CN100442313C - 三维虚拟空间模拟器及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的三维虚拟空间模拟由分身动作指示部、其根据用户的输入决定分身的动作，生成表示其内容的动作指示数据；代理人动作指示部、其以自律方式决定代理人的动作，生成表示其内容的动作指示数据；根据从以上接收的动作指示数据将上述各角色表示于虚拟空间的处理控制部、图像处理部以及图像显示部。其处理控制部、图像处理部以及图像显示部从分身动作指示部接收动作指示数据的接口和从代理人动作指示部接收代理人动作指示数据的接口是共用(共通)的。由此，可实现用户的灵活参加形态和高可靠性的模拟。

Description

三维虚拟空间模拟器及其系统
技术领域
本发明涉及以三维图像表示多个角色登场的虚拟空间的三维虚拟空间模拟器、三维虚拟空间模拟程序及其计算机可读取的记录媒体。
背景技术
随着计算机及网络技术的发展，正在开发更高级的模拟器。作为最新的模拟器之一有三维虚拟空间模拟器。作为三维虚拟空间模拟器，已知有：例如被存储在WWW(world Wide Web)服务器中，客户计算机可以通过网络取得用VRML(Virtual Reality Modeling Language：虚拟现实模型语言)等语言记述的三维图像数据，在客户计算机的显示装置上表示由三维图像构成的虚拟空间。三维图像可以确切地表现和人目视现实世界时同样的立体感及远近感。因此，利用以三维图像表示虚拟空间的三维虚拟空间模拟器，用户可以体验充满临场感的仿真模拟。这样的三维虚拟空间模拟器除可以用于网络谈话室、视频游戏等娱乐领域外，还可以用于景观模拟及灾害模拟等领域。
一般来说，在三维虚拟空间模拟器所表示的虚拟空间中，有多个角色(登场人物)登场。本说明书中，三维虚拟空间模拟器所表示的虚拟空间内，把按照用户的输入而动作的角色称作分身(Avatar)，而自律动作的角色称作代理人。在三维虚拟空间模拟器中，用户主要通过分身的视点得以体验虚拟现实。近来，作为三维虚拟空间模拟器的新的利用方法，还有提案在模拟表示的虚拟空间中，让用户体验基于周密的故事情节编制的角色扮演，通过这种体验对用户进行教育培训。(参见W.Swartout et.al.，Toward the Holodeck：Integrating Graphics，Sound，Character andStory.International Conference on Autonomous Agents，pp.409-416，2001)。
在模拟灾害发生时的避难状态等情况下，为了在准确模拟的条件下再现集团行动时的集团动力学现象，优选让为数较多的角色登场虚拟空间。特别是为了让较多的用户体验模拟，使虚拟空间内角色的行为接近真实状况时，优选让尽量多的分身在虚拟空间登场。
但是，在上述以往的三维虚拟空间模拟器中，虚拟空间的分身和代理人的作用分别是固定的。即、在虚拟空间中，作为分身登场的角色始终作为分身而行动，另一方面作为代理人登场的角色则始终作为代理人而行动。因此，从模拟开始到终了的期间内，必须有和分身同等人数的用户参加模拟。
另一方面，在模拟灾害发生时的避难状态等情况下，为了提高模拟的真实感和可靠性，有必要让众多的分身在虚拟空间登场。因此，为了进行这样大规模的模拟，从模拟开始到终了的期间，必须确保并束缚许多个用户，从而产生使模拟的实施变得困难且成本升高的问题。
此外，通过特定分身的视点参加模拟的用户，从模拟开始到终了的期间内，是作为该分身的指示者参加虚拟空间的。因此，对于用户临机应变地体验虚拟空间中的场面有一定限度。例如、用户要体验在虚拟空间的不同场所同时进行着的两个不同事件是很困难的。
本发明针对上述问题点而进行，其目的在于提供一种在三维虚拟空间模拟，特别是有多数角色登场的大规模三维虚拟空间模拟中，实现用户的灵活参加形态和高真实感和可靠性的三维虚拟空间模拟器、三维虚拟空间模拟程序及其计算机可读取的纪录媒体。
发明内容
为了解决上述课题，本发明所涉及的三维虚拟空间模拟器是以三维图像表示由分身和代理人组成的多个角色登场的虚拟空间的三维虚拟空间模拟器，其特征在于：具有分身动作指示功能模块，其根据用户的输入决定上述分身的动作、生成表示其内容的分身动作指示数据；代理人动作指示功能模块，其以自律方式决定上述代理人的动作、生成表示其内容的动作指示数据；角色表示功能模块，其根据从上述分身动作指示功能模块和上述代理人动作指示功能模块所接收的动作指示数据将上述各角色表示于上述虚拟空间；上述对分身的动作指示数据和对代理人的动作指示数据的格式是公用(共通)的；上述角色表示功能模块从上述分身动作指示功能模块接收动作指示数据的接口和从上述代理人动作指示功能模块接收动作指示数据的接口是共用(共通)的。
