JP2010509946A - ビデオゲームシステムのための表示の調整方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ビデオゲームシステム（１、３）のための表示の調整方法（４９）に関する。本システムは、車両（１）の姿勢のセンサ（３１）を有する遠隔操縦車両（１）と、表示ユニットを備え、サーキット（５７）上の車両（１）を遠隔操縦するのに用いられる電子エンティティ（３）とを備える。本方法は、センサ（３１）を介して車両（１）の瞬間姿勢を動的に取得するステップと、センサ（３１）から出力される瞬間姿勢の値を基にしてサーキットの少なくとも１つの傾斜パラメータを動的に推定するステップと、サーキットの単数（複数）の傾斜パラメータの推定値に応じて電子エンティティの表示（４９）を調整するステップとを含むことを特徴とする方法。

Description

本発明は、ビデオゲームシステムのための表示の調整方法に関する。

文献ＵＳ２００４／０１１０５６５ Ａ１は、ヘッドアップディスプレーと通信する中央エンティティおよび位置センサを備えるビデオゲームシステムについて記述している。本システムはレジャービークル、特に水上スクータとともに用いられる。ユーザはスクータに乗り、ヘッドアップディスプレーを通して見ながら水上をスクータとともに移動する。ヘッドアップディスプレーは、ビークルに乗って移動するユーザの実際の視野と融合する仮想要素を表示する。同文献は、ヘッドアップディスプレーが障害物のような仮想要素を嵌め込むことを想定している。仮想障害物は、ビークルの位置または速度など単数または複数のセンサから発信される信号に応じて、ユーザの視野中に嵌め込まれる。

ところが、上で記述した文献は遠隔操縦車両には関係がなく、サーキット上の遠隔操縦車両という背景におけるビデオゲームシステムの表示の調整に関してはなんら解決方法を提供していない。

文献ＦＲ２８４９５２２Ａ１は、遠隔操縦車両によるビデオゲームについて記述しているが、起伏のリアリティとユーザの画面上でユーザに対して再現される画像との一致の問題が生じていた非平坦路という仮定は一切想定していない。

米国特許出願第２００４／０１１０５６５Ａ１号 フランス特許出願第２８４９５２２Ａ１号

したがって本発明の狙いは、サーキット上を移動する遠隔操縦車両という背景においてそのような表示の調整を可能にする方法を提供することである。

本発明によれば、この目的は、ビデオゲームシステムのための表示の調整方法であって、システムが、
− 車両の姿勢のセンサを有する遠隔操縦車両と、
− 表示ユニットを備え、サーキット上の車両を遠隔操縦するのに用いられる電子エンティティと
を備え、
− センサを介して車両の瞬間姿勢を動的に取得するステップと、
− センサから出力される瞬間姿勢の値を基にしてサーキットの少なくとも１つの傾斜パラメータを動的に推定するステップと、
− サーキットの単数（複数）の傾斜パラメータの推定値に応じて電子エンティティの表示を調整するステップと
を含むことを特徴とする方法により達成される。

遠隔操縦車両は、地上走行車両、特にレースカーの形態の玩具で表示することができることが好ましい。電子エンティティは、携帯ユニット、特に携帯操作卓または携帯電話であることが好ましい。

有利には、電子エンティティと遠隔操縦車両との間の通信が短距離無線送信、特にＢｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコルまたはＷｉＦｉ（登録商標）により行われる。

車両の「姿勢」とは、水平面を基準とする車両の位置を意味する。特に、水平軸に対し車両の前後方向軸が成す角度のことである。したがって姿勢とは車両の前後方向の傾斜である。この量は、車両の横方向軸を中心とする傾斜として、ピッチングと呼ばれることもある。

電子エンティティの表示ユニットは、好ましくは、たとえば液晶スクリーン、アクティブマトリックススクリーンなどのビデオスクリーン、あるいはその他のビデオスクリーンである。

車両の姿勢のセンサは、車両に搭載され車両の位置、速度および向きを測定するのに用いる慣性測定装置の一部を成すことができる。

遠隔操縦車両が走行するサーキットは、好ましくは、車両が移動する実際の環境内に画定されるのではなくビデオゲームシステムにより仮想的に画定された仮想サーキットである。サーキットは特にレーシングゲーム用のレースサーキットとすることができ、その場合、遠隔操縦車両はレースカーなどの玩具である。

「動的」取得または推定とは、時間において連続的な取得または推定を意味する。たとえば時間の経過においてセンサからの信号をある頻度でサンプリングすることは動的取得となる。

好ましくは、動的に推定するステップは、勾配などサーキットの第１傾斜パラメータおよび／または凸凹などサーキットの第２傾斜パラメータをそれぞれ推定するために、第１の瞬間姿勢の長時間平均および／または第２の瞬間姿勢の短時間平均を行うことから成る。

好ましくは、電子エンティティの表示は、遠隔操縦車両上に配置されたビデオセンサからのビデオ画像で構成され、仮想要素はビデオ画像に嵌め込まれる。

さらに、表示の調整は、電子エンティティの表示に嵌め込まれた仮想標示の調整を含み、標示はサーキットを規定するのに用いられる。

また、本発明による方法は、
− サーキットの周回に相当する単数（複数）の傾斜パラメータの推定値を記憶するステップと、
− サーキットの単数（複数）の傾斜パラメータの推定の精度を高めるために記憶値を使用するステップと
による学習ルーチンをさらに含むことができる。

