JP2021064332A - Information processing device, information processing system, and information processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ユーザ操作に応じて情報処理を行う情報処理装置、情報処理システム、および情報処理方法に関する。 The present invention relates to an information processing device, an information processing system, and an information processing method that perform information processing according to a user operation.
情報処理技術の発展により、より直感的な操作で高度な処理を実現できるユーザインターフェースが実用化されている。例えばユーザに装着したマーカを動画撮影し、それをリアルタイムで解析することによりユーザの動きを取得して、情報処理の入力値として用いる技術は広い分野で活用されている。これを応用して、ユーザの動きを反映させた仮想世界の画像を、顔の向きに応じた視野で描画しヘッドマウントディスプレイに表示させれば、仮想現実を実現することもできる。 With the development of information processing technology, a user interface that can realize advanced processing with more intuitive operations has been put into practical use. For example, a technique of capturing a moving image of a marker attached to a user, analyzing the marker in real time to acquire the movement of the user, and using it as an input value for information processing is used in a wide range of fields. By applying this, a virtual reality can be realized by drawing an image of a virtual world that reflects the movement of the user in a field of view according to the orientation of the face and displaying it on a head-mounted display.
一方、仮想世界での電子ゲームなど、さらに複雑な情報処理を実現するには、ユーザの動きだけでなく、多様かつ細かい入力が可能なコントローラや入力装置も必要になることが多い。このように複数種類の情報を用いて情報処理を行う場合、全ての情報を得ることのできるデバイスを入力装置として導入することが考えられる。ところが情報処理の内容が多様化しているため、全てに対応できるデバイスを準備するのは困難である。また、新たな情報処理技術が開発され、必要な入力情報が変化する都度デバイスを取り替えるのでは、ユーザの負担が大きくなる。 On the other hand, in order to realize more complicated information processing such as electronic games in a virtual world, not only user movements but also controllers and input devices capable of various and detailed inputs are often required. When information processing is performed using a plurality of types of information in this way, it is conceivable to introduce a device capable of obtaining all the information as an input device. However, due to the diversification of information processing content, it is difficult to prepare a device that can handle all of them. In addition, if a new information processing technology is developed and the device is replaced every time the required input information changes, the burden on the user becomes heavy.
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザ操作に用いるデバイスの汎用性を容易に向上させることのできる技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of easily improving the versatility of a device used for user operation.
本発明のある態様は情報処理装置に関する。この情報処理装置は、複数のデバイスがそれぞれ備えるモーションセンサの計測値を取得する計測値取得部と、計測値の時間変化を表す波形を比較することにより、複数のデバイスが結合していることを判定する結合判定部と、結合している複数のデバイスのそれぞれを介して得られる情報の組み合わせに基づき情報処理を実施する情報処理部と、を備えたことを特徴とする。 One aspect of the present invention relates to an information processing device. In this information processing device, the measurement value acquisition unit that acquires the measurement value of the motion sensor provided by each of the plurality of devices is compared with the waveform representing the time change of the measurement value, so that the plurality of devices are combined. It is characterized by including a coupling determination unit for determination and an information processing unit for performing information processing based on a combination of information obtained via each of a plurality of coupled devices.
本発明の別の態様は情報処理システムに関する。この情報処理システムは、モーションセンサを備えた複数のデバイスと、当該デバイスの結合体を介して入力値を取得し、それに応じた情報処理を実施する情報処理装置と、を備え、情報処理装置は、複数のデバイスがそれぞれ備えるモーションセンサの計測値を取得する計測値取得部と、計測値の時間変化を表す波形を比較することにより、複数のデバイスが結合していることを判定する結合判定部と、結合している複数のデバイスのそれぞれを介して得られる情報の組み合わせに基づき情報処理を実施する情報処理部と、を備えたことを特徴とする。 Another aspect of the present invention relates to an information processing system. This information processing system includes a plurality of devices equipped with motion sensors and an information processing device that acquires input values via a combination of the devices and performs information processing according to the input values. , A coupling determination unit that determines that multiple devices are coupled by comparing the measured value acquisition unit that acquires the measured values of the motion sensors provided by each of the multiple devices with the waveform that represents the time change of the measured values. It is characterized by including an information processing unit that performs information processing based on a combination of information obtained via each of a plurality of coupled devices.
本発明のさらに別の態様は情報処理方法に関する。この情報処理方法は情報処理装置が、複数のデバイスがそれぞれ備えるモーションセンサの計測値を取得するステップと、計測値の時間変化を表す波形を比較することにより、複数のデバイスが結合していることを判定するステップと、結合している複数のデバイスのそれぞれを介して得られる情報の組み合わせに基づき情報処理を実施するステップと、を含むことを特徴とする。 Yet another aspect of the present invention relates to an information processing method. In this information processing method, the information processing device combines a plurality of devices by comparing the step of acquiring the measured value of the motion sensor provided in each of the plurality of devices with the waveform representing the time change of the measured value. It is characterized by including a step of determining the above and a step of performing information processing based on a combination of information obtained via each of a plurality of coupled devices.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを記録した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components and the conversion of the expression of the present invention between a method, a device, a system, a computer program, a recording medium on which a computer program is recorded, and the like are also effective as aspects of the present invention. ..
