JP2000011199A - アニメーションの自動生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アニメーションデータの作成において、個々
のアニメーション間の移行をスムーズに行う。 【解決手段】 個々のアニメーションを行動オブジェク
トとして持つ。作成するアニメーションをそれらの状態
遷移として扱う。状態遷移を行うタイミングはイベント
として持つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アニメーション
の自動生成方法、特に２次元あるいは３次元形状のアニ
メーションの自動生成において、シーンの移り変わりを
スムーズにする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゲーム機やプレゼンテーションなどにお
いて、アニメーションの作成や再生が幅広く利用されて
いる。

【０００３】図２１は、キーフレームアニメーションの
生成の様子を示すもので、アニメーション製作者がキー
フレームとしてフレーム１、３を指定することにより、
これらキーフレーム１、３から、これらの間の補間フレ
ーム２を生成する。そして、このような作業を、指定し
た時間区分について行うことによって、歩く、跳ぶなど
の個々のアニメーションを生成し、さらに、個々のアニ
メーションを時間軸に沿って並べていくことにより全体
のアニメーションとしている。

【０００４】なお、これらの方法を用いたアニメーショ
ン作成ツールとして、Macromedia社のDirectorなどが知
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
に、従来のアニメーション作成においては、時間的に短
いアニメーションをつないで全体のアニメーションを作
成しているので、ユーザ（ゲームのプレーヤなど）との
インタラクションを行う場合においても、短いアニメー
ションの動きが終了するまで次のアニメーションへ移っ
ていくことができなかった。また、これを回避するため
に、ユーザからの入力を想定して個々の遷移に応じたア
ニメーションを作成していく必要があった。

【０００６】例えば、図２２は、従来方法によるアニメ
ーションの切り換えの様子を示すもので、「歩く」の場
合には、アニメーション生成は、フレーム１→フレーム
２→フレーム３の流れであるが、ユーザがボタンを押す
などのイベントを発生させることにより「歩く」から
「跳ぶ」に切り換わるときには、フレーム１→フレーム
４→フレーム５の流れへと切り換わる。つまり、アニメ
ーションの切り換え点は、共通のフレーム１の位置に制
限される。

【０００７】このため、各アニメーションをつなぐと、
そのつなぎ目がスムーズでなかったり、あるアニメーシ
ョンを行っている間は、ユーザからの入力をアニメーシ
ョンに反映させることができなかったりする。

【０００８】したがって、イベントに対するアニメーシ
ョンの変化と、スムーズにつながれたアニメーションの
作成とを同時に行うことはできず、例えば図２３に示す
格闘ゲームでは、キャラクタが「技」のアニメーション
に入ると、そのアニメーションの中に設けられた「弾
き」、「よけ」、「防御」などのコマンド受け付けのタ
イミングになるまで、アニメーションが続行される。

【０００９】また、「受け」に対するアニメーションに
入るときなどに、アニメーションのつながりに乱れが見
受けられ、さらに複雑に入り込んだ攻防については、タ
イミング設計が困難であった。

【００１０】この発明は、このような問題点を解決しよ
うとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、アニメーションデータの作成において、個々の
アニメーションを行動オブジェクトとして持ち、作成す
るアニメーションをそれらの状態遷移として扱うように
したアニメーションの自動生成方法とするものである。
したがって、イベントにより個々のアニメーション間の
移行が行われ、その移行はスムーズに表現される。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１７は、この発明によるアニメ
ーションの生成例を示す。すなわち、例えば、「歩く」
から「跳ぶ」へ移行する場合、歩くというアニメーショ
ンの途中から跳ぶというアニメーションへのつなぎのア
ニメーション、例えば歩いているところから片足を軸に
して跳ぶ動作に入るまでのアニメーションを自動的に生
成し、アニメーションが急に変わることなくスムーズに
移行していくような表現を可能にする。

【００１３】つまり、「歩く」、「跳ぶ」などといった
個々のアニメーション状態（時間軸に沿った一連の動
き）を「行動オブジェクト」として保持し、全体のアニ
メーションはそれらの状態遷移として考える。そして、
ある行動オブジェクトから別の行動オブジェクトには、
イベントによって移行する。

