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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーチャルリアリティ(VR:仮想現実感)技術を用い、映像を移動可能に表示する映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
仮想空間を表示するバーチャルリアリティ技術は、航空機パイロット訓練用のフライトシミュレータや都市計画向けの景観シミュレーション等に主に使用され、映出された所望の景色である仮想空間内を移動しながら表示可能としている。
【0003】
ここで、仮想空間とは、コンピュータのメモリ内に図21に示すようにX,Y,Zの3軸で表される空間を想定し、その空間中に種々の物体を配置したものであり、カメラ1から映された映像がスクリーンやディスプレイ等に出力されて操作者に提示可能となっている。また、操作者の操作により、視点位置や視線方向が制御される。なお、視点位置とはカメラ1の位置であり、視線方向とはカメラ1の向きである。
【0004】
例えばフライトシミュレータは、操縦桿としてのジョイスティックの操作により、航空機の位置と姿勢に対応した窓外の光景を示す仮想空間の映像を操作者の前方に表示し、あたかも航空機を操縦しているかのような感覚情報を操作者に与える。この場合、操縦桿の操作に連動して視点位置が前方に移動すると共に、視線方向に一致した窓外の光景映像の進行方向が変化する。
【0005】
同様に、景観シミュレータは、マウスの操作により、車の位置に対応した景観の映像を操作者の前方に表示し、都市の景観を視察しているような感覚情報を操作者に与える。これもマウスの操作に連動して景観の進行方向が変化している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら以上のようなバーチャルリアリティ技術では、美術館にて絵画を観賞しながら移動する、といった乗り物以外の視界を模擬したい場合、次のような不都合が生じる。
【0007】
例えば、人間は絵画を見て歩くときに、少なくとも目を絵画の方に向け、絵画の展示された壁に平行に移動する。一方、前述した各シミュレータは、視線の向きと平行あるいは垂直な方向にのみ視点が移動して鑑賞映像が進行する。すなわち、従来のバーチャルリアリティ技術は、視線方向に沿った進行を模擬可能とする一方、視線方向と進行方向とが異なる動きが模擬不可能となっている。
【0008】
このため、従来のバーチャルリアリティ技術を用いて絵画を観賞するシステムを製作しても、例えば壁に沿って次の絵画を目指して視点を移動させるとき、(1)移動先を向くように回転してから移動し、(2)絵画を向くように反転し、(3)観賞する位置を微調整するために(1),(2)を短い距離で繰り返す、という複雑な操作が必要となる。また、この操作は絵画毎(大きい絵画では絵画内の注目箇所毎)に行なわれるため、操作者が絵画の観賞に集中できなくなってしまう。また、このような複雑な操作は、各々の絵画を最適な位置で観賞しようとする際にも生じる。
【0009】
さらに、操作用の入力装置は、鑑賞映像内の移動という用途には余り適さない構造となっている。例えばジョイスティックは、大掛かりで手軽に扱うことが困難である。また、マウスは、2次元的な操作のための入力装置としては優れているが、3次元の運動を制御するには機能が不足している。
【0010】
本発明は上記実情を考慮してなされたもので、仮想空間内の対象を観賞するとき、視線方向とは異なる方向に視点を移動でき、操作の容易性を向上し得る映像表示装置を提供することを目的とする。
【0012】
また、本発明の他の目的は小型で操作が容易であり、三次元の運動制御に適した機能を実現し得る入力装置を用いた映像表示装置を提供することにある。
【0013】
請求項1に対応する発明は、入力信号に基づいて、仮想空間内の視点位置から視線方向に沿った視野内の映像を表示する映像表示装置であって、前記映像内に壁があるとき、平行移動機能と前記壁に対して左右上下の平行移動方向とを指定する入力信号を受けると、視点位置の上下左右に計測点を設定し、夫々の計測点から視線方向に平行に線を伸ばして各線と壁との交点を求めて視線方向とこの視線方向に交わる壁との傾きを算出し、得られた傾きに基づいて、前記視線方向が壁に交わった状態で前記壁に左右上下平行に且つ前記入力信号で指定された前記壁に対して左右上下の平行移動方向に視点位置を移動させるように平行移動を実現する平行移動演算手段を備えたことを特徴とする映像表示装置である。
【0014】
また、請求項2に対応する発明は、請求項1に記載された映像表示装置に用いられる入力装置であって、前記壁に対して左右上下の平行移動方向を示す方向信号と所定の入力信号との組合わせからなる所定の入力指令の、所定の入力信号を入力するための機能指定部を備えた入力装置を備えたことを特徴とする映像表示装置である。
【0015】
また、請求項3に対する発明は、請求項2に記載された映像表示装置において、前記入力装置は、操作者が両手で保持可能な程度の大きさを有し、左手で操作可能な方向キーと、右手で操作可能なボタンとを備えたことを特徴とする映像表示装置である。
【0016】
(作用)
従って、請求項1,2に対応する発明は以上のような手段を講じたことにより、平行移動演算手段が、映像に壁があるとき、平行移動機能と前記壁に対して左右上下の平行移動方向とを指定する入力信号を受けると、視点位置の上下左右に計測点を設定し、夫々の計測点から視線方向に平行に線を伸ばして各線と壁との交点を求めて視線方向とこの視線方向に交わる壁との傾きを算出し、得られた傾き基づいて、視線方向が壁に交わった状態で壁に左右上下平行に且つ入力信号で指定された壁に対して左右上下の平行移動方向に視点位置を移動させるように平行移動を実現するので、仮想空間の対象を観賞するとき、対象物との距離を任意の一定距離に保ったまま視線方向とは異なる方向に視点を移動でき、操作の容易性を向上させることができる。
【0019】
さらに、請求項に対応する発明は、機能指定部が、平行移動機能を指定する信号と移動方向を示す方向信号との組合せで用いられる所定の入力信号を入力するので、方向信号と所定の入力信号を組合せて指令を入力できることから小型化でき、所定の入力信号によって請求項1,2の作用を奏することから操作の容易性を向上でき、且つ三次元の運動制御に適している。すなわち、小型で操作が容易であり、三次元の運動制御に適した機能を実現することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る映像表示装置の外観を示す模式図であり、図2はこの映像表示装置の構成を示す模式図である。この映像表示装置は、携帯可能な小型の入力装置10の操作内容が、入力信号変換部20、画像生成演算部30、フレームメモリ41〜43及びD/A変換器51〜53を備えたコンピュータ60と天井の3台のプロジェクタ71〜73を介してスクリーン80上の仮想空間映像に反映されるものであり、従来とは異なり、屋内の仮想空間映像内にて視点の移動が容易化された構成となっている。
【0021】
なお、図示しないがプロジェクタ71〜73の下方には、操作者を座らせるための椅子がスクリーン80に向けて設けられている。この椅子は、観客用に複数脚を配列してもよく、あるいは省略してもよい。また、操作者は椅子以外の場所から入力装置10を操作してもよい。
【0022】
以下、屋内の仮想空間映像として、壁面及び天井面に複数の絵画が配置された美術館を例に挙げて説明する。
ここで、入力装置10は、家庭用TVゲーム機の操作スイッチと同様に操作者が両手で保持可能な程度の大きさを有し、左手で操作可能な十字形状の4方向のキーU(上),D(下),L(左),R(右)からなる方向キーKと、右手で操作可能な4つのボタンa〜dとを有し、各キーU,D,L,R又は各ボタンa〜dの単独の押し操作や組合せの押し操作により、各種の信号(K,a〜d)をコンピュータ60に入力可能となっている。ここで、方向キーKは、8方向のキー(左上、左下、右上、右下が付加される)からなるものとしてもよいが、本質的に同じ動作であるにも関わらず図面及び説明が煩雑になるので、説明の便宜上、ここでは4方向のキーU,D,L,Rを例に挙げている。
【0023】
なお、本実施形態中、入力装置10からの信号及びその変換結果の入力指令は、()内に方向キーやボタンを示して識別する。例えば(U,b)は、キーUとボタンbとの押し操作を意味し、(d2回)は、ボタンdのダブルクリックを意味している。また、(K)は方向キーU,D,R,Lのいずれかの押し操作を意味し、(a〜d)はボタンa〜dのいずれかの押し操作を意味する。但し、任意の両者の組合せ(K,a〜d)は、基本的には方向キーU,D,R,Lのいずれかとボタンa〜dのいずれかとの組合せを意味するものの、方向キーK又はボタンa〜dのいずれかが操作されない場合をも含む(任意の操作を意味する)。
