JPH11339068A - ３次元画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元仮想空間上において２次元画像表現を
併用し、データ処理量を有効に低減する３次元画像表示
装置を提供する。 【解決手段】 ３次元画像表示装置の扱う画像データの
データ構造を、３次元画像表現する３次元オブジェクト
に対する３次元ポリゴンデータと立体的オブジェクトを
２次元画像データとＺ値とを備えた３次元仮想空間上に
配置された２次元画像として表現した２次元画像表現オ
ブジェクトに対する２次元画像表現データを備えた構造
とし、入力データを分配し、オブジェクト遠近制御部３
０により各オブジェクトの遠近関係を決定し、描画処理
部４０により遠近関係を基に順に上書き描画して遠近表
現上の重なりを正しく表現する。各オブジェクトの空間
領域の排他制御を行えば仮想空間上での衝突が表現でき
る。各オブジェクト部分間の相対情報を持たせたデータ
構造とすればさらにデータ処理量が低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元仮想空間を
表現できる３次元画像表示装置に関する。特に、背景、
静止物、キャラクタの一部などを３次元仮想空間上に配
置されたプレート状の２次元画像により表現した、２次
元画像表現を併用した３次元画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のコンピュータシステムの高性能
化、マルチメディア処理技術の発達により、パーソナル
コンピュータ等においても高度な３次元画像のコンピュ
ータグラフィックスが処理できる環境が整いつつあり、
３次元画像を処理するための専用のアクセラレータボー
ドなども提供されつつある。人工生物などのキャラクタ
やオブジェクトの動きを伴うゲームなどにおいては、一
般にはオブジェクトに関するデータを主にポリゴンの形
式で保持し、レンダリングにあたっては生成したポリゴ
ンメッシュにテクスチャを貼り付けることにより高速に
描画処理を行い、自由度の高い画像生成処理を行ってい
る。

【０００３】一方、従来からの２次元画像のグラフィッ
クスも広く普及しており、ディジタルカメラやスキャナ
による自然画像の取り込み、各種グラフィックスソフ
ト、オーサリングツールによる２次元コンピュータグラ
フィックス製作などで高品質な画像生成処理を行ってい
る。

【０００４】このように、３次元画像処理によれば、自
由度の高い３次元オブジェクトの画像生成が可能とな
り、２次元画像処理によれば、高品質な静止画などの画
像生成が可能となるので、利用者はそれぞれの特徴を活
かし、利用目的に応じて両者を使い分けていた。従来に
おいても、３次元画像と２次元画像を併用することがで
きれば両者の利点を兼ね備えることができるため、３次
元画像表現と２次元画像表現とを混在させる試みはあっ
たが、主に、３次元オブジェクト表面に２次元画像を貼
り込むという処理であった。例えば、大きな外表面を持
つ３次元ポリゴンを３次元空間上に配置し、その外表面
上にテクスチャなどの２次元の画像を貼り込むというも
のであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術で述べ
たように、２次元画像、３次元画像にはそれぞれ長所が
あり、３次元画像表現と２次元画像表現を併用する試み
もあったが、従来の手法には課題があった。つまり、３
次元画像処理は、自由度の高い画像生成が行えるが、コ
ンピュータ処理能力上の制限からオブジェクトに割り当
てられるポリゴンデータ数が制限されてしまい、高画
質、高精細の３次元オブジェクトの生成が困難であり、
シーンとしても複雑なものを描くことができない。一
方、２次元画像処理は、高画質、高精細の描画が可能で
あるが、動きのあるオブジェクトには使用できず、異な
った視点からの表示処理ができない。そのため、３次元
オブジェクト表面に２次元画像を貼り込むことによる３
次元画像と２次元画像の併用は、２次元画像の画像品質
が３次元画像の品質に依存してしまい、制約を受けるた
め高品質画像が得られないという問題があり、３次元画
像と２次元画像を併用しても両者の特徴を活かすことが
できなかった。

【０００６】ここで、従来のように２次元画像を３次元
オブジェクトの外表面に貼り込むだけでなく、３次元空
間上に存在するオブジェクトでありながら、２次元画像
表現に適したものがあることに着目できる。第一には、
シーン中に存在する静止物などは移動もなく、異なる視
点の画像が不要であり、２次元画像表現に適したものと
言える。第二には、３次元オブジェクトの構成要素であ
るオブジェクト部分であっても２次元画像表現に適した
ものがある。例えば、３次元オブジェクトの影のような
オブジェクト部分は、３次元オブジェクトに依存して移
動・変形するものであるが、もともと立体的表示の必要
がなく２次元画像表示に向いていると言える。このよう
に２次元画像表現を混在できれば、データ処理量の低減
が可能である。

【０００７】ここで、２次元画像と３次元画像を混在表
示するにあたっての留意点としては、両者の空間上での
位置関係の制御が必要となる点、両者の重なり制御が必
要となる点が挙げられる。また、２次元画像と３次元画
像の混在環境においてもライティング、ぼかしなどの画
像処理技術が応用できることが好ましい。

【０００８】本発明は、上記に挙げた問題点および留意
点に鑑み、３次元画像表現に適したものを３次元オブジ
ェクトとして表現し、２次元画像表現できるものを３次
元仮想空間に配置されたプレート状の２次元画像で表現
し、３次元仮想空間上において両者を混在して表示で
き、データ処理量の低減とデータ処理速度の向上が実現
できる３次元画像表示装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明にかかる３次元画像表示装置は、３次元画像表
現する３次元オブジェクトに対する３次元ポリゴンデー
タと、３次元オブジェクトを３次元仮想空間上に配置さ
れた２次元画像として表現した２次元画像表現オブジェ
クトに対する２次元画像データと奥行きを示すＺ値とを
含んだ２次元画像表現データを備えた画像データを入力
データとし、データ入力部と、前記入力データに基づい
てオブジェクトごとの遠近関係を決定するオブジェクト
遠近制御部と、前記決定された遠近関係を基に遠方にあ
るオブジェクトから手前にあるオブジェクトまで順に上
書き描画して遠近表現上の重なりを正しく表現する描画
処理部と、描画結果を表示する出力部とを備え、３次元
オブジェクトと２次元画像表現オブジェクトとを混在し
て３次元仮想空間上に描画することを特徴とする。

【００１０】かかる構成により、３次元オブジェクトと
２次元画像表現オブジェクトとを混在して３次元仮想空
間上に描画することができ、データ処理量の低減とデー
タ処理速度の向上を図ることができる。

【００１１】次に、前記３次元画像表示装置は、３次元
仮想空間上で、前記３次元オブジェクトが占有する領域
と前記２次元画像表現オブジェクトが占有する領域とを
排他制御するオブジェクト排他制御部を備え、前記３次
元オブジェクトの移動による前記３次元オブジェクトと
前記２次元画像表現オブジェクトとの３次元仮想空間上
での衝突が表現できることが好ましい。

【００１２】かかる構成により、２次元画像表現オブジ
ェクトの３次元仮想空間上における存在をより自然もの
として表現できる。次に、前記３次元画像表示装置は、
前記入力データが、前記２次元画像表現オブジェクトに
対する２次元画像表現データと関連づけられた３次元ポ
リゴンデータであって前記２次元画像表現オブジェクト
の元の３次元オブジェクトを３次元画像として表現する
補助３次元ポリゴンデータを備え、前記２次元画像表現
データから前記補助３次元ポリゴンデータに切り替える
データ切替部を備え、前記データ切替部により選択的に
２次元画像表現データを前記補助３次元ポリゴンデータ
に切り替え、前記２次元画像表現オブジェクトを３次元
オブジェクトとして表現することが好ましい。

【００１３】かかる構成により、状況に応じて選択的
に、静的な２次元画像表現のオブジェクトから動的な３
次元オブジェクトに切り替えることができ、例えば、３
次元仮想空間上で衝突などが起こった場合に、当該オブ
ジェクトの移動、落下などが表現でき、より柔軟で自然
な３次元仮想空間が表現できる。

【００１４】次に、前記３次元画像表示装置は、前記入
力データが、３次元仮想空間上のキャラクタを形成する
各オブジェクト部分に対するデータとして各オブジェク
ト部分の画像データと他のオブジェクト部分との相対情
報であるオブジェクト間相対情報を含み、前記描画処理
部が、各オブジェクト部分の描画処理において、各オブ
ジェクト部分に対する前記３次元ポリゴンデータまたは
前記２次元画像表現データと、前記オブジェクト間相対
情報を基に描画処理を実行し、前記オブジェクト間相対
情報の更新により前記キャラクタの動きを表現できるこ
とが好ましい。

