JPH0969169A - 画像処理方法、画像処理装置および疑似体験装置 - Google Patents

画像処理方法、画像処理装置および疑似体験装置

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JPH0969169A
JPH0969169A JP7223788A JP22378895A JPH0969169A JP H0969169 A JPH0969169 A JP H0969169A JP 7223788 A JP7223788 A JP 7223788A JP 22378895 A JP22378895 A JP 22378895A JP H0969169 A JPH0969169 A JP H0969169A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動体の移動速度に応じて投影面の視野角を
可変とする画像処理方法、画像処理装置および疑似体験
装置を提供する。 【解決手段】 画像表示手段３００と、中央演算処理装
置１０２およびメモリ１０３〜１０８を備え、かつ３次
元オブジェクトが配置された仮想３次元空間内を移動体
が移動するゲームプログラムを実行するプログラム処理
装置１００と、前記３次元の仮想３次元空間内における
移動体の速度データを前記プログラム処理装置に入力す
る操作部２００を有する。操作部２００は、移動体の移
動速度を透視変換装置１１０に入力する。透視変換装置
１１０は、視点の相対的な移動速度に応じて、前記視点
と投影面の距離を可変とする。投影面における視認良好
域が狭くなると共に、視認良好域内に表示される仮想３
次元空間の範囲が広くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータによ
り制御された映像を画像表示手段などの画像表示手段上
に投影する画像処理方法、画像処理装置、およびこれを
使用した疑似体験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、コンピュータ映像を利用した
ゲーム装置やシュミレーション装置などの疑似体験装置
が知られている。なかでも、車両や飛行機などの移動体
を制御して３次元空間内を移動しながら、得点や時間を
競ったり非日常的な体験を行うタイプの疑似体験装置
は、オートバイゲーム、ドライブゲーム、フライトシュ
ミレーションゲームなどとして人気が高い。このような
疑似体験装置は、プログラムその他のデータを処理する
コンピュータからなるプログラム処理装置と、このコン
ピュータによって作成された映像を投射するＣＲＴや液
晶表示盤などの画像表示手段、および前記プログラム処
理装置を制御するために設けられた操作部を有してい
る。この操作部としては、制御盤上に単なるボタンやレ
バーを設けたもの以外に、装置の種類や内容に応じて、
オートバイの車体、レーシングカーや飛行機のコックピ
ットなどのように、移動体の形状を模したものが使用さ
れることが多い。
【０００３】一方、このような疑似体験装置において、
画像表示手段に投影される映像としては、ドライブゲー
ムを例に挙げると、コンピュータによって仮想されたゲ
ームフィールドと呼ばれる仮想３次元空間内に、あらか
じめ記憶された複数の３次元オブジェクトが配置されて
いる。図５は、このような３次元オブジェクトを配置し
たゲームフィールドの一例であり、ドライビングコース
に沿って、建物５００、樹木５０１、ガードレール５０
２、車両５０３などの３次元オブジェクトが配置されて
いる。
【０００４】疑似体験装置では、このような３次元オブ
ジェクトが配置された仮想３次元空間を所定の視点から
透視し、この透視座標系上で得られる個々のオブジェク
トに関する画像情報を、視点から所定距離だけ離れた位
置にある投影面に投影し、この投影面上の２次元投影像
を画像表示手段に描画することで、前記３次元オブジェ
クトを画像表示手段上に表示する。例えば、図６に示す
ように、３次元空間に配置されているオブジェクト３０
１を予め定められた視点０から透視して、視点０から距
離Ｈ離れた位置にある投影面３００上に２次元投影画像
３０２として投影する。この場合、３次元オブジェクト
３０１は、その各面を構成する３次元のポリゴンに分割
された多面体として表現され、３次元空間内における各
ポリゴンの頂点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて、投影
面上に描画される図形の頂点の座標（ＸＳ，ＹＳ）を次
式（１）によって演算する。
【０００５】
【数３】ＸＳ＝（Ｘ／Ｚ）×ｈ ＹＳ＝（Ｙ／Ｚ）×ｈ……（１） そして、ゲームを行うに当たっては、プレーヤが疑似体
験装置に設けられた操作部を制御することにより、前記
仮想３次元空間内でオートバイ、レーシングカー、飛行
機などの移動体を移動させながら、レースや戦闘を行う
ことにより、時間や得点を競う。この場合、移動体が仮
想３次元空間を移動するのに従って、移動体に相対的に
固定された視点０の位置が刻々と移動する。すなわち、
視点０と個々のオブジェクト３０１との距離が変化し、
