JP3461980B2 - 高速描画方法および装置 - Google Patents
高速描画方法および装置Info
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- JP3461980B2 JP3461980B2 JP21698795A JP21698795A JP3461980B2 JP 3461980 B2 JP3461980 B2 JP 3461980B2 JP 21698795 A JP21698795 A JP 21698795A JP 21698795 A JP21698795 A JP 21698795A JP 3461980 B2 JP3461980 B2 JP 3461980B2
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T13/00—Animation
- G06T13/20—3D [Three Dimensional] animation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
- G06T15/10—Geometric effects
- G06T15/40—Hidden part removal
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
- Image Generation (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータグラフィ
クスを用いて、生物などのような複雑な動きのある物体
を高速に表示する高速描画方法および装置に関する。
クスを用いて、生物などのような複雑な動きのある物体
を高速に表示する高速描画方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、コンピュータグラフィクスを用い
てリンク構造をもつ物体の動きを表現する場合、インバ
ースキネマティクスの計算やその他物理法則をみたす計
算を個々の物体に関して逐一行っていた。このような物
体の動きをシミュレートしながら実時間で表示する場
合、物体が増えるにつれてその計算負荷が描画の更新レ
ートを下げる原因となる。
てリンク構造をもつ物体の動きを表現する場合、インバ
ースキネマティクスの計算やその他物理法則をみたす計
算を個々の物体に関して逐一行っていた。このような物
体の動きをシミュレートしながら実時間で表示する場
合、物体が増えるにつれてその計算負荷が描画の更新レ
ートを下げる原因となる。
【０００３】ところで、人間やその他の生物もリンク構
造をもつ物体とみなせる。コンピュータグラフィクスを
用いて生物の動きを表現する試みもなされているが、上
記のような計算負荷のため、これまでは少数の生物のみ
の表示、あるいは単純な動作の表示に留まっていた。
造をもつ物体とみなせる。コンピュータグラフィクスを
用いて生物の動きを表現する試みもなされているが、上
記のような計算負荷のため、これまでは少数の生物のみ
の表示、あるいは単純な動作の表示に留まっていた。
【０００４】また、多数の人物を表示する場合にはリア
ルタイムに描画できないので、コマ撮り録画を行ない、
ビデオで再生する方法が取られている。しかし、このよ
うな方法では対話的に指示を与えて多数の人物を表示す
ることができない。このことが、駅構内や地下街での人
の流れのシミュレーション表示などのように、多数の人
物の表示を必要とする場合で問題になっている。
ルタイムに描画できないので、コマ撮り録画を行ない、
ビデオで再生する方法が取られている。しかし、このよ
うな方法では対話的に指示を与えて多数の人物を表示す
ることができない。このことが、駅構内や地下街での人
の流れのシミュレーション表示などのように、多数の人
物の表示を必要とする場合で問題になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、コンピ
ュータグラフィクスを用いてリンク構造をもつ物体や生
物の動きを描画する場合、描画速度が遅くなるという問
題があった。本発明は、上記のような場合において、物
体や生物の動作生成のための計算負荷を減らし、描画を
高速化することを目的とする。
ュータグラフィクスを用いてリンク構造をもつ物体や生
