JP2001070634A - ゲーム機及びゲーム機におけるゲーム方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 従来の２Ｄの描画表現を３次元コンピュータ
グラフィック技術に適用することにより、無機質的にな
りがちな描画表現を是正する。 【解決手段】 以下のものを備えるゲーム機、（ａ）
ゲームプログラムデータ、３次元立体データとの両デ
ータを保持する記憶手段２と、（ｂ） ゲーム入力可能
なゲーム入力手段と、（ｃ） 前記記憶手段のゲームプ
ログラムデータ、前記ゲーム入力及び前記３次元立体デ
ータを基に３次元演算処理を行い仮想３次元空間内に複
数のオブジェクトを配置する３次元演算処理手段６と、
（ｄ） 前記配置した各オブジェクトに対して輪郭線又
は稜線を付加する強調処理と色づけ処理を行うレンダリ
ング処理手段とからなり、前記仮想３次元空間内に配置
した複数のオブジェクトに対し、前記レンダリング処理
手段７Ａ、７Ｂにより行われる前記強調処理及び色づけ
処理したデータを２次元画像として表示画面に動画表示
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、３次元コンピュ
ータグラフィック技術を採用したゲーム機に関する。詳
しくは、３次元コンピュータグラフィック技術を用いつ
つゲームにおける描画表現を従来の２Ｄ表示表現に近い
形で行えるゲーム機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の３次元コンピュータグラ
フィック技術を用いたゲーム機においては、オブジェク
トを複数のポリゴンで形成し、このポリゴンで形成した
オブジェクトにレンダリング処理を施し、より質感のあ
る実写に近い表現をゲーム入力に応じてリアルタイムに
表示画面上に表示することが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
３次元コンピュータグラフィック技術を用いたリアルタ
イムに生成され表示画面に表示される映像は、金属等の
固いものを表現する場合により現実の写真のような絵で
表現されるが、人物等の操作キャラクタ画像は非常に無
機質なものとなってしまう場合が多い問題がある。

【０００４】このような問題は、ホラー的なゲームであ
れば怖さを煽る意味で問題ないが、楽しい雰囲気を表現
したいゲームなどに用いる場合には余り適さないもので
あった。また、特に小学生以下の子供たちに３Ｄ映像を
見せれば明らかであるが、３Ｄ映像への反応と、従来の
２Ｄの反応とを比べると３Ｄへの反応が良くないといっ
たきらいがある。

【０００５】一方、この発明者は、従来の２Ｄ表現（セ
ル画的な表現力）を３次元コンピュータグラフィック技
術の採用できないかと考え、無機質的になりがちな従来
の３Ｄ描画表現を是正できないかと考えた。

【０００６】また、２Ｄの動画キャラクタの画像に対し
て、その動画キャラクタが表現される表示画面の背景に
例えば光源としての太陽が存在する場合、前記動画キャ
ラクタの前記太陽に対する位置関係変化に伴う影を変化
つけるような演出を行うためには、その動画キャラクタ
のセル画的画像データをより多く予め用意しておく必要
が生じる問題もある。このような問題について、本願発
明者は、既存の３Ｄ技術のレンダリング処理方法を、従
前の２Ｄ技術に応用することにより解決が図れないかと
考えた。

【０００７】この発明は、上記課題を解決することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上のような課題に鑑
み、この発明では請求項ごとに以下のような構成を採用
している。

【０００９】請求項１の発明では、以下のものを備える
ゲーム機、（ａ） ゲームプログラムデータ、３次元立
体データとの両データを保持する記憶手段と、（ｂ）
ゲームプレーヤによりゲーム入力可能なゲーム入力手段
と、（ｃ） 前記記憶手段のゲームプログラムデータ、
前記ゲーム入力及び前記３次元立体データを基に３次元
演算処理を行い仮想３次元空間内に複数のオブジェクト
を配置する３次元演算処理手段と、（ｄ） 前記配置し
た各オブジェクトに対して輪郭線又は稜線を付加する強
調処理を行い、且つ前記オブジェクトに対して色づけ処
理を行うレンダリング処理手段とからなり、前記仮想３
次元空間内に配置した複数のオブジェクトに対し、前記
レンダリング処理手段により行われる前記強調処理及び
色づけ処理したデータを２次元画像として表示画面に動
画表示することを特徴とするゲーム機。

