JP2013105415A - 三次元仮想環境システムにおける香り発生方法及び三次元仮想環境システム - Google Patents

Abstract

【課題】三次元仮想環境システムの使用者の香りに関する体感品質を良くし、三次元仮想環境システムの臨場感を高める。
【解決手段】ネットワークの各端末から他の端末に対して、各種の花やハサミというオブジェクトの種類と三次元座標、カーソルの三次元座標と三次元力覚入出力装置９を介してこれらのオブジェクトを掴んだり離したりする操作を示すオンオフ情報が送信される。各端末では他の端末からの前記情報が受信される。これらの情報に基づいて、各種の花とハサミの三次元座標や反力が更新され、各使用者の視点の三次元座標が香り空間の三次元座標内にあるか否かが判断される。
【選択図】図３

Description

本発明は、三次元仮想環境内で香りを発生させる三次元仮想環境システム及びそのシステムにおける香り発生方法に関するものである。

デジタルメディアに対するニーズの一つである嗅覚メディアについては高い臨場感を実現するために様々な方法が研究されている。香りの発生源であるオブジェクト等が三次元イメージとして表示されている三次元仮想環境において、香りの出力タイミングは、香りを発生する嗅覚ディスプレイを有する三次元仮想環境システムの使用者の香りに関する体感品質に影響を及ぼすことが考えられる。

従来、香りの出力は、三次元仮想環境内の香りの発生源を中心とした球として設定されている空間に使用者の視点が入るとオンとなり、使用者の視点が前記空間から出るとオフになる。

非特許文献１によると、三次元仮想空間内の嗅覚情報を表現するためにアロマという概念を設け、アロマの伝達される範囲を表したアロマオーラを定義し、アロマオーラ内にいる使用者に対してアロマの伝達を行うという方法が示されている。実際に香りを発生させる方法としてはコンピュータ制御可能な芳香発生装置が用いられている。

重野寛、本田新九郎、大澤隆治、永野豊、岡田謙一、松下温、"仮想空間における風と香りの表現手段：仮想空間システムFriend Park"、情報処理学会論文誌、vol. 42、no. 7、pp. 1922-1932、July 2001

三次元仮想環境内で香りが広がる空間の大きさが一定値として定義されると、次のような課題があった。

Ａ．嗅覚メディアからの出力に応じて香りの発生装置から香りが出力され始めてから三次元仮想環境システムの使用者がその香りを感じ始めるまでには一定の時間を要する。その結果、三次元仮想環境内で香りの発生源であるオブジェクトの使用者に対する相対的な移動速度が異なると、使用者が香りを感じ始めるときのオブジェクトの大きさが異なって表示されることになる。また、使用者が香りを感じなくなるときのオブジェクトの大きさも異なって表示されることになる。例えば、香りの発生源であるオブジェクトが使用者の視点に十分近づいているにもかかわらず、使用者が香りを感じなかったり、逆に香りの発生源であるオブジェクトが使用者の視点から十分遠ざかっているにもかかわらず、使用者が香りを感じたりする。

Ｂ． 上記の結果、三次元仮想環境システムの使用者の香りに関する体感品質が悪くなり、三次元仮想環境システムの臨場感が低くなる。

本発明は上記課題に鑑みて、三次元仮想環境システムの使用者の香りに関する体感品質を良くし、三次元仮想環境システムの臨場感を高めることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、三次元仮想環境内での使用者に対するオブジェクトの移動方向に応じて香り空間の大きさを変更することを第１の特徴とする。また、本発明は、使用者に対するオブジェクトの移動方向及び移動速度に応じて香り空間の大きさを変更することを第２の特徴とする。

本発明によれば、オブジェクトの移動方向、或いは移動方向と移動速度に応じて香りが出力されるタイミングを動的に変更しているので、三次元仮想環境システムの使用者の香りに関する体感品質が良くなり、三次元仮想環境システムの使用者の臨場感を高めることができる。

本発明の第１実施形態における遠隔生け花システムの構成を示す図である。 本発明の第１実施形態における花の香り空間を示す図である。 本発明の第１実施形態における各端末の機能を示す図である。 本発明の第１実施形態において、花を使用者の視点に近づける場合の香りに関する使用者体感品質を表す平均オピニオン評点を示す図である。 本発明の第１実施形態において、花を使用者の視点から遠ざける場合の香りに関する使用者体感品質を表す平均オピニオン評点を示す図である。

