JP2003216975A

JP2003216975A - 動作情報処理装置及び動作情報処理方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラム

Info

Publication number: JP2003216975A
Application number: JP2002009239A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Oto; 康紀大戸
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2003-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】自然界に存在する人間やその他の動物が静止
状態を維持するときにその身体が不安定に揺れるのと同
等なキャラクタ・アニメーションを、少ない計算量によ
り実現する。【解決手段】あらかじめ用意したアニメーションか
ら、関節角の相関をとってループになりそうな部分を抽
出して、さらに開始点と終了点が滑らかにつながるよう
に関節角を調整して、基底アニメーションを作成してお
く。そして、キャラクタ・アニメーションの実行時に
は、複数の基底アニメーションを動的に合成して、静止
状態を保つときに身体が不安定に揺れるような自然な動
きを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の関節角から
なるキャラクタのアニメーションなど、複数の制御点に
おける時間的な変位データからなる動作情報を処理する
動作情報処理装置及び動作情報処理方法、記憶媒体、並
びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、少ない計
算量により自然な動きを持つアニメーションを生成する
動作情報処理装置及び動作情報処理方法、記憶媒体、並
びにコンピュータ・プログラムに関する。

【０００２】さらに詳しくは、本発明は、静止状態を維
持するキャラクタの自然な揺らぎを持つアニメーション
を少ない計算量により生成する動作情報処理装置及び動
作情報処理方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プロ
グラムに係り、特に、自然界に存在する人間やその他の
動物が静止状態を維持するときの自然な表現を少ない計
算量により実現する動作情報処理装置及び動作情報処理
方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムに関
する。

【０００３】

【従来の技術】昨今の情報処理技術の発展に伴い、さま
ざまなコンピュータ・システムが開発され、その適用分
野も拡大してきている。

【０００４】コンピュータの適用例の１つとしてコンピ
ュータ・グラフィックス（ＣＧ）技術を挙げることがで
きる。例えば、計算機資源を用いて、よりリアルな骨格
動作と表面構造を持つアニメーション・キャラクタを生
成することができる。現在、ゲームやプレゼンテーショ
ンなどの分野において、アニメーションの作成や再生が
幅広く採り入れられている。

【０００５】さらにキャラクタに対して性格や感情とい
った要素を導入することにより、人間に対して自然で且
つ表現力豊かなアニメーションを実現することができ
る。このようにして生成されたアニメーション・キャラ
クタは、ユーザとの対話性に優れるとともに、長時間使
用しても飽きが来ないので、人とコンピュータとの強力
なインターフェースともなり得る。

【０００６】ところで、キャラクタの動作は、骨格デー
タ、すなわち、関節のような所定の順番で連結された複
数の制御点の動きとして記述することができる。そし
て、これら各制御点の動きを時系列的に配置することに
よって、アニメーションが構成される。

【０００７】従来のキャラクタ・アニメーションの生成
では、あらかじめ作成されたムービーの再生による方法
や、物理計算、例えばインバース・キネマティクスによ
る計算などによって行なわれていた。（インバース・キ
ネマティクスすなわち逆運動学とは、手と腕はつながっ
ているので、手の位置が腕の関節の位置を決めてしま
い、手が動けば腕はそれに従わなければならない、とい
った具合に階層モデルの下位から上位に向かって動きを
制御する計算を行なう手法である。）

【０００８】前者の方法では、計算量を少なく抑えるこ
とができるものの、キャラクタの動きの表現が繰り返し
になってしまい、自然な表現とは言い難いものになって
しまう。

【０００９】これに対し、後者の方法では、モデルが複
雑になるに従って、その計算量は非常に大きなものにな
ってしまう。

【００１０】また、キャラクタが何がしかの行動を行な
っていない状態では、アニメーションを生成しないとい
う単純な方法が採られる場合が多い。しかしながら、動
画像においては、静止しているオブジェクトが完全に静
止していることはあまりなく、見る者に不自然な印象さ
え与える。通常、自然界に存在する人間やその他の動物
が静止状態を維持するときには、静止しているといって
も少なくとも一部分は時々刻々と微妙な揺らぎを生ずる
であろう。

【００１１】言い換えれば、キャラクタの静止状態であ
っても、多少は動きのあるようにアニメーションを生成
した方が、よりリアリティがある。しかしながら、ムー
ビーを再生する手法により静止状態を生成した場合に
は、その動きは繰り返しになってしまい、単調であり、
不自然でさえある。