【0024】
コンピュータ60は、入力信号変換部20、画像生成演算部30、3つのフレームメモリ41〜43及び3つのD/A変換器51〜53を備えている。なお、フレームメモリ41〜43、D/A変換器51〜53及びプロジェクタ71〜73は、符号の1の位が等しいものが同一の信号系統となっている。
【0025】
入力信号変換部20は、入力装置10から入力される各種の信号(K,a〜d)を対応する内容の入力指令(K,a〜d)に変換し、この入力指令(K,a〜d)を画像生成演算部30に入力するというインターフェイス機能をもっている。
【0026】
画像生成演算部30は、入力信号変換部10から入力された入力指令(K,a〜d)に基づいて、仮想空間映像を示す画像データ(RGB)を生成し、この画像データを大画面に表示するため、画像データを左領域、中央領域および右領域の3領域に互いに境界を重複させつつ略3分割して個別に3つのフレームメモリ41〜43に送出する機能をもっている。
【0027】
具体的には画像生成演算部30は、仮想空間映像を表示するための周知の基本機能部(図示せず)に加え、絵画特定テーブル31、観賞アングルテーブル32、絵画配置テーブル33、観賞順序テーブル34、平行移動演算部35、観賞アングル移動演算部36、絵画移動演算部37を備えている。
【0028】
基本機能部は、仮想空間映像を作成するための画像データが記憶されたメモリを有し、入力信号変換部20から受ける入力指令(K)あるいは(a又はc)に基づいて、ワールド座標系、ボディ座標系、視点座標系及びスクリーン座標系を用いた仮想空間映像の画像処理を実行し、得られた画像信号をフレームメモリ41〜43に与えるといった周知の仮想空間映像表示技術を具現化したものである。なお、仮想空間映像表示技術の詳細は、例えば“J.D.Foley/A.Van Dam著,今宮淳美訳:コンピュータ・グラフィックス,日本コンピュータ協会”の文献に紹介されている。また、基本機能の画像処理には、前述した視線方向に沿った進行、後退及びその場での任意方向の回転(首振り)がある。
【0029】
絵画特定テーブル31は、観賞アングル移動演算部36により読出可能であり、図3に示すように、注目している絵画を特定するためのものであって、具体的には現在の視線方向、視点位置及び注目している絵画の組合せが設定されたものである。なお、ここでは、注目している絵画がスクリーン80の中央に表示された絵画となるように設定されている。
【0030】
観賞アングルテーブル32は、観賞アングル移動演算部36及び絵画移動演算部37により読出可能であり、図4に示すように、絵画p毎に観賞に最適な視点位置(x,y,z)及び視線方向(θ,φ,ρ)からなる観賞アングルが設定されたものであって、所望により、観賞アングルに加え、BGM又はナレーションを流すための音声データや、展示場所を観賞に適した明るさにするための明るさデータを絵画毎又は絵画のグループ毎に設定可能となっている。なお、観賞アングルテーブル32内の視点位置は、仮想空間VSのワールド座標系で設定されている。
【0031】
絵画配置テーブル33は、絵画移動演算部37により読出可能であり、図5に示すように、絵画毎に、入力された移動方向と、その移動方向に配置された移動先の絵画の識別情報とが設定されたものである。なお、図中、例えばL・Uは、入力装置10の2つのキーL,Uが同時に押し操作され、右上方向が指定されたことを示している。
【0032】
観賞順序テーブル34は、絵画移動演算部37により読出可能であり、図6に示すように、任意のグループに含まれる複数の絵画毎に、グループ内の各絵画を所定の順序で観賞するための観賞順序データが設定されたものである。なお、所定の順序は、例えば絵の空間的配置や演出意図に基づいて任意に設定可能である。
【0033】
平行移動演算部35は、入力信号変換部20から受ける移動方向と平行移動機能とを指定する入力指令(K,b)に基づいて、視線方向と、視線方向にて交わる壁との傾きを算出し、得られた傾きに基づいて、視線方向が壁に交わった状態で壁に平行に且つ入力指令で指定された移動方向に視点位置を移動させるように画像処理を実行し、得られた画像データを略三分割して各フレームメモリ41〜43に与えるものである。
【0034】
観賞アングル移動演算部36は、入力信号変換部20から受ける入力指令(d2回)に基づいて、絵画特定テーブル31を参照して現在注目している絵画を特定し、観賞アングルテーブル32を参照して当該特定した絵画の観賞アングルを読出し、読出した観賞アングルまで現在の視点を滑らかに移動させるように画像処理を実行し、得られた画像データを略三分割して各フレームメモリ41〜43に与えるものである。なお、滑らかに移動させる技術としては、例えば、観賞アングルと、現在の視点位置とに基づいて、両者を滑らかに結ぶスプライン曲線を算出し、得られたスプライン曲線に沿って視点を移動させる方式が使用可能となっている。また、2点間を円滑に結ぶ曲線の算出方式の詳細は、例えば“J.D.Foley/A.Van Dam著,今宮淳美訳:コンピュータ・グラフィックス,日本コンピュータ協会”の文献に紹介されている。
【0035】
絵画移動演算部37は、視点が観賞アングルにあるとき、入力信号変換部20から受ける入力指令(K,d)に基づいて、絵画配置テーブル33を参照し、入力された方向の絵画の観賞アングルに視点を移動させるように画像処理を実行して得られた画像データを略三分割して各フレームメモリ41〜43に与える機能をもっている。
【0036】
また、絵画移動演算部37は、視点が観賞アングルにあるとき、入力信号変換部20から受ける入力指令(d1回)に基づいて、観賞順序テーブル34を参照し、所定の次の絵画における観賞アングルに視点を移動させるように画像処理を実行して得られた画像データを略三分割して各フレームメモリ41〜43に与える機能をもっている。
【0037】
各フレームメモリ41〜43は、画像データを逐次、各D/A変換器51〜53を介して各プロジェクタ71〜73に供給するためのものである。
各D/A変換器51〜53は、各フレームメモリ41〜43から得られる画像データをD/A変換し、得られた画像信号を各プロジェクタ71〜73に与えるものである。
【0038】
各プロジェクタ71〜73は、コンピュータ60内の各D/A変換器51〜53から得られる画像信号に基づいて、スクリーン80に映像を投影するためのものである。
【0039】
スクリーン80は、各プロジェクタ71〜73に対向配置されており、ここでは、半径3メートルの球から上下40度、横150度の範囲で切り取られた表皮部分と同様の凹面形状を有する反射型のものである。
【0040】
次に、以上のように構成された3次元映像表示装置の動作を、基本機能による移動、壁と平行に移動、観賞アングルへの移動、絵画間の移動、の順に説明する。
(基本機能による移動)
いま、図7に示すように、絵画p1,…の配置された美術館を表す仮想空間VSが表示されており、この仮想空間VS内を移動しながら各絵画p1,…を観賞したいとする。ここで、操作者の入力装置10の操作により、画像生成演算部20の基本機能部が周知の画像処理を実行し、図8に示すように、カメラ1の視点位置や視線方向を変化させるので、仮想空間VS内を移動する3次元映像をスクリーン80に表示することができる。例えば、図8に示すように、方向キーU,D,L,Rのいずれかを押すことにより、カメラ1が回転して視線方向が変化する。また、ボタンaの押し操作ではカメラ1の視線方向に前進し、ボタンcの押し操作で視線方向とは逆方向に後退する。
【0041】
この基本機能により、周知のように仮想空間VS内を移動可能であるが、これに加え、本発明装置では、壁に展示された絵画p1,…を観ながら移動する動作を容易にするため、以下のように、機能指定部としてのボタンb,dにより指定される各種の移動機能が付加されている。
(壁と平行に移動)
通常、人間が美術館等で絵を観る際に、絵の展示された壁に視線を向けながら壁に沿って歩いたり(壁と平行に移動)、興味のある絵の最適な視点位置に回り込むと共に、最適な視線方向に沿ってその絵をじっくり眺めたりする(観賞アングルへ移動)。
【0042】
本発明装置は、このような移動の動作を仮想空間内において実現する。さらに、仮想空間内では現実の世界とは異なり、空間の上下方向にも同様に移動可能とする。
【0043】
