ポリゴンの張付け方法、その装置及びシミュレータ
【課題】 地形等を形成するポリゴン平面に飛行体の影等のポリゴンを容易に張付けることができるようにする。
【解決手段】 モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面において法線ベクトルを求める。次いで、上記ポリゴン平面に上記法線ベクトルを垂直方向とするローカル座標軸を設定し、上記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める。そして、上記の法線ベクトルと第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求め、法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める。この回転行列を用いて、地形等を形成するポリゴン平面に飛行体の影等のポリゴンを張付ける。
【解決手段】 モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面において法線ベクトルを求める。次いで、上記ポリゴン平面に上記法線ベクトルを垂直方向とするローカル座標軸を設定し、上記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める。そして、上記の法線ベクトルと第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求め、法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める。この回転行列を用いて、地形等を形成するポリゴン平面に飛行体の影等のポリゴンを張付ける。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを張付けるポリゴンの張付け方法、その方法を実施する装置及びその装置を用いたシミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、複数のキャラクタをモニタ画面内に作成される擬似３次元上に表示するようにした種々のゲーム装置が普及している。かかるゲーム装置として、自動車レースの他、スキー、サーフィン、モータボート等を模擬したものが知られている。自動車やモーターボートを模擬したゲーム装置では、座席、ハンドル、アクセルとブレーキ等を備えている。スキーを模擬したゲーム装置では、足を乗せるボードと２本のスティックを備えており、サーフィンを模擬したゲーム装置では、足を乗せるボードを備えている。そして、プレイヤーは、それらの操作部材を操作してモニタ画面に表示される前方風景に含まれる競争相手を追い越したり、障害物（コンピュータで制御される車両、ボート等も含む）を巧みにかわすことで体感を味えるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の地上や海上等の平面上で走行や滑走等をする模擬ゲーム装置に比べてより興趣を喚起するべく、飛行体をプレイヤーの操作によりモニタ画面内の擬似３次元空間において飛行させるようにした模擬ゲーム装置も考えられている。このような擬似３次元空間を飛行するようにしたものでは、地上等に例えば飛行体の影等が投影されるようにすると、より興趣性に富んだゲーム装置を実現することが可能となる。なお、同様のことが種々のシミュレータについてもいえる。
【０００４】従って、本発明は、地形等のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン上に、例えば飛行体の影等のポリゴンを容易に張付けることのできるポリゴンの張付け方法、その張付け方法を実施する装置及びこれを用いたシミュレータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項１に係るポリゴンの張付け方法は、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴンの張付け方法であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求める第１のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める第３のステップと、前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める第４のステップとを備えたことを特徴としている。
【０００６】この請求項１に係るポリゴンの張付け方法では、第１のステップで対象となるポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルが求められ、第２のステップで前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルが求められる。また、第３のステップで前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルが求められ、第４のステップで前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列が求められる。そして、この回転行列を利用してマークを形成するポリゴンを上記対象となるポリゴン平面に優先して張付けられる。
【０００７】また、請求項２に係るポリゴンの張付け方法は、請求項１に係る張付け方法において、前記第２のステップは、前記第１のベクトルを（Ｘx，Ｘy，Ｘz）で表し、前記ポリゴンを含む平面上の任意の２点を（Ａx，Ａy，Ａz）及び（Ｂx，Ｂy，Ｂz）で表したとき、Ｘx＝Ｂx−Ａx，Ｘy＝Ｂy−Ａy及びＸz＝Ｂz−Ａzとして求めるものであることを特徴としている。
【０００８】この請求項２に係るポリゴンの張付け方法では、第１のベクトルは、そのベクトルを（Ｘx，Ｘy，Ｘz）で表し、ポリゴンを含む平面上の任意の２点を（Ａx，Ａy，Ａz）及び（Ｂx，Ｂy，Ｂz）で表したとき、Ｘx＝Ｂx−Ａx，Ｘy＝Ｂy−Ａy及びＸz＝Ｂz−Ａzとして求められる。
【０００９】また、請求項３に係るポリゴンの張付け方法は、請求項２に係る張付け方法において、前記任意の２点は、前記ポリゴンの任意の２頂点であることを特徴としている。
【００１０】この請求項３に係るポリゴンの張付け方法では、ポリゴンを含む平面上の任意の２点として前記ポリゴンの任意の２頂点が用いられる。
【００１１】また、請求項４に係るポリゴンの張付け方法は、請求項２又は３に係る張付け方法において、前記第３のステップは、前記法線ベクトルを（ｎx，ｎy，ｎz）で表し、前記第２のベクトルを（Ｚx，Ｚy，Ｚz）で表すと、Ｚx＝Ｘy×ｎz−Ｘz×ｎy，Ｚy＝Ｘz×ｎx及びＺz＝Ｘx×ｎy−Ｘy×ｎxとして求めるものであることを特徴としている。
【００１２】この請求項４に係るポリゴンの張付け方法では、第２のベクトルは、そのベクトルを（Ｚx，Ｚy，Ｚz）で表し、法線ベクトルを（ｎx，ｎy，ｎz）で表したとき、Ｚx＝Ｘy×ｎz−Ｘz×ｎy，Ｚy＝Ｘz×ｎx及びＺz＝Ｘx×ｎy−Ｘy×ｎxとして求められる。
【００１３】また、請求項５に係るポリゴンの張付け方法は、請求項４に係る張付け方法において、前記第４のステップは、数２に示す行列とするものであることを特徴としている。
【００１４】
【数２】
【００１５】この請求項５に係るポリゴンの張付け方法では、上記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから上記数２に示す回転行列が求められる。
【００１６】また、請求項６に係るポリゴンの張付け方法は、請求項１乃至５のいずれかに係る張付け方法において、前記キャラクタは固定キャラクタであり、前記擬似３次元空間上にはさらに移動キャラクタが表示され、前記マークは前記移動キャラクタに関連するものであることを特徴としている。
【００１７】この請求項６に係るポリゴンの張付け方法では、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間に固定キャラクタと移動キャラクタとが表示されるものであり、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に、移動キャラクタに関連するマークを形成するポリゴンが張付けられる。
【００１８】また、請求項７に係るポリゴンの張付け方法は、請求項６に係る張付け方法において、前記マークは前記移動キャラクタの影であることを特徴としている。
【００１９】この請求項７に係るポリゴンの張付け方法では、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に、移動キャラクタの影を形成するポリゴンが張付けられる。
【００２０】また、請求項８に係るポリゴンの張付け方法は、請求項６又は７に係る張付け方法において、前記ポリゴンは固定キャラクタを形成する複数のポリゴンの中の１つで、かつ、前記移動キャラクタ位置の平面座標点を含むものであって、前記法線ベクトルを求める前に前記ポリゴンを特定するステップを備えたことを特徴としている。
【００２１】この請求項８に係るポリゴンの張付け方法では、法線ベクトルを求める前に、固定キャラクタを形成する複数のポリゴンの中の１つで、かつ、移動キャラクタ位置の平面座標点を含むポリゴンが特定される。
【００２２】また、請求項９に係るポリゴンの張付け装置は、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴンの張付け装置であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求める第１の手段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２の手段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める第３の手段と、前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める第４の手段とを備えたことを特徴としている。
【００２３】この請求項９に係るポリゴンの張付け装置では、第１の手段でポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルが求められ、第２の手段で前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルが求められる。また、第３の手段で前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルが求められ、第４の手段で前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列が求められる。
