JP2002319036A - アニメーション生成プログラム - Google Patents
アニメーション生成プログラムInfo
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- JP2002319036A JP2002319036A JP2001246284A JP2001246284A JP2002319036A JP 2002319036 A JP2002319036 A JP 2002319036A JP 2001246284 A JP2001246284 A JP 2001246284A JP 2001246284 A JP2001246284 A JP 2001246284A JP 2002319036 A JP2002319036 A JP 2002319036A
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T13/00—Animation
- G06T13/20—3D [Three Dimensional] animation
- G06T13/40—3D [Three Dimensional] animation of characters, e.g. humans, animals or virtual beings
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
- G06T19/20—Editing of 3D images, e.g. changing shapes or colours, aligning objects or positioning parts
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2219/00—Indexing scheme for manipulating 3D models or images for computer graphics
- G06T2219/20—Indexing scheme for editing of 3D models
- G06T2219/2016—Rotation, translation, scaling
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】より単純で平易な操作で、複数のリンクを有す
る構造体の姿勢を決定することができるアニメーション
生成プログラムを提供する。 【解決手段】アニメーション生成プログラムは、例え
ば、人型ロボット（ヒューマノイド）の制御のため演算
手法であって、ヤコビアンと呼ばれる行列とそのシンギ
ュラリティ・ロバスト・インバース（Singularity-Robu
st Inverse (SR-Inverse)）と呼ばれる逆行列に基づい
たインバースキネマティック演算を利用する。この演算
手法をアニメーション生成プログラムに利用すること
で、複数のリンクを有する構造体のアニメーションの作
成において、画面に表示された構造体の一つのリンクを
動かしたときに、構造体全体の姿勢が不自然にならない
ように、構造体の他のリンク位置を自動的に決定するこ
とができ、より単純で平易な操作で、複数のリンクを有
する構造体のアニメーションを作成することができるよ
うになる。
る構造体の姿勢を決定することができるアニメーション
生成プログラムを提供する。 【解決手段】アニメーション生成プログラムは、例え
ば、人型ロボット（ヒューマノイド）の制御のため演算
手法であって、ヤコビアンと呼ばれる行列とそのシンギ
ュラリティ・ロバスト・インバース（Singularity-Robu
st Inverse (SR-Inverse)）と呼ばれる逆行列に基づい
たインバースキネマティック演算を利用する。この演算
手法をアニメーション生成プログラムに利用すること
で、複数のリンクを有する構造体のアニメーションの作
成において、画面に表示された構造体の一つのリンクを
動かしたときに、構造体全体の姿勢が不自然にならない
ように、構造体の他のリンク位置を自動的に決定するこ
とができ、より単純で平易な操作で、複数のリンクを有
する構造体のアニメーションを作成することができるよ
うになる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、三次元コンピュー
タグラフィックスを利用したアニメーション生成プログ
ラムに関し、特に、三次元空間に形成される複数のリン
クを有する構造体を画面に表示し、その構造体のアニメ
ーション（動画）を生成するためのアニメーション生成
プログラムに関する。
タグラフィックスを利用したアニメーション生成プログ
ラムに関し、特に、三次元空間に形成される複数のリン
クを有する構造体を画面に表示し、その構造体のアニメ
ーション（動画）を生成するためのアニメーション生成
プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、二次元のセルアニメーションの
制作現場では、キャラクタの動作作成を、「原画」と
「動画」に分けている。「原画」は、動作全体を決定付
けるポーズを描き出した絵で、「動画」は、「原画」と
「原画」との間を補間した絵である。
制作現場では、キャラクタの動作作成を、「原画」と
「動画」に分けている。「原画」は、動作全体を決定付
けるポーズを描き出した絵で、「動画」は、「原画」と
「原画」との間を補間した絵である。
【０００３】一方、映像表現の別の方法として、三次元
のコンピュータグラフィックスが多く使用されてくるよ
うになった。三次元コンピュータグラフィックスの映像
においては、「キーフレーム」と呼ばれるデータの作成
後、キーフレーム間のデータをスプライン補間等により
自動的に生成している。この「キーフレーム」を、セル
アニメーションにおける「原画」と考えると、両者は、
非常に類似した作業方法をとっていると言える。
のコンピュータグラフィックスが多く使用されてくるよ
うになった。三次元コンピュータグラフィックスの映像
においては、「キーフレーム」と呼ばれるデータの作成
後、キーフレーム間のデータをスプライン補間等により
自動的に生成している。この「キーフレーム」を、セル
アニメーションにおける「原画」と考えると、両者は、
非常に類似した作業方法をとっていると言える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、三次元
コンピュータグラフィックスの映像表現は、二次元セル
アニメーションの表現力にはまだ至っていないのが現状
である。その理由は、以下に挙げる制作作業に要因があ
るといえる。
コンピュータグラフィックスの映像表現は、二次元セル
アニメーションの表現力にはまだ至っていないのが現状
である。その理由は、以下に挙げる制作作業に要因があ
るといえる。
【０００５】例えば、人型モデルの動作を生成する場
合、三次元コンピュータグラフィックスでは、三次元に
よる人型モデルの形状作成は進化しているが、人型モデ
ルの手足や頭などの各部位に動きを与える手法が、現状
では、大きく分けて、モーションキャプチャや３軸の回
転データを演算処理する手法しか用いられていない。モ
ーションキャプチャでは、実際の人間の動きしか与えら
れないので、アニメーション作成者による自由な動作表
現を制限する場合がある。また、人型モデルは、多数の
リンクを有する構造体であって、複雑且つ多量の自由度
を有する。リンクは、回転中心となる関節部分とそこか
ら延びる長さ部分を有する構造体の単位である。なお、
リンクは、関節部分だけで構成されてもよい。
合、三次元コンピュータグラフィックスでは、三次元に
よる人型モデルの形状作成は進化しているが、人型モデ
ルの手足や頭などの各部位に動きを与える手法が、現状
では、大きく分けて、モーションキャプチャや３軸の回
転データを演算処理する手法しか用いられていない。モ
ーションキャプチャでは、実際の人間の動きしか与えら
れないので、アニメーション作成者による自由な動作表
現を制限する場合がある。また、人型モデルは、多数の
リンクを有する構造体であって、複雑且つ多量の自由度
を有する。リンクは、回転中心となる関節部分とそこか
ら延びる長さ部分を有する構造体の単位である。なお、
リンクは、関節部分だけで構成されてもよい。
【０００６】図１９は、複数のリンクで構成される簡単
な人型モデルの例を示す。図１９において、各リンク１
０の関節部分１１が丸部で示され、そこから延びる長さ
部分１２が線分で示されている。このような人型モデル
の動作を、従来の演算処理手法（例えば、単純なインバ
ースキネマティック法）によって制御することは困難で
あった。例えば、従来のインバースキネマティック法を
利用したアニメーション生成プログラムでは、一つのリ
ンクを動作させたとき、人型モデルができるだけ自然な
姿勢を維持するように、他のリンクの位置を自動的に決
定することができない。さらに詳しくは、従来のアニメ
ーション生成プログラムでは、全てのリンクについてそ
れぞれ、その関節部分が可動であるか、固定であるかを
あらかじめ設定しておく。そして、ある一つのリンクを
選択し、そのリンクの位置を移動（又は回転）させると
き、他の可動リンクの位置は、その関節部分の回転範囲
を超えると移動するが、固定された関節部分の位置は移
動しないので、人型モデルの姿勢が不自然になったり、
他のリンクが固定されているため、選択されたリンクを
所望の位置に移動できないという不便さがあった。この
場合、アニメーション作成者は、いちいち関節部分の固
定の解除操作を行って、人型モデルの姿勢を作成するの
に、各リンクをそれぞれ移動させることで所望の姿勢を
作成する必要があった。このように、従来のアニメーシ
ョン生成プログラムは、その操作が複雑且つ非効率的で
あり、アニメーション作成者にとって、使いづらいもの
であった。
な人型モデルの例を示す。図１９において、各リンク１
０の関節部分１１が丸部で示され、そこから延びる長さ
部分１２が線分で示されている。このような人型モデル
の動作を、従来の演算処理手法（例えば、単純なインバ
ースキネマティック法）によって制御することは困難で