本发明所涉及的三维虚拟空间模拟器的特征在于：上述角色表示功能模块是用于将特定的角色作为上述分身或上述代理人表示于上述虚拟空间，其从上述分身动作指示功能模块和上述代理人动作指示功能模块的哪一个接收动作指示数据是可以切换的。
还有，本发明的三维虚拟空间模拟器的特征在于：由通过网络联接的多台计算机所构成，共享上述虚拟空间并以三维图像表示之；进而，本发明的三维虚拟空间模拟器，上述多个角色之间可以进行会话；上述各计算机在接收发送上述多台计算机之间的会话数据时，当会话者的一方是代理人时，将分身方的声音数据通过声音识别处理变换为文本数据后，发送给代理人方，同时，如果是分身之间的会话，通过接收发送声音数据，让用户进行真人声音的会话。
本发明所涉及的三维虚拟空间模拟器的特征还在于，在上述虚拟空间中模拟灾害发生时的避难状态。
为了解决上述课题，本发明所涉及的三维虚拟空间模拟程序可使计算机作为三维虚拟空间模拟器而发挥功能，从而实现以三维图像来表示由分身和代理人组成的多个角色登场的虚拟空间。其特征在于：具有根据用户的输入决定上述分身的动作，生成表示其内容的动作指示数据的分身动作指示功能模块、以自律方式决定上述代理人的动作，生成表示该内容的动作指示数据的代理人动作指示功能模块、根据从上述分身动作指示功能模块和上述代理人动作指示功能模块所接收的动作指示数据将上述各角色表示于上述虚拟空间的角色表示功能模块。同时，上述对分身的动作指示数据和对代理人的动作指示数据的格式是公用(共通)的；上述角色表示功能模块从上述分身动作指示功能模块接收动作指示数据的接口和从上述代理人动作指示功能模块接收动作指示数据的接口是其用(共通)的；进而，上述角色表示功能模块是用于将特定的角色作为上述分身或上述代理人表示于上述虚拟空间，其从上述分身动作指示功能模块和上述代理人动作指示功能模块之间的哪一个接收动作指示数据是可以切换的。
还有，本发明所涉及的三维虚拟空间模拟程序，可使通过网络联接的多台计算机作为三维虚拟空间模拟器而发挥功能，从而共享由分身和代理人组成的多个角色登场的虚拟空间并以三维图像表示之，其特征在于：具有根据用户的输入决定上述分身的动作，生成表示其内容的动作指示数据的分身动作指示功能模块、自律地决定上述代理人的动作，生成表示其内容的动作指示数据的代理人动作指示功能模块、根据从上述分身动作指示功能模块及上述代理人动作指示功能模块所接收的动作指示数据，将上述各角色表示于上述虚拟空间的角色表示功能模块；同时，上述对分身的动作指示数据和对代理人的动作指示数据的格式是公用(共通)的；上述角色表示功能模块从上述分身动作指示功能模块接收动作指示数据的接口和从上述代理人动作指示功能模块接收代理人动作指示数据的接口是共用(共通)的；进而，上述角色表示功能模块是用于将特定的角色作为上述分身或上述代理人表示于上述虚拟空间，其从上述分身动作指示功能模块和上述代理人动作指示功能模块之间的哪一个接收动作指示数据是可以切换的。
本发明所涉及的计算机可读取记录媒体是用于记录上述三维虚拟空间模拟程序的。
如上所述，本发明所涉及的三维虚拟空间模拟器具有：分身动作指示功能模块，其根据用户的输入决定分身的动作，生成表示其内容的动作指示数据；代理人动作指示功能模块，其以自律方式决定上述代理人的动作，生成表示其内容的动作指示数据；角色表示功能模块，其根据从上述分身动作指示功能模块和上述代理人动作指示功能模块所接收的动作指示数据将上述各角色表示于上述虚拟空间，上述对分身的动作指示数据和对代理人的动作指示数据的格式是公用(其通)的，上述角色表示功能模块的构成特征是从上述分身动作指示功能模块接收动作指示数据的接口和从上述代理人动作指示功能模块接收动作指示数据的接口是共用(共通)的。
此外，本发明所涉及的三维虚拟空间模拟器中，上述角色表示功能模块是用于将特定的角色作为上述分身或上述代理人表示于上述虚拟空间，其从上述分身动作指示功能模块和上述代理人动作指示功能模块之间哪一个接收动作指示数据是可以切换的。
因此，上述角色表示功能模块通过切换上述2个接口，可以将虚拟空间内的特定的角色在分身或代理人之间灵活地变更。例如，用户可以把正在输入其动作指示的分身在途中切换成代理人，或者将特定的代理人在途中切换成分身。
由此，即使在模拟的途中，用户的参加、脱离、更换都变得灵活且容易。其结果，即使模拟的规模较大的场合，不必长时间束缚众多的用户也可以让较多数量的分身登场，从而可实现具有高真实感和可靠性的模拟。
