JP4955929B2 - 三次元アニメーションの表示装置、その表示装置を実現するためのプログラム - Google Patents

Description

本発明は、三次元の仮想空間内に定義された物体を、透視投影法によりスクリーンに投影される二次元画像に変換してモニタに表示させる三次元アニメーションの表示装置及びその表示装置をコンピュータで実現するためのプログラムに関するものである。

従来、三次元コンピュータグラフィクス（Computer Graphics 以下、「ＣＧ」という。）を用いたアニメーションによってゲーム展開を表示するゲーム装置が知られている。そして、この種のゲーム装置に用いられる三次元ＣＧアニメーションでは、一般に透視投影のカメラモデルを用いて各コマの二次元画像が作成される。

例えば三次元の仮想空間内に２つの物体を存在させ、一方の物体を主たる遊技者の操作によって動作させる一方、他方の物体を従たる遊技者の操作若しくはコンピュータによって動作させて両物体を対戦させる対戦型ゲームにおいては、図９に示すように、一方の物体Ａ（以下、「メインキャラクタ」という。）に対して後方の所定の位置（メインキャラクタＡから距離Ｄだけ後方で高さＨの位置）に仮想カメラＣを配置し、この仮想カメラＣでメインキャラクタＡ側を撮影して得られる二次元画像Ｇ（図１０参照）が三次元ＣＧの各コマの画像として生成され、モニタに表示される。

なお、図１０に示す画像Ｇは、実際に仮想カメラＣでメインキャラクタＡ側を撮影したときに得られる撮影画像をシミュレーションしたものではなく、仮想カメラＣの位置からメインキャラクタＡ側に視線を伸ばし、その視線が仮想カメラＣとメインキャラクタＡとの間に仮想的に配置されたスクリーンＳと交差する位置にメインキャラクタＡや対戦相手の物体Ｂ（以下、「敵キャラクタ」という。）やビルＥ１，Ｅ２や背景の山Ｍなどの他の物体を描画したもの（透視投影法による二次元画像）である。

そして、三次元ＣＧアニメーションでは、操作者が操作コントローラの移動ボタンを操作すると、その操作に応じて仮想空間内でメインキャラクタＡを移動させるとともに、仮想カメラＣもメインキャラクタＡに従って移動させ、コマ毎に透視投影法による二次元画像が生成されて仮想空間内で移動するメインキャラクタＡの画像がモニタに表示される。

対戦型ゲームにおいては、遊技者の操作に応じてメインキャラクタＡや敵キャラクタＢは仮想空間（すなわち、対戦場となる空間。以下、「対戦空間」という。）内を自由に移動することができるが、例えば対戦空間内に設けられたビルＥ１，Ｅ２のうち、内部の画像が作成されていないものについては、ビル内に入ることはできない。このようなビルは、仮想空間内に恰も存在するかのように描画されるが、描画処理においては、ビル内は空洞になっており、外部から見たビル表面の画像が存在するだけだからである。このため、遊技者がメインキャラクタＡをビル内に移動させるような操作を行ってもメインキャラクタＡはビルの壁の部分までしか移動できず、メインキャラクタＡの移動がビルの壁の部分で制限された状態の描画処理が行われる。

同様のことが仮想カメラＣの移動位置についても生じる。すなわち、図１１に示すように、Ｐ１に存在するメインキャラクタＡに対してＰ３の位置に仮想カメラＣを配置し、メインキャラクタＡ側を透視投影している状態から、操作者がメインキャラクタＡをビルＥ１の前のＰ２に移動させた場合、仮想カメラＣの位置がビルＥ１内のＰ４となり、仮想カメラＣを移動させることができなくなる。

ビルＥ１内のＰ４に仮想カメラＣを移動させてメインキャラクタＡ側を見た透視投影法による二次元画像を作成すると、仮想カメラＣとメインキャラクタＡとの間に存在するビルＥ１の壁によって画面全体が覆われ、実質的にメインキャラクタＡや仮想カメラＣに対してメインキャラクタＡの後方の敵キャラクタＢなどをモニタに表示させることができないので、プログラムによって仮想カメラＣをビルＥ１内に移動させないようにしているからである。

従って、このような場合は、Ｐ２とＰ４とを結ぶ線とビルＥ１の壁との交点Ｐ５に仮想カメラＣを移動させ、このＰ５の位置からメインキャラクタＡ側を透視投影した二次元画像からなる三次元アニメーションが作成されることになる。

この場合、メインキャラクタＡと仮想カメラＣとの間の距離Ｄ’が通常の透視投影の場合の距離Ｄよりも短くなり、モニタに表示される画像は、図１２に示すように、二次元画像Ｇの画面内におけるメインキャラクタＡの占める面積が大きくなりすぎ、仮想カメラＣに対してメインキャラクタＡの後方の敵キャラクタＢやビルＥ３や背景Ｆの画像が殆ど隠れてしまうことになる。このような場合、通常の描画処理を行ったのではメインキャラクタＡの描画によって、後方の敵キャラクタＢやビルＥ３や背景Ｆの状態が完全に隠れてしまい、操作者が戦況状態を見失うことになるので、例えば特許文献１〜３に示される透過処理技術を用いてメインキャラクタＡの画像に対して透過処理を行い、メインキャラクタＡによって隠れる部分を見える状態にすることが行われている。

図１３は、メインキャラクタＡの画像を透過画像にする従来の透過処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。

ここで、図１４に示す透視投影の構成を例に、図１３に示すフローチャートに従って従来の透過処理について説明する。

図１４（ａ）に示す透視投影の構成においては、仮想カメラＣに対して球ＯＪ１、直方体ＯＪ２及び山ＯＪ３の順に物体が配置され、仮想カメラＣの位置から視線Ｌの方向を見た三次元ＣＧの画像Ｇ（二次元画像Ｇ）は同図（ｂ）のようになる。画面内には３個の物体ＯＪ１，ＯＪ２，ＯＪ３のほかに、背景ＯＪ４が存在するが、二次元画像Ｇにおいては、山ＯＪ３が背景ＯＪ４に含まれ、山ＯＪ３は背景ＯＪ４と一緒に描かれることになる。従って、二次元画像Ｇ内には、球ＯＪ１の部分の領域と、直方体ＯＪ２の部分の領域と、山ＯＪ３及び背景ＯＪ４の部分の領域の３つの領域とが存在することになる。