【００２４】また、請求項１０に係るポリゴンの張付け装置は、請求項９に係る張付け装置において、前記キャラクタは固定キャラクタであり、前記擬似３次元空間上にはさらに移動キャラクタが表示され、前記マークは前記移動キャラクタに関連するものであることを特徴としている。
【００２５】この請求項１０に係るポリゴンの張付け装置では、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間に固定キャラクタと移動キャラクタとが表示され、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に、移動キャラクタに関連するマークを形成するポリゴンが張付けられる。
【００２６】また、請求項１１に係るシミュレータは、移動キャラクタと固定キャラクタとが擬似３次元で表示されるモニタと、プレイヤーにより操作可能な操作手段と、前記操作手段による操作に応じた操作量を検出する検出手段と、前記検出手段からの信号により前記移動キャラクタのモニタ画面上での位置を算出する算出手段と、請求項１０記載のポリゴンの張付け装置を備えたことを特徴としている。
【００２７】この請求項１１に係るシミュレータでは、モニタ画面に移動キャラクタと固定キャラクタとが表示され、プレイヤーが操作手段を操作することによって移動キャラクタがモニタ画面内で移動する。そして、移動した移動キャラクタの位置が算出され、その移動キャラクタに関連するマークを形成するポリゴンが固定キャラクタを形成するポリゴン平面に張付けられる。
【００２８】また、請求項１２に係るシミュレータは、請求項１１に係るシミュレータにおいて、前記移動キャラクタは飛行体であり、前記ポリゴンの張付け装置は前記飛行体に関連する影を形成するものであることを特徴としている。
【００２９】この請求項１２に係るシミュレータでは、モニタ画面上を飛行体が飛行し、その飛行体の影を形成するポリゴンが固定キャラクタを形成するポリゴン平面に張付けられる。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態であるポリゴンの張付け方法及びその装置の適用された飛行シミュレーションゲーム装置がどのような状況を想定した模擬ゲームであるかを説明するための図である。本実施形態においては、ゲーム装置は、飛行体としてハンググライダＨを想定したものである。実際のハンググライダＨは、平面視で二等辺三角形に近似した形状を有し、フレームに張られた布製の三角翼Ｈ１を有している。そして、三角翼Ｈ１の中央下部には飛行者Ｍを吊持する吊持部材Ｈ２が設けられ、前方下部には水平方向に延びる操作桿Ｈ３が設けられている。吊持部材Ｈ２に支持された飛行者Ｍは、操作桿Ｈ３を操作することにより左右方向に旋回飛行することができ、吊持部材Ｈ２での体重の移動によっても方向転換や昇降をコントロールし得るようになっている。
【００３１】実際の飛行環境においては、大気中に上昇気流ゾーンや下降気流ゾーン、さらには乱気流ゾーン等が存在し、ハンググライダＨは上昇気流ゾーンで上昇すると共に、下降気流ゾーンで下降し、乱気流ゾーンにおいては飛行状態が不安定になる。飛行者Ｍは、このような飛行環境中をハンググライダＨの操作桿Ｈ３を操りながら飛行することによって下方に展開する平野Ｎや湖Ｌ等を俯瞰し、ときには側方に迫る山ＭＴを避けたり、乱気流ゾーン中で飛行テクニックをフルに発揮し、爽快な飛行感を得ることになる。
【００３２】本発明に係るポリゴンの張付け方法及びその装置が適用されたゲーム装置は、このようなハンググライダＨによる飛行体験を、モニタ画面上で模擬的に楽しむものであり、そのためにゲーム装置は、プレイヤーを上記吊持部材Ｈ２で吊持された姿勢に模擬的に保持し得るように構成されると共に、図１に示すような前方視界や下方視界が立体画像で映し出されるようになっており、しかもこの立体画像は、実際を模した飛行操作に応じて変化し、これによって実際の飛行体験に近似した体験が得られるようになされている。特に、このゲーム装置においては、ハンググライダＨの影がモニタ画面に映し出され、プレイヤーはハンググライダだけではなく、この影も見ながらハンググライダを操作することが可能となる。
【００３３】なお、このゲーム装置においては、ハンググライダＨは、図２に示すように、周囲の山や森林の存在によって必然的に形成される曲折した飛行経路ＨＫに沿ってスタート地点ＳＴからゴール地点ＧＲに向かって飛行するようになっている。また、飛行経路ＨＫは、複数のパーツ（図２中の線で区画されたゾーン）に区分されており、ハンググライダＨがどのパーツを飛行しているかを検出ないしは監視することにより、そのパーツに対応した視界が映し出されるようになっている。
【００３４】図３は、本発明の一実施形態であるポリゴンの張付け方法及びその装置が適用された飛行シミュレーションゲーム装置の概略構成を示す斜視図である。なお、本明細書においては、図３に示すＸ−Ｘ方向を幅方向、Ｙ−Ｙ方向を前後方向といい、特に−Ｘ方向を左方、＋Ｘ方向を右方、−Ｙ方向を前方、＋Ｙ方向を後方という。
【００３５】ゲーム装置１は、枠体２と、この枠体２の上部後方に設けられた操作桿３と、この操作桿３を前後方向に移動可能に支持する操作桿移動機構部４と、枠体２の下部後方に設けられたプレイヤーの脚部を載置する載置部５と、飛行のシミュレーション風景を画像表示するモニタ６と、このモニタ６の画像表示をスクロールする制御部７とを備えた基本構成を有している。
【００３６】枠体２は、フロアＦ上に据え付けられる幅方向一対の基礎フレーム２１と、これら基礎フレーム２１に支持された側面視でＬ字形状の幅方向一対のＬ形フレーム２２とを備えている。この各Ｌ形フレーム２２は、頂部同士が水平杆２３により結合されて立設状態が安定化するようになっている。
【００３７】また、各Ｌ形フレーム２２の後方には、幅方向一対の中間フレーム２４が設けられると共に、各Ｌ形フレーム２２の前後方向中央部より後方寄りの位置には上下方向に延びる幅方向一対の立設フレーム２５が設けられている。各立設フレーム２５は、頂部の高さ位置が水平杆２３の高さ位置と同一になるように設定され、各立設フレーム２５の頂部と水平杆２３の上面部とによって平面視で略正方形状の桝形フレーム２６が支持されている。操作桿３、操作桿移動機構部４、載置部５、モニタ６及び制御部７は、枠体２の内外に取り付けられ、これによってゲーム装置１が構成されている。
【００３８】操作桿３は、枠体２の操作桿支持板２６ａに操作桿移動機構部４を介して前後方向に移動操作可能となるように取り付けられている。操作桿３は、正面視（載置部５から前方を見た状態）で略Ｕ字形状を呈し、操作桿移動機構部４の両側部から下方に向かって斜めに延びる左右一対の縦桿３１と、これら縦桿３１の下端部間に配設された把持部３２とからなっており、プレイヤーはこの把持部３２を両手で把持して前後方向に動かすことでゲームをプレイするようになっている。
【００３９】上記操作桿移動機構部４は、操作桿支持板２６ａに幅方向一対で設けられた軸受４１と、これら軸受４１に自軸心回りに回動自在に軸支された水平軸４２と、この水平軸４２の回動に対して抵抗力（付勢力）を付与する付勢部材４３と、水平軸４２の左端部に設けられ、水平軸４２の回動量を検出する可変抵抗器やポテンショメータ等の回動量センサ４４とを備えている。操作桿３の縦桿３１上端部は水平軸４２に一体に固定され、把持部３２を前後方向に操作することによって水平軸４２が自軸心回りに回動するようになっている。
【００４０】載置部５は、載置部フレーム５１と、この載置部フレーム５１に取り付けられた足置き台５２及び腰支持台５３と、載置部フレーム５１を幅方向に左右に移動させる載置部左右移動機構部５４とを備えている。足置き台５２は、その水平面に対する傾斜角度がプレイヤーが乗った状態で身体が少し前傾するように設定され、腰支持台５３は、その水平面に対する傾斜角度がプレイヤーの前傾姿勢を脚部で支持し得る程度の急勾配となるように設定されている。
【００４１】載置部左右移動機構部５４は、枠体２内の前方下部に箱型に組み付けられた内部フレーム２７に支持されており、載置部フレーム５１を幅方向に左右に移動させるための回動自在に支持された垂直軸５５と、この垂直軸５５に取り付けられ、垂直軸５５の回動に対して抵抗力（付勢力）を付与する付勢部材５７とを備えている。また、垂直軸５５の上端には、足置き台５２の揺動量を検出するための可変抵抗器やポテンショメータ等の回動量センサ５９が配設されている。また、足置き台５２は、その下方に幅方向一対の図略のコイルスプリングが配設され、このコイルスプリングの付勢力によって足置き台５２の水平位置が維持される一方、プレイヤーが左右いずれかの足に多くの体重をかけることよって左右が上下に揺動するようになっている。
【００４２】モニタ６は、枠体２の上部であって、上記幅方向一対の立設フレーム２５間に設けられた前方モニタ６１と、前方モニタ６１より下部の中間フレーム２４に設けられた俯瞰モニタ６２とを備えている。前方モニタ６１は、画面が後方に向いて略垂直に角度設定されているとともに、俯瞰モニタ６２は、画面が前上がりに斜めに配置され、これによって、プレイヤーが足置き台５２に乗って腰部を腰支持台５３に預け、把持部３２を把持した状態で前方に視線を向けると前方モニタ６１の画面が目視でき、下に視線を移すと俯瞰モニタ６２の画面が目視できるようになっている。
【００４３】制御部７は、枠体２の下部後方の空間に配設されており、図４に示すように、ＣＰＵ７０、モニタ６への表示を制御するための制御プログラムを記憶するＲＯＭ７１、及び処理データを一時的に保存するＲＡＭ７２を有し、回動量センサ４４、５９からの検出信号に応じて前方モニタ６１及び俯瞰モニタ６２に画像を表示させるようになっている。また、制御部７は、前方モニタ６１及び俯瞰モニタ６２に表示される前方及び俯瞰のシミュレーション画面のデータを記憶している磁気ディスク、光ディスク、ＲＯＭ等のメモリ７３，７４を備え、これらのメモリ７３，７４は、例えば、飛び立つ位置（山の頂上等）から、その山の周辺乃至近隣の風景であって、広い範囲に亘って模擬的に作成されたデータを記憶している。