それに伴って画像表示手段３００上に表示される投影画
像３０２の形状が変化するために、移動体を操作するプ
レーヤは、あたかも３次元空間内を移動するかのような
印象を受ける。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の疑似体験装置においては、図７示すように、視点
０からから見た視野角ａの投影面Ｚ１までの距離Ｈ１が
一定に設定されていた。そのため、移動体に仮想される
速度によって生じる映像の変化によってのみスピード感
を表現するしかなく、それ以上にスピード感を強調した
り、逆に抑制したりすることはできなかった。移動体に
仮想される速度による映像変化以上にスピード感を強調
したり抑制することができれば、ドライブゲームやシュ
ミレーション装置などの疑似体験装置における臨場感を
向上させることができて好ましいが、従来ではそのよう
な技術は知られていなかった。
【０００７】また、この種の透視変換技術を使用した装
置では、視点と共に移動体を高速で移動させると、投影
面上における視認良好域が減少し、プレーヤが仮想３次
元空間内で視認できる３次元オブジェクトが少なくなっ
て、疑似体験装置としての臨場感に乏しくなる欠点もあ
った。
【０００８】すなわち、人間の目は一定の速度移動で、
移動するものを把握することは困難である。これは、３
次元物体を投影面上に透視変換した場合でも同様で、単
位時間Ｔ当たりの投影面上の移動量が大きくなると、そ
の物体を良好に視認できなくなる。図７に示すように、
物体ＰとそれよりもＺ軸方向で視点から遠い位置にある
同じＸ，Ｙ座標値を持つ物体Ｒが、共に視点０にＭだけ
近づくように移動し、点Ｐ，Ｑに達した場合を考える。
この場合、投影面Ｚ１における各点の位置は、Ｐ１，Ｑ
１，Ｒ１であり、投影面Ｚ１上に投影された各物体Ｐ，
Ｒの移動距離は、ＤＰ１，ＤＲ１である。この図から解
るように、Ｚ軸方向の移動距離Ｍが同じであっても、同
一の投影面上においては、視点に近い物体ほど投影面上
の移動距離が大きくなっている。また、投影面に近い物
体ほど、投影面の外周部に近い位置に投影されることに
なる。
【０００９】以上のことから、所定の時間Ｔ内での視点
に対する移動距離Ｍ（視点に対する物体の移動速度）が
同一であっても、視点に近くに位置して投影面の外周部
近くに投影される物体ほど、投影面上における同じ時間
Ｔ内の移動距離ＤＰ１が大きくなり、投影面上を視認す
る人間の視覚が物体の移動に追従できず視認不可能にな
ることが解る。逆に、視点から遠くにあって、投影面上
に小さく投影されているものは、視点に対する移動量Ｍ
に比較して投影面上での移動量ＤＲ１が小さいので、視
点と物体との相対速度が速く距離Ｍを移動するのに掛か
る時間が短くても良好に視認できる。その結果、物体の
移動速度が大きくなると、投影面上での視認良好域がそ
れに比例して小さくなることが解る。
【００１０】このことは、自動車の運転時に視野狭窄と
呼ばれる視認良好域が狭まる現象が生じることからも良
く知れられている。自動車を高速で運転すると、視認良
好域が狭くなり、視点に近い物体の認識が困難になり、
視点に遠い物体のみが良好に認識される。しかし、人間
が現実に自動車を運転する場合は、視線は自動車の進行
方向に固定されているのではなく、進行方向から上下左
右にずれた位置についても向けられているため、視認良
好域が狭くなったことを補って、広い風景を望めるよう
にしている。
【００１１】ところが、疑似体験装置に使用されている
画像処理方法では、視点は移動体に固定されており、そ
の投影方向は常に移動体の進行方向と一致しているた
め、現実の運転時のように視線をずらせて視野狭窄を補
うことはできない。その結果、従来の疑似体験装置で
は、仮想３次元空間内における移動体の速度の上昇に伴
って視認良好域が狭くなり、移動体の高速移動時には画
像表示手段上の中心部の狭い範囲にしか認識できる画像
が表示されるなくなり、臨場感が損なわれる欠点があっ
た。
【００１２】本発明の目的は、移動体に仮想される速度
による映像変化以上にスピード感を強調したり抑制する
ことができ、しかも移動体の高速移動時に投影面上にお
ける視認良好域の減少が少なく臨場感に優れた疑似体験
装置と、この疑似体験装置その他の画像表示装置に使用
できる画像処理法法および画像処理装置を提供すること
にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、３次元オブジェクトが配置さ
れた仮想３次元空間を仮想し、この仮想３次元空間内を
移動する仮想移動体に相対的に固定された視点を仮想す
ると共に、前記視点から見た前記仮想空間のオブジェク
トが投影される投影面を仮想し、前記投影面に投影され
る前記３次元オブジェクトの２次元投影像を画像表示手
段に表示する画像処理方法であって、前記視点と前記投
影面との相対的距離を前記仮想移動体の移動速度に応じ
て変化することを特徴とする。
【００１４】請求項２の発明は、３次元オブジェクトが
配置された仮想３次元空間を仮想し、この仮想３次元空
間内を移動する仮想移動体に相対的に固定された視点を
仮想すると共に、前記視点から見た前記仮想空間のオブ
