JP2949594B2 - 動画表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アニメーション等の動きのある図形を表示
する動画表示装置に係り、特に図形の動作をプログラム
上で定義する図形動作定義装置に特徴を有するものに関
する。

〔従来の技術〕

計算機を用いた電子会議システムや、ユーザインタフ
ェースとして画像表示を行う場合において、説得力のあ
る画面や操作性を向上させるため、従来のような静的な
画面ではなく、表示画面がアニメーションのように動き
のある動的なものが要望されている。このような動画を
作成する方法として、１こまづつ作成する方法と、先に
基本図形を作成し、これに移動、回転、変形等のいろい
ろな動きを後から定義する方法が知られている。

しかし、前者の方法では、多数のこま取り用の画面デ
ータを作成するのが大変であることから、後者の動きを
後から定義する方法が注目されている。この後者の方法
では、動きは、図形の属性値（例えば、表示位置の座標
値、回転図形の場合の回転角等）を時間とともに変化さ
れることにより表現する。

この動きを定義する方法として、従来、動作開始時に
おける図形の属性値と、動作終了時における図形の属性
値とを与え、その間の属性値は例えば直線補間により求
めるキーフレーム法が一般に用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記キーフレーム法によると、複雑な
曲線の移動軌跡を描かせる場合、まずその軌跡を短い直
線で近似し、次にその各直線区間をそれぞれキーフレー
ム法で定義することから、その各区間ごとの開始位置の
開始時刻および終了位置と終了時刻を一つ一つ指定しな
ければならず、動きの定義が繁雑で手間がかかるという
問題があった。

また、アニメーションでは、定義した図形の動作につ
いて、その動作軌跡を変えずに、時間と位置の属性値の
関係だけを変えるタイミング編集等の動作編集がしばし
ば行われる。このような場合、上記従来のキーフレーム
法によれば、全ての区間の定義について時間の位置の値
を設定しなおす必要があり、動きの定義が繁雑で手間が
かかるという問題があった。

本発明の目的は、図形の動作を簡単に定義することが
でき、かつ動作のタイミング等の動作編集を容易に行え
る動画表示装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、画面表示装置
を、表示対象図形の図形データを記憶する図形定義手段
と、表示画面上での画面の動きを指定する動作データを
生成する動作定義手段と、前記図形データと前記動作デ
ータとに従って表示図形データを生成する図形生成手段
と、前記表示図形データに従って図形を表示する表示手
段とを有してなる動画表示装置において、前記動作定義
手段が、表示画面上での図形の移動、回転等の動作軌跡
を指定する動作軌跡定義手段と、前記動作軌跡上での図
形の位置等の属性値を当該動作軌跡の長さで正規化して
なる正規化属性値と動作開始からの時間との関係を規定
してなる正規化属性値データを定義する正規化属性値定
義手段と、動作開始からの時間を計時し、前記正規化属
性値データに基づいて現在時刻における正規化属性値を
求め、該正規化属性値に対応する前記動作軌跡上での図
形の属性値を求めて動作データとして出力する図形属性
計算手段とを含んでなるものとしたことを基本とする。

そして、動作のタイミング編集を容易にするため、前
記正規化属性定義手段を、前記動作軌跡上での図形の位
置等の属性値の変化を段階状に設定し、該段階状の属性
値を当該動作軌跡の長さで正規化してなる正規化属性値
と前記入力手段から入力される正規化属性値指令値との
関係を規定してなる正規化属性値データを定義するもの
とし、前記図形生成手段を、前記入力手段から入力され
る正規化属性値の指令値と前記正規化属性値データに基
づいて前記指令値に対する正規化属性値を求め、該正規
化属性値に対応する前記動作軌跡上での図形の属性値を
求めて動作データとして出力するものとしたことを特徴
とする。

また、前記動作軌跡を、有向線分を用いて規定するこ
とができ、同様に前記正規化属性値の時間との関係、前
記正規化属性値と指令値との関係も、有向線分を用いて
規定することができる。