【００４４】上記シミュレーション画面の中には、固定キャラクタである、例えば、図５及び図６に示すようなポリゴン地形ＰＴを含んでいる。このポリゴン地形ＰＴは、飛行の始点である飛び立った山、他の山、地面等を含んでおり、メモリ７３，７４は、これらの飛行の障害物となる固定キャラクタをそれぞれ必要数のポリゴンに分割し、各ポリゴンの各頂点座標と、これに張り付けるテクスチャとを対応付けて記憶している。すなわち、図５R>５はポリゴン地形を上から眺めた図、図６はその地形を斜めから眺めた図であり、ポリゴン地形ＰＴは縦横に配列された複数のブロック（フォント）ＰＢ単位で構成されており、各ブロックＰＢ内には三角形からなる複数のポリゴンＰＬが配置されている。各ブロックＰＢは、例えば、一辺が４０９６（ｘ，ｚ座標）の正方形とされている。
【００４５】また、メモリ７３は、上記固定キャラクタの他に、移動キャラクタであるハンググライダを形成する必要数のポリゴンの各頂点座標と、これに張り付けるテクスチャとを対応付けて記憶すると共に、地上に投影されるハンググライダの影を形成する必要数のポリゴンの各頂点座標と、これに張り付けるテクスチャとを対応付けて記憶している。メモリ７４も、メモリ７３と同様に地上に投影されるハンググライダの影を形成する必要数のポリゴンの各頂点座標と、これに張り付けるテクスチャとを対応付けて記憶している。
【００４６】なお、このハンググライダの影は、本実施形態では、ハンググライダの真上に設定される光源によってハンググライダの真下の地上に投影されるようになっている。また、このハンググライダの影は、本実施形態では、データ処理を簡略化するため、円形とされている。ＣＰＵ７０は、プレイヤーによる操作等に応じたハンググライダの画像データをメモリ７３から読み出し、ハンググライダの、例えば直ぐ後方の位置を視点とした映像を前方モニタ６１に映し出す一方、メモリ７３又はメモリ７４からハンググライダの影の画像データを読み出し、その影を前方モニタ６１又は俯瞰モニタ６２に映し出されるハンググライダの真下の地上に映し出す。ハンググライダが上空を飛行しているときは、その影は俯瞰モニタ６２に映し出され、ハンググライダの着陸時等ではその影は前方モニタ６１に映し出される。図７は、前方モニタ６１にハンググライダＨの影Ｋが映し出された状態の一例を示している。また、ハンググライダは、プレイヤーの操作によって、例えば、図５及び図６に示すポリゴン地形ＰＴの谷間を縫って山腹や地面に接触したり衝突したりしないようにして飛行する。
【００４７】ＣＰＵ７０は、操作桿３の操作量を検出する回動量センサ４４、及び載置部５の足置き台５２の操作量を検出する回動量センサ５９からの検出電圧に基づいて現在のプレイヤーの視点と視線方向とを算出する手段を有する。すなわち、ＣＰＵ７０は、操作桿３が基準位置にあるときの回動量センサ４４、及び載置部５が基準位置にあるときの回動量センサ５９からの検出電圧をそれぞれ基準電圧とし、これら基準電圧との差電圧分を操作量として算出する操作量算出部７０１、この操作量算出部７０１により算出された２つのデータから直前に算出されたプレイヤーの視点と視線位置に対する変化量を求める変化量算出部７０２、及び変化量を直前のプレイヤーの視点と視線方向とにそれぞれ加減算する加減算部７０３を有する。かかる演算を１／６０秒周期毎に実行して各データを取り込むことで、プレイヤーの視点と視線方向とを連続的に得るようにしている。なお、視点は、プレイヤーの飛行高度に対応し、視線方向は、飛び立った時の方向に対する現在の相対方向に対応している。
【００４８】また、ＣＰＵ７０は、得られた視点データと視線方向データとから、各モニタ６画面に表示されるポリゴンの表示位置、大きさ及び回転角度データを算出するポリゴン演算部７０４、それぞれのメモリ７３，７４から読み出された上記ポリゴンに上記データを当てはめて演算した後、演算後のポリゴンにテクスチャを張り付け、陰面処理を施しながらそれぞれの表示メモリ７５，７７にマッピング処理を行う画像処理部７０５を有する。
【００４９】表示駆動手段７６は、表示メモリ７５に書き込まれたハンググライダ及びその影を含む前方のシミュレーション画像を、例えば１／６０秒の周期で読み出して前方モニタ６１に出力し、表示駆動手段７８は、表示メモリ７７に書き込まれたハンググライダの影を含む俯瞰のシミュレーション画像を、例えば１／６０秒の周期で読み出して俯瞰モニタ６２に出力する。
【００５０】この結果、操作桿３や載置部５が基準位置から操作されることで、周期的に得られるプレイヤーの視点と視線方向に基づく前方のシミュレーション画像および俯瞰のシミュレーション画像が上記操作に応じて左右、上下方向にスクロールされる。このように表示される画面を疑似３次元画像とすることで、上昇、下降、旋回等した場合に、あるいは障害物自体の向きの変化等によっても、この障害物を３次元的に不自然さなく表示することができると共に、より臨場感を醸し出すことができ、少ないメモリ容量で、多数の画像を高速で表示させることが可能となる。
【００５１】なお、操作桿３及び載置部５に対する操作に応じたモニタ６画像のスクロール表示は次の通りとなる。すなわち、操作桿３が前方に操作されると、プレイヤーは上昇することになるので、前方モニタ６１に表示されているハンググライダを除く前方シミュレーション画像が下方にスクロールするとともに、俯瞰モニタ６２に表示されているハンググライダの影を含む俯瞰シミュレーション画像は小さくなる。逆に、操作桿３が後方に操作されると、プレイヤーは下降することになるので、前方モニタ６１に表示されている前方シミュレーション画像が上方にスクロールするとともに、俯瞰モニタ６２に表示されているハンググライダの影を含む俯瞰シミュレーション画像は大きくなる。
【００５２】また、載置部５が右側に操作されると、プレイヤーは右方に旋回することになるので、前方モニタ６１に表示されているハンググライダを除く前方シミュレーション画像が旋回と同期して左方にスクロールするとともに、俯瞰モニタ６２に表示されている俯瞰シミュレーション画像は同一の大きさを保ったまま同様に左方に回転及びスクロールする。逆に、載置部５が左側に操作されると、プレイヤーは左方に旋回することになるので、前方モニタ６１に表示されているハンググライダを除く前方シミュレーション画像が旋回と同期して右方にスクロールするとともに、俯瞰モニタ６２に表示されている俯瞰シミュレーション画像は同一の大きさを保ったまま同様に右方に回転及びスクロールする。また、操作桿３および載置部５が同時に操作されているときは、夫々のモニタ６に表示される画像はハンググライダを除き斜め方向にスクロールすることとなる。
【００５３】次に、ハンググライダの影を地上に形成する方法について、図８に示すフローチャートと共に説明する。なお、このハンググライダの影は、上記のようにハンググライダの真上に設定された光源によりハンググライダの真下の地上に投影されるようになっている。
【００５４】まず、ハンググライダにおける特定の点（例えば、ハンググライダに乗っている人物像の腰）Ｐ（（Ｐx，Ｐy，Ｐz）で示す。）がｘ−ｚ平面において対応するポリゴン地形を形成しているブロックＰＢ（すなわち、点Ｐの真下に位置するブロックＰＢ）を特定する（ステップＳ１）。これは、点Ｐのｘ−ｚ平面座標の各値Ｐx，ＰzをブロックＰＢの一辺の長さ４０９６で割った商によって特定することができる。なお、点Ｐの位置は、プレイヤーによる操作桿３等の操作に応じて制御部７で常に検出されている。
【００５５】次いで、ステップＳ１で特定されたブロックＰＢ内に配置されている複数のポリゴンＰＬの内、点Ｐがｘ−ｚ平面において対応するポリゴンＰＬ（すなわち、点Ｐの直下に位置するポリゴンＰＬ）を特定する（ステップＳ２）。これは、次のようにして特定することができる。すなわち、図９に示すように、ポリゴンＰＬを△ＯＡＢなる三角形とする。この△ＯＡＢと点Ｐとの関係は、基準頂点ＯからＰに向かうベクトルをｐとし、基準頂点Ｏから他の頂点Ａに向かうベクトルをａ、基準頂点Ｏから他の頂点Ｂに向かうベクトルをｂとすると共に、ｓ，ｔをそれぞれ係数とすると、ｐ＝（ｓ×ａ）＋（ｔ×ｂ）の式で表すことができる。この式において、ｓ≧０，ｔ≧０及びｓ＋ｔ≦１の３つの条件を満足するとき、点Ｐは△ＯＡＢの周ないし内部に存在することになる。従って、上記３つの条件を満足するポリゴンを求めればよい。
【００５６】なお、上記ｓ，ｔは、ａのｘ軸方向の成分をａx、ｚ軸方向の成分をａzとし、ｂのｘ軸方向の成分をｂx、ｚ軸方向の成分をｂzとすると、それぞれ数３により与えられる。
【００５７】
【数３】
【００５８】ここで、ｓ，ｔが上記３つの条件を満たすには、ＳＩＧＮ（■）×ＳＩＧＮ（■）≧０，ＳＩＧＮ（■）×ＳＩＧＮ（■）≧０，ＡＢＳ（■＋■）≦ＡＢＳ（■）を満たしているかどうかを判別すればよいので、これにより計算を簡略化することができる。なお、ＳＩＧＮ（■）は上記数１におけるｓの分子側の正負の符号、ＳＩＧＮ（■）は上記数１におけるｓの分母側の正負の符号、ＳＩＧＮ（■）は上記数１におけるｔの分子側の正負の符号、ＳＩＧＮ（■）は上記数１におけるｔの分母側の正負の符号をそれぞれ示し、ＡＢＳ（■＋■）は上記数１におけるｓの分子側とｔの分子側の各式を加算した絶対値、ＡＢＳ（■）は上記数１におけるｓの分母側の絶対値をそれぞれ示している。
【００５９】次いで、ステップＳ２で特定されたポリゴンＰＬの上記点Ｐに対応する位置における法線ベクトルｎを求める（ステップＳ３）。すなわち、図１０に一例として示すように、ポリゴンＰＬの△ＯＡＢ平面における位置Ｐ´における法線ベクトルｎをポリゴンＰＬの△ＯＡＢの各頂点から求める。この求めた法線ベクトルｎを（ｎx，ｎy，ｎz）とする。なお、法線ベクトルｎは正規化されたものが採用されている。また、法線ベクトルｎは、各ポリゴンに対応してあらかじめテーブルに記憶されているものから求める（読み出す）ようにしてもよい。
【００６０】次いで、図１０に示すように、ステップ３で求めた法線ベクトルｎを垂直方向（Ｙ軸に相当）とするローカル座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚを設定し、このＹ軸となる法線ベクトルｎに直交する第１のベクトルを求める（ステップＳ４）。この第１のベクトルは、例えば、ローカル座標軸のＸ軸に相当する。すなわち、影はＹ軸の回転に影響を受けない円形であるので、Ｘ軸となるべき第１のベクトルＸを（Ｘx，Ｘy，Ｘz）とし、ポリゴンＰＬの△ＯＡＢの任意の２つの頂点Ａ，Ｂをそれぞれ（Ａx，Ａy，Ａz），（Ｂx，Ｂy，Ｂz）とすると、Ｘx＝Ｂx−Ａx，Ｘy＝Ｂy−Ａy，Ｘz＝Ｂz−Ａzとして求めることができる。この第１のベクトルＸも正規化しておく。なお、上記２つの頂点Ａ，Ｂに代え、ポリゴンＰＬを含む平面上の任意の２点を（Ａx，Ａy，Ａz），（Ｂx，Ｂy，Ｂz）として第１のベクトルＸを求めることもできる。