ジェクトが投影される投影面を仮想し、前記投影面に投
影される前記３次元オブジェクトの２次元投影像を画像
表示手段に表示する画像処理方法であって、前記視点か
ら見た投影面に対する視野角が前記仮想移動体の移動速
度に応じて変化させ、この投影面上の２次元投影像を画
像表示手段上の一定面積の表示範囲に表示することを特
徴とする。
【００１５】請求項３の発明は、請求項１の画像処理方
法において、前記３次元オブジェクトが、ポリゴンによ
って構成され、前記視点を基準とする視点座標系内にお
けるポリゴンの頂点位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、前記視
点から距離ｈ離れた位置にある投影面の座標系に、２次
元投影像の頂点の座標（ＸＳ，ＹＳ）として変換する場
合に、前記移動体の移動速度をＳ、視点と投影面との距
離をｈ、移動速度Ｓの中の一定値に対応して設定された
視点と投影面との基準距離をＨ、移動速度Ｓに対する距
離ｈの変化率をｄとして、次式によって、
【数４】ＸＳ＝（Ｘ／Ｚ）×ｈ ＹＳ＝（Ｙ／Ｚ）×ｈ ｈ＝Ｈ−Ｓ／ｄ 前記２次元投影像の頂点の座標（ＸＳ，ＹＳ）を求める
ことを特徴とする。
【００１６】請求項４の発明は、３次元オブジェクトが
配置された仮想３次元空間を仮想し、この仮想３次元空
間内を移動する仮想移動体に相対的に固定された視点を
基準とした視点座標系を仮想する座標変換装置と、視点
と投影面との距離および前記視点座標変換装置から出力
される座標値に基づいて、前記オブジェクトの２次元投
影画像を画像表示手段上に出力する透視変換装置を備
え、前記透視変換装置は、前記仮想移動体の移動速度に
応じて前記視点と投影面の距離を可変とすることを特徴
とする。
【００１７】請求項５の発明は、３次元オブジェクトが
配置された仮想３次元空間を仮想し、この仮想３次元空
間内を移動する仮想移動体に相対的に固定された視点を
基準とした視点座標系を仮想する座標変換装置と、視点
と投影面との距離および前記視点座標変換装置から出力
される座標値に基づいて、前記オブジェクトの２次元投
影画像を画像表示手段上に出力する透視変換装置を備
え、前記透視変換装置は、前記仮想移動体の移動速度に
応じて、前記視点から見た投影面に対する視野角を変化
させ、この投影面上の２次元投影像を画像表示手段上の
一定面積の表示範囲に表示することを特徴とする。
【００１８】請求項６の発明は、３次元オブジェクトが
配置された仮想３次元空間内を移動体が移動するプログ
ラムを実行するプログラム処理装置と、仮想３次元空間
内における移動体の移動速度を前記プログラム処理装置
に入力する操作部と、前記プログラム処理装置によって
形成された前記３次元オブジェクトの２次元投影像を表
示する画像表示手段とを備え、前記プログラム処理装置
には、中央演算処理装置およびメモリと、前記仮想３次
元空間内を移動する仮想移動体に相対的に固定された視
点を基準とした視点座標系を仮想する座標変換装置と、
前記視点と視点から一定の距離にある投影面との距離お
よび前記視点座標変換装置から出力される座標値に基づ
いて、前記オブジェクトの２次元投影画像を投影面に出
力する透視変換装置を備えた疑似体験装置において、前
記操作部は、前記視点と投影面の距離を決定する移動体
の移動速度を前記透視変換装置に入力するものであり、
前記透視変換装置は、前記操作部から入力された前記仮
想移動体の移動速度に応じて、前記視点と投影面の距離
を可変とするものであることを特徴とする。
【００１９】請求項７の発明は、３次元オブジェクトが
配置された仮想３次元空間内を移動体が移動するプログ
ラムを実行するプログラム処理装置と、仮想３次元空間
内における移動体の移動速度を前記プログラム処理装置
に入力する操作部と、前記プログラム処理装置によって
形成された前記３次元オブジェクトの２次元投影像を表
示する画像表示手段とを備え、前記プログラム処理装置
には、中央演算処理装置およびメモリと、前記仮想３次
元空間内を移動する仮想移動体に相対的に固定された視
点を基準とした視点座標系を仮想する座標変換装置と、
前記視点と視点から一定の距離にある投影面との距離お
よび前記視点座標変換装置から出力される座標値に基づ
いて、前記オブジェクトの２次元投影画像を投影面に出
力する透視変換装置を備えた疑似体験装置において、前
記操作部は、前記視点と投影面の距離を決定する移動体
の移動速度を前記透視変換装置に入力するものであり、
前記透視変換装置は、前記透視変換装置は、前記操作部
から入力された前記仮想移動体の移動速度に応じて、前
記視点から見た投影面に対する視野角を変化させ、この
投影面上の２次元投影像を画像表示手段上の一定面積の
表示範囲に表示することを特徴とする。
【００２０】請求項８の発明は、請求項６または請求項
７の発明において、前記プログラム処理装置が、ゲーム
プログラムを記憶したメモリと、３次元オブジェクトを
構成するポリゴンデータを記憶したポリゴンデータメモ
リと、中央演算処理装置によって前記ポリゴンデータを
処理し、前記３次元オブジェクトを前記仮想３次元空間
内に配置するポリゴンパラメータメモリと、前記仮想３