【００１５】かかる構成により、一まとまりのキャラク
タを、３次元オブジェクトの部分と２次元画像表現オブ
ジェクトの部分を混在して構成できる。また、あるオブ
ジェクト部分に対するデータの更新により、相対関係が
ある他のオブジェクト部分のデータが更新されることと
なり、すべてのオブジェクト部分に対する独立したデー
タ付与、データ処理、データ更新の必要がなく、データ
処理量とデータ処理速度の向上を図ることができる。

【００１６】次に、前記３次元画像表装置は、２次元画
像に対する画像処理を施す２次元画像処理部を備え、前
記入力データが、前記２次元画像表現オブジェクトに対
する２次元画像処理を指定する２次元画像処理指定デー
タを含み、前記２次元画像処理指定データに基づいて、
前記２次元画像処理部により、前記２次元画像表現オブ
ジェクトの２次元画像表現データに対する２次元画像処
理を実行することが好ましい。

【００１７】かかる構成により、２次元画像表現オブジ
ェクトに対して、変形、ぼかし、エッジ強調などの２次
元画像処理を応用して適用することができ、より柔軟な
画像処理効果を持たせることができる。

【００１８】次に、前記入力データが、３次元仮想空間
上において遠近関係を持ち、重なり表示される２次元画
像表現オブジェクトを子オブジェクトとし、前記子オブ
ジェクトをまとめて一枚に描き込んだ親オブジェクトに
対する２次元画像表現データと、前記親オブジェクトと
前記子オブジェクトの間の親子関係を表わす親子属性情
報を備え、前記描画処理部は、前記親オブジェクトと、
親子関係のない他のオブジェクトと、子オブジェクトで
あって前記オブジェクト遠近制御部により決定した遠近
関係において前記親オブジェクトとの間に他のオブジェ
クトが存在する子オブジェクトの画像データを基に描画
処理することが好ましい。

【００１９】かかる構成により、親オブジェクトとの間
に他のオブジェクトが存在しない子オブジェクトの描画
処理を削減することができ、データ処理量を低減するこ
とができる。また、親オブジェクトとの間に他のオブジ
ェクトが存在する場合には、子オブジェクトを正しく上
書きすることができ、３次元仮想空間上での遠近関係を
正確に表現することができる。

【００２０】次に、本発明にかかる３次元画像表示処理
を実行する３次元画像表示プログラムを記録したコンピ
ュータに読み取り可能な記録媒体は、３次元画像を表現
する３次元オブジェクトに対する３次元ポリゴンデータ
と、３次元オブジェクトを３次元空間上に配置された２
次元画像として表現した２次元画像表現オブジェクトに
対する２次元画像と奥行きを示すＺ値とを含んだ２次元
画像表現データを入力するステップと、前記入力データ
に基づいてオブジェクトごとの遠近関係を決定するステ
ップと、前記決定された遠近関係をもとに遠方にあるオ
ブジェクトから手前にあるオブジェクトまで順に上書き
描画して遠近表現上の重なりを正しく表現するステップ
と、描画結果を表示するステップとを備え、３次元オブ
ジェクトと２次元画像表現オブジェクトとを混在して３
次元仮想空間上に描画することを特徴とする。

【００２１】かかる構成により、コンピュータにおいて
３次元オブジェクトと２次元画像表現オブジェクトとを
混在して３次元仮想空間上に描画する３次元画像表示処
理を実行することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態にかかる
３次元画像表示装置について、図面を参照しながら説明
する。

【００２３】（実施形態１）実施形態１にかかる３次元
画像表示装置は、２次元画像表現を併用した３次元画像
表示装置であり、シーン中に存在する各オブジェクト
を、人工生物など利用者の指示により動く動的オブジェ
クトと、背景、静止物などの静的オブジェクトの２群に
わけ、前者の動的オブジェクトは、３次元ポリゴンデー
タを与えることにより３次元オブジェクトとして表示
し、後者の静的オブジェクトは、２次元画像データとＺ
値を与えることにより３次元空間上に配置されたプレー
ト状のオブジェクト（以下、２次元画像表現オブジェク
トと呼ぶ）として表示する３次元画像表示装置である。
ここでＺ値とは、３次元コンピュータグラフィックスで
用いられるカメラ（視点）からの３次元仮想空間上の奥
行きを表わす値である。本実施形態１では、例として、
３次元オブジェクトを人工恐竜とし、２次元画像表現オ
ブジェクトを背景および画面中に置かれたテーブルとし
て説明する。

【００２４】本実施形態１にかかる３次元画像表示装置
の全体構成の概略と処理流れの全体像を図面を参照しつ
つ説明する。図１は本装置の概略構成図を示している。
図２は本装置において利用するデータのデータ構造を示
す図、図３は表示オブジェクトの位置関係を説明する
図、図４は本装置による処理流れの全体像を示したフロ
ーチャートである。

【００２５】図１に示すように、本実施形態１にかかる
３次元画像表示装置は、大別してデータ入力部１０、デ
ータ分配部２０、オブジェクト遠近制御部３０、描画処
理部４０、出力部５０、制御部６０とを備えている。な
お、図示していないが、システム全体の制御処理に必要
なメモリ、デバイス類は装備しているものとする。

【００２６】データ入力部１０は、シーン描画処理に必
要なデータが入力される部分である。データ入力部１０
に入力されるデータ構造の例を図２に示す。図２に示す
ように、描画する各オブジェクトの入力データとして、
オブジェクト名、３次元ポリゴンデータまたは２次元画
像表現データ、テクスチャ、解像度などの情報に加え、
オブジェクトの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、移動、変形命令な
どの編集情報が与えられる。

【００２７】ここで特徴的なところは、表示するオブジ
ェクトとして３次元オブジェクトと２次元画像が混在し
ている点であり、２次元画像表現オブジェクトに対して
も２次元画像データとともにＺ値が与えられており、こ
こでは２次元画像表現オブジェクトも３次元座標を持っ
た３次元空間上のオブジェクトとして扱われている点に
ある。その様子を図３に示す。図３は、３次元仮想空間
を上方から見た概念図である。図３ａに示すように人工
恐竜１０１と１０２の３次元オブジェクトに加え、テー
ブル１０３と背景１０４の２次元画像表現オブジェクト
も３次元仮想空間上のオブジェクトとして表現されてい
る。

【００２８】データ分配部２０は、オブジェクト分配部
２１と描画部品分配部２２と描画部品データ記憶部２３
を備えており、オブジェクト分配部２１は、データ入力
部１０からの入力データを各オブジェクトごとに整理分
配する部分であり、描画部品分配部２２は、さらに必要
に応じて各オブジェクトを描画単位のオブジェクト部分
（以下、描画部品と呼ぶ）ごとに整理分配する。ここで
描画単位とは、描画処理におけるまとまりを言う。例え
ば、図４ａに示す人工恐竜のオブジェクト１０７に対し
て、図４ｂに示すように体１０８、触覚１０９、目１１
０、影１１１の各描画部品に分配される。描画部品デー
タ記憶部２３は、分配された描画部品データを記憶す
る。

【００２９】オブジェクト遠近制御部３０は、Ｚソート
部３１を備え、シーンに登場する各オブジェクトの視点
（カメラ）からの遠近関係を抽出・制御するものであ
り、後述するようにＺソート部３１のＺソートにより処
理を実行する。

【００３０】描画処理部４０は、視点からの方向とオブ
ジェクト遠近制御部３０により決定した各オブジェクト
の遠近関係を基にオブジェクトの重なり関係を正しく表
現した描画処理を制御する部分であり、フレームバッフ
ァ部４１と描画部４２を備えている。

【００３１】出力部５０は、描画編集されたフレームデ
ータを出力する部分で、出力されたデータはその後、必
要な情報と併せてファイルに記録され、または、ディス
プレイ上に出力される。

【００３２】本発明にかかる３次元画像表示装置の処理
の流れの全体像は以下の通りである。まず、データ入力
部１０から、シーン描画処理に必要な各種データが入力
される（図５ステップＳ５０１）。入力データ例として
図２に示したような描画オブジェクトに関する各種のデ
ータが入力される。ここで、視点からの距離を表わすＺ
値に関し、３次元オブジェクト、２次元画像表現オブジ
ェクトともに与えられる。

【００３３】次に、データ分配部２０は、入力されたデ
ータをオブジェクト分配部２１により各オブジェクトご
とに分類し、さらに、描画部品分配部２２により各描画
部品ごとに分類し、描画部品データ記憶部２３に記憶す
る（ステップＳ５０２）。ここで、入力データは、例え
ば図４ｂに示すように分類され、人工恐竜のオブジェク
トは、体１０８、触覚１０９、目１１０という３次元オ
ブジェクトである描画部品と影１１１という２次元画像
の描画部品に分配され、テーブル１０３と背景１０４
は、それぞれ２次元画像データの描画部品として分配さ
れ、記憶される。