物の動きを描画する場合、描画速度が遅くなるという問
題があった。本発明は、上記のような場合において、物
体や生物の動作生成のための計算負荷を減らし、描画を
高速化することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願発明は、仮想空間内
に配置した木構造物体の情報を環境情報記憶部に記憶
し、前記木構造物体を観察するための視野の情報を視野
情報記憶部に記憶し、記憶した前記視野の情報と前記木
構造物体の情報とに基づいて木構造を辿って前記木構造
物体の可視性を可視性判断部で判定し、可視性を判定し
た結果に基づいて前記木構造物体の動作を動作生成部で
生成し、生成した前記木構造物体の動作を表示部で表示
することを特徴とする。
に配置した木構造物体の情報を環境情報記憶部に記憶
し、前記木構造物体を観察するための視野の情報を視野
情報記憶部に記憶し、記憶した前記視野の情報と前記木
構造物体の情報とに基づいて木構造を辿って前記木構造
物体の可視性を可視性判断部で判定し、可視性を判定し
た結果に基づいて前記木構造物体の動作を動作生成部で
生成し、生成した前記木構造物体の動作を表示部で表示
することを特徴とする。
【０００７】また、仮想空間内に配置した物体の情報を
環境情報記憶部に記憶し、前記物体を観察するための視
野の情報を視野情報記憶部に記憶し、記憶した前記視野
の情報と前記物体の情報とに基づいて前記物体の注目度
を注目度生成部で生成し、生成した注目度に基づいて前
記物体の動作を動作生成部で生成し、生成した前記物体
の動作を表示部で表示することを特徴とする。更に、仮
想空間内に配置した物体の情報を環境情報記憶部に記憶
し、前記物体を観察するための視野の情報を視野情報記
憶部に記憶し、記憶した前記視野の情報と前記物体の情
報とに基づいて前記物体の注目度を注目度生成部で生成
し、生成した注目度に基づいて前記物体の構造を環境情
報選択部で選択し、前記選択された物体の動作を前記注
目度に基づいて動作生成部で生成し、生成した前記物体
の動作を表示部で表示することを特徴とする。
環境情報記憶部に記憶し、前記物体を観察するための視
野の情報を視野情報記憶部に記憶し、記憶した前記視野
の情報と前記物体の情報とに基づいて前記物体の注目度
を注目度生成部で生成し、生成した注目度に基づいて前
記物体の動作を動作生成部で生成し、生成した前記物体
の動作を表示部で表示することを特徴とする。更に、仮
想空間内に配置した物体の情報を環境情報記憶部に記憶
し、前記物体を観察するための視野の情報を視野情報記
憶部に記憶し、記憶した前記視野の情報と前記物体の情
報とに基づいて前記物体の注目度を注目度生成部で生成
し、生成した注目度に基づいて前記物体の構造を環境情
報選択部で選択し、前記選択された物体の動作を前記注
目度に基づいて動作生成部で生成し、生成した前記物体
の動作を表示部で表示することを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明の高速描画方法は、リンク構造をもつ物
体や生物を描画する際、同物体が描画画面に出現するか
否か、あるいは同物体に対する注目の度合によって動作
計算を簡略化あるいは省略する。従って動作生成のため
の計算負荷が軽減し、描画を高速化することができる。
体や生物を描画する際、同物体が描画画面に出現するか
否か、あるいは同物体に対する注目の度合によって動作
計算を簡略化あるいは省略する。従って動作生成のため
の計算負荷が軽減し、描画を高速化することができる。
【０００９】
【実施例】以下、図を参照しながら本発明の実施例を説
明する。 （第一の実施例）図１は本発明に関わる高速描画方法の
概略構成を示した図である。図のように本実施例の高速
描画方法は、入力部１１、視野情報記憶部１２、環境情
報記憶部１３、動作規則情報記憶部１４、可視判定部１
５、動作生成部１６、表示部１７から成る。
明する。 （第一の実施例）図１は本発明に関わる高速描画方法の
概略構成を示した図である。図のように本実施例の高速
描画方法は、入力部１１、視野情報記憶部１２、環境情
報記憶部１３、動作規則情報記憶部１４、可視判定部１
５、動作生成部１６、表示部１７から成る。
【００１０】入力部１１は仮想環境内を観察する視野に
関する情報と、仮想環境内の物体に関する情報を入力す
るためのものである。視野情報記憶部１２は入力部から