本发明所涉及的三维虚拟空间模拟程序在构成上，可便计算机实现如下功能：根据用户的输入决定分身的动作，生成表示其内容的动作指示数据的分身动作指示功能模块；以自律方式决定代理人的动作，生成表示其内容的动作指示数据的代理人动作指示功能模块；根据从上述分身动作指示功能模块和上述代理人动作指示功能模块所接收的动作指示数据将上述各角色表示于上述虚拟空间的角色表示功能模块。同时，上述对分身的动作指示数据和对代理人的动作指示数据的格式是公用(共通)的，上述角色表示功能模块从上述分身动作指示功能模块接收动作指示数据的接口和从上述代理人动作指示功能模块接收动作指示数据的接口是共用(共通)的，进而上述角色表示功能模块是用于将特定的角色作为上述分身或上述代理人表示于上述虚拟空间，其从上述分身动作指示功能模块和上述代理人动作指示功能模块之间的哪一个接收动作指示数据是可以切换的。此外，本发明所涉及的计算机可读取记录媒体是用于记录上述三维虚拟空间模拟程序而构成的。
因此，通过将上述三维虚拟空间模拟程序读入计算机并执行，便可收到与上述三维虚拟空间模拟器相同的效果。
本发明所涉及的三维虚拟空间模拟器由通过网络联接的多台计算机而构成，共享并以三维图像表示上述虚拟空间。
由于通过经由网络连接的不同计算机，多个用户可以同时参加模拟，所以可以收到用户灵活参加模拟的效果。例如，相互远在异地的用户可以同时参加模拟，在虚拟空间内实现交流共享体验。并且，可以达成不特定的多个用户按照各自的方便在任意时刻参加模拟的功效。并且，本发明的三维虚拟空间模拟器，上述多个角色之间可以进行会话，上述各计算机在接收发送上述多台计算机之间的会话数据时，当会话者的一方是代理人时，将分身方的声音数据通过声音识别处理变换为文本数据后，发送给代理人方，同时，如果是分身之间的会话，通过接收发送声音数据，让用户进行真人声音的会话。因此，当会话者的至少一方是代理人时，接收发送比声音数据容易解析的文本数据，而如果是分身(用户)之间的会话，通过接收发送声音数据让用户进行真人声音的会话，使得可以提高模拟的真实感。
还有，本发明所涉及的三维虚拟空间模拟程序在构成上，可使通过网络联接的多台计算机实现如下功能模块：根据用户的输入决定分身的动作，生成表示其内容的动作指示数据的分身动作指示功能模块、以自律方式决定代理人的动作，生成表示其内容的动作指示数据的代理人动作指示功能模块、根据从上述分身动作指示功能模块和上述代理人动作指示功能模块所接收的动作指示数据将上述各角色表示于上述虚拟空间的角色表示功能模块。同时，上述对分身的动作指示数据和对代理人的动作指示数据的格式是公用(共通)的，并且上述角色表示功能模块从上述分身动作指示功能模块接收动作指示数据的接口和从上述代理人动作指示功能模块接收动作指示数据的接口是共用(共通)的。进而，上述角色表示功能模块是用于将特定的角色作为上述分身或上述代理人表示于上述虚拟空间，其从上述分身动作指示功能模块和上述代理人动作指示功能模块之间的哪一个接收动作指示数据是可以切换的。此外，本发明所涉及的计算机可读取记录媒体是用于记录上述三维虚拟空间模拟程序而构成的。
所以，通过将上述三维虚拟空间模拟程序读入多台计算机并执行，便可收到与上述三维虚拟空间模拟器相同的效果。
此外，本发明所涉及的三维虚拟空间模拟器，是在三维虚拟空间内，模拟灾害发生时的避难状态而构成的。
模拟灾害发生时的避难状态时，准确地再现集团行动时的集团动力学现象是重要的。
如前所述，根据本发明所涉及的三维虚拟空间模拟器，即使模拟的规模较大的场合，无须长时间束缚多数用户就可以让较多数量的分身登场，从而可实现具有高真实感和可靠性的模拟。而且，由于即使在模拟途中，可以自由地切换分身和代理人的角色，用户可以从多方面的视点临机应变地参加模拟。
因此，模拟灾害发生时的避难状态时，可以收到用户的灵活参加形态以及实现具有高真实感和可靠性模拟的功效。
本发明的其他目的、特征以及优点通过以下所述可以充分理解，此外，本发明的好处通过参照附图的以下说明便可明白。
附图的简单说明
图1是表示涉及本发明一实施方式的三维虚拟空间模拟器系统的构成概要图。
图2是表示用户操作模拟器状态的外观图。
图3是表示上述三维虚拟空间模拟器的图像显示部显示三维虚拟空间时的画面例。
图4是表示角色的16个关节由多边形结合物来表现的模式图。
图5是说明上述三维虚拟空间模拟器的处理控制部以及图像处理部的处理流程的概念图。
图6是说明代理人动作指示部和处理控制部以及图像处理部之间的动作指示数据和代理人的状态信息数据交换的方框图。
图7是表示多台模拟器共享VRML数据状态的概念图。
图8是表示在共有模式下向VRML数据所含的角色发布动作指示的主体(代理人)的概念图。
图9是表示在共有模式的模拟器之间进行声音数据和文本数据的收发信方法例的方框图。
图10表示各模拟器的图像显示部显示三维虚拟空间的画面例。
图11表示将图10相同的场面从上方视点观看状态下的三维显示画面例。
具体实施方式
以下，基于图1至图10就涉及本发明的一实施方式的三维虚拟空间模拟器系统(三维虚拟空间模拟器)100加以说明。
1.系统构成