本発明によると、ユーザ操作に用いるデバイスの汎用性を容易に向上させることができる。 According to the present invention, the versatility of the device used for user operation can be easily improved.
本実施の形態では、複数のデバイスを結合させ、それぞれから得られる情報を組み合わせて入力値とすることで情報処理を行う。図1は、本実施の形態において結合させる複数のデバイスを例示している。この例では、ユーザ操作のためのデバイスとして、コントローラ14とアタッチメント18を結合させる。(a)に示すように、コントローラ14とアタッチメント18は、本来は別の筐体を有する。それを(b)に示すように結合させることにより、ユーザは当該結合体を入力装置として用いる。
In the present embodiment, information processing is performed by combining a plurality of devices and combining information obtained from each device into an input value. FIG. 1 illustrates a plurality of devices to be coupled in the present embodiment. In this example, the
ここでコントローラ14は、例えばゲームのコントローラであり、各種操作ボタンやジョイスティックなど一般的な操作手段を備える。アタッチメント18は、例えば反射部材や発光体を備え、その撮影画像を解析することにより3次元空間での位置を特定するためのマーカの役割を果たす。これらを結合させることにより、位置情報が得られない構成のコントローラ14であっても、撮影画像に基づき位置を追跡できる。
Here, the
このように異なる機能を有する複数のデバイスを結合させることにより、単体では得られない多くの情報を入力値として用い複雑な処理が可能となる。また取り外し可能にすることにより、状況に応じて結合させるデバイスを入れ替え、得られる情報を最適化したり、単体で用いて軽量かつ小型の入力装置としたりできる。ただしデバイスを自由に付け替えたり外したりする状況を許容すると、(b)のように複数のデバイスが結合しているか否か、結合している場合はどのデバイス同士が結合しているか、などを情報処理装置が認識する必要がある。 By combining a plurality of devices having different functions in this way, complicated processing can be performed by using a large amount of information that cannot be obtained by a single unit as an input value. In addition, by making it removable, it is possible to replace the devices to be combined according to the situation, optimize the information obtained, or use it alone as a lightweight and compact input device. However, if the situation where the device is freely replaced or removed is allowed, information such as whether or not multiple devices are combined as shown in (b), and if so, which devices are combined, etc. It needs to be recognized by the processing device.
例えば複数のユーザが、それぞれ(b)に示す結合体を入力装置としてゲームをプレイする場合、複数のコントローラ14と複数のアタッチメント18の組み合わせがわからなければ、それぞれから得られる情報を組み合わせることができない。そのためには例えば、コントローラ14とアタッチメント18を電気的に接続し、どのアタッチメント18が接続されたかをコントローラ14が認識したうえ、その情報を情報処理装置に送信させることが考えられる。しかしながらこの場合、接続のためのコネクタや通信機構を設ける必要がありコストの面で不利となる。
For example, when a plurality of users play a game using the combination shown in (b) as an input device, the information obtained from each cannot be combined unless the combination of the plurality of
また、元からあるコントローラ14の機能をアタッチメント18により拡張させる場合、コントローラ14自体に、将来の拡張を見据えて接続機構を設けておく必要があり、拡張性に限界がある。そこで本実施の形態では、コントローラ14とアタッチメント18にモーションセンサを設け、その計測値から得られるそれぞれの動きに基づき、両者が結合されているか否かを判定する。
Further, when the function of the
すなわち両者の動きが一致していると見なせる所定の条件を満たしたとき、結合していると判定する。これにより電気的な接続が不要になり、例えば面ファスナー、結束バンド、スナップ、ボタン、カバー、ねじ止めなど、複数のデバイスを一つの剛体と見なせる状態が達成できる限り、その結合手段は限定されなくなる。 結果として結合箇所の自由度が上がるため、デザイン的な制約が少なくなるとともに、簡易な接続により低い製造コストで、汎用性、拡張性の高い入力装置を実現できる。 That is, when a predetermined condition that can be regarded as the same movement is satisfied, it is determined that the two movements are combined. This eliminates the need for electrical connections and limits the means of coupling as long as multiple devices can be considered as one rigid body, such as hook-and-loop fasteners, cable ties, snaps, buttons, covers, and screws. .. As a result, the degree of freedom of the connection point is increased, so that design restrictions are reduced, and a highly versatile and expandable input device can be realized at a low manufacturing cost by simple connection.
