JP2001052203A - 多関節物体の動作表現方法及びコンピュータグラフィック装置 - Google Patents
多関節物体の動作表現方法及びコンピュータグラフィック装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 動作対象の大きさや各部の寸法比率の変更が
生じた場合でも容易にコンピュータグラフィックを表示
すること。 【構成】 本発明は、関節物体の動きを測定し、その測
定値を基に関節の曲げ角度を表す関数を求め、その周期
関数を基に、多関節物体の画像を表示画面上に表示し、
前記測定値を周波数解析とし、該周波数解析をフーリェ
解析とし、前記関数が周波数関数とし、表示する画像を
多関節物体の関節に肉付けがなされている画像とする。
生じた場合でも容易にコンピュータグラフィックを表示
すること。 【構成】 本発明は、関節物体の動きを測定し、その測
定値を基に関節の曲げ角度を表す関数を求め、その周期
関数を基に、多関節物体の画像を表示画面上に表示し、
前記測定値を周波数解析とし、該周波数解析をフーリェ
解析とし、前記関数が周波数関数とし、表示する画像を
多関節物体の関節に肉付けがなされている画像とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコンピュータグラフィッ
クにて人間や動物等の多関節物体を動かす動作表現方法
におけるコンピュータグラフィックの表示方法係り、特
に、多関節物体の大きさを変えるときの動作の設定変更
が容易で且つ豊富な動作表現を可能にするに好適なコン
ピュータグラフィックの表示方法に関する。
クにて人間や動物等の多関節物体を動かす動作表現方法
におけるコンピュータグラフィックの表示方法係り、特
に、多関節物体の大きさを変えるときの動作の設定変更
が容易で且つ豊富な動作表現を可能にするに好適なコン
ピュータグラフィックの表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】人間の歩行動作，駈け足動作や馬，尺取
り虫の動き等をコンピュータグラフィックにて表現する
場合、一般的にキーフレーム法が用いられる。このキー
フレーム法は、動作対象とする人間や馬等の多関節物体
の或る時刻での形状と、次の時刻での形状とを決め、そ
の間の時刻での形状を補間法にて決定し、各形状を時系
列的に順次表示することで、全体的にその多関節物体が
動いているように表現するものである。このキーフレー
ム法は、動作対象の動きを決める時系列的な各形状を決
定するのに時間がかかり、処理時間が膨大となりオペレ
ータに負担を強いるという問題がある。
り虫の動き等をコンピュータグラフィックにて表現する
場合、一般的にキーフレーム法が用いられる。このキー
フレーム法は、動作対象とする人間や馬等の多関節物体
の或る時刻での形状と、次の時刻での形状とを決め、そ
の間の時刻での形状を補間法にて決定し、各形状を時系
列的に順次表示することで、全体的にその多関節物体が
動いているように表現するものである。このキーフレー
ム法は、動作対象の動きを決める時系列的な各形状を決
定するのに時間がかかり、処理時間が膨大となりオペレ
ータに負担を強いるという問題がある。
【０００３】そこで従来は、電子通信学会論文誌’８０
/１，Vol．J63-DNo.1の87頁「アニメーションプリミテ
ィブの合成による３角関数近似式動画像」に記載されて
いるように、人間の動きを１６ｍｍフィルムで撮影して
代表的な関節部分の動きを計測し、各関節部分の水平方
向，垂直方向の位置Ｘ，Ｙが時間Ｔの関数として基準位
置から何ｃｍのところにあるかにより、各関節部分の運
動軌跡を求めている。そして、その運動軌跡を直線と３
角関数曲線にて近似し、コンピュータは、この近似曲線
から時系列上の各形状データを算出しこれを順次表示す
るようにしている。
/１，Vol．J63-DNo.1の87頁「アニメーションプリミテ
ィブの合成による３角関数近似式動画像」に記載されて
いるように、人間の動きを１６ｍｍフィルムで撮影して
代表的な関節部分の動きを計測し、各関節部分の水平方
向，垂直方向の位置Ｘ，Ｙが時間Ｔの関数として基準位
置から何ｃｍのところにあるかにより、各関節部分の運
動軌跡を求めている。そして、その運動軌跡を直線と３
角関数曲線にて近似し、コンピュータは、この近似曲線
から時系列上の各形状データを算出しこれを順次表示す
るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は、
撮影して求めた各関節の動きを、各時点での基準位置か
らのＸ位置，Ｙ位置の変化として近似曲線を求めてい
る。このため、この近似曲線を用いて動作を表現する場
合は良いが、動作対象の寸法が変わる場合や、各関節間
の寸法の比率を変えて動作させる場合に適用できず、そ
の大きさ，寸法比率のものについて再度撮影から繰り返
さなければならず、自由度が小さいという問題がある。
つまり、この従来技術は、撮影した実物のアナロジーと
してしかコンピュータグラフィック上で多関節物体を動
かすことができない。このことは、コンピュータグラフ
ィック上で、豊富な動作をさせることができないことを
意味する。つまり、例えば撮影した標準的な歩行動作を
コンピュータグラフィック上で表現できるだけで、この
標準的な動作に変更を加えて例えば「荒々しい歩行動
作」や「楽しそうな歩行動作」を表現できない。このた
め従来は、斯かる動作を表現したい場合には、実際に
「荒々しい歩行動作」等を人間に行わせこれを撮影して
その動作を解析しなければならない。換言すれば、豊富
な動作表現を実際に撮影することができない動物や昆
虫，想像上の物体は、コンピュータグラフィックにて様
々な動作形態で動かすことが困難であることを示す。
撮影して求めた各関節の動きを、各時点での基準位置か
らのＸ位置，Ｙ位置の変化として近似曲線を求めてい
る。このため、この近似曲線を用いて動作を表現する場
合は良いが、動作対象の寸法が変わる場合や、各関節間
の寸法の比率を変えて動作させる場合に適用できず、そ
の大きさ，寸法比率のものについて再度撮影から繰り返
