JP3068550B2 - グラフィック環境設計システム及び方法 - Google Patents

グラフィック環境設計システム及び方法

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JP3068550B2
JP3068550B2 JP7054698A JP7054698A JP3068550B2 JP 3068550 B2 JP3068550 B2 JP 3068550B2 JP 7054698 A JP7054698 A JP 7054698A JP 7054698 A JP7054698 A JP 7054698A JP 3068550 B2 JP3068550 B2 JP 3068550B2
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キャロル・ストロヘッカー
バーバラ・バロス
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ミツビシ・エレクトリック・インフォメイション・テクノロジー・センター・アメリカ・インコーポレイテッド
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/10—Geometric effects

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、コンピュータ化
した仮想現実場所等のグラフィック環境を設計するグラ
フィック環境設計システム及び方法に関し、特に、複数
の作成者及び参加者でグラフィック環境を設計するシス
テム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】仮想現実システムは、現実または想像上
の場所での情景を表示する画像をユーザに示す。そのよ
うなシステムでは、ユーザはその場所を動き回るか、情
景を変える行動を取ることができる。例えば、屋外の場
所では、ユーザは街路または通路を進んで、建物、木及
び他のオブジェクトを通り過ぎることができる。ユーザ
が移動すると、情景が変化する。ユーザは、様々な方向
に顔を向けることができ、それによっても情景が変化す
る。ユーザはまた、オブジェクトを取り上げることがで
きる。仮想現実システムの作成者にとって困難なことの
１つは、異なった特徴を有する多数の情景を作成しなけ
ればならないことである。一般的に、これは各場所でオ
ブジェクト（例えば、建物、木、車両等）を特定するこ
とによって行われる。
【０００３】仮想現実システムは多くの参加者を含むこ
とが多い。参加者は、その場所で動き回って互いに対話
する。一般的に参加者は、仮想現実場所について異なっ
た目標、目的及び期待を持っている。場所の設計は、こ
れらの違いを明らかにしなければならない。より多くの
多様を与えるため、システム作成者は、対応の特徴を備
えたその場所の部分の生成を参加者が補助できるように
してもよい。多数の参加者による作成によって、統合及
び合同作業という別の問題がさらに生じる。
【０００４】ルーカスフィルム・ゲームズ(Lucasfilm G
ames)は、多数ユーザのオンラインシミュレーション世
界である「ハビタット(Habitat)」と呼ばれるシステム
を作成した。この世界に関するオペレーション及び問題
が、Ｃ．モーニングスター(Morningstar)及びＦ．Ｒ．
ファーマー(Farmer)の「ルーカスフィルムズのレッス
ン、ハビタット」のサイバースペース：第１ステップ
（Ｍ．ベネディクト(Benedikt)編、１９９１年）に論じ
られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このシステムでは、オ
ンラインの参加者が、世界の景色を、その世界の中で行
動する自分自身及び他の参加者を表すキャラクタと共に
見る。ハビタットの問題の１つは、何千または何万の参
加者の人口を支えることができるようにした世界の作成
であった。ハビタットの作成者は、世界全体を中央で計
画して生成しようとした。参加者が多数であれば、世界
は大きく、また様々な参加者の興味を引く行動を含まな
ければならなかった。このため、多くの建物、道路網、
オブジェクト及び領域の設計が必要であった。さらに、
興味を引き起こすため、その設計は多様でなければなら
なかった。それぞれの設計及び構成は現実世界でも仮想
現実でもおもしろくない。これは、中央の計画者にとっ
て非常に困難であることがわかった。このため、多様な
大規模仮想現実環境を作成できるシステムが望まれてい
る。
【０００６】都市計画者は、一般的な用語で場所を説明
するシステムを使用してきた。ケビン・リンチ(Kevin L
ynch)の「ジ・イメージ・オブ・ザ・シティ」（１９６
０年）は、都市または領域の観念像を作り出すために人
々が使用する５つの要素を説明している。「地域：Dist
ricts」は、幾つかの共通の識別特性を有する近隣地区
等の広い領域である。「通路：Paths」は、オブザーバ
