画面がモニタ１８に表示される。すなわち、視点４８ａから視線方向４８ｂを見た場合の仮想３次元空間４０の様子がゲーム画面に表される。プレイヤはゲーム画面を見ながらコントローラ３２を操作し、例えば操作対象の選手オブジェクト４６に対する行動指示を行う。

また仮想３次元空間４０には光源５０が設定される。ゲーム画面には、この光源５０によって選手オブジェクト４６のユニフォーム上に陰影が生じる様子や、この光源５０によってフィールドオブジェクト４２上にゴールオブジェクト４４、選手オブジェクト４６やボールオブジェクト４７の影が生じる様子が表される。

次に、ゲーム装置１０に記憶されるデータについて説明する。

ＤＶＤ−ＲＯＭ２５には、仮想３次元空間４０に配置される各オブジェクトの形状を表すモデルデータや、各オブジェクトにマッピングされるテクスチャ画像が記憶される。例えば、選手オブジェクト４６のモデルデータや、選手オブジェクト４６のユニフォームを表すテクスチャ画像（以下、「ユニフォームテクスチャ画像」と記載する。）が記憶される。またＤＶＤ−ＲＯＭ２５には、選手オブジェクト４６の各種動作に対応するモーションデータが記憶される。モーションデータは、選手オブジェクト４６が各種動作（例えば走行動作やパス動作等）を行う場合の所定時間（本実施の形態では１／６０秒）ごとの姿勢変化を示すデータである。なお本明細書では、モーションデータに従って選手オブジェクト４６に動作を行わせることを「モーションデータを再生する」と記載する。

またＤＶＤ−ＲＯＭ２５には、ユニフォームテクスチャ画像に対応して生成された法線マップが記憶される。この法線マップは、ユニフォームテクスチャ画像を構成する各画素に対して設定される擬似法線ベクトルをＲＧＢ値で表すデータである。ここで、各画素の擬似法線ベクトルは単位ベクトル（長さが１のベクトル）に正規化されている。なお以下では、法線マップに保持される各画素の擬似法線ベクトルのことを「基本擬似法線ベクトル」と記載する。

本実施の形態の場合、ＤＶＤ−ＲＯＭ２５には、ユニフォームテクスチャ画像に対応する法線マップとして、選手オブジェクト４６の走行時の３種類の代表姿勢の各々に対応する法線マップが記憶される。図３は選手オブジェクト４６の走行時の姿勢変化を示している。選手オブジェクト４６が走行動作を行う場合、選手オブジェクト４６は姿勢Ｐ１から姿勢Ｐ８までの姿勢変化を繰り返す。姿勢Ｐ１及びＰ５は選手オブジェクト４６の右腕及び左腕が前方又は後方に振られていない状態を示している。姿勢Ｐ２乃至Ｐ４は、選手オブジェクト４６の右腕が前方に振られ、かつ、左腕が後方に振られた状態を示している。姿勢Ｐ３は、姿勢Ｐ２及びＰ４に比べて、選手オブジェクト４６の右腕がより前方に振られている状態を示している。姿勢Ｐ６乃至Ｐ８は、選手オブジェクト４６の右腕が後方に振られ、かつ、左腕が前方に振られた状態を示している。姿勢Ｐ７は、姿勢Ｐ６及びＰ８に比べて、選手オブジェクト４６の左腕がより前方に振られている状態を示している。ＤＶＤ−ＲＯＭ２５には、例えば図４に示すように３種類の法線マップＡ，Ｂ，Ｃが記憶される。ここで、法線マップＡは姿勢Ｐ１又はＰ５に対応する法線マップである。すなわち、法線マップＡは、選手オブジェクト４６が姿勢Ｐ１又はＰ５をとっている場合のユニフォーム上の陰影を表すための法線マップである。同様に、法線マップＢは姿勢Ｐ３に対応する法線マップであり、法線マップＣは姿勢Ｐ７に対応する法線マップである。

またＤＶＤ−ＲＯＭ２５には合成比率テーブルが記憶される。図５は合成比率テーブルの一例を示している。図５に示すように、この合成比率テーブルは、選手オブジェクト４６の走行時の姿勢と、合成比率と、を対応づけてなるデータである。合成比率は、後述するように（図７のＳ２０５、図８参照）、法線マップＡが示す基本擬似法線ベクトルと、法線マップＢが示す基本擬似法線ベクトルと、法線マップＣが示す基本擬似法線ベクトルと、を合成する場合の合成比率を示している。

