CN1138231C - 图象产生装置、其方法、游戏装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种角色的动作的图象产生技术。具备有：参数产生电路(201)，用于对由多个帧图象构成的原图象产生重放速度参数；时间轴补插电路(202)，用于指定存在于重放速度参数所指示的时间轴上的位置前后的帧图象，并用种种姿势的姿势指定信息对图象补插新的姿势指定信息；以及加权补插电路(203)，用于对于每一种图象，参照补插的姿势指定信息，并根据加权参数，借助于加权补插，产生新的姿势指定信息，以得到新的活动图象。

Description

图象产生装置、其方法、游戏装置
技术领域
本发明涉及处理游戏之类的活动图象的图象产生装置，特别是涉及可以采用产生活动物体的不同动作(正在走动的状态或正在跑动的状态等)之间的中间姿势的办法，产生实现更为现实的活动的图象的技术。
背景技术
通常的视频信号，在每一垂直同步期间，按顺序送出使被显示体的姿势每次仅变化一点而记录下来的帧图象，使所谓被摄物体活动起来地显示所观察到的活动图象。这里，所说的帧是指用于显示一幅已完成的帧图象的基本的时间单位，比如说，相当于垂直同步期间。此外，所谓帧图象，是指用于对显示被显示体的一连串动作的每一帧所记录下来的一幅图画的图象数据。而所谓活动图象数据，是指用于显示被摄物体的一连串的动作的帧图象的集合。
即便是在以视频游戏机为代表的图象产生装置中，也是采用按顺序送出使之每次仅变化一点而记录下来的帧图象的办法，来显示有动作的角色(虚拟式产生的动作物体、被摄物体)。在这种视频游戏机中，CPU按顺序把角色等的帧图象送往视频块。在视频块中，显示由CPU传送来的帧图象。就是说，视频游戏机，从CD-ROM之类的大容量存储媒体中读入已记录有角色的一连串动作(“走”或“跑”)的活动图象，并据此显示活动图象。
若有反复进行同一动作这种单纯的动作，则可以仅存储其中一个周期的活动图象，然后使之反复若干次进行显示即可。为了显示“走”，假定把角色先迈出左脚，接着迈出右脚，直到再迈出左脚叫做一个周期，并反复进行这种周期，就可以显示使角色连续的走动图象。
但是，对于实际上不存在的虚拟作成的角色，要使之进行复杂的动作是困难的。比如说，以田径运动员为角色进行显示的情况下，就需要使角色从走动着的状态开始助跑，然后慢慢加快速度，最后全力地快跑这样的图象。由于不可能使上述动作慢慢变化，然后再使用同一图象，故不可若干次地重复着重复一定动作的活动图象数据。为此，要想显示这些动作，就必须具备所有的帧图象。由于要这样的话，为仅记录一个动作就要占用庞大的存储器，就要用一个游戏机进行多种比赛，事实上是不可能的。
要想把“走”和“跑”这两种完全不同的动作合在一起进行显示，从走的状态一下子变到跑的状态，或反过来由跑一下子变成走，将变成缺乏真实感的不自然的电影。
此外，厂家为制作原始图象数据要花时间。这样一来，在现有的视频游戏机中，每当要增加新的动作姿态时，就必须输入多量的原始图象数据，提供软件的厂方的负担就变得很大。
发明内容
于是，本发明的第1课题是提供一种用不多的图象数据，可以显示复杂且自然的角色动作的图象产生装置。
本发明的第2课题是提供一种用不多的图象数据，可以显示复杂且自然的角色动作的游戏装置。
本发明的第3课题是提供一种用不多的图象数据，可以显示复杂且自然的角色动作的图象产生方法。
第1方案所述的发明是用于解决第1课题的发明。本发明是一种图象产生装置，其根据按时间序列记录的动作物体的活动图象产生新的活动图象，以改变在虚拟空间内所述动作物体的活动图像，所述各个所述动作物体包括两种不同类型的活动图象，其中所述图象产生装置通过执行以下操作来显示在所述两种类型的活动图象中的动作物体的中间姿势：一次补插，其对应于时基调节，为由时基上的位置与作为参考点的主帧之间的比率表示的各帧参数赋值，并且根据上述被赋值的参数，生成对应于在与所述重放速度参数对应的多个帧中指定的重放速度参数表示的在时基上的位置的帧图象；以及二次补插，其对应于空间位置调节，并且在一次补插生成显示在时基上的同一位置的同一动作物体的动作模式的不同的帧图象时执行，用于补插相互姿势指定信息，所述图象产生装置包括：时基补插装置，参照预赋值的参数，这些参数表示相对于两种类型的活动图象的每种图象，每帧图象的姿势改变，指定两个帧图象，指定在紧跟外部提供的重放速度参数之前或之后的两个参数的两个帧图象，补插两个指定的帧图象的两个姿势指定信息，从而生成新的与所述重放速度参数对应的在时基上的帧图象显示姿势的姿势指定信息；和加权补插装置，参照所述时基补插装置生成的将在同时显示的帧图象的两种类型的姿势指定信息，根据加权参数加权并补插两种的被参照的姿势指定信息，所述加权参数表示在所述两种类型的活动图象之间的加权的比率，并且生成用于显示所述新姿势的姿势指定信息。
第2方案所述的发明仍是用于解决第1课题的发明。倘采用本发明，则第1方案所述的上述加权补插电路使上述加权参数按照规定的特性随着时间发生变化。