また、前記動作定義手段を複数設け、該各動作定義手
段がそれぞれ異なる動きを定義してなる動作データを出
力するものとし、前記図形生成手段が前記異なる動きを
定義してなる動作データに基づいてその複数の動きを組
み合わせた表示図形データを生成するものとすることが
できる。

なお、前記図形の属性値は、図形の位置、回転角、
色、線の属性、拡大率、縮小率、特徴点などの変形属
性、透過性、フェード等の出現属性等の動作により変化
する属性である。

また、前記正規化属性値定義手段が、前記正規化属性
値と時間との異なる関係を規定した複数の正規化属性値
定義データを有してなり、前記入力手段により一の正規
化属性値定義データを指定するようにすることができ
る。

〔作用〕

このように構成されることから、本発明によれば、次
の作用により上記目的が達成される。

すなわち、本発明においては、図形の動作を定義する
手段を、動作軌跡定義手段と正規化属性値定義手段とに
分け、前者は図形の変化の範囲つまり動作の軌跡のみを
規定し、後者はその動作軌跡上の図形の属性値（位置
等）を正規化して取り扱い、そして正規化属性値と動作
の時間との関係のみを規定することにより、所望の動き
を表示図形に与えることができる。

特に、図形の属性値を正規化して取り扱うことから、
分かり易い動作定義を実現できる。

また、動作軌跡と、動作軌跡上の図形の属性値と動作
の時間との関係を、独立に規定することができる。これ
により、動作軌跡が同一で、動作タイミング等を異なる
ものに編集する場合には、正規化属性値と時間の関係の
みを変更すればよいので、効率的に動作編集を行うこと
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図に本発明の一実施例の動画表示装置のブロック
構成図を示す。本実施例の動画表示装置は、入力手段10
0、図形定義手段101、動作定義手段102、図形生成手段1
06、表示手段107を含んで構成されている。動作定義手
段102は、動作軌跡定義手段103、正規化属性値定義手段
としての正規化位置定義手段104、図形属性計算手段105
を含んで構成されている。

図形定義手段101は、表示対象図形の基本図形データ
（パターンデータ）を記憶している。図形データは図形
を構成する点、線等の要素の相対位置を規定してなるデ
ータである。動作定義手段102は、図形の動きを定義す
るもので、図形の位置、回転角等の属性値と時間との関
係を規定する動作データを生成する。図形生成手段106
は、前記基本図形データと動作データとを入力し、これ
らに基づいて図形の位置等の属性値と時間とを含む表示
図形データを生成する。表示手段107は、表示図形デー
タを入力し、そのデータに従って動画を表示する。動作
軌跡定義手段103は、図形の移動、回転等の動きの範囲
である軌跡のみを定義してなる動作軌跡データを記憶し
ている。正規個位置定義手段104は、図形の動作軌跡上
の位置と時間との関係のみを定義してなる正規化位置デ
ータを記憶している。図形属性手段105は、前記動作軌
跡データと正規化位置データとを用いて、ある時刻にお
ける動作軌跡上の図形の位置座標を求め、これを動作開
始時刻から動作終了まで求めてなる動作データを、図形
生成手段106に出力する。入力手段100は、図形定義手段
101に対し表示する基本図形を指示する表示図形指令を
入力可能になっており、予め図形定義手段101に記憶さ
れている基本図形データ群の中から所望の図形を選択す
る。記憶されていない図形については入力手段100から
基本図形データを入力する。また、入力手段100は、動
作定義手段102に対し、図形の動きに関する指令やデー
タを入力する。例えば、動作軌跡定義手段103に、表示
画面上の図形の初期位置、終了位置、必要な場合は途中
位置等の位置データ、移動、回転、縮小、拡大、変形、
色変化等の動きに関する指令を入力する。また、正規化
位置定義手段104に、移動や回転の初期位置から途中位
置および終了位置までの所要時間や、前記動作軌跡上に
おける図形の移動速度、速度変化、戻り動作、繰り返し
動作、またはステップ動作等を時間と正規化位置（属性
値）の関係で表した正規化位置データを入力する。な
お、正規化位置データは、予めいくつかのパターンデー
タとして記憶させておき、所望のパターンを入力手段10
0で指定するようにしてもよい。