主記憶２６には、仮想３次元空間４０に配置される各選手オブジェクト４６やボールオブジェクト４７の位置や姿勢を示す情報が記憶される。例えば、選手オブジェクト４６の姿勢を示す情報として、再生中のモーションデータの種類（走行時モーションデータ等）及びモーションデータの再生位置（モーションデータの再生が開始されてからの時間等）を示す情報が記憶される。また主記憶２６には、仮想３次元空間４０に設定される仮想カメラ４８の位置（視点４８ａ）や姿勢（視線方向４８ｂ）を示す情報や、光源５０の位置を示す情報も記憶される。

次に、ゲーム装置１０で実行される処理について説明する。図６は、ゲーム装置１０で所定時間（本実施の形態では１／６０秒）ごとに実行される処理のうち、本発明に関連するものを主として示すフロー図である。この処理は、ＤＶＤ−ＲＯＭ２５から読み出されるプログラムがゲーム装置１０で実行されることによって実現される。

図６に示すように、ゲーム装置１０はまずゲーム環境処理を実行する（Ｓ１０１）。ゲーム環境処理では、仮想３次元空間４０に配置される各オブジェクトの位置及び姿勢が演算される。例えば、操作対象の選手オブジェクト４６の位置や姿勢が、コントローラ３２から入力される操作信号に基づいて演算される。そして、主記憶２６に記憶される各オブジェクトの位置情報及び姿勢情報が演算結果に基づいて更新される。またゲーム環境処理では、視点４８ａ、視線方向４８ｂや画角が決定され、視野範囲が算出される。視野範囲内に属しないオブジェクトは以降の処理の対象から外される。

その後、ゲーム装置１０はジオメトリ処理を実行する（Ｓ１０２）。ジオメトリ処理ではワールド座標系から視点座標系への座標変換が行われる。ここで、ワールド座標系とは、図２に示すＷＸ軸、ＷＹ軸、ＷＺ軸からなる座標系である。視点座標系は、視点４８ａを原点とし、視線方向４８ｂをＺ方向、水平方向をＸ方向、垂直方向をＹ方向とする座標系である。ジオメトリ処理ではクリッピング処理も行われる。

その後、ゲーム装置１０はレンダリング処理を実行する（Ｓ１０３）。レンダリング処理では、視野範囲内の各オブジェクトの各頂点の座標、色情報及びアルファ値や、視野範囲内の各オブジェクトの表面にマッピングされるテクスチャ画像データ及びそのテクスチャ画像データに対応する法線マップ等に基づいて、ＶＲＡＭ上の表示用バッファにゲーム画面が描画される。

レンダリング処理では、ゲーム装置１０は選手オブジェクト４６のユニフォーム部分を描画する場合、各画素の擬似法線ベクトルを取得する。図７は、各画素の擬似法線ベクトルを取得するための処理を示すフロー図である。図８はこの処理の概要を示す図である。

図７に示すように、ゲーム装置１０は、ユニフォームテクスチャ画像がマッピングされるポリゴン５４に係る一の画素５２（対象画素）の擬似法線ベクトルを取得する場合、選手オブジェクト４６の現在の姿勢に対応する、法線マップＡの合成比率ａと、法線マップＢの合成比率ｂと、法線マップＣの合成比率ｃと、を合成比率テーブルから取得する（Ｓ２０１）。このとき、ゲーム装置１０は、選手オブジェクト４６の現在の姿勢を、主記憶２６に記憶される選手オブジェクト４６の姿勢情報に基づいて特定する。またゲーム装置１０は、選手オブジェクト４６の現在の姿勢が姿勢Ｐ１乃至Ｐ８のいずれであるかを判定する。そしてゲーム装置１０は、その姿勢に対応づけられた合成比率を取得する。例えば選手オブジェクト４６の現在の姿勢が姿勢Ｐ１である場合、ゲーム装置１０は姿勢Ｐ１に対応づけられた合成比率を取得する。