第3方案所述的发明，仍是用于解决第1课题的发明。倘采用本发明，则第1方案所述的加权补插电路，要根据上述加权参数对上述2个姿势指定信息进行线性补插。
第4方案所述的发明仍是用于解决第1课题的发明。倘采用本发明，则第1方案所述的上述姿势指定信息包括规定对上述动作物体预先设定的多个部位的上述虚拟空间内的空间位置的空间位置信息。
第5方案所述的发明仍是用于解决第1课题的发明。倘采用本发明，则在第5方案的发明中，上述加权补插，在设从2种活动图象数据得到的每一空间位置为(xA、yA)(xB、yB)，设加权参数为n(0≤n≤1)的情况下，本身为上述新的姿势指定信息的空间位置(X、Y)可用下式计算：
(X、Y)＝((1-n)·xA+n·xB，(1-n)·yA+n·yB)
第6方案所述的发明仍是用于解决第1课题的发明。倘采用本发明，则第1方案所述的上述姿势指定信息包括规定对上述动作物体预先设定的多个转动部分中的旋转轴附近的旋转角的角度信息。
第7方案所述的发明仍是用于解决第1课题的发明。倘采用本发明，则在第6方案的发明中，上述加权补插，在设从2种的动作图象数据中得到的每一角度信息为(θxA、θyA)、(θxB、θyB)，设加权参数为n(0≤n≤1)的情况下，本身为上述新的姿势指定信息的空间位置(X、Y)可用下式计算：(X、Y)＝((1-n)·θxA+n·θxb)、(1-n)·θyA+n·θyB)
第8方案所述的发明仍是用于解决第1课题的发明。倘采用本发明，则第1方案所述的上述2种活动图象数据是显示相互类似的上述动作物体的活动图象的数据，而且，时间系列的变化的起始点处的那些姿势和时间系列的变化的终点处的那些姿势互相类似。
第9方案所述的发明仍是用于解决第1课题的发明。倘采用本发明，则在第1方案所述的发明中，还具备
(a)参照上述加权补插电路存储姿势指定信息的存储器；
(b)根据上述加权补插电路的已补插后的姿势指定信息，产生用于显示上述虚拟空间内的新的姿势的帧图象的图象产生电路。
第10方案所述的发明仍是用于解决第1课题的发明。倘采用本发明，则在第9方案所述的发明中，
上述输入装置所供给的重放速度信息是上述输入装置中所具备的操作按键的按下信息，
上述参数产生电路根据上述按下信息，根据每单位时间内所压下的上述操作按键的次数，来调整上述重放速度参数的大小。
第11方案所述的发明是用于解决第2课题的发明。本发明具备第1方案所述的图象产生装置，是为了指定游戏上的角色的动作而用了上述姿势指定信息的游戏装置。
第12方案所述的发明是用于解决第2课题的发明。本发明是一种图象产生方法，其根据按时间序列记录的动作物体的活动图象产生新的活动图象，以改变在虚拟空间内所述动作物体的活动图像，所述各个所述动作物体包括两种不同类型的活动图象，其中所述图象产生装置通过执行以下操作来显示在所述两种类型的活动图象中的动作物体的中间姿势：一次补插步骤，其对应于时基调节，为由时基上的位置与作为参考点的主帧之间的比率表示的各帧参数赋值，并且根据上述被赋值的参数，生成对应于在与所述重放速度参数对应的多个帧中指定的重放速度参数表示的在时基上的位置的帧图象；以及二次补插步骤，其对应于空间位置调节，并且在一次补插步骤生成显示在时基上的同一位置的同一动作物体的动作模式的不同的帧图象时执行，用于补插相互姿势指定信息，所述图象产生方法包括如下步骤：参照预赋值的参数，这些参数表示相对于两种类型的活动图象的每种图象，每帧图象的姿势改变，指定在紧跟外部提供的重放速度参数之前或之后的两个参数的两个帧图象，补插两个指定的帧图象的两个姿势指定信息，从而生成新的与所述重放速度参数对应的在时基上的帧图象显示姿势的姿势指定信息；和参照所述一次补插步骤生成的将在同时显示的帧图象的两种类型的姿势指定信息，根据加权参数加权并补插两种的被参照的姿势指定信息，所述加权参数表示在所述两种类型的活动图象之间的加权的比率，并且生成用于显示所述新姿势的姿势指定信息。
在本发明中，所谓“动作物体”是指运动员等的角色等等。
所谓“活动图象数据”，是指显示由在时间系列中记录了动作物体的帧图象构成的，比如说，迈出右脚，迈出左脚，到再次迈出右脚的一连串的动作的数据。
所谓“2种活动图象数据”，是指比如说，“走”和“跑”、“轻松地走”和“疲乏地走”等的关系。
所谓“姿势指定信息”，是指比如说，在虚拟空间中的空间位置或关节的角度信息。
所谓“新的姿势”，是指比如说，在“走”和“跑”之间的中间的“助跑”之类的姿势。
所谓“参数”，是指比如说，设活动图象数据的最初的姿势为0，最后的姿势为1，而用比率表示其间的姿势的参数。
所谓“规定的特性”，是指比如说，对于时间的流逝，参数直线性地或曲线性地变化的特性。
所谓“在动作物体上预先设定的多个部位”，是指比如说人的腕，脚，躯干，头等的各个部位。
所谓“转动部分”，是指比如说人的关节部分。
所谓“相互类似的活动图象”，是指比如说，“走”和“跑”等，具有脚和腕动作的步骤是相同的，但动的程度不同这样的关系的活动图象。
所谓“在时间系列的变化的起始点处的那些姿势和在时间系列的变化的终点处的那些姿势”，是指比如说如果是“走”和“跑”的话，最初的姿势是左脚和右手提得最高的状态，最后的姿势是相当于最初的姿势的前一帧图象的姿势。