サーキットの単数（複数）の傾斜パラメータの推定は、カルマンフィルタ、すなわち一連の不完全な測定値またはノイズが入った測定値を基にして動的システムの状態を推定する無限インパルス応答フィルタ、により行うことができる。

本発明による方法のおかげで、特に、レースカーの形態の遠隔操縦玩具によるレーシングゲームを行うことができる。実際、ゲーム中の車両の姿勢を動的に取得し、続いて、サーキットの傾斜を動的に推定することにより、満足のゆくかたちでサーキットを画面上にエミュレートする電子エンティティ上に表示を行うことが可能である。

こうして、電子エンティティ上で表示を行う際に、平面または平坦であることがまれなサーキットの地形を取り入れることが可能である。

次に、図面を参照しながら、本発明の方法の実施例、ならびに本発明の実施形態を表す装置およびシステムについて説明する。各図において同じ符号が同一の要素または機能的に類似する要素を表す。

本発明によるビデオゲームシステムの全体図である。 本発明によるある遠隔操縦車両の例を示す図である。 本発明による他の遠隔操縦車両の例を示す図である。 本発明による遠隔操縦車両の電子要素の概略図である。 本発明による遠隔操縦車両の電子要素の概略図である。 本発明によるビデオゲームシステム内で使用される第１の航空写真の例を示す図である。 本発明によるビデオゲームシステム内で使用される第２の航空写真の例を示す図である。 本発明によるビデオゲームシステム内で使用される第３の航空写真の例を示す図である。 本発明によるプレーゾーンの規定原理を示す図である。 本発明による二次元図である。 本発明による二次元図である。 本発明による斜視図である。 本発明による斜視図である。 本発明による斜視図である。 本発明による遠隔操縦車両に搭載されたビデオカメラから発信されるビューポイントの一例を示す図である。 本発明による携帯操作卓での表示例を示す図である。 本発明による航空写真上のレースサーキットの仮想位置を示す図である。 本発明による表示の調整方法を示す図である。 本発明による共通基準系の規定方法を示す図である。 本発明による共通基準系の規定方法を示す図である。 本発明による共通基準系の規定方法を示す図である。 本発明によるレースゲームの代替バージョンを示す図である。 本発明によるレースゲームの代替バージョンを示す図である。 本発明によるレースゲームの代替バージョンを示す図である。

図１は本発明によるシステムの全体図である。

本システムは、遠隔操縦車両１（略号はＢＴＴ、すなわち「ＢｌｕｅＴｏｏｔｈＴｏｙ」またはＷＩＴ、すなわち「ＷｉＦｉＴｏｙ」）ならびにＢｌｕｅＴｏｏｔｈリンク５により車１と交信する携帯操作卓３で構成されたビデオゲームシステムを備える。車１は携帯操作卓３によりＢｌｕｅＴｏｏｔｈリンク５を通して遠隔操縦することができる。

車１は、車１に搭載されたＧＰＳセンサを介して複数の衛星７に接続している。

一方、携帯操作卓３はＷｉｆｉ接続９など、無線高速インターネットアクセス接続を具備することができる。この接続により操作卓３はインターネット１１にアクセスすることができる。

携帯操作卓自体がインターネット接続を具備していない場合には、代替方法として、コンピュータ１５を介してのインターネット１３への間接的接続を想定することができる。

航空地上画像を含むデータベース１７にはインターネット１１を介してアクセスすることができる。

図２ａおよび図２ｂは例として遠隔操縦車両１の異なる２つの実施形態を示している。図２ａでは遠隔操縦されるゲーム車両１はレースカーである。このレースカー１はそのルーフに組み込まれたビデオカメラ１９を使用することができる。ビデオカメラ１９から発信される画像はＢｌｕｅＴｏｏｔｈリンク５により携帯操作卓３に送信され、携帯操作卓３の画面上に表示することができる。

図２ｂは、遠隔操縦されるゲーム車両１が４枚羽根方式のクワドリコプタ２１で構成されることも可能であることを示している。レースカーの場合と同様、クワドリコプタ１も、その中央にあるドーム状のビデオカメラ１９を使用することができる。

もちろん遠隔操縦車両１は、たとえば船、オートバイ、戦車など別の乗物の形態をとることもできる。

要約すれば、遠隔操縦車両１は、基本的にセンサを追加しビデオを送信する、制御された車両である。

図３ａおよび図３ｂは遠隔操縦車両１の主な電子要素を概略的に示している。

図３ａは基本的な電子構成部品を詳細に示している。ビデオカメラ１９、遠隔操縦車両を移動させるのに用いるモータ２５、ならびに種々のメモリ２７および２９など種々の周辺機器に計算ユニット２３が接続される。メモリ２９は、ＳＤカード、すなわちデジタルデータ保存用のリムーバブルメモリカードである。このカード２９は省略することもできるが、カメラ１９から発信されるビデオ画像を記録し、記録されたビデオシーケンスを再生できるようにするのがこのカードの機能であるので、残しておくことが好ましい。