まず、壁と平行に移動する動作を図9のフローチャートを用いて説明する。なお、具体的には、図10及び図11に示すように、カメラ1を視線方向とは異なる向きに壁Wに沿って、すなわち、壁Wとの距離を一定に保ちながら壁Wと平行に移動する場合について述べる。いま、画像生成演算部30内の平行移動演算部35においては、入力信号変換部20からの入力指令(K,b)の有無を判定し(ST1)、入力指令が無いときは待機するが、ここで操作者による方向キーRとボタンbの押し操作により、入力信号変換部20を介して入力指令(R,b)を受けたとする。なお、この入力指令(R,b)は、図12に示すように、壁Wに対して左方向の平行移動であり、入力指令(U,b)は壁Wに対して上方向の平行移動である。平行移動演算部35は、図13に示すように、カメラ1の視点の上下左右に計測点L1〜L4を設定し、夫々の計測点L1〜L4から視線方向に平行に線Lm1〜Lm4を伸ばして各線Lm1〜Lm4と壁Wとの交点M1〜M4を求める(ST2)。交点M1〜M4の座標を夫々[x1,y1,z1]〜[x4,y4,z4]と得たとき、続いて、壁Wの傾きを左右方向に[x2−x4,y2−y4,z2−z4]と算出し、上下方向に[x1−x3,y1−y3,z1−z3]と算出する(ST3)。
【0044】
ここで、平行移動演算部35は、壁Wの傾きの方向に沿って左にカメラ1を移動させるように画像処理を実行し、得られた画像データを各フレームメモリ41〜43に与えることにより、図11に示したように、スクリーン80上において、絵p1,p2,…を観ながら視点を壁Wに平行に左へ移動させることができる(ST4)。なお、この平行移動は、左に限らず、左右上下それぞれ方向キーKの入力に従い、実現することができる。また、平行移動演算部35は、入力指令(K,b)の有無を判定しながら(ST5)、逐次、ステップST2〜ST4を繰り返すことにより、壁Wの形状に沿った平行移動を実現するが、入力指令(K,b)が無くなったとき、移動を停止する。一般に仮想空間内を視線とは異なる方向に移動することは困難であるが、本実施形態では、絵p1,…がどのような向きに配置されても絵p1,…を眺めながら容易に壁Wと平行に仮想空間VS内を移動することができる。
(観賞アングルへの移動)
次に、任意の場所から所望の絵の観賞アングルに回り込む動作を図14のフローチャートを用いて述べる。
いま、画像生成演算部30内の観賞アングル移動演算部36においては、入力信号変換部20からの入力指令(b2回)の有無を判定し(ST11)、入力指令が無いときは待機するが、ここで操作者によるボタンdのダブルクリック操作により、入力信号変換部20を介して入力指令(b2回)を受けたとする。これにより、観賞アングル移動演算部36は、図15に示すように、現在の視線方向及び視点位置に基づいて絵画特定テーブル31を参照することにより(ST12)、注目している絵画piを特定し(ST13)、観賞アングルテーブル32を参照して当該特定した絵画piの観賞アングルを読出す(ST14)。しかる後、図16に示すように、この観賞アングルApiと、現在の視点位置S1とに基づいて、両者を滑らかに結ぶ移動経路としてのスプライン曲線Lsを算出し(ST15)、得られたスプライン曲線Lsに沿って視点を観賞アングルまで移動させるように画像処理を実行する(ST16)。
【0045】
以下前述同様に、得られた画像データを略三分割して各フレームメモリ41〜43に与えることにより、任意の地点から注目している絵の鑑賞アングルへ、自然に回り込むときの視界を示す仮想空間映像をスクリーン80に表示することができる。なお、ステップST16にて、観賞アングルに到達するまでの移動中に他の入力があったときには、直ちに移動を中止し、移動の管理を操作者に戻す。
【0046】
また、観賞アングルに到達した後、ボタンcの押し操作により、後退して引いた位置から絵を観たり、ボタンaの押し操作で前進し、近接した位置から絵を観ることができる。さらに、近接した位置で前述した平行移動を行ない、図17に示すように、絵の細部を隅々まで観賞してもよい。上述したように、視点が仮想空間VS内を絵p1,…を眺めながら移動している際に、ある絵piをじっくり観たくなったとき、ステップST11〜ST16により、その絵piを最適の観賞アングルによって観ることができる。補足すると、従来、仮想空間内において、ある面の正面に回り込む動作には、視点位置と視線方向とを制御する複雑な操作を要する。しかし、本実施形態では、このステップST11〜ST16に示した機能により、正面への回り込み動作を容易に行うことができる。
【0047】
また同様に、従来、ある絵の観賞アングルに視点位置と視線方向とを一致させる操作は、熟練した操作者でないと極めて困難である。しかし、本実施形態では、予め絵毎に観賞アングルを登録しているので、ボタンdのダブルクリックという極めて容易な操作により、所望の絵を鑑賞アングルから観ることができる。なお、移動が瞬間的ではなく連続的であるため、操作者の混乱を未然に阻止することができる。また、移動が最短距離を通らず、スプライン曲線を通ることにより、現実の絵画の観賞と同様の、絵の正面に自然に回り込む感じを操作者に与えるので、臨場感を向上させることができる。また、自然に回り込みを行なうため、最短距離を通る急な移動に起因しためまい等の不快感の発生を防止することができる。また、ボタンdのダブルクリックという特殊な操作により実行されるので、偶然ボタンdに触れた等の誤操作による実行(誤動作)を阻止することができる。
【0048】
さらに、絵を特定する際に、絵画特定テーブル31を用いているので、注目している絵を容易に特定することができる。すなわち、絵画特定テーブル31は、視線方向からある程度注目している絵を幾つかにしぼり込み、さらに、これらの絵から視点位置によって、注目している絵を特定するという構造なので、複雑な演算を要せず、迅速に絵画を特定することができる。
(絵画間の移動)
次に、ある絵画の観賞アングルから他の絵画の観賞アングルに移動する動作を図18のフローチャートを用いて説明する。
いま、画像生成演算部30内の絵画移動演算部37においては、入力信号変換部20からの入力指令(K,d)の有無を判定し(ST21)、入力指令が無いときは待機するが、ここで操作者による方向キーKとボタンdの押し操作により、図19に示す各方向のうち、右の絵画への移動に対応する入力指令(L,d)を入力信号変換部20を介して受けたとする。これにより、絵画移動演算部37は、絵画配置テーブル33を参照することにより(ST22)、指定された右方向の絵画piを特定し、観賞アングルテーブル32を参照して当該特定した絵画piの観賞アングルを読出す。しかる後、この右方向の絵画の観賞アングルと、現在の観賞アングルとに基づいて、視点を右方向の絵画の観賞アングルまで移動させるように画像処理を実行する(ST23)。
【0049】
以下前述同様に、得られた画像データを略三分割して各フレームメモリ41〜43に与えることにより、ある絵の鑑賞アングルから他の絵の鑑賞アングルまで移動する際の視界を示す仮想空間映像をスクリーン80に表示することができる。
【0050】
なお、この絵画間の移動は次に図20を用いて述べるように所定の順序に沿って行なうことができる。すなわち、画像生成演算部30内の絵画移動演算部37においては、入力信号変換部20からの入力指令(d1回)の有無を判定し(ST31)、入力指令が無いときは待機するが、ここで操作者によるボタンdのクリック操作により、入力指令(d1回)を入力信号変換部20を介して受けたとする。これにより、絵画移動演算部37は、観賞順序テーブル34を参照することにより(ST32)、所定の次の観賞順序の絵画piを特定し、観賞アングルテーブル32を参照して当該特定した絵画piの観賞アングルを読出す。しかる後、この次の絵画の観賞アングルと、現在の観賞アングルとに基づいて、視点を次の絵画の観賞アングルまで移動させるように画像処理を実行する(ST33)。
【0051】
以下前述同様に、得られた画像データを略三分割して各フレームメモリ41〜43に与えることにより、所定の観賞順序に沿って、ある絵の鑑賞アングルから次の絵の鑑賞アングルまで移動する際の視界を示す仮想空間映像をスクリーン80に表示することができる。また、前の絵を見直したいときには、例えばボタンbのクリック操作により、観賞順序テーブル34を参照して前回の絵を特定し、この前回の絵の鑑賞アングルに視点を戻せばよい。このように、映像表示装置が予め有する観賞アングルの利用により、簡単な操作である絵の観賞アングルから他の絵の観賞アングルへと次々に移動し、多くの絵を最適な観賞アングルから観ることができる。
【0052】
上述したように本実施形態によれば、平行移動演算部35が、仮想空間映像内に壁Wがあるとき、所定の入力指令(K,b)を受けると、視線方向とこの視線方向に交わる壁Wとの傾きを算出し、得られた傾きに沿って壁Wに平行に視点位置を移動させるように画像処理を実行するので、仮想空間内の対象を観賞するとき、視線方向とは異なる方向に視点を移動でき、操作の容易性を向上させることができる。