所谓“记录媒体，是指除RAM(不管是易失性还是非易失性等)、ROM(包括EPROM、EEPROM等)、光盘(CD、CD-ROM、CD-R、WOROM之类的各种的光磁记录媒体)、IC卡等的器件存储器、软盘、磁盘(硬盘)等的磁记录媒体之外，还包括经由通信线路(公用线路、数据专用线、卫星线路等)接受来自主计算机的数据传送等等。
附图说明
下面，简单地说明附图。
图1是已具备了本发明的实施方案的图象产生装置的游戏机的构成图。
图2是本发明的实施方案的图象产生装置的功能框图。
图3是说明本实施方案的主处理的流程图。
图4的说明图示出了本实施方案的一次补插和二次补插之间的关系。
图5是本实施方案的一次补插的运算方法的说明图。
图6是说明本实施方案的一次补插处理的流程图。
图7是本实施方案的二次补插的运算方法的说明图。
图8是说明本实施方案的二次补插处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的优选实施方案。
(I)构成
在图1中，示出了应用了本发明的实施方案的图象产生装置的视频游戏机的框图。本图象产生装置由控制整个装置的CPU块10、控制游戏图象显示的视频块11、产生效果音乐等的音响块12、读出CD-ROM的子系统13构成。
《CPU块的构成》
CPU块10作为本发明的加权补插装置、时间轴补插装置和参数产生装置进行动作。CPU块10由SCU(System Control Unit)100、主CPU101、RAM 102、ROM 103、盒式磁盘接口(I/F)1a、副CPU 104、CPU总线105等构成。
主CPU 101，在内部具有DSP(Digital Signal Processor)，可以高速地执行计算机程序。RAM 102作为本发明的存储器进行动作，除存储在监视装置上显示的运动员的姿势指定信息之外，还被用作主CPU 101的工作区。ROM 103存放用于在装置的初始状态下进行初始化处理的初始化程序。SCU 100可通过总线105、106、107统括进行数据的传送。此外，SCU 100在内部，还具有DMA控制器，把在游戏执行期间所必须的图象数据传送到视频块11内的VRAM中去。盒式磁盘接口(I/F)1a以ROM盒式磁盘的形态构成为读入所供给的应用软件(游戏用的计算机程序)的窗口。
小键盘(Pad)2b用作本发明的输入装置，作为操作按钮键具备有指示方向的十字游标键、与重放速度信息对应的速度键和与跳跃动作对应的跳跃键等。副CPU 104被称之为SMPC(System Manager &Peripheral Control)、具有根据主CPU 101的要求，通过接插件2a，从小键盘2b收集数据(外围数据)的功能。主CPU 101根据由副CPU 104传送来的外围数据，进行将要在显示器上显示的图象的移动处理。在接插件2a上可以连接包括小键盘、操纵杆、键盘等在内的任意外围机器。副CPU 104对已连接到解插件2a(主机一侧的端子)上的外设的种类进行判断，并按照与所判定的外设的种类对应的通信方式收集外围数据。
《视频块的构成》
视频块11作为本发明的图象产生装置进行动作。视频块11具有VDP(Video Display Processor)120和VDP 130，VDP 120用于产生本视频游戏的图象之内的主要是人物和车等动作物体的图象(以下，叫做角色)，VDP 130用于进行作为背景的图象的合成、阴影的处理(限幅)。VDP 120连接到VRAM 121和帧缓冲器122、123上。
把用多个三角形或四角形等的图形的集合表示角色时的各个图形叫做多角形，把各图形的顶点的坐标的集合叫做多角形数据。本身为动作物体的运动员，由胳膊、大腿部、小腿、躯干、头部以及其它部分的集合构成。由于需要使这些部分的每一部分协调一致地动作，故这些部分由多角形的集合体(叫做多角形集团)构成，使每一多角形集团作为一个整体进行动作。指定每一多角形集团的相对的位置关系的是姿势指定信息。作为姿势指定信息，在本实施方案中看做是指定运动员的身体的各部分在虚拟空间内的空间位置的空间位置信息，和规定运动员的身体上的各个关节的弯曲方向的角度信息。
在产生游戏用的虚拟图象(以下，叫做“游戏图象”)之际，为显示所必须的多角形数据，从主CPU 101通过SCU 100向VDP 120传送，写入VRAM 121中。RAM 102中所存入的补插数据是已用本发明的补插处理所产生的姿势指定数据。CPU 101参照该补插数据，计算接下来要显示的多角形集团的姿势指定信息，并以该姿势显示各多角形的坐标变换矩阵，和多角形数据一起传送到VRAM 121中去。已写入到VRAM121中的多角形数据，作为每一象素含有16位或8位的色彩信息的描画用的数据存放到描画用的帧缓冲器122或123中去。已存放好的描画用的数据，被传送往VDP 130。主CPU 101通过SCU 100把控制描画的控制信息供往VDP 130。VDP 120按照这一控制信息处理描画用数据。