図３ｂは遠隔操縦車両１に搭載された追加機能を示す。車両１は主に２つの追加機能を備える。すなわち３つの加速度計３３および３つのジャイロスコープ３５を含む慣性測定装置３１と、ＧＰＳセンサ３７である。

追加機能はたとえばシリアルリンクにより計算ユニット２３に接続される。また、車両１の電子システム内で実行されるソフトウェアを更新することができるよう、車両にＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）を追加することもできる。

慣性測定装置３１は車両１の重要な要素である。慣性測定装置により車両の座標値をリアルタイムかつ正確に推定することができる。慣性測定装置は合計で９つの座標値、すなわち空間における車両の位置Ｘ、Ｙ、Ｚ、車両の方向角α、β、γ（オイラー角）、ならびに３つの直交軸Ｘ、Ｙ、Ｚのそれぞれにおける速度ＶＸ、ＶＹ、ＶＺ、を推定する。

これらの移動座標値は３つの加速度計３３ならびに３つのジャイロスコープ３５から出力される。これらの座標値はセンサの測定値の出力側においてカルマンフィルタの後で得られる。より詳細には、マイクロコントローラが測定を行い、シリアルリンクまたはシリアルバス（シリアル周辺インターコネクト、ＳＰＩ）により計算ユニット２３に再送信する。計算ユニット２３は主にカルマンろ波を行い、このようにして推定された車両１の位置をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ接続５により操作卓３に送信する。ろ波の計算は最適化することができる。すなわち計算ユニット２３は、推進および方向エンジン２５に送信されている設定値を承知している。計算ユニットはカルマンフィルタの予測を確立するためにこれらの情報を使用することができる。慣性測定装置３１を使用して決定された車両１の瞬間位置は２５Ｈｚの周波数で操作卓３に送信される。すなわち操作卓は一画像あたり１つの位置を受信する。

計算ユニット２３が計算で過負荷になっている場合、慣性測定装置３１から出力された生の測定値を操作卓に送信することができ、操作卓は計算ユニット２３の代わりに自身でカルマンろ波を行う。ビデオゲームの計算はすべて操作卓３上で行い、データ取得はすべて車両が行うことが好ましいため、システムの単純性および一貫性の点でこの方法は望ましくはないものの、実施可能ではある。

慣性測定装置３１のセンサは圧電センサの形態で実施することができる。これらのセンサは温度により大きく変動するが、このことはすなわち、温度センサおよびレオスタットを使用してセンサを一定の温度に保つか、温度センサを使用することによりこれら圧電センサのレベルにおける温度を測定し、ソフトウェアにより温度に対するセンサの変動を補正しなければならないことを意味する。

ＧＰＳセンサ３７は遠隔操縦車両１の主要な機能ではない。しかしながらこのセンサにより安価できわめて豊富な機能が得られる。軌跡のリアルタイム追尾は慣性測定装置２９によって行われるので、主に屋外で作動し軌跡のリアルタイム追尾を必要としない大衆向けＧＰＳで十分である。また、ソフトウェアＧＰＳを使用することも可能である。操作卓３は市場で入手可能な任意の携帯操作卓である。現在知られている携帯操作卓の例としてはソニーのプレイステーション・ポータブルＰＳＰまたはニンテンドーのニンテンドーＤＳがある。車両１と無線で交信するために、操作卓にＢｌｕｅｔｏｏｔｈ端子（ドングル）（図１を参照のこと）を設けることもできる。

データベース１７（図１）は、好ましくは世界中の航空写真のライブラリを含む。衛星、飛行機、ヘリコプタから得られた写真がこれに該当する。図４ａから図４ｃは、データベース１７から得ることができる航空写真の種々の例を示す。操作卓３がデータベース１７にアクセスできるよう、データベースはインターネットを介してアクセス可能である。

データベース１７からダウンロードされた航空写真は、操作卓３上で実行されるビデオゲームに組み込まれる合成ビューポイントを作成するために、操作卓３によって使用される。

次に、操作卓３がデータベース１７から航空写真を取得する方法について説明する。これを行うために、操作卓３のユーザはその遠隔操縦車両１を、公園または庭など、プレーを所望する実際の場所に置く。ＧＰＳセンサ３７のおかげで、車両１はその地上座標値を求めることができる。次に、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＷｉＦｉ５リンクにより、地上座標値が操作卓３に送信される。すると操作卓３は、インターネットを介したＷｉｆｉ９接続によりデータベース１７に接続する。プレーする場所においてＷｉＦｉ接続がない場合、操作卓３は、求めた地上位置を記憶する。次にプレーヤが、インターネットへのアクセスを持つコンピュータに１５まで移動する。プレーヤが操作卓３をコンピュータに接続すると、コンピュータ１５を通して、操作卓３とデータベース１７の間の接続が間接的に行われる。操作卓３とデータベース１７の間の接続が確立すると、地上座標値に対応するデータベース１７内の航空写真または地図の検索を行うために、操作卓３によって記憶された地上座標値が使用される。車両１が存在する地上ゾーンを再現する画像がデータベース１７で見つかると、操作卓３は見つかった航空写真をダウンロードする。