【００３４】次に、オブジェクト遠近制御部３０によ
り、ステップＳ５０２で得られた各オブジェクトごとの
視点（カメラ）からの遠近関係を決定する（ステップＳ
５０３）。ここでは決定方法としてＺソートを採用す
る。図２に示したように各描画部品には視点からの距離
を表わすＺ値が与えられており、Ｚソート部３１により
そのＺ値を基にして降順にソートする。このＺソートに
より描画部品を視点遠方にあるものから手前にあるもの
までの遠近の順序を知ることができる。この例では、背
景１０４、人工恐竜１０２、テーブル１０３、人工恐竜
１０１の順にソートされる。このステップＳ５０３によ
り、３次元オブジェクトと２次元画像表現オブジェクト
が混在した状況における各オブジェクトの遠近関係を決
定することができる。

【００３５】次に、描画処理部４０により、視点からの
方向と遠近に応じた各オブジェクトの重なり関係を正し
く表現する処理を行う（ステップＳ５０４）。描画処理
部４０はフレームバッファ部４１を備えており、ステッ
プＳ５０３におけるＺソート順に遠方にあるオブジェク
トからフレームバッファ部４１上に描画する。この例で
は背景１０４、人工恐竜１０２、テーブル１０３、人工
恐竜１０１の順にフレームバッファ部４１に重ね描きさ
れていく。ここで、３次元オブジェクトと２次元画像表
現オブジェクトともにフレームバッファ部４１上への重
ね描きされるので、３次元オブジェクトと２次元画像表
現オブジェクトの遠近関係、重なり関係も正確に表現さ
れることとなる。このフレームバッファ部４１上への描
画にあたり描画部４２により遠近（視野角）に応じたサ
イズの変更、テクスチャマッピング、ライティングなど
描画に必要な処理が施される。

【００３６】図３ｂに描画された結果を示す。図３ｂに
示すように、背景１０４があり、人工恐竜１０１がテー
ブル１０３の前面に出ており、人工恐竜１０２がテーブ
ル１０３の後方に隠れているシーンが描画される。

【００３７】このステップＳ５０１〜ステップＳ５０４
が必要に応じて繰り返し処理される。一連のシーン描画
においては、ステップＳ５０１の入力データとして前フ
レームとの差分情報のみが入力されることもありうる。

【００３８】上記のシステム構成および処理の流れによ
り、３次元オブジェクトと２次元画像表現オブジェクト
を混在表示できることを特徴とする２次元画像表現を併
用した３次元画像表示装置が提供される。

【００３９】（実施形態２）実施形態２にかかる３次元
画像表示装置は、２次元画像表現を併用した３次元画像
表示装置であり、実施形態１と同様、２次元画像表現オ
ブジェクトと３次元オブジェクトとを混在表示できるも
のであるが、さらに、２次元画像表現オブジェクトと３
次元オブジェクトとの排他制御（衝突制御）を行うもの
である。つまり、動的オブジェクトが３次元仮想空間上
を移動する場合に、３次元オブジェクトと２次元画像表
現オブジェクトとの衝突を考慮する場合に必要となる制
御であり、各オブジェクトが占有する空間を排他制御す
ることにより、より自然な仮想空間表示を行うものであ
る。

【００４０】本実施形態２では、例として、３次元オブ
ジェクトを人工恐竜とし、２次元画像表現オブジェクト
を背景および画面中に置かれたテーブルとして説明す
る。ここでは、動的オブジェクトである人工恐竜が、静
的オブジェクトであるテーブル後方に隠れている状態か
ら前方に移動した場合に、人工恐竜がテーブルに衝突す
る制御を例に挙げる。これにより人工恐竜がテーブル突
き抜けて前方に現われるなどの不自然な動きを回避す
る。

【００４１】本実施形態２にかかる３次元画像表示装置
の全体構成の概略と本装置による処理流れの概略を図面
を参照しつつ説明する。図６は、本実施形態２にかかる
３次元画像表示装置の概略構成図を示している。図６に
示すように、本実施形態２は、実施形態１の構成におけ
るオブジェクト遠近制御部３０に代え、オブジェクト排
他制御部３２を追加したオブジェクト遠近制御部３０ａ
を備えた構成になっている。オブジェクト遠近制御部３
０ａを除いた各構成要素は、実施形態１で同じ番号を付
して説明した各構成要素と同様であるのでその説明は省
略し、ここではオブジェクト遠近制御部３０ａを中心に
説明する。なお、実施形態１と同様、図示していない
が、システム全体の制御処理に必要なメモリ、デバイス
類などは装備している。

【００４２】オブジェクト遠近制御部３０ａは、Ｚソー
ト部３１とオブジェクト排他制御部３２を備えている。
Ｚソート部３１は、実施形態１で説明した各オブジェク
トに対するＺソート処理を実行する部分であり、ここで
の説明は省略する。

【００４３】オブジェクト排他制御部３２は、各オブジ
ェクトのＺ値が重ならないように排他制御し、３次元仮
想空間上での衝突を表現するものである。具体的には、
Ｚソート部３１のＺソートの結果、Ｚ値が重なるものが
あるか否かをチェックし、Ｚ値が重なる場合は、移動命
令により前フレームデータよりＺ値が更新されたオブジ
ェクトに対してＺ値の更新を行わない制御をすることに
より３次元仮想空間上での衝突を表現し、３次元仮想空
間上の一貫性を保つ制御を行う。

【００４４】図７によりオブジェクト遠近制御部３０ａ
の処理ステップを説明する。オブジェクト遠近制御部３
０ａ以外の部分による処理ステップは、実施形態１にお
いて図４をもって示した処理ステップと同様のものであ
るので、ここでは説明を省略する。

【００４５】前提として、実施形態１で説明したよう
に、入力部１０から各オブジェクトに対する各種入力デ
ータが得られており、データ分配部２０により各描画部
品ごとのオブジェクト部分に分配されて記憶されている
ものとする。

【００４６】まず、オブジェクト遠近制御部３０ａのＺ
ソート部３１により、各オブジェクト部分をＺソートす
る（ステップＳ７０１）。ここでＺソートの結果、Ｚ値
が重なり合うオブジェクトが存在しないとし、実施形態
１と同様に描画処理部４０による描画処理と出力部５０
からのデータ出力が行われる（ステップＳ７０２）。こ
こで、人工恐竜１０２とテーブル１０３は、Ｚ値は異な
るが、ＸＹ値が一部重なっていたために表示画面上、遠
近関係を持ち、画面正面から見たときに表示の重なりが
あるものとする。なお、オブジェクト遠近制御部３０ａ
は各オブジェクトのＺ値を記憶保持する。表示結果は、
実施形態１と同様、図５に示したものとする。

【００４７】次に、ステップＳ７０３において、人工恐
竜１０２のオブジェクトに対して前方に移動する命令が
入力部１０から入力されたとする。つまりＺ値を小さく
するように更新する命令が入力されたとする。

【００４８】次に、再度、オブジェクト遠近制御部３０
ａのＺソート部３１により、各オブジェクト部分をＺソ
ートする（ステップＳ７０４）。ここで、人工恐竜１０
２のＺ値更新の結果、人工恐竜１０２のＺ値とテーブル
のＺ値が重なるか、または、Ｚ値の大小関係が逆転した
とする。

【００４９】オブジェクト排他制御部３２は、各オブジ
ェクトのＺ値を比較することによりその重なり・逆転を
チェックし、３次元仮想空間上での人工恐竜１０２とテ
ーブルの衝突を検出する（ステップＳ７０５）。

【００５０】オブジェクト排他制御部３２は、オブジェ
クト遠近制御部３０ａに対して人工恐竜１０２のＺ値の
更新を行わず、記憶している前フレームのＺ値を維持す
るように指示する（ステップＳ７０６）。オブジェクト
遠近制御部３０ａは、人工恐竜１０２のＺ値を前フレー
ムのＺ値のままとし、処理データを描画処理部４０に渡
し、その後の描画処理、出力処理を行う（ステップＳ７
０７）。

【００５１】以上のステップＳ７０１〜ステップＳ７０
７により、３次元仮想空間上での各オブジェクト同士の
衝突が表現でき、人工恐竜がテーブルを突き抜けて前方
に現われるなどの不自然な動きを回避することができ
る。