【００１２】他方、インバース・キネマティクスのよう
な物理計算により静止状態のアニメーションを生成する
と、キャラクタはほぼ静止しているにも拘わらず、計算
量は膨大となり、コストに見合わない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、少な
い計算量により自然なアニメーションを生成することが
できる、優れた動作情報処理装置及び動作情報処理方
法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムを提供
することにある。

【００１４】本発明のさらなる目的は、静止状態を維持
するキャラクタの自然なアニメーションを少ない計算量
により生成することができる、優れた動作情報処理装置
及び動作情報処理方法、記憶媒体、並びにコンピュータ
・プログラムを提供することにある。

【００１５】本発明のさらなる目的は、自然界に存在す
る人間やその他の動物が静止状態を維持するときに、そ
の身体が不安定に揺れるのと同等な表現を、少ない計算
量により実現することができる、優れた動作情報処理装
置及び動作情報処理方法、記憶媒体、並びにコンピュー
タ・プログラムを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面
は、複数の制御点における時間的な変位データからなる
動作情報を処理する動作情報処理装置又は動作情報処理
方法であって、元の動作情報を部分的に抽出して基底デ
ータを作成する基底データ作成手段又はステップと、該
作成された複数の基底データを合成する基底データ合成
手段又はステップと、を具備することを特徴とする動作
情報処理装置又は動作情報処理方法である。

【００１７】ここで言う動作情報とは、例えば、キャラ
クタのアニメーション・データのことであり、通常は、
キャラクタを構成する複数の関節角の変位データによっ
て構成される。また、キャラクタ・アニメーションは、
一般に、モーション・キャプチャや、物理シミュレーシ
ョン、手付入力などによって作成される。

【００１８】本発明の第１の側面に係る動作情報処理装
置又は動作情報処理方法は、動作情報としてこのような
アニメーション・データを取り扱うことができる。この
ような場合、前記基底データ作成手段又はステップは、
元のアニメーションの中から、関節角の自己相関をとっ
てループになりそうな部分を基底アニメーションの候補
として抽出するアニメーション分割手段又はステップ
と、該分割されたループ・アニメーションの開始点と終
了点が滑らかに接続するように各点における関節角の調
整を行なって、基底アニメーションを作成する基底アニ
メーション作成手段又はステップと、で構成することが
できる。

【００１９】また、本発明の第１の側面に係る動作情報
処理装置又は動作情報処理方法は、前記基底データ合成
手段又はステップにより合成された基底データを表示出
力する表示手段又はステップとをさらに備えていてもよ
い。そして、該合成された基底データの表示出力を繰り
返し実行するようにしてもよい。

【００２０】また、前記基底データ合成手段又はステッ
プは、各基底データに与える重みを時間の経過とともに
滑らかに変動させて合成するようにしてもよい。

【００２１】したがって、本発明の第１の側面に係る動
作情報処理装置又は動作情報処理方法によれば、あらか
じめ用意したアニメーションから関節角の相関をとって
ループになりそうな部分を抽出して、さらに開始点と終
了点が滑らかにつながるように関節角を調整して基底ア
ニメーションを作成し、複数の基底アニメーションを動
的に合成することによって、静止状態を保つときに身体
が不安定に揺れるような自然な動きを実現することがで
きる。そして、このような自然な静止状態を持つアニメ
ーションを、少ない計算量により生成することができ
る。

【００２２】また、本発明の第２の側面は、複数の制御
点における時間的な変位データからなる動作情報の処理
をコンピュータ・システム上で実行するように記述され
たコンピュータ・ソフトウェアをコンピュータ可読形式
で物理的に格納した記憶媒体であって、前記コンピュー
タ・ソフトウェアは、元の動作情報を部分的に抽出して
基底データを作成する基底データ作成ステップと、該作
成された複数の基底データを合成する基底データ合成ス
テップと、を具備することを特徴とする記憶媒体であ
る。

【００２３】本発明の第２の側面に係る記憶媒体は、例
えば、さまざまなプログラム・コードを実行可能な汎用
コンピュータ・システムに対して、コンピュータ・ソフ
トウェアをコンピュータ可読な形式で提供する媒体であ
る。このような媒体は、例えば、ＤＶＤ（Digital Vers
atile Disc）、ＣＤ（Compact Disc）やＦＤ（Flexible
Disk）、ＭＯ（Magneto-Optical disc）などの着脱自
在で可搬性の記憶媒体である。あるいは、ネットワーク
（ネットワークは無線、有線の区別を問わない）などの
伝送媒体などを経由してコンピュータ・ソフトウェアを
特定のコンピュータ・システムに提供することも技術的
に可能である。