图1是表示三维虚拟空间模拟器系统100构成概要的方框图。如该图所示，三维虚拟空间模拟器系统100由模拟器(三维虚拟空间模拟器)1，2、3、...通过网络4相互连接而成。
模拟器1、2、3、...均由市场销售的图像处理工作站和微机所构成，具有相同的内部结构。图1中，只表示了模拟器1的内部构造而省略了模拟器2、3、...的内部结构图示。模拟器1、2、3、...可通过网络4相互进行数据通信。
网络4的种类没有特别限制，例如除互联网外，内部网、外部网、LAN、ISDN、VAN、CATV通信网、虚拟专用网(virtual private network)、电话线路网、移动通信网、卫星通信网等均可利用。还有，构成网络4的传送媒体也没有特别限制，例如，可以是IEEE1394、USB、电力网传送、有线电视线路、电话线、ADSL线路等有线线路，也可以是IrDA、遥控器那样的红外线、Bluetooth(注册商标)、802.11无线网络、HDR、手机电话网、卫星线路、地面波数字通信网等无线线路。
2.模拟器的内部结构
首先，说明模拟器1的内部结构。模拟器1备有通信处理部10、处理控制部11、指示输入部12、分身动作指示部13、代理人动作指示部14、存储部15、声音输入输出部16、图像处理部17、图像显示部18。
通信处理部10是连接网络4和模拟器1的通信接口，由各种通信接口及通信线路构成。通信处理部10利用TCP/IP以及UDP/IP等任意通信协议和外部装置通信。此外，通信处理部10除数据通信功能外，也可以具有各种数据压缩、还原功能。模拟器1和外部的收发信数据全部是在通信处理部10和处理控制部11之间进行发送接收的。
处理控制部(角色表示功能模块)11是综合控制模拟器1的各构成要素的动作以及这些构成要素之间的数据往来的功能模块。处理控制部11除了综合、控制下述的各功能模块之外，还控制用户的登录处理，退出处理等。
指示输入部12是由键盘、鼠标构成的模拟器1的输入用接口，用于模拟器1接收来自用户的包括分身动作指示的各种指示的输入。为了提高用户指示分身动作时的操作性，指示输入部12优选采用各种方向输入设备，例如，光标键及模拟式操纵杆。指示输入部12根据接收的来自用户的指示输入生成指示输入数据。指示输入部12将生成的指示输入数据中与分身动作有关的指示输入数据送信给分身动作指示部13，而其他的指示输入数据直接送给处理控制部11。
分身动作指示部(分身动作指示功能模块)13是根据从指示输入部12收到的关于分身动作的指示输入数据，决定虚拟空间的分身动作，生成表示其内容的动作指示数据的功能模块。分身动作指示部13将生成的动作指示数据送给处理控制部11。由分身动作指示部13输出的动作指示数据被记录在缓冲存储器内，由处理控制部11以及图像处理部17从该缓冲存储器读出。同样地，处理控制部11以及图像处理部17生成、输出的分身动作状态信息数据被记录在上述缓冲存储器内，由分身动作指示部13从该缓冲存储器读出。
代理人动作指示部(代理人动作指示功能模块)14是自律决定虚拟空间内代理人的动作，生成表示其内容的动作指示数据的功能模块。代理人动作指示部14将生成的动作指示数据送给处理控制部11。代理人动作指示部14和处理控制部11(以及图像处理部17)之间，经由图中略去的缓冲存储器，代理人动作指示部14生成的动作指示数据和处理控制部11以及图像处理部17根据该动作指示数据而生成、更新的代理人状态信息数据进行数据交换。有关代理人动作指示部14自律决定代理人动作的方法将在后面叙述。
存储部15是将数据记录在各种半导体存储器及记录媒体里的数据记录装置。存储部15作为纪录数据的记录媒体，可以采用例如，磁带及盒式磁带等带式、软盘(注册商标)/硬盘等磁盘式以及MO/MD/DVD/CD-R等光盘式、IC卡(含存储卡)/光卡等卡式媒体。
处理控制部11将所有三维虚拟空间模拟有关的数据存储在存储部15，需要时读出。作为上述三维虚拟空间模拟有关的数据例，可以举出经由通信处理部10从外部接收的数据、从指示输入部12接收的指示输入数据、从分身动作指示部13接收的动作指示数据、从代理人动作指示部14接收的动作指示数据、由图像处理部17生成的描述三维虚拟空间VRML数据、以及通过处理这些数据所得的数据等等。
声音输入输出部16是用于模拟器1对用户输出声音、接收来自用户的输入声音的声音输入输出装置。声音输入输出部16由耳机、扬声器等声音输出装置以及头戴式耳麦、固定式麦克风等声音输入装置所构成。声音输入输出部16根据从处理控制部11接收的声音数据输出声音，另一方面将来自用户的输入声音送给处理控制部11。并且，为了提高模拟的临场感，通过声音输入输出部16的声音输入输出优选用立体声进行。
图像处理部(角色表示功能模块)17是根据处理控制部11的指示，生成、更新描述虚拟空间的三维图像的VRML数据，以三维图像将虚拟空间显示在图像显示部18的功能模块。
