JP3004666B2 - コンピュータによるアニメーション方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明はアニメ映画の製作のための方法及び装置に
関するものである。そこでは生の男優や女優の動作はア
ニメ化されるべき図形や人物に関する情報を記憶したデ
ータと結合して記録されるのである。

背景技術 伝統的なアニメ映画の製作は時間の消費と確かな流れ
のなかで“ヒューマニズム”をもって動作する図形を作
り出すという困難な仕事のため煩わしいものである。多
くの漫画映画はいわゆるロートスコープ（rotoscope）
技術によって製作される。そこでは次に続く生の男優や
女優が撮影され、線描画は各々の映画のフレームから作
られる。この技術によって作られた漫画映画は“白雪姫
と７人の小人達”、“シンデレラ”、“101匹わんちゃ
ん大行進”、“ジャングルブック”等がある。しかしな
がら、この方法は時間の消費と費用がかかるという顕著
な結果をもたらす。近年においては、人物のふるまいを
データ技術の手段によってシュミレートする努力がなさ
れてきた。実際にはこの仕事はほとんど不可能であるこ
とがわかった。それはコンピュータに人間に関する完全
な身のふるまいのパターンを定義した情報をプロラムし
なければならないからである。この量を制御するシステ
ムは天文学的な大きなコンピュータの容量を必要とする
であろう。

部分的な解決方法も工夫されてきた。例えばコンピュ
ータ内で記録された会話音から唇の動作を再生するアニ
メシステムである。しかしながら、もし男優や女優が黙
っていればコンピュータの作成する口は閉じたままであ
る。口のアニメーションンは単に会話時に限られる融通
の利かないものである。

米国特許（US−Ａ）第3,510,210号はアニメ映画を製
作する技術について述べている。その中でアクターの演
じる動作は背景関連に関して多くの光学的に識別できる
アクターの参照点を記録することによってコンピュータ
へ入力される。そして記録された参照点は一定の間隔で
以前に記憶され相互に異なる姿勢や位置で描かれている
一群の図形と比較される。これは選定時刻におけるアク
ターに最も類似する姿勢や態度等の一群を選別するため
である。その中には選ばれた記録時間におけるアクター
に関するものと一致する身体の姿勢や位置を伴なったコ
ンピュータによって生成された漫画図形のイメージや一
連の絵が存在する。生成された絵は好んでゼロックスの
透明陽画としてコピーされる。それらは手操作で修正さ
れ、伝統的手法で撮影するためのセルを作るために適当
な具体的背景で補正される。

前述の米国特許第3,510,210号のなかで述べられてい
るアニメ技術には幾つかの欠点がみられる。それは高品
質のアニメ映画の製作には不向きなことである。考えら
れる適用領域に関する重大な欠点は、この技術が唯単に
アクターの動作の二次元の“アップフロント（upfron
t）”記録を許すだけであり、そのため漫画図形の縦と
横の動作にのみ限定されてしまうこと又別のカメラアン
グルからその図形を捕らえうる自由度も全く無いという
ことである。さらにはアクターの動作、対象物と他の図
形との相互交換、アニメ図形自体の組み立ての選択性、
背景の調整、そして陰影や反射の生成等コンピュータに
よる総合的な処理を可能とするための何らの情報も与え
られていないことである。もしこの場合これらの機能が
言及されているならば、それらはゼロックスの透明陽画
で製作されるセルの援助として手操作による従来手法に
取り入れられるのは明らかである。

米国特許第3,792,243号は位置を符号化するための手
法について教えている。その中で、異なる角度位置に調
整できるセクションをもつ人形が座標板の上に置かれて
おり、その座標板に投影された人形の選ばれた点は符号
化され、そしてコンピュータに記録される。人形の異な
る位置におけるその一連の投影点は収集され、そしてコ
ンピュータ処理によりアニメ化シーケンスを生成するた
めに、収集点間に中間データを書き入れることが可能と
なる。

米国特許第4,600,919号はいわゆるキードロウイング
により配置された絵の中間の絵の作り方について教えて
いる。描かれた絵は一つ又はそれ以上のジョイントを有
し、各々のジョイントは一セットの枝ベクトルと関係ず
けられている。コンソールの前のオペレータは枝ベクト
ルが置かれている局部的な座標をもつシステムを三次元
の位置、回転方向、及びスケールの変更において制御で
きる。従ってオペレータは中間の絵によって与えられる
アニメ動作を制御できる。

発明の目的 本発明の目的は多くの自由度の可能性について現在知
られているコンピュータ援助型のキャラクタアニメーシ
ョンシステムの限界を狭め、それに打ち勝つことであ
り、組織的な動作データの収集とグラフィック図形の表
現の両方において三次元の表現を提供すること、そして
人物から集められた動作データが対応するアニメ又は漫
画図形の動作シーケンスから取り出されるようにするた
めに、各々の接合されたボディーセグメントや部分の全
範囲の観察ができる一連の表現である美術家が作成する
キードローイング（key drawings）を記憶するキャラク
タアニメーションと呼ばれるものを製作することであ
る。本発明は動作データが抽出されるべき方法それ自体
や、アクターやすでに記憶されている図形が最小の明確
な部分に分類される方法は含まない。本発明は図形や対
象物が三次元の“固体の（solid）”物体として構築さ
れ、そしてアニメ動作がキーボード、マウス、会話形式
のその他のものでプログラムされるよく知られたデータ
アニメーションシステムとは明確に区別される。

本発明の主な目的はアクターの動作が管理され得るよ
うにし、そして同時にまたは短期間にアクターの行動を
再構築したり追体験する人物のグラフィック図形が生成
され、そして直ちにテレビモニターに表現されることで
ある。