またゲーム装置１０は、法線マップＡに保持される画素５２の基本擬似法線ベクトルＮａを取得する（Ｓ２０２）。同様にゲーム装置１０は、法線マップＢに保持される画素５２の基本擬似法線ベクトルＮｂを取得する（Ｓ２０３）。さらにゲーム装置１０は、法線マップＣに保持される画素５２の基本擬似法線ベクトルＮｃを取得する（Ｓ２０４）。

その後、ゲーム装置１０は、Ｓ２０１で取得された合成比率ａ，ｂ，ｃに従って、基本擬似法線ベクトルＮａ，Ｎｂ，Ｎｃを合成することによって、画素５２の擬似法線ベクトルＮを取得する（Ｓ２０５）。すなわち、ゲーム装置１０は、下記の式（１）に示すように、基本擬似法線ベクトルＮａに係数ａを乗じてなるベクトルＮａ’と、基本擬似法線ベクトルＮｂに係数ｂを乗じてなるベクトルＮｂ’と、基本擬似法線ベクトルＮｃに係数ｃを乗じてなるベクトルＮｃ’と、の和のベクトルを算出する。そして、ゲーム装置１０は、そのベクトルを単位ベクトルに正規化することによって、画素５２の擬似法線ベクトルＮを取得する。

またゲーム装置１０は、選手オブジェクト４６のユニフォーム部分を描画する場合、以上のようにして取得された擬似法線ベクトルＮに基づいて、選手オブジェクト４６のユニフォーム部分に係る各画素の輝度を決定する。すなわち図１２に示すように、各画素５２の輝度が、その画素５２から光源５０への方向を示す光源方向ベクトルＬと、その画素５２の擬似法線ベクトルＮと、のなす角度θが小さい場合にはその画素５２の輝度が高くなり、該角度θが大きい場合にはその画素５２の輝度が低くなるようにして決定される。例えば、ゲーム装置１０は、光源方向ベクトルＬと擬似法線ベクトルＮとの内積値を算出し、この内積値に基づいて画素の色情報を算出する。このようにして、選手オブジェクト４６のユニフォーム部分に対して、ユニフォームテクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルに基づいてシェーディング処理が施される。すなわち、選手オブジェクト４６のユニフォーム部分に対して精細な陰影が施される。

以上のように、ゲーム装置１０は、選手オブジェクト４６の走行時において、選手オブジェクト４６のユニフォーム部分を描画する場合、各画素の擬似法線ベクトルを選手オブジェクト４６の現在の姿勢に基づいて取得し、その擬似法線ベクトルに基づいてシェーディング処理を実行する。このため、ゲーム装置１０では、選手オブジェクト４６の走行時において、選手オブジェクト４６のユニフォーム部分に表される陰影が選手オブジェクト４６の姿勢変化に応じて変化する様子が好適に演出される。

なおゲーム装置１０は、図５に示すような合成比率テーブルを記憶する代わりに、例えば図９に示すような法線マップテーブルを記憶するようにしてもよい。すなわち、ゲーム装置１０は、選手オブジェクト４６の姿勢に関する姿勢条件に対応づけて法線マップを記憶するようにしてもよい。この場合、ＤＶＤ−ＲＯＭ２５には、ユニフォームテクスチャ画像に対応する法線マップとして５種類の法線マップＡ乃至Ｅが記憶される。

図５に示す合成比率テーブルを記憶する態様によれば、図９に示す法線マップテーブルを記憶する態様に比べて、あらかじめ記憶しておく必要のある法線マップの数が少なくてすむ。このため、図５に示す合成比率テーブルを記憶する態様によれば、選手オブジェクト４６のユニフォーム上の陰影表現のためのデータ量の削減を図ることが可能になる。

次に、ゲーム装置１０において実現される機能について説明する。図１０は、ゲーム装置１０において実現される機能のうち、本発明に関連するものを主として示す機能ブロック図である。図１０に示すように、ゲーム装置１０は、記憶部６０と、姿勢判定部６２と、擬似法線ベクトル取得部６４と、シェーディング処理実行部６６と、を機能的に含んでいる。これらの機能は、例えば図６及び図７に示す処理を実行するためのプログラムがＤＶＤ−ＲＯＭ２５から読み出され、ゲーム装置１０によって実行されることによって実現される。