入力された情報のうち、視野に関する情報を蓄積する部
分である。ここでいう視野に関する情報とは、視点と参
照点の座標、水平方向と垂直方向の視野角、最近視点距
離、最遠視点距離から成り、例えば図２のような形式で
表される。視野に関する各情報により、視野は図３にお
ける四角錐台形の範囲に決定する。図３で示した座標軸
は視野座標系を表している。これらを変化させることに
より、視力の異なる様々な人間の視野に関する情報を表
現することもできる。
関する情報と、仮想環境内の物体に関する情報を入力す
るためのものである。視野情報記憶部１２は入力部から
入力された情報のうち、視野に関する情報を蓄積する部
分である。ここでいう視野に関する情報とは、視点と参
照点の座標、水平方向と垂直方向の視野角、最近視点距
離、最遠視点距離から成り、例えば図２のような形式で
表される。視野に関する各情報により、視野は図３にお
ける四角錐台形の範囲に決定する。図３で示した座標軸
は視野座標系を表している。これらを変化させることに
より、視力の異なる様々な人間の視野に関する情報を表
現することもできる。
【００１１】環境情報記憶部１３は入力部から入力され
た情報のうち、物体に関する情報を蓄積する部分であ
る。ここでいう物体に関する情報とは、仮想空間内に配
置された物体の要素物体名、位置、姿勢、形状情報への
ポインタ、親の要素物体名から成り、例えば図４のよう
な形式で表される。
た情報のうち、物体に関する情報を蓄積する部分であ
る。ここでいう物体に関する情報とは、仮想空間内に配
置された物体の要素物体名、位置、姿勢、形状情報への
ポインタ、親の要素物体名から成り、例えば図４のよう
な形式で表される。
【００１２】要素物体とは、机や椅子や人間など、一つ
のまとまった物体を構成する個々の部品を指す。個々の
要素物体が親の要素物体名の情報を持つことで物理的接
続関係が決まり、木構造をもつ物体が構成される。以
後、単に物体という場合には木構造をもった一まとまり
の物体を指すものとする。
のまとまった物体を構成する個々の部品を指す。個々の
要素物体が親の要素物体名の情報を持つことで物理的接
続関係が決まり、木構造をもつ物体が構成される。以
後、単に物体という場合には木構造をもった一まとまり
の物体を指すものとする。
【００１３】環境情報による木構造物体の具体例とし
て、生物についての記述を図５に示す。この例では胴体
を中心として頭や腕、足といった部分が接続して木構造
を成している。この接続関係を図６に示す。同図におい
て親の要素物体名が"WORLD" である要素物体は、物体群
の中心( 根) に当たるものである。仮想環境に現われる
各物体群は必ず１つの中心的要素物体をもつ。
て、生物についての記述を図５に示す。この例では胴体
を中心として頭や腕、足といった部分が接続して木構造
を成している。この接続関係を図６に示す。同図におい
て親の要素物体名が"WORLD" である要素物体は、物体群
の中心( 根) に当たるものである。仮想環境に現われる
各物体群は必ず１つの中心的要素物体をもつ。
【００１４】環境情報のうち位置と姿勢は親の要素物体
に付随するローカル座標系における値である。また、環
境情報のうち形状情報はポリゴンの集合として表現さ
れ、個々のポリゴンは複数の頂点座標と色の情報から成
る。形状情報を詳細に記述すると、例えば図７のような
形式で表される。
に付随するローカル座標系における値である。また、環
境情報のうち形状情報はポリゴンの集合として表現さ
れ、個々のポリゴンは複数の頂点座標と色の情報から成
る。形状情報を詳細に記述すると、例えば図７のような
形式で表される。
【００１５】動作規則情報記憶部１４は物体もしくは要
素物体の動作規則情報を蓄積する部分である。動作規則
情報は個々の要素物体の運動の記述や、物体の抽象的な
動作記述であり、その一例を図８に示す。
素物体の動作規則情報を蓄積する部分である。動作規則
情報は個々の要素物体の運動の記述や、物体の抽象的な
動作記述であり、その一例を図８に示す。
【００１６】可視判定部１５は視野情報と環境情報とに
基づいて、個々の物体について視野範囲に対する内外判
定を行なうものである。可視判定をするには、物体の中
心に当たる要素物体から木構造を再帰的に辿り、各々の
要素物体について視野領域に対する内外判定を行なう。
視野領域内に要素物体をもつ物体は可視であると判定さ