次元空間内に配置された３次元オブジェクトのポリゴン
データを、視点を基準とする視点座標系へ変換する座標
変換装置とを備え、前記透視変換装置が、視点と投影面
との距離および前記視点座標変換装置から出力される座
標値に基づいて、前記オブジェクトの２次元投影画像を
画像表示手段上の投影面に出力することを特徴とする。
【００２１】請求項９の発明は、請求項６の発明におい
て、前記透視変換装置が、前記視点座標系内における各
ポリゴンの頂点位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、前記視点か
ら距離ｈ離れた位置にある投影面上に描画される２次元
画像の頂点の座標（ＸＳ，ＹＳ）に変換する場合に、移
動体の移動速度をＳ、視点と投影面との距離をｈ、移動
速度Ｓの中の一定値に対応して設定された視点と投影面
との基準距離をＨ、移動速度Ｓに対する焦点距離ｈの変
化率をｄとして、次式によって、
【数５】ＸＳ＝（Ｘ／Ｚ）×ｈ ＹＳ＝（Ｙ／Ｚ）×ｈ ｈ＝Ｈ−Ｓ／ｄ 前記２次元画像の頂点の座標（ＸＳ，ＹＳ）を求めるも
のであることを特徴とする。
【００２２】このような構成を有する各請求項の発明に
よれば、次のような作用が発揮される。 (1) 移動体の移動速度に応じて視点から見た投影面に対
する視野角を変更することが可能となる。例えば、移動
体の速度を上昇させた場合に、視点から見た投影面の視
野角が大きくなるため、同じ面積の投影面であってもそ
こに投影される３次元空間の範囲が広くなる。その結
果、移動体の速度上昇により視野狭窄が生じても、それ
を補うように視野角の拡大が行われ、高速移動時でも画
像表示手段に表示されるオブジェクトの極端な低減がな
い。
【００２３】(2) 視野角が拡大された結果、同じオブジ
ェクトであっても投影面または画像表示手段上における
投影像が小さく表示され、移動体が同じ速度でそのオブ
ジェクトに接近しても投影面または画像表示手段上にお
けるそのオブジェクトの移動距離は短くなる。その結
果、移動体の移動速度が早く、視野角の狭い投影面では
移動距離が大きくて明瞭に認識できなかったオブジェク
トについても、認識が可能となる。
【００２４】(3) 投影面の視野角が拡大すると、同じオ
ブジェクトであっても投影面または画像表示手段上にお
ける投影像の大きさが小さくなるので、そのオブジェク
トがあたかも遠方に位置するかのような印象を受ける。
しかし、そのオブジェクトに対する視点の距離が変化す
るわけではなく、また移動体の移動速度も一定であるか
ら、移動体がそのオブジェクトに達するまでの時間は変
わらない。そのため、遠方のオブジェクトに短時間で接
近する感覚が得られ、スピード感が向上する。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一つ
を図面を参照して説明する。
【００２６】（１）実施の形態の構成 本発明をゲーム装置に適用した実施形態の一つを、図１
に従って説明する。この実施の形態は、請求項１，３，
４，６，８，９に相当するものである。
【００２７】本実施形態の疑似体験装置は、コンピュー
タによって構成されたプログラム処理装置１００および
このプログラム処理装置１００に対する入力手段である
操作部２００、およびプログラム処理装置１００からの
出力画像を表示するＣＲＴなどの画像表示手段３００と
から構成されている。
【００２８】前記操作部２００は、家庭用のゲーム装置
にあってはコントロールパットのような小型の制御盤や
キーボードが使用され、業務用のゲーム装置にあっては
より臨場感を得るためにゲームに使用される移動体の形
状を模した制御盤が使用される。具体的には、オートバ
イゲーム装置にでは、ハンドルに設けられたアクセルや
ブレーキなどの操作装置や、オートバイの車体の傾斜角
度の検出装置が使用される。また、ドライビングゲーム
装置では、車のハンドル、フットブレーキ、シフトレバ
ーなどが、フライトシュミレーション装置では飛行機の
コックピットを模した操縦桿や兵器の発射スイッチなど
が使用される。そして、ゲームのプレーヤがこの操作部
２００を操作することにより、例えば、ゲームの開始や
終了、ゲーム内容の選択、ゲーム実行時における移動体
の移動方向、速度、加速度などゲーム実行に必要な信号
が、プログラム処理装置１００に入力される。
【００２９】プログラム処理装置１００は、データバス
１０１に接続された中央演算処理装置１０２と、前記操
作部２００をデータバス１０１に接続する入力インター
フェイス１０３、およびデータバス１０１を介して前記
中央演算処理装置１０２に制御される各種のメモリや演
算装置を備えている。すなわち、中央演算処理装置１０
２がゲームプログラムを実行するのに必要なメモリとし
て、プログラムデータＲＯＭ１０４、データＲＡＭ１０
５およびバックアップＲＡＭ１０６が設けられている。
ここで、プログラムデータＲＯＭ１０４には、ゲームの
プログラムが記憶されている。データＲＡＭ１０５に
は、ゲーム実行時の各種データの書き込み、読み込みが
行われる。バックアップＲＡＭ１０６は、プログラムの
細かい設定やその他の情報が記録される。