さなければならず、自由度が小さいという問題がある。
つまり、この従来技術は、撮影した実物のアナロジーと
してしかコンピュータグラフィック上で多関節物体を動
かすことができない。このことは、コンピュータグラフ
ィック上で、豊富な動作をさせることができないことを
意味する。つまり、例えば撮影した標準的な歩行動作を
コンピュータグラフィック上で表現できるだけで、この
標準的な動作に変更を加えて例えば「荒々しい歩行動
作」や「楽しそうな歩行動作」を表現できない。このた
め従来は、斯かる動作を表現したい場合には、実際に
「荒々しい歩行動作」等を人間に行わせこれを撮影して
その動作を解析しなければならない。換言すれば、豊富
な動作表現を実際に撮影することができない動物や昆
虫，想像上の物体は、コンピュータグラフィックにて様
々な動作形態で動かすことが困難であることを示す。
【０００５】本発明の第１の目的は、動作対象の大きさ
や各部の寸法比率の変更が生じた場合でも容易にコンピ
ュータグラフィックにおいて動作を変更させることが可
能なコンピュータグラフィックの表示方法を提供するこ
とにある。
や各部の寸法比率の変更が生じた場合でも容易にコンピ
ュータグラフィックにおいて動作を変更させることが可
能なコンピュータグラフィックの表示方法を提供するこ
とにある。
【０００６】本発明の第２の目的は、コンピュータグラ
フィックにおいて動作対象に対し様々な動作形態をとら
せることが容易なコンピュータグラフィックの表示方法
を提供することにある。
フィックにおいて動作対象に対し様々な動作形態をとら
せることが容易なコンピュータグラフィックの表示方法
を提供することにある。
【０００７】本発明の第３の目的は、実際のロボットを
動作させる場合でも上述したと同様の問題があるので、
ロボットの動作をロボットの大きさに依存させずに決定
でき、また、様々な動作を指令することのできるコンピ
ュータグラフィックの表示方法を提供することにある。
動作させる場合でも上述したと同様の問題があるので、
ロボットの動作をロボットの大きさに依存させずに決定
でき、また、様々な動作を指令することのできるコンピ
ュータグラフィックの表示方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、多関
節物体の各関節の動きを制御することで多関節物体の動
作を表示画面上で表現する場合に、各関節の曲げ角度を
関節間の長さとは独立の関数で表し動作中の多関節物体
の形状データをこの関数により求め表示することで、達
成される。上記第２の目的は、好適には、多関節物体の
各関節の動きを制御することで多関節物体の動作を表示
画面上で表現する場合に、各関節の曲げ角度Θm(t)を関
節間の長さとは独立の下記関数で表し、
節物体の各関節の動きを制御することで多関節物体の動
作を表示画面上で表現する場合に、各関節の曲げ角度を
関節間の長さとは独立の関数で表し動作中の多関節物体
の形状データをこの関数により求め表示することで、達
成される。上記第２の目的は、好適には、多関節物体の
各関節の動きを制御することで多関節物体の動作を表示
画面上で表現する場合に、各関節の曲げ角度Θm(t)を関
節間の長さとは独立の下記関数で表し、
【数６】 Ｄm：直流成分 Ａmn：各周波数成分の振幅 Ψmn：位相 ｍ：関節番号 ｎ：ｎ次の高調波 Φm：基準関節の第１高調波と第ｍ関節との位相差（基
準関節ではΦm＝０となる。） 各関節における上記の関数Θm(t)の値から動作中の多関
節物体の形状データを求め表示することで、達成され
る。上記第２の目的は、多関節物体の各関節の動きを制
御することで多関節物体の動作を表示画面上で表現する
場合に、各関節の曲げ角度を関節間の長さとは独立の関
数で表すと共に、各関数の成分を変更し表示すること
で、達成される。上記第２の目的は、好適には、上記第
（１）式において、Ｄm，Ａmn，Ψmnの少なくとも１つ
のパラメータの値を変更することで、達成される。上記
第３の目的は、多関節ロボットに動作指令を与え所望の
動作を行わせるロボット動作制御において、各関節の曲
げ角度を関節間の長さとは独立の関数で表しこの関数に
よりロボットの各関節の位置データを算出し前記動作指
令を生成することで、達成される。
準関節ではΦm＝０となる。） 各関節における上記の関数Θm(t)の値から動作中の多関
節物体の形状データを求め表示することで、達成され
る。上記第２の目的は、多関節物体の各関節の動きを制
御することで多関節物体の動作を表示画面上で表現する
場合に、各関節の曲げ角度を関節間の長さとは独立の関
数で表すと共に、各関数の成分を変更し表示すること
で、達成される。上記第２の目的は、好適には、上記第
（１）式において、Ｄm，Ａmn，Ψmnの少なくとも１つ
のパラメータの値を変更することで、達成される。上記
第３の目的は、多関節ロボットに動作指令を与え所望の
動作を行わせるロボット動作制御において、各関節の曲
げ角度を関節間の長さとは独立の関数で表しこの関数に
よりロボットの各関節の位置データを算出し前記動作指
令を生成することで、達成される。
【０００９】
【実施形態】以下、本発明の一実施例を図面を参照して
説明する。
説明する。
【００１０】図１は、本発明の第１実施例に係るコンピ
ュータグラフィック装置の構成図である。このコンピュ
ータグラフィック装置は、図２に示す様に、多関節物体
の一例である人間が動作する画像１をＣＲＴ等の表示画
面に表示するものである。この例において、人間１を、
図３に示す様に、多関節の線画として表現し、この線画
の各関節（この図３の例では、２が股の関節、３が膝の
関節、４が肘の関節、５が肩の関節を示す。）の曲げ角
度を制御して各種の形状をとらせ、この線画に人間とし
ての肉付けをすることで、図２の様に人間の動作画像を
表示する。
ュータグラフィック装置の構成図である。このコンピュ
ータグラフィック装置は、図２に示す様に、多関節物体
の一例である人間が動作する画像１をＣＲＴ等の表示画
面に表示するものである。この例において、人間１を、
図３に示す様に、多関節の線画として表現し、この線画
の各関節（この図３の例では、２が股の関節、３が膝の