图像处理部17将虚拟空间内的静止背景图像相关的数据作为VRML数据的静态目标信息加以处理，而将与虚拟空间内动作的角色的图像相关的数据作为VRML数据的动态目标信息加以处理。此外，图像处理部17将应从何种视点，即位置和方向观查虚拟空间的状态下生成三维图像的信息作为VRML数据的摄影目标信息加以处理。图像处理部17基于这些目标信息，实时地生成从特定角色(通常为分身)的视点看到的三维图像的VRML数据，从而更新存储部15的VRML数据。并且，图像处理部17根据存储部15中被更新的VRML数据，生成用于表示虚拟空间内的街道排列方式及人物等的三维图像的图像信号(动画数据)，将这些图像信号输出至图像显示部18。
这里，就静态目标信息、动态目标信息及摄影目标信息加以说明。
所谓静态目标信息，是构成虚拟空间的静止、不动的图像基础的多个目标的信息。静态目标信息主要由构成虚拟空间的各静态目标的多边形数据以及图形排列顺序数据而构成。
所谓动态目标信息，是在虚拟空间内可以活动的角色目标的信息。动态目标信息主要由构成所有角色(分身和代理人)目标的多边形的顶点坐标数据、多边形数据以及图像背景数据所构成。
所谓摄影目标信息，是表示应以从哪一个视点，即位置和方向看到的虚拟空间状态来生成三维图像的目标信息。摄影目标信息主要由表示虚拟空间内分身的当前位置及方向的位置矢量信息、视线矢量信息而构成。
图像显示部(角色表示功能模块)18是基于图像处理部17所输出的图像信号，在其画面上以三维图像显示包含角色在内的虚拟空间的显示器。图像显示部18可以例如由液晶显示器或CRT显示器而构成。
模拟器1的构成中各功能模块，特别是处理控制部11、分身动作指示部13、代理人动作指示部14、图像处理部17可以用硬件逻辑电路构成，也可以用运算装置(CPU、MPU)通过程序(软件)而实现。即、模拟器1除备有执行实现各功能的控制程序指令的CPU外，还备有存储于存储部15及ROM/屏蔽ROM/EPROM/EEPROM/闪速ROM等半导体存储器的上述程序及相关数据、展开上述程序用的RAM(random access memory)等。通过这些也可以实现上述各功能模块。
实现上述各功能的三维虚拟空间模拟程序的程序代码(执行形式的程序、中间代码程序、源程序)预先存储在模拟器1的存储部15等内，此外也可以通过计算机可读取的记录媒体供给模拟器1，模拟器1的运算装置读取记录在记录媒体内的程序代码并执行之。上述程序代码也可以经由网络4供给模拟器1。本发明的上述程序代码也可以用电子方式传输而具体化的载波或者数据信号列的形态加以实现。
3.三维虚拟空间模拟中的角色切换
图2是表示用户操作模拟器1状态的外观图。如该图所示，用户一边确认图像显示部18的显示以及来自声音输入输出部16的声音，一边操作指示输入部12向模拟器1发出指示，参加三维虚拟空间模拟。
图3是表示图像显示部18显示三维虚拟空间时的画面例。在该图的画面中，描写了虚拟空间的街头有3个登场角色。一般而言，在三维虚拟空间模拟器表示的虚拟空间中有多个角色登场，这些角色由按照用户的输入指示而动作的分身、以及可自律动作的代理人所构成。因此，用户可以对特定的分身给与指示，使其在虚拟空间内行走、改变方向、接近其他分身或代理人并进行会话。图3的画面例因为表示的是从用户给与指示的对象即分身的视点所看到状态下的虚拟空间，所以用户给与指示对象的分身本身没有被显示。不过，根据设定也可以使用户给与指示对象的分身适当地显示出来。
模拟器1中，处理控制部11以及图像处理部17从分身动作指示部13接收的动作指示数据和从代理人动作指示部14接收的动作指示数据由同一格式所构成。即、本发明中，对分身的动作指示数据和对代理人的动作指示数据的格式即动作指示接口是共用(共通)的。上述动作指示数据的格式由例如移动(步行)速度、身体整体的角速度、头部(视线)的角速度、手指指向中的手腕的角速度、动作姿势的种类等数据所构成。
分身动作指示部13为了根据用户向指示输入部12的输入生成上述格式的动作指示数据，备有用户输入和动作指示数据的对应表。该对应表中，预先规定了按照给于指示输入部12的输入(被按压的键的种类等)所应该生成的动作指示数据的内容。表1表示上述对应表所规定的指示输入部12的输入(此处为被按压的键的种类)和应该生成的动作指示数据的对应例。
表1：
(按压键的种类)    (应生成的动作指示数据)
光标上移键移动    (步行)速度增加10
光标下移键移动    (步行)速度减少10
光标右移键        身体整体的角速度增加5
光标左移键        身体整体的角速度减少5
“Q”             头部(视线)的角速度增加8
“W”             头部(视线)的角速度减少8