VDP 130连接到VRAM 131上。VDP 130具备有使整个画面或者上下左右移动，或者旋转滚动的功能和决定多个显示画面的显示顺序的优先度功能。VDP 130通过存储器132把图象数据输出到编码器160。编码器160，在给该图象数据附加上同步信号变换成视频信号的形式之后，输出进行D/A转换后的视频信号。监视装置5根据视频信号显示图象。
《其它的块的构成》
音响块12由进行PCM方式或FM方式的音响合成的DSP 140和控制DSP 140等的CPU 141构成。由DSP 140产生的音响数据，在用D/A转换器170转换成双声道的信号之后，输出到扬声器5a和5b。
子系统13由CD-ROM驱动器1b、CD I/F 180、CPU 181、MPEG音响处理器182、MPEG图象处理器183等构成。子系统13具备读入由CD-ROM等的记录媒体供给的应用软件，进行动画的重放的功能。CD-ROM驱动器1b从CD-ROM中读入数据。CPU 181进行CD-ROM驱动器1b的控制和对读入的数据进行错误修正处理。已从CD-ROM读入的数据，通过CD I/F 180、总线106、SCU 100被供往主CPU 101。MPEG音响处理器182、MPEG图象处理器183依据与活动图象的高效率符号压缩有关的作为国际标准规格之一的MPEG(Motion PictureExpert Group)规格对被压缩后的数据进行解压。借助于用MPEG音响处理器182、MPEG图象处理器183进行活动图象的解压，就可以进行活动图象的重放。
《功能块的构成》
图2示出了按着功能指定本发明的情况下的功能块3的构成。小键盘2b起着本发明输入装置的作用。CPU块10起着参数产生电路201、时间轴补插电路202和加权补插电路203的作用。RAM 102、视频块11分别起着存储器和图象产生电路的作用。同读取程序数据相并行，将与2种不同的动作形态(例如，运动员的“走”和“跑”)有关的每一帧的多角形集团的姿势指定信息(以下，称之为“活动数据”)，从CD-ROM中传送到存储器102中。对于“走”和“跑”，分别用MOA、MOB来表示各个活动数据。
在小键盘2b中操作按键K1是速度按键。速度按键K1每按下一次就输出一次脉冲。该脉冲作为重放速度信息被供往参数产生电路201。操作按键K2是跳跃按键。例如，在游戏程序以田径运动的跳远为主题的情况下，在使运动员跳跃的时刻，按下该跳跃按键。操作按键K3是菜单按键。要使游戏中断以显示菜单画面时按下复位按键。十字游标K4是方向指示按键。该按键在选择菜单时，或指示运动员的行走方向时使用。
参数产生电路201对含于由小键盘2b供给的重放速度信息中的每单位时间的脉冲数进行计数，并根据已存储于存储器102中构成活动数据整体的帧图象的个数，计算出重放速度参数(一次补插参数)P1。
时间轴补插电路202，参照已存储于存储器102中的活动数据M的姿势指定信息，指定存在于由参数产生电路201供给的重放速度参数P1所指示的轴方向的前后位置的帧图象。接下来，用时间轴补插(一次补插)处理，产生用于显示相当于该时间轴上的位置的帧图象的姿势指定信息，再次存放到存储器102中。
把已进行过时间轴补插的姿势指定信息叫做一次补插数据M1。时间轴补插电路202对2种不同的活动数据的每一种数据，产生2个一次补插数据M1A、M1B。通过线性补插处于活动数据的前后的帧的姿势指定信息，而产生一次补插。
加权补插电路202参照由时间轴补插电路202所产生的一次补插数据M1A和M1B。接着，用加权参数(二次补插参数)P2所表示的比率对两个一次补插数据所表示的动作形态进行加权补插，产生新的姿势指定信息。把已加权补插的姿势指定信息叫做二次补插数据M2。
存储器102存储姿势指定信息。该存储器用时间轴补插装置202和加权补插203两者写入并且读出数据。此外，有时也由已记录有游戏程序的主体和各种图象数据的CD-ROM把部分图象数据转送到存储器102中。
图象产生电路11，根据二次补插数据M2产生构成新的活动图象的帧图象，供往监视装置5。
(II)动作
在图3中，示出了作为本发明的实施方案，用于产生本发明的图象的流程图。
本实施方案中所执行的游戏程序是以田径运动为主题的程序。用户从游戏程序所准备好的多种竞赛项目中选择任意的竞赛项目。为了选择竞赛项目，用户要按下小键盘2b的菜单按键K3。在菜单画面上作为游戏表演已准备了田径，比如说，显示用于选择“投掷”、“110m跨栏”、“100m赛跑”、“跳远”的菜单。运动员按下游标K4，把游标移往显示出想要玩的运动项目的菜单条的地方，选择该运动项目。在本实施方案中假定已选择了“跳远”，以下进行说明。
步骤S1作为等待帧图象的显示时间(在这里为1/60秒)的定时器而工作。当CPU 101检测出已到了显示时刻时(步骤S1：YES)、视频块11就计算在监视装置上显示的、构成运动员的多角形的显示位置(步骤S2)。在下帧图象的显示时刻应显示的图象的信息，预先已由CPU 101供给到VRAM 121中。VDP 120用已存储到VRAM 121中的信息，产生从规定的观察点观察到的虚拟空间的透视图象。在进行坐标变换后，要贴上纹理数据，VDP 130进行多角形的描画(步骤S3)。