ここで、本実施例の詳細構成を動作とともに説明す
る。まず、第１図に示すように、汽車の図形を初期位置
（x0,y0）から直線的に終了位置（x1,y1）まで、t0から
t1時間で移動させるものとする。このような移動を行わ
せるため、動作軌跡定義手段103において、座標（x0,y
0）を初期位置として座標（x1,y1）を終了位置とする直
線で図形の動作軌跡を定義し、その動作軌跡データを出
力する。次に、正規化位置定義手段104において、その
動作軌跡上の図形の位置と時間の関係を定義する。ここ
で、正規化位置とは、動作軌跡の全長を１とし、これに
対する初期位置からある時刻における図形の位置までの
距離の割合をいう。したがって、軌跡の初期位置（x1,y
0）は正規化位置０であり、終了位置（x1,y1）は正規化
位置１となる。本実施例の場合、正規化位置定義手段10
4では、動作開始時に（x0,y0）の位置におり、それから
t1時間後に終了位置（x1,y1）に到達し、その間を直線
的に等速で移動するから、第１図に示すように、時刻t0
で正規化位置０、時刻t1で正規化位置１となる直線で時
間と正規化位置との関係を定義し、これを正規化位置デ
ータとして出力する。次に、図形属性計算手段105で
は、前記動作軌跡データと正規化位置データとを取り込
み、まず動作時間t0→t1に対する動作開始からある動作
時刻までの時間の相対時間を求める。次に、正規化位置
定義手段104内の時間と正規化位置との関係を参照し、
現在時刻における正規化位置を計算する。そして、動作
軌跡定義手段103内の動作軌跡データを参照し、その正
規化位置に対応する動作軌跡上の位置を求めて図形の現
在時刻における動作軌跡上の位置を求める。ここで、正
規化位置をｐとすると、現在時刻における図形の位置座
標（x,y）はそれぞれ次式で求めることができる。

ｘ＝x1・ｐ＋（１−ｐ）・x0 ｙ＝y1・ｐ＋（１−ｐ）・y0 ただし、０≦ｐ≦１ そして、移動開始時から一定時間ごとの図形の位置座
標（x,y）を求めて動作データとして図形生成手段106に
出力する。図形生成手段106では、図形定義手段101に記
憶されている汽車の図形を取り出し、図形属性計算手段
105から出力される図形の動作データに従い、表示図形
データを生成する。表示手段107では、入力される表示
図形データに基づいて、初期位置から終了位置まで一定
の速度で移動する汽車の図形を表示する。

このように、本実施例によれば、基本的な動作（移
動）とその軌跡を動作軌跡定義手段103で規定し、その
動作の速度を正規化位置定義手段104で規定するように
していることから、動作の速度を変化させる場合は、従
来のように、動作軌跡をいくつかの区間に区別して各区
間ごとに動きを定義することなく、正規化位置の定義だ
けを変更すればよいので動画の定義が容易になる。すな
わち、例えば、第１図に示すように、正規化位置の定義
を上に凸の曲線とすれば、開始時は速く、終了時は遅い
速度の動作を容易に実現することができる。

次に、第１図実施例において、正規化位置の定義を変
更することにより、動作の変更を行わせる方法について
説明する。アニメーション等でよく行われる変更は、タ
イミングや移動態様の変更である。第２図を用いて、そ
の変更を実現法について述べる。第２図では、第１図で
定義した初期位置から終了位置方向に直線的に移動する
動作をt1時に軌跡の半分を到達し、t2時に再び初期位置
に戻る動作に変更する例を示す。このような場合は、正
規化位置定義手段104の関数を、第１図のような直線的
な関数から第２図に示すような折れ線（t0で初期位置、
時刻t1で1/2、時刻t2で初期位置となる折れ線）の関数
に変更する。これにより、図形属性計算手段105は、経
過時間から正規化位置を計算する際に、この新しい関数
で正規化位置の計算を行う。表示部107では、動作図形
は、与えた折れ線関数に従い、初期位置（x0,y0）から
動きだし、t1時間で軌跡の半分の位置に到達し、t2時に
また初期位置に戻るという動きをする。