本発明の他のもう一つの目的はアクターに関する基本
的な動作パターンに基づいてアニメ製作者の側に広い自
由な表現の大きな機会を与えることである。

発明の要約 前述の発明の目的は以下に続く請求の範囲に定義され
るアニメーションの独創的な方法とアニメーション装置
によって達成される。以下に詳細に述べる。

本発明はそれぞれ個々の人は固定した又は継ぎ目の位
置で結合された多数のセグメントから成る一つの実体と
して考えられるという理解に基づいている。そこでは各
々のセグメントは球の中心に内部取り付け点、そして球
の表面のどこかの位置に外部取り付け点を持つ。順番に
内部取り付け点は他のグラフィックセグメントの外部取
り付け点となり、その外部取り付け点は次のセグメント
の内部取り付け点となっていく。相応じてアニメ化され
るべき図形は相当するセグメントにまで分割され、各々
のジョイントが単一の制御コードを割り当てられるジョ
イント区域をもって定義される。

本発明によれば、俳優の演技は前述のジョイントに対
応する測定点でこの分割に基づいて管理され、これら測
定点の三次元位置座標は登録され、そして後には漫画図
形の改良や表現に使われる。すなわち本発明は位置そし
て動作データを実時間内に生のアクターから取り出し、
そのデータからコンピュータに記憶された漫画図形の対
応するアニメシーケンスを生成するという概念を基本と
するものである。これが唯一発明に係るアニメーション
システムの基本概念であるが、さらにこのシステムは以
下に述べるように広い処理機能をも含む。

好ましい具体化の記述 以前に述べたように、この発明は俳優から出発してア
ニメ漫画映画を製作する新しい方法に関するものであ
り、その俳優の動作パターンはコンピュータのメモリに
記憶された漫画やグラフィック図形の対応する動作を生
成するためにデジタル形式で登録される。

アクターによって実行された動作は好んで６つに区分
されたセクターと、その動作グループすなわち頭、胴
体、左腕、右腕、左足、右足に含まれるセグメントに識
別されそして記憶される。漫画図形は期待された連続的
な動作パターンに対して割り付けられた部分コードを有
する各々のボディーセグメントについての多数のキード
ロウイングの形式で記憶されている。例えば、アクター
の左腕がある位置にあるとき、この腕の位置はジョイン
トに含まれる位置の値を代表するものとして識別され、
記憶される。これらの値は対応するコンピュータに記憶
された腕のセグメントを呼び出すか、又わ近似している
キードロウイングから対応する腕のセグメントをコンピ
ュータ内に構築するのに使用される。例えばモニタース
クリーン上に示されている図形編集において、腕の線描
画はそれぞれのジョイント位置で他の身体部分と一緒に
置かれ、そしてまだ処理がなされていない場合にはアク
ター風に動く漫画図形となる。

図形データの記録 選ばれた漫画図形は好んで対応するセクター、頭、胴
体、腕、足、そしてその中に含まれるセグメントに分割
される。美術家は各々のセグメントに対してボディーセ
グメントに関して実行される全ての動作を描くのに必要
なだけのキードローイングを作成する。連続したキード
ローイングはコンピュータが二つの相互に近接した線描
画から中間の位置を組み立てできる程にお互い類似して
いることが良い。コンピュータメモリにデータを入力し
たときは、後に色彩が施されるこれらの領域には図形の
着色が背景や周囲によっ変更及び調整できるようコード
が与えられるのが良い。

アクターの動作の記録 アクターは光学的又わ電磁的記録システムの前で演じ
る。そのシステムはアクターの動作を少なくとも３つの
測定角度から連続的に記録し、そしてその動作データが
複数のジョイント位置とそれら相互の角度関係の動作ベ
クトルの形式で登録できるように動作データを転送す
る。このデジタル化された形式により、各々のセグメン
トの動作位置はコンピュータメモリに記憶されたグラフ
ィック同等物を呼びだしうるコードになる。

組み立てと出力 漫画図形のセグメントを記録するとき、各々のジョイ
ント位置は次のボディーのジョイントへのそれぞれの連
結として与えられる。図形はこのデータのためにセグメ
ント相互の前後配置関係の情報と共に組み立てられ、又
わまとめられる。そして図形は映画／ビデオ形式で生成
される。

機能処理 アクターは単にデータの生産者と考えられ、そしてア
クターのボディーの構築については図形のいかなる外観
上のものも重要ではない。なぜならば本システムは体形
を測定するのではなく、ことなるボディーメンバーとジ
ョイントの相互の角度関係を測定するだけだからであ
る。言い換えれば、測定点の配置は局部的であり最も近
い内部ジョイントと関係する。アクターを走査した結果
は純粋にシステムに含まれる処理、修正及び調整設備の
ための基礎資料と考えられるのである。

図形動作の速さはアクターの走査密度により左右さ
れ、又わ決定される。映画／ビデオの標準速度は25/29
フレーム／秒である。すなわち、図形動作の速さはアク
ターの動作を高いか又は低いフレーム速度で記録するこ
とにより増減出来る。

全体や部分的な動作のダイナミクス（dynamics）はボ
ディーの動作を与えられた倍率で記録することにより制
御される。例えば、全ての水平動作は1.2倍で又わ全て
の腕の動作は1.4倍で記録される等である。

さらには、一定値がセグメントの位置コードに付加さ
れてもよい。それにより水平又は垂直面に関するその定
数“作業位置（working position）”で、例えば傾斜位
置を得るようにしてもよい。

動作ダイナミクスは、いわゆる条件要項（conditiona
l feature）を導入することによっても変化する。例え
ば、もしアクターが頭を与えられた速度より速く動かし
た場合には、その前までの一連の動作は実時間で記録さ
れるがその後の動作は多重録画されるか、与えられた長
さだけ遅れるかのどちらかである。そこでその動作は圧
縮され縮小された形で公開される。