が移動できる道路または歩道等の道筋である。「縁部：
Edges」は、地域間の境界である。「ノード：Nodes」
は、オブザーバの移動の発着点となる特定オブジェクト
である。最後に、「ランドマーク：landmarks」は、局
所的または地球的に一般方位を定めるために使用される
点である。
【０００７】これらの構成要素は現実世界の都市または
他の場所を理解、説明及び設計するために使用されてい
るが、それらは仮想現実環境内の場所の設計には使用さ
れていなかった。従って、多くの参加者が仮想現実場所
を生成できるようにするシステムが望まれている。ま
た、仮想現実環境を構造化するシステムも望まれてい
る。さらに、環境の作成に多様性が得られるようにする
システムが望まれている。
【０００８】この発明は、上述した点に鑑みてなされた
もので、都市計画構成要素を適用することによって多く
の参加者が仮想現実場所を生成できると共に仮想現実環
境を構造化することができ、さらに、環境の作成に多様
性が得られるようにすることができるグラフィック環境
設計システム及び方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決しようとする手段】この発明に係るグラフ
ィック環境設計システムは、環境を生成するコンピュー
タシステムであって、環境内の要素及びそれらの場所を
表すデータを受け取る入力手段と、環境の概念表示を生
成する概念生成手段と、上記概念表示を特定場所での環
境内で視野に現れる地面高さの景色を表す少なくとも１
つの情景に変換する変換手段と、上記概念表示の少なく
とも１つと上記少なくとも１つの情景を表示するディス
プレイとを有し、上記データは、上記環境内に領域を定
める複数の地域と、地域間の境界を定める縁部とを備え
ており、さらに、上記地域の各々について、それぞれの
地域を区別する特徴を受け取る特徴受け取り手段を有
し、上記変換手段は、上記概念表示を、特定場所を含む
地域の特徴に基づいた少なくとも１つの情景に変換する
するものである。
【００１０】また、上記入力手段は、複数のユーザ入力
手段を備えており、ユーザ入力手段の各々は、複数のユ
ーザの一人からデータを受け取ることを特徴とするもの
である。
【００１１】
【００１２】
【００１３】また、上記特徴は、各地域内に存在するオ
ブジェクトの形式を含み、上記少なくとも１つの情景
は、特定場所を含む地域に対応した形式のオブジェクト
を含むことを特徴とするものである。
【００１４】また、上記データは、上記環境内のノード
場所にオブジェクトを定める複数のノードを含み、上記
特定場所が上記少なくとも１つのノードに対応したノー
ド場所付近である時、上記少なくとも１つの情景が少な
くとも１つのノードの表示を含むことを特徴とするもの
である。
【００１５】また、上記変換手段は、特定場所にオブジ
ェクトを識別する手段と、識別されたオブジェクトの表
示を合成して斜視図を作成する手段とを備えていること
を特徴とするものである。
【００１６】また、さらに、上記環境内に歩道を定める
歩道確定手段を有しており、上記変換手段は、上記概念
表示を歩道に沿った一連の特定場所での景色を表す一連
の情景に変換する手段を含むことを特徴とするものであ
る。
【００１７】
【００１８】また、上記データは、上記環境内に複数の
通路を含み、上記歩道の少なくとも一部分が１つの通路
の少なくとも一部分と一致することを特徴とするもので
ある。
【００１９】また、この発明に係るグラフィック環境設
計方法は、仮想現実環境を生成する方法であって、環境
内の要素及び対応の場所を表すユーザ入力データを受け
取る段階と、各要素を対応場所に表示した状態で環境の
概念表示を表示する段階と、概念表示に基づいて特定場
所における環境内で視野に現れる地面高さの景色を表す
少なくとも１つの情景を生成する段階と、少なくとも１
つの情景を表示する段階とを有し、上記受け取り段階
は、環境内の重複しない複数の地域の地域データを受け
取る段階と、地域間の境界を定める縁部データを受け取
る段階と、各地域に対応した特徴データを受け取る段階
とを含み、上記少なくとも１つの情景は、上記特定場所
を含む地域に対応した特徴を有するするものである。
【００２０】また、上記受け取り段階は、複数のユーザ
からユーザ入力データを受け取ることを含むことを特徴
とするものである。
【００２１】
【００２２】
【００２３】また、上記生成段階は、特定場所にオブジ
ェクトを識別する段階と、識別されたオブジェクトの表
示を合成して斜視図にする段階とを含むことを特徴とす
るものである。
【００２４】また、上記生成段階は、一連の隣接場所で
の一連の情景を生成する段階を含むことを特徴とするも
のである。
【００２５】さらに、上記生成段階はさらに、一連の場
所のうちの次の隣接場所を識別する少なくとも１つのユ
ーザ入力を受け取ることを含むことを特徴とするもので
ある。
【００２６】
【発明の実施の形態】この発明において、環境は、地域
（districts）、通路（paths）、縁部（edges）、ノー