このように、基本動作軌跡データが同じで、動作軌跡
上の位置と時間との関係を変更する場合には、正規化位
置定義手段104内のデータを変更するだけで動作変更を
行うことができる。また、時間と位置変化とを関係を定
義する場合も、軌跡の半分の位置などの正規化された値
で表現する事ができるため、動作の定義を簡単かつ効率
的に行う事ができる。

また、動作軌跡が第３図のように複雑な図形であって
も、動作自体は、動作軌跡を線形に補間するといったよ
うに、時間と動作軌跡との関係が単純な場合がある。従
来では、このような場合でも、動作軌跡の補間点、並び
に、時間の動作軌跡との関係の補間点の全てに対して、
時間とその時間での属性値を指定していた。しかし、本
実施では、動作軌跡の定義と、時間と動作軌跡上の図形
位置との関係の定義とを独立に定義することができる。
したがって、動作軌跡定義手段103で、その複雑な動作
軌跡図形を定義し、正規化位置定義手段104では、動作
開始時刻と終了時刻間での軌跡上の正規化位置とを結ぶ
線分で正規化位置と時間との関係を定義することができ
る。このように、本実施例では、動作軌跡定義とその動
作軌跡上の図形位置と時間と関係の定義を、それぞれの
定義に必要なだけのデータを用いて定義すれば良く、従
来のような全補間点での時間や位置等の属性値を指定す
る方法に比べ、動作定義に必要なデータ量を削減するこ
とができ、動作定義が容易になる。

次に第２の実施例として、第４図を用いて、スライド
スイッチのスイッチ部のように、画面上のマウス等の入
力装置の指示に合わせて、スイッチ表示装置を変える図
面の動作定義法について説明する。

図形定義手段101に、動作対象となる図形（スイッチ
部）を定義する。本実施例で実現するスイッチ部の動作
として次のような動作を考える。つまり、このスイッチ
は、左右にステップ的に動作し、マウス100Aの示す画面
座標のｘ値に一番近い場所にスイッチを移動する。この
動作は次のように定義することができる。まず、動作軌
跡定義手段103に図形の動作軌跡を定義する。このスイ
ッチの場合には、動作軌跡が前記実施例と同じく、図形
の位置を変化させるものであり、その軌跡は第４図のよ
うに横方向の直線となる。次に、正規化位置定義手段40
4を定義する。前記実施例では、入力値が所要時間であ
ったが、本実施例の場合は、マウス100Aからの入力画面
座標（x,y）である。従って、この正規化位置定義手段4
04では、この画面座標（x,y）と動作軌跡の正規化位置
とを関係を定義する。本スイッチの場合には、移動位置
が、マウス100Aからの入力画面座標のｘ座標値にのみ依
存するため、マウスの入力座標のｘ座標値と軌跡の正規
化位置との関係を定義することになる。また、本スイッ
チは、ステップ的な動きをするので与えられたｘ値に対
して階段的な関数を用いることにより表現できる。従っ
て、正規化位置定義手段404の定義は、第４図に示すよ
うな階段関数となる。

実際に動作を行う際には、まず、マウスなどの入力手
段100Aから座標が、図形属性計算部405に入力される。
そこで、正規化位置定義手段404の入力座標と正規化位
置との関係から、その入力座標に対応する動作図形の動
作軌跡上の正規化位置を計算する。その後、前記実施例
と同様に、動作軌跡定義手段103の動作軌跡データと動
作軌跡上の図形の正規化位置とから図形位置を求め、求
めた図形位置データに従い、図形定義手段101の図形デ
ータを用いて、図形生成手段106で表示図形データを生
成し、表示手段107で表示する。