【0053】
また、観賞アングル移動演算部36が、所定の入力指令(2回)を受けると、現在の視点位置及び視線方向に基づいて、絵画特定テーブル31を参照して現在注目している絵画piを特定し、観賞アングルテーブル32を参照して当該特定した絵画piの観賞アングルを読出し、この観賞アングルまで現在の視点位置及び視線方向を移動させるように画像処理を実行するので、仮想空間内の対象を観賞するとき、観賞に適した位置に視点を移動でき、操作の容易性を向上させることができる。
【0054】
さらに、絵画移動演算部37が、現在の視点位置及び視線方向が観賞アングルにあるとき、移動方向を示す方向信号(K)及び所定の入力信号(d)からなる入力指令(K,d)を受けると、絵画配置テーブル33を参照して移動方向にある絵画piを特定し、観賞アングルテーブル32を参照して当該特定した絵画piの観賞アングルを読出し、この観賞アングルまで現在の視点位置及び視線方向を移動させるように画像処理を実行するので、仮想空間内の対象を観賞するとき、視線方向とは異なる方向の観賞に適した位置に視点を移動でき、操作の容易性を向上させることができる。
【0055】
さらに、機能指定部としてのボタンb、dが、移動方向を示す方向信号との組合せあるいは単独で用いられる所定の入力信号を入力するので、方向信号と所定の入力信号を組合せて指令を入力できることから入力装置10を小型化でき、所定の入力信号によって前述した効果を得られることから操作の容易性を向上でき、且つ三次元の運動制御に適している。すなわち、小型で操作が容易であり、三次元の運動制御に適した機能を有する入力装置を実現することができる。
(変形例)
なお、上記実施形態では、スクリーン80上の仮想空間映像に関し、絵画特定テーブル31を用いて注目している絵を特定する場合について説明したが、これに限らず、スクリーン80等に代えてゴーグル型ディスプレイを用いると共に、絵画特定テーブル31に代えて周知の視線検出装置を用い、操作者の目の状態から注目している絵を特定する構成としても、本発明と同様の効果を得ることができ、さらに、映像の隅の方の絵画に注目していたとしても、その絵画を特定することができる。
【0056】
また、上記実施形態では、観賞アングルへの移動の際にスプライン曲線を算出する場合について説明したが、これに限らず、スプライン曲線以外の任意曲線を任意方式により算出する構成としても、本発明を同様に実施して同様の効果を得ることができる。
【0057】
また、上記実施形態では、観賞アングルテーブル32に音声データを登録してもよい旨を説明したが、これに限らず、絵画近傍の空間領域(視点位置の範囲と視線方向の範囲により規定可能)と音声データとを組にして登録し、観賞アングル以外に視点位置があっても、注目している絵毎に音声データを変更する構成としてもよい。また、観賞アングルにはナレーションを登録し、観賞アングル以外の絵画近傍の空間領域にはBGMを登録するという構成でもよい。あるいは所定の操作により、ナレーション、BGM又は音声オフを切替え可能としてもよい。
【0058】
さらに、上記実施形態では、美術館の絵画を観賞する場合を説明したが、これに限らず、注目対象を有する壁の近傍の移動に関する内容(通常は屋内の移動全般であるが、遺跡の見学のように屋外の移動も含む)であれば、本発明を同様に実施して同様の効果を得ることができる。
【0059】
例えば、美術館、博物館、教育(理科(実験室内の移動)、美術(美術的な価値をもつ寺院や礼拝堂内の移動)、歴史(歴史的な価値をもつ建物内の移動)の授業用など)、トレーニング(警備員の訓練、美術館員等の説明訓練)、遺跡復元、景観予測、景観や文化財の映像による保存、ショールーム、新製品開発(建売住宅、映画、迷路等のゲームや遊園地など)、プレゼンテーション等の内容が適用例として考えられる。
【0060】
但し、ここに列挙した以外の内容であっても、上述した如き、壁に沿った平行移動、観賞アングル(名称は別でも所定の視点位置及び視線方向)への移動、観賞アングル間の移動、所定の順序の観賞アングル間の移動、といった各動作を1つ以上含む仮想空間映像の表示技術であれば、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。従って、これら各動作を行うための操作を他の操作に変形した構成としても(例えばボタンdのダブルクリックに代えて、ボタンaのダブルクリックを採用など)、本発明の範囲に含まれる。
【0061】
また同様に、上記実施形態では、3台のプロジェクタ71〜73と、前述した寸法のスクリーン80とを用いた場合を説明したが、これに限らず、例えばスクリーン80を上下に重ねて上下方向に80度の範囲をカバーするようにし、上のスクリーン用に新たに3台のプロジェクタを付加した構成としても、本発明を同様に実施して同様の効果を得ることができる。すなわち、スクリーンの寸法範囲やプロジェクタ台数を適宜変更した構成としても、本発明の範囲に含まれる。同様に、プロジェクタ及びスクリーンに代えて、CRTや液晶ディスプレイなどの他の表示装置を用いた構成としても、本発明の範囲に含まれる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、仮想空間内の対象を観賞するとき、視線方向とは異なる方向に視点を移動でき、操作の容易性を向上できる映像表示装置を提供できる
また、小型で操作が容易であり、三次元の運動制御に適した機能を実現できる入力装置を用いた映像表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る映像表示装置の外観を示す模式図
【図2】同実施形態における映像表示装置の構成を示す模式図
【図3】同実施形態における絵画特定テーブルの構成を示す模式図
【図4】同実施形態における観賞アングルテーブルの構成及びそれを説明するための模式図
【図5】同実施形態における絵画配置テーブルの構成を示す模式図
【図6】同実施形態における観賞順序テーブルの構成を示す模式図
【図7】同実施形態における仮想空間を示す模式図
【図8】同実施形態における基本機能の動作を説明するための模式図
【図9】同実施形態における平行移動の動作を説明するためのフローチャート
【図10】同実施形態における平行移動の動作を説明するための模式図
【図11】同実施形態における平行移動の動作を説明するための模式図
【図12】同実施形態における平行移動の動作を説明するための模式図
【図13】同実施形態における壁の傾きの算出過程を説明するための模式図
【図14】同実施形態における観賞アングルへの移動動作を説明するためのフローチャート
【図15】同実施形態における観賞アングルへの移動動作を説明するための模式図
【図16】同実施形態におけるスプライン曲線の例を示す模式図
【図17】同実施形態における観賞例を示す模式図
【図18】同実施形態における絵画間の移動動作を説明するためのフローチャート
【図19】同実施形態における絵画間の移動動作を説明するための模式図
【図20】同実施形態における絵画間の移動動作を説明するためのフローチャート
【図21】一般的な仮想空間を説明するための模式図
【符号の説明】
1…カメラ
10…入力装置
20…入力信号変換部
30…画像生成演算部
31…絵画特定テーブル
32…観賞アングルテーブル
33…絵画配置テーブル
34…観賞順序テーブル
35…平行移動演算部
36…観賞アングル移動演算部
37…絵画移動演算部
41〜43…フレームメモリ
51〜53…D/A変換器
60…コンピュータ
71〜73…プロジェクタ
80…スクリーン
K…方向キー
U,D,L,R…キー
a〜d…ボタン
p1,p2,p3,p4,pi…絵画
W…壁
L1〜L4…計測点
Lm1〜Lm4…線
M1〜M4…交点
Ls…スプライン曲線
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses a virtual reality (VR) technology to display a moving image.EquipmentRelated.
[0002]
[Prior art]
Virtual reality technology that displays virtual space is mainly used in flight simulators for aircraft pilot training and landscape simulation for city planning, etc., and can be displayed while moving in the virtual space, which is the desired scenery projected. Yes.