［記憶部］
記憶部６０は例えば主記憶２６やＤＶＤ−ＲＯＭ２５によって実現される。記憶部６０には、例えば選手オブジェクト４６の位置や姿勢を示す情報が記憶される。

［擬似法線ベクトル情報記憶部］
記憶部６０には擬似法線ベクトル情報記憶部６０ａが含まれる。擬似法線ベクトル情報記憶部６０ａは、選手オブジェクト４６の姿勢に関する姿勢条件と、擬似法線ベクトル情報と、を対応づけて記憶する。ここで、擬似法線ベクトル情報は、選手オブジェクト４６の表面にマッピングされるユニフォームテクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得するための情報である。

例えば、記憶部６０はユニフォームテクスチャ画像に対応する法線マップとして複数の法線マップ（例えば法線マップＡ乃至Ｃ）を記憶する。この場合、記憶部６０には、ユニフォームテクスチャ画像の各画素に対応づけて複数の基本擬似法線ベクトル（例えば３つの基本擬似法線ベクトル）が記憶されることになる。またこの場合、擬似法線ベクトル情報記憶部６０ａは、例えば図５に示したような合成比率テーブルを記憶する。このとき、合成比率テーブルに記憶される合成比率が「擬似法線ベクトル情報」に相当する。

または、擬似法線ベクトル情報記憶部６０ａは、選手オブジェクト４６の姿勢に関する姿勢条件と、法線マップと、を対応づけて記憶するようにしてもよい。すなわち、擬似法線ベクトル情報記憶部６０ａは、例えば図９に示したような法線マップテーブルを記憶するようにしてもよい。この場合、法線マップが「擬似法線ベクトル情報」に相当する。

［姿勢判定部］
姿勢判定部６２は、擬似法線ベクトル情報記憶部６０ａに記憶される擬似法線ベクトル情報に対応づけられた姿勢条件を、選手オブジェクト４６の現在の姿勢が満足するか否かを判定する。

［擬似法線ベクトル取得部］
擬似法線ベクトル取得部６４は、選手オブジェクト４６の姿勢が姿勢条件を満足すると姿勢判定部６２によって判定された場合、該姿勢条件に対応づけて擬似法線ベクトル情報記憶部６０ａに記憶される擬似法線ベクトル情報に基づいて、ユニフォームテクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得する。

［シェーディング処理実行部］
シェーディング処理実行部６６は、擬似法線ベクトル取得部６４によって取得される擬似法線ベクトルに基づいて、選手オブジェクト４６の表面（ユニフォーム部分）に対するシェーディング処理を実行する。

以上説明したように、ゲーム装置１０によれば、選手オブジェクト４６の走行時において、選手オブジェクト４６のユニフォーム上に表される陰影が選手オブジェクト４６の姿勢変化に応じて変化する様子を好適に演出することが可能になる。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではない。

例えば、ゲーム装置１０は選手オブジェクト４６の姿勢を選手オブジェクト４６の両腕の骨の間の角度、又は肩の回転角によって識別するようにしてもよい。すなわち、図５に示す合成比率テーブル又は図９に示す法線マップテーブルでは、それらの角度に関する条件（姿勢条件）に対応づけて、合成比率又は法線マップが記憶されるようにしてもよい。また例えば、ゲーム装置１０は選手オブジェクト４６の姿勢を上半身の正面方向と下半身の正面方向との間の角度によって識別するようにしてもよい。すなわち、図５に示す合成比率テーブル又は図９に示す法線マップテーブルでは、該角度に関する条件（姿勢条件）に対応づけて、合成比率又は法線マップが記憶されるようにしてもよい。

