JP2012033038A - 模擬映像生成装置、方法、プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】模擬映像生成装置10は、仮想世界を表すデータを更新し、仮想世界における表示すべき視野を計算するシミュレーション部5と、前記表示すべき視野より広い視野である、描画すべき視野を計算する描画視野算出部1と、描画すべき視野の映像を、前記仮想世界を表すデータを基に生成する映像生成部2と、映像の生成開始後に計算された新たな表示すべき視野を用いて、前記映像を、新たな表示すべき視野に対応する映像に補正する映像補正部3とを備える。
【選択図】図1
Description
[シミュレーション装置の構成例]
図1は、第1の実施形態にかかるシミュレーション装置(模擬映像生成装置)の構成の一例を示す機能ブロック図である。図1に示すシミュレーション装置10は、ユーザからの操作入力または時間経過に応じて、仮想世界(仮想空間)を表すデータを更新し、仮想世界の映像をコンピュータグラフィックスにより生成して表示する装置である。シミュレーション装置10は、仮想世界における物体の位置、形状等の仮想世界を表すデータと、ユーザの視点(カメラ)の位置、向き、画角等の視野を表すデータを用いて、コンピュータにより表示すべき仮想世界の映像を自動的に生成する機能を有する。なお、シミュレーションの対象や用途は特定のものに限定されない。
図2は、第1の実施形態にかかるシミュレーション装置(模擬映像生成装置)の構成の変形例を示す機能ブロック図である。図2において、図1と同じ機能ブロックには同じ番号を付している。図2に示すシミュレーション装置10aは、図1のシミュレーション装置10の構成に加えて、第二の映像生成部11と、合成部9をさらに備える。映像生成部11は、第一の映像生成部2による映像の生成開始後にシミュレーション部5で計算された新たな表示すべき視野を基に、当該新たな表示すべき視野における仮想世界の一部の映像を生成する。合成部9は、映像補正3により補正された映像と、第二の映像生成部11により生成された映像とを合成する。表示部4は、合成部9で合成された映像を出力する。
図3は、第2の実施形態におけるシミュレーションシステムの構成例を示す機能ブロック図である。図3に示すシミュレーションシステムは、サーバ装置の一例であるシミュレータサーバ12(以下、単にサーバ12と称する)およびクライアント装置の一例であるシミュレータクライアント13(以下、単にクライアント13と称する)を含む。サーバ12とクライアント13は、互いに通信可能となっている。この通信は、有線通信のみに限らず、無線通信が含まれていてもよい。
図3に示す例では、クライアント13が、ユーザから操作入力を受け付ける入力部6と、操作入力をサーバ12へ送信する操作入力送信部24を備える。
映像生成部2は、図3に示すように、複数のフレームを並列に描画する複数の描画部を備える構成であってもよい。本実施形態では、一例として、映像生成部2は、並行して描画(映像生成)処理を実行することができる複数の描画部22a、22b、22cと、描画視野算出部1が算出した描画すべき視野を、これらの複数の描画部22a、22b、22cに渡して、描画すべき視野の映像を生成する処理を実行させる並列描画制御部21、複数の描画部22a、22b、22cそれぞれを監視し、それぞれで生成された映像を、表示すべき視野および描画すべき視野とともに受け取る並列描画統合部23とを含む。この構成により、例えば、並列に接続された描画部22a、22b、22cに順番にフレームを割り当てて時間差で並列に描画を行うことができる。いわゆる交互フレーム描画方式で描画することができる。
映像生成部2で描画された映像は映像エンコーダ17に送られて圧縮され圧縮映像となる。圧縮映像は、描画結果送信部18において対応する視野情報(表示すべき視野および描画すべき視野)と関連付けられた上で、クライアント13へネットワークを通じて送信される。
例えば、ユーザが素早く右方向に視線を動かすことにより、仮想世界において、表示されるべき視野が素早く右にシフトした場合、表示される映像は即座に左方向に流れなければならない。しかし、映像の生成と伝送による遅延がある場合、映像は、視野の動きに対して少し遅れて左方向に流れる。この遅れが映像に対するユーザの違和感となり、VR(バーチャルリアリティ)酔いなどの原因にもなる。