そのような条件要項は又“包み形式（envelope forma
t）”でも使われ、すなわち動作ダイナミクスに限界値
を定義し、それを越えた時は時間の圧縮や伸張などの適
切な操作をおこなう。それはX,Y又はＺ方向又は全ての
方向の動作において個々のセクターを操作できる。

与えられた動作を定義することで、その動作は前述の
条件要項によりプログラムされた動作に置き換わる。

いくつかの相互に異なるそして同時に活動的な漫画図
形はアクター動作の三次元の記録から得られるデータに
より制御される。これらの図形は相互に異なる遠近図か
ら得ることができ、やがてはお互い場所を移され、そし
て相異なる外観を呈するかもしれない。しかしながら個
々の動作パターンに対するデータは一つ又は同じ動作源
でもよい。

髪や防止のようなパラメータは異なる動作ダイナミク
スとして個々に記憶できる。そして後に条件要項により
呼び出されて図形に組み入れられる。（例えば、もし図
形がiii/秒より速く動いたときは、髪のシーケンスiii
を組み込みなさい等）。

図形と物体間の相互作用を伴う場面はシステムの中に
含まれる“ダミー（dummy）”で実行され、位置と動作
に同一記号が与えられる。液体のように記録することが
容易でない題材はダミー（例、バケツから取り出された
ボール）で記号が付され位置付けられる。ダミーは図形
記号の位置を組み立てる時に、それについて記憶されア
ニメされた水のシーケンスの方向や速さと関係する。

二人のアクターの相互作用は別々に個々のアクターと
して記録される。アクターの相手の位置は、図形を組み
立てる時にアクター相互の位置が調整できるように定義
されたダミーにより記号が付される。

これらの操作はアクターを記録する時に“オンライ
ン”で出来る。しかしながら実際問題として思考錯誤に
より先を知ることは大切なことであり、実験の可能性は
まさに重要である。そのため、後の機会にアクターの未
だ処理のされていない行為を調整し、処理するために視
覚的なビデオ形式とコンピュータメモリに調整された形
式の両方でそれを記憶しておくことは有益である。

会話及び顔の表現 会話と顔は分けたほうが都合良く記録される（従来の
ダビングの場合のように）。適当なデータは、アクター
の位置によって当初から決てい済みの角度における会話
や顔のグラフィック表現を制御するために、出力に挿入
される。

漫画やグラフィック図形の口の動きはアクターによっ
て発せられる音声や一定声の分析などにより生成され
る。例えば、米国特許（US−PS）第4,260,229号の方法
により又は好んで光学的にアクターの口を作成したり、
主軸を変更できる簡易モデルに対して口の形を分析した
り識別したるすることが行われる。そのモデルは様々な
人の口の表現や態様に一致する多くの異なる形状を定義
するのに用いられる。これらの口の表現の各々には連続
した識別コードが与えられ、それにより編集は一致する
形状や表現に対応する記憶されているグラフィックを用
いてて行われる。

例えばアヒルのくちばし等のように複雑な口の構成の
場合、その形状は、美術家の形状とアクターの唇の動作
で制御される口の形状に従った線状のグラフィックを生
成するコンピュータの三次元モデルにより組み立てられ
る。

口はCCDカメラシステムで分析するために光学的に探
知しうる点、例えばセルスポット（SELSPOT）や、後に
いわゆるスネークソフトウェア（SNAKE software,Schlu
mberger Palo Alto Research）を用いた形状変更により
分析されるダッシュマーク付きの唇の形式で、識別可能
な色記号により記号が付される。ボディーの動作の再生
と同様に、口の動きのダイナミクスも又操作することが
できる。

目やまゆ毛の形状や姿態に関するデータは又簡易形式
と幾何学的に照合することにより同様な方法で扱われ
る。そして編集は記録されたグラフィックの再現により
なされる。虹彩の位置データの分析と転送に関しては、
得られた解決策は円の形状は識別でき楕円内に位置する
という方法として知られている。

図形とイメージの編集 長い一連の動作が動作の速度を上げることなく短縮さ
れ、又は継ぎ合わされるために、システムはセクターと
セクターを組継ぐ両側で最も類似した動作位置を捜すこ
とができる。より好ましい具体的な場合として、このこ
とは各々の位置が一連の組継がれる最も近い所にある時
に６つの相異なる場合にセクターを継ぎ合わすことをい
う。

本システムはさら従来のアニメーション技術を結合す
ることができる。そこでは長いシーケンスは描かれてか
らコンピュータメモリに入力され、そして図形の組み立
ては、イメージ（“ダミー”−関係する又はそなえ付け
の）内の速度、全体のバランスそして位置により定義さ
れる。最終結果に至る前に、製作者は従来の映画／ビデ
オ製作と同じ方法の可能性を有する。すなわち切断、検
視、画面分割、傾斜、遮蔽、全画面、半画面そして大写
し等である。

図形の彩色は記憶時に定義された領域と関係する。こ
れらの領域は望ましい色調、濃淡、色あい等で、又は周
囲の背景色に基づく条件で調整される。

本システムはさらに又周囲や背景のさし絵の中の図形
をふくむ。図形の陰影は見つめられる光の角度に基づい
てアクターの三次元の位置から生成される。図形の陰影
は同じ記憶データではあるが透明写真植字により水平方
向に圧縮されたかたちで生成される。

背景のさし絵は、もしそれが動く要素を含む時は一つ
のシーケンスとして記憶される。それは又、図形が周囲
の中で前方又は後方の要素となり得るように異なる深さ
レベルで記憶される。

それは又同じシステムによる線描画の代わりに写真に
キー（key）位置とセクターを与えることができる。こ
の場合、アクターの動作は人物図形、あやつり人形的図
形、物体、動物等を制御するもとになる。