【００６１】次いで、図１０に示すように、上記法線ベクトルｎとステップＳ４で求めた第１のベクトルＸの両方に直交する第２のベクトルを求める（ステップＳ５）。この第２のベクトルは、例えば、ローカル座標軸のＺ軸に相当する。すなわち、この第２のベクトルＺは法線ベクトルｎと第１のベクトルＸの外積から求めることができ、この第２のベクトルＺを（Ｚx，Ｚy，Ｚz）とすると、Ｚx＝Ｘy×ｎz−Ｘz×ｎy，Ｚy＝Ｘz×ｎx−Ｘx×ｎz，Ｚz＝Ｘx×ｎy−Ｘy×ｎxとして得ることができる。この第２のベクトルＺも正規化しておく。
【００６２】次いで、上記の法線ベクトルｎと第１のベクトルＸとステップＳ５で求めた第２のベクトルＺとから任意の平面への回転行列を求める（ステップＳ６）。すなわち、この回転行列は、上記３つのベクトルを数４に示す行列とみなすことで得ることができる。
【００６３】
【数４】
【００６４】最後に、上記数４に示す回転行列を用いてポリゴンＰＬ平面にハンググライダの影を形成するポリゴンを張付ける（ステップＳ７）。すなわち、メモリ７３又はメモリ７４からハンググライダの影を形成するポリゴンの各頂点データを読み出し、上記回転行列を用いて影を形成するポリゴンを地形を形成するポリゴンＰＬの平面に重ねて表示する。この影は、陰面処理されて重ねられるポリゴンに対して優先的に表示される。影を半透明のテクスチャにすれば、影の下に位置する地形も表示するようにできる。上記ステップＳ１乃至Ｓ６の各処理は上記ポリゴン演算部７０４で実行され、ステップＳ７の処理は画像処理部７０５で実行される。
【００６５】なお、上記実施形態では、ハンググライダの影を円形にしているが、円形以外の他の形状としてもよく、ハンググライダと相似形状を有するものとしてもよい。また、本発明のポリゴンの張付け方法及びその張付け方法を実施する装置は、飛行シミュレーションゲーム装置に適用しているので、移動キャラクタである飛行体（ハンググライダ）の影を形成するポリゴンを、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に張付けるようにしているが、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に張付けるポリゴンは影に限らず、移動キャラクタに関連するマークであればいかなるものでもよい。
【００６６】さらには、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に張付けるポリゴンは、移動キャラクタに関連するものだけではなく、固定キャラクタに関連するマーク（例えば、機銃掃射による弾痕、爆弾により表面に開く孔等）であってもよい。また、影等のマークを形成するポリゴンが張付けられる相方のポリゴンは地形を形成するものに限るものではなく、地形以外の他の固定キャラクタを形成するものであってもよい。さらに、固定キャラクタに限らず移動キャラクタを形成するものでもよい。また、ポリゴンの形状は三角形に限らず、四角形等の他の多角形状であってもよい。
【００６７】また、本発明に係るポリゴンの張付け方法及びその装置は、ゲーム装置だけではなく、訓練装置等の種々のシミュレータにも適用することが可能である。従って、本発明ではゲーム装置を含めてシミュレータと呼ぶ。
【００６８】
【発明の効果】以上のように、請求項１乃至８の発明によれば、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴンの張付け方法であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求める第１のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める第３のステップと、前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める第４のステップとを備えているので、各ステップにおける処理を簡単に実行することができる結果、地形等のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン上に例えば飛行体の影等のポリゴンを容易に張付けることが可能となり、地面に沿った形で影等を表示できる結果、実際に即した自然な表示が行える。
【００６９】また、請求項９及び１０の発明によれば、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴンの張付け装置であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求める第１の手段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２の手段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める第３の手段と、前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める第４の手段とを備えているので、各手段における処理を簡単に実行することができる結果、地形等のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン上に例えば飛行体の影等のポリゴンを容易に張付けることが可能となる。
【００７０】また、請求項１１及び１２の発明によれば、移動キャラクタと固定キャラクタとが擬似３次元で表示されるモニタと、プレイヤーにより操作可能な操作手段と、前記操作手段による操作に応じた操作量を検出する検出手段と、前記検出手段からの信号により前記移動キャラクタのモニタ画面上での位置を算出する算出手段と、請求項１０記載のポリゴンの張付け装置を備えているので、地形等の固定キャラクタに飛行体等の移動キャラクタに関連する影等のマークを張付けることができる結果、よりリアリティの高いシミュレータを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるポリゴンの張付け方法及びその装置が適用された飛行シミュレーションゲーム装置がどのような模擬ゲームであるかを説明するための図である。
【図２】図１で説明した飛行シミュレーションゲーム装置におけるハンググライダの飛行経路の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態であるポリゴンの張付け方法及び装置が適用された飛行シミュレーションゲーム装置の内部構造を示す斜視図である。
【図４】図３に示す飛行シミュレーションゲーム装置の制御系を示す図である。
【図５】ポリゴン地形の一例を示し、そのポリゴン地形を上から眺めた図である。
【図６】図５に示すポリゴン地形を斜めから眺めた図である。
【図７】モニタ画面内の地面にハンググライダの影が表示された状態の一例を示す図である。
【図８】ハンググライダの影を地上に形成する方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】ハンググライダの特定点と三角形からなるポリゴンとの位置関係を説明するための図である。
【図１０】ポリゴン平面にローカル座標軸を設定し、ポリゴン平面における法線ベクトルと、法線ベクトルに直交する第１のベクトルと、法線ベクトル及び第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ ゲーム装置
３ 操作桿（操作手段）
６ モニタ
７０１ 操作量演算部（検出手段）
７０２ 変化量演算部（検出手段）
７０３ 加減算部（算出手段）
７０４ ポリゴン演算部（第１乃至第４の手段）
７０５ 画像処理部
Ｋ 影
ＰＴ ポリゴン地形
ＰＢ ブロック
ＰＬ ポリゴン
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを張付けるポリゴンの張付け方法、その方法を実施する装置及びその装置を用いたシミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、複数のキャラクタをモニタ画面内に作成される擬似３次元上に表示するようにした種々のゲーム装置が普及している。かかるゲーム装置として、自動車レースの他、スキー、サーフィン、モータボート等を模擬したものが知られている。自動車やモーターボートを模擬したゲーム装置では、座席、ハンドル、アクセルとブレーキ等を備えている。スキーを模擬したゲーム装置では、足を乗せるボードと２本のスティックを備えており、サーフィンを模擬したゲーム装置では、足を乗せるボードを備えている。そして、プレイヤーは、それらの操作部材を操作してモニタ画面に表示される前方風景に含まれる競争相手を追い越したり、障害物（コンピュータで制御される車両、ボート等も含む）を巧みにかわすことで体感を味えるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の地上や海上等の平面上で走行や滑走等をする模擬ゲーム装置に比べてより興趣を喚起するべく、飛行体をプレイヤーの操作によりモニタ画面内の擬似３次元空間において飛行させるようにした模擬ゲーム装置も考えられている。このような擬似３次元空間を飛行するようにしたものでは、地上等に例えば飛行体の影等が投影されるようにすると、より興趣性に富んだゲーム装置を実現することが可能となる。なお、同様のことが種々のシミュレータについてもいえる。
【０００４】従って、本発明は、地形等のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン上に、例えば飛行体の影等のポリゴンを容易に張付けることのできるポリゴンの張付け方法、その張付け方法を実施する装置及びこれを用いたシミュレータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項１に係るポリゴンの張付け方法は、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴンの張付け方法であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求める第１のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める第３のステップと、前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める第４のステップとを備えたことを特徴としている。