各領域は、多数の三角形のポリゴンによって構成され、二次元画像Ｇを作成する場合は、仮想カメラＣから最も遠い物体を構成するポリゴンに対して描画処理を行った後、次に遠い物体を構成するポリゴンに対して描画処理を行い、最後に最も近い物体を構成するポリゴンに対して描画処理が行われる。球ＯＪ１の部分の領域に含まれるポリゴンをｇ(k)、直方体ＯＪ２の部分の領域に含まれるポリゴンをｇ(j)、山ＯＪ３及び背景ＯＪ４を含む部分の領域に含まれるポリゴンをｇ(i)とすると、ポリゴンｇ(i)について描画処理が行われた後、ポリゴンｇ(j)について描画処理が行われ、最後にポリゴンｇ(k)について描画処理が行われる。そして、最後のポリゴンｇ(k)についての描画処理において透過処理が行われる。

以上の処理内容を図１３のフローチャートにより説明すると、まず、仮想カメラＣより奥側の物体からポリゴン単位で描画順が決定される（Ｓ３０）。すなわち、山ＯＪ３及び背景ＯＪ４の部分の領域に含まれるポリゴンｇ(i)（i＝１，２，…Ｎ１）について描画順が決定され、次に、直方体ＯＪ２の部分の領域に含まれるポリゴンｇ(j)（ｊ＝１，２，…Ｎ２）について描画順が決定され、最後に球ＯＪ１の部分の領域に含まれるポリゴンｇ(k)（ｋ＝１，２，…Ｎ３）について描画順が決定される。

従って、描画順の決定された全てのポリゴンｇ(i)，ｇ(j)，ｇ(k)をg(h)（ｈは描画順。ｈ＝１，２，…(Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３）)とすると、続いて、ポリゴンの描画順をカウントするカウンタ値ｈが「１」に設定され（Ｓ３１）、最初のポリゴンｇ(h)に対して光源処理が行われる（Ｓ３２）。光源処理とは、ポリゴンを構成する頂点について光源及び光源から入射光の反射特性に関する情報を付与する処理である。

続いて、ポリゴンｇ(h)に対してテクスチャ処理が行われる（Ｓ３３）。テクスチャ処理は、ポリゴンｇ(h)に、対応するテクスチャ（二次元画像）を貼り付ける処理である。続いて、ポリゴンｇ(h)に対して透過処理の要否が判定される（Ｓ３４）。この判定は、ポリゴンg(h)が球ＯＪ１の部分の領域に含まれるポリゴンであるか否かを判定することによって行われる。ポリゴンｇ(h)に対して透過処理が必要であれば（Ｓ３４：ＹＥＳ）、アルファブレンディング処理が行われる（Ｓ３５）。アルファブレンディング処理は、例えばポリゴンｇ(h)とこれに重なるポリゴンｇ(h’)のテクスチャの色を混合したり、掛け合わしたりしてポリゴンｇ(h)の色を透過色とするものである。ポリゴンｇ(h)に対して透過処理が不要であれば（Ｓ３４：ＮＯ）、ステップＳ３５の処理はスキップされる。最初のポリゴンｇ(1)では、透過処理は不要となるから、ステップＳ３５はスキップされ、ステップＳ３６に移行する。

続いて、カウンタ値ｈが「１」だけ増加された後（Ｓ３６）、そのカウンタ値ｈが全てのポリゴン数（Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３）を超えたか否かが判別され（Ｓ３７）、ｈ≦（Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３）であれば（Ｓ３７：ＮＯ）、ステップＳ３２に戻り、次のポリゴンｇ(h+1)についてステップＳ３２〜Ｓ３５の処理が行われ、以下、同様にして全てのポリゴンｇ(h)に対してステップＳ３２〜Ｓ３５の処理が行われる。そして、ｈ＞（Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３）になると（Ｓ３７：ＹＥＳ）、透過処理を終了する。

特開平０９−５０５４１号公報 特許第２９０２３５２号公報 特開２００２−４５５６６号公報

ところで、例えば図１２のような状態になるときに、従来の透過処理を適用すれば、メインキャラクタＡの部分には透過処理が施されるので、遊技者はメインキャラクタＡに重なって見えなくなる敵キャラクタＢや背景Ｆの部分を視認することができるようになるが、この透過処理においてもメインキャラクタＡのポリゴンに対して光源処理やテクスチャ処理が行われるので、メインキャラクタＡの透過像にも光沢や色、柄の情報が残り、これによって敵キャラクタＢやビルＥ３や背景Ｆの部分が見え辛くなるという不都合がある。

なお、図１２において、メインキャラクタＡに施した斜線部分は透過像に色や模様が付されていることを示し、透明部分は透過像の反射が大きく、色や柄や模様が他の部分より明るいことを示している。

この問題を解決するために、メインキャラクタＡを透過像で表示することを止め、メインキャラクタＡを表示しないという方法も考えられる。しかし、対戦型ゲームの場合、遊技者がメインキャラクタＡの攻撃又は防御の動作を制御する際、メインキャラクタＡと敵キャラクタＢとの位置関係や敵キャラクタＢの動作状態が認識できることが重要であり、これらの情報がモニタの画面から明瞭に得られなかった場合は、敵キャラクタＢの攻撃を受けたのか否かも分からぬままメインキャラクタＡがダメージを負ったり、メインキャラクタＡの攻撃動作に入る挙動が見えないため、遊技者は攻撃ボタンを操作するタイミングが分からなくなったりする等して、戦闘意欲が阻害されることになるので、メインキャラクタＡを表示しないという方法を採用することは好ましくない。

対戦型ゲームにおいては、遊技者が戦況に応じて、メインキャラクタＡを図１１や図１２の状態になる位置に移動させることは多々あり、その度にメインキャラクタＡがモニタに表示されないようになると、遊技者はメインキャラクタＡの位置が分からなくなり、操作性が著しく低下することになる。