この独創的なアニメーションシステムは即座に見える
結果や図形の動作パターンに最適な自然性をあたえ、又
従来の映画と比較しても積極的に編集や調査分析が可能
となり、そして実験や調整の広い範囲での自由度を提供
するものである。

実施例 最大の融通性と芸術的有用性を提供するために、本発
明によるシステムはアクターの記録以外のデータを入力
する方法の選択しが与えられている。例えば、ライトペ
ン、マウス、デジタイザー等である。

次の編集、例えばマウスの場合、編集処理はＸ平面と
Ｙ平面のそれぞれの二つの格子によってなされる。

漫画図形の組み立ては中心、正面、背面の三つの定義
された深さの平面各々にセクションごとにアドレスされ
る。これは記録処理の間にセクター相互の位置に関する
条件要項に従って自動的に行われる。

本発明はここで添付図面に関してより詳細に述べられ
る。その中で 第１図は本発明を達成するための構成の一つの具体例
のブロック図である。

第２図はあるイメージにおける一つのセクションの線
描画（グラフィクス）の一シーケンスを描いたものであ
る。

第３図は第２図の図形の一枚について記憶されている
変形（variants）の例を描いたものである。

第４図は漫画図形の適合する口の形状を比較したり、
呼び出したりするための標準的な幾何学的形状の記憶さ
れている変形の例を描いている。

第５図はアクターの目とそれのグラフィックの変化と
の間の相違を描いている。

第６図は一つの例に関して本発明を説明するために円
を伴うマッチ棒図形をグラフィック的に示したものであ
る。

第７図は身体の均整がアクターのそれと全く異なる図
形を描いている。そして 第８図はいかにして一つの図形があるグラフィックイ
メージから他のそれへと変化するかを描いており、そし
てまた図形の動作について描いている。

第１図はアクター１を図式的に描いており、又M1,M2,
M3等の複数の測定点に関しては記録されている。記録装
置又はシステム２は空間におけるこれらの点の位置を記
録する。記録システムそれ自身はこの発明部分ではな
い。市場には種々の異なった種類のシステムが存在し、
事象が継続している間はアクターの動作に関する三次元
情報を記録することを意図したものや、そいてこの情報
をコンピュータメモリにデジタル形式で記憶し“データ
シュート（DATASUIT）”のようにアクターの特別な服装
に関連する記録システム２としたものや、他の“セルス
ポット（SELSPOT）”のように測定点がアクターに別々
に当てられる記録システムとして使用されるようにした
ものなどがある。これら両システムは特別にイメージシ
ーケンス用に改良され、アクターのそれぞれのジョイン
トや記録シーケンス内でそれぞれ登録された動作の三次
元座標リストを提供する。

アクターの各々のジョイント部分が空間におけるその
角度位置に関して登録されることは本発明の特別本質的
な特徴である。前に述べたデータシュートシステムは電
気的な三次元探知器と結合して光ファイバーにより機能
し、絶対カーテシアン座標を構成する。前述のセルスポ
ットシステムは走査カメラにより機能する。

記録システム２は記録に関する限り記録に最も適した
システムがそれだけで使われるか、又は他の種類の記録
システムと一緒に使われるかのどちらにしても幾つかの
異なる種類の記録システムとの結合からなりえ、例え
ば、データグローブ（DATAGLOVE）システムのように指
の動作のような複雑な動作を表現することを特に意図し
た良く知られたシステムが使われる。異なるシステムは
目や口の動作のような顔の表現のセグメントを記録する
ために使われ、その記録の結果が本発明に結び付くよう
に利用される。

記録システム２における記録は、アクターが演じてい
る一連のシーンの間中オンラインで、例えば正規の映画
やビデオ映画の標準画面である１秒当たり25又は29動作
記録で、又はその倍でなされる。各々の動作記録は全て
の測定点の記録を含む。記録システム２は生成されたア
クターの動作情報を装置３に渡し、装置３はこの情報を
直接ワークステイション４に渡すか、その目的に合わせ
て記録媒体装置５に渡す。ワークステイションは例えば
PC対応のコンピュータ形式でもよいし、日立のGDPのよ
うなグラフィックコンピュータでもよい。

装置５の記録媒体はフロッピィディスク、磁気テー
プ、CDディスク、又はそのような大量のデータを記憶で
きるどんなタイプの固定メモリでもよい。この記録方法
は適切なアクターの一連の演技が適切な時間に記録さ
れ、必要な時にファイルシステムから取り出せることを
可能とする。この場合、装置３はワークステイション４
より制御される読みだし装置として機能し、装置５内の
記録媒体から情報を読みだし、この情報をワークステイ
ションへ転送する。そこでは、情報はこの目的のために
割り付けられた一時作業メモリ６の特定領域に記憶され
る。外部メモリ７はアニメ化されるべき漫画図形や図形
のセグメントを含むデータベースを含みワークステイシ
ョン４に接続されている。

第２図はデジタル形式で記録された図形の頭の線描画
の一シーケンスで、別の空間角度から見たものを描いた
ものである。これに関する本発明の重要な特徴は記録さ
れたセグメントの線描画はある演技の範囲内で異なる位
置から描かれていることである。すなわち、セグメント
は単に二次元要素として記憶されているのではなく、各
々のセグメントはさまざまな遠近法的構成で表現されて
いる。それは可能ならば、美術家によってセグメント動
作を潜在的な三次元の範囲で表現するグラフィックテン
プレートに描かれる。上腕、下腕、手等の他の身体の部
分に関する情報も同じシステムにより記憶される。頭の
イメージはこの文脈において最も良く説明されている。
上腕のイメージは例えば、実体的には空間での優勢な角
度位置により腕のジョイントの一つを表す中心位置の開
始点から、遠近法で描かれた異なる長さの管（tube）の
外観を呈す。当然、各々のセグメントのイメージは論理
システムにより記憶される。それはコンピュータがアク
ターのイメージに対応しアクターのセグメントに対応す
る空間角度を知ったときに、記録されるべき各々のフレ
ームの記憶されたシーケンス内の正しいイメージを容易
にアドレスできるものである。そのような論理システム
の例は第６図に関連して以下に述べられている。