れる。
基づいて、個々の物体について視野範囲に対する内外判
定を行なうものである。可視判定をするには、物体の中
心に当たる要素物体から木構造を再帰的に辿り、各々の
要素物体について視野領域に対する内外判定を行なう。
視野領域内に要素物体をもつ物体は可視であると判定さ
れる。
【００１７】図５，６の場合を例にとると、まず親の要
素物体名が"WORLD" である『胴体』について可視判定を
行ない、次に『胴体』を親の要素物体名にもつ『頭』や
『左上腕』について可視判定を行なう。これを可視要素
物体が見つかるまで木構造を辿りながら繰り返し行な
う。
素物体名が"WORLD" である『胴体』について可視判定を
行ない、次に『胴体』を親の要素物体名にもつ『頭』や
『左上腕』について可視判定を行なう。これを可視要素
物体が見つかるまで木構造を辿りながら繰り返し行な
う。
【００１８】個々の要素物体の可視判定の一例を、図９
から図１１を用いて説明する。要素物体が可視であるか
どうかは視野領域と要素物体の外接ボックスとの干渉チ
ェックによって判定する。外接ボックスの例を図９に示
す。外接ボックスは要素物体に外接する直方体で、各面
はローカル座標系のｘ，ｙ，ｚいづれかの軸に垂直であ
る。
から図１１を用いて説明する。要素物体が可視であるか
どうかは視野領域と要素物体の外接ボックスとの干渉チ
ェックによって判定する。外接ボックスの例を図９に示
す。外接ボックスは要素物体に外接する直方体で、各面
はローカル座標系のｘ，ｙ，ｚいづれかの軸に垂直であ
る。
【００１９】図１０は視野領域と要素物体の外接ボック
スを示す図である。外接ボックスの頂点のうち少なくと
も１点が視野領域内にある場合、要素物体は可視である
と判定される。この場合に、視野領域を正規化すると頂
点座標の内外判定が容易になる。これを図１１に示す。
四角錐台形をした視野領域は正規化されると−１＜ｘ，
ｙ，ｚ＜１の立方体領域になる。即ち物体の可視判定
は、この正規化された視野座標上において、物体を構成
する要素物体の外接ボックスの頂点座標のうち少なくと
も１点が−１＜ｘ，ｙ，ｚ＜１を満足することの判定に
置き換えられる。ここで、外接ボックスの頂点座標は各
要素物体にローカルな座標系で求められるが、これを正
規化された視野座標系に変換する式を以下に示す。
スを示す図である。外接ボックスの頂点のうち少なくと
も１点が視野領域内にある場合、要素物体は可視である
と判定される。この場合に、視野領域を正規化すると頂
点座標の内外判定が容易になる。これを図１１に示す。
四角錐台形をした視野領域は正規化されると−１＜ｘ，
ｙ，ｚ＜１の立方体領域になる。即ち物体の可視判定
は、この正規化された視野座標上において、物体を構成
する要素物体の外接ボックスの頂点座標のうち少なくと
も１点が−１＜ｘ，ｙ，ｚ＜１を満足することの判定に
置き換えられる。ここで、外接ボックスの頂点座標は各
要素物体にローカルな座標系で求められるが、これを正
規化された視野座標系に変換する式を以下に示す。
【００２０】
【数１】
これはローカル座標系から正規化される前の視野座標系
への変換式を示している。
への変換式を示している。
【００２１】
【数２】
【００２２】これは視野座標系を正規化する変換式を示
している。動作生成部１６は、環境情報記憶部に蓄積さ
れた動作規則の情報に基づいて動作計算をするものであ
る。
している。動作生成部１６は、環境情報記憶部に蓄積さ
れた動作規則の情報に基づいて動作計算をするものであ
る。
【００２３】図８の動作規則が記憶されている場合を例
にすると、中心となる要素物体名が"obj1"である物体に
ついて、ローカル座標系のｘ軸を中心に３０rpm の速度
で回転する動作を生成する。また、中心となる要素物体
名が "human1" である物体については、３０歩歩いた
後、左に９０度方向を変え、"obj1"を見たまま１０秒間
待つという動作を生成する。
にすると、中心となる要素物体名が"obj1"である物体に
ついて、ローカル座標系のｘ軸を中心に３０rpm の速度
で回転する動作を生成する。また、中心となる要素物体
名が "human1" である物体については、３０歩歩いた
後、左に９０度方向を変え、"obj1"を見たまま１０秒間
待つという動作を生成する。
【００２４】表示部１７は視野情報と環境情報とに基づ
き、コンピュータグラフィクスによって仮想環境の描画