ド（nodes）及びランドマーク（landmarks）を環境内に
定めることによって作成される。地域はさらに、その地
域を表す特徴、例えばその地域内のオブジェクトの形式
及びスタイルによって定められる。環境内を移動中の参
加者に与えられる情景が、その環境内の地域の特徴に基
づいて生成される。特に参加者は、特に指定された通路
を含んでも含まなくてもよいが、環境内を通るように定
められた歩道に沿って移動する。歩道に沿った位置にお
いて、各地域内の特徴を示すか、または様々なノード及
びランドマークを示す記憶像に基づいて情景が展開され
る。
【００２７】この発明は、図１にブロック図で示されて
いるシステムのようなコンピュータシステムを使用し
て、グラフィック環境を作成、記憶及び変更すると共
に、環境の情景を生成することによって実行される。シ
ステムの機能を実行するため、ＣＰＵ１０がメモリ２０
に記憶された命令を処理する。ユーザまたは参加者の各
々は、ＣＰＵ１０に接続される端末４０、５０を備えて
いる。各ユーザ端末は、処理の一部を実行する個別コン
ピュータを含むことができる。最低限でも、各端末はキ
ーボード４２、５２等の入力装置と、システムと対話す
るためのディスプレイ４１、５１等の出力装置を備えて
いる。もちろん、他の形式の入力装置及び出力装置を用
いることもできる。個別入力ポート３０をＣＰＵに接続
して、システムで使用するデータを入力することができ
る。
【００２８】入力されるデータは、環境の設計または環
境内に情景を展開する際に使用される特定要素を含むこ
とができる。メモリ２０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ
ＯＭ及びそれらの組み合わせ等の様々な種類の１つまた
は複数にすることができるが、ＣＰＵを作動させる命令
と、環境及びその環境から情景を生成するデータの両方
を記憶できる十分な大きさでなければならない。もちろ
ん、図１に示されているような単一メモリではなく、複
数の異なったメモリを使用してデータを記憶することも
できる。
【００２９】図２は、この発明のシステムを使用した環
境の設計を示している。図示のように、環境は、都市の
像を説明する際にリンチによって識別された５要素を使
用して設計される。参加者または作成者は、これらの要
素を選択して環境内の様々な場所に配置することによっ
て環境を増やす。環境を変更する時、図２に示されてい
るように、環境の景色をユーザのディスプレイ４１に表
示する。キーボード４２または他の入力装置を使用し
て、ユーザは特定要素を選択してディスプレイ上の環境
内に配置する。ユーザはまた、要素の特徴を入力するこ
とができる。特に、ノードやランドマークである実際の
オブジェクトを識別する必要がある。
【００３０】図２に示されているように、環境１００は
地域１１１、１１２、１１３を備えている。各地域は、
環境内に情景を生成するために使用される一定の境界及
び特徴を備えている。縁部または境界１２１、１２２
は、地域を分割して、異なった領域の特徴間で変化が生
じる場所を表している。もちろん、地域の配置がそれら
の間の境界を識別するので、縁部を特に識別する必要は
ない。ノード１３１、１３２が、様々な中心地、例えば
環境内の特定の建物または他の場所等を表している。ラ
ンドマーク１４１、１４２も、環境内の特定要素、例え
ば山や目立つ建物を表している。通路１５１、１５２
が、環境内の地域を通過するように示されている。最後
になるが、参加者の一人の環境を通る進行を表す歩道１
６０が環境内に定められている。歩道は、都市計画構成
要素の１つではない。むしろ、それは仮想現実環境内の
情景を生成するために使用される。
【００３１】環境を作成し、参加者用の歩道を配置すれ
ば、システムは環境を通る歩道に沿った移動を表す１組
の情景を生成する。情景のフォーマットの１つが図３に
示されている。図２は環境の概念的「鳥瞰図」を示して
いるが、情景は歩道に沿った特定場所の地面高さの景色
を示している。本質的に情景は、概念的な都市図から環
境の一部である構造要素を特定の人が見る図に変えたも
のである。図３に示されているように、情景は、合成オ
ブジェクトの斜視図にすることができる。これらのオブ
ジェクトには、地面２３０と、空２２０と、建物２３
１、２３２の前面と、特定の独立したオブジェクト、例
えば木２４１またはパーキングメータ２４２を含むこと
ができる。もちろん、さらに高等な表示システムでは、
情景を歩道に沿って配置された特定オブジェクトの現実
的三次元像として発展させることができる。
【００３２】環境内に作成された特定のノード及びラン
ドマークに加えて、各地域を表す特定の特徴を選択する
ことによって、環境の多様性が得られる。地域の特徴
は、歩道に沿って存在する構造物の形式を定めることが
できる。例えば、ある地域に一定形式の建物（木材の下
見板張りの３層）、一定形式の通路（アスファルト舗装
道路にレンガ敷き歩道を付けたもの）、及び道筋に沿っ
た特定のオブジェクト（木、消火栓、パーキングメー