図５は、操作卓３および車両１を前提とするビデオゲーム用に使用される二次元プレーバッググラウンドの幾何的規定例を示す。

図５において示す正方形および長方形はデータベース１７からダウンロードされた航空写真を表す。集合Ａの正方形は９個の中間長方形に分割される。これら９つの中間長方形のうち、中央の長方形自体は１６個の正方形に細分される。これら１６個の正方形のうち、中央の４つの正方形が本来の意味でのプレーゾーンＢを表す。このプレーゾーンＢには最大解像度の航空写真をロードすることができ、プレーゾーンＢのすぐ外側、すなわち１６個の正方形のうちの残りの１２個の正方形には、それより解像度が低い航空写真をロードすることができ、細分された中央の長方形の周囲において、細分されていない８個の長方形で表された余白部分には、さらに解像度の低いデータベースの航空写真がロードされる。プレーの中心からの遠近による種々の画像の解像度を調節することにより、操作卓で保存および処理すべきデータ量が最適化されつつ、それらの投射図化による画像効果は影響を受けない。プレーゾーンの中心から最も遠い画像は、その距離に対応する解像度で表示される。

ダウンロードされた航空写真は、対応するビデオゲーム内で使用することができる複数の異なるビューポイントを作成するために操作卓３が使用する。より詳細には、操作卓３が、ダウンロードされた航空写真から、二次元垂直ビューポイント（図６ａおよび図６ｂを参照のこと）ならびに三次元パースペクティブ・ビューポイント（図７ａから図７ｃを参照のこと）など、少なくとも２つの異なるビューポイントを作成することができるようにする。

図６ａは操作卓３によってダウンロードされた航空写真を示す。遠隔操縦車両１は、図６ａの航空写真によって示される地上のどこかに存在する。この航空写真は図６ｂに略図で示すような合成画像を作成するのに使用される。長方形３９は図６ａの航空写真を表す。この長方形には３つのグラフィックオブジェクト４１および４３が嵌め込まれている。これらのグラフィックオブジェクトはそれぞれ、長方形３９で表したプレーゾーン上の遠隔操縦車両の位置（遠隔操縦車両の位置に相当する○４３を参照のこと）、ならびにその他の実際または架空の対象物の位置（たとえばビデオゲームの実際の競争相手または架空の敵の位置を表すことができる×４１を参照のこと）を表す。

長方形３９で規定されるプレーゾーンから車両１が飛び出さないよう車両のソフトウェアに監視させることが可能である。

図７ａから図７ｃは、ダウンロードされた航空写真から操作卓３が作成することができるパースペクティブ・ビューポイントを示す。このパースペクティブ画像はダウンロードされた航空写真が挿入された「地面」４５を含む。一方、側面４７は、図７ｂに例を示す無限遠パースペクティブ仮想画像である。これらの画像は操作卓３のリアルタイム三次元グラフィックエンジンにより生成される。

二次元ビューポイントの場合と同様、グラフィックオブジェクト４１および４３は、プレーヤ自身の車（４３）の位置、ならびに同時プレーヤまたは潜在敵（４１）の位置をプレーヤに示す。

ビューポイントの作成に関しては、データベース１７から立面図のメッシングをダウンロードすることも可能である。

図８は、遠隔操縦車両１に搭載されたビデオカメラ１９から発信されるビューポイントなど、ビデオゲームシステム内に設けられている第３のビューポイント４９を示す。図８はそのようなビューポイントの例を示す。このビデオの実画像には、プレーヤが使用するビデオゲームに応じて種々の仮想グラフィックオブジェクトが嵌め込まれる。

図９は、上で説明したビューポイントがプレーヤに対しどのように表示されるかを要約して示す表示を有する操作卓３を示す。ビデオカメラ１９から発信されるビデオ画像に対応するビューポイント４９があることがわかる。ビューポイント４９は、図９の場合には、仮想サーキットの通行路を規定する仮想道路標示である仮想嵌め込み５１を含む。ビューポイント４９の中には遠隔操縦車両１の実際のボンネット５３も見える。

第２のビューポイント５５は、図６ａおよび図６ｂに示す二次元垂直ビューポイントに相当する。ビューポイント５５は、プレーする場所の航空写真を複製したもので構成され、仮想サーキット５７を移動するポイント５９を有する仮想のレースサーキット５７がそこに嵌め込まれる。このポイント５９は遠隔操縦車両１の現在位置を示す。ビデオゲームによっては、二次元ビューポイント５５を上で説明したようなパースペクティブ・ビューに置き換えることができる。最後に、図９に示したような表示は、ここでは車両１の仮想燃料計を示す第３のゾーン６１を含む。次に、図１に示すビデオゲームシステムのためのビデオゲームの一例について説明する。この例は、遠隔操縦車両１と操作卓３とを使用して実際の地面で行う車のレースであり、このゲームの特徴は、レースサーキットが実際の場所に実際に表示されているわけではなく、車が進む実際のゲームの場所にレースサーキットが仮想的に置かれているだけであることである。

ユーザは、レースゲームを初期化するために、上で既に説明した方法で、ユーザのプレー場所に対応する航空写真の取得を行う。操作卓３が、車１があるプレー場所の立面図を再現する航空写真３９のダウンロードを終了すると、図１０に示すように、ソフトウェアはダウンロードされた航空写真３９上に仮想のレースサーキット５７を描く。サーキット５７は、その仮想スタートラインが車１の地理的位置の近傍の航空写真３９上に位置決めされるよう生成される。車１のこの地理的位置はＧＰＳモジュールから出力される座標値に相当し、この位置に、車１の次元についての既知の物理的値が付加される。プレーヤは操作卓３のキー５８を使用して、スタートラインを中心としてサーキット５７を旋回させること、スタートラインを相似移動の不変点としつつ、サーキット５７を相似移動させること（相似移動は、車の操作性に対応する、決められた比率で行われる）、あるいはスタートポイントを中心としてサーキットをスライドさせることができる。