【００１４】図１は、「移動」オブジェクトにおける状
態遷移の例を示す。そして、符号１１はオブジェクトの
外からのイベントであり、オブジェクト内部に設けた判
断機構１２によってイベン卜を振り分けることにより、
オブジェクト内部に設定した、行動オブジェクト１３あ
るいは１４を実行する。

【００１５】このように、行動オブジェクトを階層化す
ることにより動作の抽象化を行うこともできる。行動オ
ブジェクトは、状態遷移とは独立して動いており、オブ
ジェクト間の相互作用によって、モデル全体に対するア
ニメーションを生成するので、各行動オブジェクトはそ
の状態が完結していなくても、イベン卜を受け付けるこ
とができる。

【００１６】次に、この発明のアニメーション自動生成
方法について、アニメーション作成エディタを利用して
説明する。なお、エディタでは、「歩く」、「跳ぶ」と
いうアニメーションを使用し、それらをどのように合成
して新しい「歩きから跳ぶ」というアニメーションを生
成するかについて説明する。また、２つのアニメーショ
ン間のみならず、複数のアニメーションの合成により、
複雑なアニメーションを生成する方法についても説明を
行う。

【００１７】図２は、この発明を適用したアニメーショ
ンの自動作成装置を示す。この装置において、一連のア
ニメーションを設計、製作する場合には、マウス、タプ
レット、キーボード、ジョイスティックなどの入力装置
２１が使用され、ＣＰＵ２２において、個々の行動オブ
ジェクト内のアニメーション、同期用のイベント発生ポ
イントの作成などが行われ、これらはメモリ２３に記憶
される。

【００１８】そして、例えば全体を通したアニメーショ
ンの確認時、ＣＰＵ２２によりメモリ２３に記憶されて
いる個々のアニメーションが合成され、ディスプレイ、
ビデオ機器、プリンタなどの出力装置２４に出力され
る。また、一連の行動オブジェクトやその関係図を作成
したときには、それらがＨＤＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤなど
の大容量記憶装置２５に出力される。

【００１９】個々の行動オブジェクトからの全体アニメ
ーションの生成は、アニメーションを実際に行うシステ
ム、例えばゲーム機において、ジョイスティックなどの
入カイベントに対応して動的に行われる。

【００２０】図３に、アニメーション生成に関するモジ
ュール構成を示す。まず、ステップ３１において、アニ
メーションを生成する上での素材となる個々のアニメー
ションや、オブジェクト間の関係などを作成する。次
に、ステップ３２において、ステップ３１により作成し
た行動オブジェクトを用いて、ジョイスティックなどの
入力装置からのイベントに対応したアニメーションを生
成し、これをステップ３３において、ディスプレイなど
に出力する。

【００２１】続いて行動オブジェクトの作成方法を示
し、次に行動オブジェクト群から全体アニメーションの
生成する方法について説明する。

【００２２】図４は、行動オブジェクトの作成方法の流
れを示す。すなわち、最初に、個々の行動オブジェクト
に対してアニメーションを割り当てる（ステップ４
１）。この割り当ては、キーフレームアニメーションの
場合には、例えば図５に示すような表示のもとで行われ
るもので、図５Ａはプレビュー画面、図５Ｂは編集画面
である。そして、編集画面（図５Ｂ）において、符号５
１はタイムラインを表す。そして、このタイムライン５
１は、アニメーションに必要な時間５２で規格化したも
のを利用している。また、目盛りの表示は、位相値（＝
経過時間／アニメーションの長さ）と実際の経過時間と
の両方が用意されている。

【００２３】そして、タイムライン５１の上にキー５３
を設定していく。このキー５３は、アニメーションのた
めの特徴点の状態を示すものであり、骨格構造５４の他
にポリゴンの頂点などを設定することもできる。

【００２４】こうして、設定したアニメーションは、プ
レビュー画面（図５Ａ）において、フレーム６１→６２
→６３のように表示され、結果を確認することができ
る。また、アニメーションの開始および終了のタイミン
グ５５、５６（図５Ｂ）を調整することによって、不要
なアニメーションの重なりなどを制御することができる
（ステップ４２）。なお、上記のキーフレームアニメー
ションの他には、パスプラインアニメーションやモーシ
ョンキャプチャなどのアニメーションについても扱うこ
とができる。