【００２４】また、第２の側面に係る記憶媒体は、コン
ピュータ・システム上で所定のコンピュータ・ソフトウ
ェアの機能を実現するための、コンピュータ・ソフトウ
ェアと記憶媒体との構造上又は機能上の協働的関係を定
義したものである。換言すれば、第２の側面に係る記憶
媒体を介して所定のコンピュータ・ソフトウェアをコン
ピュータ・システムにインストールすることによって、
コンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、
本発明の第１の側面に係る動作情報処理装置又は動作情
報処理方法と同様の作用効果を得ることができる。

【００２５】また、本発明の第３の側面は、複数の制御
点における時間的な変位データからなる動作情報の処理
をコンピュータ・システム上で実行するように記述され
たコンピュータ・プログラムであって、元の動作情報を
部分的に抽出して基底データを作成する基底データ作成
ステップと、該作成された複数の基底データを合成する
基底データ合成ステップと、を具備することを特徴とす
るコンピュータ・プログラムである。

【００２６】本発明の第３の側面に係るコンピュータ・
プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理
を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコ
ンピュータ・プログラムを定義したものである。換言す
れば、本発明の第３の側面に係るコンピュータ・プログ
ラムをコンピュータ・システムにインストールすること
によって、コンピュータ・システム上では協働的作用が
発揮され、本発明の第１の側面に係る動作情報処理装置
又は動作情報処理方法と同様の作用効果を得ることがで
きる。

【００２７】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより
詳細な説明によって明らかになるであろう。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態について詳解する。

【００２９】Ａ．システム構成図１には、本発明の実施に供される動作情報処理装置１
００のハードウェア構成を模式的に示している。以下、
同図を参照しながら各部について説明する。

【００３０】メイン・コントローラであるＣＰＵ（Cent
ral Processing Unit）１０１は、オペレーティング・シ
ステム（ＯＳ）の制御下で、各種のアプリケーションを
実行する。ＣＰＵ１０１は、例えば、キャラクタのアニ
メーションなど、複数の制御点の時間的な変位データか
らなる動作情報を処理するためのアニメーション生成ア
プリケーションなどを実行することができる。本実施形
態では、アニメーション生成アプリケーションは、自然
界に存在する人間やその他の動物が静止状態を維持する
ときにその身体が不安定に揺れるのと同等な自然なキャ
ラクタ・アニメーションを、少ない計算量により実現す
ることができるが、その処理の詳細については後述に譲
る。

【００３１】図示の通り、ＣＰＵ１０１は、バス１０８
によって他の機器類（後述）と相互接続されている。

【００３２】主メモリ１０２は、ＣＰＵ１０１において
実行されるプログラム・コードをロードしたり、プログ
ラム実行中の作業データを一時保管するために使用され
る記憶装置であり、例えばＤＲＡＭ（Dynamic RAM）の
ような半導体メモリが使用される。主メモリ１０２にロ
ードされるプログラムとして、例えば、自然界に存在す
る人間やその他の動物が静止状態を維持するときにその
身体が不安定に揺れるのと同等な自然なキャラクタ・ア
ニメーションを生成するアニメーション生成アプリケー
ションを挙げることができる。また、主メモリ１０２に
格納される作業データとして、例えば、キャラクタ・ア
ニメーションの作成や再生に利用する骨格データなどの
動作情報や、静止アニメーションの生成に利用する基底
アニメーションなどを挙げることができる。

【００３３】また、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０３
は、データを恒久的に格納する半導体メモリであり、例
えば、起動時の自己診断テスト（ＰＯＳＴ：Power On S
elfTest）や、ハードウェア入出力用のプログラム・コ
ード（ＢＩＯＳ：Basic Input/Output System）などが
書き込まれている。

【００３４】ディスプレイ・コントローラ１０４は、Ｃ
ＰＵ１０１が発行する描画命令を実際に処理するための
専用コントローラである。ディスプレイ・コントローラ
１０３において処理された描画データは、例えばフレー
ム・バッファ（図示しない）に一旦書き込まれた後、デ
ィスプレイ１１１によって画面出力される。