【００１０】前述した輪郭線又は稜線を付加する強調処
理とは、各オブジェクトの３次元情報としての奥行き値
（Ｚ値）を利用し、そのオブジェクトの画素ごとに、周
辺の画素との奥行き値の関係からその画素がオブジェク
トの輪郭線であるか、稜線であるか、または輪郭線でも
稜線でもないかを検出し、輪郭線および稜線画像として
抽出し、この画像を作用させてオブジェクトの縁取りを
付加することにより、そのオブジェクトを写実的な擬似
的立体表現ではなく、アニメ等に使用されるセル画的な
表現を再現することが可能となる。前述した輪郭線およ
び稜線

【００１１】請求項２の発明では、以下のものを備える
ゲーム機、（ａ） ゲームプログラムデータ、３次元立
体データとの両データを保持する記憶手段と、（ｂ）
ゲームプレーヤによりゲーム入力可能なゲーム入力手段
と、（ｃ） 前記記憶手段のゲームプログラムデータ、
前記ゲーム入力及び前記３次元立体データを基に３次元
演算処理を行い仮想３次元空間内に複数のオブジェクト
を配置する３次元演算処理手段と、（ｄ） 前記各オブ
ジェクトに対応するテクスチャ情報が記憶された他の記
憶手段と（ｅ） 前記仮想３次元空間内に設定された光
源又は環境光等による前記各オブジェクトの輝度（明る
さ又は濃淡も含む）計算結果に基づき、表示画面に表示
した場合に視認可能な境界を呈する程度のシェーデイン
グ処理を行うレンダリング処理手段とからなり、前記仮
想３次元空間内に配置した複数のオブジェクトに対し、
前記レンダリング処理手段により処理したデータを２次
元画像として表示画面に動画表示することを特徴とする
ゲーム機。前記記憶手段と他の記憶手段とは、１つの半
導体メモリやＣＤ−ＲＯＭ等に別体又は一体的に記憶さ
れている状態としても良く、区別して読出可能に構成し
ておれば良い。

【００１２】前記シェーデング処理とは、例えば、各オ
ブジェクトを複数の面から構成する場合、その面の光源
からの位置或いは光源の種類（平行光線、線光線、点光
源、面光源など）及びその面の属性（面の色、反射率、
屈折率、模様、表面凹凸形状等）を加味して面の濃淡を
計算処理する第１の段階と、その計算処理の結果に基づ
き面の濃淡値に対する「ある閾値」を境に２次元画像上
で濃淡をつける計算処理する第２の段階とを有するよう
に構成することもできる。詳しくは、前記第２の段階で
は、例えば赤色のテクスチャが対応づけられた前記面の
あるピクセルの濃淡を前記第１の段階（３次元演算処理
等）で計算処理した結果をＡ、予め定めた閾値をＢとす
ると、Ａ＞Ｂは明るい赤、Ａ＜Ｂは暗い赤の２階調で表
現することが相当する。これにより、後述する図７に示
すような画像が図６に示すようなセル画的表現に変換さ
れる。

【００１３】勿論、ここで例示したのは閾値を１つとし
て説明したが、これを２つ以上の閾値を用意し濃淡処理
を行うこともできるが、最終的に表示画面に表示された
２次元画像がゲームプレーヤ等の視覚で見て、その濃淡
の境界が視認できる程度の画像表現にすることが必要で
ある。

【００１４】つまり、閾値を必要以上に設けすぎると、
前記第１の段階で計算処理した結果をそのまま２次元画
像表現に利用する従来の方法で表現した表示画像と視覚
的に変わらないものとなり、本発明が達成したい３Ｄ処
理を利用して２Ｄ動画表現をセル画的に行うといった当
初の目的を達成できないことになるためである。セルが
的表現とは、例えば、ディズニー映画のようなファンタ
ジックな映像であり、写実的な表現とは異なるものであ
る。

