JP2005071182A - ３次元アニメーション作成支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポーズの入力を容易にして作業量を低減し、しかも広い空間が不要でありキャラクタの動きの制約が少ない３次元アニメーション作成支援装置を提供する。
【解決手段】モデル定義手段１０は、３次元仮想空間において動くキャラクタの骨格を、長さを属性に持つ複数のリンクとリンク間を結合する関節とを用いて表される骨格モデルを用いて定義する。動作定義手段２０は、キーフレームとなる複数のポーズを補間することによりキャラクタの関節の角度に関する時系列データを定義する。統合演算手段３０は、動作定義手段２０で定義された関節の角度をモデル定義手段１０により定義されたキャラクタの骨格モデルに適用する。動作定義手段２０に与えるポーズは、リンクと関節とがキャラクタと同じ結合関係であって各関節の角度変位を検出する角度センサ２ａを備えた多関節ロボット２から与える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンピュータグラフィックスにより表現される３次元仮想空間において人体などを模擬するキャラクタに動きを付与するためのデータを作成する際に用いる３次元アニメーション作成支援装置に関するものである。

近年、コンピュータグラフィックスに関する技術が向上し、コンピュータグラフィックスにより表現される３次元仮想空間において人体や動物などを模擬するキャラクタが動くアニメーションの需要が増加してきている。この種のアニメーションは、映画やテレビジョンのような映像、ディスプレイ装置を用いるゲーム、自動車や建築物やプラントなどの設計における種々のシミュレーションなど多岐にわたる分野で用いられている。

一般にこの種のキャラクタに動きを与える技術としては、キャラクタの骨格を骨に相当するリンクとリンク間を結合する関節とを用いた骨格モデルで表し、骨格モデルにより表される複数のポーズをキーフレームとして、キーフレーム間の動きを補間する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。上述の技術を用いることにより、ディスプレイ装置に表示されるキャラクタに自然な動きを付与することが可能になっている。

ところで、キーフレームとなるポーズを与えるには、ディスプレイ装置の画面上で骨格モデルを操作する技術があるが、３次元の骨格モデルに対してディスプレイ装置の画面上で所望のポーズを与えるには熟練を要し、また画面内では３次元のポーズを把握することは難しいものである。しかも、この作業によってキャラクタに自然な動きが得られるようにしようとすれば試行錯誤が必要であって、最終的に自然な動きが得られるまでは多大な時間を要することになる。すなわち、キャラクタの動きを伴うアニメーションを作成する作業は作業量が多く高コストになっている。

一方、キャラクタのアニメーションを作成するためにモーションキャプチャを用いて主要な関節の位置の軌跡情報を得る技術や（たとえば、特許文献２参照）、ステレオカメラによる実写画像から３次元モデルデータを作成する技術（たとえば、特許文献３参照）が提案されている。
特開２００２−７４３８２号公報 特開平９−１３８８６３号公報 特開２００２−５８０４５号公報

しかしながら、モーションキャプチャやステレオカメラを用いる技術では、キャラクタに対応する人体や動物を離れた場所から撮像する必要があるから、比較的広い空間が必要になるという問題があり、またキャラクタに与えようとする動きやポーズを人体や動物に要求するから、キャラクタの動きに種々の制約を生じる可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、ポーズの入力を容易にすることによりキャラクタに所望の動きを与えるための作業量を低減し、しかも広い空間を必要とせずキャラクタの動きの制約が少ない３次元アニメーション作成支援装置を提供することにある。

請求項１の発明は、３次元仮想空間において動くキャラクタの骨格を、長さを属性に持つ複数のリンクとリンク間を結合する関節とを用いて表される骨格モデルを用いて定義したモデル定義手段と、キャラクタの関節の角度を定義する動作定義手段と、前記動作定義手段で定義された関節の角度を前記モデル定義手段により定義されたキャラクタの骨格モデルに適用する統合演算手段と、前記統合演算手段で関節の角度が決められたキャラクタを含む３次元仮想空間を表示するディスプレイ装置と、リンクと関節とがキャラクタと同じ結合関係であって各関節の角度変位を検出する角度センサを備え３次元実空間において動く多関節ロボットとを備え、前記動作定義手段は、前記多関節ロボットの操作により前記角度センサから得られる角度をキャラクタの関節の角度として記憶するとともに統合演算手段に与える機能を有することを特徴とする。