【００３５】ディスプレイ１１１の表示画面は、一般
に、ユーザからの入力内容やその処理結果、あるいはエ
ラーその他のシステム・メッセージをユーザに視覚的に
フィードバックする役割を持つ。また、本実施形態にお
いては、ディスプレイ１１１の表示画面は、キャラクタ
・アニメーションの作成や編集のために利用する骨格デ
ータなどの動作情報の表示や、再生中のキャラクタ・ア
ニメーション（静止状態を含む）などの表示に利用され
る。

【００３６】入力機器インターフェース１０５は、キー
ボード１１２やマウス１１３などのユーザ入力機器を動
作情報処理装置１００に接続するための装置である。

【００３７】キーボード１１２やマウス１１３は、デー
タやコマンドなどのユーザ入力をシステムに取り込む役
割を持つ。本実施形態では、キーボード１１２やマウス
１１３は、キャラクタ・アニメーション生成アプリケー
ションの起動、アニメーション（骨格データなどの動作
情報）の手付入力、アニメーションの再生指示、その他
のデータやコマンドの入力のために使用される。

【００３８】ネットワーク・インターフェース１０６
は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などの所定の通信プ
ロトコルに従って、システム１００をＬＡＮ（Local Ar
ea Network）などの局所的ネットワーク、さらにはイン
ターネットのような広域ネットワークに接続することが
できる。

【００３９】ネットワーク上では、複数のホスト端末
（図示しない）がトランスペアレントな状態で接続さ
れ、分散コンピューティング環境が構築されている。ネ
ットワーク上では、ソフトウェア・プログラムやデータ
・コンテンツなどの配信サービスを行うことができる。
例えば、自然界に存在する人間やその他の動物が静止状
態を維持するときにその身体が不安定に揺れるのと同等
な自然なキャラクタ・アニメーションを生成するアニメ
ーション生成アプリケーションなどを、ネットワーク経
由でダウンロードすることができる。また、このアニメ
ーション生成アプリケーションを用いて制作されたアニ
メーション・データや、アニメーション生成に使用する
モーション・キャプチャ・データや骨格データなどの動
作情報、物理シミュレーション・データ、骨格データな
どを手入力して作成された手付アニメーションなどを、
ネットワーク経由で他のホスト装置との間で配信・配布
することができる。

【００４０】外部機器インターフェース１０７は、ハー
ド・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）１１４やメディア・ド
ライブ１１５などの外部装置を本動作情報処理装置１０
０に接続するための装置である。

【００４１】ＨＤＤ１１４は、記憶担体としての磁気デ
ィスクを固定的に搭載した外部記憶装置であり（周
知）、記憶容量やデータ転送速度などの点で他の外部記
憶装置よりも優れている。ソフトウェア・プログラムを
実行可能な状態でＨＤＤ１１４上に置くことをプログラ
ムのシステムへの「インストール」と呼ぶ。通常、ＨＤ
Ｄ１１４には、ＣＰＵ１０１が実行すべきオペレーティ
ング・システムのプログラム・コードや、アプリケーショ
ン・プログラム、デバイス・ドライバなどが不揮発的に格
納されている。例えば、自然界に存在する人間やその他
の動物が静止状態を維持するときにその身体が不安定に
揺れるのと同等な自然なキャラクタ・アニメーションを
生成するアニメーション生成アプリケーションなどを、
ＨＤＤ１１４上にインストールすることができる。ま
た、このアニメーション生成アプリケーションを用いて
制作されたアニメーション・データや、アニメーション
生成に使用するモーション・キャプチャ・データや骨格
データなどの動作情報、物理シミュレーション・デー
タ、骨格データなどを手入力して作成された手付アニメ
ーションなどをＨＤＤ１１４上に蓄積しておいてもよ
い。

【００４２】メディア・ドライブ１１５は、ＣＤ（Compa
ct Disc）やＭＯ（Magneto-Opticaldisc）、ＤＶＤ（Di
gital Versatile Disc）などの可搬型メディアを装填し
て、そのデータ記録面にアクセスするための装置であ
る。

【００４３】可搬型メディアは、主として、ソフトウェ
ア・プログラムやデータ・ファイルなどをコンピュータ可
読形式のデータとしてバックアップすることや、これら
をシステム間で移動（すなわち販売・流通・配布を含む）
する目的で使用される。例えば、自然界に存在する人間
やその他の動物が静止状態を維持するときにその身体が
不安定に揺れるのと同等な自然なキャラクタ・アニメー
ションを生成するアニメーション生成アプリケーション
などを、これら可搬型メディアを利用して複数の機器間
で物理的に流通・配布することができる。また、このア
ニメーション生成アプリケーションを用いて制作された
アニメーション・データを恒久的に保存（アーカイブ）
したり、アニメーション生成に使用するモーション・キ
ャプチャ・データや骨格データなどの動作情報、物理シ
ミュレーション・データ、骨格データなどを手入力して
作成された手付アニメーションなどを他の装置との間で
交換するために、可搬型メディアを利用する。