また、サーキット上でスタートラインをスライドさせるようにすることもできるが、この場合、ゲームを開始するには車はスタートラインに着かなければならない。

プレーヤがビデオゲームを実行しようとする家の庭が、ソフトウェアによって当初描画されたサーキットにとって十分に大きくない場合には、上記のことが有益になることもある。したがってプレーヤは、仮想サーキットが実際のプレー場所にうまく位置決めされるまでこの仮想サーキットの位置を変えることができる。

たとえばクアドリコプタなど、好ましい適用例の１つであるフライトビデオゲームにおいては、フライングマシンを安定化するためにマシンの慣性測定装置が使用される。操作卓により、たとえば「ホバリング」、「右旋回」、「着陸」など飛行設定値がフライングマシンに送信される。フライングマシンに搭載されたマイクロコントローラのソフトウェアはフライングマシンの操縦翼面を使用する。すなわち、慣性測定装置の測定値を飛行設定値と一致させるために羽根の速度の変更または空力操縦翼面の制御を行う。

同様に、自動車タイプのビデオ操作卓の場合、たとえば「右旋回」、「制動」、「１ｍ／秒の速度」などの設定値が操作卓から車のマイクロコンピュータに送信される。

ゲーム車両は、たとえばＧＰＳおよび／または加速度計またはジャイロスコープから成る慣性測定装置など、主なセンサを使用することができる。また、ビデオカメラ、車の車輪の回転数の計測手段、ヘリコプタまたは飛行機の速度を推定するための空気圧力センサ、水中深度を測定するための水圧センサ、たとえば駆動または方向制御用の各モータの消費など、搭載電子機器の種々の点における消費電流を測定するためのアナログデジタル変換器など、追加的センサを使用することもできる。

これらの測定値は、ゲームの全シーケンス中、サーキット上におけるゲーム車両の位置を推定するのに用いることができる。

主に用いられる測定値は、加速度計および／またはジャイロスコープを備える慣性測定装置の測定値である。ノイズを低減すること、ならびに他のセンサ、カメラ、圧力センサの測定値、モータの消費電流の測定値などと合同させることが可能なたとえばカルマンフィルタなどのフィルタを使用することにより、慣性測定装置の測定値をさらに確実なものにすることができる。

たとえば、カメラ１９から発信されるビデオ画像を使用し、ビデオ画像の好ましくは強コントラスト点である画像内の装飾を表す不動点を基にして動きを推定することにより、車１の推定位置を周期的にリタイミングすることが可能である。不動点までの距離は、既知の三角測量手法により行列を最小化することにより推定することができる。

位置は、ＧＰＳ、特に衛星信号の位相の測定値を使用する最近のＧＰＳモジュールを使用することにより、より長い距離（およそ５０メートル）でリタイミングすることもできる。

ゲーム車両の速度は、たとえばエンコーダホイールを使用して車輪の回転数を計測することにより推定することができる。

ゲーム車両がモータにより駆動される場合、その速度は前記モータの消費量を測定することにより推定することもできる。そのためには種々の回転数におけるモータの効率を知っておく必要があるが、この効率は事前に試験台で測定することができる。

別の速度推定手段はビデオカメラ１９を使用することである。車または飛行機の場合、ビデオカメラ１９は不動であるか、その車両の本体に対するビデオカメラの位置が既知であり、その焦点距離も既知である。ゲーム車両のマイクロコントローラは、たとえばＨ２６３またはＨ２６４符号化を使用し、ＭＰＥＧ４型のビデオ符号化を行う。この符号化は２つのビデオ画像の間における画像の部分集合の運動の予測計算を前提とする。たとえばこの部分集合は１６＊１６ピクセルの正方形とすることができる。運動の予測はハードウェア加速器にて行うことが好ましい。画像の部分集合の動きの全体は、車両の速度についてきわめて良好な測定値を提供する。車両が不動であるときには、画像の部分集合の運動の和は０に近い。車両が直線前進すると、画像の部分集合は、車両の速度に比例する速度で消滅点から遠ざかる。

カーレースビデオゲームという状況下では、画面は図９に示すように複数の要素に分割される。左の要素４９は車１のビデオカメラ１９から発信される画像を表示する。右の要素５５により、サーキットの地図および競争相手となる車を見ることができる（図９の右上のビューポイントを参照のこと）。

表示器は（車の縮尺での）実速度を表示することができる。（フォーミュラー１グランプリレースの場合のように）シミュレートできる車の速度またはガソリン消費量など、ゲームのパラメータを追加することができる。

ビデオゲームの一環として操作卓はレースを記憶することもできる。使用できる車が１台のみの場合、自分自身を対戦相手として走行することができる。その場合、記憶される周回の際、車の位置の透明三次元画像を表示させるようにすることができる。