この構成によれば、多関節ロボットに所望のポーズをとらせることによってキャラクタの関節の角度を付与することができるから、ポーズの入力が容易であってキャラクタに所望の動きを与えるための作業量が従来方法に比較して大幅に低減される。また、多関節ロボットはリンクおよび関節がキャラクタと同じ結合関係であるから、多関節ロボットの３次元実空間でのポーズによってキャラクタのポーズを３次元で把握することができ、キャラクタに与えようとするポーズを容易に決めることができる。しかも、ポーズを入力する装置として多関節ロボットを用いるから、多関節ロボットに所望のポーズをとらせることができる空間があればよく、モーションキャプチャやステレオカメラを用いる場合のような広い空間を必要とせず、その上、多関節ロボットは実際の人体や動物に比較してポーズの制約が少ないから、多関節ロボットに対応してディスプレイ装置に提示されるキャラクタの動きにも制約が少なくなる。ここに、多関節ロボットは何らかの作業が可能であることは必須ではなく、関節の角度変位が可能であれば構造は問わない。さらに、多関節ロボットの関節の角度変位は駆動源によって与えなくてもよく、手操作によって関節の角度変位を与えるようにしてもよい。言わば、関節が可動である人形で遊ぶようにしてキャラクタに所望のポーズを与えることができる。さらに言えば、ポーズの入力のみを行う場合には多関節ロボットに駆動源が不要であるから、机の上などに置いて使用する小型の入力装置として用いることも可能である。ここに、多関節ロボットの関節の角度は統合演算手段に与えられ、統合演算手段は与えられた関節の角度を骨格モデルに適用したキャラクタをディスプレイ装置に表示するから、多関節ロボットに与えたポーズがディスプレイ装置にどのように表示されるかを、ただちに確認することができ、この点でもキャラクタにポーズを与える作業が容易になる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記動作定義手段が、前記多関節ロボットの複数のポーズをそれぞれキーフレームとし、キーフレーム間の動きを補間する時系列データとして関節の角度を求める補間処理部と、補間処理部で求めた関節の角度の時系列データを記憶する動作記憶部とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、多関節ロボットにより与えられる複数のポーズによってキーフレームを設定し、キーフレーム間の動きを補間することによってキャラクタの動きを生成するから、ディスプレイ装置に表示する際のフレーム毎のキャラクタのポーズを生成するにあたって、多関節ロボットを連続的に動作させる必要がなく、キーフレームとなる少数のポーズのみを多関節ロボットで与えるだけでキャラクタに連続した動きを与えることができる。その結果、キャラクタに動きを与えるためのデータの入力作業が大幅に軽減される。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記補間処理部が、補間すべき複数のポーズにおける前記多関節ロボットの特定部位の動作軌跡をＢスプライン曲線により近似することを特徴とする。

この構成によれば、補間演算にＢスプライン曲線を用いることによって直線補間の場合に比較すると滑らかな動きに見える補間が可能になる。

請求項４の発明では、請求項２または請求項３の発明において、前記動作記憶部は関節の角度の複数種類の時系列データを格納しており、前記動作定義手段は、前記動作記憶部に格納された時系列データを選択する動作選択部を備えることを特徴とする。

この構成によれば、動作記憶部に一連の動作に関する関節の角度の時系列データを複数種類の動作について格納しておくことによって、所望の動作を選択するだけでキャラクタが一連の動作を行うことになり、このような一連の動作を適宜に組み合わせることで、キャラクタに連続した動きを与えることができる。たとえば、「右手を挙げる」際の一連の動作と、「右手を振る」際の一連の動作とを時系列データによって与えておけば、「右手を挙げて、手を振る」という連続した動きを時系列データの選択のみで行うことが可能になる。

請求項５の発明は、請求項２ないし請求項４の発明において、前記動作定義手段が、前記時系列データに従って前記ディスプレイ装置に表示されるキャラクタを動かす際に時系列データを前記多関節ロボットの各関節の角度を変位させる駆動源に与えて前記多関節ロボットをキャラクタに同期させて動かすロボット制御部を備えることを特徴とする。

この構成によれば、キャラクタの動きと多関節ロボットの動きとが連動するから、多関節ロボットの動きとキャラクタの動きとの一方によって他方を知ることが可能であり、たとえば作業用の多関節ロボットの動作をディスプレイ装置の画面上に表示されるキャラクタによって遠方から監視することが可能になる。あるいはまた、キャラクタがどのように動作するかを多関節ロボットの動作によって確認するとともに、必要ならば多関節ロボットの関節の回転変位に補正を加えることにより、キャラクタの動作を修正することが可能になる。