なお図示する例では、コントローラ14とアタッチメント18の結合を示しているが、結合させるデバイスの種類や数をこれに限る趣旨ではない。すなわち各デバイスがモーションセンサを内蔵し、それぞれを用いて異なる情報を取得できれば、いかなるデバイスを組み合わせても本実施の形態を適用できる。例えばデバイスは、コントローラやマーカのほか、携帯端末やウェアラブルディスプレイなどでもよい。
In the illustrated example, the connection between the
図2は、本実施の形態を適用できる情報処理システムの構成例を示す。この例は図1で示したように、位置を検出するための機構を持たないコントローラ14に、当該機構を有するアタッチメント18を取り付けることにより、コントローラ14の操作内容とその位置情報とを組み合わせて情報処理に用いることを想定している。これにより、例えば仮想現実においてコントローラ14のボタン押下を銃撃操作に対応づける場合に、銃を撃つタイミングや向きをコントローラ14から、その位置をアタッチメント18から取得することで、仮想世界での銃弾の当たる位置を正確に求める、といったことが可能になる。
FIG. 2 shows a configuration example of an information processing system to which the present embodiment can be applied. In this example, as shown in FIG. 1, by attaching the
コントローラ14は、ボタン、キー、ジョイスティック、タッチパッド、カメラ、マイクなど、一般的な入力手段の少なくともいずれかを備えるとともに、モーションセンサを内蔵する。アタッチメント18もモーションセンサを内蔵するとともに、その位置を検出するための機構を有する。例えばアタッチメント18は、所定色あるいは赤外線など、所定の波長帯の光を発光させる機構を有していてもよいし、照射された所定の波長帯の光を反射させる部材を外面に備えていてもよい。
The
コントローラ14やアタッチメント18が内蔵するモーションセンサは、加速度、角速度、姿勢など、物体の動きや状態を表す物理値の少なくともいずれかを計測するセンサであり、IMU(Inertial Measurement Unit)センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサなど実用化されているセンサのいずれかまたは組み合わせたものでよい。情報処理システム8は、アタッチメント18を結合させたコントローラ14のほか、実空間を撮影する撮像装置12、コントローラ14に対するユーザ操作とアタッチメント18の位置に基づき情報処理を行う情報処理装置10、情報処理の結果として得られた画像を表示する表示装置16を含む。
The motion sensor built into the
情報処理装置10とその他の装置とはそれぞれ、ケーブルで接続されても、Bluetooth(登録商標)など既知の無線通信技術により接続されてもよい。撮像装置12は、アタッチメント18の実空間での位置を取得するための画像を、所定のフレームレートで撮影する。したがって撮像装置12は、少なくともアタッチメント18からの光(赤外光や可視光を含む光)を検出するCCD(Charge Coupled Device)センサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサを備える。撮像装置12は、図示するように2つのカメラを既知の間隔で左右に配置したステレオカメラであってもよい。
The
この場合、情報処理装置10は、左右の視点から同時に撮影された画像から、アタッチメント18の像をそれぞれ抽出し、その位置的な関係から、アタッチメント18の3次元空間での位置を求められる。ステレオ画像を用いて、三角測量の原理により対象物の位置情報を得る手法は広く知られている。ただし撮像装置12を単眼カメラとしても、アタッチメント18の発光部分あるいは反射部分のサイズや、発光部分が複数ある場合はその幾何的な位置関係が既知であれば、その像の大きさから3次元空間での位置を求められる。
In this case, the
あるいは撮像装置12を、赤外線などの参照光を対象物に照射してその反射光を撮影するデプスカメラとすることで、情報処理装置10はTOF(Time of Flight)によりアタッチメント18の位置を求めてもよい。変形例として、撮像装置12を磁場や超音波の測定器とし、アタッチメント18により発生させた磁場や超音波を計測することにより、情報処理装置10がその位置を特定してもよい。あるいはアタッチメント18自体にカメラを設け、情報処理装置10は、その撮影画像からSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)など既存の技術により位置を推定してもよい。
Alternatively, by using the
すなわちアタッチメント18の位置取得には、実用化されている技術のいずれを採用してもよく、それによってアタッチメント18の構成も様々であってよい。情報処理装置10は、コントローラ14に対するユーザ操作が生じる都度、その内容をコントローラ14から取得する。情報処理装置10はさらに上述のとおり、撮像装置12から撮影画像のデータを取得し、それを解析してアタッチメント18の実空間での位置を所定のレートで取得する。
That is, any of the practical techniques may be adopted for the position acquisition of the
そして情報処理装置10は、コントローラ14に対するユーザ操作と、アタッチメント18の位置の情報とを組み合わせ、それに応じて情報処理を進捗させたうえ、その結果を表す画像や音声を表示装置16に出力する。ここで、アタッチメント18の位置をコントローラ14の位置と見なしてよいかを決定するため、情報処理装置10は初期処理として、モーションセンサの計測値の波形に基づき、コントローラ14とアタッチメント18の結合を判定する。
Then, the
コントローラ14から得られるユーザ操作とアタッチメント18の位置情報とを組み合わせて情報処理装置10が実施する情報処理の内容は特に限定されない。また本実施の形態は、結合されていると判定されたデバイスがそれぞれ有する機能を組み合わせて情報処理を行う限りにおいて、組み合わせて用いる情報の種類も限定されない。当然、モーションセンサの計測値は、結合を判定するのに用いるのみならず、その後の情報処理にも用いてよい。