関節、４が肘の関節、５が肩の関節を示す。）の曲げ角
度を制御して各種の形状をとらせ、この線画に人間とし
ての肉付けをすることで、図２の様に人間の動作画像を
表示する。
【００１１】図１に示すコンピュータグラフィック装置
は、各関節の曲げ角度を表す周期関数を基本動作毎に格
納した基本動作関数記憶装置１０と、該記憶装置１０内
の種々の関数のうちから所望の関数を選択する基本動作
選択装置１１と、該装置１１にて選択され記憶装置１０
から読み出された関数を読み込み該関数にて時系列に該
当関節の曲げ角度を算出する関節角演算装置１２と、該
演算装置１２における前記時系列に算出する速度つまり
当該関節の動作速度を制御する速度制御装置１３と、各
種の多関節物体の線画に肉付けする形状を格納した多関
節物体形状記憶装置１５と、多関節物体の形状を選択す
る形状選択装置１６と、演算装置１２で算出された関節
曲げ角度だけで表現されている多関節物体の動作を記憶
装置１５から読み出した形状で肉付けし二次元に表示す
る画像情報を生成するレンダリング装置１４と、該画像
情報を表示する表示装置１７とを備えて成る。
は、各関節の曲げ角度を表す周期関数を基本動作毎に格
納した基本動作関数記憶装置１０と、該記憶装置１０内
の種々の関数のうちから所望の関数を選択する基本動作
選択装置１１と、該装置１１にて選択され記憶装置１０
から読み出された関数を読み込み該関数にて時系列に該
当関節の曲げ角度を算出する関節角演算装置１２と、該
演算装置１２における前記時系列に算出する速度つまり
当該関節の動作速度を制御する速度制御装置１３と、各
種の多関節物体の線画に肉付けする形状を格納した多関
節物体形状記憶装置１５と、多関節物体の形状を選択す
る形状選択装置１６と、演算装置１２で算出された関節
曲げ角度だけで表現されている多関節物体の動作を記憶
装置１５から読み出した形状で肉付けし二次元に表示す
る画像情報を生成するレンダリング装置１４と、該画像
情報を表示する表示装置１７とを備えて成る。
【００１２】基本動作関数記憶装置１０には、「歩行動
作」，「駈け足動作」，「座る動作」等の基本動作毎に
各関節の動きを関数化した関数が格納されている。そし
て、オペレータは、図２に示す様に、表示画面に表示さ
れている基本動作指定アイコン３０をピックすることで
基本動作を選択する。以下、人間の「歩行動作」につい
ての関数を例に説明する。
作」，「駈け足動作」，「座る動作」等の基本動作毎に
各関節の動きを関数化した関数が格納されている。そし
て、オペレータは、図２に示す様に、表示画面に表示さ
れている基本動作指定アイコン３０をピックすることで
基本動作を選択する。以下、人間の「歩行動作」につい
ての関数を例に説明する。
【００１３】図４は、歩く人間を真横（Ｘ軸方向）から
見たときの主要関節の曲げ角度の実測値の時間変化を示
す曲線である。２ａが腰関節の変化曲線であり、３ａが
膝関節の変化曲線であり、４ａが肘関節の変化曲線であ
り、５ａが肩関節の変化曲線である。この実測値は、２
周期（２歩）についてとったものであるが、各関節間の
動きに相関関係があることが判る。図５は、図４に示す
膝関節実測値３ａをフーリエ解析した結果である。主要
スペクトルは高々数次である。よって、関節の曲げ角度
の時間変化Θm(t)は、非常に低い次数の次の関数で表す
ことができる。
見たときの主要関節の曲げ角度の実測値の時間変化を示
す曲線である。２ａが腰関節の変化曲線であり、３ａが
膝関節の変化曲線であり、４ａが肘関節の変化曲線であ
り、５ａが肩関節の変化曲線である。この実測値は、２
周期（２歩）についてとったものであるが、各関節間の
動きに相関関係があることが判る。図５は、図４に示す
膝関節実測値３ａをフーリエ解析した結果である。主要
スペクトルは高々数次である。よって、関節の曲げ角度
の時間変化Θm(t)は、非常に低い次数の次の関数で表す
ことができる。
【００１４】
【数７】 ここで、Ｄm：直流成分 Ａmn：各周波数成分の振幅 Ψmn：位相 ｍ：関節番号 ｎ：ｎ次の高調波 Φm：基準関節の第１高調波と第ｍ関節との位相差（基
準関節ではΦm＝０となる。） 尚、各関節の動きの間の調和は、各関節間の位相差Φm
で表現され、この位相差は保存される。
準関節ではΦm＝０となる。） 尚、各関節の動きの間の調和は、各関節間の位相差Φm
で表現され、この位相差は保存される。
【００１５】図１の関節角演算装置１２は、この関数
（１）を用いて膝関節の動きを変数ｔの値を変えながら
演算し、各ｔでの膝関節の位置を順次表示することで、
動いてる膝が表示される。尚、動作速度であるが、図２
に示す動作指定アイコン３３にてそのアイコン中の縦バ
ー４０の表示をマウスカーソル等で左右に移動させるこ
とで図１の速度制御装置１３が作動する。関数角演算装
置１２は、第（１）式を用いて、時系列的に、Θm(t
１)，Θm(t２)，Θm(t３)…を演算するが、オペレータ
が動作速度を速く指定したとき、ｔ２−ｔ１＝ｔ３−ｔ
２＝…＝Δｔの値を大きくして演算する。
（１）を用いて膝関節の動きを変数ｔの値を変えながら
演算し、各ｔでの膝関節の位置を順次表示することで、
動いてる膝が表示される。尚、動作速度であるが、図２
に示す動作指定アイコン３３にてそのアイコン中の縦バ
ー４０の表示をマウスカーソル等で左右に移動させるこ
とで図１の速度制御装置１３が作動する。関数角演算装
置１２は、第（１）式を用いて、時系列的に、Θm(t
１)，Θm(t２)，Θm(t３)…を演算するが、オペレータ
が動作速度を速く指定したとき、ｔ２−ｔ１＝ｔ３−ｔ
２＝…＝Δｔの値を大きくして演算する。
【００１６】上記の第（１）式で表される関数は、長さ
を示すパラメータを持たないので、モデルの大きさや寸
法比率等が変化しても、関数を変更する必要は無い。こ
のため、表示対象のモデルの大きさを変更する場合で
も、オペレータへの負担は軽くまた、変更後のモデルの
動作表示も迅速にできるようになる。つまり、本実施例
では、基本動作の種別，動作速度，多関節物体の形状を
選択するだけで、非常に少ない情報量，操作量で多関節
物体の動作を表現できる。