【００１５】加えて、従来の３Ｄ処理と同様の前記第１
の段階での計算処理結果を基に、オブジェクトの面の濃
淡処理を行った場合には、濃淡を表現する境界でなだら
かな色の変化が表現されるが、この発明では、例えば閾
値を基に濃淡を変化させるので濃淡を表現する境界が浮
き出てくるような表現となる。すなわち、従来の３Ｄ技
術においては、フォンシェーデング処理のように、輝度
を滑らかに変化するように更なる処理を施すことがある
が、この発明は逆の発想に基づくものである。

【００１６】請求項３の発明では、請求項２のゲーム機
において、前記表示画面に表示した場合に視認可能な境
界を呈する程度のシェーデイング処理とは２階調である
ことを特徴とする。

【００１７】請求項４の発明では、請求項２及び３のい
ずれかに記載のゲーム機において、前記シェーデング処
理には、前記３次元空間内に配置した各オブジェクトに
対して輪郭線又は稜線を付加する強調処理を行うことを
特徴とする。請求項５の発明では、ゲームプログラムと
ゲームプレーヤの入力操作とに応じて３次元処理を行い
生成された映像データを動画表示するゲーム機における
表示方法であって、前記３次元処理を行った後に、映像
データとして表示されるオブジェクトに対して輪郭強調
処理を行うことを特徴とする。前記動画表示とは、一般
的に１秒間に６０枚ないし５０枚の表示を行うことによ
り動画表現が行われるものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の実施の形態について説明するが、本発明はこの実施の
形態で示す構成に限定されるものではない。

【００１９】図１に示すのは、この発明に係わる一実施
の形態としてのゲーム機の全体構成図である。

【００２０】このゲーム機は、仮想３次元空間内に複数
のオブジェクトを立体表現するための種々の３次元立体
データとゲームプログラムデータとを記憶した記憶手段
２と、当該記憶手段２に記憶された３次元立体データを
使用して３次元演算処理を行い、前記仮想３次元空間内
に配置を行う３次元演算処理手段及び、前記記憶手段２
のデータに基づいてレンダリング処理を行うレンダリン
グ処理手段とを含むゲーム制御部３と、当該ゲーム制御
部３の３次元処理手段により前記仮想の３次元空間内に
配置した複数のオブジェクトに対し、前記レンダリング
処理手段がシェーディング処理等の各種の処理を施すよ
うなデータ処理を行い、そしてその処理したデータに基
づき、前記仮想の３次元空間内に配置した複数のオブジ
ェクトに色付け処理した２次元画像データを表示するた
めの表示手段４と、前記ゲーム制御部３にゲームプレー
ヤがゲーム入力を行う操作手段５とから構成されてい
る。

【００２１】前記操作手段５は、ボタンやレバースイッ
チに限らず、ドライビングゲームのハンドルやアクセル
又はブレーキなどのスイッチ類がこれに相当するが、ゲ
ームを行える入力手段であれば何でも適用可能である。

【００２２】図２を参照して、前記記憶手段２には、前
述したような３次元立体データとして、ポリゴン頂点情
報２Ａと、表面形状情報２Ｃと、キャラクタ等の絵や文
字又は絵柄などの色情報２Ｂと、光源座標等の光源情報
２Ｅと、環境光の強さなどの環境光情報２Ｄ、及び各オ
ブジェクトごとの閾値情報２Ｆ、並びにゲームプログラ
ムデータ２Ｇなどが記憶されている。

【００２３】前記３次元演算処理手段６は、前記記憶手
段２からのポリゴン頂点情報２Ａを抽出し、仮想の３次
元空間内に表示対象であるオブジェクトを配置する処理
を行う。このような描画手法は従来から周知であって、
例えば特開平６−２６６８５２号に説明されている。