The content of information processing performed by the
表示装置16は、一般的なディスプレイおよびスピーカーを有するテレビジョン受像器などでよく、例えば液晶テレビ、有機ELテレビ、プラズマテレビ、PCディスプレイなどでよい。あるいは表示装置16は、ユーザ6が頭部に装着することにより眼前に画像を表示させるヘッドマウントディスプレイでもよい。このとき左目用、右目用の画像を、表示画面を2分割してなる左右の領域にそれぞれ表示させることにより、画像を立体視させることができる。
The
ヘッドマウントディスプレイにIMUセンサなどのモーションセンサを搭載し、情報処理装置10がその計測値を取得することにより、ヘッドマントディスプレイの姿勢に対応する視野で仮想世界の表示画像を生成すれば、仮想現実を実現できる。なお情報処理システム8を構成する各装置の形態は図示するものに限らない。
If a motion sensor such as an IMU sensor is mounted on the head-mounted display and the
例えばコントローラ14と表示装置16を合わせてヘッドマントディスプレイとし、当該ヘッドマウントディスプレイにアタッチメント18を取り付ける構成としてもよい。これにより、位置を特定する機構を持たないヘッドマウントディスプレイであっても、ユーザの動きを追跡できる。結果として情報処理装置10は、当該ヘッドマウントディスプレイが内蔵するIMUセンサによって特定されるユーザの顔の向きと、ユーザの位置とに基づき表示画像の視野を決定し、より臨場感のある画像表現を実現できる。
For example, the
図3は情報処理装置10の内部回路構成を示している。情報処理装置10は、CPU(Central Processing Unit)22、GPU(Graphics Processing Unit)24、メインメモリ26を含む。これらの各部は、バス30を介して相互に接続されている。バス30にはさらに入出力インターフェース28が接続されている。入出力インターフェース28には、USBやIEEE1394などの周辺機器インターフェースや、有線又は無線LANのネットワークインターフェースからなる通信部32、ハードディスクドライブや不揮発性メモリなどの記憶部34、外部装置へデータを出力する出力部36、外部装置からデータを入力する入力部38、磁気ディスク、光ディスクまたは半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体を駆動する記録媒体駆動部40が接続される。
FIG. 3 shows the internal circuit configuration of the
CPU22は、記憶部34に記憶されているオペレーティングシステムを実行することにより情報処理装置10の全体を制御する。CPU22はまた、リムーバブル記録媒体から読み出されてメインメモリ26にロードされた、あるいは通信部32を介してダウンロードされた各種プログラムを実行する。GPU24は、ジオメトリエンジンの機能とレンダリングプロセッサの機能とを有し、CPU22からの描画命令に従って描画処理を行い、出力部36から表示装置16等へデータを出力する。メインメモリ26はRAM(Random Access Memory)により構成され、処理に必要なプログラムやデータを記憶する。
The
図4は情報処理装置10、コントローラ14、およびアタッチメント18の機能ブロックの構成を示している。同図に示す各機能ブロックは、ハードウェア的には、CPU、GPU、各種メモリ、マイクロプロセッサ、各種素子、操作手段などで実現でき、ソフトウェア的には、記録媒体などからメモリにロードした、データ入力機能、データ保持機能、画像処理機能、通信機能などの諸機能を発揮するプログラムで実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。
FIG. 4 shows the configuration of the functional blocks of the
コントローラ14およびアタッチメント18は上述のとおり、モーションセンサ41、44をそれぞれ備える。図示するコントローラ14はさらに、ユーザが操作するための操作ボタン42を、アタッチメント18は所定の波長帯の光を発生させる発光部46を備えるが、上述のとおり両者が異なる機能を実現できれば、モーションセンサ以外の機能ブロックは特に限定されない。情報処理装置10は、コントローラ14、アタッチメント18、および撮像装置12から、それぞれデータを取得する入力情報取得部50、コントローラ14とアタッチメント18の結合を判定する結合判定部54、ユーザ操作に応じて情報処理を行う情報処理部58、および、画像や音声のデータを出力する出力部60を備える。
As described above, the
入力情報取得部50は、計測値取得部52を備え、コントローラ14およびアタッチメント18から、それぞれが備えるモーションセンサ41、44によって所定のレートで計測された計測値を順次取得する。計測値取得部52は、少なくともコントローラ14およびアタッチメント18の結合を判定するフェーズにおいては、モーションセンサ41、44の計測値を所定期間、取得し続ける。ここで計測値とは代表的には、3軸の加速度、角速度の少なくともどちらかを表す数値である。
The input
ただしコントローラ14とアタッチメント18の動きを表す同じパラメータであれば、その種類は限定されない。ゲームなどの運用時には、入力情報取得部50は、必要に応じてモーションセンサ41、またはモーションセンサ44の計測値を取得するほか、撮像装置12が撮影した画像を所定のフレームレートで順次取得したり、操作ボタン42に対するユーザ操作の内容を、コントローラ14から随時取得したりする。
However, the types are not limited as long as they have the same parameters representing the movements of the
結合判定部54は、モーションセンサ41、44の計測値の時間変化を表す波形を比較することにより、両者の結合を判定する。ここで「結合の判定」とは、あるコントローラ14とあるアタッチメント18が結合しているか否かの判定、あるコントローラ14に結合しているアタッチメント18の識別、および、複数存在する、コントローラ14とアタッチメント18からなる結合体の識別、の少なくともいずれかである。
The