【００２５】次に、行動オブジェクト間の優先付けを行
う（ステップ４３）。これは、すでに存在している行動
オブジェクトが、新たに生成されたオブジェクトと競合
する場合の優先順位となるものである。図６は、行動オ
ブジェクト間の優先順位付け画面の例を示すもので、図
６Ａは、行動オブジェクト間の全体的な優先順位付け画
面を示す。なお、優先順位は相対的に指定する。

【００２６】また、細かな設定を可能にするために、図
６Ｂに示すように、特定のオブジェクト間の優先順位を
指定することもできる。この図６Ｂでは、「歩く」、
「走る」は「揺する」に対して、優先順位が高くなって
いる。これは、「歩く」が実行されているときに、「揺
する」を実行することができないことを示している。

【００２７】図７に、個々の行動オブジェクト間の状態
遷移図の編集画面を示す。行動オブジェクトは階層化す
ることが可能であり、ボタン７１によって、最大表示、
ウィンドウ表示７４、最小表示７５の状態を取ることが
できる。また、符号７２は、オブジェクト内で保持され
る状態変数であり、図７では、オブジェクト外部からの
イベントを保持している。

【００２８】このイベントは、さらに関数７３によって
処理されている。オブジェクト７４とオブジェクト７５
とは平行関係を示しており、歩行時に右手と左手とを逆
位相で同期させる場合などに指定する。また、状態変数
７６をオブジェクトの外に出力することにより、他のオ
ブジェクトとの関係付けを行うことができる。そして、
編集した結果は、図５Ａのプレビュー画面によって確認
をすることができる。

【００２９】図８はアニメーションの合成方法の流れを
示す。行動オブジェクトの生成は、例えば図９に示すよ
うに、状態遷移によって管理する。行動オブジェクトは
それぞれ開始点８１を有し、現在の状態８２が遷移して
いく。図９においては、８１→８２→８３と変化してい
くことを示している。また、ある時点を取ると、図９に
示すように、存在中（アニメーション生成中）の行動オ
ブジェクトが、一つのみの場合、複数ある場合、ない場
合（休止状態）などがある。そして、図１０にも示すよ
うに、生成された行動オブジェクトは、現在進行中のオ
ブジェクトと相互作用を通じて合成され、全体アニメー
ションを生成していく。

【００３０】図１１は、新規オブジェクトと既存のオブ
ジェクトとの関係をフローチャートとして示す。すなわ
ち、新規オブジェクトが生成すると、初めに既存のオブ
ジェクトとの競合関係をチェックする。そして、競合関
係がある場合には、互いの優先順位をチェックし、後発
のオブジェクトの優先順位が高ければ、遷移アニメーシ
ョンを自動生成する。

【００３１】また、競合関係がなく、さらに協調関係を
取るオブジェクトがある場合には、同期アニメーション
を自動生成する。この自動生成するアニメーションに
は、そのオブジェクトの関係から、「遷移」、「独
立」、「同期」がある。「独立」してアニメーションを
生成する方法は、互いの関係を考慮しなくてよいため、
従来手法と同様にアニメーションの生成を行う。

【００３２】さらに、競合関係があり、かつ、優先順位
によってオブジェクトの置き換えが起きる場合には、遷
移アニメーションが自動生成される。この生成方法は、
行動の種類によって、図１２に示すように５通り存在す
る。

【００３３】図１３は、ポーズ間における遷移アニメー
ションの生成方法を示す（図１２の符号ａに対応）。ま
ず、経過時間に対する遷移時間の比として、それぞれの
モデルに対する重みを求め、モデルの特徴点に対して荷
重和として、モデル（合成結果）(2) を計算する。そし
て、これを開始時点から終了時点まで繰り返すことによ
り、遷移アニメーションを生成する。

【００３４】図１４は、ポーズからアニメーションへの
遷移方法を示す（図１２の符号ｂに対応）。まず、経過
時間における遷移対象アニメーション中のフレーム(2)
を求めた後、ポーズ間のアニメーションと同様にして、
合成結果を計算する。そして、これを開始時点から終了
時点まで繰り返すことにより、遷移アニメーションを生
成する。また、同様にして、アニメーションからポーズ
への遷移アニメーション（図１２の符号ｂに対応）を求
めることができる。