その一方、従来の透過処理によりメインキャラクタＡを表示させるようにした場合は、メインキャラクタＡが透過表示された状態で遊技者がメインキャラクタＡに攻撃若しくは防御の動作をさせると、メインキャラクタＡと敵キャラクタＢとが重なった状態で両キャラクタＡ，Ｂが動作する画像が透過像で表示されることになるので、透過表示におけるメインキャラクタＡの色、柄、模様などの情報が却って敵キャラクタＢの動作を見辛くし、遊技者にとって戦況の把握が困難になる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、仮想カメラの位置がメインキャラクタに近接した場合、メインキャラクタをシルエット表示することにより当該メインキャラクタで隠れる部分を従来よりも見易くすることのできる三次元アニメーションの表示装置及びその表示装置を実現するためのプログラムを提供することを目的とする。

本願発明の第１の側面によって提供されるプログラムは、コンピュータを、三次元の仮想空間内に配置された所定の物体を当該仮想空間内に設定された所定の視点から透視投影して得られる二次元画像からなる三次元アニメーションを作成し、その三次元アニメーションをモニタに表示させる三次元アニメーション表示装置として機能させるプログラムであって、前記コンピュータを、前記物体の移動に応じて前記視点と当該物体との距離が所定の距離以下に近接したか否かを判別する判別手段と、前記判別手段により前記視点と前記物体との距離が前記所定の距離を超えていると判別されると、前記物体の画像データを用いて前記物体を描画することにより、前記物体を表示した二次元画像からなる三次元アニメーションを作成する一方、前記判別手段により前記視点と前記物体との距離が前記所定の距離以下に近接したと判別されると、前記物体の画像データを用いて描画することに代えて、前記物体によって隠れる背景その他の部分の濃度を、当該物体が存在しないとした場合の濃度と異ならせるように描画することにより、当該物体をシルエットで表示した二次元画像からなる三次元アニメーションを作成する動画像作成手段と、前記動画像作成手段で作成された三次元アニメーションを前記モニタに表示させる表示制御手段と、して機能させることを特徴としている（請求項１）。

なお、前記動画像作成手段は、前記判別手段により前記視点と前記物体との距離が前記所定の距離以下に近接したと判別されると、前記物体が存在しないとした場合に透視投影して得られる二次元画像内において前記物体が存在するとした場合に前記物体によって隠れることとなる部分の濃度を、その部分において前記物体が存在しないとした場合の濃度と異ならせる処理をするとよい（請求項２）。また、前記所定の距離は、前記視点から仮想カメラによって前記物体を撮影した場合に撮影画面内における前記物体のサイズが所定のサイズ以上となる距離にするとよい（請求項３）。

また、前記動画像作成手段は、前記物体を除いた透視投影法による各コマの二次元画像を作成する画像作成手段と、前記モニタの表示画面上における前記物体の表示位置を算出する算出手段と、前記画像作成手段によって作成された二次元画像の、前記算出手段で算出された前記モニタの表示画面内の前記物体の表示位置に含まれる画素に対して、各画素の濃度を所定の割合で変化させる濃度変更手段と、を含むとよい（請求項４）。

また、前記動画像作成手段は、前記画像作成手段で作成された各コマの二次元画像の色数を低減して保存する記憶手段と、前記算出手段で算出された前記物体の表示位置を前記記憶手段に保存された各コマの二次元画像における表示位置に変換する変換手段と、を更に備え、前記濃度変更手段は、前記記憶手段に保存された各コマの二次元画像を用いて、濃度変更処理を行うとよい（請求項５）。

また、本願発明の第２の側面によって提供される三次元アニメーション表示装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載のプログラムを記録したプログラム記憶部と、前記プログラム記憶部に記憶されたプログラムを実行するコンピュータと、を備えた三次元アニメーション表示装置である（請求項６）。

本発明によれば、透視投影法により作成した三次元アニメーションをモニタに表示する際、視点（仮想カメラの位置）と所定の物体との距離が、例えば仮想カメラの撮影画面内の所定の物体のサイズが所定のサイズ以上となるような所定の距離を超えたときは、物体の画像データを用いて物体を表示した二次元画像からなる三次元アニメーションを作成し、所定の距離以下に近接したときは、物体の画像データを用いて描画することに代えて、物体によって隠れる背景及びその他の部分の濃度を、当該物体が存在しないとした場合の濃度と異ならせるように描画することにより、当該物体をシルエットで表示した二次元画像からなる三次元アニメーションが作成されてモニタに表示されるので、物体の操作者は当該物体の位置や状態を見失うことがなく、しかも当該物体によって隠れる背景及びその他の部分も明瞭に視認することができるので、物体に対する操作性を損なうことがない。

特に、本発明に係る透過処理方法を対戦型ゲームに適用した場合には、操作者が操作するメインキャラクタに仮想カメラが近接しすぎた場合にも戦況把握に必要な情報（メインキャラクタと敵キャラクタとの位置関係や両キャラクタの態勢などの情報）の取得が困難になることがなく、メインキャラクタに対する操作性の低下やこれに基づく遊技者の遊技意欲の喪失を防止することができる。従って、遊技者は対戦型ゲームを快適に楽しむことができる。

また、所定の物体（メインキャラクタ）によって隠れる部分の濃度を低下若しくは上昇させるだけの処理であるので、従来の透過処理に比べて、描画のための演算負荷を低減することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明に係るアニメーション表示方法を適用したゲーム装置の一例を示すブロック構成図である。ゲーム装置１は、家庭用として用いられるテレビゲーム機であり、ゲームプログラム及びゲームデータが記録されたＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc−ＲＯＭ）から当該ゲームプログラム及びゲームデータを装置内のメモリ（ＲＡＭ）に読み込み、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によってゲームプログラムを実行させることにより遊技者がゲーム内容を楽しむことができるものである。