あった。例えば、従来のインバースキネマティック法を
利用したアニメーション生成プログラムでは、一つのリ
ンクを動作させたとき、人型モデルができるだけ自然な
姿勢を維持するように、他のリンクの位置を自動的に決
定することができない。さらに詳しくは、従来のアニメ
ーション生成プログラムでは、全てのリンクについてそ
れぞれ、その関節部分が可動であるか、固定であるかを
あらかじめ設定しておく。そして、ある一つのリンクを
選択し、そのリンクの位置を移動（又は回転）させると
き、他の可動リンクの位置は、その関節部分の回転範囲
を超えると移動するが、固定された関節部分の位置は移
動しないので、人型モデルの姿勢が不自然になったり、
他のリンクが固定されているため、選択されたリンクを
所望の位置に移動できないという不便さがあった。この
場合、アニメーション作成者は、いちいち関節部分の固
定の解除操作を行って、人型モデルの姿勢を作成するの
に、各リンクをそれぞれ移動させることで所望の姿勢を
作成する必要があった。このように、従来のアニメーシ
ョン生成プログラムは、その操作が複雑且つ非効率的で
あり、アニメーション作成者にとって、使いづらいもの
であった。
【０００７】そこで、本発明の目的は、より単純で平易
な操作で、複数のリンクを有する構造体の姿勢を決定す
ることができるアニメーション生成プログラムを提供す
ることにある。
な操作で、複数のリンクを有する構造体の姿勢を決定す
ることができるアニメーション生成プログラムを提供す
ることにある。
【０００８】また、本発明の目的は、あるリンクの移動
に伴って、複数のリンクを有する構造体ができるだけ自
然な姿勢を維持するようなアニメーション生成プログラ
ムを提供することにある。
に伴って、複数のリンクを有する構造体ができるだけ自
然な姿勢を維持するようなアニメーション生成プログラ
ムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、あるリンクの移動に伴って、複数のリ
ンクを有する構造体ができるだけ自然な姿勢を維持する
ように、構造体の他のリンクの位置を決定するアニメー
ション生成プログラムを提供する。
に、本発明では、あるリンクの移動に伴って、複数のリ
ンクを有する構造体ができるだけ自然な姿勢を維持する
ように、構造体の他のリンクの位置を決定するアニメー
ション生成プログラムを提供する。
【００１０】例えば、本発明のアニメーション生成プロ
グラムは、人型ロボット（ヒューマノイド）の制御のた
め演算手法であって、ヤコビアンと呼ばれる行列とその
シンギュラリティ・ロバスト・インバース（Singularit
y-Robust Inverse (SR-Inverse)）と呼ばれる逆行列に
基づいたインバースキネマティック演算を利用する。こ
の演算手法をアニメーション生成プログラムに利用する
ことで、複数のリンクを有する構造体のアニメーション
の作成において、画面に表示された構造体の一つのリン
クを動かしたときに、構造体全体の姿勢が不自然になら
ないように、構造体の他のリンク位置を自動的に決定す
ることができ、より単純で平易な操作で、複数のリンク
を有する構造体のアニメーションを作成することができ
るようになる。
グラムは、人型ロボット（ヒューマノイド）の制御のた
め演算手法であって、ヤコビアンと呼ばれる行列とその
シンギュラリティ・ロバスト・インバース（Singularit
y-Robust Inverse (SR-Inverse)）と呼ばれる逆行列に
基づいたインバースキネマティック演算を利用する。こ
の演算手法をアニメーション生成プログラムに利用する
ことで、複数のリンクを有する構造体のアニメーション
の作成において、画面に表示された構造体の一つのリン
クを動かしたときに、構造体全体の姿勢が不自然になら
ないように、構造体の他のリンク位置を自動的に決定す
ることができ、より単純で平易な操作で、複数のリンク
を有する構造体のアニメーションを作成することができ
るようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲が、本
実施の形態に限定されるものではない。
て説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲が、本
実施の形態に限定されるものではない。
【００１２】図１は、複数のリンクを有する構造体を表
示する画面の例である。図１の画面は、例えば、本発明
の実施の形態におけるアニメーション生成プログラムを
実行するコンピュータ装置の画面である。画面には、所
定の三次元空間に形成される複数のリンクを有する人型
構造体が表示されている。リンク１０は、図示されるよ
うに、関節部分（丸部分）１１とそこから延びる長さ部
分（線分）１２から構成される。なお、線分は、図示省
略されるが、所定幅を有する。また、リンク１０は、関
節部分１１のみから構成されてもよい。関節部分は、人
間や動物の関節に対応する回転中心である。さらに、関
節部分の回転範囲（角度）は、ユーザによりあらかじめ
設定且つ変更可能である。なお、図１の構造体は人型モ
デルであるが、構造体は、複数のリンクを有する物体
（動物、パワーシャベルなど）であれば、人型に限られ
ない。
示する画面の例である。図１の画面は、例えば、本発明
の実施の形態におけるアニメーション生成プログラムを
実行するコンピュータ装置の画面である。画面には、所
定の三次元空間に形成される複数のリンクを有する人型
構造体が表示されている。リンク１０は、図示されるよ
うに、関節部分（丸部分）１１とそこから延びる長さ部
分（線分）１２から構成される。なお、線分は、図示省
略されるが、所定幅を有する。また、リンク１０は、関
節部分１１のみから構成されてもよい。関節部分は、人
間や動物の関節に対応する回転中心である。さらに、関
節部分の回転範囲（角度）は、ユーザによりあらかじめ
設定且つ変更可能である。なお、図１の構造体は人型モ
デルであるが、構造体は、複数のリンクを有する物体
（動物、パワーシャベルなど）であれば、人型に限られ
ない。
【００１３】ユーザは、マウスなどの操作して、表示さ
れている構造体のリンクに、カーソル（指示手段）２０
を合わせることで、任意のリンクを選択することができ
る。本実施の形態では、特に、マウスを操作してカーソ
ルを所望のリンクに合わせてから、左クリック操作や、
右クリック操作によりメニューを表示させ、その中の
「選択」を指定する操作などの所定のリンク選択操作を
することなく、カーソルを合わせるだけで、リンクを選
択することができる。従って、ユーザは、より簡単にリ
ンクを選択することができる。そして、本実施の形態で
は、任意のリンクにカーソルを合わせると、そのリンク
の色が変化する。これにより、ユーザは、選択されたリ
ンクを認識することができる。
れている構造体のリンクに、カーソル（指示手段）２０
を合わせることで、任意のリンクを選択することができ
る。本実施の形態では、特に、マウスを操作してカーソ
ルを所望のリンクに合わせてから、左クリック操作や、
右クリック操作によりメニューを表示させ、その中の
「選択」を指定する操作などの所定のリンク選択操作を
することなく、カーソルを合わせるだけで、リンクを選
択することができる。従って、ユーザは、より簡単にリ
ンクを選択することができる。そして、本実施の形態で
は、任意のリンクにカーソルを合わせると、そのリンク
の色が変化する。これにより、ユーザは、選択されたリ
ンクを認識することができる。
【００１４】図２は、選択されたリンクの色の変化を説
明する図である。図２（ａ）から図２（ｂ）に示すよう
にカーソルを移動させ、カーソルを任意のリンクに合わ
せると、そのリンクの色が変化する。
明する図である。図２（ａ）から図２（ｂ）に示すよう
にカーソルを移動させ、カーソルを任意のリンクに合わ
せると、そのリンクの色が変化する。
【００１５】ユーザは、選択したリンクの関節部分の空
間位置の可動又は固定を設定することができる。例え
ば、図２（ｃ）に示すように、カーソルを任意のリンク
に合わせ、そのリンクが選択された後、右クリックする
ことで表示されるメニューに含まれる「固定」を選択す
ることで、選択したリンクの関節部分の固定が設定され
る。なお、初期設定は可動であり、設定を固定から可動
に変更したい場合は、「固定解除」を選択すればよい。
好ましくは、関節部分の設定が固定であるか可動である
かを識別するために、設定に応じて関節部分の表示色が
異なるようにすることが好ましい。
間位置の可動又は固定を設定することができる。例え
ば、図２（ｃ）に示すように、カーソルを任意のリンク
に合わせ、そのリンクが選択された後、右クリックする
ことで表示されるメニューに含まれる「固定」を選択す
ることで、選択したリンクの関節部分の固定が設定され
る。なお、初期設定は可動であり、設定を固定から可動
に変更したい場合は、「固定解除」を選択すればよい。
好ましくは、関節部分の設定が固定であるか可動である
かを識別するために、設定に応じて関節部分の表示色が
異なるようにすることが好ましい。
【００１６】ユーザは、選択したリンクをマウスでドラ
ッグすることで、画面上でリンクを移動、回転させ、構
造体の姿勢を操作する。このとき、可動に設定されてい
るリンクの関節部分は、ドラッグされているリンクの移
動に伴って移動可能であって、固定に設定されているリ
ンクの関節部分は、ドラッグされているリンクの移動、
回転に伴って、構造体の姿勢が不自然にならない範囲で
移動しない。
ッグすることで、画面上でリンクを移動、回転させ、構
造体の姿勢を操作する。このとき、可動に設定されてい
るリンクの関節部分は、ドラッグされているリンクの移
動に伴って移動可能であって、固定に設定されているリ
ンクの関節部分は、ドラッグされているリンクの移動、
回転に伴って、構造体の姿勢が不自然にならない範囲で
移動しない。
【００１７】また、選択したリンクの移動に伴って、他
のリンクは、構造体全体が自然な姿勢を維持する範囲
で、回転範囲を超えて回転しない。
のリンクは、構造体全体が自然な姿勢を維持する範囲
で、回転範囲を超えて回転しない。