請求項６の発明では、請求項１ないし請求項５の発明において、前記モデル定義手段は前記骨格モデルのリンクの長さが変更可能であることを特徴とする。

この構成によれば、リンクの長さを変更することによって、多関節ロボットの形状にかかわらず、種々の身長や体形のキャラクタをディスプレイ装置に表示することが可能になる。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６の発明において、前記統合演算手段が、前記ディスプレイ装置に表示されるキャラクタの顔部位に顔画像をテクスチャとしてマッピングする機能を有することを特徴とする。

この構成によれば、所望の顔画像をキャラクタの顔部位にマッピングすることによって、キャラクタに顔を与えることができ、キャラクタを当該顔を有した人のアバター（化身ないし分身）として３次元仮想空間に表示することが可能になる。このようにキャラクタに顔を与えることによって、たとえば、道案内や操作指針を与えるためにディスプレイ装置にキャラクタを表示する用途や、通信の際に通信相手の顔を持つキャラクタをディスプレイ装置に表示する用途などに用いることが可能になる。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７の発明において、前記モデル定義手段と前記動作定義手段と前記統合演算手段とを設けたサーバと、前記ディスプレイ装置を備える複数台の端末との間がネットワークを介して接続され、前記端末からネットワークを通して前記動作定義手段にキャラクタの動作を指示することにより前記サーバが前記端末のいずれかに設けた前記ディスプレイ装置にキャラクタを表示させることを特徴とする。

この構成によれば、ネットワークを用いて複数の端末間でキャラクタの共有が可能になる。また、ネットワークを用いて端末間で通信する際に、通信相手のアバターとしてキャラクタを用いることによって、テレビ電話のように通信相手を実際に表示するのではなく通信相手の代理人としてキャラクタを用いることが可能になる。

請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記端末が前記多関節ロボットを備えることを特徴とする。

この構成によれば、キャラクタの動きを多関節ロボットにも与えることが可能であり、キャラクタと同じ動作を多関節ロボットに与えることによって多関節ロボットの遠方操作が可能になる。

本発明の構成によれば、多関節ロボットに所望のポーズをとらせることによってキャラクタの関節の角度を付与することができるから、ポーズの入力が容易であってキャラクタに所望の動きを与えるための作業量が従来方法に比較して大幅に低減されるという利点がある。また、多関節ロボットはリンクおよび関節がキャラクタと同じ結合関係であるから、多関節ロボットの３次元実空間でのポーズによってキャラクタのポーズを３次元で把握することができ、キャラクタに与えようとするポーズを容易に決めることができるという利点がある。しかも、ポーズを入力する装置として多関節ロボットを用いるから、多関節ロボットに所望のポーズをとらせることができる空間があればよく、モーションキャプチャやステレオカメラを用いる場合のような広い空間を必要とせず、その上、多関節ロボットは実際の人体や動物に比較してポーズの制約が少ないから、多関節ロボットに対応してディスプレイ装置に提示されるキャラクタの動きにも制約が少なくなるという利点がある。

以下に説明する実施形態では、人体を模擬するキャラクタを３次元仮想空間で動かすためのデータを作成する場合を例として説明するが、人体以外の動物などであっても骨格モデルを用いて動きを表すことができるキャラクタであれば、本発明の技術思想を適用することが可能である。

本実施形態は、パーソナルコンピュータに３次元グラフィックスの処理を高速化する専用の回路（ボードないしカードの形で提供される）を内蔵したコンピュータにより、以下で説明する機能を実現するプログラムを実行することを想定しており、プログラムの記憶媒体としてはパーソナルコンピュータにおいて読取可能なＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどを用いるものとする。ただし、コンピュータとしてパーソナルコンピュータのような汎用型のものではなく専用装置を用いることも可能である。また、コンピュータをネットワークに接続している場合やコンピュータによって衛星データ放送の受信を可能としている場合のように電気通信が可能である場合には、電気通信によってプログラムを取得するようにしてもよい。

キャラクタを含む３次元仮想空間は、コンピュータ１に付設したＣＲＴや液晶表示器からなるディスプレイ装置３に表示され、さらに本実施形態では、キャラクタに音声を付与することによってコンピュータ１に付設したスピーカ４からキャラクタの音声を出力することも可能にしてある。