を示すパラメータを持たないので、モデルの大きさや寸
法比率等が変化しても、関数を変更する必要は無い。こ
のため、表示対象のモデルの大きさを変更する場合で
も、オペレータへの負担は軽くまた、変更後のモデルの
動作表示も迅速にできるようになる。つまり、本実施例
では、基本動作の種別，動作速度，多関節物体の形状を
選択するだけで、非常に少ない情報量，操作量で多関節
物体の動作を表現できる。
【００１７】図６は、本発明の第２実施例に係るコンピ
ュータグラフィック装置の構成図である。図１に示す第
１実施例に比べ、副詞成分記憶装置２０と副詞成分選択
装置２１が新たに設けられており、関節角演算装置１２
は、選択された基本動作関数と選択された副詞成分とを
用いて演算を行うようになっている。ここでいう副詞成
分と、日本語文法上の「副詞」に該当し、動作を修飾す
るものである。つまり、「うれしそうに」とか「悲しそ
うに」とか「楽しく」等である。本実施例では、この副
詞を関数化し、どのような副詞を選択するかをオペレー
タに指定させる。図２に示す様に、本実施例では、画面
上の副詞選択アイコン３１をピックすることで選択でき
るようにする。例えばアイコン３１にマウスカーソル等
を合わせ、左ボタンをピックする毎に、「愉快に」，
「楽しく」，「酔ったように」，「おっとりと」，…と
順次表示され、該当する副詞が現われたとき右ボタンを
ピックして選択する。基本動作として「歩行動作」を選
択し、副詞として「楽しく」を選択した場合、表示され
ている人間画像１は、「楽しく歩く」動作を行う。以
下、副詞の制御について説明する。
ュータグラフィック装置の構成図である。図１に示す第
１実施例に比べ、副詞成分記憶装置２０と副詞成分選択
装置２１が新たに設けられており、関節角演算装置１２
は、選択された基本動作関数と選択された副詞成分とを
用いて演算を行うようになっている。ここでいう副詞成
分と、日本語文法上の「副詞」に該当し、動作を修飾す
るものである。つまり、「うれしそうに」とか「悲しそ
うに」とか「楽しく」等である。本実施例では、この副
詞を関数化し、どのような副詞を選択するかをオペレー
タに指定させる。図２に示す様に、本実施例では、画面
上の副詞選択アイコン３１をピックすることで選択でき
るようにする。例えばアイコン３１にマウスカーソル等
を合わせ、左ボタンをピックする毎に、「愉快に」，
「楽しく」，「酔ったように」，「おっとりと」，…と
順次表示され、該当する副詞が現われたとき右ボタンを
ピックして選択する。基本動作として「歩行動作」を選
択し、副詞として「楽しく」を選択した場合、表示され
ている人間画像１は、「楽しく歩く」動作を行う。以
下、副詞の制御について説明する。
【００１８】図７（ａ）は「標準的に歩く」ときの膝関
節曲げ角度実測値の時間変化を示すグラフであり、図７
（ｂ）は「楽しく歩く」ときの膝関節曲げ角度実測値の
時間変化を示すグラフである。この図７（ｂ）に示す
「楽しく歩く」グラフのスペクトル解析の結果が図８で
あり、「標準的に歩く」ときのスペクトル解析の結果が
前記図５である。この両スペクトル解析の差が「楽し
く」の成分ということになり、これを図９に示す。尚、
図５，図８，図９にはパワースペクトルのみ表示してあ
り、また夫々の位相も異なる。この図９によれば、「楽
しく」主要スペクトルも高々数次ということになる。こ
の「楽しく」の副詞まで勘案した膝曲げ角度を示す関数
Θm(t)は次式（２）のようになる。
節曲げ角度実測値の時間変化を示すグラフであり、図７
（ｂ）は「楽しく歩く」ときの膝関節曲げ角度実測値の
時間変化を示すグラフである。この図７（ｂ）に示す
「楽しく歩く」グラフのスペクトル解析の結果が図８で
あり、「標準的に歩く」ときのスペクトル解析の結果が
前記図５である。この両スペクトル解析の差が「楽し
く」の成分ということになり、これを図９に示す。尚、
図５，図８，図９にはパワースペクトルのみ表示してあ
り、また夫々の位相も異なる。この図９によれば、「楽
しく」主要スペクトルも高々数次ということになる。こ
の「楽しく」の副詞まで勘案した膝曲げ角度を示す関数
Θm(t)は次式（２）のようになる。
【００１９】
【数８】 ここで、ｄｍn：「楽しく」の直流成分' ａmn：各周波数成分の「楽しく」の成分 ψmn：「楽しく」の位相成分 オペレータが副詞として「楽しく」を選択装置２１（図
６）にて選択した場合には、副詞成分記憶装置２０から
ｄm，ａmn，ψmnの値が読み出され、この値が前記第
（１）と合成され第（２）式となって演算装置１２にて
計算される。これにより、「楽しく歩行」する人間の画
像が画面上に表示される。
６）にて選択した場合には、副詞成分記憶装置２０から
ｄm，ａmn，ψmnの値が読み出され、この値が前記第
（１）と合成され第（２）式となって演算装置１２にて
計算される。これにより、「楽しく歩行」する人間の画
像が画面上に表示される。
【００２０】本実施例では、第１実施例の操作に副詞選
択操作を加えるだけで、副詞で修飾される動作を多関節
物体に行わせることが可能となる。
択操作を加えるだけで、副詞で修飾される動作を多関節
物体に行わせることが可能となる。
【００２１】図１０は、本発明の第３実施例に係るコン
ピュータグラフィック装置の構成図である。本実施例で
は、図６の第２実施例の構成に比べて、副詞制御装置２
２と副詞重み指示指示装置２３を付加してある。本実施
例では、関節角演算装置１２が演算する関数式として、
次の第（３）式を用いる。
ピュータグラフィック装置の構成図である。本実施例で
は、図６の第２実施例の構成に比べて、副詞制御装置２
２と副詞重み指示指示装置２３を付加してある。本実施
例では、関節角演算装置１２が演算する関数式として、
次の第（３）式を用いる。
【００２２】
【数９】 この式において、αmは副詞の重みであり、βmは振幅の
重みである。副詞の重みαmは、これを変化させること
で、「標準的に歩く」〜「楽しく歩く」〜「非常に楽し
く歩く」までを指定できるようにする。或いは、「楽し
く」の反対の副詞「悲しそうに」の「非常に悲しそう
に」〜「標準的に」〜「非常に楽しく」までを指定する