【００１８】このように、本実施の形態におけるアニメ
ーション生成プログラムは、ドラッグされているリンク
の移動、回転に伴って、構造体の姿勢ができるだけ自然
になるように他のリンクの位置を決定する。
ーション生成プログラムは、ドラッグされているリンク
の移動、回転に伴って、構造体の姿勢ができるだけ自然
になるように他のリンクの位置を決定する。
【００１９】そのために、本発明の実施の形態における
アニメーション生成プログラムは、一例として、ヤコビ
アンと呼ばれる行列とそのシンギュラリティ・ロバスト
・インバース（Singularity-Robust Inverse (SR-Inver
se)）と呼ばれる逆行列に基づいたインバースキネマテ
ィック演算（以下、「ヤコビアンとそのSR-Inverseに基
づいたインバースキネマティック演算」という）を利用
する。ヤコビアンとそのSR-Inverseに基づいたインバー
スキネマティック演算は、人型ロボット（ヒューマノイ
ド）を制御するために開発された演算手法であり、この
演算手法をアニメーション生成プログラムに利用するこ
とで、画面に表示された構造体の一つのリンクを動かし
たときに、構造体全体の姿勢が不自然にならないよう
に、構造体の他のリンク位置を決定することができる。
アニメーション生成プログラムは、一例として、ヤコビ
アンと呼ばれる行列とそのシンギュラリティ・ロバスト
・インバース（Singularity-Robust Inverse (SR-Inver
se)）と呼ばれる逆行列に基づいたインバースキネマテ
ィック演算（以下、「ヤコビアンとそのSR-Inverseに基
づいたインバースキネマティック演算」という）を利用
する。ヤコビアンとそのSR-Inverseに基づいたインバー
スキネマティック演算は、人型ロボット（ヒューマノイ
ド）を制御するために開発された演算手法であり、この
演算手法をアニメーション生成プログラムに利用するこ
とで、画面に表示された構造体の一つのリンクを動かし
たときに、構造体全体の姿勢が不自然にならないよう
に、構造体の他のリンク位置を決定することができる。
【００２０】ヤコビアンとそのSR-Inverseに基づいたイ
ンバースキネマティック演算において、ユーザがあるリ
ンクを選択し、その選択されたリンクを移動させて構造
体の姿勢を変更しようとする場合に構造体の姿勢決定の
際に考慮される条件は、以下の３つである。
ンバースキネマティック演算において、ユーザがあるリ
ンクを選択し、その選択されたリンクを移動させて構造
体の姿勢を変更しようとする場合に構造体の姿勢決定の
際に考慮される条件は、以下の３つである。
【００２１】（１）選択されたリンク以外の他のリンク
が固定に設定されている場合、当該他のリンクの位置を
固定したまま、構造体の姿勢を変更する。なお、固定す
るリンクの数、配置は任意である。
が固定に設定されている場合、当該他のリンクの位置を
固定したまま、構造体の姿勢を変更する。なお、固定す
るリンクの数、配置は任意である。
【００２２】（２）各リンクは、あらかじめ設定された
回転範囲（角度）を超えて回転しない。
回転範囲（角度）を超えて回転しない。
【００２３】（３）各リンクの角度がそれぞれ目標値
（理想値）になるべく近くなるように姿勢を決定する。
（理想値）になるべく近くなるように姿勢を決定する。
【００２４】上記の条件は、互いに干渉しあう場合があ
り、演算法によっては解が得られなかったり、発散した
りすることがあるが、本実施の形態における上記演算法
を利用して、構造体の姿勢を理想状態に向かって制御す
ることにより、上記条件に対しても常に安定的な解を得
ることができるようになる。本実施の形態において利用
する上記演算法では、各条件のオン・オフや重要度の設
定をリンク毎に行うことができ、矛盾する条件が課せら
れても重要度に応じて自動的に実現度合いを調整し、構
造体ができるだけ自然な姿勢になるような安定解が求め
られる。これにより、固定された関節部分が移動した
り、リンクが回転範囲を超えて回転する場合があり得
る。
り、演算法によっては解が得られなかったり、発散した
りすることがあるが、本実施の形態における上記演算法
を利用して、構造体の姿勢を理想状態に向かって制御す
ることにより、上記条件に対しても常に安定的な解を得
ることができるようになる。本実施の形態において利用
する上記演算法では、各条件のオン・オフや重要度の設
定をリンク毎に行うことができ、矛盾する条件が課せら
れても重要度に応じて自動的に実現度合いを調整し、構
造体ができるだけ自然な姿勢になるような安定解が求め
られる。これにより、固定された関節部分が移動した
り、リンクが回転範囲を超えて回転する場合があり得
る。
【００２５】このような演算手法をアニメーション生成
手法に利用することにより、任意の一つのリンクを動か
すというユーザの一回の操作により、そのリンクが指定
された位置に配置されるように、構造体全体の自然な姿
勢を決定することができるので、各リンクをいちいち動
かしながら、構造体全体の姿勢を決める従来の操作に比
べて、極めて簡単に且つ直感的に構造体の姿勢を操作す
ることができるようになる。
手法に利用することにより、任意の一つのリンクを動か
すというユーザの一回の操作により、そのリンクが指定
された位置に配置されるように、構造体全体の自然な姿
勢を決定することができるので、各リンクをいちいち動
かしながら、構造体全体の姿勢を決める従来の操作に比
べて、極めて簡単に且つ直感的に構造体の姿勢を操作す
ることができるようになる。
【００２６】ヤコビアンとSR-Inverseに基づいたインバ
ースキネマティック演算の詳しい手法については、例え
ば、以下の論文、 ・Nakamura, Y. and Hanafusa, H. : Inverse Kinemati
cs Solutions withSingularity Robustness for Robot
Manipulator Control, Journal ofDynamic Systems, Me
asurement, and Control,vol.108, pp.163-171(1986) ・長阪、稲葉、井上：動力学的動作変換フィルタ群を用
いた人間型ロボットの全身行動設計、第１７回日本ロボ
ット学会学術講演会予稿集、vol.3, pp.1207-1208 (199
9)、 ・DasGupta, A. and Nakamura, Y. : Making Feasible
Walking Motion ofHumanoid Robots from Human Motion
Captured Data, Proceedings ofInternational Confer
ence on Robotics and Automation, pp. 1044-1049(199
9)、 ・Popovic, Z : Editing Dynamic properties of Captu
red Human Motion,Proceedings of IEEE international
Conference on Robotics andAutomation,pp. 670-675
(2000)、 ・中村、山根、永島：構造変化を伴うリンク系の動力学
計算法とヒューマンフィギュアの運動計算、日本ロボッ
ト学会誌、vol.16, no.8, pp.124-131(1998) 、 ・中村、山根、永島：拘束条件が不連続に変化するリン
ク系の動力学−環境と接触しながら運動するヒューマン
フィギュアへの応用−、日本ロボット学会誌、vol.18,
no.3, pp.435-443 (2000)、 などに詳述されている。
ースキネマティック演算の詳しい手法については、例え
ば、以下の論文、 ・Nakamura, Y. and Hanafusa, H. : Inverse Kinemati
cs Solutions withSingularity Robustness for Robot
Manipulator Control, Journal ofDynamic Systems, Me
asurement, and Control,vol.108, pp.163-171(1986) ・長阪、稲葉、井上：動力学的動作変換フィルタ群を用
いた人間型ロボットの全身行動設計、第１７回日本ロボ
ット学会学術講演会予稿集、vol.3, pp.1207-1208 (199
9)、 ・DasGupta, A. and Nakamura, Y. : Making Feasible
Walking Motion ofHumanoid Robots from Human Motion
Captured Data, Proceedings ofInternational Confer
ence on Robotics and Automation, pp. 1044-1049(199
9)、 ・Popovic, Z : Editing Dynamic properties of Captu
red Human Motion,Proceedings of IEEE international
Conference on Robotics andAutomation,pp. 670-675
(2000)、 ・中村、山根、永島：構造変化を伴うリンク系の動力学
計算法とヒューマンフィギュアの運動計算、日本ロボッ
ト学会誌、vol.16, no.8, pp.124-131(1998) 、 ・中村、山根、永島：拘束条件が不連続に変化するリン
ク系の動力学−環境と接触しながら運動するヒューマン
フィギュアへの応用−、日本ロボット学会誌、vol.18,
no.3, pp.435-443 (2000)、 などに詳述されている。
【００２７】図３は、本実施の形態における構造体の姿
勢変化の例を説明する図である。図３の例では、人型構
造体を構成する複数のリンクのうち、各先端部分（頭、
手足）を構成するリンクＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅが固定され
ているものとする。また、図３では、腰の部分に対応す
るリンクＦも固定されているものとする。本発明の実施