第２図に示された一シーケンス内の顔は全て同じ表情
を持つ。生き生きと表現するには漫画図形は違う顔の表
現が与えられなければならない。目、まゆ毛、口、そし
て付加的に題材（アクター）のほおも又記録される。以
前行ったように、キーレコード（key records）は漫画
図形の動作スペクトル（spectrum）で記憶される。アク
ターの顔の表現、例えば目の動き、まゆ毛の動き、そし
て口の動きは同一時刻に記録用装置２に別々に記録され
る。そして又漫画図形の編集に際してはメモリ６に記憶
される。

第３図はより大きいスケールで第２図の顔Ａを示し、
顔が同一視覚内の演技の違う表情をしたあるシーケンス
を描いている。その代わり口は別々に記憶された口の形
状の索引から得られる。例えば、索引は第４図に図式的
に描かれている。口の長さや口が開いたり閉じたりする
程度は、口の高さとして下文に引用されてはいるが、特
別のアルゴリズムによって空間の頭の優勢な角度位置に
適合される。このアルゴリズムは口の索引と結合して外
部メモリ７に記憶され図形に関する限り全く特別に適合
せられるか、又はワークステイションにそなえ付けのソ
フトウェア内に組み込まれていて、この場合はあらゆる
タイプの口の索引にたいし同じく適用される。

もし可能ならば、ある対応する手続きが第３図に描か
れているように顔全体の表現を生成しうる。これにより
第２図に示されている顔が具体的に固定され明らかとな
る。

口の場合は、口の長さと高さのディメンジョンを決定
するためにＸとＹの二つの軸を有するトツ状の楕円から
始めるのが実際的である。なぜなら、これらの軸の交点
を移動することができ、それにより楕円の中心位置を変
更して非常に多くの顔の表現が創作できるからである。
これには口の両端を上げたり下げたりする想像上の又は
思考上の垂直軸によりトツ状の楕円を“曲げる（twisti
ng）”可能性が付かされるであろう。この幾何学的モデ
ルはそのプログラムされた相対物を呼び出すために、連
続した動作のあるフェーズ（phase）を識別するのにの
み使われるということに留意すべきである。すなわち楕
円それ自体は転送されない。

アクターの又は題材の口は好んで二本のはっきりした
（clear）（直線）線により、あるいは光学的に読み取
り可能な点で印ずけられる。もしこの変形が図形のログ
ラムの中に含まれているならば、題材の歯は唇の表現の
中に含まれる。ボディーの再生の場合と同様、口のダイ
ナミクスは転送時に用いられる倍率でより大きく、又は
より小さく再生される。

特に顔の表現の場合には、描写のために必要とされる
仕事が、例えば口の全ての考えられる表現や全ての各々
の個々の表現の三次元の位置にまで及ぶなら、それは全
く過大であると言わざるをえない。このような場合、各
々の表現に関する限り一つのみ絵を描き上述の表現のた
めに三次元の位置関連を与えるために、ワークステイシ
ョンで適当なアルゴリズムによって処理される数学的三
次元モデルを構築したほうが効率的である。この場合、
各々の表現モデルは多数の与えられた点及び、又は線
（ダッシュ）を持ち、それらは口の予期された表現や模
倣に関する顔の部分の対応する点及び、又はダッシュに
置き換えられる。計算された模倣位置の大きさは前述の
適応が可能なように調整される。

目の動きは同様な方法で記録される。適当な識別モデ
ルはこの場合もトツ状の楕円形式である。マスターモデ
ルやアクターの人の瞳の位置ずけは良く知られた方法に
より、予め描かれる位置を制御する。これに関して用い
られる方法は良く知られて入るので、ここでは述べな
い。

第５図の上の並びにおける目はアクターの目に焦点が
合わされたカメラによってなされたカメラ記録を描いて
いるのに対して、下の並びにおける目の各々はそのグラ
フィック的変形に対応する。まゆ毛の中心は“目の楕
円”の中心と関係する。幾何学的形状は一対の調整した
変形を有する補償可能な弧でもよい。いろいろな位置に
おいて、漫画図形の目の形状は第５図に示されているよ
うにまゆ毛の位置にはよらない。

第１図にもっどて、ワークステイションは記録される
べき各々のフレームに対して、図形を編集する。従っ
て、アクターの記録されているセグメントの一つであり
好んで開始点とされる胴体の下の部分の開始点M1から始
まる上述した図形は、メモリ６から例えば胴体の部分と
して呼び出される。第１図の具体的描写において、この
部分はお互いに固定された関係をもつ四つの測定点M1,M
2,M4,M5を有する。メモリ６は胴体の姿勢、例えば胴体
の曲がり、ねじれ、又は測定点のカーテシアン座標等に
関する計算結果をそこへ書き込んである。ワークステイ
ション４はメモリ７から記録された胴体のイメージを読
み出すために、及びメモリ６から読み出された測定点と
の相互関係に基づいてこのイメージをメモリ６へ記憶す
るために正しいアドレスを計算するようプログラムされ
ている。M2とM3点の間に位置する上はくはこれ以降にの
べられている。