[0003]
Here, the virtual space is assumed to be a space represented by three axes of X, Y, and Z as shown in FIG. 21 in the memory of the computer, and various objects are arranged in the space. An image projected from the camera 1 is output to a screen, a display or the like and can be presented to the operator. Further, the viewpoint position and the line-of-sight direction are controlled by the operation of the operator. The viewpoint position is the position of the camera 1, and the line-of-sight direction is the direction of the camera 1.
[0004]
For example, by operating a joystick as a control stick, a flight simulator displays an image of a virtual space showing a scene outside the window corresponding to the position and posture of the aircraft in front of the operator, as if the aircraft is being operated Give the operator a sense of sensory information. In this case, the viewpoint position moves forward in conjunction with the operation of the control stick, and the traveling direction of the scene image outside the window that matches the line-of-sight direction changes.
[0005]
Similarly, the landscape simulator displays an image of the landscape corresponding to the position of the car in front of the operator by operating the mouse, and gives the operator sensory information as if viewing the city landscape. This also changes the direction of landscape movement in conjunction with mouse operation.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the virtual reality technology as described above has the following inconvenience when it is desired to simulate a field of view other than a vehicle such as moving while appreciating a painting in a museum.
[0007]
For example, when a person looks at a painting and walks, at least his eyes are directed toward the painting and move parallel to the wall on which the painting is displayed. On the other hand, in each of the simulators described above, the viewpoint moves only in a direction parallel or perpendicular to the direction of the line of sight, and the viewing video advances. That is, the conventional virtual reality technology can simulate the progress along the line-of-sight direction, but cannot simulate the movement in which the line-of-sight direction and the direction of travel are different.
[0008]
For this reason, even if a system for viewing paintings using conventional virtual reality technology is produced, for example, when moving the viewpoint toward the next painting along the wall, (1) it rotates to face the destination. It is necessary to perform complicated operations such as (2) reversing to face the painting and (3) repeating (1) and (2) at a short distance in order to finely adjust the viewing position. In addition, since this operation is performed for each painting (for each large spot in the painting, the operator cannot concentrate on viewing the painting). Such a complicated operation also occurs when trying to view each painting at an optimal position.
[0009]
Furthermore, the input device for operation has a structure that is not very suitable for the purpose of moving within the viewing image. For example, a joystick is large and difficult to handle easily. A mouse is excellent as an input device for a two-dimensional operation, but lacks a function to control a three-dimensional movement.
[0010]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and provides a video display device that can move the viewpoint in a direction different from the line-of-sight direction when viewing an object in a virtual space, and can improve the ease of operation. For the purpose.
[0012]
Another object of the present invention is to,An input device that is small and easy to operate and can realize functions suitable for three-dimensional motion controlDisplay device usingIs to provide.
[0013]
  The invention corresponding to claim 1 is an image display device for displaying an image in a visual field along a visual line direction from a viewpoint position in a virtual space based on an input signal, and when there is a wall in the image, Translation function and the wallLeft / right / up / down parallelWhen an input signal that specifies the direction of movement is received,Set measurement points on the top, bottom, left, and right of the viewpoint position, and extend the line parallel to the line of sight from each measurement point to find the intersection of each line and the wallThe inclination of the line-of-sight direction and the wall that intersects the line-of-sight direction is calculated, and based on the obtained inclination, the line-of-sight direction intersects the wall and the wallleft-right up-downParallel to the wall specified by the input signalLeft / right / up / down parallelMove the viewpoint position in the direction of movementRealization of translationAn image display device comprising a parallel movement calculating means.
[0014]
  According to a second aspect of the present invention, there is provided an input device used in the video display device according to the first aspect, whereinLeft / right / up / down parallelDirection signal indicating the direction of movementWith a given input signalCombinationOf a predetermined input command consisting ofAn image display device including an input device including a function designating unit for inputting a predetermined input signal.
[0015]
Further, the invention for claim 3 is:The video display device according to claim 2, wherein the input device has a size that can be held by an operator with both hands, a direction key that can be operated with the left hand, and a button that can be operated with the right hand. PreparationThis is a video display device characterized by that.
[0016]
  (Function)
Accordingly, the invention corresponding to claims 1 and 2 has taken the above-described means, so that the parallel movement calculating meansInsideWhen there is a wall in the parallel movement function and the wallParallel to the left, right, up and downWhen an input signal that specifies the direction of movement is received,Set measurement points on the top, bottom, left, and right of the viewpoint position, and extend the line parallel to the line of sight from each measurement point to find the intersection of each line and the wallCalculate the inclination between the line-of-sight direction and the wall that intersects this line-of-sight direction.InBased on the wall with the line-of-sight direction intersecting the wallleft-right up-downParallel to the wall specified by the input signalLeft / right / up / down parallelMove the viewpoint position in the direction of movementRealization of translationSo the target of the virtual spaceAdmirationand when,Keeping the distance to the object at any fixed distanceThe viewpoint can be moved in a direction different from the line-of-sight direction, and the ease of operation can be improved.
[0019]
And claims3In the invention corresponding to the function specifying unit,A signal that specifies the translation functionCombination with direction signal indicating moving directionSetSince the predetermined input signal to be used is input, the command can be input by combining the direction signal and the predetermined input signal, so that the size can be reduced and the predetermined input signal is used., Of 2Since it has an effect, the ease of operation can be improved and it is suitable for three-dimensional motion control. That is, it is small and easy to operate, and a function suitable for three-dimensional motion control can be realized.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an appearance of a video display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of the video display device. In this video display device, the operation content of the portable small input device 10 includes an input signal conversion unit 20, an image generation calculation unit 30, frame memories 41 to 43, and D / A converters 51 to 53. And reflected in the virtual space image on the screen 80 via the three projectors 71 to 73 on the ceiling, and unlike the conventional configuration, the viewpoint is easily moved in the indoor virtual space image. It has become.
[0021]
Although not shown, a chair for sitting the operator is provided below the projectors 71 to 73 toward the screen 80. This chair may have multiple legs arranged for the audience or may be omitted. The operator may operate the input device 10 from a place other than the chair.
[0022]
Hereinafter, an indoor virtual space image will be described by taking as an example an art museum in which a plurality of paintings are arranged on a wall surface and a ceiling surface.
Here, the input device 10 has a size that allows the operator to hold it with both hands, similar to the operation switch of the home video game machine, and has four cross-shaped keys U (upper) that can be operated with the left hand. ), D (bottom), L (left), R (right) and a direction key K and four buttons a to d that can be operated with the right hand, and each key U, D, L, R or each Various signals (K, a to d) can be input to the computer 60 by a single pressing operation of the buttons a to d or a combination pressing operation. Here, the direction key K may be composed of eight direction keys (upper left, lower left, upper right, and lower right are added), but the drawing and description are complicated even though the operation is essentially the same. Therefore, for convenience of explanation, four-direction keys U, D, L, and R are taken as an example here.
[0023]
In the present embodiment, a signal from the input device 10 and an input command of the conversion result are identified by indicating a direction key or a button in parentheses. For example, (U, b) means a pressing operation of the key U and the button b, and (d2 times) means a double click of the button d. Further, (K) means a pressing operation of any of the direction keys U, D, R, and L, and (a to d) means a pressing operation of any of the buttons a to d. However, the arbitrary combination (K, a to d) basically means a combination of any one of the direction keys U, D, R, and L and any one of the buttons a to d. This includes a case where any of the buttons a to d is not operated (meaning any operation).
[0024]
The computer 60 includes an input signal conversion unit 20, an image generation calculation unit 30, three frame memories 41 to 43, and three D / A converters 51 to 53. Note that the frame memories 41 to 43, the D / A converters 51 to 53, and the projectors 71 to 73 have the same signal system with the same one's sign.
[0025]
The input signal conversion unit 20 converts various signals (K, a to d) input from the input device 10 into input commands (K, a to d) having corresponding contents, and the input commands (K, a to It has an interface function of inputting d) to the image generation calculation unit 30.
[0026]
The image generation calculation unit 30 generates image data (RGB) indicating a virtual space image based on the input command (K, ad) input from the input signal conversion unit 10, and this image data is displayed on a large screen. In order to display, the image data has a function of dividing the image data into three areas of the left area, the central area, and the right area, substantially dividing the image data into three areas and sending them individually to the three frame memories 41 to 43.