【００４４】なお、図１に示すような動作情報処理装置
１００の一例は、米ＩＢＭ社のパーソナル・コンピュー
タ"ＰＣ／ＡＴ（Personal Computer/Advanced Technolo
gy）"の互換機又は後継機である。勿論、他のアーキテ
クチャを備えたコンピュータを、本実施形態に係る動作
情報処理装置１００として適用することも可能である。

【００４５】Ｂ．自然な静止アニメーションの生成本実施形態では、あらかじめ用意したアニメーションか
ら複数の基底アニメーションを作成しておき、キャラク
タ・アニメーションを実際に表示する時点においてこれ
ら基底アニメーションを動的に合成することによって、
キャラクタが静止状態を保つときに身体が不安定に揺れ
るような自然な動きと同等な表現を実現するものであ
る。

【００４６】図２には、基底アニメーションの作成と、
実行時における静止アニメーションの生成の流れをフロ
ーチャートの形式で模式的に示している。基底アニメー
ションの作成と静止アニメーションの実行は、実際には
ＣＰＵ１０１が所定のプログラム・コードを起動すると
いう形態で実現される。以下、このフローチャートを参
照しながら、基底アニメーションの作成とアニメーショ
ンの実行の処理手順について説明する。

【００４７】まず、キャラクタについてのアニメーショ
ン・データの作成を行なう（ステップＳ１）。

【００４８】キャラクタは複数の連結された関節で構成
されているので、そのアニメーションの動作情報は、一
般に、各関節の変位角度｛θ₁，θ₂，…，θ_n｝の組み
合わせなど、複数の制御点における時間的な変位データ
で構成される。

【００４９】このようなアニメーション・データは、例
えば、モーション・キャプチャや物理シミュレーショ
ン、手付入力などにより作成することができる。本実施
形態では、モーション・キャプチャにより作成されたア
ニメーション・データを利用することにするが、本発明
の要旨はこれに限定されるものではない。

【００５０】次いで、ステップＳ１により作成された比
較的長時間のアニメーションから複数のアニメーション
を切り出して（ステップＳ２）、これら分割されたアニ
メーションを用いて基底アニメーションを作成する（ス
テップＳ３）。

【００５１】基底アニメーションは、開始点と終了点が
滑らかにつながるような「ループ・アニメーション」で
あることが好ましい。そこで、ステップＳ２では、元の
アニメーションの中から、関節角の自己相関をとって、
ループになりそうな部分を基底アニメーションの候補と
して抽出する。次いで、ステップＳ３では、分割された
アニメーションを基底アニメーションとして利用可能に
するために、その開始点と終了点における関節角の調整
（補間）を行なう。ステップＳ２とステップＳ３におけ
る処理の詳細については後述に譲る。勿論、複数のルー
プ・アニメーションを手付によって作成してもよい。こ
のような基底アニメーションの作成は、静止アニメーシ
ョンの再生のための前処理に相当する。

【００５２】静止アニメーションの再生処理では、ま
ず、アニメーション時間の初期化を行なう（ステップＳ
４）。

【００５３】次いで、ステップＳ３においてあらかじめ
作成しておいた複数の基底アニメーションを合成して
（ステップＳ５）、これをディスプレイ１１１の表示が
面上に表示出力する（ステップＳ６）。

【００５４】次いで、アニメーション時間を指定された
幅だけ進めて（ステップＳ７）、ステップＳ５に復帰す
る。そして、このようなアニメーション再生処理を繰り
返し実行することによって、自然な揺らぎを持った静止
状態のアニメーションを生成することができる。

【００５５】上記のステップＳ２では、所定の時間間隔
からなる参照区分でアニメーションに対して自己相関を
とることによって、基底アニメーションの候補を抽出す
ることができる。

【００５６】図３には、アニメーションに対して自己相
関をとる様子を時間軸上で示している。また、図４に
は、アニメーションに対する自己相関の計算結果を時間
軸上で示している。

【００５７】図３に示す例では、モーション・キャプチ
ャなどによって作成されたアニメーションを利用してお
り、最上段にはキャラクタ・アニメーションを示し、そ
の次段には対応するフレーム１を示している。