図１１は、仮想嵌め込み物５１すなわちレースサーキットの標識が、車１に搭載されたビデオカメラのビューポイントに対応する表示４９にどのように適合されるかを詳細に示す図である。図１１は、テレビレースゲームを実行することにより車１が移動する実際の地面の地形６３の側面図である。プレーする場所は平坦ではなく、下り坂および上り坂があることがわかる。地面の傾斜は変化するが、これは矢印６５で示してある。

その結果、ビデオ画像上のサーキット５１の端部の嵌め込みは静止していてはならず、プレーの場所の傾斜に応じて適合しなければならない。この問題に対応するために、車１の慣性測定装置３１は車の姿勢センサを有する。慣性測定装置は車１の瞬間姿勢のリアルタイム取得を行う。車の電子ユニット１は姿勢の瞬間値を基にして、２つの値、すなわち地面の傾斜（すなわち姿勢の長時間平均値）およびサーキットの凸凹（すなわち姿勢の短時間平均値）を推定する。ソフトウェアは、表示を補正するため、すなわち図１１の矢印６７によって示すようなビデオ画像上で嵌め込み道路標示５１を移動させるために、傾斜値を使用する。

また、道路標示５１の表示の調整ソフトウェアは学習をするようになっている。車１が仮想サーキット５７上で第１周回を行った後は、サーキット全体についての傾斜および凸凹の値が判明し、記憶され、次の周回における傾斜および凸凹を再推定するカルマンフィルタの予測成分において使用される。

不連続道路標示のみを表示し、たとえば道路の各側で４個というように少数の道路標示を表示することにより、ビデオ画像への仮想道路標示５１の嵌め込み状態を向上することができる。さらに、遠方にある道路標示は違う色にし、あくまでも表示用として、レーンの輪郭の実際の規定には用いないようにすることもできる。さらに、遠方にある道路標示は、近傍にある道路標示よりも間隔を広くすることができる。

想定する適用例によっては、道路標示５１の位置を調節するために、車のローリング、すなわち車の前後方向軸に対する車の傾きがあるなら、それも推定することが必要になることがある。

サーキットの凸凹の推定は、センサからのデータから傾斜の測定値を抽出する優先度となる。

サーキットが設置される地面の幾何形状を正確に定義するために、ビデオゲームは学習段階を行うことができる。この学習段階は、本来のゲームの前に、操作卓によって制御される低速かつ一定の速度で行われるのが有利である。プレーヤに対しては、センサの測定値が記憶される第一周回を行うことが要求される。周回が終了すると、記憶されたデータから、サーキットのうちの多数の点における立面図の値が抽出される。次に、これらの立面図の値は、ビデオ画像上で仮想道路標示５１の位置を正確にセットするためにゲーム中に使用される。

図１２ａから図１２ｃは、レースゲームが２台または３台の遠隔操縦カー１で行われる時の共通制御系の規定方法を詳細に示す図である。この場合、２人のプレーヤがいて、それぞれが遠隔操縦カー１と携帯操作卓３を持っている。これら２人のプレーヤは、仮想サーキット５７上で２台の車１を使ってカーレースをしようとしている。そのような２人でのゲームの初期化は、たとえば、操作卓で「２台」モードを選択することにより行うことができる。こうすることにより、各車１のＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＷｉＦｉプロトコルは「相手検索」モードに入る。相手の車が見つかると、各車１は相手が見つかったことを操作卓３に通知する。すると操作卓１のうちの一方が、上で説明したようなサーキットの選択、レース周回数など、ゲームのパラメータの選択を行う。次に双方の操作卓上でカウントダウンが開始される：すなわち両車はＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＷｉＦｉプロトコルにより交信する。種々の周辺装置間のやりとりを簡単にする目的から、各車１はその操作卓３とは交信するが、他の車の操作卓とは交信しない。車１同士は座標値をリアルタイムで送信しあい、各車１は自身の座標値ならびに単数または複数の競走相手の車の座標値を、そのパイロット操作卓３に送信する。操作卓上ではサーキット５５の表示が車１の位置を示す。

そのようなカーゲームでは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコルは「スキャッターネット」モードにある。その場合、車のうちの一方は「マスター」となり、これと対になる操作卓は「スレーブ」となり、他方の車も「スレーブ」となる。また車同士はお互いの位置を交換し合う。２台またはそれ以上の台数の遠隔操縦カー１によるそのようなレーシングゲームの場合、ゲームの初期化の際、車１が共通の同一基準系内にセットされることが必要である。図１２ａから図１２ｃは対応する共通基準系の規定方法を詳細に示す。

図１２ａに示すように、ビデオカメラ１９を有する遠隔操縦カー１は、実際のゲーム場所にある橋６９の正面に位置している。この実際の橋６９はスタートラインを表し、４つのＬＥＤ７１を備える。各プレーヤは、少なくとも２つのＬＥＤ７１が自分の操作卓３の画面上に見えるよう車１をセットする。

ＬＥＤ７１は既知の色をもち、既知の頻度で点滅することができる。こうすることにより、２台のビデオカメラ１９からそれぞれ発信されるビデオ画像中でＬＥＤ７１を容易に確認することができる。各車１または各操作卓３上に存在する計算ユニットは画像処理を行い、橋６９を基準とする車１のそれぞれの位置を推定する。