本実施形態は、家庭用のテレビゲーム機であるが、本発明に係る三次元アニメーション表示方法は家庭用のテレビゲーム機に限らず、アーケードゲーム機などの他の種類のゲーム機やゲーム機以外の透視投影法による三次元アニメーションを用いた装置にも適用することができる。なお、以下の説明では、ゲーム内容として対戦型ゲーム（メインキャラクタと敵キャラクタとが格闘したり、戦闘したりするゲーム）を例に説明する。

ゲーム装置１は、ＣＰＵ２、描画データ生成プロセッサ３、ＲＡＭ（Random Access Memory）４、ＲＯＭ（Read Only Memory）５、描画処理プロセッサ６、ＶＲＡＭ（Video-ＲＡＭ）７、Ｄ／Ａ（Digital-Analog）コンバータ８、音声処理プロセッサ９、アンプ１０、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１１、ＣＤ−ＲＯＭドライバ１２及びバス１３を含んでいる。

ゲーム装置１にはテレビジョンが接続され、当該テレビジョンのブラウン管や液晶ディスプレイなどの表示装置がＤ／Ａコンバータ８に外部接続されるモニタ１４として利用され、当該テレビジョンに内蔵のスピーカがアンプ１０に外部接続されるスピーカ１５として利用される。ゲーム装置１では、ゲームプログラム及びゲームデータ（キャラクタや背景の画像データ、ステータスなどの情報表示用の画像データ、効果音やＢＧＭなどの音声データ、文字や記号によるメッセージデータなど）が記録されたＣＤ−ＲＯＭ１７をＣＤ−ＲＯＭドライバ１２に装着し、ＣＤ−ＲＯＭドライバ１２によってＣＤ−ＲＯＭ１７内のゲームプログラム及びゲームデータをＲＡＭ４に読み込み、ＣＰＵ２によってゲームプログラムを実行することによりゲーム内容を楽しむことができる。

ゲーム装置１にはインターフェース（Ｉ／Ｆ）１１を介して操作コントローラ１６が接続され、遊技者はこの操作コントローラ１６の操作部材を操作することによりゲームを進行させることができる。

ＣＰＵ２、描画データ生成プロセッサ３、ＲＡＭ４、ＲＯＭ５、描画処理プロセッサ６、音声処理プロセッサ９、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１１及びＣＤ−ＲＯＭドライバ１２はバス１３によって相互にデータ伝送可能に接続されている。

ＣＰＵ２は、上記のようにＣＤ−ＲＯＭドライバ１２によってＣＤ−ＲＯＭ１７からＲＡＭ４に読み込まれるゲームプログラムを実行することより、ゲーム進行を統括的に制御する。より具体的には、操作コントローラ１６から遊技者の操作信号が入力されると、ＣＰＵ２は、ゲームプログラムに従ってその操作信号に対する所定のゲーム進行処理を行い、その処理結果をモニタ１４に三次元アニメーションによって表示するとともに、スピーカ１５から効果音によって出力する。

モニタ１４に表示するための三次元アニメーションの描画処理は、主として描画処理プロセッサ６によって行われる。ＣＰＵ２は、操作コントローラ１６からの遊技者の操作信号に基づき、モニタ１４に表示すべき三次元アニメーションの内容を決定し、その内容に対して必要な描画データを描画データ生成プロセッサ３に生成させ、その描画データを描画処理プロセッサ６に転送して描画処理を行わせる。また、ＣＰＵ２は、スピーカ１５から出力すべき効果音若しくはＢＧＭの音響内容を決定し、音声処理プロセッサ９にその音響内容に対した音声データを生成させ、その音声データをスピーカ１５から出力させる。

描画データ生成プロセッサ３は、描画処理に必要な各種の演算処理を行うものである。ＣＰＵ２は、モニタ１４に表示すべき画像を決定し、その画像の描画に必要な画像データ（背景、メインキャラクタ及び敵キャラクタのポリゴンデータ、テクスチャデータ、光源データなど）をＲＡＭ４から読み出して描画データ生成プロセッサ３に供給する。また、ＣＰＵ２は、操作コントローラ１６から入力される操作情報を描画データ生成プロセッサ３に供給する。描画データ生成プロセッサ３は、ＣＰＵ２から供給される画像データと操作情報に基づいて、描画に必要なデータ（透視投影における仮想カメラ、メインキャラクタ、敵キャラクタ及び背景の位置関係、スクリーン画面（モニタの画面に相当）上におけるメインキャラクタ、敵キャラクタ及び背景を構成するポリゴンの座標、各ポリゴンに対応するテクスチャ、各ポリゴンの反射特性などのデータ）を演算し、その演算結果を描画処理プロセッサ６に供給する。

ＲＡＭ４は、ＣＤ−ＲＯＭドライバ１２によってＣＤ−ＲＯＭ１７から読み込まれたゲームプログラム及びゲームデータを格納するエリアと、ＣＰＵ２がゲームプログラムを処理するためのワークエリアを提供するものである。ＲＡＭ４には、ゲームの進行に応じて必要なゲームプログラムとゲームデータとがＣＤ−ＲＯＭ１７から読み込まれて記憶される。

ゲームプログラムには、ＣＰＵ２に実行させるための処理手順や各種命令等が記述されており、その中には、操作コントローラ１６からの操作信号に応じてゲーム画面や音声等を制御するための内容が含まれている。ゲームデータには、例えばメインキャラクタ、敵キャラクタ及び背景や他の物体を構成するポリゴンデータとテクスチャデータが含まれ、ＢＧＭや各種の効果音として用いられる音声データも含まれている。

本実施形態では、ＣＤ−ＲＯＭ１７に記憶されたゲームプログラムは、例えば遊技者が操作コントローラ１６を操作することによって動作が制御されるメインキャラクタと他の遊技者若しくはコンピュータによって動作が制御される複数の敵キャラクタとを対戦させるアクションゲームである。より具体的には、このアクションゲームは、市街地、砂漠、海上、空、宇宙空間などの各種のシチュエーションを対戦場とし、メインキャラクタが銃やミサイルなどの各種の武器を用いて複数の敵キャラクタと戦闘し、より強い敵キャラクタを倒していくことを目的としたものである。