【００５８】図示の例では、３フレーム分で構成される
参照区分２を用いて、元のアニメーションの自己相関を
計算する。ここでは、アニメーション１の開始点から自
己相関の計算を開始しているが、アニメーション１のど
の位置から開始してもよい。

【００５９】参照区分２を時間軸上で順次シフトさせて
いきながら、相関度を計算する。キャラクタのアニメー
ション・データは各関節の変位角度｛θ₁，θ₂，…，θ
_n｝で構成されることから、下式に示すような、対応す
る関節間における２乗誤差により相関度を表すことがで
きる。

【００６０】

【数１】

【００６１】但し、θ_aiは、アニメーション１におい
て、比較開始点ａにおけるキャラクタのｉ番目に相当す
る関節角を示す。同様に、θ_biは、アニメーション１に
おいて、比較開始点をシフトさせて合わせた位置ｂ、キ
ャラクタのｉ番目に相当する関節角を示す。上式では、
対応する関節角の２乗誤差の総和を時間区分内で積分し
たものをＫとして求めた後、その逆数１／Ｋをとること
によって、相関度として０から１までの値に正規化す
る。

【００６２】図４には、この正規化された相関度の変化
が、アニメーションの系か時間を横軸にとって示されて
いる。図３において所定の時間区分Ｔ₁以降で、その相
関度が極大となる時点を探索して、この結果、得られる
区間が、基底アニメーションの候補として抽出される。

【００６３】上記のステップＳ３では、このような基底
アニメーションの候補の開始点と終了点における関節角
の調整（補間）を行なって、この区間Ｔ₂を周期とする
ループ・アニメーションを作成することによって、自然
な静止状態を実現する基底アニメーションを得る。

【００６４】図５及び図６には、アニメーションのう
ち、自己相関が高い部分同士を調整することにより、ル
ープ・アニメーションを作成する様子を示している。

【００６５】同図中、参照番号１１は、元となるアニメ
ーションを示している。また、参照番号１３は、元のア
ニメーションから除外された部分を示している。

【００６６】図４に示した自己相関から、時間区分ｔ₁
とｔ₅の相関度が高いことが分かる。そこで、参照番号
１４で示すように、元となるアニメーションを移動す
る。このとき、参照番号１２で示されている共通部分に
おけるキャラクタの関節角データを、下式を用いて調整
して、参照番号１６で示す時間区分を作成する。

【００６７】

【数２】

【００６８】上式では、調整する時間区分の長さをＴと
し、アニメーションの経過時間をｔとしたとき、時間区
分ｔ５と時間区分ｔ１の重み付け加算を行なっている。
その重みは、時間の経過に従って、前者から後者へ、０
から１へ線形的に増加するようになっている。

【００６９】但し、本発明の要旨は、このようなアニメ
ーション間の調整に限定されるものではない。例えば"
Spacetime Contsrtaints "（Andrew Witkin及びMichael
Kass共著の論文" Spacetime Contsrtaints "（In Proc
eedings of Computer Graphics, Volume 22, Number 4,
August 1988, pp.159-168）を参照されたい）などの手
法を用いてもよい。

【００７０】参照番号１７は、上述のようにして、開始
点と終了点とが滑らかにつながるように関節角が調整さ
れたループ・アニメーションを示している。このループ
・アニメーションでは、元のアニメーションの時間区分
ｔ₁及びｔ₂が調整された時間区分ｔ₁’及びｔ₂’に置き
換えられている。この結果、時間区分ｔ₁’〜ｔ₄までア
ニメーションを実行した後、再びｔ₁’が滑らかに継続
することができる。すなわち、このループ・アニメーシ
ョン１７は、静止アニメーションを生成する際に基底ア
ニメーションとして利用することができる。

【００７１】上記のステップＳ５では、このようにして
作成された１以上の基底アニメーションを用いて自然な
静止状態を表現したアニメーションを合成する。

【００７２】図７には、複数の基底アニメーションを合
成して、揺らぎを持つ自然な静止状態のアニメーション
を作成する様子を示している。

【００７３】同図において、参照番号２１及び２２は、
ステップＳ２及びＳ３により作成された基底アニメーシ
ョンをそれぞれ示している。なお、上述の説明では、開
氏時間区分と相関度が高い部分をループのつなぎ目とし
て探索したが、開始位置を適当に選択することによっ
て、異なる基底アニメーションを得ることができる。ま
た、ここで言うアニメーションは静止状態を維持するも
のであることから、アニメーション時間（再生方向）を
逆にしたものを他の基底アニメーションとして用いるこ
ともできる。