車１は、橋６９を基準とするその位置を推定すると、その位置を他方の車１に送信する。２台の車１がそれぞれ橋６９を基準とする位置を推定した後は、車１同士の位置が求められ、レースを開始することができる。

図１２ｂは４つのＬＥＤ７１を示す橋６９の前面図である。図１２ｃは、橋６９を基準とする車１の位置の判定手順を行う時の操作卓３の表示を示す。図１２ｃで２つの十字７３で示してあるように、図１２ｃにおいて、画像処理を行う計算ユニットが、点滅する２つのＬＥＤ７１の検出に成功したことが明確にわかる。

地上を基準とし車同士で共通な基準系をこのように規定することは、（各車がレーシングサーキットに準拠しなければならない）レーシングゲームにとってはきわめて有用である。

シューティングゲームなど他のビデオゲームの場合、共通基準系の規定はより簡単である。すなわち、各車は競走相手に対する自身の位置を知るだけでよい。

図１３ａから図１３ｃは、レーシングビデオゲームの代替版に相当する写真であり、ここではレーシングゲームは単数または複数の車１ではなく、図２ｂに示すような単数または複数のクワドリコプタ１を前提とするものである。この場合、遠隔操縦される車両１はクワドリコプタであり、慣性測定装置１は、この操作卓の三次元座標値を操作卓３に送信するだけでなく、クワドリコプタ１を安定化するプログラムにとって必要な情報を、クワドリコプタ１に搭載されたプロセッサに供給するために用いられる。

クワドリコプタの場合、レースは車の場合のようなレーンではなく三次元である。この場合、レーシングサーキットは、図９に示すように嵌め込まれた仮想道路標示ではなく、たとえば、空間内に浮遊するビデオカメラ１９から発信されるビデオ画像（図１３ｂ）内に嵌め込まれた仮想円７５で示される。プレーヤは仮想円７５を通してクワドリコプタ１を操縦しなければならない。

車の場合と同様、３つのビュー、すなわち仮想嵌め込みをともなう、ビデオカメラ１９から発信されたビデオ画像、ダウンロードされた航空写真に基づく垂直面画像、および同じく衛星画像またはダウンロードされた航空写真に基づくパースペクティブ・ビューが可能である。

図１３ｂは、クワドリコプタによるゲームの際に現れるような嵌め込み仮想円７５のビデオ画像の略図である。

ダウンロードされた航空写真上でのサーキットの位置決めは、カーレースの場合と同じようにして行われる。サーキットは、障害物および建物に応じて正しく配置されるよう、プレーヤが手動で位置決めする。同様にプレーヤはサーキットを相似変換すること、スタートポイントを中心にして回転させること、レーン上でスタートポイントをスライドさせることができる。サーキット５７の位置決めステップを図１３ａに示す。

カーレースの場合と同様、複数のクワドリコプタを前提とするレースについて、たとえば３つの点滅ＬＥＤまたは反射要素７１を具備するパイロン７７など、スタートラインを規定する分離した要素を設ける。クワドリコプタあるいはラジコン飛行機はそのカメラ１９の画像のおかげで同じ目印、ならびに点滅するパイロン７７の３つのＬＥＤ７１で表される画像内の有意点の中に一列に配置される。すべての幾何パラメータ（カメラの位置、焦点距離など）が既知であるので、車両１はなんの曖昧性もなく共通基準系内に位置決めされる。より詳細には、パイロン７７が視野にあるようにして車両１が地面にセットされるよう車両の位置を決め、操作卓３の画面上で３つのＬＥＤ７１が点滅するのを確認する。点滅する３つのＬＥＤ７１は目印の認識のための有意点を表す。既知の頻度でＬＥＤが点滅することにより、ソフトウェアはより容易にこれらがＬＥＤであることを確認することができる。

パイロン７７を基準とする位置が判明すると、クワドリコプタ１同士は情報を交換し（それぞれがパイロン７７を基準として他方の位置につく）、こうして各クワドリコプタは競走相手の位置を推定する。

画像処理によりパイロン７７の検出が行われたクワドリコプタ１の位置からレースを開始することができる。しかし、慣性測定装置は、レース前のパイロン７７を基準とするクワドリコプタ１の当初の位置からのクワドリコプタの移動量を記憶することができるので、別の位置からもレースを開始することが可能であることは言うまでもない。

想定される別のゲームは、２台またはそれ以上の台数の車の間でのシューティングゲームである。たとえば、シューティングゲームは、固定ビデオカメラまたはターレット上に設置されたビデオカメラを具備する戦車、あるいはクワドリコプタ、あるは対戦車クワドリコプタを必要とする。この場合、あるサーキットに対する各車両の位置を知る必要はなく、ただ、他の車両に対する各車両の位置を知るだけでよい。より簡単な手順を実施することができる。各車両は、既知の周波数で点滅し、既知の色および／または既知の幾何形状を有するＬＥＤを前もって使用することができる。通信プロトコルにより各車両は、車両の種類、ＬＥＤの位置、点滅頻度、ＬＥＤの色などについての情報を他の車両と交換する。ゲームの開始時、他方の車両のＬＥＤがビデオセンサ１９の視野に入るよう、各車両をセットする。三角測量操作を行うことにより、他方の車両に対する各車両の位置を求めることができる。