ここで、描画結果受信部28から送られる表示すべき視野(古い視野)に対応する時刻(ここでは、一例として映像生成開始時の時刻)をTN-n、視野受信部26から送られる表示すべき視野(新しい視野)に対応する時刻をTNとする。時刻TNは、映像生成開始後の時刻であり、例えば、ほぼ現在時刻とすることができる。
視野が並進する場合(特に前後に移動する場合)には、視野が回転する場合に比べて、操作入力に対して映像が遅れていることはユーザに気付かれづらい。そのため、視野の回転についての補正を行うだけでも映像の違和感を低減する効果は得られる。
上記のように映像補正によってTN時点の近似映像を生成すると、映像を移動した後に未描画領域が発生する場合がある。例えば、TN時点の視野の範囲が、TN-n時点の視野に基づいて決定された描画すべき視野の範囲を超えている場合、超えた領域については映像データが生成されていないので未描画領域となる。視線移動が大きい場合にはこの未描画領域も大きくなり、それが別の違和感を引き起こしかねない。また、補正によって表示されなくなる領域については、逆に描画が無駄になってしまう。
描画の無駄を減らすためには、表示すべき視野がどの方向に移動するかを予測して、それが含まれて、かつ、なるべく狭くなるように描画すべき視野を求めることが望ましい。そのために、描画視野算出部1において、例えば、下記の処理により、映像補正が行われる時刻と、その映像補正の時刻における表示すべき視野とを予測することができる。
表示すべき視野の中に、視点位置からの距離が大きく異なる複数のオブジェクトが含まれる場合、映像補正部3が、複数のオブジェクトを含む映像を一括して補正すると、映像中の複数のオブジェクト画像を同じ量だけ動かすことになる。その結果、却って違和感が増すことがある。例えば、ドライビングシミュレータにおいて、表示すべき視野の中に自車の車体(内装を含む)のように外界とは異なる動きをする部分が含まれる場合、映像の補正を行うと視野に対して車体や内装が外界と一体になって動いてしまう。その結果、却って違和感が増すことがある。
図9は、図3に示すシミュレーションシステムの動作例を示す処理フロー図である。図9に示す例では、シミュレーション部5が、操作入力があった時点TN-4、TN-3、TN-2、TN-1、TNで仮想世界のオブジェクトデータの更新と、表示すべき視野の更新を実行する。なお、シミュレーション部5は操作入力のタイミングとは別に、一定周期で更新処理を実行してもよい。
図3に示すシミュレーションシステムのサーバ12およびクライアント13は、それぞれ独立したコンピュータにより構成することができる。それぞれのコンピュータは、第1の実施形態と同様、汎用コンピュータであってもよいし、専用機でもよい。また、コンピュータは、CPUのほか、DSPのような画像処理専用プロセッサを含んでもよい。例えば、サーバ12の映像生成部2における描画部22a、22b、22cは、それぞれ3台の独立したプロセッサで構成することができる。
2 映像生成部
3 映像補正部
4 表示部
5 シミュレーション部
6 入力部
7 描画視野保持部
8 表示視野保持部
9 合成部
10、10a シミュレーション装置
11 第二の映像生成部
12 シミュレータサーバ(サーバ装置)
13 シミュレータクライアント(クライアント装置)
Claims (11)
- ユーザからの操作入力または時間経過に応じて、仮想世界を表すデータを更新し、仮想世界における表示すべき視野を計算するシミュレーション部と、
前記表示すべき視野より広い視野である、描画すべき視野を計算する描画視野算出部と、
前記描画すべき視野の映像を、前記仮想世界を表すデータを基に生成する映像生成部と、
前記映像の生成開始後に計算された新たな表示すべき視野を用いて、前記映像を、新たな表示すべき視野に対応する映像に補正する映像補正部と、を備える、模擬映像生成装置。 - 前記描画視野算出部は、シミュレーション部によって計算された前記表示すべき視野の履歴に基づいて、前記映像の生成開始後に表示すべき視野となりうる範囲を計算し、当該範囲を含む視野を前記描画すべき視野とする、請求項1に記載の模擬映像生成装置。
- 前記映像の生成開始後に計算された新たな表示すべき視野を基に、当該新たな表示すべき視野における仮想世界の一部の映像を生成する第二の映像生成部と、