【００５２】なお、シーンの切り替わりなどの冒頭で既
に、オブジェクトのＺ値が重なっている場合、つまり、
ステップＳ７０１のＺソートの結果、Ｚ値が重なり合う
オブジェクトが存在するときは、オブジェクト排他制御
部３２は、３次元動的オブジェクトのＺ値を強制的に減
少または増加してＺ値の重なりを除去するものとする。
本実施形態２では、例えば、強制的にＺ値を減少させ、
３次元動的オブジェクトである人工恐竜１０２を２次元
画像で表現される静的オブジェクトであるテーブルの前
面に表示するものとする。

【００５３】上記に説明したように、本実施形態２によ
れば、例えば、動的オブジェクトである人工恐竜が、静
的オブジェクトであるテーブル後方に隠れている状態か
ら前方に移動した場合にＺ値を基にして排他制御が施さ
れるので、人工恐竜がテーブルを突き抜けて前方に現わ
れるなどの不自然な動きを回避できる２次元画像表現を
併用した３次元画像表示装置を実現することができる。

【００５４】（実施形態３）実施形態３にかかる３次元
画像表示装置は、２次元画像表現を併用した３次元画像
表示装置であり、実施形態１または実施形態２と同様、
２次元画像表現オブジェクトと３次元オブジェクトとを
混在表示できるものであるが、さらに、２次元画像表現
オブジェクトを静的なオブジェクトとして固定的に扱う
ことなく、シーンに応じて３次元オブジェクトとしての
表現に切り替えることができるものである。つまり、通
常シーンにおいては静的オブジェクトとして２次元画像
表現オブジェクトで表現されるが、ある状況下では動的
な３次元オブジェクトとしての表現に切り替えるもので
ある。

【００５５】以下、状況にかかわらず固定的に静的オブ
ジェクトとして扱うものを固定オブジェクトと呼び、例
としてテーブル１０３、背景１０４を挙げ、状況に応じ
て静的オブジェクトから動的な３次元オブジェクトに切
り替わるものを非固定オブジェクトと呼び、例として花
瓶１０６を挙げて説明する。

【００５６】本実施形態３にかかる３次元画像表示装置
の全体構成の概略と本装置による処理流れの概略を図面
を参照しつつ説明する。図８は、本実施形態２にかかる
３次元画像表示装置の概略構成図を示している。図８に
示すように、本実施形態３は、実施形態１の構成におけ
るオブジェクト遠近制御部３０に代え、オブジェクト遠
近制御部３０ｂを備えた構成になっている。オブジェク
ト遠近制御部３０ｂを除いた各構成要素は、実施形態１
で同じ番号を付して説明した各構成要素と同様であるの
でその説明は省略し、ここではオブジェクト遠近制御部
３０ｂを中心に説明する。なお、実施形態１と同様、図
示していないが、システム全体の制御処理に必要なメモ
リ、デバイス類などは装備している。

【００５７】オブジェクト遠近制御部３０ｂは、Ｚソー
ト部３１とオブジェクト排他制御部３２とデータ切替部
３３を備えている。Ｚソート部３１は、実施形態１で説
明した各オブジェクトに対するＺソート処理を実行する
部分であり、ここでの説明は省略する。

【００５８】オブジェクト排他制御部３２は、各オブジ
ェクトのＺ値が重ならないように排他制御し、３次元仮
想空間上での衝突を表現するものである。Ｚソート部３
１のＺソートの結果、Ｚ値が重なるものがあるか否かを
チェックし、３次元オブジェクトのＺ値と固定オブジェ
クトのＺ値が重なる場合には、実施形態２で説明した処
理と同様の排他制御を行うが、３次元オブジェクトのＺ
値と非固定オブジェクトのＺ値が重なる場合には、デー
タ切替部３３に切替を指示する。

【００５９】データ切替部３３は、オブジェクト排他制
御部３２の指示に従い、静的オブジェクトとして表現さ
れていた２次元画像表現オブジェクトを、動的オブジェ
クトとして３次元オブジェクトの表現に切り替える制御
を行う部分である。

【００６０】図９に実施形態３の装置において利用する
データのデータ構造を示す。図９に示すように、非固定
オブジェクトは２次元画像表現データと、補助データで
ある補助３次元ポリゴンデータの２つのデータを持って
いる。デフォルトとして２次元画像表現データが採用さ
れ、データ切替部３３の切り替え操作により補助３次元
ポリゴンデータに切り替わる。

【００６１】図１０によりオブジェクト遠近制御部３０
ｂの処理ステップを説明する。オブジェクト遠近制御部
３０ｂ以外の部分による処理ステップは、実施形態１に
おいて図４をもって示した各処理ステップと同様のもの
であるので、ここでは説明を省略する。

【００６２】まず、入力部１０から図９に示した各オブ
ジェクトに対する各種入力データが入力され、データ分
配部２０により各描画部分ごとに分配され、記憶され
る。ここで、非固定オブジェクトに対しては２次元画像
表現データと補助３次元ポリゴンデータの２つが与えら
れるが、デフォルトとして２次元画像データが主データ
となり、補助３次元ポリゴンデータが補助データとして
記憶される（ステップＳ１００１）。

【００６３】次に、オブジェクト遠近制御部３０ｂのＺ
ソート部３１により、各オブジェクト部分をＺソートす
る（ステップＳ１００２）。Ｚソートの結果、Ｚ値が重
なり合うオブジェクトが存在しない場合には、ステップ
Ｓ１００３に進み、実施形態１と同様に描画処理部４０
による描画処理と出力部５０からのデータ出力が行われ
る。ここで、人工恐竜１０５とテーブル１０３、花瓶１
０６のＸＹ値が一部重なっていたために表示画面上、遠
近関係を持ち、表示の重なりがあるとする。なお、オブ
ジェクト遠近制御部３０ｂは各オブジェクトのＺ値を記
憶保持する。表示結果は、図１１ａに示したものとす
る。

【００６４】次に、ステップＳ１００４において、人工
恐竜１０５のオブジェクトに対して前方に移動する命令
が入力部１０から入力されたとする。つまりＺ値を小さ
くするように更新する命令が入力されたとする。

【００６５】次に、再度、オブジェクト遠近制御部３０
ｂのＺソート部３１により、各オブジェクト部分をＺソ
ートする（ステップＳ１００５）。ここで、人工恐竜１
０５のＺ値更新の結果、人工恐竜１０５のＺ値とテーブ
ル１０３および花瓶１０６のＺ値が重なるか、または、
大小関係が逆転したとする。

【００６６】オブジェクト排他制御部３２は、各オブジ
ェクトのＺ値を比較することによりその重なり・逆転を
チェックし、３次元仮想空間上での人工恐竜１０５とテ
ーブル１０３および花瓶１０６の衝突を検出する（ステ
ップＳ１００６）。

【００６７】オブジェクト排他制御部３２は、固定オブ
ジェクトであるテーブルに対しては、実施形態２と同
様、オブジェクト遠近制御部３０ｂに対して人工恐竜１
０５のＺ値の更新を行わず、記憶している前フレームの
Ｚ値を維持するように指示する（ステップＳ１００
７）。オブジェクト排他制御部３２は、非固定オブジェ
クトである花瓶１０６に対しては、データ切替部３３に
よりデータ表現の切り替えが指示される。データ切替部
３３は、花瓶１０６に対するデータを２次元画像表現デ
ータから補助３次元ポリゴンデータに切り替える（ステ
ップＳ１００８）。

【００６８】オブジェクト遠近制御部３０ｂは、人工恐
竜１０５のＺ値を前フレームのＺ値のままとし、処理デ
ータを描画処理部４０に渡し、その後の描画処理、出力
処理を行う（ステップＳ１００９）。

【００６９】ここで、次のフレームのシーンとして、３
次元オブジェクトとなった花瓶１０６が、人工恐竜１０
５との衝突の結果、テーブル１０３から落下するように
ストーリーを展開すれば、より自然な３次元仮想空間の
表現ができる。花瓶１０６は３次元ポリゴンデータに切
り替わっているので、その角度、位置を落下するように
変えていくことによりテーブル１０３からの落下を表現
することができる（ステップＳ１０１０）。花瓶１０６
が３次元オブジェクトに切り替わり、人工恐竜１０５と
の衝突の結果、テーブル１０３から落下したシーンの表
現は、例えば、図１１ｂに示すものとなる。

【００７０】上記に説明したように、本実施形態３によ
れば、３次元仮想空間上の各オブジェクト同士の衝突が
表現でき、非固定オブジェクトを通常のシーンでは静的
な２次元画像表現オブジェクトとして表現し、また、必
要に応じて動的な３次元オブジェクトとして表現するこ
とができ、データ量低減と処理速度の向上を図り、か
つ、より自然な３次元仮想空間を表現できる２次元画像
表現を併用した３次元画像表示装置を実現することがで
きる。