【００７４】基底アニメーション２２は、基底アニメー
ション２１に対して、開始時間区分とアニメーションの
長さが相違する。参照番号２３及び２４はそれぞれ、各
基底アニメーション２１及び２２における、現在時刻の
キャラクタの状態を示している。これらのキャラクタの
状態に対してそれぞれｗ及び（１−ｗ）なる重みを与え
て、下式を用いて合成を行う。この結果、参照番号２６
で示されるようなキャラクタ姿勢が得られる。

【００７５】

【数３】

【００７６】ここで、ａは定数、Ｒは０〜１までの一様
な乱数、ｘ_tは現在時刻の変位、ｘ_t _-1は１つ前の時刻の
変位を表している。

【００７７】なお、本発明の要旨は、上述した合成方法
に限定されるものではない。例えば、２つのアニメーシ
ョンの合成割合が滑らかに変異するようになっていれば
よい。上式で示した例では、重み因子ｗを現在時刻の変
位ｘ_tの正弦関数として与えることによって、合成割合
を滑らかに変化させている。

【００７８】このような基底アニメーションの合成処理
を行った後、ディスプレイ１１１の表示画面上でキャラ
クタの表示を行なう。

【００７９】そして、アニメーション時間を進めた後、
同様の基底アニメーションの合成処理により、キャラク
タの姿勢を計算及び表示を繰り返していくことによっ
て、自然な揺らぎを持った静止アニメーションを生成す
ることができる。上述したような処理によれば、少ない
計算量により、自然な揺らぎを持つ静止アニメーション
を生成することができる、という点を充分理解された
い。

【００８０】なお、図７に示した例では、自然な揺らぎ
を持つ静止状態のアニメーションを作成するために２つ
の基底アニメーションを使用したが、２以上であれば、
基底アニメーションの数は幾つでもあってもよい。

【００８１】［追補］以上、特定の実施形態を参照しな
がら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修
正や代用を成し得ることは自明である。

【００８２】本明細書では、キャラクタのアニメーショ
ンを生成する場合を例にとって本発明の実施形態につい
て説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるも
のではない。例えば、複数の関節からなるロボットなど
のように複数の制御点で構成され、各制御点の時間的な
変位データによって動作情報が記述される機械装置の動
作生成にも、同様に本発明を適用することができる。

【００８３】要するに、例示という形態で本発明を開示
してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈
するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、
冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきであ
る。

【００８４】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
少ない計算量により自然なアニメーションを生成するこ
とができる、優れた動作情報処理装置及び動作情報処理
方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムを提
供することができる。

【００８５】また、本発明によれば、静止状態を維持す
るキャラクタの自然なアニメーションを少ない計算量に
より生成することができる、優れた動作情報処理装置及
び動作情報処理方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・
プログラムを提供することができる。

【００８６】また、本発明によれば、自然界に存在する
人間やその他の動物が静止状態を維持するときにその身
体が不安定に揺れるのと同等な表現を、少ない計算量に
より実現することができる、優れた動作情報処理装置及
び動作情報処理方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・
プログラムを提供することができる。

【００８７】本発明によれば、充分な長さのモーション
・キャプチャな物理シミュレーション、手付アニメーシ
ョンを基に、ベースとなる数本のループ・アニメーショ
ンを生成して、これらの合成率を動的に変化させること
によって、静止姿勢を維持する自然なアニメーションを
生成することができる。

【００８８】すなわち、あらかじめ用意したアニメーシ
ョンから複数の基底アニメーションを作成しておき、キ
ャラクタ・アニメーションを実際に表示する時点におい
てこれら基底アニメーションを動的に合成することによ
って、キャラクタが静止状態を保つときに身体が不安定
に揺れるような自然な動きと同等な表現を、少ない計算
量で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に供される動作情報処理装置１０
０のハードウェア構成を模式的に示した図である。