【０００６】この請求項１に係るポリゴンの張付け方法では、第１のステップで対象となるポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルが求められ、第２のステップで前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルが求められる。また、第３のステップで前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルが求められ、第４のステップで前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列が求められる。そして、この回転行列を利用してマークを形成するポリゴンを上記対象となるポリゴン平面に優先して張付けられる。
【０００７】また、請求項２に係るポリゴンの張付け方法は、請求項１に係る張付け方法において、前記第２のステップは、前記第１のベクトルを（Ｘx，Ｘy，Ｘz）で表し、前記ポリゴンを含む平面上の任意の２点を（Ａx，Ａy，Ａz）及び（Ｂx，Ｂy，Ｂz）で表したとき、Ｘx＝Ｂx−Ａx，Ｘy＝Ｂy−Ａy及びＸz＝Ｂz−Ａzとして求めるものであることを特徴としている。
【０００８】この請求項２に係るポリゴンの張付け方法では、第１のベクトルは、そのベクトルを（Ｘx，Ｘy，Ｘz）で表し、ポリゴンを含む平面上の任意の２点を（Ａx，Ａy，Ａz）及び（Ｂx，Ｂy，Ｂz）で表したとき、Ｘx＝Ｂx−Ａx，Ｘy＝Ｂy−Ａy及びＸz＝Ｂz−Ａzとして求められる。
【０００９】また、請求項３に係るポリゴンの張付け方法は、請求項２に係る張付け方法において、前記任意の２点は、前記ポリゴンの任意の２頂点であることを特徴としている。
【００１０】この請求項３に係るポリゴンの張付け方法では、ポリゴンを含む平面上の任意の２点として前記ポリゴンの任意の２頂点が用いられる。
【００１１】また、請求項４に係るポリゴンの張付け方法は、請求項２又は３に係る張付け方法において、前記第３のステップは、前記法線ベクトルを（ｎx，ｎy，ｎz）で表し、前記第２のベクトルを（Ｚx，Ｚy，Ｚz）で表すと、Ｚx＝Ｘy×ｎz−Ｘz×ｎy，Ｚy＝Ｘz×ｎx及びＺz＝Ｘx×ｎy−Ｘy×ｎxとして求めるものであることを特徴としている。
【００１２】この請求項４に係るポリゴンの張付け方法では、第２のベクトルは、そのベクトルを（Ｚx，Ｚy，Ｚz）で表し、法線ベクトルを（ｎx，ｎy，ｎz）で表したとき、Ｚx＝Ｘy×ｎz−Ｘz×ｎy，Ｚy＝Ｘz×ｎx及びＺz＝Ｘx×ｎy−Ｘy×ｎxとして求められる。
【００１３】また、請求項５に係るポリゴンの張付け方法は、請求項４に係る張付け方法において、前記第４のステップは、数２に示す行列とするものであることを特徴としている。
【００１４】
【数２】
【００１５】この請求項５に係るポリゴンの張付け方法では、上記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから上記数２に示す回転行列が求められる。
【００１６】また、請求項６に係るポリゴンの張付け方法は、請求項１乃至５のいずれかに係る張付け方法において、前記キャラクタは固定キャラクタであり、前記擬似３次元空間上にはさらに移動キャラクタが表示され、前記マークは前記移動キャラクタに関連するものであることを特徴としている。
【００１７】この請求項６に係るポリゴンの張付け方法では、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間に固定キャラクタと移動キャラクタとが表示されるものであり、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に、移動キャラクタに関連するマークを形成するポリゴンが張付けられる。
【００１８】また、請求項７に係るポリゴンの張付け方法は、請求項６に係る張付け方法において、前記マークは前記移動キャラクタの影であることを特徴としている。
【００１９】この請求項７に係るポリゴンの張付け方法では、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に、移動キャラクタの影を形成するポリゴンが張付けられる。
【００２０】また、請求項８に係るポリゴンの張付け方法は、請求項６又は７に係る張付け方法において、前記ポリゴンは固定キャラクタを形成する複数のポリゴンの中の１つで、かつ、前記移動キャラクタ位置の平面座標点を含むものであって、前記法線ベクトルを求める前に前記ポリゴンを特定するステップを備えたことを特徴としている。
【００２１】この請求項８に係るポリゴンの張付け方法では、法線ベクトルを求める前に、固定キャラクタを形成する複数のポリゴンの中の１つで、かつ、移動キャラクタ位置の平面座標点を含むポリゴンが特定される。
【００２２】また、請求項９に係るポリゴンの張付け装置は、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴンの張付け装置であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求める第１の手段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２の手段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める第３の手段と、前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める第４の手段とを備えたことを特徴としている。
【００２３】この請求項９に係るポリゴンの張付け装置では、第１の手段でポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルが求められ、第２の手段で前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルが求められる。また、第３の手段で前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルが求められ、第４の手段で前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列が求められる。
【００２４】また、請求項１０に係るポリゴンの張付け装置は、請求項９に係る張付け装置において、前記キャラクタは固定キャラクタであり、前記擬似３次元空間上にはさらに移動キャラクタが表示され、前記マークは前記移動キャラクタに関連するものであることを特徴としている。
【００２５】この請求項１０に係るポリゴンの張付け装置では、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間に固定キャラクタと移動キャラクタとが表示され、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に、移動キャラクタに関連するマークを形成するポリゴンが張付けられる。
【００２６】また、請求項１１に係るシミュレータは、移動キャラクタと固定キャラクタとが擬似３次元で表示されるモニタと、プレイヤーにより操作可能な操作手段と、前記操作手段による操作に応じた操作量を検出する検出手段と、前記検出手段からの信号により前記移動キャラクタのモニタ画面上での位置を算出する算出手段と、請求項１０記載のポリゴンの張付け装置を備えたことを特徴としている。
【００２７】この請求項１１に係るシミュレータでは、モニタ画面に移動キャラクタと固定キャラクタとが表示され、プレイヤーが操作手段を操作することによって移動キャラクタがモニタ画面内で移動する。そして、移動した移動キャラクタの位置が算出され、その移動キャラクタに関連するマークを形成するポリゴンが固定キャラクタを形成するポリゴン平面に張付けられる。
【００２８】また、請求項１２に係るシミュレータは、請求項１１に係るシミュレータにおいて、前記移動キャラクタは飛行体であり、前記ポリゴンの張付け装置は前記飛行体に関連する影を形成するものであることを特徴としている。
【００２９】この請求項１２に係るシミュレータでは、モニタ画面上を飛行体が飛行し、その飛行体の影を形成するポリゴンが固定キャラクタを形成するポリゴン平面に張付けられる。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態であるポリゴンの張付け方法及びその装置の適用された飛行シミュレーションゲーム装置がどのような状況を想定した模擬ゲームであるかを説明するための図である。本実施形態においては、ゲーム装置は、飛行体としてハンググライダＨを想定したものである。実際のハンググライダＨは、平面視で二等辺三角形に近似した形状を有し、フレームに張られた布製の三角翼Ｈ１を有している。そして、三角翼Ｈ１の中央下部には飛行者Ｍを吊持する吊持部材Ｈ２が設けられ、前方下部には水平方向に延びる操作桿Ｈ３が設けられている。吊持部材Ｈ２に支持された飛行者Ｍは、操作桿Ｈ３を操作することにより左右方向に旋回飛行することができ、吊持部材Ｈ２での体重の移動によっても方向転換や昇降をコントロールし得るようになっている。
【００３１】実際の飛行環境においては、大気中に上昇気流ゾーンや下降気流ゾーン、さらには乱気流ゾーン等が存在し、ハンググライダＨは上昇気流ゾーンで上昇すると共に、下降気流ゾーンで下降し、乱気流ゾーンにおいては飛行状態が不安定になる。飛行者Ｍは、このような飛行環境中をハンググライダＨの操作桿Ｈ３を操りながら飛行することによって下方に展開する平野Ｎや湖Ｌ等を俯瞰し、ときには側方に迫る山ＭＴを避けたり、乱気流ゾーン中で飛行テクニックをフルに発揮し、爽快な飛行感を得ることになる。
【００３２】本発明に係るポリゴンの張付け方法及びその装置が適用されたゲーム装置は、このようなハンググライダＨによる飛行体験を、モニタ画面上で模擬的に楽しむものであり、そのためにゲーム装置は、プレイヤーを上記吊持部材Ｈ２で吊持された姿勢に模擬的に保持し得るように構成されると共に、図１に示すような前方視界や下方視界が立体画像で映し出されるようになっており、しかもこの立体画像は、実際を模した飛行操作に応じて変化し、これによって実際の飛行体験に近似した体験が得られるようになされている。特に、このゲーム装置においては、ハンググライダＨの影がモニタ画面に映し出され、プレイヤーはハンググライダだけではなく、この影も見ながらハンググライダを操作することが可能となる。
【００３３】なお、このゲーム装置においては、ハンググライダＨは、図２に示すように、周囲の山や森林の存在によって必然的に形成される曲折した飛行経路ＨＫに沿ってスタート地点ＳＴからゴール地点ＧＲに向かって飛行するようになっている。また、飛行経路ＨＫは、複数のパーツ（図２中の線で区画されたゾーン）に区分されており、ハンググライダＨがどのパーツを飛行しているかを検出ないしは監視することにより、そのパーツに対応した視界が映し出されるようになっている。