【００３０】一方、前記ゲームプログラム実行時におい
て、仮想３次元空間内における各オブジェクトの配置し
たり、各オブジェクトをポリゴンとして表現するために
ポリゴンパラメータメモリ１０７とポリゴンデータメモ
リ１０８が設けられている。パラメータメモリ１０７
は、仮想３次元空間内の絶対座標系における各オブジェ
クトの配置を決定するパラメータ、中央演算処理装置１
０２からの移動体の位置、視点の位置およびそれに係る
座標変換式を記憶する。ポリゴンデータメモリ１０８
は、各オブジェクトを構成するポリゴンのデータを記憶
する。このポリゴンデータは、各ポリゴンの頂点情報お
よびその付随データから構成されている。座標変換装置
１０９は、３次元の仮想３次元空間内における各オブジ
ェクトを構成するポリゴンの各頂点の座標を、前記パラ
メータメモリからのパラメータに従い、視点を基準とす
る視点座標系に変換する。
【００３１】透視変換装置１１０は、前記座標変換装置
１０９によって視点座標系に変換されたポリゴンデータ
を視点から所定の距離離れた位置に仮想された投影面上
の２次元座標に変換する。この透視変換装置１１０は、
次式（２）によって、視点座標系による３次元空間内に
おける各ポリゴンの頂点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、投影
面上に描画する図形の頂点の座標（ＸＳ，ＹＳ）に変換
する。
【００３２】
【数６】ＸＳ＝（Ｘ／Ｚ）×ｈ ＹＳ＝（Ｙ／Ｚ）×ｈ ｈ＝Ｈ−Ｓ／ｄ ……（２） ここで、Ｓは前記操作部２００から入力された移動体の
移動速度、すなわち視点座標系における視点０と３次元
オブジェクトとの相対的な移動速度である。ｈは視点０
と投影面との距離、Ｈは視点０と投影面との基準距離、
ｄは移動速度Ｓに対する焦点距離ｈの変化率である。
【００３３】スクリーンメモリ１１１は、前記透視変換
装置１１０で得られた各ポリゴンの２次元投影像データ
を前記投影面上での座標値（ＸＳ，ＹＳ）として記憶す
る。優先順位付け装置１１２は、スクリーンメモリに記
憶されている複数のポリゴンを、そのＺ値を参照して、
視点に近い順に並べ替えるもので、一般にＺソートと呼
ばれる作業を行う。ポリゴン描画装置１１３は、Ｚソー
トされた順列通りにポリゴンをフレームメモリ１１４に
書き込み、その後読み出して画像表示手段３００に出力
する。すなわち、フレームメモリ１１４は、画像表示手
段３００の１画面ごとに描画する画像データを蓄積し、
画像表示手段３００の描画タイミングに合わせて出力す
る。
【００３４】（２）実施の形態の作用 前記のような構成を有する本実施形態の作用は次の通り
である。
【００３５】プレーヤが操作部２００に設けられたハン
ドルやアクセルなどを操作してゲームを開始すると、操
作部２００から入力されたゲームの制御データは、入力
インターフェイス１０３およびデータバス１０２を介し
て中央演算処理装置１０２に入力される。この中央演算
処理装置１０２は、プログラムデータＲＯＭ１０４に記
憶されているゲームプログラムを、データＲＯＭ１０５
およびバックアップＲＡＭ１０６に記憶されている各デ
ータに基づいて実行する。すなわち、中央演算処理装置
１０２は、前記ゲームプログラムおよび操作部２００か
らの制御データと、ポリゴンパラメータメモリ１０７に
記憶されている各種のパラメータに基づいて、仮想３次
元空間を仮想し、この仮想３次元空間内にポリゴンデー
タメモリ１０８に記憶されている各ポリゴンのデータを
変倍、回転、移動することで、仮想３次元空間上に各オ
ブジェクトを配置する。また、前記ポリゴンパラメータ
メモリ１０７には、中央演算処理装置１０２からの移動
体の位置、視点の位置、これらに関する座標変換式など
のパラメータもゲームの進行に伴い刻々と記憶される。
この場合、仮想３次元空間内を移動する移動体の位置
や、各オブジェクトを構成するポリゴンのデータは、仮
想３次元空間内のある一点を原点とする絶対座標系で表
示されている。
【００３６】座標変換装置１０９は、ポリゴンデータメ
モリ１０８に記憶されている各３次元オブジェクトを構
成するポリゴンのデータと、前記ポリゴンパラメータメ
モリ１０７に記憶された移動体の位置や視点の位置と、
これらに関する座標変換式を読み出し、その時の移動体
に対する相対的に固定された視点を基準に、前記仮想３
次元空間の絶対座標系で表示されているポリゴンの座標
データを視点座標系に変換する。
【００３７】視点座標系で表示されたポリゴンの座標デ
ータは、透視変換装置１１０によって視点から一定距離
離れた位置に仮想された投影面上に投影される。この透
視変換は、本実施形態では、操作部２００から入力され
た移動体の移動速度をパラメータとし、前記（２）式に
基づいて、投影面と視点０との距離ｈを決定する。すな
わち、操作部２００からは、操作部２００を構成するア
クセルの開度などによって決定された移動体の移動速度
Ｓが与えられる。また、基準距離Ｈおよび移動速度に対
する距離ｈの変化率ｄは、予めプログラムによって決定
され、プログラムデータＲＯＭ１０４などのメモリ中に
記憶されている。
【００３８】以上のようにして、透視変換装置１１０で