【図２】基底アニメーションの作成と、実行時における
静止アニメーションの生成の流れを模式的に示したフロ
ーチャートである。

【図３】アニメーションに対して自己相関をとる様子を
時間軸上で示した図である。

【図４】図３に示したアニメーションに対する自己相関
の計算結果を時間軸上で示したチャートである。

【図５】自己相関が高い部分同士を調整することにより
ループ・アニメーションを作成する様子を示した図であ
る。

【図６】自己相関が高い部分同士を調整することにより
ループ・アニメーションを作成する様子を示した図であ
る。

【図７】複数の基底アニメーションを合成して、揺らぎ
を持つ自然な静止状態のアニメーションを作成する様子
を示した図である。

【符号の説明】

１００…動作情報処理装置１０１…ＣＰＵ，１０２…主メモリ，１０３…ＲＯＭ１０４…ディスプレイ・コントローラ１０５…入力機器インターフェース１０６…ネットワーク・インターフェース１０７…外部機器インターフェース１０８…バス１１１…ディスプレイ１１２…キーボード，１１３…マウス１１４…ハード・ディスク装置１１５…メディア・ドライブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の制御点における時間的な変位データ
からなる動作情報を処理する動作情報処理装置であっ
て、元の動作情報を部分的に抽出して基底データを作成する
基底データ作成手段と、該作成された複数の基底データを合成する基底データ合
成手段と、を具備することを特徴とする動作情報処理装
置。
【請求項２】前記動作情報は、複数の関節角の変位デー
タからなるキャラクタのアニメーション・データであ
り、前記基底データ作成手段は、元のアニメーションの中から、関節角の自己相関をとっ
てループになりそうな部分を基底アニメーションの候補
として抽出するアニメーション分割手段と、該分割されたループ・アニメーションの開始点と終了点
が滑らかに接続するように各点における関節角の調整を
行なって、基底アニメーションを作成する基底アニメー
ション作成手段とを備える、ことを特徴とする請求項１
に記載の動作情報処理装置。
【請求項３】前記基底データ合成手段により合成された
基底データを表示出力する表示手段をさらに備える、こ
とを特徴とする請求項１に記載の動作情報処理装置。
【請求項４】前記基底データ合成手段により基底データ
の表示出力を繰り返し実行する手段をさらに備える、こ
とを特徴とする請求項３に記載の動作情報処理装置。
【請求項５】前記基底データ合成手段は、各基底データ
に与える重みを時間の経過とともに滑らかに変動させて
合成する、ことを特徴とする請求項１に記載の動作情報
処理装置。
【請求項６】複数の制御点における時間的な変位データ
からなる動作情報を処理する動作情報処理方法であっ
て、元の動作情報を部分的に抽出して基底データを作成する
基底データ作成ステップと、該作成された複数の基底データを合成する基底データ合
成ステップと、を具備することを特徴とする動作情報処
理方法。
【請求項７】前記動作情報は、複数の関節角の変位デー
タからなるキャラクタのアニメーション・データであ
り、前記基底データ作成ステップは、元のアニメーションの中から、関節角の自己相関をとっ
てループになりそうな部分を基底アニメーションの候補
として抽出するアニメーション分割ステップと、該分割されたループ・アニメーションの開始点と終了点
が滑らかに接続するように各点における関節角の調整を
行なって、基底アニメーションを作成する基底アニメー
ション作成ステップとを備える、ことを特徴とする請求
項６に記載の動作情報処理方法。
【請求項８】前記基底データ合成ステップにより合成さ
れた基底データを表示出力する表示ステップをさらに備
える、ことを特徴とする請求項６に記載の動作情報処理
方法。
【請求項９】前記基底データ合成ステップにより合成さ
れた基底データの表示出力を繰り返し実行するステップ
をさらに備える、ことを特徴とする請求項８に記載の動
作情報処理方法。
【請求項１０】前記基底データ合成ステップでは、各基
底データに与える重みを時間の経過とともに滑らかに変
動させて合成する、ことを特徴とする請求項８に記載の
動作情報処理方法。
【請求項１１】複数の制御点における時間的な変位デー
タからなる動作情報の処理をコンピュータ・システム上
で実行するように記述されたコンピュータ・ソフトウェ
アをコンピュータ可読形式で物理的に格納した記憶媒体
であって、前記コンピュータ・ソフトウェアは、元の動作情報を部分的に抽出して基底データを作成する
基底データ作成ステップと、該作成された複数の基底データを合成する基底データ合
成ステップと、を具備することを特徴とする記憶媒体。
【請求項１２】複数の制御点における時間的な変位デー
タからなる動作情報の処理をコンピュータ・システム上
で実行するように記述されたコンピュータ・プログラム
であって、元の動作情報を部分的に抽出して基底データを作成する
基底データ作成ステップと、該作成された複数の基底データを合成する基底データ合
成ステップと、を具備することを特徴とするコンピュー
タ・プログラム。