在步骤S4中CPU 101进行游戏处理。即，决定运动员在虚拟空间内的位置或根据小键盘2b的指示的内容决定动作形态。在“跳远”的竞赛中，最初，运动员静止于起跑线上。这时，当用户开始按下小键盘2b的速度按键K1的时，每当速度按键K1被按下时，脉冲就从小键盘2b通过接插件2a、副CPU 104，被送往CPU 101。CPU 101将该脉冲作为重放速度信息取入，并根据单位时间内所按下的次数产生重放速度参数P1。若更频繁地进行按下，则不仅运动员的“走”的周期将变短，还将从“走”渐渐地变成“跑”。这样，在踏跳板跟前将变成最高速度。在运动员已到达了踏跳板的位置时，用户按下跳跃按键K3，则根据关于“跳跃”的活动数据，运动员进行“跳跃”。
待成为产生运动员的新的活动图象基础的数据是上述活动数据。活动数据由对于足以再现同一动作的帧图象的姿势指定信息构成。例如，要想重复“走”的动作，只要有运动员的左腿从抬得最高的位置开始抬右腿，然后左腿再次完全抬起来为止的帧图象就行。活动数据就变成为具备该一连串的帧图象(几十帧)这么多的姿势指定信息。用以上的办法，在运动员的动作仅为“走”、仅为“跑”、或“跳”的时候，为了做各自的动作只要用CD-ROM所提供的活动数据来重复显示运动员的图象就行。
但是，如果仅仅是原封不动的显示活动数据的话，则不可能改变运动员的移动速度。为了保持进行同一动作不变地(例如，仅仅“走”)改变移动速度进行显示的补插是时间轴补插(一次补插)。这种补插用子程序Sub1进行。
此外，在“跳远”之类的项目中，由于运动员的动作要由“走”渐渐地变为“跑”，故变成为需要一种既不能说是“走”也不能说是“跑”的中间的动作形态。因为“走”也罢“跑”也罢都可以用一个活动数据表现，故如果仅仅选择任何一个数据进行显示都不能得到中间性的动作。另外，虽然作为活动数据也可以一一具有中间的动作形态，但对于每一种运动都准备可以产生无限组合的中间动作形态的每一形态的活动数据是不合算的。为解决这一问题的补插处理是本发明的加权补插(二次补插)。加权补插是一种仅仅从基本的动作形态的活动数据中就可以产生中间动作形态的补插处理。这种处理用子程序Sub2进行
由于调整移动速度的一次补插往往是必需的处理，故在主处理中必须定期进行(Sub1)。对此，显示中间动作形态的二次补插只要能进行中间的动作所必须的特定的状态就行(例如，仅仅在“跳远”的助跑区间需要“走”和“跑”的中间动作，在进行“跳跃”的区间就不需要)。从这种观点来看，要先判断是否有必要进行二次补插处理(步骤S5、步骤S6)，仅仅在有必要时(YES)才进行二次补插处理(Sub2)。
在步骤S7中，CPU 101从存储器(RAM)102中读出补插已结束了的数据，把与此对应的多角形集团的数据转送到视频块11。
《一次补插处理的原理》
图4示出了根据活动数据完成从一次补插处理到二次补插处理期间的图象的变化的说明图。在该图中，下标A表示“走”动作，而下标B表示“跑”动作。
首先，说明重放参数的决定方法。各活动数据MOA或MOB由足够显示各自的动画的帧图象数构成。例如，由于“走”的动作缓慢地进行，故活动数据MOA的帧图象数就多(例如，约为70帧)。对此，“跑”的动作由于没有缓慢地进行显示的时候，故活动数据MOB的帧图象数就少(例如，约为50帧)。在该图中，由于简单，故示出的是MOA由8帧，MOB由5帧构成。
此外，要进行二次补插的话，理想的是2个不同的动作形态进行类似的动作。比如说，在“走”和“跑”中，由于是交互地伸出右手和左手、右脚和左脚的动作，故可以认为是这里所说的“类似”的动作。这种类似的动作关键是基本姿态应类似。就是说，要先作成图象数据，使得把两个活动数据MOA和MOB中的最初的帧图象作成为使运动员的左脚抬得最高的动作，把中间的帧图象作成为右脚抬得最高的动作，把最后的帧图象作成为与最初的帧图象的一帧之前的帧相当的动作。这样一来，在原封不动地用各活动数据进行显示的情况下，虽然不论是哪种动作，运动员都是进行从先抬左脚开始到再抬右脚为止的动作，但显示期间变得不同。所谓的显示期间不同，意味着不可能原封不动地用各活动数据的帧图象进行二次补插。
于是，在本发明中，应用了参数这一概念。使得若是同一参数的话，则不论是哪一种活动数据都可指定同一个动作。参数是一种以比率来指示各时间轴上的位置以最初的基本形态1(第一帧)为基点的各时间轴上的位置的一个量。在图4中，把两活动数据的最初的帧设为0，把最后的帧设为1，用各活动数据的帧数均等地区分0～1的各个区间。如果是活动数据MOA的话，则帧数为8，所以应使每一帧的参数变化量为0.125(＝1/8)。如果活动数据为MOB，则帧数为5，故每帧的数据变化量为0.2(＝1/5)。另外，参数变化量ΔP可由下式推导。
ΔP＝1/构成活动数据的帧数
每调用一次一次补插处理子程序Sub1，就用重放速度参数的值来指定其次应显示的帧图象。在欲提高重放速度时，就加大为每一帧所增加的重放速度参数的变化量。另外，在欲降低重放速度时，就减小重放速度参数的变化量。如果使重放速度参数的变化量为负，就变成逆重放。