【００２４】また、前記ゲーム制御部３は、前述したよ
うに仮想３次元空間（ゲーム空間）内に座標計算等の結
果に基づき複数のオブジェクトを配置し、且つ前記仮想
３次元空間内に設定された光源又は環境光等による各オ
ブジェクトの輝度計算を行う３次元演算処理手段６と、
レンダリング処理手段７とを有し、前記レンダリング処
理手段７には、前記３次元演算処理手段６で仮想３次元
空間内に配置した複数のオブジェクトに対して輪郭線及
び稜線を付加する強調処理を行う輪郭強調処理手段７Ａ
と、前記輝度計算結果に基づき、前記表示手段４の表示
画面に表示した場合にゲームプレーヤが目視によって視
認可能な境界を呈する程度のシェーデング処理を行うセ
ル画的表現変換処理手段７Ｂとから構成されている。

【００２５】さらに、前記ゲーム制御部３は、図示しな
いがコインセレクタ等のスイッチに接続されており、こ
のスイッチのＯＮ動作を起点として、前記ゲームプログ
ラムに沿った前記ゲーム入力手段５のゲーム入力に応じ
たゲームが表示画面上で進行する。前述したような３次
元空間内に配置される３次元立体としてオブジェクト
は、前述したゲームの進行に応じて、仮想の３次元空間
内のどの位置で、奥行き（Ｚ値）方向にどの順番で前記
オブジェクトを並べるかの処理が前記３次元演算処理手
段６で行われる。

【００２６】以上のようなゲーム機においての全体的な
処理の流れを示すのが図３である。この図３に基づいて
以下処理の流れに付いて説明する。

【００２７】前述したようにスイッチがＯＮとなるとゲ
ームがスタートし、ゲーム入力及びゲームプログラムを
基にゲーム画面を表示手段４に表示するため、まず前述
したような仮想３次元空間内におけるオブジェクトの配
置（座標計算）及び輝度計算が行われる。

【００２８】次に、仮想３次元空間内におけるオブジェ
クトの座標計算結果及び輝度計算結果に基づき前記レン
ダリング処理手段によって、前記輝度計算結果に更なる
処理を行いアニメ的なセル画表現に変換する第１の処
理、及び例えばキャラクタの顔などにやや太い輪郭線Ｃ
を付加することにより更にセル画的な表現に近づける第
２の処理との２つの処理を行うレンダリング処理が行わ
れる。

【００２９】続いて、図示しないが、例えばマッピング
処理が行われる。マッピング処理とは、最終的に前記表
示手段４に表示する色づけを行ったり顔の目鼻を描いた
テクスチャなどを仮想３次元空間内に配置した各オブジ
ェクトに貼り付ける作業のことを差し、テスチャマッピ
ング、バンプマッピング、ソリッドテクスチャリングな
どが知られている。

【００３０】そして、仮想３次元空間に配置された複数
のオブジェクトは、このフロー図には特に明記していな
いが、周知のクリッピング処理や透視変換処理を経て前
記表示手段４の表示画面に表示されるものである。上述
した仮想３次元空間に複数のオブジェクトを配置してか
ら表示画面に表示するまでの時間は、動画表現であるの
で１／６０秒で行う必要があるため、表示するためのの
画像の計算処理は、１／６０秒以内に行われる必要があ
る。

【００３１】仮に計算処理が間に合わない場合には、表
示手段４に表示するための画像を一旦記憶するフレーム
メモリを複数設け、ひとつのフレームメモリに記憶した
画像を読み出して表示手段４する一方、他のフレームメ
モリに計算処理した次の表示に必要な画像を書き込み準
備を行う。

【００３２】次に、図４に基づき、前述したように、例
えばキャラクタの顔などにやや太い輪郭線を付加するこ
とによりセル画的な表現に近づけるような、前記セル画
的表現変換処理手段でおこなわれる第３の処理について
詳しく説明する。