【００７１】（実施形態４）実施形態４にかかる３次元
画像表示装置は、２次元画像表現を併用した３次元画像
表示装置であるが、本実施形態４では、人工生物などキ
ャラクタとして一まとまりのオブジェクトの構成として
３次元オブジェクトの構成部分と２次元画像表現オブジ
ェクトの構成部分とを混在させるものであり、また、オ
ブジェクトのデータ構造として、各オブジェクト部分の
オブジェクト間相対情報とを備えている。つまり、キャ
ラクタを各描画部品に分け、各描画部品のうち３次元画
像表現に適したものは３次元ポリゴンデータを与え、２
次元画像表現に適したものは２次元画像表現データを与
え、さらに、各描画部品相互間の位置関係などの相対情
報をオブジェクト部分間相対情報として与えたものであ
る。本実施形態４では、例として、表示するオブジェク
トを人工恐竜とし、３次元画像表現とする描画部品を人
工恐竜の体と触覚と目とし、２次元画像表現とする描画
部品を人工恐竜の影とし、オブジェクト部分間相対情報
を人工恐竜の体に対する触覚と目と影の位置として説明
する。

【００７２】本実施形態４にかかる３次元画像表示装置
の全体構成の概略と本装置による処理流れの概略を図面
を参照しつつ説明する。図１２は、本実施形態４にかか
る３次元画像表示装置の概略構成図を示している。図１
２に示すように、本実施形態４は、実施形態１の構成に
おける描画処理部４０に代え、描画処理部４０ａを備え
た構成になっている。描画処理部４０ａを除いた各構成
要素は、実施形態１で同じ番号を付して説明した各構成
要素と同様であるのでその説明は簡略化し、ここでは描
画処理部４０ａを中心に説明する。なお、図示していな
いが、システム全体の制御処理に必要なメモリ、デバイ
ス類は装備しているものとする。データ入力部１０は、
シーン描画処理に必要なデータが入力される部分であ
る。入力データのデータ構造例を図１３に示す。図１３
に示すように、描画する各オブジェクトの入力データと
して、オブジェクト名、描画部品名、３次元ポリゴンデ
ータ、２次元画像表現データ、オブジェクト部分間相対
情報、位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、テクスチャ、解像度などの
情報に加え、動的オブジェクトに対する移動、変形命令
の編集情報などが与えられる。ここで特徴的なところ
は、一つのオブジェクトに対するデータとして３次元ポ
リゴンデータと２次元画像表現データが混在している点
であり、また、それらオブジェクト部分間が相対情報に
より記述されている点である。

【００７３】図１４ａに表示するオブジェクトの位置関
係を示す。図１４ａに示すように人工恐竜１０７は、体
１０８、触覚１０９、目１１０が３次元オブジェクトと
して与えられ、影１１１が２次元画像表現オブジェクト
として与えられている。触覚１０９と目１１０の位置
は、体１０８の位置からの相対位置として与えられ、頭
部の所定位置が指示される。また、影１１１の位置も同
様に、体１０８の位置からの相対位置として与えられ、
足部の下の所定位置が指示される。

【００７４】データ分配部２０は、オブジェクト分配部
２１と描画部品分配部２２と描画部品データ記憶部２３
を備えており、描画部品データに分配され、記憶され
る。ここでは、人工恐竜１０７の入力データは、体１０
８、触覚１０９、目１１０、影１１１の各描画部品に分
配され、描画部品相対情報もそれぞれの描画部品に伴っ
て分配されて記憶されている。

【００７５】オブジェクト遠近制御部３０は、Ｚソート
部３１を備え、シーンに登場する各オブジェクトの遠近
関係を制御する。描画処理部４０ａは、フレームバッフ
ァ部４１と描画部４２ａを備えている。

【００７６】描画部４２ａは、オブジェクト遠近制御部
３０の指示に従い、各オブジェクトの遠近関係を基にオ
ブジェクトの重なり関係を正しく表現した描画処理を制
御する部分であるが、描画に際し、分配された各描画部
品の描画処理を制御し、一体のオブジェクトとして合成
してフレームバッファ部４１に描画する。

【００７７】図１５は、描画部４２ａの描画部品データ
と更新時のデータの流れの概念を説明した図である。各
描画部品は、描画部品データ保持部１４１ａ〜１４１
ｃ、更新情報保持部１４２ａ〜１４２ｃ、参照描画部品
データ保持部１４３ｂ〜１４３ｃ、描画処理データ生成
部１４４ａ〜１４４ｃを備えている。データ分配部２０
により分配され、描画部４２ａに入力された描画部品デ
ータは、描画部品データ保持部１４１ａ〜１４１ｃにそ
れぞれ記憶される。また、更新情報が与えられると更新
情報保持部１４２ａ〜１４２ｃにそれぞれ記憶される。
描画処理データ生成部１４４ａ〜１４４ｃに描画部品デ
ータ保持部１４１ａ〜１４１ｃと更新情報保持部１４２
ａ〜１４２ｃのデータがそれぞれ入力され、フレームバ
ッファ部４１に書き込むための描画処理データが生成さ
れる。描画処理データの一部は、参照描画部品データ保
持部１４３ｂ〜１４３ｃにそれぞれ入力され、他の描画
部品におけるオブジェクト間相対情報の処理に利用され
る。

【００７８】このように、各描画部品は、これら描画部
品データ保持部１４１ａ〜１４１ｃ、更新情報保持部１
４２ａ〜１４２ｃ、参照描画部品データ保持部１４３ｂ
〜１４３ｃの情報に基づいて、描画処理データが生成さ
れ、さらに、一体のオブジェクトに合成処理されてフレ
ームバッファ部４１に書き込まれる。

【００７９】なお、図１５では、描画部品データを処理
する描画部品データ保持部と更新情報保持部と参照描画
部品データ保持部と描画処理データ生成部のセットを３
セットとして図示したが、３セットに限られるものでな
いことは言うまでもなく、必要なセット数を適宜備える
ことにより処理できる描画部品の数を増やすことができ
る。

【００８０】出力部５０は、描画編集されたフレームデ
ータを出力する部分で、出力されたデータはその後、必
要な情報と併せてファイルに記録され、または、ディス
プレイ上に出力される。

【００８１】本実施形態４にかかる３次元画像表示装置
の処理の流れの全体像を図１６により説明する。まず、
入力部１０から各オブジェクトに対する入力データが入
力される（図１６ステップＳ１６０１）。ここでは、例
として、図１３に示されたデータ構造を持つ人工恐竜１
０７のデータが入力される。

【００８２】次に、入力データがデータ分配部２０によ
り各描画部分ごとに分配され、記憶される（ステップＳ
１６０２）。ここでは、人工恐竜１０７の体１０８、触
覚１０９、目１１０、影１１１に分類され、それぞれ３
次元ポリゴンデータ、２次元画像データ、オブジェクト
部分間相対情報などが与えられる。例えば、位置情報と
して、体１０８は（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）の絶対位置情報
が与えられ、触覚１０９と目１１０は、（Ｘａ＋α１，
Ｙａ＋β１，Ｚａ＋γ１）として与えらる。ここで、
α，β，γは体１０８の相対位置を表わすものとする。
影１１１の位置情報も同様に、（Ｘａ＋α２，Ｙａ＋β
２，Ｚａ＋γ２）として与えられる。

【００８３】次に、オブジェクト遠近制御部３０によ
り、ステップＳ１６０２で得られた各オブジェクトごと
の視点からの遠近関係を決定する（ステップＳ１６０
３）。次に、描画処理部４０ａにより、描画処理を行う
（ステップＳ１６０４〜ステップＳ１６１３）。

【００８４】まず、描画処理部４０ａは、図１５に示す
ように、描画部品データを受け取り、描画部品データ保
持部１４１ａ〜１４１ｃに格納する（ステップＳ１６０
４）。ここでは人工恐竜の体１０８の描画部品データを
１４１ａ、触覚１０９の描画部品データを１４１ｂ、影
の描画部品データを１４１ｃに格納する。１４１ａ、１
４１ｂのデータは３次元ポリゴンデータであり、１４１
ｃのデータは２次元画像表現データである。

【００８５】ここで、更新情報がないとすると、描画処
理データ生成部１４４ａは、描画部品データ保持部１４
１ａのデータをもって体１０８の描画処理データを生成
する（ステップＳ１６０５）。

【００８６】次に、描画処理データ生成部１４４ａから
描画処理データの一部が参照描画部品データ保持部１４
３ｂ、１４３ｃに入力される（ステップＳ１６０６）。
ここでは、体１０８の位置情報（Ｘａ１，Ｙａ１，Ｚａ
１）が入力される。