在重放速度与原活动数据不同的情况下，就需要尚未记录于存储器102中的姿势指定信息和帧图象。用前后的帧图象补插而产生这种尚未记下来的帧图象的处理是一次补插处理(时间轴补插)。在这里，考虑把“走”动作的重放速度增加到1.5倍。就是说，使分配给活动数据MOA的各帧的参数乘以1.5就可得到重放速度参数P1。在同图中，当把相当于第2帧的参数0.125乘以1.5时，就变成了0.1875，使相当于第4帧的0.375乘以1.5时，就变成了0.5625，但是，与这些重放速度参数对应的帧图象不存在。在与重放速度参数所示的时间轴上的位置对应的帧图象数据不存在的情况下，就参照在该时间轴上的位置前后存在的帧图象的姿势指定信息，产生在重放速度参数所示的时间轴上的位置上的帧图象的姿势指定信息。例如，为了产生与重放速度参数0.1875对应的帧图象的姿势指定信息，就要参照第2帧图象(参数为0.125)和第3帧图象(参数为0.250)的各姿势指定信息。下边，参照图5对此进行说明。
图5是以运动员的胳膊的部分为例，说明肘关节的姿势指定信息的一次补插的说明图。为了便于理解，把空间位置、坐标都考虑为二维。帧图象1分配参数P0，关节O1的空间位置的坐标为(X1、Y1)，关节的角度为θ1。帧图象2分配参数P0+ΔP，关节O2的空间位置的坐标为(X2、Y2)，关节的角度为θ2。ΔP是由构成活动数据的帧数决定的每一帧图象的参数变化量。
在要得到以比如说m：1-m(0≤m≤1)的比率分割两帧图象之间的时间轴上的位置的帧图象的情况下，已进行了一次补插的一次补插数据的空间位置Om的坐标和角度θm，假定为进行线性补插，则将变成下式。
空间位置Om＝((1-m)·x11+m·x2，(1-m)·y1+m·y2)
角度θm＝(1-m)·θ1+m·θ2
即，倘得到了重放速度参数P1所示的时间轴上的位置，由于知道了其前后的帧图象和分割区间的比率，所以只要根据上式运算一次补插后的姿势指定信息即可。
图6中示出了说明一次补插(时间轴补插)处理的流程图。一次补插处理由以CPU 101为中心的功能块(时间轴补插电路202)进行。在本实施方案中，由于进行二次补插，所以最好对于为了进行二次补插所必需的2种活动数据中的每一种，事先进行一次补插处理。图6仅仅示出了其中一种活动数据(“走”的动作)的补插处理。
首先，参数产生电路201决定重放速度参数P1。就是说，给在上一帧已计算出来的重放补插参数P1的值，加上参数变化量ΔP×重放速度的倍数。在重放速度参数的值已超过了1的情况下，表示一个周期的重放结束，而进入下一个周期，所以使为1的位归0(减1)，设小数点以下为有效数字。比如说，在计算图4的第6帧的重放速度参数的情况下，倘对上次的重放速度参数P1(0.9375)加上参数变化量ΔP(0.125)×重放速度的倍率(1.5)，则变成1.125。由于重放速度参数已超过了1，所以，应把该重放速度参数复位为0.125。
在步骤S101中，根据已决定的重放速度参数P1，计算一次补插的比率m，进行一次补插处理。所取得的空间位置信息OmA存放到存储器中(步骤S102)。同样地，在步骤S103中，根据重放速度参数P1，进行对关节的角度的一次补插。所取得的角度信息θmA暂时存放到存储器中(步骤S104)。在具有尚未进行补插的关节的情况下(步骤S195；NO)，则返复进行步骤S103～S104，进行全部关节的一次补插(步骤S105；YES)。
《二次补插处理的原理》
图7示出了二次补插(加权补插)的说明图。二次补插，借助于一次补插处理，得到了对于既是相当于同一时间轴上的位置的帧图象，又是同一物体表示互不相同的动作形态的帧图象之后才可以进行计算。
帧图象A和帧图象B示出了用进行了一次补插的姿势指定信息所显示的帧图象。帧图象A，是比如说已对活动数据MOA进行过一次补插的图象，多角形数据的重心OA的坐标是(xA、yA)。帧图象B与帧图象A一样是相当于时间轴上的位置的图象，是比如说，已对活动数据MOB进行过一次补插的图象，多角形数据的重心OB的坐标是(xB、yB)。二次补插可用与一次补插相同的想法进行处理。在一次补插中虽然用重放速度参数的值进行补插的比率已唯一地定了下来，但在二次补插中，把独立地设定好了的加权参数n  用作补插的比率(加权)。假定以加权参数，用线性的特性对帧图象A和帧图象B进行补插，则补插图象的空间位置On将变成为
空间位置On＝((1-n)·xA+n·xB，(1-n)·yA+n·yB)另外，设在帧图象A和帧图象B之间，部件进行旋转后的角度为θc，作补插图象的角度θn将变成为
角度θn＝n·θcn可以事先用程序设定并使之变化。也可以比如说使参数n的值进行使每一帧作单调地增加(或减少)的线性变化。即，在已观察到了图象时候，可以用可识别更为自然的动作的变化的特性使加权参数n变化。