得られた投影面上における各ポリゴンの２次元座標デー
タは、スクリーンメモリ１１１に記憶される。その後、
このスクリーンメモリ１１に記憶された各ポリゴンのデ
ータは、優先順位付け装置１１２においてそのＺ値が参
照され、視点０に近い順に並べ替えるＺソートが行われ
る。ポリゴン描画装置１１３は、Ｚソートされたポリゴ
ンのデータは、その順列通りにフレームメモリ１１４に
書き込まれる。フレームメモリ１１４は、画像表示手段
３００の１画面ごとに描画する画像データを蓄積し、画
像表示手段３００の描画タイミングに合わせて出力す
る。
【００３９】（３）実施の形態の効果 以上のような構成を有する本実施形態の疑似体験装置で
は、図２に示すように、移動体の移動速度が高速になっ
た場合に、低速時の投影面Ｚ１よりも視点に近い位置に
仮想した投影面Ｚ２に、仮想３次元空間内のオブジェク
トを投影する。この図２においても、前記従来技術で説
明した図７と同様に、物体ＰとそれよりもＺ軸方向で視
点から遠い位置にある同じＸ，Ｙ座標値を持つ物体Ｒ
が、共に視点０にＭだけ近づくように移動し、点Ｐ，Ｑ
に達した場合を考える。この場合、視点に近い投影面Ｚ
２における各点の位置は、Ｐ２，Ｑ２，Ｒ２であり、投
影面Ｚ２上に投影された各物体Ｐ，Ｒの移動距離は、Ｄ
Ｐ２，ＤＲ２である。この移動距離ＤＰ２，ＤＲ２を視
点から遠い投影面Ｚ１における移動距離ＤＰ１，ＤＲと
比較すると、視点に近い投影面Ｚ２では、投影面上の移
動距離ＤＰ２，ＤＲ２は視点から遠い投影面上の移動距
離ＤＰ１，ＤＲ１よりも小さい。従って、移動体の移動
速度が速くなり、例えば投影面Ｚ１では投影像の移動距
離ＤＰ１が視認が不可能なオブジェクトであっても、視
点に近い投影面Ｚ２では投影像の移動距離が短いため良
好に視認できる。
【００４０】すなわち、投影面までの距離が短くなり、
投影面上で物体が小さく表示されれば、その単位時間当
たりの移動量も小さくなる。従って、人間の目として
は、投影面上における単位時間当たりのより大きな移動
量までも把握することができる。このことは、投影面が
視点から遠い場合に、その単位時間当たりの移動量（速
度）が大きく、視認良好域から外れている物体であって
も、投影面が視点に近くなると、視認良好域に入ること
を意味する。従って、投影面を視点に近くすると、投影
面の周囲の部分に形成される視認困難域が増える反面、
３次元空間内のより大きな範囲の物体の移動を良好に確
認することができる。
【００４１】一方、図２から明らかなとおり、視点と物
体Ｐとの距離が同じであっても、投影面の位置をＺ１、
Ｚ２と変化させるだけで、投影面上に投影された物体Ｐ
の映像の大きさがＰ１，Ｑ，１，Ｒ１からＰ２，Ｑ２，
Ｒ２に変化する。その結果、前記のように投影面Ｚ２に
投影される仮想３次元空間の範囲は広くなっても、空間
内の個々のオブジェクトが小さく表示されるため、投影
面Ｚ２上に占める視認良好域は投影面Ｚ１の視認良好域
よりも狭くなる。すなわち、投影面Ｚ２では、投影面の
周囲の部分の映像を把握できなくなる範囲が大きくなる
ために、周囲の風景が流れるようになってスピード感が
増す。このように本実施形態では、視認良好域を狭くし
て、スピード感を向上させても、狭い視認良好域内によ
り広い仮想３次元空間を投影することが可能になり、視
野狭窄によるスピード感と広い投影範囲による臨場感と
を満足させることができる。
【００４２】また本実施形態では、投影面に対する視野
角ａが大きくなった結果、図３に示すように、視野角の
狭い投影面（Ａ）に比較して、視野角の広い投影面
（Ｂ）ではより多くのオブジェクト３０１が表示され
る。また、視野角ａが大きくなった結果、視点から同じ
距離にある同じオブジェクト３０１が視野角が狭い投影
面（Ａ）よりも視野角の広い投影面（Ｂ）の方が小さく
表示されるので、同じオブジェクトが遠方にあるように
見える。しかし、移動体がこのオブジェクト３０１に達
するまでの時間は高速時の方が短いため、プレーヤは遠
方にあるオブジェクトに移動体が急速に近づくような印
象を受け、スピード感が向上する。特に、このような視
野角の変化は移動体が３次元空間内を移動する際に行わ
れるので、プレーヤは移動体がオブジェクトに近づくの
に従って生ずる映像の変化と、視野角による映像の変化
を区別することがなく、スピード感の向上が自然に感じ
られる。
【００４３】（４）他の実施の形態 本発明は、図示の実施の形態に限定されるものではな
く、図４に示すように、視点０から投影面Ｚまでの距離
を変化させることなく、投影面に対する視野角を変化さ
せる実施の形態も包含する。この実施の形態は、請求項
２，５，７に対応するものである。すなわち、図４にお
いて、移動体の低速移動時には、狭い視野角ａを有する
投影面Ｚａを仮想して、これに仮想３次元空間を投影
し、これを画像表示手段３００上に表示する。一方、移
動体の高速移動時には、広い視野角ｂを有し、前記投影
面Ｚａと視点０から同じ距離にあるより広い投影面Ｚｂ
に仮想３次元空間を投影する。そして、この投影像のデ
ータを縮小して、前記画像表示手段３００の同じ表示面
積内に描画する。このようにすると、移動体の速度が上