ようにしてもよい。副詞重み指示装置２３によるこの指
定は、図２の副詞の強さを指定するアイコン３４の縦バ
ー４０の表示を左右に移動させることで行う。振幅の重
みβmは歩幅に相当し、図２のアイコン３２の縦バー４
０の表示を右にするほど大きな値をとるようにする。つ
まり、大きな歩幅で歩くようにする。
重みである。副詞の重みαmは、これを変化させること
で、「標準的に歩く」〜「楽しく歩く」〜「非常に楽し
く歩く」までを指定できるようにする。或いは、「楽し
く」の反対の副詞「悲しそうに」の「非常に悲しそう
に」〜「標準的に」〜「非常に楽しく」までを指定する
ようにしてもよい。副詞重み指示装置２３によるこの指
定は、図２の副詞の強さを指定するアイコン３４の縦バ
ー４０の表示を左右に移動させることで行う。振幅の重
みβmは歩幅に相当し、図２のアイコン３２の縦バー４
０の表示を右にするほど大きな値をとるようにする。つ
まり、大きな歩幅で歩くようにする。
【００２３】本実施例によれば、第２実施例の操作に重
み指定操作を付加するのみで、副詞の程度や歩幅を変化
させることが可能となり、また、その変化を連続的に行
わせることが可能となる。
み指定操作を付加するのみで、副詞の程度や歩幅を変化
させることが可能となり、また、その変化を連続的に行
わせることが可能となる。
【００２４】図１１は、本発明の第４実施例に係るコン
ピュータグラフィック装置の構成図である。第３実施例
では、副詞として一種類のみを指定できる構成とした
が、本実施例では複数の副詞を指定できる副詞制御装置
２４と副詞重み指示装置２５を用いている。この実施例
によれば、例えば「楽しく」「ゆっくり」とした「歩行
動作」を行わせることができる。この場合の関数式は、
次式（４）で表される。尚、この第（４）式では、各パ
ラメータの重みを変化できるようにしてある。
ピュータグラフィック装置の構成図である。第３実施例
では、副詞として一種類のみを指定できる構成とした
が、本実施例では複数の副詞を指定できる副詞制御装置
２４と副詞重み指示装置２５を用いている。この実施例
によれば、例えば「楽しく」「ゆっくり」とした「歩行
動作」を行わせることができる。この場合の関数式は、
次式（４）で表される。尚、この第（４）式では、各パ
ラメータの重みを変化できるようにしてある。
【００２５】
【数１０】 このように副詞を複数指定できる構成とすることで、よ
り豊富な動作表現が可能となる。
り豊富な動作表現が可能となる。
【００２６】上述した様に、本実施例によれば、関数式
のパラメータを連続的に変化させることができ、更に変
化させたパラメータによって対話形式で且つリアルタイ
ムに人間の動作表現を変えることが可能である。
のパラメータを連続的に変化させることができ、更に変
化させたパラメータによって対話形式で且つリアルタイ
ムに人間の動作表現を変えることが可能である。
【００２７】尚、上述した実施例は、コンピュータグラ
フィックでの動作表示であるが、関数角演算装置の演算
結果を動作指令として実物の多関節ロボットの動作制御
信号とすると、ロボットの大きさに依存しないロボット
制御装置を作ることができ、また、ロボットに副詞で表
現される豊富な動作をさせることが可能となる。
フィックでの動作表示であるが、関数角演算装置の演算
結果を動作指令として実物の多関節ロボットの動作制御
信号とすると、ロボットの大きさに依存しないロボット
制御装置を作ることができ、また、ロボットに副詞で表
現される豊富な動作をさせることが可能となる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、モデルやロボットの大
きさに依存しない関数式を用いて動作途中の形状を算出
するので、様々な大きさのモデルやロボットをリアルタ
イムに動かすことが可能となる。また、副詞で修飾され
る動作を行わせ且つその副詞で表現される程度を変更で
きるので、豊富な動作を表現することができる。
きさに依存しない関数式を用いて動作途中の形状を算出
するので、様々な大きさのモデルやロボットをリアルタ
イムに動かすことが可能となる。また、副詞で修飾され
る動作を行わせ且つその副詞で表現される程度を変更で
きるので、豊富な動作を表現することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係るコンピュータグ
ラフィック装置の構成図。
ラフィック装置の構成図。
【図２】コンピュータグラフィック装置の表示画面構成
図。
図。
【図３】人間を線画として示した図。
【図４】人間の主要関節の曲げ角度変化の実測値を示す
グラフ。
グラフ。
【図５】図４の曲線３ａのスペクトル図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るコンュータグラ
フィック装置の構成図。
フィック装置の構成図。
【図７】図７は曲げ角度変化を示すグラフ図であり、図
７（ａ）は図４の曲線３ａと同じで標準的な歩行動作に
おける膝関節の曲げ角度変化を示すグラフ、図７（ｂ）
は「楽しく歩く」ときの膝関節の曲げ角度変化を示すグ
ラフ。
７（ａ）は図４の曲線３ａと同じで標準的な歩行動作に
おける膝関節の曲げ角度変化を示すグラフ、図７（ｂ）
は「楽しく歩く」ときの膝関節の曲げ角度変化を示すグ
ラフ。
【図８】図７（ｂ）のスペクトル図。
【図９】図９は図５と図８のスペクトル差を示すスペク
トル図。
トル図。
【図１０】本発明の第第３の実施形態に係るコンピュー
タグラフィック装置の構成図。
タグラフィック装置の構成図。
【図１１】 本発明の第４の実施形態に係るコンピュー
タグラフィック装置の構成図。
タグラフィック装置の構成図。
１０…基本動作関数記憶装置、１１…基本動作選択装
置、１２…関節角演算装置、１３…速度制御装置、１４
…レンダリング装置、１７…表示装置、２０…副詞成分
記憶装置、２１…副詞成分選択装置、２２，２４…副詞
制御装置、２３，２５…副詞重み指示装置。
置、１２…関節角演算装置、１３…速度制御装置、１４
…レンダリング装置、１７…表示装置、２０…副詞成分
記憶装置、２１…副詞成分選択装置、２２，２４…副詞