結合判定部54はさらに、ゲームなどの運用時に、バックグラウンドで常時、あるいは所定のタイミングで、モーションセンサ41、44の計測値の波形比較を行うことにより、結合していたコントローラ14とアタッチメント18が外れたことを検出してもよい。詳細には結合判定部54は、ユーザ通知部56および波形比較部57を備える。ユーザ通知部56は、コントローラ14に所定の動きを与えるようにユーザに要求する。当該要求は、文字情報、音声情報、画像の少なくともいずれかの形式で、出力部60から表示装置16に出力させる。
Further, the
例えばユーザ通知部56は、空中で円を描くようにコントローラ14を動かすようユーザに要求する。ユーザがこれを実行すると、コントローラ14には回転運動が与えられるため、モーションセンサ41の計測値が示す波形もそれを表す特有のものとなる。このときアタッチメント18のモーションセンサ44による計測値も同様の波形であれば、両者が結合していると結論できる。なおコントローラ14に所定の動きを与えることにより、他のコントローラ14やアタッチメント18の動きとの判別を明確にしたり、比較する波形の始点を揃えたりでき、結合判定の精度を向上させることができる。
For example, the
一方、他のコントローラ14やアタッチメント18が存在しない場合や、両者の同期が高精度にとれる場合などは、ユーザ通知部56は、ユーザへの要求を省略してもよい。波形比較部57は上述のとおり、モーションセンサ41、44の計測値の時間変化が示す波形を比較し、1つの剛体の動きと見なせる所定の条件を満たしたら、コントローラ14とアタッチメント18の結合を判定する。
On the other hand, when the
波形比較部57は上述のとおり、ゲームなどの運用時の前処理として、コントローラ14とアタッチメント18の結合を判定する以外に、結合が緩んだり外れたりしたことも波形比較により検出してよい。例えば一旦、アタッチメント18との結合が判定されたコントローラ14をユーザが振り回すなどして結合が緩んだり外れたりすると、アタッチメント18の位置情報がコントローラ14の実際の位置とずれてしまい、情報処理の精度に影響を与えることが考えられる。
As described above, the
そのため波形比較部57は、バックグラウンドで常時、あるいは所定のタイミングで波形を比較することにより、結合が持続しているか否かを監視する。波形に差が生じ、1つの剛体と見なせないことが波形比較部57により判定されたら、ユーザ通知部56は結合が外れたことをユーザに通知する。当該通知も文字情報、音声情報、画像の少なくともいずれかの形式で、出力部60から表示装置16に出力させる。そして波形比較部57は、ユーザがコントローラ14とアタッチメント18の結合状態を改善させた後の波形を再び比較することにより、両者の結合を判定する。
Therefore, the
情報処理部58は、ユーザが指定したゲームなどの情報処理を実施する。情報処理部58はこの際、結合が判定されたコントローラ14とアタッチメント18の組み合わせに係る情報を結合判定部54から取得し、それぞれを介して得られる情報を組み合わせて情報処理に利用する。例えば情報処理部58は、結合が判定されたコントローラ14の識別情報と、アタッチメント18の発光色の情報を結合判定部54から取得する。
The
そして情報処理部58は、当該発光色の像を撮影画像から抽出してアタッチメント18の位置情報を取得するとともに、対応する識別情報を有するコントローラ14に対するユーザ操作の内容やモーションセンサ41の計測値を取得する。そして情報処理部58は、それらの情報を組み合わせ、情報処理の入力値とする。
Then, the
これにより情報処理部58は、コントローラ14のみでは不定であった位置情報も用いて、仮想現実など、より複雑な情報処理を実施できる。あるいはヘッドマウントディスプレイにアタッチメント18を取り付ける場合、情報処理部58は上述のとおり、ヘッドマウントディスプレイに内蔵されるIMUセンサから得られるユーザの顔の向きと、アタッチメントの位置情報とで決定される視野で、表示画像を生成してもよい。
As a result, the
結合判定部54がコントローラ14とアタッチメント18の結合を判定しない間、および一旦、結合が判定されてもそれが解消されている間は、情報処理部58による処理を停止させてもよい。出力部60は、情報処理部58が実施したゲームなどの情報処理の結果を画像や音声のデータとして取得し、表示装置16に適切なタイミングで出力する。出力部60はまた、ユーザ通知部56からの要求に従い、コントローラ14に所定の動きを与える要求や、結合が外れていることの通知を表す出力データも、表示装置16に出力する。
The processing by the
図5は波形比較部57が、モーションセンサ41、44の計測値の波形を比較する処理を説明するための図である。図ではモーションセンサ41、44の計測値として、コントローラ14およびアタッチメント18の加速度の波形64、66を示している。ただし実際の計測値は3次元での値であり、モーションセンサ41、44固有のサンプリングレートで得られる。また計測値は一般に、ダイナミックレンジを所定の階調数で表したデータとして出力されるため、設定されたダイナミックレンジによって出力される数値と実際の加速度との関係が変化する。
FIG. 5 is a diagram for explaining a process in which the
さらにコントローラ14およびアタッチメント18は、それぞれ固有のクロックで動作している。そのため波形比較部57は例えば、コントローラ14およびアタッチメント18から個別に送信される出力値を、共通の時間軸および加速度の軸にプロットしたうえ適宜補間することにより、図示するように比較可能な波形64、66を得る。例えば波形比較部57は、情報処理装置10からタイムスタンプを伴い送信した信号に対する返信を、受信したときのタイムスタンプとともに、コントローラ14およびアタッチメント18から送信させる。
Further, the
これにより、情報処理装置10とそれぞれのデバイスとの、転送時間を含めたクロックの時間差が取得できるため、2つのモーションセンサ41、44による計測時刻を情報処理装置10内部のクロックでの値に変換すれば、各計測値を共通の時間軸で表せる。また、あらかじめモーションセンサ41、44のダイナミンクレンジを取得しておけば、出力値を加速度に換算して共通の軸で表すことができる。なお2つのモーションセンサ41、44でダイナミックレンジが大きく異なっていると、加速度が大きい場合にどちらか一方のみ出力値が飽和して、正確な波形比較ができない可能性がある
As a result, the time difference between the clocks of the