[0027]
Specifically, the image generation calculation unit 30 includes, in addition to a well-known basic function unit (not shown) for displaying a virtual space image, a painting specification table 31, an viewing angle table 32, a painting arrangement table 33, an viewing order table. 34, a parallel movement calculation unit 35, an ornamental angle movement calculation unit 36, and a painting movement calculation unit 37.
[0028]
The basic function unit has a memory in which image data for creating a virtual space image is stored, and based on an input command (K) or (a or c) received from the input signal conversion unit 20, a world coordinate system, An embodiment of a known virtual space video display technique in which image processing of a virtual space image using a body coordinate system, a viewpoint coordinate system, and a screen coordinate system is executed and the obtained image signal is given to the frame memories 41 to 43 It is. Details of the virtual space video display technology are introduced in, for example, a document of “J. D. Foley / A. Van Dam, translated by Tomomi Imamiya: Computer Graphics, Japan Computer Association”. Further, the image processing of the basic function includes the above-described advance and retreat along the line-of-sight direction and rotation in any direction on the spot (swing).
[0029]
The picture specifying table 31 is readable by the viewing angle movement calculation unit 36, and is used for specifying a picture of interest as shown in FIG. The combination of the position and the painting of interest is set. Here, the picture of interest is set to be the picture displayed in the center of the screen 80.
[0030]
The viewing angle table 32 can be read out by the viewing angle movement calculation unit 36 and the painting movement calculation unit 37. As shown in FIG. 4, the viewpoint position (x, y, z) and line of sight optimal for viewing for each painting p. A viewing angle consisting of directions (θ, φ, ρ) is set. If desired, in addition to the viewing angle, audio data for playing BGM or narration, and brightness suitable for viewing are displayed. Brightness data to be set can be set for each picture or each group of pictures. The viewpoint position in the viewing angle table 32 is set in the world coordinate system of the virtual space VS.
[0031]
The painting arrangement table 33 can be read out by the painting movement calculation unit 37. As shown in FIG. 5, for each painting, the input movement direction and the identification information of the destination painting arranged in the movement direction are displayed. Is set. In the figure, for example, L · U indicates that the two keys L and U of the input device 10 are simultaneously pressed and the upper right direction is designated.
[0032]
The viewing order table 34 can be read out by the painting movement calculation unit 37, and for viewing each painting in the group in a predetermined order for each of a plurality of paintings included in an arbitrary group, as shown in FIG. Watching order data is set. Note that the predetermined order can be arbitrarily set based on, for example, the spatial arrangement of the pictures and the intention to produce.
[0033]
The parallel movement calculator 35 receives from the input signal converter 20.Specify the movement direction and parallel movement functionBased on the input command (K, b), the inclination of the line-of-sight direction and the wall intersecting in the line-of-sight direction is calculated, and the obtained inclination isBased on the direction of the line of sightParallel to the wallAnd in the movement direction specified by the input commandImage processing is executed so as to move the viewpoint position, and the obtained image data is divided into approximately three parts and given to the frame memories 41 to 43.
[0034]
Based on the input command (d2 times) received from the input signal conversion unit 20, the viewing angle movement calculation unit 36 refers to the painting identification table 31 to identify the painting currently focused on, and refers to the viewing angle table 32. Then, the viewing angle of the specified picture is read out, image processing is executed so as to smoothly move the current viewpoint to the read viewing angle, and the obtained image data is divided into approximately three parts to be stored in the frame memories 41 to 43. To give. In addition, as a technique for smoothly moving, for example, a method of calculating a spline curve that smoothly connects both the viewing angle and the current viewpoint position, and moving the viewpoint along the obtained spline curve. It can be used. Details of the calculation method of the curve that smoothly connects the two points are introduced in, for example, the literature of “JD Foley / A. Van Dam, translated by Tomomi Imamiya: Computer Graphics, Japan Computer Association”. Yes.
[0035]
The painting movement calculation unit 37 refers to the painting arrangement table 33 based on the input command (K, d) received from the input signal conversion unit 20 when the viewpoint is at the viewing angle, and the viewing angle of the painting in the input direction. The image data obtained by executing the image processing so as to move the viewpoint is divided into approximately three parts and given to the frame memories 41 to 43.
[0036]
In addition, when the viewpoint is at the viewing angle, the painting movement calculation unit 37 refers to the viewing order table 34 based on the input command (d1 time) received from the input signal conversion unit 20, and the viewing angle in a predetermined next painting The image data obtained by executing the image processing so as to move the viewpoint is divided into approximately three parts and given to the frame memories 41 to 43.
[0037]
The frame memories 41 to 43 are for sequentially supplying image data to the projectors 71 to 73 via the D / A converters 51 to 53, respectively.
The D / A converters 51 to 53 D / A convert the image data obtained from the frame memories 41 to 43 and give the obtained image signals to the projectors 71 to 73, respectively.
[0038]
The projectors 71 to 73 are for projecting images on the screen 80 based on image signals obtained from the D / A converters 51 to 53 in the computer 60.
[0039]
The screen 80 is disposed opposite to the projectors 71 to 73. Here, the screen 80 is a reflective type having a concave shape similar to that of a skin portion cut out from a sphere having a radius of 3 meters within a range of 40 degrees vertically and 150 degrees horizontally. Is.
[0040]
Next, the operation of the three-dimensional image display apparatus configured as described above will be described in the order of movement by basic functions, movement in parallel with the wall, movement to the viewing angle, and movement between pictures.
(Movement with basic functions)
Now, as shown in FIG. 7, a virtual space VS representing an art museum in which pictures p1,... Are arranged is displayed, and it is assumed that each picture p1,. Here, as a result of the operator's operation of the input device 10, the basic function unit of the image generation calculation unit 20 executes well-known image processing and changes the viewpoint position and line-of-sight direction of the camera 1 as shown in FIG. 8. The 3D video moving in the virtual space VS can be displayed on the screen 80. For example, as shown in FIG. 8, when any one of the direction keys U, D, L, and R is pressed, the camera 1 rotates and the line-of-sight direction changes. Further, when the button a is pressed, the camera 1 moves forward in the line of sight, and when the button c is pressed, the button c moves backward in the direction opposite to the line of sight.
[0041]
With this basic function, it is possible to move in the virtual space VS as is well known, but in addition to this, in the apparatus of the present invention, in order to facilitate the operation of moving while viewing the paintings p1,. Various movement functions designated by the buttons b and d as the function designation part are added as follows.
(Move parallel to the wall)
Normally, when a person views a picture at a museum, he or she walks along the wall (moving in parallel with the wall) while looking at the wall on which the picture is displayed, and wraps around to the optimal viewpoint position of the picture of interest. Then, look carefully at the picture along the optimal viewing direction (move to the viewing angle).
[0042]
The device of the present invention realizes such a movement operation in a virtual space. Furthermore, in the virtual space, unlike the real world, it is possible to move in the vertical direction of the space as well.
[0043]
First, the operation | movement which moves in parallel with a wall is demonstrated using the flowchart of FIG. Specifically, as shown in FIGS. 10 and 11, the camera 1 is oriented along the wall W in a direction different from the line-of-sight direction, that is, parallel to the wall W while maintaining a constant distance from the wall W. The case of moving will be described. Now, the parallel movement calculation unit 35 in the image generation calculation unit 30 determines whether or not there is an input command (K, b) from the input signal conversion unit 20 (ST1), and waits when there is no input command. Here, it is assumed that an input command (R, b) is received through the input signal conversion unit 20 by the pressing operation of the direction key R and the button b by the operator. As shown in FIG. 12, the input command (R, b) is a parallel translation in the left direction with respect to the wall W, and the input command (U, b) is a parallel translation in the upward direction with respect to the wall W. It is. As shown in FIG. 13, the parallel movement calculation unit 35 sets measurement points L1 to L4 on the top, bottom, left and right of the viewpoint of the camera 1, and extends lines Lm1 to Lm4 from each measurement point L1 to L4 in parallel to the line of sight. Then, intersections M1 to M4 between the lines Lm1 to Lm4 and the wall W are obtained (ST2). When the coordinates of the intersection points M1 to M4 are respectively obtained as [x1, y1, z1] to [x4, y4, z4], subsequently, the inclination of the wall W is set to [x2-x4, y2-y4, z2- z4] and [x1-x3, y1-y3, z1-z3] in the vertical direction (ST3).