【００３３】前記レンダリング処理手段７では、ゲーム
空間である仮想３次元空間内に配置される複数のオブジ
ェクト（例えば、背景となるビル、雲、山、戦闘機、戦
車など）の奥行き値（Ｚ値）を基に、Ｚバッファ法によ
り隠面処理を行うが、これと同様に前記各オブジェクト
の画素に着目して、輪郭線または稜線であるかを調べ
る。

【００３４】まず、判定処理１０によって、着目画素が
背景であるかどうかを判定し、着目画素が背景の場合に
は、判定１１により輪郭線であるか輪郭線でないかを判
定し次の画素へと処理を移す。背景でない場合には、次
の判定１２により輪郭線であるか否かを判定する。輪郭
線である場合は、その画素を輪郭線として次の画素へと
処理を移る。輪郭線でない場合には、次の判定１３によ
って稜線であるか否かを判定する。以上の判定を全ての
画素に施すことによって、輪郭線および稜線が抽出でき
る。このような輪郭及び稜線の抽出手法は公知であっ
て、ここでの記載は、特開平７−３７１０５号を引用し
たものである。

【００３５】このような処理により、各オブジェクトの
輪郭線や稜線の画素が抽出できる。そして、この抽出さ
れた画素と隣接する数画素は、予め準備された例えば黒
色が割り当てられ、表示手段４に表示された場合には、
その輪郭線や稜線が比較的太い黒色で表現されるように
している。比較的太い黒色で輪郭を表現すれば、表示手
段４に表示された画像は、セル画的なイメージに近くな
るものである。

【００３６】次に、「前記表示手段４の表示画面に表示
した場合に視認可能な境界を呈する程度のシェーデイン
グ処理」に付いて説明する。このようなシェーディング
処理は、一般的にジオメトリエンジンと呼ばれる前記３
次元演算処理手段６にて、記憶手段２の環境光や光源等
の情報を使用し演算された輝度計算結果に基づいて行わ
れる陰影表現に係わる処理であり、一般的にはフォンシ
ェーデング、グローシェーデングが良く知られている。

【００３７】しかしながら、このような公知のシェーデ
ィングにおいては、例えば、ある球体（オブジェクト）
に光が当たったとすると、その光の光源と最も近い位置
関係にある画素が最も明るくないその画素がから離れる
につれ漸次暗くなるように表現される。このような表現
は実写に近いものとなり滑らかな表面を視認させるには
優れた表現であるが、従来のアニメのセル画的とは似て
もに付かぬ画像となってしまう。

【００３８】そこで、この実施の形態では、前記３次元
処理手段６で計算された輝度計算結果に対してある閾値
で急激に輝度を変化させることにより、セル画的表現に
近づけることを考えた。そして、このようなある閾値で
急激に輝度を変化させる処理は、リアルタイムに行われ
前記表示手段４に表示されるようにしている。その表示
手段４に表示される表示画面のハードコピーをしたもの
が図５である。

【００３９】前記閾値Ｂは例えば１つ設けておき、前記
３次元演算処理手段６で計算した輝度計算結果ＡがＡ＞
Ｂの関係にある場合は、明るい輝度として扱い、Ａ＜Ｂ
の関係にある場合は、暗い輝度として扱うシェーディン
グ処理を行う。したがって、閾値Ｂを境として、その閾
値以下の輝度計算結果に至った画素は全て暗く扱い、閾
値以上の輝度計算結果に至った画素は全て明るく扱うこ
とになり、その結果、図５に示すような、表示画面に表
示した場合に視認可能な境界Ｄを呈する程度の階調表現
を達成し、従来のセル画に近い表示表現を保ちつつ、ゲ
ームプレーヤのゲーム入力に基づく予測し難いキャラク
タの動きに合わせた動画表現が可能となる。