【００８７】ここで、更新情報がないとすると、描画処
理データ生成部１４４ｂは、描画部品データ保持部１４
１ｂと参照描画部品データ保持部１４３ｂのデータより
触覚１０９の描画処理データを生成し、描画処理データ
生成部１４４ｃは、描画部品データ保持部１４１ｃと参
照描画部品データ保持部１４３ｃのデータより影１１１
の描画処理データを生成する（ステップＳ１６０７）。
触覚１０９の位置情報は、（Ｘａ＋α１，Ｙａ＋β１，
Ｚａ＋γ１）で与えられており、影１１１の位置情報
は、（Ｘａ＋α２，Ｙａ＋β２，Ｚａ＋γ２）で与えら
れており、いま、参照描画部品データが（Ｘａ１，Ｙａ
１，Ｚａ１）であるので、生成される描画処理データの
位置情報は、それぞれ触覚が（Ｘａ１＋α１，Ｙａ１＋
β１，Ｚａ１＋γ１）、影が（Ｘａ１＋α２，Ｙａ１＋
β２，Ｚａ１＋γ２）となる。

【００８８】描画部４２ａはフレームバッファ部４１に
対して、ステップＳ１６０７で得られた描画処理データ
を基に、ステップＳ１６０５のＺソート結果順に遠方に
あるオブジェクトからフレームバッファ部４１上に描画
する（ステップＳ１６０８）。描画部４２は、フレーム
バッファ部４１上への描画にあたり、他のテクスチャマ
ッピング、ライティングなど描画に必要な処理を施こし
て描画する。

【００８９】更新情報があった場合は、まず、更新情報
保持部１４２ａ〜１４２ｃに格納される（ステップＳ１
６０９）。ここでは、人工恐竜１０７の体１０８のＸ座
標位置がＸａ１からＸａ２へと移動する更新情報と、体
１０８を変形して首を傾ける更新情報が更新情報保持部
１４２ａに与えられたとする。

【００９０】描画処理データ生成部１４４ａは、描画部
品データ保持部１４１ａと更新情報保持部１４２ａのデ
ータから、描画処理データを生成する（ステップＳ１６
１０）。ここでは、体の位置情報は（Ｘａ２，Ｙａ１，
Ｚａ１）に更新される。

【００９１】参照描画部品データ１４３ｂ、１４３ｃの
内容が更新される（ステップＳ１６１１）。ここでは
（Ｘａ２，Ｙａ１，Ｚａ１）と更新される。描画処理デ
ータ生成部１４４ｂは、描画部品データ保持部１４１ｂ
と更新情報保持部１４２ｂと参照描画部品データ１４３
ｂのデータから、描画処理データを更新し、描画処理デ
ータ生成部１４４ｃは、描画部品データ保持部１４１ｃ
と更新情報保持部１４２ｃと参照描画部品データ１４３
ｃのデータから、描画処理データを更新する（ステップ
Ｓ１６１２）。

【００９２】描画部４２ａはフレームバッファ部４１に
対して、ステップＳ１６１１およびステップＳ１６１２
得られた描画処理データを基に必要な処理を施こして描
画する（ステップＳ１６１３）。図１４ｂに描画された
結果を示す。

【００９３】このステップＳ１６０１〜ステップＳ１６
１３が必要に応じて繰り返し処理される。上記のシステ
ム構成および処理の流れにより、一まとまりのオブジェ
クトの構成要素を３次元画像表現と２次元画像表現を混
在した表示処理ができることを特徴とする２次元画像を
併用した３次元画像表示装置が提供される。

【００９４】なお、上記説明では、オブジェクトを人工
恐竜とし、体、触覚、影の３つのオブジェクト部分に分
けた例で説明したが、上記例に限られることは言うまで
もなく、また、描画部品相対情報として、位置情報を挙
げたが、サイズ、色などその他情報でもよく、位置情報
に限らない。

【００９５】（実施形態５）実施形態５にかかる２次元
画像表現を併用した３次元画像表示装置は、実施形態１
と同様に、２次元画像表現オブジェクトと３次元オブジ
ェクトを混在表示できる装置であるが、２次元画像表現
データに対して、拡大、回転、ぼかし、エッジ強調など
の２次元画像処理を施すことにより、柔軟な２次元画像
の効果を与えるものである。本実施形態５では、例とし
て、表示する３次元画像表現とするオブジェクトを人工
恐竜１０１とし、２次元画像表現とするオブジェクトを
花瓶１０６とし、花瓶１０６の２次元画像データに対し
て各種の２次元画像処理効果を施すものを説明する。

【００９６】本実施形態５にかかる３次元画像表示装置
の全体構成の概略と本装置による処理流れの概略を図面
を参照しつつ説明する。図１７は、本実施形態５にかか
る３次元画像表示装置の概略構成図を示している。図１
７に示すように、本実施形態５は、実施形態１の構成と
比較して、描画処理部４０に代え、描画処理部４０ｂを
備えている。描画処理部４０ｂを除いた各構成要素は、
実施形態１で同じ番号を付して説明した各構成要素と同
様であるのでその説明は簡略化し、ここでは描画処理部
４０ｂを中心に説明する。なお、図示していないが、シ
ステム全体の制御処理に必要なメモリ、デバイス類は装
備しているものとする。

【００９７】描画処理部４０ｂは、フレームバッファ部
４１、描画部４２に加え、２次元画像処理部４３を備え
た構成になっている。２次元画像に対する各種画像処理
効果を施すため、アフィン変換部４３ａ、フィルタ処理
部４３ｂ、モーフィング処理部４３ｃなどを備えてい
る。この２次元画像処理部４３は、上記の例に限らず、
２次元画像処理を実行するモジュールであれば適宜加え
ることができるものである。

【００９８】アフィン変換部４３ａによれば、拡大、変
形など形状を変えることができ、フィルタ処理４３ｂに
よれば、ぼかし、エッジ強調など特殊効果を得ることが
でき、モーフィング処理部４３ｃによれば、２様の状態
間をなめらかに変化させることができる。ここではフィ
ルタ処理部４３ｂに注目して説明を続ける。

【００９９】フィルタ処理部４３ｂは、各種画像処理を
実行するフィルタマトリックスを備えており、例えば、
ぼかしフィルタ、エッジフィルタ、エンボスフィルタな
どのフィルタマトリックスが格納されている。

【０１００】図１８は、本実施形態５にかかる３次元画
像表示装置で利用されるデータのデータ構造を示してい
る。図１８に示すように２次元画像表現するオブジェク
トに対して、２次元画像表現データに加え、２次元画像
処理情報が与えられる。この２次元画像処理情報は、２
次元画像処理部４３のどの下位モジュール（例えば、フ
ィルタ処理部４３ｂ）のどの画像処理（例えば、ぼかし
処理）であるかを指定するものである。

【０１０１】本実施形態５にかかる３次元画像表示装置
の処理の流れの全体像を図１９により説明する。実施形
態１の図４に示した処理ステップと同様の処理ステップ
に関する説明は簡単に記す。

【０１０２】まず、入力部１０から各オブジェクトに対
する入力データが入力され、（図１９ステップＳ１９０
１）、データ分配部２０により各描画部品ごとのデータ
に分配され、記憶される（ステップＳ１９０２）。ここ
で、入力されるデータとして、花瓶１０６に対しては２
次元画像表現データと共に、２次元画像処理情報として
フィルタ処理部４３ｂのぼかし処理の指定を表わす情報
（例えば“４３ｂ１”）も与えられる。

【０１０３】次に、オブジェクト遠近制御部３０により
遠近関係が決定される（ステップＳ１９０３）。描画処
理部４０ｂは、Ｚソートの結果に従ってフレームバッフ
ァ部４１に各描画部品を描画するに際し、２次元画像表
現されるオブジェクトの描画処理にあたり２次元画像処
理情報が付随しているかチェックし、付随している場合
は当該２次元画像表現データを２次元画像処理部４３に
渡す。２次元画像処理部４３では２次元画像処理情報に
従い、２次元画像処理を施す（ステップＳ１９０４）。
ここでは、フィルタ処理部４３ｂのぼかしフィルタによ
りフィルタリングが実行される。

【０１０４】これ以降、実施形態の図４で示した処理ス
テップと同様、描画処理部４０ｂにより、視点からの方
向と遠近に応じた各オブジェクトの重なり関係を正しく
表現する処理を行う（ステップＳ１９０５）。

【０１０５】上記のシステム構成および処理の流れによ
り、３次元オブジェクトと２次元画像表現オブジェクト
を混在表示でき、さらに、２次元画像表現データに対し
て２次元画像処理を施すことで柔軟な画像表現を実現し
た２次元画像表現を併用した３次元画像表示装置を提供
することができる。