また例えば、以上の説明では、プログラムを情報記憶媒体たるＤＶＤ−ＲＯＭ２５から家庭用ゲーム機１１に供給するようにしたが、通信ネットワークを介してプログラムを家庭等に配信するようにしてもよい。図１１は、通信ネットワークを用いたプログラム配信システムの全体構成を示す図である。図１１に基づいて本発明に係るプログラム配信方法を説明する。図１１に示すように、このプログラム配信システム１００は、ゲームデータベース１０２、サーバ１０４、通信ネットワーク１０６、パソコン１０８、家庭用ゲーム機１１０、ＰＤＡ（携帯情報端末）１１２を含んでいる。このうち、ゲームデータベース１０２とサーバ１０４とによりプログラム配信装置１１４が構成される。通信ネットワーク１０６は、例えばインターネットやケーブルテレビネットワークを含んで構成されている。このシステムでは、ゲームデータベース（情報記憶媒体）１０２に、ＤＶＤ−ＲＯＭ２５の記憶内容と同様のプログラムが記憶されている。そして、パソコン１０８、家庭用ゲーム機１１０又はＰＤＡ１１２等を用いて需要者がゲーム配信要求をすることにより、それが通信ネットワーク１０６を介してサーバ１０４に伝えられる。そして、サーバ１０４はゲーム配信要求に応じてゲームデータベース１０２からプログラムを読み出し、それをパソコン１０８、家庭用ゲーム機１１０、ＰＤＡ１１２等、ゲーム配信要求元に送信する。ここではゲーム配信要求に応じてゲーム配信するようにしたが、サーバ１０４から一方的に送信するようにしてもよい。また、必ずしも一度にゲームの実現に必要な全てのプログラムを配信（一括配信）する必要はなく、ゲームの局面に応じて必要な部分を配信（分割配信）するようにしてもよい。このように通信ネットワーク１０６を介してゲーム配信するようにすれば、プログラムを需要者は容易に入手することができるようになる。

また例えば、本発明はサッカーゲーム以外のゲームを実行するゲーム装置にも適用することができる。また、本発明はゲーム装置以外の画像処理装置にも適用することができる。

本実施の形態に係る画像処理装置のハードウェア構成を示す図である。 仮想３次元空間の一例を示す図である。 選手オブジェクトの走行時の姿勢変化を示す図である。 ゲーム装置に記憶される法線マップについて示す図である。 合成比率テーブルの一例を示す図である。 ゲーム装置で実行される処理について示すフロー図である。 ゲーム装置で実行される処理について示すフロー図である。 画素の輝度を決定する処理の概要を示す図である。 法線マップテーブルの一例を示す図である。 本実施の形態に係るゲーム装置の機能ブロック図である。 本発明の他の実施形態に係るプログラム配信システムの全体構成を示す図である。 法線マップを用いたバンプマッピング処理の概念を示す図である。

符号の説明

１０ ゲーム装置、１１，１１０ 家庭用ゲーム機、１２ バス、１４ マイクロプロセッサ、１６ 画像処理部、１８ モニタ、２０ 音声処理部、２２ スピーカ、２４ ＤＶＤ−ＲＯＭ再生部、２５ ＤＶＤ−ＲＯＭ、２６ 主記憶、２８ メモリカード、３０ 入出力処理部、３２ コントローラ、４０ 仮想３次元空間、４２ フィールドオブジェクト、４４ ゴールオブジェクト、４６ 選手オブジェクト、４７ ボールオブジェクト、４８ 仮想カメラ、４８ａ 視点、４８ｂ 視線方向、５０ 光源、５２ 画素、５４ ポリゴン、６０ 記憶部、６０ａ 擬似法線ベクトル情報記憶部、６２ 姿勢判定部、６４ 擬似法線ベクトル取得部、６６ シェーディング処理実行部、１００ プログラム配信システム、１０２ ゲームデータベース、１０４ サーバ、１０６ 通信ネットワーク、１０８ パソコン、１１２ 携帯情報端末（ＰＤＡ）、１１４ プログラム配信装置。

Claims (3)