ワークステイションはメモリ内に記憶されるM2とM3点
の間のセクションを捜すためメモリ６を検索する。メモ
リ内には前述の測定点の座標形式か装置２に記録された
当初の形で記憶されている。前者の場合はワークステイ
ションは優勢な角度位置を計算するか又は直接角度位置
として、例えば装置３で先に計算されたものとして計算
する。このように個々のセグメントの計算が実行される
時間は、その中ではシステムの装置はおよそ比較的自由
な選択がなされるのであるが、各々の独立した場合での
優勢な状況によって決定される。この結合の一つの基本
的な要素は、ワークステイション４は問題とされている
イメージのセグメントに関してメモリ６に記憶されてい
る情報に基づいて、直ちに又は先に決定された仕方でイ
メージを処理した後でのどちらであろうが、正しい三次
元位置に関して必要とされるセグメントのイメージをメ
モリ７から得ることのできるアドレスを知ることができ
る。例えば、もしM2とM3点の間にある上はくがメモリか
ら取り出された場合、上はくは胴体のM2点のごときイメ
ージ内に位置ずけられ、そして上はくのM2点は（この点
は動作範囲の中心に位置している）お互いに重複するで
あろう。それぞれの継ぎ又は接合点はジョイントと呼ば
れる。

ワークステイションはこのようにメモリ６を編集し、
その中に記憶されたデータから、正しいイメージ部分を
メモリ７のデータベース内で発見しうるアドレスを知
り、ある選ばれたシーケンス内でその得られたイメージ
を継ぎ合わせ、モニター８や映画の映写領域上等のよう
な一つ又は多数の表示装置に組み立て結果を表示する。
第１図はモニターの一方にアクター１に関して測定点M
1,M2等から発生する漫画図形を例示している。マッチ棒
イメージ１はさし絵の都合で実際にはグラフィック図形
の中には含まれていないけれども図10に折れ線で示され
ている。

図形は都合良く最初はアニメ製作の間はモニター８に
表示される。操作員は操作制御システム11により、いか
なる必要な調整もキーボード、マウス、デジタイザーボ
ード、又はそのようなものにより可能である。完全なグ
ラフィック図形は一時的にメモリ６やフロッピィディス
ク又はそのようなある適当な記録媒体に記録されよう
が、記録媒体装置12に格納されるか又は装置９に写しだ
されてもよい。例えば、グラフィック図形の一連の長い
動作は記録媒体や装置12のキャリアーに記録されてもよ
い。そしてやがては後の時点で読み出され、各々の編集
や表示のシーケンスは装置12の二次媒体に記憶されるの
がわかるのであるが、組み立てられた表現を生成するた
めに一つ又は類似する記憶された図形及び背景又はその
どちらかのイメージに組み立てられる。

第２図と第３図が示しているように、少なくともとも
に継ぎ合わされ又は蝶番式に結合される。各々のセグメ
ントは円の形式でさまざまに異なった角度位置で記憶さ
れる。その中でセグメントの変形は先に決定されたスケ
ジュールに従って直前に生起したグラフィックセグメン
トの中心として外部ポールに継がれ又は蝶番式に結合さ
れる方法を用いて描かれそして又継がれる。セグメント
の全てのサークルイメージはセグメントの動作範囲を形
成する。位置が詰められそしてそっくりそのままの状態
で描かれるのがサークルイメージである（もちろんサー
クルラインはない）。アクターの測定点に対応する次の
ジョイントはサークル内のある位置やその状況で発見さ
れ、そして印を付されているものやメモリ７のサークル
イメージと結び付いてデジタル的にラベルを付されてい
るのを発見される。その結果ワークステイションは前述
のサークルイメージを読み出すことができ、次のジョイ
ントのイメージの位置を計算することができる。すなわ
ち、前述のジョイントのイメージの位置と次のジョイン
トの位置に基づく継手の位置である。

サークルイメージ形式で全てのセグメントイメージを
記憶することは実行可能ではあるが、各々のジョイント
が代わりに単に中心点から出発した描写として記憶され
るということは理解しがたいことである。

第６図は直後に次に従うセグメント全ての継手位置が
記憶されたサークルの状況に基づいて置かれている場合
の組み立てられたマッチ棒人間を描いている。すなわち
マッチ棒人間は全ての測定点が二次元の平面（いわゆる
アッププリント記録）に置かれるような位置にある。そ
れは、実際、まことに一風変わったものである。

例 この例は第６図に関するものであり、いかにしてグラ
フィックや描かれたセグメントをもってアクターの記憶
されたケジュールが実際に実行されるかを述べている。

アクターの記録は18点で記されている。座骨で３点、
胴体で４点、頭で３点、左右の腕と左右の足でそれぞれ
２点である。これらの18点は15の動作範囲となる。（こ
の場合、指は外形を有する物体として構成される。もし
完全に統合された指が望みならば、20の測定点が必要と
される。） 図形はセグメントに記憶される。頭＝１セグメント、
胴体＝１セグメント、おしり＝１セグメント、各々の腕
＝３セグメント、各々の足＝３セグメントこれらは９種
類の範囲となる。そこでは両腕や両足は相互に同じデー
タベースのデータから左右の位置に生成される。順次、
これは９×32＝288キードロウイングを記憶することに
なる。

各々のボディーセクターの動作範囲は三平面のら旋状
のものとして定義される。そこではＸは360度の水平範
囲をいい、Ｙは対応する垂直範囲をいい、そしてＺは深
さの範囲をいう。Ｙの位置はＸ方向に完全に一回転する
ごとに１度移動する。Ｚの位置はＹ方向に完全に一回転
するごとに１度移動する。

もし動作分析が回転当たり240点及び主軸（1.5度）と
決められたならば、理論上のスペクトル数は 1の間隔当たり Ｘに対して ０−239 240の間隔当たり Ｙに対して ０−57360 57600の間隔当たり Ｚに対して ０−13824000 となる。