【０１０６】（実施形態６）実施形態６にかかる２次元
画像表現を併用した３次元画像表示装置は、実施形態１
と同様に、２次元画像表現オブジェクトと３次元オブジ
ェクトを混在表示できる装置であるが、３次元仮想空間
上において重なり表示される複数の２次元画像表現オブ
ジェクトをまとめて一枚に描き込んだ親オブジェクトに
より表現し、シーンの状況により３次元空間上での遠近
関係が必要となった時点で、前方側の２次元画像表現オ
ブジェクトを個別に３次元仮想空間上に描画するもので
ある。本実施形態５では、例えば、２次元画像表現する
オブジェクトとしてテーブル１１３と背景１１４、３次
元画像表現とするオブジェクトを人工恐竜１１２として
説明する。

【０１０７】本実施形態６にかかる３次元画像表示装置
の全体構成の概略と本装置による処理流れの概略を図面
を参照しつつ説明する。図２０は、本実施形態６にかか
る３次元画像表示装置の概略構成図を示している。図２
０に示すように、本実施形態６は、実施形態１のデータ
分配部２０に代え、データ分配部２０ａを備え、描画処
理部４０に代え、描画処理部４０ｃを備えた構成になっ
ている。データ分配部２０ａと描画処理部４０ｃを除い
た各構成要素は、実施形態１で同じ番号を付して説明し
た各構成要素と同様であるのでその説明は簡略化し、こ
こではデータ分配部２０ａと描画処理部４０ｃを中心に
説明する。なお、図示していないが、システム全体の制
御処理に必要なメモリ、デバイス類は装備しているもの
とする。

【０１０８】データ分配部２０ａは、データ分配部２０
は、オブジェクト分配部２１、描画部品分配部２２、描
画部品データ記憶部２３に加え、子オブジェクト描画部
品データ記憶部２４を備えている。

【０１０９】描画処理部４０ｃは、フレームバッファ部
４１と描画部４２と子オブジェクト切替部４４を備えて
いる。ここで、図２１に、本実施形態６の入力データの
データ構造を示す。図２１に示すように、一つの２次元
画像表現されるオブジェクトに対して、親子関係を持つ
子オブジェクトのデータが与えられている。図２１の例
では、親／子の関係を示す親子属性情報を持ったデータ
構造となっている。ここで親オブジェクトとは、子オブ
ジェクトを一体として含んだ２次元画像データであり、
例えば、テーブル１１３を描き込んだ背景１１４のよう
なものである。通常、両者とも２次元画像表現され、移
動しないものであるので、一体の２次元画像として表現
することが可能である。一方、子オブジェクトとは、テ
ーブルのように背景の親オブジェクト中に一体として描
き込まれた個別のオブジェクトを指す。図２２ａに各オ
ブジェクトの例を示す。

【０１１０】データ分配部２０ａは、入力データのう
ち、３次元描画部品と、親オブジェクトの属性を持つ２
次元描画部品を、描画部品データ記憶部２３に分配して
記憶し、子オブジェクトの属性を持つ２次元描画部品
を、子オブジェクト描画部品データ記憶部２４に分配し
て記憶する。

【０１１１】描画処理部４０ｃの子オブジェクト切替部
４４は、親オブジェクトと子オブジェクトとの間で、３
次元空間上での遠近関係が必要であるか否かを判断し、
遠近関係が必要である場合には、子オブジェクト描画部
品データ記憶部２４より、子オブジェクトの２次元画像
表現データに切り替える。

【０１１２】本実施形態６にかかる３次元画像表示装置
の処理の流れの全体像を図２３により説明する。実施形
態１の図４に示した処理ステップと同様の処理ステップ
に関する説明は簡単に記す。

【０１１３】まず、入力部１０から各オブジェクトに対
する入力データが入力される（図２３ステップＳ２３０
１）。次に、データ分配部２０ａにより各描画部品ごと
のデータに分配され、記憶される（ステップＳ２３０
２）。ここで、入力データは、人工恐竜１１２に関する
描画部品と、親オブジェクトである背景１１４（テーブ
ルが描き込まれたもの）の２次元画像の描画部品に分配
され、描画部品データ記憶部２３に記憶される。また、
子オブジェクトであるテーブル１１３の２次元画像の描
画部品は、子オブジェクト描画部品データ記憶部２４に
記憶される。

【０１１４】次に、オブジェクト遠近制御部３０により
遠近関係が決定される（ステップＳ２３０３）。ここ
で、Ｚソートにあたり、描画部品データ記憶部２３に格
納されているオブジェクトのみならず、子オブジェクト
描画部品データ記憶部２４に格納されている子オブジェ
クトのＺ値も加えてＺソートする。ここでは、背景１１
４、テーブル１１３、人工恐竜１１２の順序であったと
する。

【０１１５】描画処理部４０ｃは、Ｚソートの結果、親
オブジェクトである背景１１４と子オブジェクトである
テーブル１１３の間に割り込むオブジェクトがないた
め、子オブジェクトの描画処理を除外して、描画部品デ
ータ記憶部２３にある３次元オブジェクトと親オブジェ
クトのデータを基にフレームバッファ部４１に描画する
（ステップＳ２３０４）。この様子を図２２ｂに示す。

【０１１６】次に、人工恐竜１１２の位置情報が、テー
ブル１１３と背景１１４との間の位置に移動するように
更新されたとする。描画部品データ記憶部２３の人工恐
竜１１２に関するデータが更新されることとなる（ステ
ップＳ２３０５）。

【０１１７】次に、オブジェクト遠近制御部３０により
遠近関係が決定される（ステップＳ２３０６）。ここで
は、背景１１４、人工恐竜１１２、テーブル１１３の順
序であったとする。

【０１１８】描画処理部４０ｃは、Ｚソートの結果、親
オブジェクトである背景１１４と子オブジェクトである
テーブル１１３の間に割り込む人工恐竜１１２のオブジ
ェクトが存在するため、オブジェクトの重なりが発生す
るか否かをチェックする（ステップＳ２３０７）。ここ
では、オブジェクトの重なりが発生するので、子オブジ
ェクト切替部４４により、子オブジェクト描画部品デー
タ記憶部２４の子オブジェクトであるテーブル１１３の
２次元画像表現データを読み込む（ステップＳ２３０
８）。描画処理部４０ｃは、Ｚソートの結果に従って、
親オブジェクトである背景１１４、３次元オブジェクト
である人工恐竜１１２、子オブジェクトであるテーブル
１１３の順にフレームバッファ部４１に描画する。（ス
テップＳ２３０９）。この様子を図２２ｃに示す。

【０１１９】上記のシステム構成および処理の流れによ
り、３次元オブジェクトと２次元画像表現オブジェクト
を混在表示でき、さらに、２次元画像表現オブジェクト
をできるだけまとめて一つの２次元画像表現オブジェク
トとして描画し、必要に応じて個別に子オブジェクトと
して３次元仮想空間上に配して描画することにより、よ
りデータ処理量を低減した３次元画像表示装置を提供す
ることができる。

【０１２０】（実施形態７）本発明にかかる３次元画像
表示装置に用いる画像データは、装置読み取り可能な記
録媒体に記録して提供することにより３次元画像表示装
置において利用することができる。また、本発明にかか
る３次元画像表示装置は、３次元画像表示装置を実現す
る処理ステップを備えたプログラムとして記述し、コン
ピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供するこ
とにより、各種コンピュータを用いて構築することがで
きる。本発明にかかる３次元画像表示装置において利用
する画像データを記録した記録媒体、または、本発明に
かかる３次元画像表示装置を実現する処理ステップを備
えたプログラムを記録した記録媒体は、図２４に図示し
た記録媒体の例に示すように、ＣＤ−ＲＯＭ２０３やフ
レキシブルディスク２０４等の可搬型記録媒体２０２だ
けでなく、ネットワーク上にある記録装置内の記録媒体
２０１や、コンピュータのハードディスクやＲＡＭ等の
記録媒体２０６のいずれであっても良く、プログラム実
行時には、プログラムはコンピュータ２０５上にローデ
ィングされ、主メモリ上で実行される。

【０１２１】

【発明の効果】本発明にかかる３次元画像表示装置によ
れば、３次元オブジェクトと２次元画像表現オブジェク
トとを混在して３次元仮想空間上に描画することがで
き、データ処理量の低減とデータ処理速度の向上を図る
ことができる。

【０１２２】また、本発明にかかる３次元画像表示装置
によれば、オブジェクト間相対情報によりデータ更新に
あたり相対関係がある他のオブジェクト部分のデータも
更新でき、オブジェクト部分に対する独立したデータ付
与、データ処理、データ更新の必要がなく、データ処理
量とデータ処理速度の向上を図ることができる。