タ）を設けることができる。
【００３３】これらの情景は歩道に沿った移動を表すよ
うに展開するので、その情景内のオブジェクトは、その
情景が対応する地域の特徴に基づいている。参加者が歩
道に沿って別の地域内へ移動すると、情景の趣が変化す
る。情景内のオブジェクトは、新しい地域の新しい特徴
を反映するように改められる。地域を都市の場所として
説明してきたが、環境が都市に限定されることはない。
地域は、公園、荒れ地、山、水域または特定のオブザー
バが出合う他の領域等の、共通の特徴を有する自然領域
を表すこともできる。
【００３４】図４は、この発明によって実施される機能
をブロック方式で示している。最初の３ステップ３１
０、３２０、３３０は、環境の概念図の生成に関するも
のである。ステップ３１０で、ユーザは特定の要素及び
環境内でのそれらの場所を入力する。要素及びそれらの
場所の指定に加えて、ユーザは要素の外見を定めるデー
タを含む必要があるであろう。
【００３５】要素を選択して配置すると、システムは都
市の概念図を生成する（ステップ３２０）。この図が図
２に示されている。ユーザが環境内で動作するため、歩
道を環境内に決定しなければならない（ステップ３３
０）。この歩道は、図２の歩道１６０で示されているよ
うに、事前計画することもできるが、参加者が環境と対
話しながらリアルタイムで改めることもできる。様々な
地域の一定の特徴を事前に定めて、補助データベースに
記憶する。地域特徴は、ステップ３３０で識別される。
【００３６】前述したように、地域の特徴が、その地域
内で出合うオブジェクトの形式及びオブジェクトの外観
を識別する。最後に、ステップ３５０で、システムは、
歩道に沿って出合う情景を生成する。情景は、環境内で
その各々が位置している地域の特徴に基づいて生成され
る。
【００３７】図４に示されているように、この発明のシ
ステムは、ステップ３１０〜３５０の各々をまっすぐ進
む必要はない。むしろ、ユーザはいずれのステップから
も他のステップへ進んで、環境を変化させたり、環境を
通る歩道を改めることができる。
【００３８】以上のように、上記実施の形態を要約する
と、次のとおりである。仮想現実環境を生成するシステ
ムは、都市計画の原理を適用しており、参加者は、環境
の一定のオブジェクトまたは特徴を指定または変更する
ことによてシステムと対話する。環境は、同様な情景特
徴を有する地域の指定を含み、通路が、環境内に地域を
通る道筋を定める。特定の中心点またはランドマークを
環境内の場所に識別することができる。環境の概念図を
作成するのに加えて、システムは、環境を通る指定歩道
に沿った参加者の移動を表す１組の情景を生成する。情
景は、オブジェクトの合成像として斜視図で生成され
る。情景内に合成図を形成するオブジェクトは、その情
景が当てはまる地域の特徴に基づいて決定される。
【００３９】以上にこの発明の幾つかの実施の形態を説
明してきたが、上記説明は例として挙げられているだけ
であって、単に説明のためのもので、制限的ではない。
様々な変更及び他の実施の形態は、当該技術分野におい
て通常の技量を有する者の能力の範囲内にあり、添付の
請求項によって定められる発明の範囲に入るものと考え
られる。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、都市
計画構成要素を適用して、環境内の要素及びそれらの場
所を表すデータを受け取り、環境の概念表示を生成し、
上記概念表示を特定場所での環境内で視野に現れる地面
高さの景色を表す少なくとも１つの情景に変換し、上記
概念表示の少なくとも１つと上記少なくとも１つの情景
を表示するようにしたので、多くの作成者及び参加者に
よって仮想現実場所等のグラフィック環境を作成するす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のシステムに使用できるコンピュー
タシステムのブロック図である。
【図２】 この発明のシステムに使用して作成された環
境のグラフィック描画を示している。
【図３】 この発明の街路レベルの情景を示している。
【図４】 この発明の作動ステップを示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
１０ ＣＰＵ、２０ メモリ、３０ 入力ポート、４
０、５０ 端末、 ４１、５１ ディスプレイ、４２、５２ キーボード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 597067574 201 ＢＲＯＡＤＷＡＹ， ＣＡＭＢＲ ＩＤＧＥ， ＭＡＳＳＡＣＨＵＳＥＴＴ Ｓ 02139， Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 キャロル・ストロヘッカー アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、 ケンブリッジ、ナンバー 702、ハーバ ード・ストリート 295 (72)発明者 バーバラ・バロス アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、 ボストン、アプレトン・ストリート 34 (56)参考文献 特開 平８−87605（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06T 1/00 - 17/50 G06F 17/50