したがって好適には、ダイナミックレンジをあらかじめ揃えておく。コントローラ14をヘッドマウントディスプレイとする場合など、最大加速度がそれほど大きくないことが判明している場合は、飽和の可能性が少ないことから、ダイナミックレンジを狭めることにより、加速度の分解能を高めてもよい。さらに上述のとおり、コントローラ14に所定の動きを与えることにより、それまでの動きと顕著に異なる波形が得られれば、比較のための開始点68を明確に揃えることができる。
Therefore, preferably, the dynamic range is prepared in advance. When it is known that the maximum acceleration is not so large, such as when the
そのうえで波形比較部57は例えば、両者の二乗平均平方根誤差がしきい値より小さいときに、コントローラ14とアタッチメント18の結合を判定する。例えば2000Hz程度のサンプリングレートを有するモーションセンサでは、1秒程度で有意な判定が可能である。ただし波形の差が小さい、ひいては類似していることを判定するためのアルゴリズムには様々なものがあり、波形比較部57はそのいずれか、あるいは組み合わせにより判定を行ってよい。例えば波形比較部57は、相互相関係数を求めたり周波数成分を比較したりしてもよい。あるいは波形比較部57は、音声認識などで用いられるDP(Dynamic Programming)マッチングを利用して判定してもよい。
Then, the
図6はユーザ通知部56が、コントローラに所定の動きを与えるようユーザに要求する際に表示させる画面の例を示している。要求画面70は、要求する動きを表す図形72と文字情報74を含む。この例では、空中に円を描くようにコントローラ14を動かす要求を想定し、図形72として円状の矢印を、文字情報74として「コントローラで円を描いてください」との文字を示している。ただし与える動きは円に限らず、比較する波形の始点や、その他のコントローラ14やアタッチメント18の動きとの識別が可能な、特有の波形が得られるものであればよい。また要求画面70に示す情報は図示するものに限定されない。
FIG. 6 shows an example of a screen displayed when the
次に、以上の構成によって実現できる情報処理装置10の動作について説明する。図7は、本実施の形態において情報処理装置10がコントローラ14とアタッチメント18に係る情報を組み合わせて情報処理を行う処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは例えば、情報処理装置10とその他の装置との間で通信が確立された状態で、ユーザがコントローラ14などを介して処理の開始を要求することにより開始される。
Next, the operation of the
すると結合判定部54のユーザ通知部56は、図6で示したような画面を表示装置16に表示させることにより、コントローラ14に所定の動きを与えるようユーザに要求する(S10)。一方、入力情報取得部50の計測値取得部52は、コントローラ14およびアタッチメント18のモーションセンサ41、44から計測値の取得を開始し、結合判定部54の波形比較部57は図5で説明したように、同じ時間軸および計測値の軸にそれらを表すことで波形を取得する(S12)。
Then, the
なお情報処理装置10が、複数のコントローラ14やアタッチメント18と通信を確立している場合は当然、それぞれに対して波形が得られる。計測値取得部52が、計測値とともに送信元のデバイスの識別情報を得ておくことにより、波形比較部57は、各波形がどのコントローラ14やアタッチメント18のものであるかを識別できる。そして波形比較部57は、コントローラ14とアタッチメント18の計測値の波形の差分、あるいは差分を表す指標がしきい値より小さいとき、両者の結合を判定する(S14のY、S16)。
When the
複数のコントローラ14やアタッチメント18が存在する場合、波形比較部57は、波形の差分がしきい値より小さいペアを検出することで、結合しているコントローラ14とアタッチメント18を特定する。なおS14の判定処理は、実質的に波形の差分が基準より小さい(類似性が高い)ことを確認できれば、評価対象のパラメータは上述のとおり限定されない。またS12の波形取得とS14の判定処理は統計的な処理により同時に行うことができる。
When a plurality of
いずれにしろ結合判定部54が結合を判定したら、情報処理部58は、コントローラ14を介して得られる情報とアタッチメント18を介して得られる情報とを組み合わせて入力値とすることで、情報処理を進捗させる(S18)。例えば情報処理部58は、コントローラ14の操作ボタン42に対するユーザ操作と、アタッチメント18の発光部46の撮影画像に基づく位置情報を組み合わせ、ゲームに対する入力値とする。さらに情報処理部58は、コントローラ14のモーションセンサ41の計測値を組み合わせて入力値としてもよい。
In any case, when the
コントローラ14とアタッチメント18の結合を、所定のタイミングにおいてバックグラウンドで確認する場合、情報処理部58がユーザ操作に応じた情報処理を継続する一方、結合判定部54は当該タイミングまで確認を待機する(S20のN,S26のN、S18)。確認のタイミングが到来したら、結合判定部54の波形比較部57は再び、コントローラ14およびアタッチメント18のモーションセンサ41、44の計測値の波形を取得する(S20のY、S12)。
When the connection between the
この際は、コントローラ14と結合しているべきアタッチメント18が限定されるため、比較対象の波形も限定される。したがって情報処理部58における処理はそのまま続行し、波形比較部57はコントローラ14に所定の動きを与えることなく波形比較を行ってもよい。結合が維持されていることが波形比較部57により判定されたら(S14のY、S16)、情報処理部58はそのまま情報処理を継続する(S18)。波形比較部57はその後も、S12〜S16の結合確認を所定のタイミングで実施する(S20のY)。
In this case, since the
情報処理部58による情報処理の開始前、あるいは情報処理の途中で、S14の判定処理において波形の差分がしきい値以上であった場合、波形比較部57は、コントローラ14にアタッチメント18が結合していないことを判定する(S14のN、S22)。すると結合判定部54のユーザ通知部56は、「コントローラにアタッチメントを接続してください」といった文字情報や接続手法を表した画像などを表示装置16に表示させるなどして、結合されていない旨をユーザに通知する(S24)。情報処理部58による情報処理の途中で結合が外れた場合は、情報処理を中断させてもよい。