制御装置、２３，２５…副詞重み指示装置。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年６月１９日（２０００．６．１
９）
９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、多関節物体
の動きを測定し、その測定値を基に関節の曲げ角度を表
す関数を求め、その周期関数を基に、多関節物体の画像
を表示画面上に表示することで、達成される。上記目的
は、前記構成において、前記測定値を周波数解析により
求めることで、達成される。上記目的は、前記構成にお
いて、前記周波数解析は、フーリェ解析であることで、
達成される。上記目的は、前記構成の何れかにおいて、
前記関数は、周波数関数であることで、達成される。上
記目的は、前記第１の構成において、前記表示する画像
は、多関節物体の関節に肉付けがなされている画像であ
ることで、達成される。上記目的は、関節物体の動きを
測定し、その測定した値と関節の曲げ角度を表す関数と
に基づいて、多関節物体の動画像を表示画面上に表示す
ることで達成される。
の動きを測定し、その測定値を基に関節の曲げ角度を表
す関数を求め、その周期関数を基に、多関節物体の画像
を表示画面上に表示することで、達成される。上記目的
は、前記構成において、前記測定値を周波数解析により
求めることで、達成される。上記目的は、前記構成にお
いて、前記周波数解析は、フーリェ解析であることで、
達成される。上記目的は、前記構成の何れかにおいて、
前記関数は、周波数関数であることで、達成される。上
記目的は、前記第１の構成において、前記表示する画像
は、多関節物体の関節に肉付けがなされている画像であ
ることで、達成される。上記目的は、関節物体の動きを
測定し、その測定した値と関節の曲げ角度を表す関数と
に基づいて、多関節物体の動画像を表示画面上に表示す
ることで達成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】尚、上述した実施例は、コンピュータグラ
フィックでの動作表示であるが、関数角演算装置の演算
結果を動作指令として実物の多関節ロボットの動作制御
信号とすると、ロボットの大きさに依存しないロボット
制御装置を作ることができ、また、ロボットに副詞で表
現される豊富な動作をさせることが可能となる。また本
発明は前記実施形態に限るものではなく、例えば多関節
物体の各関節の曲げ角度を関数で表す場合、関節間の長
さとは独立に表すことができる。従って、表示する多関
節物体の形状を関節の曲げ角度を用いて算出する場合、
モデルの大きさに依存せずに、つまり関数を作り直さず
に算出することができる。このため、モデルの大きさに
変更が生じた場合でも、既に設定してある関数を用いて
計算することが可能となる。また、この関数のパラメー
タを変更して各関節での曲げ角度の変化速さ等を変更す
ることで、動作表現の変更が可能となる。
フィックでの動作表示であるが、関数角演算装置の演算
結果を動作指令として実物の多関節ロボットの動作制御
信号とすると、ロボットの大きさに依存しないロボット
制御装置を作ることができ、また、ロボットに副詞で表
現される豊富な動作をさせることが可能となる。また本
発明は前記実施形態に限るものではなく、例えば多関節
物体の各関節の曲げ角度を関数で表す場合、関節間の長
さとは独立に表すことができる。従って、表示する多関
節物体の形状を関節の曲げ角度を用いて算出する場合、
モデルの大きさに依存せずに、つまり関数を作り直さず
に算出することができる。このため、モデルの大きさに
変更が生じた場合でも、既に設定してある関数を用いて
計算することが可能となる。また、この関数のパラメー
タを変更して各関節での曲げ角度の変化速さ等を変更す
ることで、動作表現の変更が可能となる。
Claims (20)
- 【請求項１】多関節物体の各関節の動きを制御すること
で多関節物体の動作を表示画面上で表現する多関節物体
の動作表現方法において、各関節の曲げ角度を関節間の
長さとは独立の関数で表し動作中の多関節物体の形状デ
ータをこの関数から求め表示することを特徴とする多関
節物体の動作表現方法。 - 【請求項２】多関節物体の各関節の動きを制御すること
で多関節物体の動作を表示画面上で表現する多関節物体
の動作表現方法において、各関節の曲げ角度を位相差と
時間と振幅の関数で表し該関数により動作中の多関節物
体の形状を表現することを特徴とする多関節物体の動作
表現方法。 - 【請求項３】多関節物体の各関節の動きを制御すること
で多関節物体の動作を表示画面上で表現する多関節物体
の動作表現方法において、各関節の曲げ角度を関節間の
長さとは独立の関数で表すと共に各関数にて動作中の多
関節物体の形状データを求めて表示し、各関数のパラメ
ータの値を変更することで動作表現の変更を行うことを
特徴とする多関節物体の動作表現方法。 - 【請求項４】多関節物体の各関節の動きを制御すること
で多関節物体の動作を表示画面上で表現する多関節物体
の動作表現方法において、動作を修飾する副詞をオペレ
ータが指定することで該副詞に相当する動作を行わせる
ことを特徴とする多関節物体の動作表現方法。 - 【請求項５】多関節物体の各関節の動きを制御すること
で多関節物体の動作を表示画面上で表現する多関節物体
の動作表現方法において、各関節の曲げ角度Θm(t)を関
節間の長さとは独立の下記関数で表し、 【数１】 Ｄm：直流成分 Ａmn：各周波数成分の振幅 Ψmn：位相 ｍ：関節番号 ｎ：ｎ次の高調波 Φm：基準関節の第１高調波と第ｍ関 節との位相差（基準関節ではΦm＝０となる。） 各関節における上記の関数Θm(t)の値から動作中の多関
節物体の形状データを求め表示することを特徴とする多
関節物体の動作表現方法。 - 【請求項６】請求項５において、第（１）式のＤmn，Ａ
mn，Ψmnの少なくとも１つのパラメータの値を変更する
ことで、第（１）式に従って動作する多関節物体の動作
を変更することを特徴とする多関節物体の動作表現方
法。 - 【請求項７】請求項６において、変更するパラメータの
値の変更幅と、動作を修飾する副詞とを対応付けてお