昇するのに伴い、画像表示手段に表示される仮想３次元
空間の範囲が広くなり、かつまた仮想３次元空間内の個
々のオブジェクトの投影像が小さく表示されるので、前
記の視点から投影面までの距離を変化させた場合と同様
な効果が得られる。
【００４４】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、移動体に仮
想される速度によって生じる映像の変化から得られるス
ピード感に、投影面に対する視点からの視野角の変化さ
せることにより生じる映像の変化から得られるスピード
感の変化を加えることにより、移動体に仮想される速度
によって生じる映像の変化から得られるスピード感以上
に、スピード感を強調したり抑制したりすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の疑似体験装置の実施の形態の一つを表
すブロック図。
【図２】図１の実施の形態における視点、投影面、オブ
ジェクトの関係を模式的に示す側面図。
【図３】本発明のゲーム装置における画像表示手段に投
影された画像の一例を示す図であって、（Ａ）は移動体
の低速移動時、（Ｂ）は移動体の高速移動時を示す。
【図４】本発明の他の実施の形態における視点、投影
面、オブジェクトの関係を模式的に示す側面図。
【図５】疑似体験装置における仮想３次元空間と、その
内部に配置されたオブジェクトの一例を示す斜視図。
【図６】疑似体験装置における透視変換装置の原理を示
す斜視図。
【図７】従来のゲーム装置における視点、画像表示手
段、オブジェクトの関係を模式的に示す側面図。
【符号の説明】
１００…プログラム処理装置 １０１…データバス １０２…中央演算処理装置 １０３…入力インターフェイス １０４…プログラムデータＲＯＭ １０５…データＲＡＭ １０６…バックアップＲＡＭ １０７…ポリゴンパラメータメモリ １０８…ポリゴンデータメモリ １０９…座標変換装置 １１０…透視変換装置 １１１…スクリーンメモリ １１２…優先順位付け装置 １１３…ポリゴン描画装置 １１４…フレームメモリ ２００…操作部 ３００…画像表示手段

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ３次元オブジェクトが配置された仮想３
    次元空間を仮想し、この仮想３次元空間内を移動する仮
    想移動体に相対的に固定された視点を仮想すると共に、
    前記視点から見た前記仮想空間のオブジェクトが投影さ
    れる投影面を仮想し、前記投影面に投影される前記３次
    元オブジェクトの２次元投影像を画像表示手段に表示す
    る画像処理方法であって、 前記視点と前記投影面との相対的距離が前記仮想移動体
    の移動速度に応じて変化することを特徴とする画像処理
    方法。
  2. 【請求項２】 ３次元オブジェクトが配置された仮想３
    次元空間を仮想し、この仮想３次元空間内を移動する仮
    想移動体に相対的に固定された視点を仮想すると共に、
    前記視点から見た前記仮想空間のオブジェクトが投影さ
    れる投影面を仮想し、前記投影面に投影される前記３次
    元オブジェクトの２次元投影像を画像表示手段に表示す
    る画像処理方法であって、 前記視点から見た投影面に対する視野角を前記仮想移動
    体の移動速度に応じて変化させ、この投影面上の２次元
    投影像を画像表示手段上の一定面積の表示範囲に表示す
    ることを特徴とする画像処理方法。
  3. 【請求項３】 前記３次元オブジェクトが、ポリゴンに
    よって構成され、前記視点を基準とする視点座標系内に
    おけるポリゴンの頂点位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、前記
    視点から距離ｈ離れた位置にある投影面の座標系に、２
    次元投影像の頂点の座標（ＸＳ，ＹＳ）として変換する
    場合に、 前記移動体の移動速度をＳ、視点と投影面との距離を
    ｈ、移動速度Ｓの中の一定値に対応して設定された視点
    と投影面との基準距離をＨ、移動速度Ｓに対する距離ｈ
    の変化率をｄとして、次式によって、 【数１】ＸＳ＝（Ｘ／Ｚ）×ｈ ＹＳ＝（Ｙ／Ｚ）×ｈ ｈ＝Ｈ−Ｓ／ｄ 前記２次元投影像の頂点の座標（ＸＳ，ＹＳ）を求める
    ことを特徴とする請求項１または請求項２の画像処理方
    法。
  4. 【請求項４】 ３次元オブジェクトが配置された仮想３
    次元空間を仮想し、この仮想３次元空間内を移動する仮
    想移動体に相対的に固定された視点を基準とした視点座
    標系を仮想する座標変換装置と、 視点と投影面との距離および前記視点座標変換装置から
    出力される座標値に基づいて、前記オブジェクトの２次
    元投影画像を画像表示手段上に出力する透視変換装置を
    備え、 前記透視変換装置は、前記仮想移動体の移動速度に応じ
    て前記視点と投影面の距離を可変とするものであること
    を特徴とする画像処理装置。
  5. 【請求項５】 ３次元オブジェクトが配置された仮想３