（第１実施形態）
以下、ネットワークを介して三次元仮想環境を複数の端末で共有する遠隔生け花システムを例として、図１〜図５に従って、本発明について詳細に説明する。

遠隔生け花システムには、図１、図２及び図３に示されるように、各使用者の端末ごとに三次元仮想環境1に係る各種の演算を行うためのコンピュータ、三次元仮想環境1を表示するための表示装置8、触覚インターフェイス装置としての三次元力覚入出力装置9及び香り発生装置としての嗅覚ディスプレイ10が備えられている。表示装置8、三次元力覚入出力装置9及び嗅覚ディスプレイ10はコンピュータにより制御される。使用者は、三次元力覚入出力装置9を用いて、使用者が三次元仮想環境内1で触ろうとする点又は触っている点を表示装置の画面中に表示されるカーソル7として操作するとともに、三次元力覚入出力装置9を介して、カーソル7の操作に伴う反力を感じることができる。

遠隔生け花システムでは、ネットワークを介して、使用者である先生及び生徒の端末が接続されている。各端末の表示装置8の画面には、三次元オブジェクトとしての机2、机の上に置かれたり又は中空に持ち上げられた各種の花3、机の上に置かれた花器4、花器の上に置かれた剣山5、机の上に置かれたハサミ6が表示されている。各種の花3は香りの発生源として画面中に表示されている。使用者は、三次元力覚入出力装置9を用いてカーソル7を操作することにより、三次元力覚入出力装置9を介して反力を感じながら三次元仮想環境内で各種の花3に触れたり、花を掴んだり離したり、花を移動させたり、花の茎の長さをハサミ6で調整したり、花を剣山5に挿すことができる。使用者は、各端末の嗅覚ディスプレイ10からの出力により各種の花の香りを感じることができる。

遠隔生け花システムでは、花の香りは、花冠を中心とした一定距離まで届くものとし、図２に示すような球として設定されている。前記球を以下では香り空間11と呼ぶことにする。

遠隔生け花システムでは、各使用者の視点と花冠の三次元座標がコンピュータにより演算され、各使用者の視点と花冠の距離が算出される。なお、各使用者の視点は、３次元仮想空間内の一定の座標として表示装置8の画面上の中心に設定されている。各使用者の視点と花冠間の距離が予め設定された香り空間の半径12よりも小さくなると、コンピュータは各使用者の視点が香り空間内にあると判断し、嗅覚メディア出力をオンにする。嗅覚ディスプレイ10が前記オン出力を受けると、嗅覚ディスプレイ10から花の香りが出力される。逆に、各使用者の視点と花冠の三次元座標の演算の結果、視点と花冠間の距離が予め設定された香り空間の半径12よりも大きくなると、コンピュータは各使用者の視点が香り空間外にあると判断し、嗅覚メディア出力をオフにする。嗅覚ディスプレイ10が前記オフ出力を受けると、嗅覚ディスプレイ10からの香りの出力が止まる。

遠隔生け花システムを構成する各端末のコンピュータの機能を図３に示す。各端末からは他の端末に対して、各種の花やハサミというオブジェクトの種類と三次元座標、カーソルの三次元座標と三次元力覚入出力装置9を介してこれらのオブジェクトを掴んだり離したりする操作を示すオンオフ情報が送信される。各端末では他の端末からの前記情報が受信される。これらの情報に基づいて、各種の花とハサミの三次元座標や反力が更新され、各使用者の視点の三次元座標が香り空間の三次元座標内にあるか否かが判断される。

遠隔生け花システムでは、三次元仮想環境内での使用者の視点に対するオブジェクトの移動速度に応じて香り空間の大きさを動的に変える。即ち、使用者がオブジェクトの操作を開始したときから、ある一定の周期で、例えば１０ミリ秒間隔で、使用者の視点に対するオブジェクトの平均移動速度を演算し、前記平均移動速度に基づいて香り空間の形状を球とした場合の半径を決める。例えば図４に示すように、オブジェクトである花と使用者の視点が近づく場合には、香りに関する使用者の体感品質を表す平均オピニオン評点を最大化するように、平均移動速度が約1.5／秒のときの香り空間の半径を10に設定し、平均移動速度が約0.5／秒のときの半径を8に設定するために、香り空間の半径を次式(1)に従って決める。尚、これらの数値はハサミの長さを1とした比率である。

（数１）
R = 2v + 7 … (1)
ここで、Rは香り空間の形状を球とした場合の球の半径を表し、vは使用者の視点に対するオブジェクトである花の平均移動速度を表す。