【０１２３】また、本発明にかかる３次元画像表示装置
によれば、２次元画像表現オブジェクトに対して、変
形、ぼかし、エッジ強調などの２次元画像処理を応用し
て適用することができ、より柔軟な画像処理効果を持た
せることができる。

【０１２４】また、本発明にかかる３次元画像表示装置
によれば、親オブジェクトとの間に他のオブジェクトが
存在しない子オブジェクトの描画処理を削減することが
でき、データ処理量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１にかかる３次元画像表示
装置の概略構成図

【図２】 実施形態１の装置において利用するデータの
データ構造を示す図

【図３】 表示するオブジェクトの位置関係および描画
結果例を示す図

【図４】 人工恐竜のオブジェクト例および描画部品例
を示す図

【図５】 実施形態１の装置による処理の全体像を示し
たフローチャート

【図６】 本発明の実施形態２にかかる３次元画像表示
装置の概略構成図

【図７】 オブジェクト遠近制御部３０ａの処理ステッ
プを示したフローチャート

【図８】 本発明の実施形態３にかかる３次元画像表示
装置の概略構成図

【図９】 実施形態３の装置において利用するデータの
データ構造を示す図

【図１０】 オブジェクト遠近制御部３０ｂの処理ステ
ップを示したフローチャート

【図１１】 描画結果例を示す図

【図１２】 本発明の実施形態４にかかる３次元画像表
示装置の概略構成図

【図１３】 実施形態４の装置において利用するデータ
のデータ構造を示す図

【図１４】 表示するオブジェクトの位置関係を説明す
る図

【図１５】 描画部品処理部４２ａの描画部品データと
更新時のデータの流れの概念を説明した図

【図１６】 実施形態４の装置による処理の全体像を示
したフローチャート

【図１７】 本発明の実施形態５にかかる３次元画像表
示装置の概略構成図

【図１８】 実施形態５の装置において利用するデータ
のデータ構造を示す図

【図１９】 実施形態５の装置による処理の全体像を示
したフローチャート

【図２０】 本発明の実施形態６にかかる３次元画像表
示装置の概略構成図

【図２１】 実施形態６の装置において利用するデータ
のデータ構造を示す図

【図２２】 親オブジェクトと子オブジェクトの例およ
び描画結果を示す図

【図２３】 実施形態６の装置による処理の全体像を示
したフローチャート

【図２４】 記録媒体の例

【符号の説明】

１０ 入力部 ２０，２０ａ データ分配部 ２１ オブジェクト分配部 ２２ 描画部品分配部 ２３ 描画部品データ記憶部 ２４ 子オブジェクト描画部品データ記憶部 ３０，３０ａ，３０ｂ， オブジェクト遠近制御部 ３１ Ｚソート部 ３２ オブジェクト排他制御部 ３３ データ切替部 ４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 描画処理部 ４１ フレームバッファ部 ４２ ４２ａ 描画部 ４３ ２次元画像処理部 ４３ａ アフィン変換部 ４３ｂ フィルタ処理部 ４３ｃ モーフィング処理部 ４４ 子オブジェクト切替部 ５０ 出力部 ６０ 制御部 １４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ 描画部品データ保持部 １４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ 更新情報保持部 １４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ 参照描画部品データ保
持部 １４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ 描画処理データ生成部 ２０１ 回線先のハードディスク等の記録媒体 ２０２ ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスク等の可搬
型記録媒体 ２０３ ＣＤ−ＲＯＭ ２０４ フレキシブルディスク ２０５ コンピュータ ２０６ コンピュータ上のＲＡＭ／ハードディスク等の
記録媒体

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元画像表現する３次元オブジェクト
   に対する３次元ポリゴンデータと、３次元オブジェクト
   を３次元仮想空間上に配置された２次元画像として表現
   した２次元画像表現オブジェクトに対する２次元画像デ
   ータと奥行きを示すＺ値とを含んだ２次元画像表現デー
   タを備えた画像データを入力データとし、データ入力部
   と、前記入力データに基づいてオブジェクトごとの遠近
   関係を決定するオブジェクト遠近制御部と、前記決定さ
   れた遠近関係を基に遠方にあるオブジェクトから手前に
   あるオブジェクトまで順に上書き描画して遠近表現上の
   重なりを正しく表現する描画処理部と、描画結果を表示
   する出力部とを備え、３次元オブジェクトと２次元画像
   表現オブジェクトとを混在して３次元仮想空間上に描画
   することを特徴とする３次元画像表示装置。
2. 【請求項２】 ３次元仮想空間上で、前記３次元オブジ
   ェクトが占有する領域と前記２次元画像表現オブジェク
   トが占有する領域とを排他制御するオブジェクト排他制
   御部を備え、前記３次元オブジェクトの移動による前記
   ３次元オブジェクトと前記２次元画像表現オブジェクト
   との３次元仮想空間上での衝突が表現できる請求項１に
   記載の３次元画像表示装置。
3. 【請求項３】 前記入力データが、前記２次元画像表現
   オブジェクトに対する２次元画像表現データと関連づけ
   られた３次元ポリゴンデータであって前記２次元画像表
   現オブジェクトの元の３次元オブジェクトを３次元画像
   として表現する補助３次元ポリゴンデータを備え、 前記２次元画像表現データから前記補助３次元ポリゴン
   データに切り替えるデータ切替部を備え、 前記データ切替部により選択的に２次元画像表現データ
   を前記補助３次元ポリゴンデータに切り替え、前記２次
   元画像表現オブジェクトを３次元オブジェクトとして表
   現する請求項１または２に記載の３次元画像表示装置。
4. 【請求項４】 前記入力データが、３次元仮想空間上の
   キャラクタを形成する各オブジェクト部分に対するデー
   タとして各オブジェクト部分の画像データと他のオブジ
   ェクト部分との相対情報であるオブジェクト間相対情報
   を含み、前記描画処理部が、各オブジェクト部分の描画
   処理において、各オブジェクト部分に対する前記３次元
   ポリゴンデータまたは前記２次元画像表現データと、前
   記オブジェクト間相対情報とを基に描画処理を実行し、
   前記オブジェクト間相対情報の更新により前記キャラク
   タの動きを表現できる請求項１に記載の３次元画像表示
   装置。
5. 【請求項５】 ２次元画像に対する画像処理を施す２次
   元画像処理部を備え、前記入力データが、前記２次元画
   像表現オブジェクトに対する２次元画像処理を指定する
   ２次元画像処理指定データを含み、 前記２次元画像処理指定データに基づいて、前記２次元
   画像処理部により、前記２次元画像表現オブジェクトの
   ２次元画像表現データに対する２次元画像処理を実行す
   る請求項１に記載の３次元画像表示装置。
6. 【請求項６】 前記入力データが、３次元仮想空間上に
   おいて遠近関係を持ち、重なり表示される２次元画像表
   現オブジェクトを子オブジェクトとし、前記子オブジェ
   クトをまとめて一枚に描き込んだ親オブジェクトに対す
   る２次元画像表現データと、前記親オブジェクトと前記
   子オブジェクトの間の親子関係を表わす親子属性情報を
   備え、 前記描画処理部は、前記親オブジェクトと、親子関係の
   ない他のオブジェクトと、子オブジェクトであって前記
   オブジェクト遠近制御部により決定した遠近関係におい
   て前記親オブジェクトとの間に他のオブジェクトが存在
   する子オブジェクトの画像データを基に描画処理する請
   求項１に記載の３次元画像表示装置。
7. 【請求項７】 ３次元ポリゴンデータに基づく３次元オ
   ブジェクトの画像を出力装置に表示させるためのプログ
   ラムを記録した記録媒体であって、 ３次元画像を表現する３次元オブジェクトに対する３次
   元ポリゴンデータと、３次元オブジェクトを３次元空間
   上に配置された２次元画像として表現した２次元画像表
   現オブジェクトに対する２次元画像と奥行きを示すＺ値
   とを含んだ２次元画像表現データを入力するステップ
   と、前記入力データに基づいてオブジェクトごとの遠近
   関係を決定するステップと、前記決定された遠近関係を
   もとに遠方にあるオブジェクトから手前にあるオブジェ
   クトまで順に上書き描画して遠近表現上の重なりを正し
   く表現するステップと、描画結果を表示するステップと
   を備え、３次元オブジェクトと２次元画像表現オブジェ
   クトとを混在して３次元仮想空間上に描画することを特
   徴とする３次元画像表示プログラムを記録したコンピュ
   ータに読み取り可能な記録媒体。