[0044]
Here, the parallel movement calculation unit 35 performs image processing to move the camera 1 to the left along the direction of the inclination of the wall W, and gives the obtained image data to the frame memories 41 to 43. As shown in FIG. 11, the viewpoint can be moved to the left parallel to the wall W while viewing the pictures p1, p2,... On the screen 80 (ST4). Note that this parallel movement is not limited to the left, but can be realized in accordance with the input of the direction key K for each of the left, right, up and down directions. Moreover, the parallel movement calculating part 35 implement | achieves the parallel movement along the shape of the wall W by repeating step ST2-ST4 sequentially, determining the presence or absence of input command (K, b) (ST5). When the input command (K, b) disappears, the movement is stopped. In general, it is difficult to move in a direction different from the line of sight in the virtual space, but in this embodiment, the wall W can be easily viewed while viewing the pictures p1,. In parallel with the virtual space VS.
(Moving to the viewing angle)
Next, the operation of turning around the desired viewing angle from an arbitrary place will be described with reference to the flowchart of FIG.
Now, the viewing angle movement calculation unit 36 in the image generation calculation unit 30 determines whether or not there is an input command (b2 times) from the input signal conversion unit 20 (ST11), and waits when there is no input command. Here, it is assumed that an input command (b2 times) is received through the input signal conversion unit 20 by a double click operation of the button d by the operator. As a result, the viewing angle movement calculation unit 36 identifies the painting pi of interest by referring to the painting identification table 31 based on the current line-of-sight direction and viewpoint position as shown in FIG. 15 (ST12). (ST13) The viewing angle of the specified picture pi is read with reference to the viewing angle table 32 (ST14). Thereafter, as shown in FIG. 16, based on the viewing angle Api and the current viewpoint position S1, a spline curve Ls is calculated as a moving path that smoothly connects the two (ST15), and the obtained spline curve is obtained. Image processing is executed so as to move the viewpoint to the viewing angle along Ls (ST16).
[0045]
In the same manner as described above, the obtained image data is divided into approximately three parts and given to each of the frame memories 41 to 43, so that a virtual view showing a field of view when naturally wrapping around from the arbitrary point to the viewing angle of the picture of interest is shown. A spatial image can be displayed on the screen 80. In step ST16, when there is another input during the movement until reaching the viewing angle, the movement is immediately stopped and the movement management is returned to the operator.
[0046]
In addition, after reaching the viewing angle, the user can watch the picture from the position pulled backward by pushing the button c, or can go forward by pushing the button a and watch the picture from a close position. Further, the above-described parallel movement may be performed at a close position, and the details of the picture may be viewed in every corner as shown in FIG. As described above, when the viewpoint moves while looking at the picture p1,... In the virtual space VS, when it is desired to watch a picture pi carefully, the picture pi is optimally viewed in steps ST11 to ST16. You can see by angle. Supplementally, conventionally, in the virtual space, a complicated operation for controlling the viewpoint position and the line-of-sight direction is required for the operation of going around the front of a certain surface. However, in the present embodiment, the wraparound operation to the front can be easily performed by the functions shown in steps ST11 to ST16.
[0047]
Similarly, conventionally, an operation for matching the viewpoint position and the line-of-sight direction with a viewing angle of a certain picture is extremely difficult unless a skilled operator is employed. However, in this embodiment, since the viewing angle is registered for each picture in advance, a desired picture can be viewed from the viewing angle by an extremely easy operation of double-clicking the button d. Since the movement is not instantaneous but continuous, the confusion of the operator can be prevented in advance. In addition, since the movement does not pass through the shortest distance but passes through the spline curve, the operator feels as if he / she naturally wraps around the front of the picture, similar to the appreciation of an actual painting, thereby improving the realism. Further, since the wraparound is naturally performed, it is possible to prevent the occurrence of discomfort such as dizziness due to a sudden movement through the shortest distance. In addition, since it is executed by a special operation such as double-clicking the button d, execution (malfunction) due to an erroneous operation such as accidentally touching the button d can be prevented.
[0048]
Furthermore, since the picture specifying table 31 is used when specifying a picture, the picture of interest can be easily specified. That is, the picture identification table 31 is a structure in which several pictures of interest to some extent from the line-of-sight direction are narrowed down, and the pictures of interest are identified from these pictures according to the viewpoint position. It is not necessary to quickly identify the painting.
(Moving between paintings)
Next, the operation of moving from the viewing angle of one painting to the viewing angle of another painting will be described using the flowchart of FIG.
Now, the picture movement calculation unit 37 in the image generation calculation unit 30 determines whether or not there is an input command (K, d) from the input signal conversion unit 20 (ST21), and waits when there is no input command. Here, an input command (L, d) corresponding to the movement to the right picture in each direction shown in FIG. 19 is pressed via the input signal conversion unit 20 by pressing the direction key K and the button d by the operator. Suppose you received it. Thereby, the painting movement calculation unit 37 identifies the designated rightward painting pi by referring to the painting arrangement table 33 (ST22), and refers to the viewing angle table 32 to view the identified painting pi. Read the angle. Thereafter, based on the right viewing angle and the current viewing angle, image processing is executed to move the viewpoint to the right viewing angle (ST23).
[0049]
In the same manner as described above, the obtained image data is divided into substantially three parts and given to each of the frame memories 41 to 43, so that the virtual space image showing the field of view when moving from the viewing angle of one picture to the viewing angle of another picture. Can be displayed on the screen 80.
[0050]
The movement between the pictures can be performed in a predetermined order as will be described with reference to FIG. That is, the painting movement calculation unit 37 in the image generation calculation unit 30 determines whether or not there is an input command (d1 time) from the input signal conversion unit 20 (ST31), and waits when there is no input command. Then, it is assumed that an input command (d1 time) is received through the input signal conversion unit 20 by the click operation of the button d by the operator. Accordingly, the painting movement calculation unit 37 refers to the viewing order table 34 (ST32), identifies the painting pi in the predetermined next viewing order, and refers to the viewing angle table 32 to determine the identified painting pi. Read the viewing angle. Thereafter, based on the viewing angle of the next painting and the current viewing angle, image processing is executed so as to move the viewpoint to the viewing angle of the next painting (ST33).
[0051]
In the same manner as described above, the obtained image data is divided into approximately three parts and given to the frame memories 41 to 43, thereby moving from one viewing angle to the next viewing angle according to a predetermined viewing order. A virtual space image showing the field of view at the time can be displayed on the screen 80. Further, when it is desired to review the previous picture, for example, by clicking the button b, the previous picture is identified with reference to the viewing order table 34, and the viewpoint is returned to the viewing angle of the previous picture. In this way, by using the viewing angle that the video display device has in advance, it is possible to move from one viewing angle to another viewing angle, which is a simple operation, and to view many pictures from the optimal viewing angle. Can do.
[0052]
As described above, according to the present embodiment, when the parallel movement calculation unit 35 receives a predetermined input command (K, b) when there is a wall W in the virtual space image, the line-of-sight direction intersects the line-of-sight direction. Since the image processing is performed so as to move the viewpoint position in parallel with the wall W along the obtained inclination, the inclination with the wall W is calculated, so when viewing an object in the virtual space, it is different from the line-of-sight direction The viewpoint can be moved in the direction, and the ease of operation can be improved.
[0053]
  In addition, the viewing angle movement calculation unit 36 receives a predetermined input command (d2 times), based on the current viewpoint position and line-of-sight direction, the painting pi currently focused on is identified with reference to the painting identification table 31 and the identified painting pi with reference to the viewing angle table 32. Since the image processing is executed so as to move the current viewpoint position and line-of-sight direction to this viewing angle, when viewing an object in the virtual space, the viewpoint can be moved to a position suitable for viewing, The ease of operation can be improved.
[0054]
Furthermore, when the current viewpoint position and line-of-sight direction are at the viewing angle, the painting movement calculation unit 37 issues an input command (K, d) including a direction signal (K) indicating a movement direction and a predetermined input signal (d). Upon receipt, the painting pi in the moving direction is identified with reference to the painting arrangement table 33, the viewing angle of the identified painting pi is read with reference to the viewing angle table 32, and the current viewpoint position and line of sight up to this viewing angle. Since image processing is performed so as to move the direction, when viewing an object in the virtual space, the viewpoint can be moved to a position suitable for viewing in a direction different from the line-of-sight direction, which improves the ease of operation. it can.