【００４０】もし、従来のセル画を用いて、このような
予測し難いゲームプレーヤの操作に応じたキャラクタの
動きを全て表現しようとすると、非常に沢山のセル画画
像データを予め用意しておく必要があるが、この実施の
形態のような方式を用いれば、従来の３Ｄ動画表現に加
えて、前記セル画的表現変換処理手段７Ｂにより更なる
変換を施すことによりセル画的表示表現が可能となる。
上述したセル画的表現変換処理手段７Ｂでは、閾値を１
つしか設けなかったがこれを数個も受けることも可能で
ある。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したこの発明によれば、従来写
実的な表現であった３Ｄ技術を用いてアニメ的なセル画
表現でゲームの画像表現が行えるといった効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係わる一実施の形態のゲーム記の
全体構成図である。

【図２】 図１を部分的に詳細に示した説明図である。

【図３】 フロー図である。

【図４】 フロー図である。

【図５】 表示画面の表示画像の一例を示す説明図であ
る。

【図６】 表示画面の表示画像の他の例を示す説明図で
ある。

【図７】 図６に示す本発明の輪郭強調等の処理を行う
前の表示画像であって、従来の３Ｄ表現の例を示す説明
図である。

【符号の説明】

２・・・記憶手段、４・・・表示手段、６・・・３次元
演算処理手段、７・・・レンダリング処理手段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下のものを備えるゲーム機、（ａ）
   ゲームプログラムデータ、３次元立体データとの両デー
   タを保持する記憶手段と、（ｂ） ゲームプレーヤによ
   りゲーム入力可能なゲーム入力手段と、（ｃ） 前記記
   憶手段のゲームプログラムデータ、前記ゲーム入力及び
   前記３次元立体データを基に３次元演算処理を行い仮想
   ３次元空間内に複数のオブジェクトを配置する３次元演
   算処理手段と、（ｄ） 前記配置した各オブジェクトに
   対して輪郭線又は稜線を付加する強調処理を行い、且つ
   前記オブジェクトに対して色づけ処理を行うレンダリン
   グ処理手段とからなり、前記仮想３次元空間内に配置し
   た複数のオブジェクトに対し、前記レンダリング処理手
   段により行われる前記強調処理及び色づけ処理したデー
   タを２次元画像として表示画面に動画表示することを特
   徴とする。
2. 【請求項２】 以下のものを備えるゲーム機、（ａ）
   ゲームプログラムデータ、３次元立体データとの両デ
   ータを保持する記憶手段と、（ｂ） ゲームプレーヤに
   よりゲーム入力可能なゲーム入力手段と、（ｃ） 前記
   記憶手段のゲームプログラムデータ、前記ゲーム入力及
   び前記３次元立体データを基に３次元演算処理を行い仮
   想３次元空間内に複数のオブジェクトを配置する３次元
   演算処理手段と、（ｄ） 前記各オブジェクトに対応す
   るテクスチャ情報が記憶された他の記憶手段と、（ｅ）
   前記仮想３次元空間内に設定された光源又は環境光等
   による前記各オブジェクトの輝度計算結果に基づき、表
   示画面に表示した場合に視認可能な境界を呈する程度の
   シェーデイング処理を行うレンダリング処理とからな
   り、前記仮想３次元空間内に配置した複数のオブジェク
   トに対し、前記レンダリング処理手段により処理したデ
   ータを２次元画像として表示画面に動画表示することを
   特徴とする。
3. 【請求項３】 請求項２のゲーム機において、前記表示
   画面に表示した場合に視認可能な境界を呈する程度のシ
   ェーデイング処理とは２階調であることを特徴とする。
4. 【請求項４】 請求項２及び３のいずれかに記載のゲー
   ム機において、前記シェーデング処理には、前記３次元
   空間内に配置した各オブジェクトに対して輪郭線又は稜
   線を付加する強調処理を行うことを特徴とする。
5. 【請求項５】 ゲームプログラムとゲームプレーヤの入
   力操作とに応じて３次元処理を行い生成された映像デー
   タを動画表示するゲーム機における表示方法であって、 前記３次元処理を行った後に、映像データとして表示さ
   れるオブジェクトに対して輪郭強調処理を行うことを特
   徴とするゲーム機における表示方法。