本実施形態では、キーフレームとなる複数のポーズ間の動きを補間することによって、キャラクタに滑らかな動きを与えるような時系列データを生成する技術を採用しており、キャラクタの動きは骨格モデルに対する関節の角度を与えることによって実現している。キャラクタの骨格モデルは、図２に示すように、長さを属性に持つ複数のリンクＬと、リンクＬ間を結合する関節Ｊとを用いて表され、各関節Ｊは部位に応じて適宜の自由度で回転可能になっている。また、本実施形態ではキャラクタが人体を模擬するから各関節Ｊには可動域を与えて、回転範囲を制限することも可能になっている。したがって、各関節Ｊに対応する部位で、屈曲・伸展、内転・外転のような回転変位が可能になっている。図２に示す骨格モデルでは、関節Ｊ（丸印の部位）を１９点設けているが、関節Ｊの個数や位置は適宜に変更可能である。

上述のように、キャラクタの動きは骨格モデルにおける関節Ｊの角度を変化させることによって付与することができるが、キャラクタとしてディスプレイ装置３に表示するために、皮膚や衣服のようなスキンが骨格モデルにテクスチャとして貼り付けられる。とくに、顔部位には、デジタルカメラなどによって撮影された顔画像をテクスチャとして貼り付けることが可能になっている。顔画像は、顔を含む部位のデジタル画像から、顔部位を抽出することによって切り出し、顔の各部位の座標を骨格モデルの座標に位置合わせしてマッピングすることによって、キャラクタに対して実写に基づく顔を付与することが可能になっている。たとえば、利用者自身の顔画像をキャラクタに与えるようにすれば、キャラクタを利用者のアバターとして３次元仮想空間に配置することが可能になる。

骨格モデルやスキンは、モデル定義手段１０に設けたモデル記憶部１１に複数種類が登録されており、モデル選択部１２により所望の骨格モデルおよびスキンがモデル記憶部１１から抽出される。スキンとしては皮膚色、筋肉の質、衣服などについて選択することが可能であり、骨格モデルとしてはリンクＬの長さの比率が異なる複数種類の体形を選択することが可能になっている。ただし、骨格モデルの属性であるリンクＬの長さをモデル選択部１２において任意に変更可能としてもよい。モデル選択部１２への指示には、コンピュータ１に付設したキーボードやマウスのような入力装置（図示せず）を用いる。

モデル定義手段１０により選択されたキャラクタに対して動きを付与するための各関節Ｊの角度は、動作定義手段２０から与えられる。動作定義手段２０は、キャラクタの種々動作における一連の動きを各関節Ｊの角度の時間変化を時系列データとして記憶した動作記憶部２１を備える。たとえば、「右手を挙げる」という動作に対応付けて、関与する各関節Ｊの角度が時系列データとして動作記憶部２１に格納される。動作記憶部２１に格納された動作は、動作選択部２２において選択され、動作選択部２２において選択された動作は、モデル選択部１２において選択されたキャラクタとともに統合演算手段３０に与えられる。動作選択部２２への指示はモデル選択部１２への指示と同様にコンピュータ１に付設した入力装置が用いられる。ここで、動作選択部２２で選択可能な各動作に対応する時系列データには、時系列データの登録時に動作名を付与してあり、動作選択部２２で選択可能な動作名の文字がディスプレイ装置３にリストとして一覧表示され、当該リストから動作名を選択することによって所望の動作を選択することが可能になっている。

統合演算手段３０ではキャラクタの骨格モデルにおける各関節Ｊに動作選択部２２で選択された角度の時系列データが適用される。したがって、統合演算手段３０に表示駆動部３１を介して接続されたディスプレイ装置３の画面に表示されるキャラクタに対して、動作選択部２２で選択された動作が付与される。

さらに、キャラクタに音声を付与するために、音声定義手段４０がコンピュータ１に設けられ、音声定義手段４０には種々の音声データを格納した音声記憶部４１と、音声記憶部４１から所望の音声データを選択するための音声選択部４２とが設けられる。音声データは、キャラクタの使用目的に応じて設定され、たとえばキャラクタを道案内のエージェントとして用いるような場合には、道案内のメッセージが音声データとして格納される。音声選択部４２への指示はコンピュータ１に付設した入力装置から与える。音声選択部４２で選択された音声データは、統合演算部３０に入力されてキャラクタの動作に結びつけられ、Ｄ／Ａ変換器や増幅器を含む音声出力部３２を通してコンピュータ１に付設されたスピーカ４から音声として出力される。