以下用图4说明二次补插。加权参数P2(相当于上述n)，对于活动数据MOA的一次补插数据M1A，是决定对活动数据MOB的一次补插数据M1B进行何等程度的加权补插的系数。就是说，若P2＝0，则一次补插数据M1B完全不加权，二次补插数据M2将变成活动数据MOA的一次补插数据M1A本身。反之，若P2＝1，则一次补插数据M1A一方完全不加权，二次补插数据M2将变成活动数据MOB的一次补插数据M1B本身。在同图中，由于第一帧的加权参数P2为0，所以虽然仅仅显示一次补插数据M1A，但从第2帧到第6帧，加权参数P2线性地每次增加0.2。就是说，产生使最初的帧图象为“走”的运动员，渐渐地开始进行助跑，在第6帧以后产生自然变化为最高速度的“跑”的补插图象。
图8示出了说明二次补插(加权补插)处理的流程图。二次补插由以CPU 101为中心的功能块(加权补插电路203)进行。在需要二次补插处理的情况下(图3步骤S5：YES)，就执行二次补插处理的子程序Sub2。
在步骤S201中，首先，对将成为补插对象的活动数据MOB，用与Sub1的步骤S101相同的顺序进行一次补插(步骤S201)。用一次补插所产生的空间位置信息OmB，在Sub1的步骤S102中，与已存储在存储器中的空间位置信息OmA一起用加权参数P2进行二次补插(步骤S202)。所产生的新的空间位置信息On，再次被存放到存储器中(步骤S203)。
同样地，对于角度信息，也用与Sub1的步骤S103相同的顺序产生角度欣喜θmB(步骤S204)，并和已存储到存储器中的角度信息θmA一起，进行二次补插(步骤S205)。所产生的角度信息θn再次被存入存储器中(步骤S206)。对于角度信息要确认是否已对全部的关节进行了补插(步骤S207)。
根据在以上的补插处理中所产生的空间位置信息和角度信息，来决定各多角形集团的坐标变换矩阵，并把它传送到视频块11。视频块11根据该座标变换矩阵进行多角形数据的座标变换，生成观测点座标系中的游戏图象。这样一来，在监视装置5上将显示以新的动作形态来动作的角色。
如上所述，本发明的优点如下。
(a)由于在游戏机中和时间轴补插一起还进行加权补插，所以可以从一个动作向另一动作进行自然的动作变换来显示运动员。
(b)由于构成为可以由CD-ROM供给若干种原图象数据，故用户可以对任意地选定的项目设定加权系数，不论是什么运动都可显示运动员自然的动作。
(c)由于在进行了一次补插之后再进行二次补插，所以可以和重放速度快慢无关地进行中间动作的产生。
(III)其它的形态
本发明不限于上述各种形态，而可以进行种种变形
在上述形态中，虽然例示的是虚拟的游戏机的图象的产生，但是，即便是在模拟器或显示活动图象的计算机图形学(CG)中也可不加变动地应用本发明。
另外，作为动作物体，虽然以田径运动的运动员作为对象，但并不限定以人为对象，也可以以其他的动物或运载工具(汽车、飞机等)为对象。
此外，加权补插的加权参数，在上述形态中虽然以是进行线性变化为例，但也可用特有的计算式或查表法进行曲线变化。
倘采用本发明，则由于进行在2个活动图象之间根据加权参数的补插，故可以用为数不多的图象数据表现复杂且自然的角色的动作。
此外，倘采用本发明，由于要对每一活动图象都要根据重放速度进行所必须的时间轴补插，所以与各个图象是什么样的帧数，以怎样的重放速度进行重放无关可以进行加权补插。
另外，倘采用本发明，若加权参数对于时间的流逝可使加权的值能动地变化，则可以表现相应于动作物体或动作的内容的自然的动作的迁移变化。
还有，倘采用本发明，无论是对空间位置或关节的角度都可进行变化。
此外，倘采用本发明，若与操作按键的次数相对应地使重放速度参数进行变化，则可以提供一种运动员的动作速度的控制可以用按键的按下次数来调节的很有意思的操作方法。

Claims (12)

1.一种图象产生装置，其根据按时间序列记录的动作物体的活动图象产生新的活动图象，以改变在虚拟空间内所述动作物体的活动图象，所述各个所述动作物体包括两种不同类型的活动图象，其中所述图象产生装置通过执行以下操作来显示在所述两种类型的活动图象中的动作物体的中间姿势：
一次补插，其对应于时基调节，为由时基上的位置与作为参考点的主帧之间的比率表示的各帧参数赋值，并且根据上述被赋值的参数，生成对应于在与所述重放速度参数对应的多个帧中指定的重放速度参数表示的在时基上的位置的帧图象；以及
二次补插，其对应于空间位置调节，并且在一次补插生成显示在时基上的同一位置的同一动作物体的动作模式的不同的帧图象时执行，用于补插相互姿势指定信息，
所述图象产生装置包括：
时基补插装置，参照预赋值的参数，这些参数表示相对于两种类型的活动图象的每种图象，每帧图象的姿势改变，指定两个帧图象，指定在紧跟外部提供的重放速度参数之前或之后的两个参数的两个帧图象，补插两个指定的帧图象的两个姿势指定信息，从而生成新的与所述重放速度参数对应的在时基上的帧图象显示姿势的姿势指定信息；和
加权补插装置，参照所述时基补插装置生成的将在同时显示的帧图象的两种类型的姿势指定信息，根据加权参数加权并补插两种的被参照的姿势指定信息，所述加权参数表示在所述两种类型的活动图象之间的加权的比率，并且生成用于显示所述新姿势的姿势指定信息。
2.权利要求1所述的图象产生装置，其特征在于：上述加权补插装置使上述加权参数按照规定的特性随着时间发生变化。