    次元空間を仮想し、この仮想３次元空間内を移動する仮
    想移動体に相対的に固定された視点を基準とした視点座
    標系を仮想する座標変換装置と、 視点と投影面との距離および前記視点座標変換装置から
    出力される座標値に基づいて、前記オブジェクトの２次
    元投影画像を画像表示手段上に出力する透視変換装置を
    備え、 前記透視変換装置は、前記仮想移動体の移動速度に応じ
    て、前記視点から見た投影面に対する視野角を変化さ
    せ、この投影面上の２次元投影像を画像表示手段上の一
    定面積の表示範囲に表示することを特徴とする画像処理
    装置。
  6. 【請求項６】 ３次元オブジェクトが配置された仮想３
    次元空間内を移動体が移動するプログラムを実行するプ
    ログラム処理装置と、 仮想３次元空間内における移動体の移動速度を前記プロ
    グラム処理装置に入力する操作部と、 前記プログラム処理装置によって形成された前記３次元
    オブジェクトの２次元投影像を表示する画像表示手段と
    を備え、 前記プログラム処理装置には、中央演算処理装置および
    メモリと、前記仮想３次元空間内を移動する仮想移動体
    に相対的に固定された視点を基準とした視点座標系を仮
    想する座標変換装置と、前記視点と視点から一定の距離
    にある投影面との距離および前記視点座標変換装置から
    出力される座標値に基づいて、前記オブジェクトの２次
    元投影画像を投影面に出力する透視変換装置を備えた疑
    似体験装置において、 前記操作部は、前記視点と投影面の距離を決定する移動
    体の移動速度を前記透視変換装置に入力するものであ
    り、 前記透視変換装置は、前記操作部から入力された前記仮
    想移動体の移動速度に応じて、前記視点と投影面の距離
    を可変とするものであることを特徴とする疑似体験装
    置。
  7. 【請求項７】 ３次元オブジェクトが配置された仮想３
    次元空間内を移動体が移動するプログラムを実行するプ
    ログラム処理装置と、 仮想３次元空間内における移動体の移動速度を前記プロ
    グラム処理装置に入力する操作部と、 前記プログラム処理装置によって形成された前記３次元
    オブジェクトの２次元投影像を表示する画像表示手段と
    を備え、 前記プログラム処理装置には、中央演算処理装置および
    メモリと、前記仮想３次元空間内を移動する仮想移動体
    に相対的に固定された視点を基準とした視点座標系を仮
    想する座標変換装置と、前記視点と視点から一定の距離
    にある投影面との距離および前記視点座標変換装置から
    出力される座標値に基づいて、前記オブジェクトの２次
    元投影画像を投影面に出力する透視変換装置を備えた疑
    似体験装置において、 前記操作部は、前記視点と投影面の距離を決定する移動
    体の移動速度を前記透視変換装置に入力するものであ
    り、 前記透視変換装置は、前記透視変換装置は、前記操作部
    から入力された前記仮想移動体の移動速度に応じて、前
    記視点から見た投影面に対する視野角を変化させ、この
    投影面上の２次元投影像を画像表示手段上の一定面積の
    表示範囲に表示することを特徴とする疑似体験装置。
  8. 【請求項８】 前記プログラム処理装置が、 ゲームプログラムを記憶したメモリと、３次元オブジェ
    クトを構成するポリゴンデータを記憶したポリゴンデー
    タメモリと、中央演算処理装置によって前記ポリゴンデ
    ータを処理し、前記３次元オブジェクトを前記仮想３次
    元空間内に配置するポリゴンパラメータメモリと、 前記仮想３次元空間内に配置された３次元オブジェクト
    のポリゴンデータを、視点を基準とする視点座標系へ変
    換する座標変換装置とを備え、 前記透視変換装置が、視点と投影面との距離および前記
    視点座標変換装置から出力される座標値に基づいて、前
    記オブジェクトの２次元投影画像を画像表示手段上の投
    影面に出力することを特徴とする請求項６または請求項
    ７の疑似体験装置。
  9. 【請求項９】 前記透視変換装置が、前記視点座標系内
    における各ポリゴンの頂点位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、
    前記視点から距離ｈ離れた位置にある投影面上に描画さ
    れる２次元画像の頂点の座標（ＸＳ，ＹＳ）に変換する
    場合に、 移動体の移動速度をＳ、視点と投影面との距離をｈ、移
    動速度Ｓの中の一定値に対応して設定された視点と投影
    面との基準距離をＨ、移動速度Ｓに対する焦点距離ｈの
    変化率をｄとして、次式によって、 【数２】ＸＳ＝（Ｘ／Ｚ）×ｈ ＹＳ＝（Ｙ／Ｚ）×ｈ ｈ＝Ｈ−Ｓ／ｄ 前記２次元画像の頂点の座標（ＸＳ，ＹＳ）を求めるも
    のであることを特徴とする請求項６の疑似体験装置。
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