ところで、本発明はアニメーションの作成を容易にすることが目的であって、言い換えると動作記憶部２１に格納される時系列データの生成を容易にすることに特徴を有している。上述のように、時系列データは、キーフレームとなる複数のポーズの間の動きを補間することによって生成されるのであって、本発明では、キーフレームとなるポーズを入力するために３次元実空間に配置した多関節ロボット２を用いる点に特徴を有している。多関節ロボット２は、リンクとジョイントとの結合関係がキャラクタと同じであるものを用いており、本実施形態ではキャラクタが人体を模擬するから多関節ロボット２にも人体形状のものを用いる。多関節ロボット２には、各関節の角度変位を検出するための複数個の角度センサ２ａが設けられ、また各関節の角度を外部からの指示によって変化させることができるモータのような複数個の駆動源２ｂが設けられる。ただし、キーフレームとなるポーズを入力する目的にのみ用いる多関節ロボット２であれば、駆動源２ｂは不要であって、角度センサ２ａのみを備える多関節ロボット２を用いることも可能である。このような多関節ロボットは、外見は人体形状であるがロボットとしての動作はしないから、多関節型入力装置と言うことができ、駆動源２ｂが不要であるから比較的小型の入力装置とすることが可能である。

角度センサ２ａにより検出された各関節の角度は、入力Ｉ／Ｏ２３を通してコンピュータ１に取り込まれ、順キネマティック変換部２４において関節の角度に基づいて、３次元実空間における多関節ロボット２の特定部位の位置座標を求める。順キネマティック変換は周知の技術であって、多関節ロボット２のリンクは長さが既知であるから、各関節の角度に対して順キネマティック変換を施すことによって、リンクの端部の空間位置を求めることができる。すなわち、多関節ロボット２に適宜のポーズを与えると、角度センサ２ａにより検出される各関節の角度から当該ポーズでの各リンクの空間位置を求めることができる。

多関節ロボット２に所望のポーズを与えた状態において順キネマティック変換部２４で求めた各リンクの空間位置および関節の角度はキーフレーム生成部２５に与えられ、キーフレーム生成部２５においてキーフレームとなるポーズが保持される。多関節ロボット２のポーズは、手操作によって与えることができ、また駆動源２ｂを動作させて与えることも可能である。キーフレーム生成部２５には複数のキーフレームが保持され、一連の動きに関するキーフレームがキーフレーム生成部２５に保持されると、これらのキーフレームを用いて補間演算部２７において動きが補間される。ただし、キーフレーム間において連続させることができない不自然な動きが生じるのを除くために、キーフレーム生成部２５と補間演算部２７との間には、キーフレーム最適化部２６が設けられ、関節の可動域による制約や関節の連動関係に関する経験則を用いて、あり得ない動きに対してはキーフレームにおける関節の角度を補正する。

補間演算部２７では、複数のキーフレームにおいて各リンクの端部位置の動作軌跡をＢスプライン曲線に近似するように補間する。複数のキーフレーム間の動きを補間するリンクの位置関係のデータは時系列で与えられ、逆キネマティック変換部２８において関節の角度に変換される。つまり、補間演算部２７と逆キネマティック変換部２８とにより、キーフレーム間の動きを補間する時系列データとして関節の角度を求める補間処理部が構成される。こうして求めた関節の角度に関する時系列データは動作記憶部２１に格納される。

ここに、キーフレーム生成部２５に保持されるキーフレームは、補間処理部において補間演算を行う前には、逆キネマティック変換部２８を通して関節の角度が求められた後に、統合演算手段３０に入力されてキャラクタと統合され、ディスプレイ装置３に表示される。つまり、コンピュータ１は、キーフレームを取り込む動作と、キーフレームから時系列データを生成する動作とを切り換えることができ、キーフレームを取り込む動作では、取り込んだキーフレームがそのままディスプレイ装置３に表示される。したがって、多関節ロボット２に与えたポーズが、ディスプレイ装置３の画面に表示されるキャラクタではどのようなポーズになるかを、ただちに確認することができる。