その値は物体を見ることのできる全ての位置を意味す
る。しかしながら、動作スペクトルはＹとＺが各々の範
囲の半分に達したときに繰り返される。すなわち高い数
値はデータ量よりもむしろ数値的同一性を示している。
希望する線描画はキードロウイングで７つのセクターを
求めて走査される。“キードロウイング”によってコン
ピュータが中間物を構築することができる十分密度の高
い位置周波数で線描画が生成される。前にも述べたアル
ゴリズムによればセクター当たり32キードロウイングは
動作スペクトルの視覚的に表現するのに十分な基準であ
る。

キードロウイングはそしてＸ方向30,Y方向7200,Z方向
1728000の間隔内の数値とともにデータベースに記憶さ
れる。

三つの段階におけるパワーとして動作主軸を走査する
ことにより、ある時に唯一の値を与えている間は動作の
連続した進行を定義することができる。それはアクター
の動作データを記憶された図形の動作データに一致させ
るためには欠くことのできないものである。

記録システムは最大50点×３（X,Y,Z）、60回／秒読
み込むために最大9KHzのサンプリング速度を必要とす
る。これに加えて１分間に180,000（a/Mbyte）生成され
るパラメータを記憶できるバッファが必要である。この
バッファはおもにハードディスクである。アクターのパ
ラメータはデジタル的に例えばビデオテープ上に記録さ
れる。

本システムは人物図形を多数の領域の連結とみなす。
各々のジョイントは次の内部ジョイントやピボット（pi
vot）点との関係で動作領域を示している。その“中
心”との関係で分離したそれぞれのジョイント位置を定
義するために、内部ジョイント座標値はサンプリング時
に外部点の座標値から引かれる。これにより中心のゼロ
設定がなされる。重複領域はアクターの腰骨にある中心
点から描かれる。描かれるべき図形上の予期されるカメ
ラの投射角度は全てのジョイントやピボットの位置の座
標値を足したり、引いたりすることによって決定され
る。予期される光源の投射角度は同様な方法で決定され
る。図形に投影された影は、光の座標に基づき他の図形
から生成される。図形は一次元の投影画として生成され
る。それは表面を保護された原画の接点に縦方向の光り
を折り重ねたものである。この平坦な“図形”は、それ
から透明且つ均質に色ずけされる。

データベースキードロウイングの構造的な挿入を行う
ために、使用者には多くの“グリッド（grids）”や又
はテンプレートが提供される。全体のバランスや位置を
納得いくものとし、次のボディーへの連結がデジタル処
理で定義されることを確実なものとするのにグラフィッ
クファンデーションがある。これはデータベースに記憶
された統合プログラムルーチンとして構成され、ワーク
ステイション４により読み出される。そこではアニメ製
作者が図形の異なるボディーセクターに対して測定値を
与え、その後いわゆるデジタイザーボードと呼ばれる形
式で、もしあるならば制御装置11のために直接的にボデ
ィー部分を“描く”ための基礎としてモニター８のスク
リーン上にそれぞれの“グリッド”を送り込むか、又は
伝統的描写処理のために結合され、印刷された紙上に表
示する。“グリッド”は四角に区切られた範囲の形式で
も良い。そこではボティーセクターの位置ずけは範囲の
中心に基づきその中心は先に描かれたボディー部分との
連結を定義している。各々のグリッドは外挿法によって
挿入された位置と先に決められた数値コードが印ずけら
れる。

初期位置X,Y,Zにおけるセクター各々の初期形状は、
ともに三次元の、すなわち遠近法、輪郭の情報を与え、
その結果たとえば光の影等は後の場所において得られ
る。

第７図に描かれているように、グラフィック図形の各
々のセグメントが、アクターに用いられる主モデルと同
じ比率である必要はなく、すなわち、図形を描くのに、
有用なモデルやアクターのそれぞれの空間における角度
位置だけが重要であって測定点のカーテシアン座標間の
相互関係やセグメントの長さ間の相互関係ではない。本
発明を用いると自由に選択された漫画図形は容易にそし
て良い結果を以てアニメ化される。モデルと比較される
図形の中心線比率はワークステイション４で図形の特別
な体格に適合される。

第８図は記憶されたセグメントから編集された漫画図
形の一例を描いたものである。その例は、相互に異なる
腕の位置をもつが図形の他の部分は静止している。多数
の腕のジョイントが図形の中に円として記されている。
例えば、m2点は右腕の両側の位置に対して静止してお
り、m3′点はある位置の腕に対して、m3″点は他の位置
の腕に対して等である。

多くの修正が本発明の範囲内で可能である。例えば、
第１図のブロック図はこの技術に精通した人によって理
解されるであろうさまざまな方法で変更できる。例えば
構成要素３はワークステイションと合体できる。あるい
は記録を目的とする構成要素2,3及び５は動作シーケン
スを記録するとき、単にアクターの動作を登録するため
に使われる独立した装置でもよい。この場合、アクター
の情報を含む記録媒体は記録媒体装置12からワークステ
イションへ任意的に読まれうる。又メモリ６は任意的に
データベースの形式を持ちうるかもしれない。その中へ
はアクターの長い動作シーケンスが書かれうる。

当然、本発明の方法は人物図形や動物をもとにしたも
のとわ違った動く物をアニメ化するにも使用できる。そ
のような動くものの例としては、異なるタイプの機械、
滝、血の循環システムのような医療システム、強風の中
の植物等。