の形態では、リンクが固定に設定されていても、その固
定されているリンクを選択することで、リンクをドラッ
グして動かすことができる。
勢変化の例を説明する図である。図３の例では、人型構
造体を構成する複数のリンクのうち、各先端部分（頭、
手足）を構成するリンクＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅが固定され
ているものとする。また、図３では、腰の部分に対応す
るリンクＦも固定されているものとする。本発明の実施
の形態では、リンクが固定に設定されていても、その固
定されているリンクを選択することで、リンクをドラッ
グして動かすことができる。
【００２８】これにより、従来のように、ドラッグした
い（動かしたい）リンクが固定に設定されている場合、
一旦、そのリンクを可動に設定変更する操作を行うこと
なく、固定されたリンクをドラッグすることができるよ
うになり、より簡単に操作することができる。なお、固
定に設定されたリンクは、ドラッグ後も、設定は固定の
ままであり、別のリンクがドラッグされる場合は、固定
されたリンクとして扱われる。もちろん、固定されてい
ないリンク（可動に設定されたリンク）も、リンクを選
択することで、自由にドラッグすることができる。
い（動かしたい）リンクが固定に設定されている場合、
一旦、そのリンクを可動に設定変更する操作を行うこと
なく、固定されたリンクをドラッグすることができるよ
うになり、より簡単に操作することができる。なお、固
定に設定されたリンクは、ドラッグ後も、設定は固定の
ままであり、別のリンクがドラッグされる場合は、固定
されたリンクとして扱われる。もちろん、固定されてい
ないリンク（可動に設定されたリンク）も、リンクを選
択することで、自由にドラッグすることができる。
【００２９】図３（ａ）において、例えば、人型構造体
の腰の部分のリンクＦが選択され、その関節部分を、図
３（ｂ）に示すように画面（ウインドウ枠の図示省略）
の左方向にドラッグすると、本発明の実施の形態におけ
るアニメーション生成プログラムのアルゴリズムによ
り、構造体全体の姿勢をできるだけ自然に維持するよう
に、各リンクの位置が決定される。例えば、画面上で
は、手足のリンクＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅの関節部分の位置は変
わらず、移動しないが、頭のリンクＡの位置は、固定に
設定されているにもかかわらず移動する。
の腰の部分のリンクＦが選択され、その関節部分を、図
３（ｂ）に示すように画面（ウインドウ枠の図示省略）
の左方向にドラッグすると、本発明の実施の形態におけ
るアニメーション生成プログラムのアルゴリズムによ
り、構造体全体の姿勢をできるだけ自然に維持するよう
に、各リンクの位置が決定される。例えば、画面上で
は、手足のリンクＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅの関節部分の位置は変
わらず、移動しないが、頭のリンクＡの位置は、固定に
設定されているにもかかわらず移動する。
【００３０】また、図３（ｃ）に示すように、画面の右
方向にドラッグする場合も、図３（ｂ）の場合と同様
に、手足のリンクＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅの関節部分の位置は変
わらず、移動しないが、頭のリンクＡの位置は、固定に
設定されているにもかかわらず移動する。
方向にドラッグする場合も、図３（ｂ）の場合と同様
に、手足のリンクＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅの関節部分の位置は変
わらず、移動しないが、頭のリンクＡの位置は、固定に
設定されているにもかかわらず移動する。
【００３１】このように、本実施の形態におけるアニメ
ーション生成プログラムは、選択されたリンクの移動に
伴って、それ以外のリンクが固定されている場合であっ
ても、その位置を移動させて表示する場合がある。
ーション生成プログラムは、選択されたリンクの移動に
伴って、それ以外のリンクが固定されている場合であっ
ても、その位置を移動させて表示する場合がある。
【００３２】図４は、本実施の形態における構造体の姿
勢変化の別の例を説明する図である。図４の例では、腰
のリンクＦをドラッグすることで、図４（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）の順に、固定されている他のリンクＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを含む全てのリンクの位置が移動してい
く。
勢変化の別の例を説明する図である。図４の例では、腰
のリンクＦをドラッグすることで、図４（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）の順に、固定されている他のリンクＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを含む全てのリンクの位置が移動してい
く。
【００３３】また、本実施の形態では、カーソルを任意
のリンクに合わせ、そのリンクが選択された後、右クリ
ックすることで表示されるメニューに含まれる「回転範
囲表示」（図２（ｃ）参照）を選択することで、選択し
たリンクの回転範囲を表示させることができる。
のリンクに合わせ、そのリンクが選択された後、右クリ
ックすることで表示されるメニューに含まれる「回転範
囲表示」（図２（ｃ）参照）を選択することで、選択し
たリンクの回転範囲を表示させることができる。
【００３４】図５は、リンクの回転範囲が表示された画
面の例を示す図である。図５（ａ）は、一つのリンクの
回転範囲が表示された例である。この回転範囲は、ユー
ザの操作により、その範囲を変更することができる。例
えば、リンクを選択した後に、右クリックメニューから
「回転範囲変更」（図２（ｃ）参照）を選択し、回転範
囲を示す扇形（又は円錐）部分をドラッグすることで、
図５（ｂ）に示すように、回転範囲を狭めたり、図５
（ｃ）に示すように、回転範囲を広げたりすることがで
きる。
面の例を示す図である。図５（ａ）は、一つのリンクの
回転範囲が表示された例である。この回転範囲は、ユー
ザの操作により、その範囲を変更することができる。例
えば、リンクを選択した後に、右クリックメニューから
「回転範囲変更」（図２（ｃ）参照）を選択し、回転範
囲を示す扇形（又は円錐）部分をドラッグすることで、
図５（ｂ）に示すように、回転範囲を狭めたり、図５
（ｃ）に示すように、回転範囲を広げたりすることがで
きる。
【００３５】また、図５（ｄ）に示すように、本実施の
形態におけるアニメーション生成プログラムでは、リン
クは、あらかじめ設定された回転範囲を超えてもよい。
すなわち、本実施の形態におけるアニメーション生成プ
ログラムは、選択されたリンクがドラッグされたとき、
構造体全体ができるだけ自然な姿勢を維持するように、
他のリンクの位置が決定されるため、あらかじめ設定さ
れた回転範囲を超えて回転するように表示する場合があ
る。
形態におけるアニメーション生成プログラムでは、リン
クは、あらかじめ設定された回転範囲を超えてもよい。
すなわち、本実施の形態におけるアニメーション生成プ
ログラムは、選択されたリンクがドラッグされたとき、
構造体全体ができるだけ自然な姿勢を維持するように、
他のリンクの位置が決定されるため、あらかじめ設定さ
れた回転範囲を超えて回転するように表示する場合があ
る。
【００３６】また、リンクが回転範囲を超える場合な
ど、リンクをドラッグして回転させ、リンクがその回転
範囲の限度、又はその限度内外の近傍に位置すると、回
転範囲の色が変わるようにしてもよい。
ど、リンクをドラッグして回転させ、リンクがその回転
範囲の限度、又はその限度内外の近傍に位置すると、回
転範囲の色が変わるようにしてもよい。
【００３７】さらに、図５（ｅ）に示すように、回転範
囲を表示するリンクは、一つに限られず、任意の複数の
リンクの回転範囲を同時に表示させてもよい。
囲を表示するリンクは、一つに限られず、任意の複数の
リンクの回転範囲を同時に表示させてもよい。
【００３８】画面には、上述のような構造体を表示する
ウインドウに加えて、アニメーションのタイムシートウ
インドウが表示される。
ウインドウに加えて、アニメーションのタイムシートウ
インドウが表示される。
【００３９】図６は、本発明の実施の形態におけるタイ
ムシートを説明する図である。図６（ａ）は、図１に示
すような構造体を表示するウインドウ画面の隣接して表
示されるタイムシートのウインドウ画面の概略図であっ
て、図６（ｂ）は、その拡大図である。本実施の形態で
は、タイムシートは、時間軸が縦方向になるように表示
される。従って、フレームバーにおける時間に対応する
各フレームの位置や、タイムバーにおけるアニメーショ
ン全体の経過時間なども縦方向に表示される。さらに好
ましくは、キーフレームの位置や、現在画面に表示され
ているフレームの位置などを表示してもよい。
ムシートを説明する図である。図６（ａ）は、図１に示
すような構造体を表示するウインドウ画面の隣接して表
示されるタイムシートのウインドウ画面の概略図であっ
て、図６（ｂ）は、その拡大図である。本実施の形態で
は、タイムシートは、時間軸が縦方向になるように表示
される。従って、フレームバーにおける時間に対応する
各フレームの位置や、タイムバーにおけるアニメーショ
ン全体の経過時間なども縦方向に表示される。さらに好
ましくは、キーフレームの位置や、現在画面に表示され
ているフレームの位置などを表示してもよい。
【００４０】そして、構造体のアニメーションは、以下
の操作により生成される。まず、現在画面のフレームに
おいて、例えば、図３（ａ）の構造体の姿勢を作成し、
それを第一のキーフレームに設定する。その後、所定フ
レーム数後のフレームを現在画面として選択し、その画
面において、図３（ｂ）の構造体の姿勢を作成し、それ
を第二のキーフレームに設定する。さらに、所定フレー
ム数後のフレームを現在画面として選択し、その画面に