“A”             手指指向中的手腕的角速度增加15
“S”             手指指向中的手腕的角速度减少15
“1”             做编号1的动作姿势(“过来”动作)
“2”             做编号2的动作姿势(“停止”动作)
另一方面，代理人动作指示部14，如后所述自律决定虚拟空间的代理人的动作，通过API(应用程序接口)所定义的控制命令，生成上述格式的动作指示数据。表2表示控制命令和应生成的动作指示数据的对应例
表2：
(控制命令)        (应生成的动作指示数据)
walk(x，y)        移动(步行)速度，(x，y)为目的地的坐标
turn(r)           身体整体的角速度，r为欲转向的角度
face(r)           头部(视线)的角速度，r为欲转向的角度
point(r)          手指指向中的手腕的角速度，r为欲转向的角度
gesture(k)        动作姿势的种类，k为动作姿势的编号
对比表1和表2可以明白，分身动作指示部13生成的动作指示数据和代理人动作指示部14生成的动作指示数据具有相同格式。
处理控制部11接收这些动作指示数据，根据该动作指示数据生成包括角色的位置(空间坐标系中配置人体模特的坐标)，角色的方向(空间坐标系中人体模特的角度)等信息的图像显示用VRML数据。本实施方式的图像显示用VRML数据中，各角色由16个关节上的多边形结合的构造而表现。图4是表示各角色的16个关节上多边形结合的样子的模式图。该图的表中，所谓“号码”是表示赋予各多边形的通用编号，所谓“名称”是赋予各多边形的参数名，所谓“意义”是与人体相应部位对应的各多边形的说明。处理控制部11根据上述动作指示数据，以各角色的各个关节为支点，改变多边形的方向和位置。
这样，在处理控制部11生成的VRML数据图像被送往图像处理部17、图像处理部17根据该VRML数据，生成动画数据。图像处理部17通过视觉图像处理将角色和背景合成，生成三维图像的动画数据。
图5是表示处理控制部11和图像处理部17之间接收发送数据的概念图。如该图所示，处理控制部11和图像处理部17备有从分身动作指示部13或代理人动作指示部14接收同一构造(格式)的动作指示数据的接口。处理控制部11和图像处理部17从分身动作指示部13收到上述动作指示数据时，生成、更新与分身有关的VRML数据(摄影目标信息以及动态目标信息)，而从代理人动作指示部14收到上述动作指示数据时，则生成、更新与代理人有关的VRML数据(动态目标信息)(见S41)。
接下来，处理控制部11和图像处理部17为了使虚拟空间的角色动作更加自然，对S41步骤中生成、更新的VRML数据(摄影目标信息以及动态目标信息)进行修正，如避免和其他角色冲突的修正、符合行走地形的步行速度的修正等(S42)。
其次，处理控制部11和图像处理部17根据S42步骤中修正过的VRML数据，生成表现角色步行动作的动画图像信号(S43)，将该图像信号输出至图像显示部18，将上述动画显示在画面上(S44)。
此外，对于像步行动作这样，角色某种程度持续进行的动作，为了使动画显示更加自然，优选在短时间单位内反复执行上述S41-S44步骤的处理流程。
如上所述，模拟器1中，因为处理控制部11和图像处理部17从分身动作指示部13接收的动作指示数据和从代理人动作指示部14接收的动作指示数据是由相同数据构造而构成的，所以处理控制部11和图像处理部17从分身动作指示部13接收动作指示数据的接口和从代理人动作指示部14接收动作指示数据的接口是共用(共通)的。
处理控制部11和图像处理部17用于将特定的角色作为分身或代理人表示于上述虚拟空间，其从分身动作指示部13及代理人动作指示部14的哪一个接收动作指示数据是可以切换的。即、由于处理控制部11和图像处理部17从分身动作指示部13及代理人动作指示部14的哪一个接收动作指示数据是可以切换的，因此可以使虚拟空间内的特定角色在分身和代理人之间灵活变更。并且上述切换既可以按照用户经指示输入部12输入的指示进行，也可以在满足预先决定的规定时间到达等条件自动进行。
4.代理人的控制
下面就代理人动作指示部14(参见图1)如何自律地决定虚拟空间内代理人动作的方法加以说明。
如图6所示，代理人动作指示部14和处理控制部11及图像处理部17之间，代理人动作指示部14生成的动作指示数据和处理控制部11及图像处理部17根据该动作指示数据而生成、更新的代理人状态信息数据(动态目标信息)经由缓冲存储器50进行数据交换。
即、当代理人动作指示部14将代理人动作指示数据写入缓冲存储器50时，该动作指示数据由处理控制部11及图像处理部17读出。另一方面，当处理控制部11及图像处理部17将生成、更新的代理人状态信息数据(动态目标信息)写入缓冲存储器50时，该状态信息数据被代理人动作指示部14读取、反馈。