3.权利要求1所述的图象产生装置，其特征在于：上述加权补插装置，根据上述加权参数对上述2个姿势指定信息进行线性补插。
4.权利要求1所述的图象产生装置，其特征在于：上述姿势指定信息包括规定对上述动作物体预先设定的多个部位的上述虚拟空间内的空间位置的空间位置信息。
5.权利要求4所述的图象产生装置，其特征在于：上述加权补插装置，在设从2种活动图象数据得到的每一空间位置为(xA、yA)(xB、yB)，设加权参数为n(0≤n≤1)的情况下，本身为上述新的姿势指定信息的空间位置(X、Y)  可用下式计算：
(X、Y)＝((1-n)·xA+n·xB，(1-n)·yA+n·yB)
6.权利要求1所述的图象产生装置，其特征在于：上述姿势指定信息包括规定对上述动作物体预先设定的多个转动部分中的旋转轴附近的旋转角的角度信息。
7.权利要求6所述的图象产生装置，其特征在于：上述加权补插装置，在设从2种的活动图象数据中得到的每一角度信息为(θxA、θyA)、(θxB、θyB)，设加权参数为n(0≤n≤1)的情况下，本身为上述新的姿势指定信息的空间位置(X、Y)可用下式计算：
(X、Y)＝((1-n)·θxA+n·θxb)，(1-n)·θyA+n·θyB)
8.权利要求1所述的图象产生装置，其特征在于：上述2种活动图象数据是显示相互类似的上述动作物体的活动图象的数据，而且，时间系列的变化的起始点处的那些姿势和时间系列的变化的终点处的那些姿势互相类似。
9.权利要求1所述的图象产生装置，其特征在于：还具备：
(b)操作者输入重放速度信息所用的输入装置；
(c)根据由上述输入装置提供的重放速度信息，指定与该重放速度信息对应所应生成的姿势，并把用于指示已指定了的姿势的上述重放速度参数提供给上述时间轴补插电路的参数产生电路。
10.权利要求9所述的图象产生装置，其特征在于：
上述输入装置所供给的重放速度信息，是上述输入装置中所具备的操作按键的按下信息，
上述参数产生电路根据上述按下信息，根据每单位时间内所按下的上述操作按键的次数，来调整上述重放速度参数的大小。
11.一种游戏装置，其特征在于：具备一种图象产生装置，其根据按时间序列记录的动作物体的活动图象产生新的活动图象，以改变在虚拟空间内所述动作物体的活动图象，所述各个所述动作物体包括两种不同类型的活动图象，其中所述图象产生装置通过执行以下操作来显示在所述两种类型的活动图象中的动作物体的中间姿势：
一次补插，其对应于时基调节，为由时基上的位置与作为参考点的主帧之间的比率表示的各帧参数赋值，并且根据上述被赋值的参数，生成对应于在与所述重放速度参数对应的多个帧中指定的重放速度参数表示的在时基上的位置的帧图象；以及
二次补插，其对应于空间位置调节，并且在一次补插生成显示在时基上的同一位置的同一动作物体的动作模式的不同的帧图象时执行，用于补插相互姿势指定信息，
所述图象产生装置包括：
时基补插装置，参照预赋值的参数，这些参数表示相对于两种类型的活动图象的每种图象，每帧图象的姿势改变，指定两个帧图象，指定在紧跟外部提供的重放速度参数之前或之后的两个参数的两个帧图象，补插两个指定的帧图象的两个姿势指定信息，从而生成新的与所述重放速度参数对应的在时基上的帧图象显示姿势的姿势指定信息；和
加权补插装置，参照所述时基补插装置生成的将在同时显示的帧图象的两种类型的姿势指定信息，根据加权参数加权并补插两种的被参照的姿势指定信息，所述加权参数表示在所述两种类型的活动图象之间的加权的比率，并且生成用于显示所述新姿势的姿势指定信息，
并且用上述姿势指定信息指定游戏上的角色的活动。
12.一种图象产生方法，其根据按时间序列记录的动作物体的活动图象产生新的活动图象，以改变在虚拟空间内所述动作物体的活动图象，所述各个所述动作物体包括两种不同类型的活动图象，其中所述图象产生方法通过执行一次补插步骤，其对应于时基调节，为由时基上的位置与作为参考点的主帧之间的比率表示的各帧参数赋值，并且根据上述被赋值的参数，生成对应于在与所述重放速度参数对应的多个帧中指定的重放速度参数表示的在时基上的位置的帧图象；以及二次补插步骤，其对应于空间位置调节，并且在一次补插步骤生成显示在时基上的同一位置的同一动作物体的动作模式的不同的帧图象时执行，用于补插相互姿势指定信息，来显示在所述两种类型的活动图象中的动作物体的中间姿势，
所述图象产生方法包括如下步骤：
参照预赋值的参数，这些参数表示相对于两种类型的活动图象的每种图象，每帧图象的姿势改变，指定在紧跟外部提供的重放速度参数之前或之后的两个参数的两个帧图象，补插两个指定的帧图象的两个姿势指定信息，从而生成新的与所述重放速度参数对应的在时基上的帧图象显示姿势的姿势指定信息；和
参照所述一次补插步骤生成的将在同时显示的帧图象的两种类型的姿势指定信息，根据加权参数加权并补插两种的被参照的姿势指定信息，所述加权参数表示在所述两种类型的活动图象之间的加权的比率，并且生成用于显示所述新姿势的姿势指定信息。
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