ＲＯＭ５は、ディスクローディング機能などのゲーム装置１の基本的機能やＣＤ−ＲＯＭ１７に記憶されたゲームプログラム及びゲームデータを読み出す手順などを示す基本プログラムが記憶されている。ＣＰＵ２は、ＣＤ−ＲＯＭドライバ１２にＣＤ−ＲＯＭ１７が装着されると、ＲＯＭ５の基本プログラムに従ってＣＤ−ＲＯＭドライバ１２を動作させ、ＣＤ−ＲＯＭ１７からゲームプログラム及びゲームデータをＲＡＭ４に読み込み、ゲーム開始状態に設定する。

描画処理プロセッサ６は、三次元アニメーションの各コマの画像（透視投影法による二次元画像）を生成し、モニタ１４に表示させるものである。描画処理プロセッサ６は、ＣＰＵ２からの描画指令に基づき、描画データ生成プロセッサ３から供給されるデータを用いてモニタ１４に表示させる各コマの二次元画像を作成する。描画処理プロセッサ６には各コマの二次元画像の作成作業をするためのＶＲＡＭ７が接続されている。描画処理プロセッサ６は、ＶＲＡＭ７を用いて１／３０秒毎に各コマの二次元画像のデータを生成する。

ＶＲＡＭ７には、モニタ１４に表示される各コマの二次元画像のデータを格納するバッファメモリ７２（以下、「スクリーンバッファ」という。）と、スクリーンバッファ７２に格納すべき画像データを作成するためのバッファメモリ７１（以下、「テクスチャバッファ」という。）が設けられている。スクリーンバッファ７２は同一のメモリ構造及びメモリ容量を有する２枚のスクリーンバッファ７２Ａ，７２Ｂで構成されている。

スクリーンバッファ７２を２枚構成とするのは、モニタ１４への表示速度に対してスクリーンバッファ７２への描画速度に余裕を持たせるためである。すなわち、一方のスクリーンバッファ７２Ａを用いてモニタ１４への表示処理を行っている間に、他方のスクリーンバッファ７２Ｂで次のコマの画像データを生成し、この処理をスクリーンバッファ７２Ａとスクリーンバッファ７２Ｂとの間で交互に行うことにより、モニタ１４への１／３０秒毎の各コマの表示処理をスムーズに行うようにしている。

テクスチャバッファ７１は、スクリーンバッファ７２にモニタ１４に表示すべき二次元画像のデータを作成するための前処理を行うためのバッファである。テクスチャバッファ７１はスクリーンバッファ７２よりも少ないメモリ容量を有している。スクリーンバッファ７２ではＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色成分が、例えば２５６階調（８ビット）で描画されるが、テクスチャバッファ７１ではＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の階調数を少なくすることにより、テクスチャバッファ７１のメモリ容量をスクリーンバッファ７２よりも少なくしている。

Ｄ／Ａコンバータ８は、スクリーンバッファ７２から出力される画像データをアナログ信号に変換してモニタ１４に出力するものである。Ｄ／Ａコンバータ８にはスクリーンバッファ７２Ａからの画像データとスクリーンバッファ７２Ｂからの画像データを切り換えるスイッチ回路が設けられ、このスイッチ回路の切り換えは描画処理プロセッサ６によって制御される。

すなわち、描画処理プロセッサ６は、スクリーンバッファ７２Ａをモニタ１４のバッファとするときは、スクリーンバッファ７２Ａの画像データがモニタ１４に出力されるようにスイッチ回路を切り換え、スクリーンバッファ７２Ｂをモニタ１４のバッファとするときは、スクリーンバッファ７２Ｂの画像データがモニタ１４に出力されるようにスイッチ回路を切り換える。

音声処理プロセッサ９は、ＣＰＵ１からの音声指令に基づき、ＲＡＭ４から効果音もしくはＢＧＭの音声データを読み出し、所要の加工処理とＤ／Ａ変換処理をした後、アンプ１０に出力する。アンプ１０は、音声処理プロセッサ９から入力される音声信号を所定の増幅度で増幅した後、スピーカ１５に出力する。

インターフェース（Ｉ／Ｆ）１１は、操作コントローラ１６をゲーム装置１に接続するためのインターフェースである。操作コントローラ１６は、ゲーム装置１に各種の操作情報を入力するものである。操作コントローラ１６には、十字キー、左ボタン、右ボタン、セレクトボタン、スタートボタン、ジョイステックなどの複数の操作部材が設けられている。スタートボタンは、ゲーム開始を入力するためのボタンであり、セレクトボタンはメニュー内容を選択するためのボタンである。また、ジョイステックや十字キーは、主としてメインキャラクタに移動、攻撃、防御などの種々の動作を指令するための操作部材として使用され、左ボタン及び右ボタンは、例えばモニタに表示される三次元アニメーション画像の視線方向を左方向や右方向に回転したりするのに使用される。

次に、図２〜図９を用いて、本発明に係る三次元アニメーションの表示方法について説明する。

本発明は、三次元の仮想空間内に定義されたメインキャラクタ、敵キャラクタ及び背景その他の物体を、透視投影法によりスクリーンに投影される二次元画像に変換してモニタに表示させる際に、視点（仮想カメラの位置）とメインキャラクタとの距離が、スクリーン内のメインキャラクタのサイズが大きくなり過ぎて遠方の敵キャラクタや背景その他の物体が見えなくなるような近接距離になった場合に、メインキャラクタの部分を透過させ、当該メインキャラクタをシルエットによって表示する（以下、この表示方法を「シルエット透過表示方法」という。）点に特徴を有するものである。従って、以下の説明では、そのシルエット透過表示方法について説明する。

図２は、本発明に係るシルエット透過表示方法に関係した描画制御を示す基本的な処理手順を示すフローチャートである。また、図３は、メインキャラクタをシルエット表示するシルエット透過処理の処理手順を示すフローチャートである。

ＣＰＵ２は、対戦型ゲームの進行を制御しているとき、操作コントローラ１６から操作信号の割り込みを監視している（Ｓ１）。操作コントローラ１６から操作信号の割り込みがなければ（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ６に移行し、描画処理プロセッサ６によって通常の描画処理が行われる。操作コントローラ１６から操作信号の割り込みがあると（Ｓ１：ＹＥＳ）、更にその操作信号がメインキャラクタの移動操作であるか否かが判別され（Ｓ２）、メインキャラクタの移動操作でなければ（Ｓ２：ＮＯ）、ステップＳ６に移行し、描画処理プロセッサ６によって通常の描画処理が行われる。