前記映像補正部により補正された映像と、前記第二の映像生成部により生成された映像とを合成する合成部とをさらに備える、請求項1または2に記載の模擬映像生成装置。 - 前記描画算出部は、前記映像の生成開始から前記映像の補正開始までにかかる時間の予測値を、前記映像の生成にかかった時間の履歴を用いて計算し、当該予測値に応じて、前記描画すべき視野の範囲を調整する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の模擬映像生成装置。
- 映像補正部は、前記描画すべき視野の映像のうち、前記映像の生成開始後に計算された新たな表示すべき視野に対応する領域の映像を、表示する映像とする補正をする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の模擬映像生成装置。
- 前記補正部は、前記映像の前記描画すべき視野の基になった前記表示すべき視野から、前記映像の生成開始後に計算された新たな表示すべき視野への変化の量および方向に応じて、前記描画すべき視野の映像の表示位置を移動させる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の模擬映像生成装置。
- サーバ装置およびクライアント装置を含むシミュレーションシステムであって、
前記サーバ装置は、
ユーザからの操作入力または時間経過に応じて、仮想世界を表すデータを更新し、仮想世界における表示すべき視野を計算するシミュレーション部と、
前記表示すべき視野より広い視野である、描画すべき視野を計算する描画視野算出部と、
前記描画すべき視野の映像を、前記仮想世界を表すデータを基に生成する映像生成部と、
前記映像と、前記映像の前記描画すべき視野の基となった前記表示すべき視野と、前記映像の生成開始後に計算された新たな表示すべき視野とを前記クライアント装置へ送信する送信部と、を有し、
前記クライアント装置は、
前記映像の生成開始後に計算された新たな表示すべき視野を用いて、前記映像を、新たな表示すべき視野に対応する映像に補正する映像補正部を有する、シミュレーションシステム。 - ユーザからの操作入力または時間経過に応じて、仮想世界を表すデータを更新し、仮想世界における表示すべき視野を計算するシミュレーション部と、
前記表示すべき視野より広い視野である、描画すべき視野を計算する描画視野算出部と、
前記描画すべき視野の映像を、前記仮想世界を表すデータを基に生成する映像生成部と、
前記映像と、前記映像の前記描画すべき視野の基となった前記表示すべき視野と、前記映像の生成開始後に計算された新たな表示すべき視野とを、前記映像を当該新たな表示すべき視野に対応する映像に補正する映像補正部を有するクライアント装置へ送信する送信部とを備えた、模擬映像生成装置。 - ユーザからの操作入力または時間経過に応じて、仮想世界を表すデータを更新し、仮想世界における表示すべき視野を計算するシミュレーション部を備えたサーバ装置から、前記表示すべき視野より広い視野である描画すべき視野と、前記仮想世界を表すデータを基に生成された当該描画すべき視野の映像と、当該映像の生成開始後に計算された新たな表示すべき視野とを受信する受信部と、
前記映像の生成開始後に計算された新たな表示すべき視野を用いて、前記映像を、新たな表示すべき視野に対応する映像に補正する映像補正部と、
前記補正された映像を表示する出力部とを備えた、模擬映像表示装置。 - ユーザからの操作入力または時間経過に応じて、仮想世界を表すデータを更新し、仮想世界における表示すべき視野を計算するシミュレーション処理と、
前記表示すべき視野より広い視野である、描画すべき視野を計算する描画視野算出処理と、
前記描画すべき視野の映像を、前記仮想世界を表すデータを基に生成する映像生成処理と、
前記映像の生成開始後に計算された新たな表示すべき視野を用いて、前記映像を、新たな表示すべき視野に対応する映像に補正する映像補正処理と、コンピュータに実行させる、模擬映像生成プログラム。 - コンピュータのプロセッサが、ユーザからの操作入力または時間経過に応じて、仮想世界を表すデータを更新し、仮想世界における表示すべき視野を計算するシミュレーション工程と、
プロセッサが、前記表示すべき視野より広い視野である、描画すべき視野を計算する描画視野算出工程と、
プロセッサが、前記描画すべき視野の映像を、前記仮想世界を表すデータを基に生成する映像生成工程と、
プロセッサが、前記映像の生成開始後に計算された新たな表示すべき視野を用いて、前記映像を、新たな表示すべき視野に対応する映像に補正する映像補正工程と含む、模擬映像生成方法。
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