If the difference between the waveforms is equal to or greater than the threshold value in the determination process of S14 before the start of information processing by the
この場合も結合判定部54の波形比較部57は再び、コントローラ14およびアタッチメント18のモーションセンサ41、44の計測値の波形を取得し(S12)、結合の有無を判定する(S14)。なおコントローラ14とアタッチメント18の結合状態を改善させたユーザに、コントローラ14を介してその旨を入力させ、波形比較部57はそれを契機としてS12からの判定処理を実施してもよい。その直前にユーザ通知部56は、S10の処理を実施し、コントローラ14に所定の動きを与えるようにしてもよい。
In this case as well, the
そして結合が判定されたら(S14のY、S16)、情報処理部58はコントローラ14およびアタッチメント18を介して得られる情報を組み合わせて入力値とし、情報処理を再開させる(S18)。依然として結合されていないことが判定されたら(S14のN、S22)、ユーザ通知部56がその旨を再びユーザに通知する(S24)。ユーザによる終了要求などにより処理を終了させる必要が生じない間は、以上の処理を継続させ(S26のN)、処理を終了させる必要が生じたら全処理を終了させる(S26のY)。
Then, when the combination is determined (Y, S16 in S14), the
図8は、情報処理部58が入力値として利用できる情報を例示している。同図は、3つのコントローラa、b、cと、3つのアタッチメントA、B、Cを利用して、3人のプレイヤがゲームを行う場合に得られる情報を示している。初期状態において情報処理装置10は、どのコントローラ14にどのアタッチメント18が結合しているかがわからないため、結合判定部54が上述のとおり波形を比較して結合関係を取得する。
FIG. 8 illustrates information that can be used as an input value by the
コントローラ14に所定の動きを与えて結合を判定する場合は、1つずつ動かすことで順番に判定してもよいし、異なる動きを同時に与え並列に判定してもよい。これにより図示する例では、コントローラAとアタッチメントb、コントローラBとアタッチメントc、コントローラCとアタッチメントaの結合が判定されたことを、白抜き矢印で示している。情報処理部58は当該情報を結合判定部54から取得し、内部のメモリに保持しておくことにより、それぞれのデバイスに係る情報を組み合わせて利用する。
When the
例えば情報処理部58は図の上段に示すように、撮像装置12が撮影した画像からアタッチメントa、b、cの像を抽出することにより、色などに基づきそれぞれの位置情報を追跡し続ける。ただし実際には、位置情報は3次元空間での位置座標として得られる。一方、情報処理部58は、コントローラA、B、Cに対し各プレイヤが操作ボタン42を押下したタイミングや、押下されたボタンの種類を検知する。図の下段には、それぞれの操作タイミングを丸印で示している。
For example, as shown in the upper part of the figure, the
すると情報処理部58は上向き矢印で示すように、コントローラAが操作された時刻t1におけるアタッチメントbの位置を特定することにより、当該位置と操作されたボタンとの組み合わせにより、ゲームに対する操作内容を決定する。同様に、コントローラBが操作された時刻t2におけるアタッチメントcの位置や、コントローラCが操作された時刻t3におけるアタッチメントaの位置を特定し、それらを組み合わせることにより、各プレイヤのゲームに対する操作内容を決定する。
Then, as shown by the upward arrow, the
これにより、位置情報が求められないコントローラ14であっても、アタッチメント18を簡易な手段で結合させるのみで、位置情報が必要な情報処理を行えるようになる。なお上述のとおり、複数のデバイスを結合させることにより組み合わせる情報は図示するものに限らない。また3つ以上のデバイスを結合させることにより、3つ以上の情報を組み合わせて入力値としてもよい。
As a result, even if the
以上述べた本実施の形態によれば、個々のデバイスが内蔵するモーションセンサの計測値の波形を比較することにより、デバイス同士の結合を判定する。これにより、電気的な接続がなくとも、両者を介して個別に得られる情報を組み合わせて、情報処理の入力値とすることができる。結果として、入力装置の機能の拡張を低いコストで実現できる。また両者が固定できれば接続手段は限定されないため、接続するための機構を設けておく必要がなく、デザインに対する制約が増えることがない。 According to the present embodiment described above, the coupling between the devices is determined by comparing the waveforms of the measured values of the motion sensors built in the individual devices. As a result, even if there is no electrical connection, information obtained individually via both can be combined and used as an input value for information processing. As a result, the function expansion of the input device can be realized at low cost. Further, if both can be fixed, the connecting means is not limited, so that it is not necessary to provide a mechanism for connecting, and there is no increase in restrictions on the design.