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 環境を生成するコンピュータシステムで
    あって、 環境内の要素及びそれらの場所を表すデータを受け取る
    入力手段と、 環境の概念表示を生成する概念生成手段と、 上記概念表示を特定場所での環境内で視野に現れる地面
    高さの景色を表す少なくとも１つの情景に変換する変換
    手段と、 上記概念表示の少なくとも１つと上記少なくとも１つの
    情景を表示するディスプレイとを有し、 上記データは、上記環境内に領域を定める複数の地域
    と、地域間の境界を定める縁部とを備えており、さら
    に、上記地域の各々について、それぞれの地域を区別す
    る特徴を受け取る特徴受け取り手段を有し、 上記変換手段は、上記概念表示を、特定場所を含む地域
    の特徴に基づいた少なくとも１つの情景に変換する グラ
    フィック環境設計システム。
  2. 【請求項２】 上記入力手段は、複数のユーザ入力手段
    を備えており、ユーザ入力手段の各々は、複数のユーザ
    の一人からデータを受け取ることを特徴とする請求項１
    記載のグラフィック環境設計システム。
  3. 【請求項３】 上記特徴は、各地域内に存在するオブジ
    ェクトの形式を含み、上記少なくとも１つの情景は、特
    定場所を含む地域に対応した形式のオブジェクトを含む
    ことを特徴とする請求項１記載のグラフィック環境設計
    システム。
  4. 【請求項４】 上記データは、上記環境内のノード場所
    にオブジェクトを定める複数のノードを含み、上記特定
    場所が上記少なくとも１つのノードに対応したノード場
    所付近である時、上記少なくとも１つの情景が少なくと
    も１つのノードの表示を含むことを特徴とする請求項１
    記載のグラフィック環境設計システム。
  5. 【請求項５】 上記変換手段は、 特定場所にオブジェ
    クトを識別する手段と、識別されたオブジェクトの表示
    を合成して斜視図を作成する手段とを備えていることを
    特徴とする請求項１記載のグラフィック環境設計システ
    ム。
  6. 【請求項６】 さらに、上記環境内に歩道を定める歩道
    確定手段を有しており、上記変換手段は、上記概念表示
    を歩道に沿った一連の特定場所での景色を表す一連の情
    景に変換する手段を含むことを特徴とする請求項１記載
    のグラフィック環境設計システム。
  7. 【請求項７】 上記データは、上記環境内に複数の通路
    を含み、上記歩道の少なくとも一部分が１つの通路の少
    なくとも一部分と一致することを特徴とする請求項６記
    載のグラフィック環境設計システム。
  8. 【請求項８】 仮想現実環境を生成する方法であって、 環境内の要素及び対応の場所を表すユーザ入力データを
    受け取る段階と、 各要素を対応場所に表示した状態で環境の概念表示を表
    示する段階と、 概念表示に基づいて特定場所における環境内で視野に現
    れる地面高さの景色を表す少なくとも１つの情景を生成
    する段階と、 少なくとも１つの情景を表示する段階とを有し、 上記受け取り段階は、 環境内の重複しない複数の地域の地域データを受け取る
    段階と、 地域間の境界を定める縁部データを受け取る段階と、 各地域に対応した特徴データを受け取る段階とを含み、 上記少なくとも１つの情景は、上記特定場所を含む地域
    に対応した特徴を有する グラフィック環境設計方法。
  9. 【請求項９】 上記受け取り段階は、複数のユーザから
    ユーザ入力データを受け取ることを含むことを特徴とす
    る請求項８記載のグラフィック環境設計方法。
  10. 【請求項１０】 上記生成段階は、 特定場所にオブジェクトを識別する段階と、 識別されたオブジェクトの表示を合成して斜視図にする
    段階とを含むことを特徴とする請求項８記載のグラフィ
    ック環境設計方法。
  11. 【請求項１１】 上記生成段階は、一連の隣接場所での
    一連の情景を生成する段階を含むことを特徴とする請求
    項８記載のグラフィック環境設計方法。
  12. 【請求項１２】 上記生成段階はさらに、一連の場所の
    うちの次の隣接場所を識別する少なくとも１つのユーザ
    入力を受け取ることを含むことを特徴とする請求項１１
    記載のグラフィック環境設計方法。
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