おいて、再度図３（ａ）の構造体の姿勢を作成し、第三
のキーフレームに設定する。そして、さらに、所定フレ
ーム数後のフレームを現在画面として選択し、その画面
において、図３（ｃ）の構造体の姿勢を作成し、第四の
キーフレームに設定する。このように、キーフレームを
作成後、所定の補間処理操作を行うことで、各キーフレ
ーム間のフレーム画像が生成される。このようにして、
構造体が左右に腰を移動させるなめらかな動作のアニメ
ーションを作成することができる。
の操作により生成される。まず、現在画面のフレームに
おいて、例えば、図３（ａ）の構造体の姿勢を作成し、
それを第一のキーフレームに設定する。その後、所定フ
レーム数後のフレームを現在画面として選択し、その画
面において、図３（ｂ）の構造体の姿勢を作成し、それ
を第二のキーフレームに設定する。さらに、所定フレー
ム数後のフレームを現在画面として選択し、その画面に
おいて、再度図３（ａ）の構造体の姿勢を作成し、第三
のキーフレームに設定する。そして、さらに、所定フレ
ーム数後のフレームを現在画面として選択し、その画面
において、図３（ｃ）の構造体の姿勢を作成し、第四の
キーフレームに設定する。このように、キーフレームを
作成後、所定の補間処理操作を行うことで、各キーフレ
ーム間のフレーム画像が生成される。このようにして、
構造体が左右に腰を移動させるなめらかな動作のアニメ
ーションを作成することができる。
【００４１】このタイムシートは、従来のアニメーショ
ン生成プログラムでは、その時間軸が横方向になるよう
に表示されていた。しかしながら、本発明の実施の形態
では、タイムシートを縦型に配置する。これにより、従
来の映画などにおいてフィルムが縦方向に送られていた
のと同じようにカットが流れていくことをイメージする
ことができ、従来の二次元のセルアニメーションの製作
者にもわかりやすいインターフェースを提供することが
できる。
ン生成プログラムでは、その時間軸が横方向になるよう
に表示されていた。しかしながら、本発明の実施の形態
では、タイムシートを縦型に配置する。これにより、従
来の映画などにおいてフィルムが縦方向に送られていた
のと同じようにカットが流れていくことをイメージする
ことができ、従来の二次元のセルアニメーションの製作
者にもわかりやすいインターフェースを提供することが
できる。
【００４２】本発明のアニメーション生成プログラム
は、上記実施の形態で説明したヤコビアンとそのSR-Inv
erseに基づいたインバースキネマティック演算を利用し
たアニメーション生成プログラムに限られず、構造体が
できるだけ自然な姿勢を維持するように、構造体のリン
ク位置を自動的に決定することができる演算手法（アル
ゴリズム）を有するプログラムであればよい。
は、上記実施の形態で説明したヤコビアンとそのSR-Inv
erseに基づいたインバースキネマティック演算を利用し
たアニメーション生成プログラムに限られず、構造体が
できるだけ自然な姿勢を維持するように、構造体のリン
ク位置を自動的に決定することができる演算手法（アル
ゴリズム）を有するプログラムであればよい。
【００４３】（追加の実施の形態）さらに、本発明の追
加の実施の形態について説明する。本実施の形態のアニ
メーション生成プログラムは、現在時刻のキーフレーム
に対応する構造体を表示しているウインドウ画面に、別
時刻のフレームに対応する構造体をゴースト表示させる
機能を有する。別時刻の構造体は、ゴースト表示によ
り、現在時刻の構造体より、色彩的に薄く及び／又は高
い透明度で表示される。
加の実施の形態について説明する。本実施の形態のアニ
メーション生成プログラムは、現在時刻のキーフレーム
に対応する構造体を表示しているウインドウ画面に、別
時刻のフレームに対応する構造体をゴースト表示させる
機能を有する。別時刻の構造体は、ゴースト表示によ
り、現在時刻の構造体より、色彩的に薄く及び／又は高
い透明度で表示される。
【００４４】図７及び図８は、構造体のゴースト表示を
説明する図である。図７の画面例には、構造体を表示す
る操作ウインドウ１と、タイムシートを表示するタイム
シートウインドウ２とが示される。操作ウインドウ１に
は、タイムシートウインドウ２のタイムシートにおける
現在時刻のキーフレームＫ１に対応する構造体Ｍ１が表
示されている。ここで、ユーザは、タイムシートウイン
ドウ２のメニューにおける表示をクリックし、それによ
り表示されるプルダウンメニューのうちの、例えば“前
のキーのゴーストを表示”を選択すると、図８の画面例
に示されるように、キーフレームＫ１より一つ前のキー
フレームＫ２に対応する構造体Ｍ２がゴースト表示され
る。
説明する図である。図７の画面例には、構造体を表示す
る操作ウインドウ１と、タイムシートを表示するタイム
シートウインドウ２とが示される。操作ウインドウ１に
は、タイムシートウインドウ２のタイムシートにおける
現在時刻のキーフレームＫ１に対応する構造体Ｍ１が表
示されている。ここで、ユーザは、タイムシートウイン
ドウ２のメニューにおける表示をクリックし、それによ
り表示されるプルダウンメニューのうちの、例えば“前
のキーのゴーストを表示”を選択すると、図８の画面例
に示されるように、キーフレームＫ１より一つ前のキー
フレームＫ２に対応する構造体Ｍ２がゴースト表示され
る。
【００４５】ゴースト表示される構造体は一つに限られ
ず、複数表示されてもよい。また、ゴースト表示される
構造体は、現在時刻より一つ前のキーフレームの構造体
に限られず、さらに前のキーフレーム、又は、現在時刻
より先の次のキーフレーム、さらに先のキーフレームの
構造体が選択されてもよい。さらに、プルダウンメニュ
ーに表示されているように、キーフレームに限らず、キ
ーフレーム間のフレーム（プルダウンメニューには、
“こま”と表示）の構造体がゴースト表示されてもよ
い。
ず、複数表示されてもよい。また、ゴースト表示される
構造体は、現在時刻より一つ前のキーフレームの構造体
に限られず、さらに前のキーフレーム、又は、現在時刻
より先の次のキーフレーム、さらに先のキーフレームの
構造体が選択されてもよい。さらに、プルダウンメニュ
ーに表示されているように、キーフレームに限らず、キ
ーフレーム間のフレーム（プルダウンメニューには、
“こま”と表示）の構造体がゴースト表示されてもよ
い。
【００４６】また、別時刻の構造体は、ゴースト表示に
限られず、操作ウインドウ１内において、現在時刻の構
造体と識別可能に表示されればよい。例えば、別色で表
示されてもよい。
限られず、操作ウインドウ１内において、現在時刻の構
造体と識別可能に表示されればよい。例えば、別色で表
示されてもよい。
【００４７】図９は、複数の構造体がゴースト表示され
た画面の例である。図９のタイムシートウインドウ２に
おけるキーフレームＫ５が現在時刻のキーフレームであ
って、キーフレームＫ５に対応する構造体Ｍ５に加え
て、その前後二つずつのキーフレームＫ３、Ｋ４、Ｋ
６、Ｋ７に対応する構造体Ｍ３、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ７がゴ
ースト表示されている。なお、複数の構造体をゴースト
表示する場合は、図９に図示されないが、ゴースト表示
するフレームを複数選択できるメニューが設けられる。
た画面の例である。図９のタイムシートウインドウ２に
おけるキーフレームＫ５が現在時刻のキーフレームであ
って、キーフレームＫ５に対応する構造体Ｍ５に加え
て、その前後二つずつのキーフレームＫ３、Ｋ４、Ｋ
６、Ｋ７に対応する構造体Ｍ３、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ７がゴ
ースト表示されている。なお、複数の構造体をゴースト
表示する場合は、図９に図示されないが、ゴースト表示
するフレームを複数選択できるメニューが設けられる。
【００４８】このように、現在時刻のキーフレームの構
造体を表示するウインドウに、別のキーフレームの構造
体をゴースト表示することで、ユーザは、別時刻のキー
フレームの構造体の姿勢や位置を確認しながら、現在時
刻のキーフレームの構造体を作成することができるの
で、効率的な作業が可能になる。
造体を表示するウインドウに、別のキーフレームの構造
体をゴースト表示することで、ユーザは、別時刻のキー
フレームの構造体の姿勢や位置を確認しながら、現在時
刻のキーフレームの構造体を作成することができるの
で、効率的な作業が可能になる。
【００４９】好ましくは、操作ウインドウ１にゴースト
表示されている構造体にカーソルを合わせ、マウスをク
リックすることにより、ゴースト表示されている構造体
を選択すると、現在時刻のキーフレームが、選択された
構造体に対応するキーフレームに移るようにしてもよ
い。例えば、図８において、構造体Ｍ２を選択すると、
タイムシートウインドウ２において、現在時刻のキーフ
レームがキーフレームＫ１からキーフレームＫ２に変更
する。従って、操作ウインドウ１において、構造体Ｍ２
は、ゴースト表示から通常表示となる。なお、この場
合、キーフレームＫ２よりさらに一つ前のキーフレーム
の構造体がゴースト表示される。
表示されている構造体にカーソルを合わせ、マウスをク
リックすることにより、ゴースト表示されている構造体
を選択すると、現在時刻のキーフレームが、選択された
構造体に対応するキーフレームに移るようにしてもよ
い。例えば、図８において、構造体Ｍ２を選択すると、
タイムシートウインドウ２において、現在時刻のキーフ
レームがキーフレームＫ１からキーフレームＫ２に変更
する。従って、操作ウインドウ１において、構造体Ｍ２
は、ゴースト表示から通常表示となる。なお、この場
合、キーフレームＫ２よりさらに一つ前のキーフレーム
の構造体がゴースト表示される。
【００５０】また、本実施の形態のアニメーション生成
プログラムは、現在時刻のキーフレームの構造体のリン
クを、ゴースト表示されている構造体の対応するリンク
に吸着できる機能を有していてもよい。この吸着機能
は、ユーザが、異なるキーフレーム間で、構造体のリン
クの位置を一致させたい場合に便利な機能である。