通常の描画処理は、三次元の対戦空間内に存在するメインキャラクタ、敵キャラクタ及び背景その他の物体の三次元画像のデータを、透視投影法によりスクリーンに投影した各コマの二次元画像のデータに変換し、モニタ１４に表示させる処理である。この描画処理では、仮想カメラＣとメインキャラクタＡとの距離が、図９に示したように、所定の距離Ｄに保持されているので、モニタ１４には、例えば図１０に示したように、メインキャラクタＡや、敵キャラクタＢやビルＥ１，Ｅ２や山Ｍなどが適度な大きさで表示される。

従って、モニタ１４に、例えば図１０に示される状態の三次元アニメーションが表示されている状態で、遊技者によりメインキャラクタＡに攻撃若しくは防御を行わせる操作が行われた場合は、図１０の画角を保持した状態でメインキャラクタＡが遊技者の操作に応じた攻撃若しくは防御の動作を行う三次元アニメーションを表示させる。また、例えば図１０に示される状態の三次元アニメーションが表示されている状態で、遊技者が操作コントローラ１６を操作しなければ、その表示状態が保持される。

操作コントローラ１６からメインキャラクタＡを移動させる操作信号の割り込みがあると（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２により仮想空間の対戦場におけるメインキャラクタＡの移動位置が算出されるとともに、メインキャラクタＡの移動に伴う仮想カメラＣの移動位置が算出される（Ｓ３）。続いて、仮想カメラＣとメインキャラクタＡとの距離が、メインキャラクタＡの画面内におけるサイズが所定サイズ（例えば画面の７０％以上を占めるサイズ）以上となる所定の距離まで近接しているか否かが判別される（Ｓ４）。この判別は、例えば図９において、距離Ｄを予め設定された閾値Ｄｒと比較することにより行われる。

仮想カメラＣとメインキャラクタＡとの距離Ｄが所定の距離Ｄｒ以下に近接していなければ（Ｓ４：ＮＯ）、ステップＳ６に移行し、通常の描画処理が行われ、仮想カメラＣとメインキャラクタＡとの距離Ｄが所定の距離Ｄｒ以下に近接していれば（Ｓ４：ＹＥＳ）、メインキャラクタＡの部分をシルエットで表示する透過処理（以下、「シルエット透過処理」という。）を施した描画処理が行われる（Ｓ５）。

例えば図１１において、Ｐ１に位置するメインキャラクタＡをＰ２に移動させる操作が行われた場合、仮想カメラＣの位置がＰ５に移動し、仮想カメラＣとメインキャラクタＡの距離Ｄ’が閾値Ｄｒよりも短くなり、モニタ１４に表示される三次元アニメーションは、図１２に示すような状態となるので、この場合は、メインキャラクタＡの部分をシルエットで表示するような透過処理が行われる。

次に、シルエット透過処理について、上述した図９〜図１２に示す透視投影例を用いて、図３に示すフローチャートに従い説明する。

なお、通常の描画処理が行われて、モニタ１４に、図１０に示す二次元画像が表示されている状態で（ステップＳ１，Ｓ６のループ）、遊技者によりメインキャラクタＡを移動させる操作が行われた結果（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５で、図１２に示す二次元画像に対してシルエット透過処理を行うことになった場合を例に説明する。

ステップＳ５に移行する直前のコマでは、図１０に示す二次元画像が、例えばスクリーンバッファ７２Ａに描画され、モニタ１４に表示されている。そして、スクリーンバッファ７２Ｂでは、次のコマの画像として図１２に示す二次元画像の描画処理が行われている。このとき、図１２に示す二次元画像は、図４に示すように、後方のビルＥ３及び背景Ｆや敵キャラクタＢを構成するポリゴンｇ(i)，ｇ(j)，ｇ(m)から順番に描画されるので、スクリーンバッファ７２ＢにビルＥ３及び背景Ｆと敵キャラクタＢとが描画された時点で（Ｓ１１）、スクリーンバッファ７２Ｂの画像データがテクスチャバッファ７１に取り込まれる（Ｓ１２）。すなわち、テクスチャバッファ７１には、図５に示す画像（メインキャラクタＡが描かれていない画像）が格納される。

このとき、テクスチャバッファ７１には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の階調数を少なくして、すなわち、色数を低減してデータ数を少なくした画像データが取り込まれる。例えばＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の階調数を１／２にする場合は、図６に示すように、元の画像の色成分のデータ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１１／１６，１４／１６，７／１６）が（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）＝（５／８，７／８，３／８）に変換されてテクスチャバッファ７１に格納される。なお、図６において、白抜きの棒グラフは元の画像の色成分の濃度レベルを示し、斜線入りの棒グラフはテクスチャバッファ７１に格納される色成分の濃度レベルを示している。

このように色数を低減するのは、テクスチャバッファ７１では、主としてメインキャラクタＡを構成するポリゴンに対して、透過して見える敵キャラクタＢやビルＥ３や背景Ｆの部分の画像の濃度を変更する処理を行い、メインキャラクタＡをシルエットで表示させる処理を行うだけであるので、正確な色情報を必要としないため、色数を低減することによりテクスチャバッファ７１のメモリ容量を低減するとともに、処理の迅速化を図るものである。

続いて、スクリーンバッファ７２ＢにおけるメインキャラクタＡの描画位置、すなわち、メインキャラクタＡを構成する複数のポリゴンｇ(k)の各座標（以下、「スクリーン座
標」という。）が算出される（Ｓ１３）。すなわち、図７に示すように、スクリーンバッファ７２Ｂが４８０×６４０ピクセルで構成されているとすると、各ポリゴンｇ(k)の頂点位置に対応するピクセルのアドレスが算出される。続いて、更に各ポリゴンｇ(k)のスクリーン座標がテクスチャバッファ７１における座標（以下、「テクスチャ座標」という。）に変換される（Ｓ１４）。