また、上述の例ではキーフレーム間の動きをＢスプライン曲線に近似するように補間することによって時系列データを生成しているが、多関節ロボット２にポーズを与える際に、ポーズ間での各関節の角度変位を十分に小さくする場合には、補間演算を行わずに各キーフレームを時系列データに用いるようにしてもよい。この場合、キャラクタの動作を滑らかにすることは難しいが、キャラクタの動作にコマ落ちを生じたかのような特別の効果を与えることが可能になる。また、キャラクタの動作が走る動作のような複雑な動作の場合には、ポーズ間の角度変位を小さくし、かつ補間も併せて行うのが望ましい。

さらに、ディスプレイ装置３にキャラクタを表示する際に、ロボット制御部３３を介して多関節ロボット２の駆動源２ｂに対しても時系列データを与えることが可能であって、このような動作を選択した場合には、ディスプレイ装置３の画面に表示されるキャラクタと多関節ロボット２との動きを連動させることが可能になる。つまり、３次元仮想空間におけるキャラクタの動きを３次元実空間における多関節ロボット２の動きによって確認することが可能になる。このとき、多関節ロボット２の動きが所望の動きではなければ、時系列データを作成する動作に切り換え、多関節ロボット２の手や足を手操作して多関節ロボット２の動きを補正することで、キャラクタの動きを補正することが可能である。

上述したアニメーションを作成する際の一連の処理をまとめると図３のようになる。すなわち、アニメーションを作成する際には、多関節ロボット２に手操作などによって所望のポーズを与え（Ｓ１）、キーフレーム生成部２５ではポーズをキーフレームとして一時的に記憶する（Ｓ２）。このようにして、キャラクタに付与しようとする動作の一連の動きに関するすべてのポーズの入力が終了し、コンピュータ１にポーズの入力の終了を指示すると（Ｓ３）、一連のキーフレームから補間演算部２７および逆キネマティック演算部２８での補間演算が開始され、各関節の角度に関する時系列データが求められる（Ｓ４）。時系列データは動作記憶部２１に格納され、動作記憶部２１から所望の時系列データが選択されると、統合演算手段３０ではモデル定義手段１０で選択されたキャラクタの骨格モデルに時系列データを適用するとともに、キャラクタにテクスチャを貼り付け、さらに必要に応じて音声定義手段４０で選択された音声データを結合し（Ｓ５）、ディスプレイ装置３およびスピーカ４に出力する（Ｓ６）。

上述した構成では単独で用いるコンピュータ１を想定していたが、図４に示すように、上述したコンピュータ１と同様の機能をサーバＸに持たせ、サーバＸに対してネットワークＮＴを介して接続されクライアントとしての端末Ｙに、多関節ロボット２とディスプレイ装置３との少なくとも一方を設けることによって、機能を分散させるようにしてもよい。ネットワークＮＴは、インターネット、イントラネット、ＬＡＮなどのいずれの形態でもよく、またインターネットを用いる場合にはダイアルアップを行うものでも常時接続のものでもよい。アニメーションの作成に用いる多関節ロボット２を設ける端末Ｙと、キャラクタを表示するディスプレイ装置３を設ける端末Ｙとは同じでも異なっていてもよい。また、端末Ｙにおいて多関節ロボット２の駆動源２ｂに指示を与えて多関節ロボット２を動かす場合に、当該端末Ｙとは異なる端末Ｙにおいてディスプレイ装置３にキャラクタを表示すれば、キャラクタの動作によって多関節ロボット２の動作を遠方から監視していることになる。

あるいはまた、サーバＸを経由して互いに通信する２台の端末Ｙにそれぞれ多関節ロボット２を設けておけば、互いに他の端末Ｙから相手側の端末Ｙに設けた多関節ロボット２の動作を指示する（サーバＸに動作を指示する）ことが可能であり、多関節ロボット２をアバターに用いた対話が可能になる。この場合に、メッセージを電子メールの形でサーバＸに伝送し、サーバＸに設けた音声定義手段４０によって電子メールに対応する音声を相手側の端末Ｙに送信すれば、相手側の多関節ロボット２による動作に加えて、メッセージに対応する音声データを多関節ロボット２から送出させることが可能になる。

サーバＸを経由して互いに通信する端末Ｙにそれぞれディスプレイ装置３を設けてキャラクタをディスプレイ装置３に表示する場合には、キャラクタをアバターに用いて電子メールによるメッセージを相手側に伝達することが可能である。この場合、互いの顔画像をキャラクタの顔部位にマッピングしておけば、キャラクタを通信の際のアバターに用いる際に現実味を持たせることができ、テレビ電話で対話しているかのようなコミュニケーションが可能になる。キャラクタに顔画像をマッピングする統合演算手段３０はサーバＸに設けられているから、あらかじめ端末Ｙから顔画像をサーバＸに転送しておき、サーバＸにおいて顔画像から顔部位を抽出してマッピングを行えばよい。