【００３４】図３は、本発明の一実施形態であるポリゴンの張付け方法及びその装置が適用された飛行シミュレーションゲーム装置の概略構成を示す斜視図である。なお、本明細書においては、図３に示すＸ−Ｘ方向を幅方向、Ｙ−Ｙ方向を前後方向といい、特に−Ｘ方向を左方、＋Ｘ方向を右方、−Ｙ方向を前方、＋Ｙ方向を後方という。
【００３５】ゲーム装置１は、枠体２と、この枠体２の上部後方に設けられた操作桿３と、この操作桿３を前後方向に移動可能に支持する操作桿移動機構部４と、枠体２の下部後方に設けられたプレイヤーの脚部を載置する載置部５と、飛行のシミュレーション風景を画像表示するモニタ６と、このモニタ６の画像表示をスクロールする制御部７とを備えた基本構成を有している。
【００３６】枠体２は、フロアＦ上に据え付けられる幅方向一対の基礎フレーム２１と、これら基礎フレーム２１に支持された側面視でＬ字形状の幅方向一対のＬ形フレーム２２とを備えている。この各Ｌ形フレーム２２は、頂部同士が水平杆２３により結合されて立設状態が安定化するようになっている。
【００３７】また、各Ｌ形フレーム２２の後方には、幅方向一対の中間フレーム２４が設けられると共に、各Ｌ形フレーム２２の前後方向中央部より後方寄りの位置には上下方向に延びる幅方向一対の立設フレーム２５が設けられている。各立設フレーム２５は、頂部の高さ位置が水平杆２３の高さ位置と同一になるように設定され、各立設フレーム２５の頂部と水平杆２３の上面部とによって平面視で略正方形状の桝形フレーム２６が支持されている。操作桿３、操作桿移動機構部４、載置部５、モニタ６及び制御部７は、枠体２の内外に取り付けられ、これによってゲーム装置１が構成されている。
【００３８】操作桿３は、枠体２の操作桿支持板２６ａに操作桿移動機構部４を介して前後方向に移動操作可能となるように取り付けられている。操作桿３は、正面視（載置部５から前方を見た状態）で略Ｕ字形状を呈し、操作桿移動機構部４の両側部から下方に向かって斜めに延びる左右一対の縦桿３１と、これら縦桿３１の下端部間に配設された把持部３２とからなっており、プレイヤーはこの把持部３２を両手で把持して前後方向に動かすことでゲームをプレイするようになっている。
【００３９】上記操作桿移動機構部４は、操作桿支持板２６ａに幅方向一対で設けられた軸受４１と、これら軸受４１に自軸心回りに回動自在に軸支された水平軸４２と、この水平軸４２の回動に対して抵抗力（付勢力）を付与する付勢部材４３と、水平軸４２の左端部に設けられ、水平軸４２の回動量を検出する可変抵抗器やポテンショメータ等の回動量センサ４４とを備えている。操作桿３の縦桿３１上端部は水平軸４２に一体に固定され、把持部３２を前後方向に操作することによって水平軸４２が自軸心回りに回動するようになっている。
【００４０】載置部５は、載置部フレーム５１と、この載置部フレーム５１に取り付けられた足置き台５２及び腰支持台５３と、載置部フレーム５１を幅方向に左右に移動させる載置部左右移動機構部５４とを備えている。足置き台５２は、その水平面に対する傾斜角度がプレイヤーが乗った状態で身体が少し前傾するように設定され、腰支持台５３は、その水平面に対する傾斜角度がプレイヤーの前傾姿勢を脚部で支持し得る程度の急勾配となるように設定されている。
【００４１】載置部左右移動機構部５４は、枠体２内の前方下部に箱型に組み付けられた内部フレーム２７に支持されており、載置部フレーム５１を幅方向に左右に移動させるための回動自在に支持された垂直軸５５と、この垂直軸５５に取り付けられ、垂直軸５５の回動に対して抵抗力（付勢力）を付与する付勢部材５７とを備えている。また、垂直軸５５の上端には、足置き台５２の揺動量を検出するための可変抵抗器やポテンショメータ等の回動量センサ５９が配設されている。また、足置き台５２は、その下方に幅方向一対の図略のコイルスプリングが配設され、このコイルスプリングの付勢力によって足置き台５２の水平位置が維持される一方、プレイヤーが左右いずれかの足に多くの体重をかけることよって左右が上下に揺動するようになっている。
【００４２】モニタ６は、枠体２の上部であって、上記幅方向一対の立設フレーム２５間に設けられた前方モニタ６１と、前方モニタ６１より下部の中間フレーム２４に設けられた俯瞰モニタ６２とを備えている。前方モニタ６１は、画面が後方に向いて略垂直に角度設定されているとともに、俯瞰モニタ６２は、画面が前上がりに斜めに配置され、これによって、プレイヤーが足置き台５２に乗って腰部を腰支持台５３に預け、把持部３２を把持した状態で前方に視線を向けると前方モニタ６１の画面が目視でき、下に視線を移すと俯瞰モニタ６２の画面が目視できるようになっている。
【００４３】制御部７は、枠体２の下部後方の空間に配設されており、図４に示すように、ＣＰＵ７０、モニタ６への表示を制御するための制御プログラムを記憶するＲＯＭ７１、及び処理データを一時的に保存するＲＡＭ７２を有し、回動量センサ４４、５９からの検出信号に応じて前方モニタ６１及び俯瞰モニタ６２に画像を表示させるようになっている。また、制御部７は、前方モニタ６１及び俯瞰モニタ６２に表示される前方及び俯瞰のシミュレーション画面のデータを記憶している磁気ディスク、光ディスク、ＲＯＭ等のメモリ７３，７４を備え、これらのメモリ７３，７４は、例えば、飛び立つ位置（山の頂上等）から、その山の周辺乃至近隣の風景であって、広い範囲に亘って模擬的に作成されたデータを記憶している。
【００４４】上記シミュレーション画面の中には、固定キャラクタである、例えば、図５及び図６に示すようなポリゴン地形ＰＴを含んでいる。このポリゴン地形ＰＴは、飛行の始点である飛び立った山、他の山、地面等を含んでおり、メモリ７３，７４は、これらの飛行の障害物となる固定キャラクタをそれぞれ必要数のポリゴンに分割し、各ポリゴンの各頂点座標と、これに張り付けるテクスチャとを対応付けて記憶している。すなわち、図５R>５はポリゴン地形を上から眺めた図、図６はその地形を斜めから眺めた図であり、ポリゴン地形ＰＴは縦横に配列された複数のブロック（フォント）ＰＢ単位で構成されており、各ブロックＰＢ内には三角形からなる複数のポリゴンＰＬが配置されている。各ブロックＰＢは、例えば、一辺が４０９６（ｘ，ｚ座標）の正方形とされている。
【００４５】また、メモリ７３は、上記固定キャラクタの他に、移動キャラクタであるハンググライダを形成する必要数のポリゴンの各頂点座標と、これに張り付けるテクスチャとを対応付けて記憶すると共に、地上に投影されるハンググライダの影を形成する必要数のポリゴンの各頂点座標と、これに張り付けるテクスチャとを対応付けて記憶している。メモリ７４も、メモリ７３と同様に地上に投影されるハンググライダの影を形成する必要数のポリゴンの各頂点座標と、これに張り付けるテクスチャとを対応付けて記憶している。
【００４６】なお、このハンググライダの影は、本実施形態では、ハンググライダの真上に設定される光源によってハンググライダの真下の地上に投影されるようになっている。また、このハンググライダの影は、本実施形態では、データ処理を簡略化するため、円形とされている。ＣＰＵ７０は、プレイヤーによる操作等に応じたハンググライダの画像データをメモリ７３から読み出し、ハンググライダの、例えば直ぐ後方の位置を視点とした映像を前方モニタ６１に映し出す一方、メモリ７３又はメモリ７４からハンググライダの影の画像データを読み出し、その影を前方モニタ６１又は俯瞰モニタ６２に映し出されるハンググライダの真下の地上に映し出す。ハンググライダが上空を飛行しているときは、その影は俯瞰モニタ６２に映し出され、ハンググライダの着陸時等ではその影は前方モニタ６１に映し出される。図７は、前方モニタ６１にハンググライダＨの影Ｋが映し出された状態の一例を示している。また、ハンググライダは、プレイヤーの操作によって、例えば、図５及び図６に示すポリゴン地形ＰＴの谷間を縫って山腹や地面に接触したり衝突したりしないようにして飛行する。
【００４７】ＣＰＵ７０は、操作桿３の操作量を検出する回動量センサ４４、及び載置部５の足置き台５２の操作量を検出する回動量センサ５９からの検出電圧に基づいて現在のプレイヤーの視点と視線方向とを算出する手段を有する。すなわち、ＣＰＵ７０は、操作桿３が基準位置にあるときの回動量センサ４４、及び載置部５が基準位置にあるときの回動量センサ５９からの検出電圧をそれぞれ基準電圧とし、これら基準電圧との差電圧分を操作量として算出する操作量算出部７０１、この操作量算出部７０１により算出された２つのデータから直前に算出されたプレイヤーの視点と視線位置に対する変化量を求める変化量算出部７０２、及び変化量を直前のプレイヤーの視点と視線方向とにそれぞれ加減算する加減算部７０３を有する。かかる演算を１／６０秒周期毎に実行して各データを取り込むことで、プレイヤーの視点と視線方向とを連続的に得るようにしている。なお、視点は、プレイヤーの飛行高度に対応し、視線方向は、飛び立った時の方向に対する現在の相対方向に対応している。
【００４８】また、ＣＰＵ７０は、得られた視点データと視線方向データとから、各モニタ６画面に表示されるポリゴンの表示位置、大きさ及び回転角度データを算出するポリゴン演算部７０４、それぞれのメモリ７３，７４から読み出された上記ポリゴンに上記データを当てはめて演算した後、演算後のポリゴンにテクスチャを張り付け、陰面処理を施しながらそれぞれの表示メモリ７５，７７にマッピング処理を行う画像処理部７０５を有する。
【００４９】表示駆動手段７６は、表示メモリ７５に書き込まれたハンググライダ及びその影を含む前方のシミュレーション画像を、例えば１／６０秒の周期で読み出して前方モニタ６１に出力し、表示駆動手段７８は、表示メモリ７７に書き込まれたハンググライダの影を含む俯瞰のシミュレーション画像を、例えば１／６０秒の周期で読み出して俯瞰モニタ６２に出力する。
【００５０】この結果、操作桿３や載置部５が基準位置から操作されることで、周期的に得られるプレイヤーの視点と視線方向に基づく前方のシミュレーション画像および俯瞰のシミュレーション画像が上記操作に応じて左右、上下方向にスクロールされる。このように表示される画面を疑似３次元画像とすることで、上昇、下降、旋回等した場合に、あるいは障害物自体の向きの変化等によっても、この障害物を３次元的に不自然さなく表示することができると共に、より臨場感を醸し出すことができ、少ないメモリ容量で、多数の画像を高速で表示させることが可能となる。
【００５１】なお、操作桿３及び載置部５に対する操作に応じたモニタ６画像のスクロール表示は次の通りとなる。すなわち、操作桿３が前方に操作されると、プレイヤーは上昇することになるので、前方モニタ６１に表示されているハンググライダを除く前方シミュレーション画像が下方にスクロールするとともに、俯瞰モニタ６２に表示されているハンググライダの影を含む俯瞰シミュレーション画像は小さくなる。逆に、操作桿３が後方に操作されると、プレイヤーは下降することになるので、前方モニタ６１に表示されている前方シミュレーション画像が上方にスクロールするとともに、俯瞰モニタ６２に表示されているハンググライダの影を含む俯瞰シミュレーション画像は大きくなる。
