JP2000090285A - 映像表示装置 - Google Patents

映像表示装置

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JP2000090285A
JP2000090285A JP11259402A JP25940299A JP2000090285A JP 2000090285 A JP2000090285 A JP 2000090285A JP 11259402 A JP11259402 A JP 11259402A JP 25940299 A JP25940299 A JP 25940299A JP 2000090285 A JP2000090285 A JP 2000090285A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、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させ、操作の
容易性の向上を図る。 【解決手段】 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し、また、観賞アングル
移動演算部36が、所定の入力指令(b2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
像処理を実行する映像表示装置及びそれに用いられる入
力装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、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、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し得る映像表
示装置を提供することを目的とする。
【0011】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。
【0012】
【課題を解決するための手段】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、前記仮想空間内の現在の視線方向、視点位置及
び前記注目している対象の組合せが設定された対象特定
テーブルと、前記仮想空間内の対象毎に観賞に適する視
点位置及び視線方向からなる観賞アングルが設定された
観賞アングルテーブルと、所定の入力信号を受けると、
現在の視点位置及び視線方向に基づいて、前記対象特定
テーブルを参照して現在注目している対象を特定し、前
記観賞アングルテーブルを参照して当該特定した対象の
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
する観賞アングル移動演算手段とを備えた映像表示装置
である。
【0013】また、請求項2に対応する発明は、請求項
1に対応する映像表示装置において、前記所定の入力信
号を入力するための機能指定部を有する入力装置を備え
た映像表示装置である。
【0014】さらに、請求項3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、
前記仮想空間内の対象毎に、入力された移動方向とその
移動方向に配置された対象の識別情報とが設定された対
象配置テーブルと、前記仮想空間内の対象毎に観賞に適
する視点位置及び視線方向からなる観賞アングルが設定
された観賞アングルテーブルと、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、所定の入力信号及び
移動方向を示す方向信号を受けると、対象配置テーブル
を参照して移動方向にある対象を特定し、前記観賞アン
グルテーブルを参照して当該特定した対象の観賞アング
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視点移
動演算手段とを備えた映像表示装置である。
【0015】また、請求項4に対応する発明は、請求項
3に対応する映像表示装置において、移動方向を示す方
向信号との組合せで用いられる前記所定の入力信号を入
力するための機能指定部を有する入力装置を備えた映像
表示装置である。
【0016】(作用)従って、請求項1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、平仮想空間内
の現在の視線方向、視点位置及び注目している対象の組
合せが設定された対象特定テーブルと、仮想空間内の対
象毎に観賞に適する視点位置及び視線方向からなる観賞
アングルが設定された観賞アングルテーブルとを設け、
観賞アングル移動演算手段が、所定の入力信号を受ける
と、現在の視点位置及び視線方向に基づいて、対象特定
テーブルを参照して現在注目している対象を特定し、観
賞アングルテーブルを参照して当該特定した対象の観賞
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。
【0017】また、請求項3に対応する発明は、仮想空
間内の対象毎に、入力された移動方向とその移動方向に
配置された対象の識別情報とが設定された対象配置テー
ブルと、仮想空間内の対象毎に観賞に適する視点位置及
び視線方向からなる観賞アングルが設定された観賞アン
グルテーブルとを設け、絵画移動演算手段が、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、所定の
入力信号及び移動方向を示す方向信号を受けると、対象
配置テーブルを参照して移動方向にある対象を特定し、
観賞アングルテーブルを参照して当該特定した対象の観
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。
【0018】さらに、請求項2,4に対応する発明は、
機能指定部が、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
ことから小型化でき、所定の入力信号によって請求項
1,3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。
【0019】
【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。
【0020】なお、図示しないがプロジェクタ71〜7
3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。
【0021】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。
【0022】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)。
【0023】コンピュータ60は、入力信号変換部2
0、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。
【0024】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。
【0025】画像生成演算部30は、入力信号変換部1
0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4
1〜43に送出する機能をもっている。
【0026】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。
【0027】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4
1〜43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。
【0028】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。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】平行移動演算部35は、入力信号変換部2
0から受ける入力指令(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
傾きに沿って壁に平行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。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】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。
【0036】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。
【0037】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。
【0041】(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。
【0042】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。
【0043】(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)。
【0044】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。
【0045】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3
5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(ST
2)。交点M1〜M4の座標を夫々[x1,y1,z
1]〜[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−y
3,z1−z3]と算出する(ST3)。
【0046】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V
S内を移動することができる。
【0047】(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3
6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(ST
13)、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(S
T15)、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)。
【0048】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。
【0049】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ST
11〜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〜ST1
6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。
【0050】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。
【0051】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。
【0052】(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(ST2
2)、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)。
【0053】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。
【0054】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)。
【0055】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。
【0056】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。
【0057】また、観賞アングル移動演算部36が、所
定の入力指令(b2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。
【0058】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。
【0059】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。
【0060】(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。
【0061】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。
【0062】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。
【0063】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。
【0064】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。
【0065】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。
【0066】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8
0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。
【0067】
【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、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できる映像表示装置
を提供できる。
【0068】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

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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、 前記仮想空間内の現在の視線方向、視点位置及び前記注
    目している対象の組合せが設定された対象特定テーブル
    と、 前記仮想空間内の対象毎に観賞に適する視点位置及び視
    線方向からなる観賞アングルが設定された観賞アングル
    テーブルと、 所定の入力信号を受けると、現在の視点位置及び視線方
    向に基づいて、前記対象特定テーブルを参照して現在注
    目している対象を特定し、前記観賞アングルテーブルを
    参照して当該特定した対象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観賞アングル移動演算
    手段とを備えたことを特徴とする映像表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の映像表示装置におい
    て、 前記所定の入力信号を入力するための機能指定部を有す
    る入力装置を備えたことを特徴とする映像表示装置。
  3. 【請求項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、 前記仮想空間内の対象毎に、入力された移動方向とその
    移動方向に配置された対象の識別情報とが設定された対
    象配置テーブルと、 前記仮想空間内の対象毎に観賞に適する視点位置及び視
    線方向からなる観賞アングルが設定された観賞アングル
    テーブルと、 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、所定の入力信号及び移動方向を示す方向信号を受け
    ると、対象配置テーブルを参照して移動方向にある対象
    を特定し、前記観賞アングルテーブルを参照して当該特
    定した対象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
    像処理を実行する視点移動演算手段とを備えたことを特
    徴とする映像表示装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の映像表示装置におい
    て、 移動方向を示す方向信号との組合せで用いられる前記所
    定の入力信号を入力するための機能指定部を有する入力
    装置を備えたことを特徴とする映像表示装置。
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