代理人动作指示部14保有为了控制代理人动作所需的状态信息。作为状态信息有：包含在VRML数据中的各种目标信息(摄影目标信息、静态目标信息、动态目标信息)以及代理人的内部状态信息(例如，表示知识、感情、性格等的参数)。代理人动作指示部14还可以指示代理人做适当的称之为“暗示(cue)”的观测动作指示。即、由代理人动作指示部14将“暗示(cue)”数据递交给处理控制部11及图像处理部17，便可参照上述目标信息或获得基于上述目标信息所得的判定结果
代理人动作指示部14通过表3所示的“暗示(cee)”，指示代理人做观测动作便可以参照上述目标信息及基于上述目标信息所得的判定结果。
表3：
(“暗示(cue)”的种类)    (观测内容)
position                 和对象之间的位置关系
observe                  对象所执行的动作内容
hear                     周围的声音信息
代理人动作指示部14通过将上述目标信息及上述内部状态信息套入预先决定的规则(脚本)，决定代理人的下一个动作。即、代理人的行动规则作为脚本预先设计在代理人动作指示部14内，代理人动作指示部14通过将该时点的各种目标信息及代理人内部状态信息套入上述脚本加以解释后，将代理人动作指示数据及“暗示(cue)”数据依次递交给处理控制部11及图像处理部17。
这样，因为代理人动作指示部14根据规定的脚本，生成代理人动作指示数据，所以通过上述脚本的设定，可以很容易地自由设计代理人的行动模式。如果设计上述脚本时，做到使虚拟空间的代理人动作接近现实世界的人的动作，便可以使模拟的进行内容显得更加自然。
5.共有模式下的模拟形态
三维虚拟空间模拟器系统100(参见图1)中，三维虚拟空间模拟可以只用模拟器1进行，也可以在模拟器1、模拟器2、模拟器3、...(参见图1)之间，进行数据通信，共享三维虚拟空间的状态下进行。
因为以上只就模拟器1进行三维虚拟空间模拟的情况作了说明，以下就模拟器1、模拟器2、模拟器3、...之间，共享三维虚拟空间的状态下进行三维虚拟空间模拟的情况(简称“其有模式”)加以说明。
共有模式下，模拟器1、模拟器2、模拟器3、...通过经由网络4的双向通信，共享各模拟器的处理控制部11及图像处理部17所生成的VRML数据，即、各模拟器通过经由网络4的点对点通信，共享各自的处理控制部11及图像处理部17(参见图1)更新的VRML数据。
图7是表示模拟器13共享更新的VRML数据状态的概念图。该图中，模拟器13共享5名登场角色的虚拟空间，这些角色由响应模拟器1的用户操作，其分身动作指示部13(参见图1)生成动作指示数据的1名分身、模拟器2的代理人动作指示部14(参见图1)生成动作指示数据的1名代理人、响应模拟器3的用户操作，其分身动作指示部13(参见图1)生成动作指示数据的1名分身、模拟器3的代理人动作指示部14(参见图1)生成动作指示数据的2名代理人所构成。各模拟器13由处理控制部11及图像处理部17将更新的VRML数据经由网络4向其它模拟器依次发送，共享相互更新的VRML数据。模拟器13根据这样共享的VRML数据分别在各自的图像显示部18显示三维图像。
如此，由于各模拟器只需相互发送接收VRML数据的更新部分，所以经由网络4的通信负担比较轻，从而能够几乎实时地共享三维虚拟空间的VRML数据。
以上说明中，各模拟器是以点对点通信方式共享VRML数据的，但VRML数据的通信及共享并不限于此种方式。也可以经由网络4内适当设置的服务器进行。在使用服务器的情况下，除从各模拟器发送的更新数据之外，推荐将各种管理信息也预先存储在服务器内。存储在服务器内的管理信息可以举出例如：各模拟器的登录、退出信息、哪个模拟器在虚拟空间的角色中分担与哪个角色相关的动作指示数据生成等等。这样的管理信息也可以存储于非专用服务器的任意某模拟器内。
图8是表示在模拟器1、2...之间共享VRML数据的共有模式下，向VRML数据所含的角色发布动作指示的主体的概念图。在该图所示的例中，被共有的角色中，在模拟器1下，用户通过分身动作指示部13(参见图1)向1名角色(分身)发布动作指示，代理人动作指示部14(参见图1)正在向2名角色(代理人)发布动作指示，而在模拟器2下，用户通过分身动作指示部13(参见图1)正在向1名角色(分身)发布动作指示。本发明中，即使在共有模式下，如前所述各模拟器的处理控制部11及图像处理部17是用于将特定的角色作为分身或代理人表示于上述虚拟空间的，其从分身动作指示部13和代理人动作指示部14之间哪一个接收动作指示数据是可以切换的。因此，通过各模拟器的处理控制部11及图像处理部17在分身动作指示部13和代理人动作指示部14之间切换接收动作指示数据来自何方，便可以将虚拟空间内的特定角色在分身或代理人之间灵活地进行变更。