続いて、テクスチャバッファ７１において、メインキャラクタＡを構成する各ポリゴンｇ(k)単位で、当該ポリゴンｇ(k)に含まれるピクセルのＲ，Ｇ，Ｂの色成分の濃度レベルが所定の割合で変更される（Ｓ１５）。

テクスチャバッファ７１においては、三角形の各ポリゴンｇ(k)の位置は３個の頂点のテクスチャ座標によって決定されるので、これらのテクスチャ座標によって囲まれる三角形の領域に含まれるピクセルを抽出することができる。テクスチャバッファ７１には、メインキャラクタＡが描かれる位置に当該メインキャラクタＡを透過した敵キャラクタＢ、ビルＥ３若しくは背景Ｆの画像のデータが格納されているので、メインキャラクタＡを構成する各ポリゴンｇ(k)に含まれるピクセルのＲ，Ｇ，Ｂの色成分は、各ポリゴンｇ(k)の位置に対応する敵キャラクタＢ、ビルＥ３若しくは背景Ｆの部分のＲ，Ｇ，Ｂの色成分となっている。

従って、メインキャラクタＡを構成する各ポリゴンｇ(k)単位で、当該ポリゴンｇ(k)に含まれるピクセルのＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の濃度データを抽出し、その濃度データのレベルを所定の割合で低下もしくは上昇させることにより、敵キャラクタＢ、ビルＥ３若しくは背景ＦのメインキャラクタＡによって隠れる部分の色が黒っぽく、もしくは白っぽくなる。

なお、濃度レベルを低下させるか、上昇させるかは、画面全体の明るさによって決定される。例えば対戦空間が夜景や宇宙空間のように全体的に暗い場合は、濃度レベルは上昇され、対戦空間が昼間の市街地や空のように全体的に明るい場合は、濃度レベルは低下される。濃度レベルをどのように変更させるかを制御するためのデータ（例えばフラグデータ）は、例えば対戦空間毎や同一の対戦空間内でもメインキャラクタＡの移動に基づく対戦シーン毎に設定され、このデータに基づいてステップＳ１５の濃度変更処理が行われる。

続いて、テクスチャバッファ７１で作成したメインキャラクタＡを構成する各ポリゴンｇ(k)に含まれるピクセルのＲ，Ｇ，Ｂの色成分の濃度データに基づいて、スクリーンバッファ７２Ｂに描画されている敵キャラクタＢ、ビルＥ３及び背景Ｆの画像のメインキャラクタＡによって隠れる部分のピクセルのＲ，Ｇ，Ｂの色成分の濃度データが変更される（Ｓ１６）。これにより、スクリーンバッファ７２Ｂには、図８に示すように、メインキャラクタＡをシルエットで表示するとともに、当該メインキャラクタＡの部分を透過した二次元画像が作成される。

なお、図８は、メインキャラクタＡによって隠れる敵キャラクタＢ、ビルＥ３及び背景Ｆの部分の濃度を低下させた場合の例を示している。図８では、敵キャラクタＢに点描を付し、ビルＥ３に右斜線を付し、これらの背景Ｆに左斜線を付しているが、これらは敵キャラクタＢ、ビルＥ３及び背景Ｆに貼り付けられたテクスチャの色の濃度を表している。敵キャラクタＢのメインキャラクタＡによって隠れる部分の点描の各点を大きくすることにより敵キャラクタＢに貼り付けられたテクスチャの色の濃度がメインキャラクタＡによって隠れていない部分の濃度よりも暗くなっていることを示している。また、ビルＥ３及び背景ＦのメインキャラクタＡによって隠れる部分の右斜線と左斜線の密度を上げることによってビルＥ３及び背景Ｆに貼り付けられたテクスチャの色の濃度がメインキャラクタＡによって隠れていない部分の濃度よりも暗くなっていることを示している。

上記のように、シルエット透過処理によれば、メインキャラクタＡの部分は、当該メインキャラクタＡがなければ見えることになる後方の敵キャラクタＢ、ビルＥ３及び背景Ｆが黒っぽく表示されたり、白っぽく表示されたりするので、これによりメインキャラクタＡの輪郭がシルエットとして表示されることになる。

従って、シルエット透過処理では、メインキャラクタＡによって隠れる部分に当該メインキャラクタＡの形状や色、模様が半透明で表示されることがないので、従来の透過処理に比して、メインキャラクタＡによって隠れる部分が見易くなる利点がある。また、メインキャラクタＡの存在はシルエットによって表示されるので、遊技者がどのようにメインキャラクタＡを移動させても当該メインキャラクタＡを見失うことがない。

また、従来の透過処理では、メインキャラクタＡに対してポリゴン単位のソート処理、光源処理、テクスチャ処理及びアルファブレンディング処理を必要とするが、本発明に係るシルエット透過処理では、ポリゴン単位のソート処理、光源処理及びテクスチャ処理は不要となり、メインキャラクタＡによって隠れる部分の濃度を変更するだけであるので、描画処理の演算負荷を低減することができる。

なお、上記実施形態では、本発明に係るシルエット透過表示方法を適用したゲーム装置について説明したが、本発明に係るシルエット透過表示方法はゲーム装置以外の透視投影法を用いた三次元アニメーションの表示装置にも適用することができる。この場合は、図３に示すシルエット透過処理のフローチャートを実行するプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録したＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体から当該プログラムをコンピュータに読み込んだり、電気通信回線を通じて当該プログラムをコンピュータに転送したりした後、そのプログラムを実行させることにより容易に本発明に係るシルエット透過表示装置を実現することができる。

また、ゲーム内容も対戦型ゲームに限られるものではなく、透視投影法を用いた三次元アニメーションによる表示方法を用いたゲーム全般に適用することができる。

また、上記実施形態では、仮想カメラＣとメインキャラクタＡとの距離Ｄが所定の距離Ｄｒ以下に近接した場合は、メインキャラクタＡに対してシルエット透過処理のみを行うようにしたが、上述した従来の透過処理と本発明に係るシルエット透過処理とを使い分けるようにしてもよい。