プログラムは、現在時刻のキーフレームの構造体のリン
クを、ゴースト表示されている構造体の対応するリンク
に吸着できる機能を有していてもよい。この吸着機能
は、ユーザが、異なるキーフレーム間で、構造体のリン
クの位置を一致させたい場合に便利な機能である。
【００５１】図１０、図１１及び図１２は、構造体のリ
ンクの吸着機能を説明する図である。図１０に示される
ように、例えば、ユーザが現在時刻の構造体Ｍ１のある
リンクＬ１（点線で囲まれたリンク）を選択して、ドラ
ッグし、図１１に示されるように、その選択されたリン
クＬ１が、ゴースト表示されている構造体Ｍ２の対応す
るリンクＬ２（点線で囲まれたリンク）に近づいてい
き、画面上において、リンクＬ１とリンクＬ２との距離
が所定距離以内になると、図１２に示されるように、リ
ンクＬ１は、自動的に、その選択されたリンクを、ゴー
スト表示されている対応リンクＬ２の位置に移動させ
る。これにより、リンクＬ１とリンクＬ２は重なって表
示される。すなわち、ウインドウ画面において、リンク
Ｌ１の所定箇所の（３次元）座標とリンク２の対応する
箇所の座標とが比較され、二つ座標間の距離が所定距離
以内になると、リンクＬ１の座標がリンクＬ２の座標に
なるように、リンク１を移動させる。このとき、構造体
Ｍ１の他のリンクの位置及び姿勢は、ヤコビアンとSR-I
nverseに基づいたインバースキネマティック演算に基づ
いて、構造体Ｍ１が自然な姿勢を維持するように決定さ
れる。
ンクの吸着機能を説明する図である。図１０に示される
ように、例えば、ユーザが現在時刻の構造体Ｍ１のある
リンクＬ１（点線で囲まれたリンク）を選択して、ドラ
ッグし、図１１に示されるように、その選択されたリン
クＬ１が、ゴースト表示されている構造体Ｍ２の対応す
るリンクＬ２（点線で囲まれたリンク）に近づいてい
き、画面上において、リンクＬ１とリンクＬ２との距離
が所定距離以内になると、図１２に示されるように、リ
ンクＬ１は、自動的に、その選択されたリンクを、ゴー
スト表示されている対応リンクＬ２の位置に移動させ
る。これにより、リンクＬ１とリンクＬ２は重なって表
示される。すなわち、ウインドウ画面において、リンク
Ｌ１の所定箇所の（３次元）座標とリンク２の対応する
箇所の座標とが比較され、二つ座標間の距離が所定距離
以内になると、リンクＬ１の座標がリンクＬ２の座標に
なるように、リンク１を移動させる。このとき、構造体
Ｍ１の他のリンクの位置及び姿勢は、ヤコビアンとSR-I
nverseに基づいたインバースキネマティック演算に基づ
いて、構造体Ｍ１が自然な姿勢を維持するように決定さ
れる。
【００５２】本実施の形態のアニメーション生成プログ
ラムでは、二次元画面に三次元の構造体が表示されるの
で、本吸着機能がない場合に、ユーザの目視でリンクＬ
１とリンクＬ２とを重ね合わせようとしても、画面で
は、見かけ上、二つのリンクが重なっているように見え
ても、画面の奥行き方向で一致していない場合がある。
この場合、視点を変えて、構造体を表示した場合に、二
つのリンクが重なっておらず、再度、リンク１とリンク
２とが重なるように、リンク１をドラッグする作業が必
要となり、非効率的である。このように、３次元の構造
体を作成する本実施の形態のアニメーション生成プログ
ラムにおいては、上記吸着機能は、特に有効であり、ユ
ーザによるアニメーション作成の作業効率向上に大きく
貢献する。
ラムでは、二次元画面に三次元の構造体が表示されるの
で、本吸着機能がない場合に、ユーザの目視でリンクＬ
１とリンクＬ２とを重ね合わせようとしても、画面で
は、見かけ上、二つのリンクが重なっているように見え
ても、画面の奥行き方向で一致していない場合がある。
この場合、視点を変えて、構造体を表示した場合に、二
つのリンクが重なっておらず、再度、リンク１とリンク
２とが重なるように、リンク１をドラッグする作業が必
要となり、非効率的である。このように、３次元の構造
体を作成する本実施の形態のアニメーション生成プログ
ラムにおいては、上記吸着機能は、特に有効であり、ユ
ーザによるアニメーション作成の作業効率向上に大きく
貢献する。
【００５３】さらに、本実施の形態のアニメーション生
成プログラムは、タイムシートに対して、所定の選択操
作を行うことで、少なくとも一つのフレーム（キーフレ
ームを含む）を選択することができる。このとき、タイ
ムシートには、選択されたフレームの領域（選択領域）
が表示される。
成プログラムは、タイムシートに対して、所定の選択操
作を行うことで、少なくとも一つのフレーム（キーフレ
ームを含む）を選択することができる。このとき、タイ
ムシートには、選択されたフレームの領域（選択領域）
が表示される。
【００５４】図１３は、タイムシートウインドウに選択
領域が表示された画面の例を示す図である。図１３にお
いて、縦方向のフレームバーに沿って、選択されたフレ
ームの横に選択領域Ｓが表示される。図１３では、フレ
ーム番号１〜１３が選択されている。選択領域Ｓの横に
表示される再生ボタン（▲（逆方向再生）又は▼（順方
向再生））をクリックすることで、選択領域Ｓのフレー
ムを再生することができる。また、再生ボタン▲と▼の
間に表示される■ボタンは、再生停止ボタンである。
領域が表示された画面の例を示す図である。図１３にお
いて、縦方向のフレームバーに沿って、選択されたフレ
ームの横に選択領域Ｓが表示される。図１３では、フレ
ーム番号１〜１３が選択されている。選択領域Ｓの横に
表示される再生ボタン（▲（逆方向再生）又は▼（順方
向再生））をクリックすることで、選択領域Ｓのフレー
ムを再生することができる。また、再生ボタン▲と▼の
間に表示される■ボタンは、再生停止ボタンである。
【００５５】さらに、本実施の形態のアニメーション生
成プログラムでは、選択領域Ｓのフレームを、他の時間
のフレームにコピーすることができる。まず、（１）図
１３には図示されないが、カーソルを選択領域Ｓに合わ
せ、右クリックすることで、メニューが表示され、その
メニューに含まれる「コピー」を選択することで、選択
領域Ｓのフレームすべてコピーされる。そして、（２）
所定のフレームを選択し（図１０では、フレーム番号１
６が選択されている）、（３）右クリックすることで表
示されるメニューに含まれる「貼り付け」を選択するこ
とで、選択されたフレームを開始位置として、コピーさ
れたフレームが貼り付けられる。すなわち、図１３にお
いて、番号１６〜２８のフレームに、番号１〜１２のフ
レームが「貼り付け」られる。これにより、繰り返し動
作のアニメーションを容易に作成することができるよう
になる。
成プログラムでは、選択領域Ｓのフレームを、他の時間
のフレームにコピーすることができる。まず、（１）図
１３には図示されないが、カーソルを選択領域Ｓに合わ
せ、右クリックすることで、メニューが表示され、その
メニューに含まれる「コピー」を選択することで、選択
領域Ｓのフレームすべてコピーされる。そして、（２）
所定のフレームを選択し（図１０では、フレーム番号１
６が選択されている）、（３）右クリックすることで表
示されるメニューに含まれる「貼り付け」を選択するこ
とで、選択されたフレームを開始位置として、コピーさ
れたフレームが貼り付けられる。すなわち、図１３にお
いて、番号１６〜２８のフレームに、番号１〜１２のフ
レームが「貼り付け」られる。これにより、繰り返し動
作のアニメーションを容易に作成することができるよう
になる。
【００５６】また、本実施の形態のアニメーション生成
プログラムでは、構造体を構成する複数のリンクすべて
の動作を作成するためのフレーム群とは別に、一部（少
なくとも一つ）のリンクの動作を作成するためのグルー
プ（フレーム群）を作成することができる。すなわち、
構造体全体についてのフレームバーの他に、一部のリン
クのためのグループについてのフレームバーを別に設定
することできる。これにより、その一部のリンクだけの
動作を、構造体全体の動作から切り離して作成すること
ができる。また、一部のリンクだけの動作を、構造体全
体の動作に合成することも可能である。本機能により、
構造体の一部のみを切り出して、その一部分だけの動作
を作成することができるようになる。
プログラムでは、構造体を構成する複数のリンクすべて
の動作を作成するためのフレーム群とは別に、一部（少
なくとも一つ）のリンクの動作を作成するためのグルー
プ（フレーム群）を作成することができる。すなわち、
構造体全体についてのフレームバーの他に、一部のリン
クのためのグループについてのフレームバーを別に設定
することできる。これにより、その一部のリンクだけの
動作を、構造体全体の動作から切り離して作成すること
ができる。また、一部のリンクだけの動作を、構造体全
体の動作に合成することも可能である。本機能により、
構造体の一部のみを切り出して、その一部分だけの動作
を作成することができるようになる。
【００５７】図１４乃至図１８は、構造体の一部である
グループのアニメーション作成について説明する図であ
る。図１４のタイムシートウインドウ２には、構造体全
体のフレームバーが表示されており、選択されたフレー
ムに対応する構造体が、操作ウインドウ１に表示されて
いる。図１４の画面では、ユーザは、所定のキーフレー
ムを選択して、構造体全体の動作を作成することができ
る。なお、図１４では、「グループ」は、まだ作成され
ていない。
グループのアニメーション作成について説明する図であ
る。図１４のタイムシートウインドウ２には、構造体全
体のフレームバーが表示されており、選択されたフレー
ムに対応する構造体が、操作ウインドウ１に表示されて
いる。図１４の画面では、ユーザは、所定のキーフレー
ムを選択して、構造体全体の動作を作成することができ
る。なお、図１４では、「グループ」は、まだ作成され
ていない。
【００５８】図１５において、グループを作成するため
に、ユーザは、まず、グループを構成するリンクを選択
する。図１５では、構造体の上半身を構成する複数のリ
ンク（点線内のリンク）が選択される（選択されたリン
ク色は、選択されていないリンクと異なる色に変化す
る）。例えば、キーボードにおける「shift」キーを押