此外，共有模式下角色之间进行会话时，当听者是分身(用户)时，优选通过声音(声音数据)进行会话，而当听话者是代理人时，则优选通过文字信息(文本数据)进行会话。图9是表示在共有模式的模拟器之间进行声音数据和文本数据的收发信方法例的方框图。该图中，各模拟器以A、B、C、D表示，在模拟器A、B中，代理人在动作，而模拟器C、D中分身在动作。因此，A、B间的会话是代理人对代理人，C、D间的会话是分身对分身，D、A间的会话是分身对代理人进行的。
该图中，会话者的至少一方是代理人的情况下，模拟器之间的数据收发信通过文本数据进行。即、如果分身对代理人的会话，将分身(用户)一方的声音通过声音识别处理变换为文本数据后，送往代理人方。
这是因为文本数据比声音数据容易解析。另一方面，如果是分身(用户)之间的会话，则通过声音数据的收发信，让用户进行真人的声音会话、以提高模拟的真实感。这些会话处理由各模拟器的通信处理部10、处理控制部11、以及声音输入输出部16(参见图1)进行。
6.避难模拟的应用例
最后，说明本实施方式的三维虚拟空间模拟器系统100(参见图1)适用于灾害发生时的避难模拟例。此处，由使用6台模拟器的共有模式构成20名角色从地下室逃出的模拟内容。通过适当设计并组合例如“避难者靠近时指着出口方向走”等上述脚本内容，构筑灾害发生时的避难模拟
图10表示上述避难模拟实行中、各模拟器的图像显示部18(参见图1)显示的三维虚拟空间画面例。还有，图11表示将图10相同的场面从上方视点观看状态下的三维显示画面例。此外，各模拟器的图像显示部18的画面上，也可以添加雷达屏幕的子画面显示以便更好地确认周围角色位置，以及用子画面显示本来看不到的后方状况的后方视点显示等
避难模拟实行中，根据用户向模拟器的输入指示，可以在20名代理人中指定特定代理人，将其切换为分身。由全部6台模拟器进行这样切换的结果，最终20名代理人中，6名成为分身。保持这种状态继续进行模拟，用户可以无需特别意识周围的角色是分身还是代理人，在自然的感觉下进行避难模拟。变更参加模拟的用户，经数十次反复进行模拟，与参加用户的性格及组合无关，得到了同样的结果。
本发明并不限于上述实施方式，在权利要求的范围内，可以进行种种变更。例如，上述实施方式中，使用VRML语言表达三维图像，但数据形式不限于此，可以采用其它适合的语言、形式。
(结语)
说明书所述的具体实施方式，只是为了说明本发明的技术内容，不应狭义地理解为只限于这样的具体例，在本发明的精神和权利要求项目的范围内，可以做各种变更而加以实施。
产业上利用的可能性
本发明适用于多数角色登场的用三维图像表示虚拟空间的三维虚拟空间模拟，特别是适用于灾害发生时的避难状态等大规模模拟。

Claims (4)

1.一种用三维图像表示由分身和代理人组成的多个角色登场的虚拟空间的三维虚拟空间模拟器，其特征在于：
与其它模拟器通过点对点通信共享记述所述虚拟空间的三维图像的VRML数据；
备有分身动作指示功能模块，根据用户的输入决定上述分身的动作、生成表示其内容的动作指示数据；
代理人动作指示功能模块，以自律方式决定上述代理人的动作、生成表示其内容的动作指示数据；
角色表示功能模块，根据从上述分身动作指示功能模块及上述代理人动作指示功能模块所接收的动作指示数据将上述各角色表示于上述虚拟空间；
上述对分身的动作指示数据和对代理人的动作指示数据的格式是共用的；
上述角色表示功能模块从上述分身动作指示功能模块接收动作指示数据的接口和从上述代理人动作指示功能模块接收动作指示数据的接口是共用的；
进而，上述角色表示功能模块是用于将特定的角色作为上述分身或上述代理人表示于上述虚拟空间，其从上述分身动作指示功能模块和上述代理人动作指示功能模块之间的哪一个接收动作指示数据是可以切换的。
2.根据权利要求1所述的三维虚拟空间模拟器，其特征在于：
在上述虚拟空间中，模拟灾害发生时的避难状态。
3.一种三维虚拟空间模拟器系统，其特征在于：
由通过网络联接的多台如权利要求1所述的三维虚拟空间模拟器所构成，共享上述虚拟空间并以三维图像表示之。
4.根据权利要求3所述的三维虚拟空间模拟器系统，其特征在于：
上述多个角色之间可以进行会话；
上述各三维虚拟空间模拟器在接收发送上述多台三维虚拟空间模拟器之间的会话数据时，当会话者的一方是代理人时，将分身方的声音数据通过声音识别处理变换为文本数据后，发送给代理人方，同时，如果是分身之间的会话，则通过接收发送声音数据，让用户进行真人声音的会话
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