例えば仮想カメラＣのスクリーン内におけるメインキャラクタＡのサイズを特大、大、標準の３段階に分類し、「特大」の場合はシルエット透過処理を行い、「大」の場合は従来の透過処理を行い、「標準」の場合は通常の描画処理を行うようにしてもよい。仮想カメラＣとメインキャラクタＡとの距離Ｄで言えば、仮想カメラＣが標準の視点位置（距離Ｄが第１の閾値Ｄｒ１以上）であれば、通常の描画処理を行い、仮想カメラＣとメインキャラクタＡとの距離Ｄが第１の閾値Ｄｒ１と第２の閾値Ｄｒ２（＜Ｄｒ１）との間であれば、従来の透過処理を行い、仮想カメラＣとメインキャラクタＡとの距離Ｄが第２の閾値Ｄｒ２以下であれば、シルエット透過処理を行うようにしてもよい。

本発明に係る三次元アニメーションの表示方法を適用したゲーム装置の一例を示すブロック構成図である。 本発明に係るシルエット透過表示方法に関係した描画制御を示す基本的な処理手順を示すフローチャートである。 メインキャラクタをシルエット表示するシルエット透過処理の処理手順を示すフローチャートである。 仮想カメラがメインキャラクタに近接した場合にモニタに表示される透視投影法による二次元画像の描画順を説明するための図である。 スクリーンバッファにメインキャラクタよりも後方にある敵キャラクタとビル及び背景とが描画された状態を示す図である。 スクリーンバッファからテクスチャバッファに色数を低減して画像を取り込む際の色数の低減例を示す図である。 スクリーンバッファにおけるメインキャラクタの描画位置を示す図である。 スクリーンバッファに描かれた敵キャラクタ及び背景のメインキャラクタによって隠れる部分の濃度を低下させることにより当該メインキャラクタがシルエット表示される三次元アニメーション画像の一例を示す図である。 透視投影法による三次元ＣＧ画像を説明するための図である。 図９の構成によってモニタに表示される三次元ＣＧ画像を示す図である。 メインキャラクタの移動により内部が定義されていないビル内にカメラ位置が移動することになる場合のカメラ位置の修正を説明するための図である。 メインキャラクタに仮想カメラが近接した場合にモニタに表示される３次元ＣＧ画像の一例を示す図である。 従来の透過処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 従来の透過処理の内容を説明するための図である。

符号の説明

１ ゲーム装置
２ ＣＰＵ
３ 描画データ生成プロセッサ
４ ＲＡＭ
５ ＲＯＭ
６ 描画処理プロセッサ
７ ＶＲＡＭ
７１ テクスチャバッファ
７２，７２Ａ，７２Ｂ スクリーンバッファ
８ Ｄ／Ａコンバータ
９ 音声処理プロセッサ
１０ アンプ
１１ Ｉ／Ｆ
１２ ＣＤ−ＲＯＭドライバ
１３ バス
１４ モニタ
１５ スピーカ
１６ 操作コントローラ
１７ ＣＤ−ＲＯＭ
Ａ メインキャラクタ
Ｂ 敵キャラクタ
Ｃ 仮想カメラ
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｍ 他の物体
Ｆ 背景
Ｇ 二次元画像

Claims (6)

1. コンピュータを、三次元の仮想空間内に配置された所定の物体を当該仮想空間内に設定された所定の視点から透視投影して得られる二次元画像からなる三次元アニメーションを作成し、その三次元アニメーションをモニタに表示させる三次元アニメーション表示装置として機能させるプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記物体の移動に応じて前記視点と当該物体との距離が所定の距離以下に近接したか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段により前記視点と前記物体との距離が前記所定の距離を超えていると判別されると、前記物体の画像データを用いて前記物体を描画することにより、前記物体を表示した二次元画像からなる三次元アニメーションを作成する一方、前記判別手段により前記視点と前記物体との距離が前記所定の距離以下に近接したと判別されると、前記物体の画像データを用いて描画することに代えて、前記物体によって隠れる背景その他の部分の濃度を、当該物体が存在しないとした場合の濃度と異ならせるように描画することにより、当該物体をシルエットで表示した二次元画像からなる三次元アニメーションを作成する動画像作成手段と、
   前記動画像作成手段で作成された三次元アニメーションを前記モニタに表示させる表示制御手段と、
   して機能させるためのプログラム。
2. 前記動画像作成手段は、
   前記判別手段により前記視点と前記物体との距離が前記所定の距離以下に近接したと判別されると、前記物体が存在しないとした場合に透視投影して得られる二次元画像内において前記物体が存在するとした場合に前記物体によって隠れることとなる部分の濃度を、その部分において前記物体が存在しないとした場合の濃度と異ならせる処理をする、請求項１に記載のプログラム。
3. 前記所定の距離は、前記視点から仮想カメラによって前記物体を撮影した場合に撮影画面内における前記物体のサイズが所定のサイズ以上となる距離である、請求項１又は２に記載のプログラム。
4. 前記動画像作成手段は、
   前記物体を除いた透視投影法による各コマの二次元画像を作成する画像作成手段と、
   前記モニタの表示画面上における前記物体の表示位置を算出する算出手段と、
   前記画像作成手段によって作成された二次元画像の、前記算出手段で算出された前記モニタの表示画面内の前記物体の表示位置に含まれる画素に対して、各画素の濃度を所定の割合で変化させる濃度変更手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプログラム。
5. 前記動画像作成手段は、
   前記画像作成手段で作成された各コマの二次元画像の色数を低減して保存する記憶手段と、
   前記算出手段で算出された前記物体の表示位置を前記記憶手段に保存された各コマの二次元画像における表示位置に変換する変換手段と、を更に備え、
   前記濃度変更手段は、前記記憶手段に保存された各コマの二次元画像を用いて、濃度変更処理を行うことを特徴とする請求項４に記載のプログラム。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のプログラムを記録したプログラム記憶部と、
   前記プログラム記憶部に記憶されたプログラムを実行するコンピュータと、
   を備えた、三次元アニメーション表示装置。

Images