しながら、リンクを選択することで、複数のリンクを選
択可能である。リンクの選択が終了して、タイムシート
ウインドウの「作成」ボタンを選択（クリック）するこ
とで、グループ名「グループ１」のグループが作成され
る。
に、ユーザは、まず、グループを構成するリンクを選択
する。図１５では、構造体の上半身を構成する複数のリ
ンク（点線内のリンク）が選択される（選択されたリン
ク色は、選択されていないリンクと異なる色に変化す
る）。例えば、キーボードにおける「shift」キーを押
しながら、リンクを選択することで、複数のリンクを選
択可能である。リンクの選択が終了して、タイムシート
ウインドウの「作成」ボタンを選択（クリック）するこ
とで、グループ名「グループ１」のグループが作成され
る。
【００５９】図１６は、グループ作成後の画面の例であ
って、タイムシートウインドウ２には、構造体「全体」
と「グループ１」との切換ボタンが表示され、「グルー
プ１」が選択されると、操作ウインドウ１には、グルー
プ１に対応する一部のリンク（上半身を構成するリン
ク）が、通常表示され、それ以外のリンクは、グループ
１のリンクではないので、別の表示方法（例えば、図示
されるような透明表示）で表示される。
って、タイムシートウインドウ２には、構造体「全体」
と「グループ１」との切換ボタンが表示され、「グルー
プ１」が選択されると、操作ウインドウ１には、グルー
プ１に対応する一部のリンク（上半身を構成するリン
ク）が、通常表示され、それ以外のリンクは、グループ
１のリンクではないので、別の表示方法（例えば、図示
されるような透明表示）で表示される。
【００６０】ユーザは、グループ１を表示する画面にお
いて、構造体全体に対して作成された動作とは別に、グ
ループ１だけの動作を作成することができる。図１７に
示されるように、グループ１についてのキーフレームの
位置は、構造体全体におけるキーフレームの位置と異な
っていてもかまわず、構造体全体の動作と無関係にグル
ープ１の動作を作成することができる。
いて、構造体全体に対して作成された動作とは別に、グ
ループ１だけの動作を作成することができる。図１７に
示されるように、グループ１についてのキーフレームの
位置は、構造体全体におけるキーフレームの位置と異な
っていてもかまわず、構造体全体の動作と無関係にグル
ープ１の動作を作成することができる。
【００６１】さらに、グループ１について作成されたフ
レームと構造体全体のフレームとを合成することが可能
である。図１８は、合成画面の例である。図１８のタイ
ムシートウインドウでは、構造体全体についてキーフレ
ームとグループ１についてのキーフレームの両方がキー
フレームとして登録され、構造体全体の動作は、両者を
合成した動作となる。すなわち、上記の例では、構造体
の上半身は、グループ１で作成されたフレームに対応し
た動作となり、構造体の下半身は、構造体全体について
フレームの動作のままとなる。フレーム合成は、例え
ば、図１７のタイムシートウインドウ２の「グループ
１」に対応する「削除」ボタンを選択（クリック）する
ことで、自動的に行われてもよい。すなわち、グループ
１を削除することで、グループ１について作成されたフ
レームが、構造体全体のフレームと合成される。
レームと構造体全体のフレームとを合成することが可能
である。図１８は、合成画面の例である。図１８のタイ
ムシートウインドウでは、構造体全体についてキーフレ
ームとグループ１についてのキーフレームの両方がキー
フレームとして登録され、構造体全体の動作は、両者を
合成した動作となる。すなわち、上記の例では、構造体
の上半身は、グループ１で作成されたフレームに対応し
た動作となり、構造体の下半身は、構造体全体について
フレームの動作のままとなる。フレーム合成は、例え
ば、図１７のタイムシートウインドウ２の「グループ
１」に対応する「削除」ボタンを選択（クリック）する
ことで、自動的に行われてもよい。すなわち、グループ
１を削除することで、グループ１について作成されたフ
レームが、構造体全体のフレームと合成される。
【００６２】また、本実施の形態のアニメーションプロ
グラムでは、操作ウインドウの所定位置に記録ボタン
（図７の操作ウインドウ１内の●（実際は赤丸）印）が
表示され、ユーザは、これを選択（クリック）すること
で、ユーザによる作業操作、すなわち構造体のリンクの
選択操作及びドラッグ操作、視点切換操作などすべての
操作、及びそれに対応する画像が、コンピュータ装置の
記憶装置（例えばハードディスク装置）に記録されるよ
うにしてもよい。これにより、ユーザの作業履歴をその
まま保存することができる。なお、記録ボタン●の隣に
表示される■ボタンは、記録停止ボタンである。
グラムでは、操作ウインドウの所定位置に記録ボタン
（図７の操作ウインドウ１内の●（実際は赤丸）印）が
表示され、ユーザは、これを選択（クリック）すること
で、ユーザによる作業操作、すなわち構造体のリンクの
選択操作及びドラッグ操作、視点切換操作などすべての
操作、及びそれに対応する画像が、コンピュータ装置の
記憶装置（例えばハードディスク装置）に記録されるよ
うにしてもよい。これにより、ユーザの作業履歴をその
まま保存することができる。なお、記録ボタン●の隣に
表示される■ボタンは、記録停止ボタンである。
【００６３】本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に
限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均
等物に及ぶものである。
限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均
等物に及ぶものである。
【００６４】
【発明の効果】以上、本発明によれば、複数のリンクを
有する構造体ができるだけ自然な姿勢を維持するよう
に、構造体の各リンク位置を自動的に決定することがで
きるアニメーション生成プログラムが提供される。これ
により、画面に表示された構造体の一つのリンクを動か
したときに、構造体全体の姿勢が不自然にならないよう
に、構造体の他のリンク位置を決定することができ、よ
り単純で平易な操作で、複数のリンクを有する構造体の
姿勢を決定することができるようになる。
有する構造体ができるだけ自然な姿勢を維持するよう
に、構造体の各リンク位置を自動的に決定することがで
きるアニメーション生成プログラムが提供される。これ
により、画面に表示された構造体の一つのリンクを動か
したときに、構造体全体の姿勢が不自然にならないよう
に、構造体の他のリンク位置を決定することができ、よ
り単純で平易な操作で、複数のリンクを有する構造体の
姿勢を決定することができるようになる。
【図１】複数のリンクを有する構造体を表示する画面の
例である。
例である。
【図２】選択されたリンクの色の変化を説明する図であ
る。
る。
【図３】本実施の形態における構造体の姿勢変化の例を
説明する図である。
説明する図である。
【図４】本実施の形態における構造体の姿勢変化の別の
例を説明する図である。
例を説明する図である。
【図５】リンクの回転範囲が表示された画面の例を示す
図である。
図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるタイムシートを説
明する図である。
明する図である。
【図７】構造体のゴースト表示を説明する図である。
【図８】構造体のゴースト表示を説明する図である。
【図９】複数の構造体がゴースト表示された画面の例で
ある。
ある。
【図１０】構造体のリンクの吸着機能を説明する図であ
る。
る。
【図１１】構造体のリンクの吸着機能を説明する図であ
る。
る。
【図１２】構造体のリンクの吸着機能を説明する図であ
る。
る。
【図１３】タイムシートウインドウに選択領域が表示さ
れた画面の例を示す図である。
れた画面の例を示す図である。
【図１４】構造体の一部であるグループのアニメーショ
ン作成について説明する図である。
ン作成について説明する図である。
【図１５】構造体の一部であるグループのアニメーショ
ン作成について説明する図である。
ン作成について説明する図である。
【図１６】構造体の一部であるグループのアニメーショ
ン作成について説明する図である。
ン作成について説明する図である。
【図１７】構造体の一部であるグループのアニメーショ
ン作成について説明する図である。
ン作成について説明する図である。
【図１８】構造体の一部であるグループのアニメーショ
ン作成について説明する図である。
ン作成について説明する図である。
【図１９】複数のリンクで構成される人型モデルの例を
示す。
示す。
１０ リンク １１ 関節部分 １２ 長さ部分 ２０ カーソル
Claims (18)
- 【請求項１】三次元空間に形成される複数のリンクを有
する構造体を画面に表示し、当該構造体のアニメーショ
ンを生成するためのアニメーション生成プログラムにお
いて、 所定の操作によって、画面上で前記構造体の第一のリン
クを選択して移動させた場合、前記構造体が自然な姿勢
を維持するように、前記構造体の他のリンクの空間位置
を自動的に決定することを特徴とするアニメーション生
成プログラム。 - 【請求項２】請求項１において、 前記構造体の他のリンクの空間位置を、ヤコビアンとそ
のシンギュラリティ・ロバスト・インバース(SR-Invers
e)に基づいたインバースキネマティック演算を利用して
決定することを特徴とするアニメーション生成プログラ
ム。 - 【請求項３】三次元空間に形成される複数のリンクを有
する構造体を画面に表示し、当該構造体のアニメーショ
ンを生成するためのアニメーション生成プログラムにお
いて、 各リンクは、回転中心となる関節部分を少なくとも含
み、 各リンクの関節部分の空間位置の可動又は固定を設定
し、 所定の操作によって、画面上で前記構造体の第一のリン
クを選択して移動させると、前記構造体が自然な姿勢を
維持するように、関節部分が固定に設定された第二のリ
ンクの関節部分が移動するように表示することを特徴と
するアニメーション生成プログラム。 - 【請求項４】請求項３において、 前記第二のリンクの関節部分の設定は、移動後、固定に