【００５２】また、載置部５が右側に操作されると、プレイヤーは右方に旋回することになるので、前方モニタ６１に表示されているハンググライダを除く前方シミュレーション画像が旋回と同期して左方にスクロールするとともに、俯瞰モニタ６２に表示されている俯瞰シミュレーション画像は同一の大きさを保ったまま同様に左方に回転及びスクロールする。逆に、載置部５が左側に操作されると、プレイヤーは左方に旋回することになるので、前方モニタ６１に表示されているハンググライダを除く前方シミュレーション画像が旋回と同期して右方にスクロールするとともに、俯瞰モニタ６２に表示されている俯瞰シミュレーション画像は同一の大きさを保ったまま同様に右方に回転及びスクロールする。また、操作桿３および載置部５が同時に操作されているときは、夫々のモニタ６に表示される画像はハンググライダを除き斜め方向にスクロールすることとなる。
【００５３】次に、ハンググライダの影を地上に形成する方法について、図８に示すフローチャートと共に説明する。なお、このハンググライダの影は、上記のようにハンググライダの真上に設定された光源によりハンググライダの真下の地上に投影されるようになっている。
【００５４】まず、ハンググライダにおける特定の点（例えば、ハンググライダに乗っている人物像の腰）Ｐ（（Ｐx，Ｐy，Ｐz）で示す。）がｘ−ｚ平面において対応するポリゴン地形を形成しているブロックＰＢ（すなわち、点Ｐの真下に位置するブロックＰＢ）を特定する（ステップＳ１）。これは、点Ｐのｘ−ｚ平面座標の各値Ｐx，ＰzをブロックＰＢの一辺の長さ４０９６で割った商によって特定することができる。なお、点Ｐの位置は、プレイヤーによる操作桿３等の操作に応じて制御部７で常に検出されている。
【００５５】次いで、ステップＳ１で特定されたブロックＰＢ内に配置されている複数のポリゴンＰＬの内、点Ｐがｘ−ｚ平面において対応するポリゴンＰＬ（すなわち、点Ｐの直下に位置するポリゴンＰＬ）を特定する（ステップＳ２）。これは、次のようにして特定することができる。すなわち、図９に示すように、ポリゴンＰＬを△ＯＡＢなる三角形とする。この△ＯＡＢと点Ｐとの関係は、基準頂点ＯからＰに向かうベクトルをｐとし、基準頂点Ｏから他の頂点Ａに向かうベクトルをａ、基準頂点Ｏから他の頂点Ｂに向かうベクトルをｂとすると共に、ｓ，ｔをそれぞれ係数とすると、ｐ＝（ｓ×ａ）＋（ｔ×ｂ）の式で表すことができる。この式において、ｓ≧０，ｔ≧０及びｓ＋ｔ≦１の３つの条件を満足するとき、点Ｐは△ＯＡＢの周ないし内部に存在することになる。従って、上記３つの条件を満足するポリゴンを求めればよい。
【００５６】なお、上記ｓ，ｔは、ａのｘ軸方向の成分をａx、ｚ軸方向の成分をａzとし、ｂのｘ軸方向の成分をｂx、ｚ軸方向の成分をｂzとすると、それぞれ数３により与えられる。
【００５７】
【数３】
【００５８】ここで、ｓ，ｔが上記３つの条件を満たすには、ＳＩＧＮ（
【００５９】次いで、ステップＳ２で特定されたポリゴンＰＬの上記点Ｐに対応する位置における法線ベクトルｎを求める（ステップＳ３）。すなわち、図１０に一例として示すように、ポリゴンＰＬの△ＯＡＢ平面における位置Ｐ´における法線ベクトルｎをポリゴンＰＬの△ＯＡＢの各頂点から求める。この求めた法線ベクトルｎを（ｎx，ｎy，ｎz）とする。なお、法線ベクトルｎは正規化されたものが採用されている。また、法線ベクトルｎは、各ポリゴンに対応してあらかじめテーブルに記憶されているものから求める（読み出す）ようにしてもよい。
【００６０】次いで、図１０に示すように、ステップ３で求めた法線ベクトルｎを垂直方向（Ｙ軸に相当）とするローカル座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚを設定し、このＹ軸となる法線ベクトルｎに直交する第１のベクトルを求める（ステップＳ４）。この第１のベクトルは、例えば、ローカル座標軸のＸ軸に相当する。すなわち、影はＹ軸の回転に影響を受けない円形であるので、Ｘ軸となるべき第１のベクトルＸを（Ｘx，Ｘy，Ｘz）とし、ポリゴンＰＬの△ＯＡＢの任意の２つの頂点Ａ，Ｂをそれぞれ（Ａx，Ａy，Ａz），（Ｂx，Ｂy，Ｂz）とすると、Ｘx＝Ｂx−Ａx，Ｘy＝Ｂy−Ａy，Ｘz＝Ｂz−Ａzとして求めることができる。この第１のベクトルＸも正規化しておく。なお、上記２つの頂点Ａ，Ｂに代え、ポリゴンＰＬを含む平面上の任意の２点を（Ａx，Ａy，Ａz），（Ｂx，Ｂy，Ｂz）として第１のベクトルＸを求めることもできる。
【００６１】次いで、図１０に示すように、上記法線ベクトルｎとステップＳ４で求めた第１のベクトルＸの両方に直交する第２のベクトルを求める（ステップＳ５）。この第２のベクトルは、例えば、ローカル座標軸のＺ軸に相当する。すなわち、この第２のベクトルＺは法線ベクトルｎと第１のベクトルＸの外積から求めることができ、この第２のベクトルＺを（Ｚx，Ｚy，Ｚz）とすると、Ｚx＝Ｘy×ｎz−Ｘz×ｎy，Ｚy＝Ｘz×ｎx−Ｘx×ｎz，Ｚz＝Ｘx×ｎy−Ｘy×ｎxとして得ることができる。この第２のベクトルＺも正規化しておく。
【００６２】次いで、上記の法線ベクトルｎと第１のベクトルＸとステップＳ５で求めた第２のベクトルＺとから任意の平面への回転行列を求める（ステップＳ６）。すなわち、この回転行列は、上記３つのベクトルを数４に示す行列とみなすことで得ることができる。
【００６３】
【数４】
【００６４】最後に、上記数４に示す回転行列を用いてポリゴンＰＬ平面にハンググライダの影を形成するポリゴンを張付ける（ステップＳ７）。すなわち、メモリ７３又はメモリ７４からハンググライダの影を形成するポリゴンの各頂点データを読み出し、上記回転行列を用いて影を形成するポリゴンを地形を形成するポリゴンＰＬの平面に重ねて表示する。この影は、陰面処理されて重ねられるポリゴンに対して優先的に表示される。影を半透明のテクスチャにすれば、影の下に位置する地形も表示するようにできる。上記ステップＳ１乃至Ｓ６の各処理は上記ポリゴン演算部７０４で実行され、ステップＳ７の処理は画像処理部７０５で実行される。
【００６５】なお、上記実施形態では、ハンググライダの影を円形にしているが、円形以外の他の形状としてもよく、ハンググライダと相似形状を有するものとしてもよい。また、本発明のポリゴンの張付け方法及びその張付け方法を実施する装置は、飛行シミュレーションゲーム装置に適用しているので、移動キャラクタである飛行体（ハンググライダ）の影を形成するポリゴンを、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に張付けるようにしているが、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に張付けるポリゴンは影に限らず、移動キャラクタに関連するマークであればいかなるものでもよい。
【００６６】さらには、固定キャラクタを形成するポリゴン平面に張付けるポリゴンは、移動キャラクタに関連するものだけではなく、固定キャラクタに関連するマーク（例えば、機銃掃射による弾痕、爆弾により表面に開く孔等）であってもよい。また、影等のマークを形成するポリゴンが張付けられる相方のポリゴンは地形を形成するものに限るものではなく、地形以外の他の固定キャラクタを形成するものであってもよい。さらに、固定キャラクタに限らず移動キャラクタを形成するものでもよい。また、ポリゴンの形状は三角形に限らず、四角形等の他の多角形状であってもよい。
【００６７】また、本発明に係るポリゴンの張付け方法及びその装置は、ゲーム装置だけではなく、訓練装置等の種々のシミュレータにも適用することが可能である。従って、本発明ではゲーム装置を含めてシミュレータと呼ぶ。
【００６８】
【発明の効果】以上のように、請求項１乃至８の発明によれば、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴンの張付け方法であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求める第１のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める第３のステップと、前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める第４のステップとを備えているので、各ステップにおける処理を簡単に実行することができる結果、地形等のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン上に例えば飛行体の影等のポリゴンを容易に張付けることが可能となり、地面に沿った形で影等を表示できる結果、実際に即した自然な表示が行える。
【００６９】また、請求項９及び１０の発明によれば、モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴンの張付け装置であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求める第１の手段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２の手段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める第３の手段と、前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める第４の手段とを備えているので、各手段における処理を簡単に実行することができる結果、地形等のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン上に例えば飛行体の影等のポリゴンを容易に張付けることが可能となる。
【００７０】また、請求項１１及び１２の発明によれば、移動キャラクタと固定キャラクタとが擬似３次元で表示されるモニタと、プレイヤーにより操作可能な操作手段と、前記操作手段による操作に応じた操作量を検出する検出手段と、前記検出手段からの信号により前記移動キャラクタのモニタ画面上での位置を算出する算出手段と、請求項１０記載のポリゴンの張付け装置を備えているので、地形等の固定キャラクタに飛行体等の移動キャラクタに関連する影等のマークを張付けることができる結果、よりリアリティの高いシミュレータを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるポリゴンの張付け方法及びその装置が適用された飛行シミュレーションゲーム装置がどのような模擬ゲームであるかを説明するための図である。