[0055]
Furthermore, since the buttons b and d as the function designating unit input a predetermined input signal used alone or in combination with a direction signal indicating the moving direction, a command can be input by combining the direction signal and the predetermined input signal. Therefore, the input device 10 can be reduced in size, and the above-described effects can be obtained by a predetermined input signal, so that the ease of operation can be improved and it is suitable for three-dimensional motion control. That is, an input device that is small and easy to operate and has a function suitable for three-dimensional motion control can be realized.
(Modification)
In the above-described embodiment, a case has been described in which a picture of interest is specified using the picture specifying table 31 with respect to the virtual space image on the screen 80. An effect similar to that of the present invention can be obtained even when a display is used and a known gaze detection device is used in place of the picture specification table 31 to specify a picture of interest from the state of the operator's eyes. Furthermore, even if attention is paid to the painting in the corner of the video, the painting can be specified.
[0056]
In the above embodiment, the case where the spline curve is calculated at the time of moving to the viewing angle has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be configured to calculate an arbitrary curve other than the spline curve by an arbitrary method. The same effect can be obtained by carrying out similarly.
[0057]
In the above embodiment, it has been described that audio data may be registered in the viewing angle table 32. However, the present invention is not limited to this, and a spatial region in the vicinity of a painting (can be defined by a range of viewpoint positions and a range of gaze directions) And audio data may be registered as a pair, and the audio data may be changed for each picture of interest even if there is a viewpoint position other than the viewing angle. Also, a configuration may be adopted in which narration is registered for the viewing angle, and BGM is registered for a spatial region near the painting other than the viewing angle. Alternatively, narration, BGM, or voice off may be switched by a predetermined operation.
[0058]
Furthermore, in the above-described embodiment, the case of viewing art museum paintings has been described. However, the present invention is not limited to this, and content related to movement near a wall having a target of interest (usually indoor movement in general, Thus, the present invention can be similarly implemented to obtain the same effect.
[0059]
For example, for art classes, museums, education (science (moving in the laboratory), art (moving in temples and chapels with artistic value), history (moving in buildings with historical value), etc. ), Training (training of guards, explanation training for museum staff, etc.), restoration of ruins, landscape prediction, preservation of landscapes and cultural assets video, showrooms, new product development (built houses, movies, maze games and amusement parks) Etc.), and the contents of presentations and the like are considered as application examples.
[0060]
However, even if the contents are not listed here, as described above, parallel movement along the wall, movement to the viewing angle (predetermined viewpoint position and line-of-sight direction regardless of name), movement between viewing angles, It goes without saying that any virtual space image display technology including one or more operations such as movement between viewing angles in a predetermined order is included in the scope of the present invention. Therefore, a configuration in which the operations for performing these operations are modified to other operations (for example, a double click of the button a instead of a double click of the button d) is included in the scope of the present invention.
[0061]
Similarly, in the above-described embodiment, the case where the three projectors 71 to 73 and the screen 80 having the dimensions described above are used has been described. However, the present invention is not limited to this. Even in a configuration in which the range of 80 degrees is covered and three projectors are newly added for the upper screen, the present invention can be similarly implemented to obtain the same effect. That is, a configuration in which the size range of the screen and the number of projectors are appropriately changed are also included in the scope of the present invention. Similarly, a configuration using another display device such as a CRT or a liquid crystal display instead of the projector and the screen is also included in the scope of the present invention. In addition, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when viewing an object in a virtual space, it is possible to provide a video display device that can move the viewpoint in a direction different from the line-of-sight direction and improve the ease of operation..
Also smallInput device that is easy to operate with a mold and can realize functions suitable for three-dimensional motion controlDisplay device usingCan provide.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an external appearance of a video display apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a video display device according to the embodiment;
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a picture specifying table in the embodiment.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the configuration of an ornamental angle table in the embodiment;
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a picture arrangement table in the embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of an appreciation order table in the embodiment;
FIG. 7 is a schematic diagram showing a virtual space in the embodiment;
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining operations of basic functions in the embodiment;
FIG. 9 is a flowchart for explaining the parallel movement operation in the embodiment;
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a parallel movement operation in the embodiment;
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a parallel movement operation in the embodiment;
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a parallel movement operation in the embodiment;
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a calculation process of wall inclination in the embodiment;
FIG. 14 is a flowchart for explaining the movement operation to the viewing angle in the embodiment;
FIG. 15 is a schematic diagram for explaining the movement operation to the viewing angle in the embodiment;
FIG. 16 is a schematic diagram showing an example of a spline curve in the embodiment.
FIG. 17 is a schematic diagram showing an example of viewing in the embodiment
FIG. 18 is a flowchart for explaining a movement operation between pictures in the embodiment;
FIG. 19 is a schematic diagram for explaining a movement operation between pictures in the embodiment;
FIG. 20 is a flowchart for explaining a movement operation between pictures in the embodiment;
FIG. 21 is a schematic diagram for explaining a general virtual space;
[Explanation of symbols]
1 ... Camera
10 ... Input device
20: Input signal converter
30: Image generation calculation unit
31 ... Painting specific table
32. Ornamental angle table
33 ... Painting arrangement table
34 ... Viewing order table
35 ... Parallel movement calculation unit
36. Ornamental angle movement calculation unit
37. Painting movement calculation unit
41-43 ... Frame memory
51-53 ... D / A converter
60 ... Computer
71-73 ... Projector
80 ... Screen
K ... Direction key
U, D, L, R ... key
ad buttons
p1, p2, p3, p4, pi ... Painting
W ... wall
L1 to L4 ... Measurement points
Lm1-Lm4 ... line
M1-M4 ... Intersection
Ls ... Spline curve

Claims (3)

入力信号に基づいて、仮想空間内の視点位置から視線方向に沿った視野内の映像を表示する映像表示装置であって、前記映像内に壁があるとき、平行移動機能と前記壁に対して左右上下の平行移動方向とを指定する入力信号を受けると、視点位置の上下左右に計測点を設定し、夫々の計測点から視線方向に平行に線を伸ばして各線と壁との交点を求めて視線方向とこの視線方向に交わる壁との傾きを算出し、得られた傾きに基づいて、前記視線方向が壁に交わった状態で前記壁に左右上下平行に且つ前記入力信号で指定された前記壁に対して左右上下の平行移動方向に視点位置を移動させるように平行移動を実現する平行移動演算手段を備えたことを特徴とする映像表示装置。An image display device that displays an image in a visual field along a line-of-sight direction from a viewpoint position in a virtual space based on an input signal, and when there is a wall in the image, the parallel movement function and the wall When an input signal specifying the left / right / up / down translation direction is received , measurement points are set at the top / bottom / left / right of the viewpoint position, and the line is extended from each measurement point in parallel to the line of sight to find the intersection of each line and the wall. calculating the slope of a wall intersecting the line of sight direction as the viewing direction Te, based on the obtained inclination, the sight line direction is specified by horizontal and vertical parallel and said input signal to said wall in a state in which intersects the wall A video display device comprising: a parallel movement calculating means for realizing a parallel movement so as to move the viewpoint position in the horizontal movement direction left and right and up and down with respect to the wall. 請求項1に記載された映像表示装置に用いられる入力装置であって、前記壁に対して左右上下の平行移動方向を示す方向信号と所定の入力信号との組合わせからなる所定の入力指令の、所定の入力信号を入力するための機能指定部を備えた入力装置を備えたことを特徴とする映像表示装置。An input device used in the video display device according to claim 1, wherein a predetermined input command comprising a combination of a direction signal indicating a parallel movement direction in the horizontal and vertical directions with respect to the wall and a predetermined input signal is provided . , a video display apparatus characterized by comprising an input device having a function specifying unit for inputting a predetermined input signal. 請求項2に記載された映像表示装置において、前記入力装置は、操作者が両手で保持可能な程度の大きさを有し、左手で操作可能な方向キーと、右手で操作可能なボタンとを備えたことを特徴とする映像表示装置。  The video display device according to claim 2, wherein the input device has a size that can be held by an operator with both hands, a direction key that can be operated with the left hand, and a button that can be operated with the right hand. An image display device characterized by comprising.
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