維持されることを特徴とするアニメーション生成プログ
ラム。 - 【請求項５】三次元空間に形成される複数のリンクを有
する構造体を画面に表示し、当該構造体のアニメーショ
ンを生成するためのアニメーション生成プログラムにお
いて、 各リンクは、回転中心となる関節部分を少なくとも含
み、 各リンクの関節部分の回転範囲を設定し、 所定の操作によって、画面上で前記構造体の第一のリン
クを選択して移動させると、前記構造体が自然な姿勢を
維持するように、第二のリンクの関節部分がその回転範
囲を超えて回転するように表示することを特徴とするア
ニメーション生成プログラム。 - 【請求項６】請求項５において、 各リンクの表示位置にその回転範囲を表示することを特
徴とするアニメーション生成プログラム。 - 【請求項７】請求項６において、 各リンクの回転位置がそれぞれの回転範囲の限度又はそ
の限度内外の近傍にある場合、回転範囲の表示色を変更
することを特徴とするアニメーション生成プログラム。 - 【請求項８】請求項５乃至７のいずれかにおいて、 各リンクの回転範囲を変更可能であることを特徴とする
アニメーション生成プログラム。 - 【請求項９】請求項３乃至８のいずれかにおいて、 前記第二のリンクの空間位置を、ヤコビアンとそのシン
ギュラリティ・ロバスト・インバース(SR-Inverse)に基
づいたインバースキネマティック演算を利用して決定す
ることを特徴とするアニメーション生成プログラム。 - 【請求項１０】三次元空間に形成される複数のリンクを
有する構造体を画面に表示し、当該構造体のアニメーシ
ョンを生成するためのアニメーション生成プログラムに
おいて、 各リンクは、回転中心となる関節部分を少なくとも含
み、 各リンクの関節部分の空間位置の可動又は固定を設定
し、 所定の操作により、関節部分が固定された第一のリンク
を選択することで、当該第一のリンクを移動させること
ができることを特徴とするアニメーション生成プログラ
ム。 - 【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれかにおいて、 画面上に表示される所定の指示手段を移動させて、前記
第一のリンクと画面上で合わせることで、前記第一のリ
ンクが選択されることを特徴とするアニメーション生成
プログラム。 - 【請求項１２】請求項１１において、 前記第一のリンクが選択されると、前記第一のリンクの
表示色を変更することを特徴とするアニメーション生成
プログラム。 - 【請求項１３】三次元空間に形成される所定の構造体を
画面に表示し、当該構造体のアニメーションを生成する
ためのアニメーション生成プログラムにおいて、 アニメーションを構成する複数のフレーム画像間の時間
関係を示すタイムシートの時間軸を縦方向に表示するこ
とを表示するアニメーション生成プログラム。 - 【請求項１４】三次元空間に形成される複数のリンクを
有する構造体を表示する第一の表示部と、当該構造体の
各リンクの空間位置、各リンクの関節部分の可動又は固
定のいずれかを設定する設定手段と、当該構造体のアニ
メーションを構成する複数のフレーム画像間の時間関係
を示すタイムシートの時間軸を縦方向に表示する第二の
表示部と、操作者の操作によって前記第一の表示部の画
像上を移動し、前記設定手段および前記タイムシートに
対して操作者の設定操作を表示する指示手段と、を有
し、 所定の操作によって、前記第一の表示部の画像上で前記
構造体の第一のリンクを選択して移動させた場合、前記
構造体が自然な姿勢を維持するように、前記構造体の他
のリンクの空間位置を自動的に決定することを特徴とす
る画像処理装置。 - 【請求項１５】請求項１又は２において、 所定時間にわたる前記構造体のアニメーションを構成す
る複数フレームのうちの一つを画面に表示する場合、前
記構造体の位置及び姿勢を操作可能な現在時刻フレーム
として、第１のフレームが選択されると、 前記画面に、前記第１のフレームに対応する構造体を、
その位置及び姿勢を操作可能に表示するとともに、前記
第１のフレーム以外の少なくとも一つの第２のフレーム
に対応する構造体を、前記第１のフレームに対応する構
造体と識別可能に表示し、 前記画面上に表示される所定の指示手段により、前記第
２のフレームに対応する構造体の表示領域が選択される
と、 前記第２のフレームを前記現在時刻フレームに変更し、
前記第２のフレームに対応する構造体を、その位置及び
姿勢を操作可能に表示することを特徴とするアニメーシ
ョン生成プログラム。 - 【請求項１６】請求項１５において、 前記第２のフレームに対応する構造体をゴースト表示す
ることを特徴とするアニメーション生成プログラム。 - 【請求項１７】請求項１５又は１６において、 所定の操作に従って、画面上で前記第１のフレームの構
造体の第１のリンクを選択して移動させた場合、 当該第１のリンクと、それに対応するリンクであって、
ゴースト表示されている前記第２のフレームの構造体の
第２のリンクとの画面における距離が所定距離以内に近
づくと、前記第１のリンクを第２のリンクの位置に移動
させ、前記第１のフレームの構造体の他のリンクの位置
を、前記構造体が自然な姿勢を維持するように決定する
ことを特徴とするアニメーション生成プログラム。 - 【請求項１８】請求項１又は２において、 所定時間にわたる前記構造体のアニメーションを構成す
る複数のフレームに関して、前記構造体のすべてのリン
クを操作可能な複数のフレームからなる第１のフレーム
群と、前記構造体の一部のリンクを操作可能な複数のフ
レームからなる一つの第２のフレーム群とを設定し、 前記第１のフレーム群と前記第２のフレーム群とを合成
することで、前記一部のリンクについては、前記第２の
フレーム群の動作を行い、他のリンクについては、第１
のフレーム群の動作を行う構造体のアニメーションを生
成することを特徴とするアニメーション生成プログラ
ム。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001246284A JP2002319036A (ja) | 2001-02-13 | 2001-08-14 | アニメーション生成プログラム |
| TW091101280A TWI282073B (en) | 2001-02-13 | 2002-01-25 | Animation generation method and recording medium |
| CN02801134A CN1461460A (zh) | 2001-02-13 | 2002-02-13 | 动画创建程序 |
| EP02712325A EP1282079A4 (en) | 2001-02-13 | 2002-02-13 | ANIMATION CREATION PROGRAM |
| PCT/JP2002/001206 WO2002065400A1 (fr) | 2001-02-13 | 2002-02-13 | Programme de creation d'animation |
| KR1020027013742A KR100856219B1 (ko) | 2001-02-13 | 2002-02-13 | 애니메이션 생성 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능한 매체 |
| AU2002232172A AU2002232172B2 (en) | 2001-02-13 | 2002-02-13 | Animation creation program |
| CA2405924A CA2405924C (en) | 2001-02-13 | 2002-02-13 | Animation creation program |
| US10/267,871 US7106334B2 (en) | 2001-02-13 | 2002-10-10 | Animation creation program |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001036177 | 2001-02-13 | ||
| JP2001-36177 | 2001-02-13 | ||
| JP2001246284A JP2002319036A (ja) | 2001-02-13 | 2001-08-14 | アニメーション生成プログラム |
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|---|---|---|---|
| JP2005032498A Division JP2005182842A (ja) | 2001-02-13 | 2005-02-09 | アニメーション生成プログラム |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002319036A true JP2002319036A (ja) | 2002-10-31 |
| JP2002319036A5 JP2002319036A5 (ja) | 2005-08-25 |
Family
ID=26609341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001246284A Pending JP2002319036A (ja) | 2001-02-13 | 2001-08-14 | アニメーション生成プログラム |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1282079A4 (ja) |
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| AU (1) | AU2002232172B2 (ja) |
| CA (1) | CA2405924C (ja) |
| TW (1) | TWI282073B (ja) |
| WO (1) | WO2002065400A1 (ja) |
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