き、オペレータは前記変更幅を指定する代わりに副詞を
指定することで動作を変更することを特徴とする多関節
物体の動作表現方法。 - 【請求項８】請求項７において、変更幅の重みを副詞に
より変更することを特徴とする多関節物体の動作表現方
法。 - 【請求項９】多関節物体の各関節の動きを制御すること
で多関節物体の動作を表示画面上で表現するコンピュー
タグラフィック装置において、各関節の曲げ角度を表す
関数を関節間の長さとは独立の関数で持ち動作中の多関
節物体の形状データをこの関数により求め表示する手段
を備えることを特徴とするコンピュータグラフィック装
置。 - 【請求項１０】多関節物体の各関節の動きを制御するこ
とで多関節物体の動作を表示画面上で表現するコンピュ
ータグラフィック装置において、各関節の曲げ角度を表
す関数を位相差と時間と振幅の関数で表す関数で持ち動
作中の多関節物体の形状をこの関数により算出し表示す
る手段を備えることを特徴とするコンピュータグラフィ
ック装置。 - 【請求項１１】多関節物体の各関節の動きを制御するこ
とで多関節物体の動作を表示画面上で表現するコンピュ
ータグラフィック装置において、各関節の曲げ角度を表
す関数を関節間の長さとは独立の関数で持ち動作中の多
関節物体の形状データをこの関数で算出し表示する手段
と、該関数のパラメータの値を変更することで動作を変
更させる手段とを備えることを特徴とするコンピュータ
グラフィック装置。 - 【請求項１２】多関節物体の各関節の動きを制御するこ
とで多関節物体の動作を表示画面上で表現するコンピュ
ータグラフィック装置において、動作を修飾する副詞を
オペレータが指定する手段と、指定された副詞に相当す
る動作を表示中の多関節物体に行わせる手段とを備える
ことを特徴とするコンピュータグラフィック装置。 - 【請求項１３】多関節物体の各関節の動きを制御するこ
とで多関節物体の動作を表示画面上で表現するコンピュ
ータグラフィック装置において、各関節の曲げ角度Θm
(t)を表す下記関数を格納した記憶手段と、 【数２】 Ｄm：直流成分 Ａmn:各周波数成分の振幅 Ψmn：位相 ｍ：関節番号 ｎ：ｎ次の高調波 Φm：基準関節の第１高調波と第ｍ関 節との位相差（基準関節ではΦm＝０となる。） 各関節における上記の関数Θm(t)の値を算出し動作中の
多関節物体の形状データを求め表示する手段とを備える
ことを特徴とするコンピュータグラフィック装置。 - 【請求項１４】多関節物体の各関節の動きを制御するこ
とで多関節物体の動作を表示画面上で表現するコンピュ
ータグラフィック装置において、各関節の曲げ角度θm
(t)を表す下記関数を格納した記憶手段と、 【数３】 Ｄm:直流成分 Ａmn：各周波数成分の振幅 Ψmn：位相 ｍ：関節番号 ｎ：ｎ次の高調波 Φm：基準関節の第１高調波と第ｍ関 節との位相差（基準関節ではΦm＝０となる。） ｄm：修飾成分の直流成分 ａmn：各周波数成分における修飾成分 ψmn：修飾成分の位相成分 前記ｄm，ａmn，ψmnを設定，変更する手段と、各関節
における上記の関数Θm(t)の値を算出し動作中の多関節
物体の形状データを求め表示する手段とを備えることを
特徴とするコンピュータグラフィック装置。 - 【請求項１５】請求項14において、ｄm，ａmn，ψmnの
設定変更値と動作を修飾する言葉としての副詞とを対応
付けたテーブルと、オペレータが副詞の「言葉」を指定
することで前記テーブルを参照しｄm，ａmn，ψmnの設
定変更値を決める手段とを備えることを特徴とするコン
ピュータグラフィック装置。 - 【請求項１６】多関節物体の各関節の動きを制御するこ
とで多関節物体の動作を表示画面上で表現するコンピュ
ータグラフィック装置において、各関節の曲げ角度Θm
(t)を表す下記関数を格納した記憶手段と、 【数４】 Ｄm：直流成分 Ａmn：各周波数成分の振幅 Ψmn：位相 ｍ：関節番号 ｎ：ｎ次の高調波 Φm：基準関節の第１高調波と第ｍ関節との位相差（基
準関節ではΦm＝０となる。） ｄm：修飾成分の直流成分 ａmn：各周波数成分における修飾成分 ψmn：修飾成分の位相成分 αm，βn：重み 前記重みαm，βmを設定，変更する手段と、各関節にお
ける上記の関数Θm(t)の値を算出し動作中の多関節物体
の形状データを求め表示する手段とを備えることを特徴
とするコンピュータグラフィック装置。 - 【請求項１７】多関節物体の各関節の動きを制御するこ
とで多関節物体の動作を表示画面上で表現するコンピュ
ータグラフィック装置において、各関節の曲げ角度Θm
(t)を表す下記関数を格納した記憶手段と、 【数５】 Ｄm：直流成分 Ａmn：各周波数成分の振幅 Ψmn：位相 ｍ：関節番号 ｎ：ｎ次の高調波 Φm：基準関節の第１高調波と第ｍ関節との位相差（基
準関節ではΦm＝０となる。） ｄmn：種類の異なる修飾成分の夫々の直流成分 ａmni：各周波数成分における種類の異なる修飾成分 ψmni：種類の異なる修飾成分の夫々の位相成分 αmn：各修飾成分の重み βm：振幅の重み 前記重みαmn，βmを設定，変更する手段と、前記ｄm
n，ａmni，ψmniを設定，変更する手段と、各関節にお
ける上記の関数Θm(t)の値を算出し動作中の多関節物体
の形状データを求め表示する手段とを備えることを特徴
とするコンピュータグラフィック装置。 - 【請求項１８】請求項17において、ｄmn，ａmni，ψmni
（ｉは副詞の種類毎に異なる。）の設定変更値と動作を
修飾する言葉としての副詞とを対応付けたテーブルと、
オペレータが少なくとも１つの副詞の「言葉」を指定す
ることで前記テーブルを参照しｄmn，ａmni，ψmniの設
定変更値を決める手段とを備えることを特徴とするコン
ピュータグラフィック装置。 - 【請求項１９】多関節ロボットに動作指令を与え所望の
動作を行わせるロボット動作制御方法において、各関節
の曲げ角度を関節間の長さとは独立の関数で表しこの関
数によりロボットの各関節の位置データを算出し前記動
作指令を生成することを特徴とするロボット動作制御方
法。 - 【請求項２０】多関節ロボットに動作指令を与え所望の
動作を行わせるロボット動作制御装置において、各関節