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンピュータや周辺機器からなるワークス
   テイションは、実際に動かせる構成単位、アクターの動
   きの特長を与える部分の測定データ記録と、各々の関係
   で移動できる複数のセクションに分割された図形であっ
   て、動画化されるべき当該図形に関してメモリ（７）に
   記憶された情報を編集することによりグラフィック図形
   のグラフィック動作シーケンスを生成するものであり、
   図形の編集前に当該図形のイメージを与えるために球面
   角の形式で測定データ記録が各々のセクションに対して
   得られること、及び前述の編集で、各々の当該セクショ
   ンの前もって決定された多数の遠近法による線描画のグ
   ループと、多数の互いに異なる球面角位置での各々のグ
   ループはメモリ（７）の各々の記憶領域にデジタル形式
   で記憶され、そのメモリ内で一つのセクションの遠近法
   による線描画を表現している記憶領域はセクションに関
   する測定データ記録から当該球面角に関する情報により
   アドレスされること、及び図形はセクションごとに前も
   って決められた一連の編集スケジュールによる編集イメ
   ージで編集され、そこでは次のセクションは先の最も近
   いセクションと両者に共通のジョイント位置で編集され
   ることを特徴とするコンピュータ処理されたアニメーシ
   ョンを製作する方法。
2. 【請求項２】各々のセクションの遠近法による線描画は
   グラフィック動作の可能性の範囲内で線描画形式により
   相互に異なる球面角で与えられることを特徴とする請求
   の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】各々のセクション全ての遠近法による線描
   画は開始点として編集のジョイント位置を表す中心点か
   ら、編集スケジュールに従って、先の最も近いセクショ
   ンへ描かれること、及び編集スケジュールに従った次の
   編集のジョイント位置は、そのようなジョイント位置が
   当該セクションに関して発見されたならばセクションに
   関する限り共に配置され、記憶されデジタル化された遠
   近法による線描画の表現の中に印ずけられることを特徴
   とする請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。
4. 【請求項４】一つ又はそれ以上の適当なセクションの線
   描画の変形がメモリに記憶されること、及び遠近法によ
   る線描画は記憶されているセクションの線描画や線描画
   群と一緒にメモリ（７）に記憶されているか又はコンピ
   ュータソフトウェアとして組み込まれている補間のアル
   ゴリズムによって生成されることを特徴とする先の請求
   の範囲のうちどれかひとつに記載の方法。
5. 【請求項５】測定データ記録から得られる球面角に関す
   る情報に基ずき特定のセクションに与えられた遠近法に
   よる線描画についてのアドレス指定は各々のセクション
   のグラフィック動作位置が三平面のら旋状のものとして
   定義され、第一平面は完全な一回転内で前もって決めら
   れた数度の変化における第一範囲をいい、他の平面は当
   該前もって決められた数度の変化における第一範囲に直
   角な第二範囲をいい、そして第三平面は前もって決めら
   れた数度の変化における第一及び第二範囲の両方に直角
   な第三範囲をいうこと、及び測定データ記録から得られ
   る球面角は三平面における特定の位置を与え、そして異
   なる遠近法による線描画の記憶は、アドレス指定が第一
   平面で完全に回転するごとに第二平面の位置は一ステッ
   プ進められ、第二平面の完全な回転ごとに第三平面の位
   置は一ステップ進められ、そしてこの手順は周期的に繰
   り返されるのと同様に実行されることを特徴とする請求
   の範囲第１項から第４項の一つに記載の方法。
6. 【請求項６】ワークステイション（４）は周辺装置付き
   のコンピュータを有し、実際に動かせる構成単位、アク
   ターの動きの特長を与える部分の測定データ記録を編集
   することによりグラフィック図形のグラフィック動作シ
   ーケンスを生成し、さらに各々の関係で移動できる複数
   のセクションに分割された図形であって、動画化される
   べき当該図形に関する情報を有するメモリ（７）を有し
   ており、ワークステイション（４）は図形の編集前に当
   該図形のイメージを生成するために球面角の形式で各々
   のセクションの測定データ記録を得ること、及び前もっ
   て決定された多数の線描画のグループと複数の相互に異
   なる球面角位置における各々のグループはメモリ領域
   （７）に記憶され、これらの線描画は各々のメモリ領域
   にデジタル形式で記憶され、そのメモリ内で一つのセク
   ションの遠近法による線描画を表現している記憶領域は
   セクションに関する測定データ記録から当該球面角に関
   する情報によりアドレスされること、及びワークステイ
   ションは各々次のセクションが先の最も近いセクション
   と両者に共通のジョイント位置で付加されるようにセク
   ションごとに前もって決められた一連の編集スケジュー
   ルに従った編集イメージで図形を編集することを特徴と
   するデータ処理されたアニメーションを製作するための
   装置。
7. 【請求項７】各々の遠近法による線描画は、グラフィッ
   ク動作の可能性と相互に異なる球面角位置の表現の範囲
   内で生成された線描画の形式で、メモリ（７）に記憶さ
   れることを特徴とする請求の範囲第６項記載の装置。
8. 【請求項８】各々のセクションについてメモリ（７）の
   記憶領域に記載された全ての遠近法による線描画は編集
   のジョイント位置を表す中心点から、編集スケジュール
   に従って、先の最も近いセクションへ描かれること、及
   び編集スケジュールに従った次のジョイントの編集のた
   めのジョイント位置は、そのようなジョイント位置が当
   該セクションに関して発見された時セクションに関する
   限り付加され、記憶されデジタル化された遠近法による
   線描画の表現の中に印ずけられることを特徴とする請求
   の範囲第６項又は第７項記載の装置。
9. 【請求項９】一つ又はそれ以上の適当なセクションの線
   描画はメモリ領域（７）に記憶されること、及びセクシ
   ョンに関するかぎり遠近法による線描画は記憶されてい
   るセクションの線描画や線描画群と一緒にメモリ（７）
   に記憶されているか又はワークステイションコンピュー
   タのソフトウェアとして組み込まれている補間のアルゴ
   リズムによってワークステイションで生成されることを
   特徴とする請求の範囲第７項から第８項記載のどれかに
   よる装置。
10. 【請求項１０】すなわち適当なセクションは目や口のよ
    うな顔の部分であること、及びこれらのセクションの様
    々に異なる顔の表情の表現はメモリに記憶されることを
    特徴とする請求の範囲第９項記載の装置。