以上のように、スイッチなどの座標位置のように時間
以外の入力に対して動作する図形の場合にも正規化位置
定義手段404内のデータを、その入力と正規化位置との
関係に変更するだけで簡単に記述することができる。次
に第３の実施例として、動作定義手段102内の各関係を
有向線分を用いて定義する場合について説明する。本実
施例では、有向線分の図形を定義するため、ペンを用い
て図形を描くような定義方法を用いる。その命令とし
て、次の〜の命令を用いる。ここでは、２次元空間
の場合について述べるが、３次元空間に関しても、座標
系の座標指定を増やすことにより対応できる。

currentpoint:現在のペン位置を報告する。

x y moveto:座標（x,y）にペンアップ（ペンを持ち上
げた状態） x y lineto:現在のペン位置から座標（x,y）にペンダ
ウン（ペンを下ろした状態）で直線的に移動する。

x1 y1 x2 y2 x3 y3 curveto:現在のペンの位置から現
在の座標と指定された３つの座標（x1,y1）、（x2,y
2），（x3,y3）の４点で構成されるベジエ曲線上をペン
ダウンで移動する。

closepath:現在のペンの位置から直前のmovetoの指定
位置までペンダウンで移動し、閉図形を作成する。

本システムでは、上記の命令〜によって定義され
た図形（特にcurveto）を第５図に示すような直線（１
〜ｎ）群に近似分解し、リスト構造を用いて管理する。
図形のヘッダ部501には、その図形の全長TLの直線群へ
のポインタLPを記憶しておく。各直線１〜（ｎ−１）の
プリミティブ502と最後の直線ｎのプリミティブ503に
は、その直線の開始点座標（x0,y0）、終点座標（x1,y
1）、開始点からその直線までの長さL0、その直線を含
む長さL1、次の直線へのポインタNLPを記憶する。ここ
で、最後の直線プリミティブ503のポインタNLPには、−
１が記憶されており最後の直線であることを示す。

第１図と同一の装置を用いて構成すれば、動作軌跡定
義手段103は動作軌跡データを、上記の命令群に用いる
ことにより、記述することができる。動作軌跡データを
上記の方法で記述した場合、図形属性計算手段104で
は、軌跡上の正規化位置をｐとすると、まず、L0≦（ｐ
・TL）≦L1となる直線を探し、次式の計算により、正規
化位置に対応する動作軌跡上の座標（図形の属性値）を
求める。

ｔ＝（ｐ・TL−L0）／（L1−L0）とすると、 ｘ＝x0＋ｔ・（x1−x0） ｙ＝y0＋ｔ・（y1−y0） また、正規化位置定義手段104においても上記の図形
命令を用いて、その関係を記述することができる。その
とき、上記図形座標（x,y）の代わりに、時間ｔ、相対
位置ｐとの構成する空間（t,p）上で図形を定義する。
図形属性計算手段105では、まず、t0≦ｔ≦t1となる直
線を探しだし、次式の計算により、その時間に対応する
動作軌跡上の正規化位置を得ることができる。

ｐ＝p0＋（ｔ−t0）・（p0−p1）／（t0−t1） なお、時間以外の入力値に対する動きに対しても、上
記の図形命令を用いて記述することができ、第４図の図
形属性計算手段405でも同様に計算することができる。
以上のように、前記の図形命令を用いて、各動作定義手
段102の各データを記述することができる。これによ
り、図形を用いて動作を定義することができ、動作定義
が簡単になる。

第６図に、複雑な動作を複数の動作の組み合せとして
表現する実施例を示す。この実施例では、回転しながら
移動する動きを定義する。この動きは、移動と回転の二
つの動きからなり、第１図実施例と同様の動作定義手段
102a,102bを２つ用いてそれぞれの動きを定義する。第
６図の動作定義手段102aは時間と図形の位置との関係を
定義しており、移動動作を記述する。また、動作定義手
段102bは、時間と図形の回転角との関係を定義してお
り、回転動作を記述する。動作が開始されると、その図
形に関する動作を記述する動作定義手段102a,102bの各
図形属性計算手段により、その時間に対応する位置と回
転角の属性値が、第１図実施例と同様に計算される。図
形生成手段106では、動作定義手段102a,102bで計算され
た属性値を全て参照し、その属性に従い、図形定義手段
101の図形データにより表示図形データを生成する。以
上の操作により、表示手段107では、移動と回転の組み
合わされた動きを有する図形が表示される。