の曲げ角度を関節間の長さとは独立の関数で持つ記憶手
段、該関数によりロボットの各関節の位置データを算出
し前記動作指令を生成する手段とを備えることを特徴と
するロボット動作制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000183497A JP3312337B2 (ja) | 1990-07-12 | 2000-06-19 | コンピュータグラフィックの表示方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000183497A JP3312337B2 (ja) | 1990-07-12 | 2000-06-19 | コンピュータグラフィックの表示方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02182632A Division JP3109738B2 (ja) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | コンピュータグラフィック表示方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001052203A true JP2001052203A (ja) | 2001-02-23 |
| JP3312337B2 JP3312337B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=18684076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000183497A Expired - Fee Related JP3312337B2 (ja) | 1990-07-12 | 2000-06-19 | コンピュータグラフィックの表示方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3312337B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003256873A (ja) * | 2002-03-05 | 2003-09-12 | Matsushita Electric Works Ltd | 商品擬似体験システム |
| US7593014B2 (en) | 2001-05-21 | 2009-09-22 | Kabushiki Kaisha Sega | Image processing apparatus and game apparatus |
| JP2009259018A (ja) * | 2008-04-17 | 2009-11-05 | Toppan Printing Co Ltd | 映像調整装置 |
| JP2010267241A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-11-25 | Square Enix Co Ltd | ３次元モデル表示システム |
| US8941642B2 (en) | 2008-10-17 | 2015-01-27 | Kabushiki Kaisha Square Enix | System for the creation and editing of three dimensional models |
| KR101864437B1 (ko) | 2017-03-03 | 2018-07-04 | 부경대학교 산학협력단 | 사람 움직임의 주파수를 추정하는 방법 |
| JP2022087176A (ja) * | 2020-09-23 | 2022-06-09 | カシオ計算機株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム |
-
2000
- 2000-06-19 JP JP2000183497A patent/JP3312337B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7593014B2 (en) | 2001-05-21 | 2009-09-22 | Kabushiki Kaisha Sega | Image processing apparatus and game apparatus |
| JP2003256873A (ja) * | 2002-03-05 | 2003-09-12 | Matsushita Electric Works Ltd | 商品擬似体験システム |
| JP2009259018A (ja) * | 2008-04-17 | 2009-11-05 | Toppan Printing Co Ltd | 映像調整装置 |
| JP2010267241A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-11-25 | Square Enix Co Ltd | ３次元モデル表示システム |
| US8941642B2 (en) | 2008-10-17 | 2015-01-27 | Kabushiki Kaisha Square Enix | System for the creation and editing of three dimensional models |
| KR101864437B1 (ko) | 2017-03-03 | 2018-07-04 | 부경대학교 산학협력단 | 사람 움직임의 주파수를 추정하는 방법 |
| JP2022087176A (ja) * | 2020-09-23 | 2022-06-09 | カシオ計算機株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3312337B2 (ja) | 2002-08-05 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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