【００３５】図１５は、アニメーションからアニメーシ
ョンへの遷移方法を示す（図１２の符号ｄに対応）。ま
ず、遷移開始アニメーション(1) 〜(3) に対して、経過
時間におけるフレーム(2) を計算し、同様にして遷移終
了アニメーション(6) 〜(7)からフレーム(4) を計算す
る。そして、この二つのフレーム間(2) →(4) につい
て、ポーズ間の遷移と同様にしてアニメーションを求め
る。

【００３６】図１６は、周期的アニメーション間の遷移
方法を示す（図１２の符号ｅに対応）。このように周期
的な行動の場合、位相のずれをなくすことが重要にな
る。このため、位相同期ポイントとして、０、1/4 、1/
2 、3/4 の４点、あるいは０、1/2 の２点を用意し、位
相を合わせた形での遷移アニメーションを生成する。図
１６においては、点(3) 、(8) が1/4 、点(4) 、(9) が
1/2 、点(5) 、(10)が3/4 となっている場合である。

【００３７】そして、遷移アニメーションの開始点を、
その前後の位相同期点からの内分点(2) として表現し、
これに対応する点を位相同期点からの内分点(7) として
求める。次に、同期に必要な時間（位相幅）、図１６で
は仮に1/2 後としたときの位相同期ポイン卜(5) 、(10)
を求め、これらから遷移開始アニメーションとして(2)
→(5) を求め、終了アニメーションとして(7) →(10)を
求める。そして、最後に、アニメーションからアニメー
ションへの遷移と同様にして、遷移アニメーションを生
成する。

【００３８】図１７は、歩くアニメーションを持つ行動
オブジェクトと、跳ぶアニメーションを持つ行動オブジ
ェクトとの間におけるアニメーションの合成例と、その
遷移図とを示す。また、図１８は、タイミングを考慮し
た合成例と、その遷移図とを示す。

【００３９】図１９は、平行オブジェクトに属するアニ
メーション(1) 、(2) から、同期を取りながら、合成ア
ニメーション(3) を生成する方法を示す。この場合に
は、最初に、位相同期点を、二つのオブジェクトの寄与
率から求めた荷重和によって求める。図１９Ａにおいて
は、既定値をｗ：（１−ｗ）として、点(4) 、(5) から
点(6) を求め、点(7) 、(8) から点(9) を求め、点(1
0)、(11)から点(12)を求めている。

【００４０】次に、図１９Ｂに示すように、アニメーシ
ョンの経過時間（位相）から前後の位相同期点(6) 、
(9) を求め、点(15)を点(6) と点(9) との内分点として
表現し、これに対応する点を求める。図１９Ｂでは、点
(4) 、(7) から点(13)を求め、点(5) 、(8) から点(14)
を求め、ここで求めた点(13)、(14)に対して、寄与率を
かけることにより、点(15)に相当するフレームを求め
る。そして、これを続けることによって、同期アニメー
ションを生成する。

【００４１】図２０は、速度や歩幅の異なる２つの歩行
から、中間の歩行パターンを持つアニメーションを生成
する例と、その遷移図とを示す。

【００４２】こうして、上述のアニメーションの自動生
成方法によれば、立っている、歩く、跳ぶなどの個々の
アニメーション（静止画を含む）を行動オブジェクトと
として持ち、全体のアニメーションを、それらの行動オ
ブジェクトを１つの状態とした状態遷移として表現する
とともに、その状態遷移を行うためのきっかけはイベン
卜（時間、割り込み、他オブジェクトからの出力、環境
情報など）としている。したがって、イベン卜の性質な
どに応じて、ある状態からは自分自身も含めて複数の状
態へ移行することができる。また、各状態はいつでもイ
ベン卜を受け付けて他の状態に移行することができる。

【００４３】さらに、各状態から別の状態に移行すると
きには、２つの状態におけるアニメーションを合成し、
移行をスムーズにつなぐアニメーションを自動的に生成
するので、従来に比べて少ないデータ（キーフレームに
対応させたモデルデータなど）で、より複雑なストーリ
ーを持ち、スムーズにシーンが移行するアニメーション
を作成できる。