利き手などによってアタッチメントの取り付け位置や形状を異ならせる必要もないため、同じ形状のコントローラおよびアタッチメントとしても適用範囲が広く、製造コストをより軽減させることができる。さらに実施する情報処理に応じて様々なアタッチメントを準備し、付け替えて使用すれば、元のコントローラには必要最低限の機能を設けておけばよくなるため、将来の拡張を見越した設計をする必要がない。さらにユーザそれぞれの事情に合わせ柔軟にカスタマイズができるため、購入費用を抑えられるほか、デバイスの軽量化、小型化も実現できる。 Since it is not necessary to change the attachment position and shape depending on the dominant hand or the like, the range of application is wide even for controllers and attachments having the same shape, and the manufacturing cost can be further reduced. Furthermore, if various attachments are prepared and replaced according to the information processing to be performed, the original controller only needs to have the minimum necessary functions, so it is necessary to design in anticipation of future expansion. Absent. Furthermore, since it can be flexibly customized according to each user's circumstances, the purchase cost can be suppressed, and the device can be made lighter and smaller.
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. The above-described embodiment is an example, and it is understood by those skilled in the art that various modifications are possible for each of these components and combinations of each processing process, and that such modifications are also within the scope of the present invention. is there.
8 情報処理システム、 10 情報処理装置、 12 撮像装置、 14 コントローラ、 16 表示装置、 18 アタッチメント、 41 モーションセンサ、 42 操作ボタン、 44 モーションセンサ、 46 発光部、 50 入力情報取得部、 52 計測値取得部、 54 結合判定部、 56 ユーザ通知部、 57 波形比較部、 58 情報処理部、 60 出力部。 8 Information processing system, 10 Information processing device, 12 Imaging device, 14 Controller, 16 Display device, 18 Attachment, 41 Motion sensor, 42 Operation button, 44 Motion sensor, 46 Light emitting unit, 50 Input information acquisition unit, 52 Measurement value acquisition Unit, 54 coupling judgment unit, 56 user notification unit, 57 waveform comparison unit, 58 information processing unit, 60 output unit.
Claims (11)
前記計測値の時間変化を表す波形を比較することにより、前記複数のデバイスが結合していることを判定する結合判定部と、
結合している複数のデバイスのそれぞれを介して得られる情報の組み合わせに基づき情報処理を実施する情報処理部と、
を備えたことを特徴とする情報処理装置。 A measurement value acquisition unit that acquires the measurement values of motion sensors provided by multiple devices,
A coupling determination unit that determines that the plurality of devices are coupled by comparing waveforms representing changes in the measured values over time.
An information processing unit that performs information processing based on a combination of information obtained via each of a plurality of connected devices,
An information processing device characterized by being equipped with.
当該デバイスの結合体を介して入力値を取得し、それに応じた情報処理を実施する情報処理装置と、を備え、
前記情報処理装置は、
複数のデバイスがそれぞれ備えるモーションセンサの計測値を取得する計測値取得部と、
前記計測値の時間変化を表す波形を比較することにより、前記複数のデバイスが結合していることを判定する結合判定部と、
結合している複数のデバイスのそれぞれを介して得られる情報の組み合わせに基づき情報処理を実施する情報処理部と、
を備えたことを特徴とする情報処理システム。 With multiple devices with motion sensors
It is equipped with an information processing device that acquires an input value via a combination of the devices and performs information processing according to the input value.
The information processing device
A measurement value acquisition unit that acquires the measurement values of motion sensors provided by multiple devices,
A coupling determination unit that determines that the plurality of devices are coupled by comparing waveforms representing changes in the measured values over time.
An information processing unit that performs information processing based on a combination of information obtained via each of a plurality of connected devices,
An information processing system characterized by being equipped with.
前記計測値の時間変化を表す波形を比較することにより、前記複数のデバイスが結合していることを判定するステップと、
結合している複数のデバイスのそれぞれを介して得られる情報の組み合わせに基づき情報処理を実施するステップと、
を含むことを特徴とする、情報処理装置による情報処理方法。 Steps to acquire the measured values of the motion sensors provided by multiple devices,
A step of determining that the plurality of devices are coupled by comparing waveforms representing the time change of the measured value, and a step of determining that the plurality of devices are coupled.
Steps to perform information processing based on a combination of information obtained through each of multiple connected devices,
An information processing method by an information processing device, which comprises.
前記計測値の時間変化を表す波形を比較することにより、前記複数のデバイスが結合していることを判定する機能と、
結合している複数のデバイスのそれぞれを介して得られる情報の組み合わせに基づき情報処理を実施する機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とするコンピュータプログラム。 A function to acquire the measurement value of the motion sensor provided by multiple devices, and
A function for determining that the plurality of devices are connected by comparing waveforms representing changes in the measured values over time, and a function for determining that the plurality of devices are connected.
A function that performs information processing based on a combination of information obtained through each of multiple connected devices, and
A computer program characterized by realizing a computer.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2019190246A JP2021064332A (en) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | Information processing device, information processing system, and information processing method |
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