これでゲームを開始することができる。各車両は、慣性測定装置およびその他の測定手段があるおかげで自分の位置および動きがわかる。各車両はこの位置および動きを他の車両に送信する。

ビデオ操作卓上では、ファインダの画像が、各車両から送信されてくるビデオ画像のたとえば中心に嵌め込まれる。プレーヤは弾丸のシューティングの設定値を別の車両に与えることができる。

発射する機体のソフトウェアは、シューティング時、他の機体から再送されてきた位置、自分の位置、向きおよび速度を知った上で、シューティングがその的に到達したかどうかを推定することができる。シューティングは、ただちにターゲットに到達する弾丸をシミュレートすることも、弾薬の放物線軌跡または誘導ミサイルの経路をシミュレートすることもできる。シューティングを行う車両の初速、弾丸の速度、たとえば大気条件など外部パラメータなどをシミュレートすることができる。このようにしてビデオゲームのシューティングを多かれ少なかれ複雑なものにすることができる。ミサイル弾薬、曳光弾などの軌跡は操作卓上で重ね合せ表示することができる。

地上走行体または飛行機などの乗物は、ゲーム内の他の乗物の位置も推定することができる。これはカメラ１９の画像を使用する形状認識アルゴリズムにより行うことができる。そうでない場合には、たとえばＬＥＤのように識別を可能にする部分を乗物に備えることができる。これらの部分により、他の乗物は、無線手段から送信される慣性測定装置の情報に加え、自分の位置を常時推定することができる。これによりゲームはよりリアルになる。たとえば相互チェーシングゲームの際、プレーヤのうちの１人が、たとえば木など、道路の具体的対象物の後ろに隠れることができる。ビデオゲームは、たとえ無線手段により相手の位置を無線手段により知らされていても、ビデオ画像上でこれを示すことができず、たとえシューティングが良好な方向にあってもシューティングを無効にする。

車両が打撃を受けたことを操作卓から知らされたとき、あるいはたとえば燃料切れ、故障、または大気条件のシミュレーションなど、別のゲーム動作とき、ビデオゲームのシナリオに特有な一連のシミュレーションを起動することができる。たとえばクワドリコプタの場合、シナリオは、振動の開始、直線飛行をしなくなること、または緊急着陸となる。戦車の場合、破損、走行速度の低下をシミュレートするか、ターレットがロックされる状態をシミュレートすることができる。ビデオ送信も改変することができ、たとえば受信画像が乱れたり暗くなったりするようにすること、あるいはコックピットガラスの破損のような効果をビデオ画像に嵌め込むことができる。

本発明によるビデオゲームは
− プレーヤのアクション、すなわち乗物の操縦
− 仮想要素、すなわち操作卓上に表示されるサーキットまたは敵
− シミュレーション、すなわちたとえばエンジンの故障および乗物の速度制限または操縦が著しくむずかしい状態など、ビデオゲームの挙動を変えるためにビデオゲームに送信される命令
を混在させることができる。

これら３つの対話レベルにより、操作卓上のビデオゲームと、センサおよびビデオカメラを具備するゲーム車両との間のリアル感を増大させることができる。

Claims (9)

1. ビデオゲームシステム（１、３）のための表示の調整方法（４９）であって、システムが、
   車両（１）の姿勢のセンサ（３１）を有する遠隔操縦車両（１）と、
   表示ユニットを備え、サーキット（５７）上の車両（１）を遠隔操縦するのに用いられる電子エンティティ（３）と
   を備え、
   センサ（３１）を介して車両（１）の瞬間姿勢を動的に取得するステップと、
   センサ（３１）から出力される瞬間姿勢の値を基にしてサーキット（５７）の少なくとも１つの傾斜パラメータを動的に推定するステップと、
   サーキット（５７）の単数（複数）の傾斜パラメータの値に応じて電子エンティティの表示（４９）を調整するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 電子エンティティの表示（４９）が、遠隔操縦車両（１）上に配置されたビデオセンサ（１９）からのビデオ画像で構成され、仮想要素（５１）がビデオ画像に嵌め込まれる、請求項１に記載の方法。
3. 表示（４９）の調整が、電子エンティティの表示に嵌め込まれた仮想標示（５１）の調整を含み、標示（５１）がサーキット（５７）を規定するのに用いられる、請求項２に記載の方法。
4. サーキット（５７）の周回に相当する単数（複数）の傾斜パラメータの推定値を記憶するステップと、
   サーキット（５７）の単数（複数）の傾斜パラメータの推定を精密化するために記憶値を使用するステップと
   による学習ルーチンをさらに含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. サーキットの単数（複数）の傾斜パラメータの推定がカルマンフィルタにより行われる、請求１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 動的に推定するステップが、勾配（６５）などサーキット（５７）の第１傾斜パラメータおよび／または凸凹などサーキットの第２傾斜パラメータをそれぞれ推定するために、第１の瞬間姿勢の長時間平均および／または第２の瞬間姿勢の短時間平均を行うことから成る、請求１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 遠隔操縦車両（１）が地上走行車両、特にレースカーである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 電子エンティティ（３）が携帯ユニット、特に携帯操作卓または携帯電話である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 電子エンティティ（３）と遠隔操縦車両（１）との間の通信が短距離無線送信（５）、特にＢｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコルまたはＷｉＦｉにより行われる、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。

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