【００４４】なお、上述においては、線形補問による合
成例を示したが、この他に、スプライン補間などを指定
することもできる。あるいは、同期方法を編集すること
により、倍周期同期や、カオスを発生させるなど、複雑
な動きを生成することもできる。また、この方法を用い
ることにより、洋服のしわ（ドレープ）のアニメーショ
ンや髪のアニメーションを、リアルタイムの物理シミュ
レーションを行わずに、リアルタイムに、しかも違和感
の少ない内容に生成することができる。

【００４５】

【発明の効果】この発明によれば、歩く・跳ぶなどの個
々のアニメーションを行動オブジェクトとして保持し、
全体のアニメーションはそれらの状態遷移として考え、
ある行動オブジェクトから別の行動オブジェクトにはイ
ベントによって移行するとともに、各行動オブジェクト
はその状態が完結していなくても、イベントを受け付け
ることを可能としているので、個々のアニメーションの
間をスムーズにつないだり、イベントに対するアニメー
ションの変化を考慮したアニメーションを自動的に生成
したりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を説明するための状態遷移図である。

【図２】この発明を説明するためのハードウェアのモジ
ュール構成図である。

【図３】この発明を説明するためのモジュール構成図で
ある。

【図４】行動オブジェクト作成の流れを示す図である。

【図５】アニメーションの設定を示す図である。

【図６】行動オブジェクト間における優先付けを示す図
である。

【図７】この発明を説明するための状態遷移図である。

【図８】全体アニメーションの生成の流れを示す図であ
る。

【図９】状態遷移の管理を示す図である。

【図１０】オブジェクト間の相互作用と全体アニメーシ
ョンの生成を示す図である。

【図１１】オブジェクトの生成に対する生成アニメーシ
ョンの決定方法を示す図である。

【図１２】行動の種類と遷移アニメーションの種類を示
す図である。

【図１３】ポーズ間の遷移を示す図である。

【図１４】ポーズからアニメーションへの遷移を示す図
である。

【図１５】アニメーションからアニメーションへの遷移
を示す図である。

【図１６】周期的アニメーション間の遷移を示す図であ
る。

【図１７】遷移アニメーションを示す図である。

【図１８】遷移アニメーションを示す図である。

【図１９】平行オブジェクトにおけるアニメーションの
同期を示す図である。

【図２０】平行オブジェクトによる歩行の合成を示す図
である。

【図２１】従来のアニメーションの作成方法を示す図で
ある。

【図２２】従来のアニメーションの切り換え方法を示す
図である。

【図２３】格闘ゲームのシーンを示す図である。

【符号の説明】

２１…入力装置、２２…ＣＰＵ、２３…メモリ、２４…
出力装置、２５…大容量記憶装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 裕一 東京都品川区東五反田１丁目14番10号 株 式会社ソニー木原研究所内 (72)発明者 小松 宏輔 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5B050 BA08 BA09 DA10 EA19 EA24 EA28

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アニメーションデータの作成において、 個々のアニメーションを行動オブジェクトとして持ち、 作成するアニメーションをそれらの状態遷移として扱う
   ようにしたアニメーションの自動生成方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載のアニメーションの自動生
   成方法において、 上記状態遷移を行うタイミングをイベントとして持つよ
   うにしたアニメーションの自動生成方法。
3. 【請求項３】請求項２に記載のアニメーションの自動生
   成方法において、 上記状態遷移の管理と、行動オブジェクトの管理とを独
   立に行うようにしたアニメーションの自動生成方法。
4. 【請求項４】請求項３に記載のアニメーションの自動生
   成方法において、 あるオブジェクト状態がイベン卜を受け取るタイミング
   を制限しないとともに、 その同期タイミングを調節できるようにしたアニメーシ
   ョンの自動生成方法。
5. 【請求項５】請求項４に記載のアニメーションの自動生
   成方法において、 上記イベントとして、時間、割り込み、他のオブジェク
   トからの出力、環境情報などを設定するようにしたアニ
   メーションの自動生成方法。
6. 【請求項６】請求項５に記載のアニメーションの自動生
   成方法において、 アニメーションの対象として２次元データあるいは３次
   元データを使用するようにしたアニメーションの自動生
   成方法。