1. オブジェクトが配置された仮想３次元空間を所与の視点から見た様子を表す画像を表示する画像処理装置において、
   前記オブジェクトの表面にマッピングされるテクスチャ画像の各画素に対応づけて、複数の基本擬似法線ベクトルを記憶する基本擬似法線ベクトル記憶手段と、
   前記オブジェクトの姿勢に関する姿勢条件と、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得するための擬似法線ベクトル情報と、を対応づけて記憶する擬似法線ベクトル情報記憶手段と、
   前記擬似法線ベクトル情報記憶手段に記憶される擬似法線ベクトル情報に対応づけられた前記姿勢条件を前記オブジェクトの姿勢が満足するか否かを判定する姿勢判定手段と、
   前記オブジェクトの姿勢が満足する前記姿勢条件に対応づけて前記擬似法線ベクトル情報記憶手段に記憶される擬似法線ベクトル情報に基づいて、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得する擬似法線ベクトル取得手段と、
   前記擬似法線ベクトル取得手段によって取得される擬似法線ベクトルに基づいて、前記オブジェクト表面に対するシェーディング処理を実行するシェーディング処理実行手段と、
   を含み、
   前記擬似法線ベクトル情報は、前記複数の基本擬似法線ベクトルの合成比率を示す情報であり、
   前記擬似法線ベクトル取得手段は、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを、前記オブジェクトの姿勢が満足する前記姿勢条件に対応する前記合成比率に基づいて、該画素に対応づけて前記基本擬似法線ベクトル記憶手段に記憶される複数の基本擬似法線ベクトルを合成することによって取得する、
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. オブジェクトが配置された仮想３次元空間を所与の視点から見た様子を表す画像を表示する画像処理装置の制御方法において、
   前記オブジェクトの表面にマッピングされるテクスチャ画像の各画素に対応づけて、複数の基本擬似法線ベクトルを記憶してなる基本擬似法線ベクトル記憶手段の記憶内容を読み出すステップと、
   前記オブジェクトの姿勢に関する姿勢条件と、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得するための擬似法線ベクトル情報と、を対応づけて記憶してなる擬似法線ベクトル情報記憶手段の記憶内容を読み出すステップと、
   前記擬似法線ベクトル情報記憶手段に記憶される前記擬似法線ベクトル情報に対応づけられた前記姿勢条件を前記オブジェクトの姿勢が満足するか否かを判定する姿勢判定ステップと、
   前記オブジェクトの姿勢が満足する前記姿勢条件に対応づけて前記擬似法線ベクトル情報記憶手段に記憶される擬似法線ベクトル情報に基づいて、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得する擬似法線ベクトル取得ステップと、
   前記擬似法線ベクトル取得ステップによって取得される擬似法線ベクトルに基づいて、前記オブジェクト表面に対するシェーディング処理を実行するシェーディング処理実行ステップと、
   を含み、
   前記擬似法線ベクトル情報は、前記複数の基本擬似法線ベクトルの合成比率を示す情報であり、
   前記擬似法線ベクトル取得ステップは、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを、前記オブジェクトの姿勢が満足する前記姿勢条件に対応する前記合成比率に基づいて、該画素に対応づけて前記基本擬似法線ベクトル記憶手段に記憶される複数の基本擬似法線ベクトルを合成することによって取得する、
   ことを特徴とする画像処理装置の制御方法。
3. オブジェクトが配置された仮想３次元空間を所与の視点から見た様子を表す画像を表示する画像処理装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
   前記オブジェクトの表面にマッピングされるテクスチャ画像の各画素に対応づけて、複数の基本擬似法線ベクトルを記憶する基本擬似法線ベクトル記憶手段、
   前記オブジェクトの姿勢に関する姿勢条件と、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得するための擬似法線ベクトル情報と、を対応づけて記憶する擬似法線ベクトル情報記憶手段、
   前記擬似法線ベクトル情報記憶手段に記憶される擬似法線ベクトル情報に対応づけられた前記姿勢条件を前記オブジェクトの姿勢が満足するか否かを判定する姿勢判定手段、
   前記オブジェクトの姿勢が満足する前記姿勢条件に対応づけて前記擬似法線ベクトル情報記憶手段に記憶される擬似法線ベクトル情報に基づいて、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを取得する擬似法線ベクトル取得手段、及び、
   前記擬似法線ベクトル取得手段によって取得される擬似法線ベクトルに基づいて、前記オブジェクト表面に対するシェーディング処理を実行するシェーディング処理実行手段、
   として前記コンピュータを機能させ、
   前記擬似法線ベクトル情報は、前記複数の基本擬似法線ベクトルの合成比率を示す情報であり、
   前記擬似法線ベクトル取得手段は、前記テクスチャ画像の各画素の擬似法線ベクトルを、前記オブジェクトの姿勢が満足する前記姿勢条件に対応する前記合成比率に基づいて、該画素に対応づけて前記基本擬似法線ベクトル記憶手段に記憶される複数の基本擬似法線ベクトルを合成することによって取得する、
   ことを特徴とするプログラム。

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