上述のように、多関節ロボット２やキャラクタをアバターとして端末Ｙ間で通信を行うようにすれば、ボディランゲージやジェスチャを伴う対面のコミュニケーションのように感情を伝達する情報量を増すことになるから、文字のみの電子メールによる意思伝達の誤謬を低減することが可能になる。とくに、遠隔地間で協調作業を行う場合には、上述したアバターを用いることによって遠隔地の相手とのコミュニケーションを行う際に、文字や音声だけではない情報の伝達が可能になり、意思疎通が容易になることが期待できる。

実施形態を示すブロック図である。 同上に用いる骨格モデルの一例を示す図である。 同上の動作説明図である。 同上の応用例を示すブロック図である。

符号の説明

１ コンピュータ
２ 多関節ロボット
２ａ 角度センサ
２ｂ 駆動源
３ ディスプレイ装置
１０ モデル定義手段
２０ 動作定義手段
２１ 動作記憶部
２２ 動作選択部
２７ 補間演算部
２８ 逆キネマティック変換部
３０ 統合演算手段
３３ ロボット制御部
Ｊ 関節
Ｌ リンク
ＮＴ ネットワーク
Ｘ サーバ
Ｙ 端末

Claims (9)

1. ３次元仮想空間において動くキャラクタの骨格を、長さを属性に持つ複数のリンクとリンク間を結合する関節とを用いて表される骨格モデルを用いて定義したモデル定義手段と、キャラクタの関節の角度を定義する動作定義手段と、前記動作定義手段で定義された関節の角度を前記モデル定義手段により定義されたキャラクタの骨格モデルに適用する統合演算手段と、前記統合演算手段で関節の角度が決められたキャラクタを含む３次元仮想空間を表示するディスプレイ装置と、リンクと関節とがキャラクタと同じ結合関係であって各関節の角度変位を検出する角度センサを備え３次元実空間において動く多関節ロボットとを備え、前記動作定義手段は、前記多関節ロボットの操作により前記角度センサから得られる角度をキャラクタの関節の角度として記憶するとともに統合演算手段に与える機能を有することを特徴とする３次元アニメーション作成支援装置。
2. 前記動作定義手段は、前記多関節ロボットの複数のポーズをそれぞれキーフレームとし、キーフレーム間の動きを補間する時系列データとして関節の角度を求める補間処理部と、補間処理部で求めた関節の角度の時系列データを記憶する動作記憶部とを備えることを特徴とする請求項１記載の３次元アニメーション作成支援装置。
3. 前記補間処理部は、補間すべき複数のポーズにおける前記多関節ロボットの特定部位の動作軌跡をＢスプライン曲線により近似することを特徴とする請求項２記載の３次元アニメーション作成支援装置。
4. 前記動作記憶部は関節の角度の複数種類の時系列データを格納しており、前記動作定義手段は、前記動作記憶部に格納された時系列データを選択する動作選択部を備えることを特徴とする請求項２または請求項３記載の３次元アニメーション作成支援装置。
5. 前記動作定義手段は、前記時系列データに従って前記ディスプレイ装置に表示されるキャラクタを動かす際に時系列データを前記多関節ロボットの各関節の角度を変位させる駆動源に与えて前記多関節ロボットをキャラクタに同期させて動かすロボット制御部を備えることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の３次元アニメーション作成支援装置。
6. 前記モデル定義手段は前記骨格モデルのリンクの長さが変更可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の３次元アニメーション作成支援装置。
7. 前記統合演算手段は、前記ディスプレイ装置に表示されるキャラクタの顔部位に顔画像をテクスチャとしてマッピングする機能を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の３次元アニメーション作成支援装置。
8. 前記モデル定義手段と前記動作定義手段と前記統合演算手段とを設けたサーバと、前記ディスプレイ装置を備える複数台の端末との間がネットワークを介して接続され、前記端末からネットワークを通して前記動作定義手段にキャラクタの動作を指示することにより前記サーバが前記端末のいずれかに設けた前記ディスプレイ装置にキャラクタを表示させることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の３次元アニメーション作成支援装置。
9. 前記端末が前記多関節ロボットを備えることを特徴とする請求項８記載の３次元アニメーション作成支援装置。

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