【図２】図１で説明した飛行シミュレーションゲーム装置におけるハンググライダの飛行経路の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態であるポリゴンの張付け方法及び装置が適用された飛行シミュレーションゲーム装置の内部構造を示す斜視図である。
【図４】図３に示す飛行シミュレーションゲーム装置の制御系を示す図である。
【図５】ポリゴン地形の一例を示し、そのポリゴン地形を上から眺めた図である。
【図６】図５に示すポリゴン地形を斜めから眺めた図である。
【図７】モニタ画面内の地面にハンググライダの影が表示された状態の一例を示す図である。
【図８】ハンググライダの影を地上に形成する方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】ハンググライダの特定点と三角形からなるポリゴンとの位置関係を説明するための図である。
【図１０】ポリゴン平面にローカル座標軸を設定し、ポリゴン平面における法線ベクトルと、法線ベクトルに直交する第１のベクトルと、法線ベクトル及び第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ ゲーム装置
３ 操作桿（操作手段）
６ モニタ
７０１ 操作量演算部（検出手段）
７０２ 変化量演算部（検出手段）
７０３ 加減算部（算出手段）
７０４ ポリゴン演算部（第１乃至第４の手段）
７０５ 画像処理部
Ｋ 影
ＰＴ ポリゴン地形
ＰＢ ブロック
ＰＬ ポリゴン
【特許請求の範囲】
【請求項１】 モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴンの張付け方法であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求める第１のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める第３のステップと、前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める第４のステップとを備えたことを特徴とするポリゴンの張付け方法。
【請求項２】 前記第２のステップは、前記第１のベクトルを（Ｘx，Ｘy，Ｘz）で表し、前記ポリゴンを含む平面上の任意の２点を（Ａx，Ａy，Ａz）及び（Ｂx，Ｂy，Ｂz）で表したとき、Ｘx＝Ｂx−Ａx，Ｘy＝Ｂy−Ａy及びＸz＝Ｂz−Ａzとして求めるものであることを特徴とする請求項１記載のポリゴンの張付け方法。
【請求項３】 前記任意の２点は、前記ポリゴンの任意の２頂点であることを特徴とする請求項２記載のポリゴンの張付け方法。
【請求項４】 前記第３のステップは、前記法線ベクトルを（ｎx，ｎy，ｎz）で表し、前記第２のベクトルを（Ｚx，Ｚy，Ｚz）で表すと、Ｚx＝Ｘy×ｎz−Ｘz×ｎy，Ｚy＝Ｘz×ｎx及びＺz＝Ｘx×ｎy−Ｘy×ｎxとして求めるものであることを特徴とする請求項２又は３記載のポリゴンの張付け方法。
【請求項５】 前記第４のステップは、数１に示す行列とするものであることを特徴とする請求項４記載のポリゴンの張付け方法。
【数１】
【請求項６】 前記キャラクタは固定キャラクタであり、前記擬似３次元空間上にはさらに移動キャラクタが表示され、前記マークは前記移動キャラクタに関連するものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のポリゴンの張付け方法。
【請求項７】 前記マークは前記移動キャラクタの影であることを特徴とする請求項６記載のポリゴンの張付け方法。
【請求項８】 請求項６又は７記載のポリゴンの張付け方法において、前記ポリゴンは固定キャラクタを形成する複数のポリゴンの中の１つで、かつ、前記移動キャラクタ位置の平面座標点を含むものであって、前記法線ベクトルを求める前に前記ポリゴンを特定するステップを備えたことを特徴とするポリゴンの張付け方法。
【請求項９】 モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴンの張付け装置であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求める第１の手段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２の手段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める第３の手段と、前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める第４の手段とを備えたことを特徴とするポリゴンの張付け装置。
【請求項１０】 前記キャラクタは固定キャラクタであり、前記擬似３次元空間上にはさらに移動キャラクタが表示され、前記マークは前記移動キャラクタに関連するものであることを特徴とする請求項９記載のポリゴンの張付け装置。
【請求項１１】 移動キャラクタと固定キャラクタとが擬似３次元で表示されるモニタと、プレイヤーにより操作可能な操作手段と、前記操作手段による操作に応じた操作量を検出する検出手段と、前記検出手段からの信号により前記移動キャラクタのモニタ画面上での位置を算出する算出手段と、請求項１０記載のポリゴンの張付け装置を備えてなるシミュレータ。
【請求項１２】 前記移動キャラクタは飛行体であり、前記ポリゴンの張付け装置は前記飛行体に関連する影を形成するものであることを特徴とする請求項１１記載のシミュレータ。
【請求項１】 モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴンの張付け方法であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求める第１のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２のステップと、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める第３のステップと、前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める第４のステップとを備えたことを特徴とするポリゴンの張付け方法。
【請求項２】 前記第２のステップは、前記第１のベクトルを（Ｘx，Ｘy，Ｘz）で表し、前記ポリゴンを含む平面上の任意の２点を（Ａx，Ａy，Ａz）及び（Ｂx，Ｂy，Ｂz）で表したとき、Ｘx＝Ｂx−Ａx，Ｘy＝Ｂy−Ａy及びＸz＝Ｂz−Ａzとして求めるものであることを特徴とする請求項１記載のポリゴンの張付け方法。
【請求項３】 前記任意の２点は、前記ポリゴンの任意の２頂点であることを特徴とする請求項２記載のポリゴンの張付け方法。
【請求項４】 前記第３のステップは、前記法線ベクトルを（ｎx，ｎy，ｎz）で表し、前記第２のベクトルを（Ｚx，Ｚy，Ｚz）で表すと、Ｚx＝Ｘy×ｎz−Ｘz×ｎy，Ｚy＝Ｘz×ｎx及びＺz＝Ｘx×ｎy−Ｘy×ｎxとして求めるものであることを特徴とする請求項２又は３記載のポリゴンの張付け方法。
【請求項５】 前記第４のステップは、数１に示す行列とするものであることを特徴とする請求項４記載のポリゴンの張付け方法。
【数１】
【請求項６】 前記キャラクタは固定キャラクタであり、前記擬似３次元空間上にはさらに移動キャラクタが表示され、前記マークは前記移動キャラクタに関連するものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のポリゴンの張付け方法。
【請求項７】 前記マークは前記移動キャラクタの影であることを特徴とする請求項６記載のポリゴンの張付け方法。
【請求項８】 請求項６又は７記載のポリゴンの張付け方法において、前記ポリゴンは固定キャラクタを形成する複数のポリゴンの中の１つで、かつ、前記移動キャラクタ位置の平面座標点を含むものであって、前記法線ベクトルを求める前に前記ポリゴンを特定するステップを備えたことを特徴とするポリゴンの張付け方法。
【請求項９】 モニタ画面内に作成される擬似３次元空間上のキャラクタを形成する多角形状を有するポリゴン平面に、マークを形成するポリゴンを回転行列を用いて張付けるポリゴンの張付け装置であって、前記ポリゴン平面の所定位置における法線ベクトルを求める第１の手段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルに直交する第１のベクトルを求める第２の手段と、前記ポリゴン平面に含まれ、前記法線ベクトルと前記第１のベクトルの両方に直交する第２のベクトルを求める第３の手段と、前記法線ベクトル，第１のベクトル及び第２のベクトルから回転行列を求める第４の手段とを備えたことを特徴とするポリゴンの張付け装置。
【請求項１０】 前記キャラクタは固定キャラクタであり、前記擬似３次元空間上にはさらに移動キャラクタが表示され、前記マークは前記移動キャラクタに関連するものであることを特徴とする請求項９記載のポリゴンの張付け装置。
【請求項１１】 移動キャラクタと固定キャラクタとが擬似３次元で表示されるモニタと、プレイヤーにより操作可能な操作手段と、前記操作手段による操作に応じた操作量を検出する検出手段と、前記検出手段からの信号により前記移動キャラクタのモニタ画面上での位置を算出する算出手段と、請求項１０記載のポリゴンの張付け装置を備えてなるシミュレータ。
【請求項１２】 前記移動キャラクタは飛行体であり、前記ポリゴンの張付け装置は前記飛行体に関連する影を形成するものであることを特徴とする請求項１１記載のシミュレータ。
【図９】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【公開番号】特開平１０−２３２９４３
【公開日】平成１０年（１９９８）９月２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平９−５０９６２
【出願日】平成９年（１９９７）２月１８日
【出願人】（０００１０５６３７）コナミ株式会社 (106)
【公開日】平成１０年（１９９８）９月２日
【国際特許分類】
【出願日】平成９年（１９９７）２月１８日
【出願人】（０００１０５６３７）コナミ株式会社 (106)
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