以上のように、本実施例によれば、複数の動作定義手
段を用い、それらの動作を組み合わせることにより、更
に複雑な動作を簡単に記述することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、図形の動作を
定義する手段を、動作軌跡定義手段と正規化属性値定義
手段とに分け、前者は図形の変化の範囲つまり動作の軌
跡のみを規定し、後者はその動作軌跡上の図形の属性値
（位置等）を正規化して取り扱い、そして正規化属性値
と動作の時間との関係のみを規定することにより、所望
の動きを表示図形に与えるようにしていることから、次
の効果が得られる。

図形の属性値を正規化して取り扱っていることから、
分かり易い動作定義を実現できる。

また、動作軌跡と、動作軌跡上の図形の属性値と動作
の時間との関進を、独立に規定することができる。これ
により、動作軌跡が同一で、動作のタイミング等を異な
るものに編集する場合には、正規化属性値と時間の関係
のみを変更すればよいので、効率的に動作編集を行うこ
とができる。

また、一の動作軌跡に対して、正規化属性値と時間と
の関係を色々変更することにより、一の動作軌跡に多様
な動きを与えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のシステム構成図、第２図と
第３図はそれぞれ第１図実施例の図形の動きを変更した
場合の説明図、第４図は本発明の他の実施例のシステム
構成図、第５図は有向線分を用いて定義する場合の内部
データの管理を説明する図、第６図は本発明の他の実施
例のシステム構成図である。 100……入力手段、101……図形定義手段、102,102a,102
b,102c……動作定義手段、103……動作軌跡定義手段、1
04……正規化属性値定義手段、105……図形属性計算手
段、106……図形生成手段、107……表示手段、404……
正規化属性値定義手段、405……図形属性計算手段。

フロントページの続き (72)発明者 谷藤 真也 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−143676（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06T 13/00 G06T 15/70

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力手段と、表示対象図形の図形データを
   記憶する図形定義手段と、表示画面上での図形の動きを
   指定する動作データを生成する動作定義手段と、前記図
   形データと前記動作データとに従って表示図形データを
   生成する図形生成手段と、前記表示図形データに従って
   図形を表示する表示手段とを有してなる動画表示装置に
   おいて、前記動作定義手段が、表示画面上での図形の移
   動、回転等の動作軌跡を指定する動作軌跡定義手段と、
   前記動作軌跡上での図形の位置等の属性値の変化を階段
   状に設定し、該階段状の属性値を当該動作軌跡の長さで
   正規化してなる正規化属性値と前記入力手段から入力さ
   れる正規化属性値の指令値との関係を規定してなる正規
   化属性地データを定義する正規化属性値定義手段と、前
   記入力手段から入力される正規化属性値の指令値と前記
   正規化属性値データに基づいて前記指令値に対する正規
   化属性値を求め、該正規化属性値に対応する前記動作軌
   跡上での図形の属性値を求めて動作データとして出力す
   る図形属性計算手段とを含んでなることを特徴とする動
   画表示装置。
2. 【請求項２】前記動作定義手段が複数設けられ、該各動
   作定義手段がそれぞれ異なる動きを定義してなる動作デ
   ータを出力するものとされ、前記図形生成手段が前記異
   なる動きを定義してなる動作データに基づいてその複数
   の動きを組み合わせた表示図形データを生成するもので
   ある請求項１に記載の動画表示装置。
3. 【請求項３】前記図形の属性値が、図形の位置、回転
   角、色、線の属性、拡大率、縮小率、特徴点などの変形
   属性、透過度、フェード等の出現属性等の動作により変
   化する属性である請求項１に記載の動画表示装置。
4. 【請求項４】前記正規化属性値定義手段が、前記正規化
   属性値の時間との異なる関係を規定した複数の正規化属
   性値定義データを有してなり、前記入力手段により一の
   正規化属性値定義データを指定することを特徴とする請
   求項１に記載の動画表示装置。