また、図５に示すように、オブジェクトである花と使用者の視点が遠ざかる場合には、香りに関する使用者の体感品質を表す平均オピニオン評点を最大化するように、オブジェクトである花の平均移動速度が1.5／秒のときの香り空間の半径を6に設定し、平均移動速度が0.5／秒のとき半径を8に設定するために、香り空間の半径を次式(2)に従って決める。尚、これらの数値もハサミの長さを1とした比率である。

（数２）
R = - 2v + 9 … (2)
ここで、Rは香り空間の形状を球とした場合の球の半径を表し、vは使用者の視点に対するオブジェクトである花の平均移動速度を表す。
（第２実施形態）
嗅覚メディアを用いた三次元仮想環境として、果物狩りシステムもある。果物狩りシステムは、果実がなっている樹木がオブジェクトして表示されている三次元仮想空間内において、使用者が樹木から果実をもぎ取り、もぎ取った果実を使用者に近付けると、即ち、使用者の視点が果実の香り空間に入ると、嗅覚ディスプレイが香りを出力する。果物狩りシステムにおいても、使用者が三次元仮想環境内で果実をもぎ取ったら、使用者の視点に対して果実を相対的に移動する速度と方向に応じて嗅覚ディスプレイが香りを出力するタイミングを動的に変更する。
（その他の実施形態）
第１及び第２実施形態では、香り空間を球としたが、香り空間は必ずしも球である必要は無い。三次元仮想環境内で表示できるならば、香り空間は円柱形や、紡錘形や、その他如何なる３次元形状でも構わない。また、香り空間の大きさを変える場合、形状も変えるようにしても構わない。

第１及び第２実施形態では、使用者の視点を３次元仮想空間内の固定位置である表示装置の画面上の中心とするものを示したが、使用者の視点を移動し、視点の位置を検出して、視点が香り空間に近づいて香り空間内に入ったり、視点が香り空間から遠ざかって香り空間から出るようにしても構わない。この場合、オブジェクトの平均移動速度は、使用者の視点に対する相対的な平均移動速度として演算される。

第１及び第２実施形態では、使用者が香り空間内にいるか否かを使用者の視点を用いて判断するものを示したが、使用者の視点の代わりに使用者の他の部位、例えば鼻の位置などを用いて判断しても構わない。

第１及び第２実施形態では、オブジェクトの香り空間の大きさを、使用者の視点に対するオブジェクトの移動速度と移動方向に応じて動的に変更するものを示したが、移動方向のみで香り空間の大きさを変えるようにしても構わない。

第１及び第２実施形態は、ネットワークを介して三次元仮想環境を複数の使用者が共有する例であるが、使用者が単数の三次元仮想環境でも構わない。

産業上の利用の可能性

本発明の方法は、スタンドアロンのコンピュータ教育システムやゲーム或いはネットワークを介して複数の使用者が三次元仮想環境を共有するコンピュータ教育システムやゲームに利用することができる。

1 複数の使用者が共有する三次元仮想環境
2 オブジェクトとしての机
3 オブジェクトとしての花
4 オブジェクトしての花器
5 オブジェクトしての剣山
6 オブジェクトとしてのハサミ
7 カーソル
8 表示装置
9 三次元力覚入出力装置
10 嗅覚ディスプレイ
11 香り空間
12 香り空間の半径

Claims (4)

1. 三次元仮想環境内で香りの発生源としてオブジェクトを表示し、使用者が前記オブジェクトの香り空間内にいるか否かを判断し、使用者が香り空間内にいるときに香りを発生させる三次元仮想環境システムにおける香り発生方法であって、前記三次元仮想環境内での使用者に対する前記オブジェクトの移動方向に応じて前記香り空間の大きさを変更することを特徴とする三次元仮想環境システムにおける香り発生方法。
2. 前記使用者に対する前記オブジェクトの移動方向および移動速度に応じて前記香り空間の大きさを変更することを特徴とする請求項１に記載の三次元仮想環境システムにおける香り発生方法。
3. 三次元仮想環境を表示するための表示装置と、香りを発生する香り発生装置と、三次元仮想環境内で香りの発生源としてオブジェクトを前記表示装置に表示させ、使用者が前記オブジェクトの香り空間内にいるか否かを判断し、使用者が香り空間内にいるときに香りを前記香り発生装置から発生させるコンピュータとを備え、前記コンピュータは、前記三次元仮想環境内での使用者に対する前記オブジェクトの移動方向に応じて前記香り空間の大きさを変更することを特徴とする三次元仮想環境システム。
4. 前記コンピュータは、前記使用者に対する前記オブジェクトの移動方向及び移動速度に応じて前記香り空間の大きさを変更することを特徴とする請求項３に記載の三次元仮想環境システム。