を行なう。その際、環境情報の中で親の要素物体名が"W
ORLD" であるものを全て検索し、それに接続している要
素物体を再帰的にたどって表示を行なう。なお、この際
各ポリゴンの頂点座標に施される投影変換は、図９から
図１１を用いて説明した、正規化された視野座標系への
変換がそのまま適用される。以下、本実施例の高速描画
の流れについて、図１２を用いて説明する。まず、仮想
空間内の各物体に関する情報、および動作規則情報を入
力部から入力し、それぞれ環境情報記憶部、動作規則情
報記憶部に蓄積される。（ステップ１〜４）。次に、仮
想空間内を観察する視野に関する情報を入力部から入力
する（ステップ５）。入力部から入力された視野に関す
る情報は視野情報記憶部に蓄積される（ステップ６）。
き、コンピュータグラフィクスによって仮想環境の描画
を行なう。その際、環境情報の中で親の要素物体名が"W
ORLD" であるものを全て検索し、それに接続している要
素物体を再帰的にたどって表示を行なう。なお、この際
各ポリゴンの頂点座標に施される投影変換は、図９から
図１１を用いて説明した、正規化された視野座標系への
変換がそのまま適用される。以下、本実施例の高速描画
の流れについて、図１２を用いて説明する。まず、仮想
空間内の各物体に関する情報、および動作規則情報を入
力部から入力し、それぞれ環境情報記憶部、動作規則情
報記憶部に蓄積される。（ステップ１〜４）。次に、仮
想空間内を観察する視野に関する情報を入力部から入力
する（ステップ５）。入力部から入力された視野に関す
る情報は視野情報記憶部に蓄積される（ステップ６）。
【００２５】ステップ２で蓄積された環境に関する情報
とステップ６で蓄積された視野に関する情報を基に、物
体が図３で示した視野の範囲内にあるかどうかを可視判
定部で判定する（ステップ７）。
とステップ６で蓄積された視野に関する情報を基に、物
体が図３で示した視野の範囲内にあるかどうかを可視判
定部で判定する（ステップ７）。
【００２６】可視判定部による可視判定の結果、判定対
象物体が視野内にある場合には動作生成部で動作生成を
行ない（ステップ８）、これによって得られる新しい環
境情報によって環境情報蓄積部に蓄積された環境情報を
更新する（ステップ９）。判定対象物体が視野外にある
場合にはステップ８は省略して次のステップに進む。
象物体が視野内にある場合には動作生成部で動作生成を
行ない（ステップ８）、これによって得られる新しい環
境情報によって環境情報蓄積部に蓄積された環境情報を
更新する（ステップ９）。判定対象物体が視野外にある
場合にはステップ８は省略して次のステップに進む。
【００２７】仮想環境内にある全ての物体に対してステ
ップ７からステップ９を繰り返す。最後に、視野情報と
環境情報とに基づいて、視野内にある物体を表示する
（ステップ１０）。視点を変えて表示するために、ステ
ップ５からステップ１０を繰り返す。図１３は仮想環境
内で動作している人間と、仮想環境を観察する視野との
関係を示す図である。本実施例によれば、ＡからＨまで
の８人の人間のうち視野に入っているＣとＤのみ動作生
成を行なう。従ってこの場合では、動作生成のための計
算量が、通常通り計算した場合に比べて４分の１です
む。 （第一の実施例の効果）このように、本実施例によれば
視野外にある物体の動作生成を省略できるので、これに
よって仮想環境を高速に描画することができる。 （変形例）前記の実施例では全ての物体に対して可視判
定を行なっていたが、動作規則によっては生成される動
作が単純で、むしろ視野判定のほうが計算時間がかかる
場合もある。このような物体に関しては一律に動作生成
を行なうことで可視判定のための計算時間を軽減するこ
ともできる。また、図４ではローカル座標系を記憶して
いるが、必ずしもこれに限定されない。グローバル座標
系を記憶することで、要素物体に関して可視判定する場
合に座標変換計算を簡略化（具体的には数式中のMiを省
略）することも可能である。
ップ７からステップ９を繰り返す。最後に、視野情報と
環境情報とに基づいて、視野内にある物体を表示する
（ステップ１０）。視点を変えて表示するために、ステ
ップ５からステップ１０を繰り返す。図１３は仮想環境
内で動作している人間と、仮想環境を観察する視野との
関係を示す図である。本実施例によれば、ＡからＨまで
の８人の人間のうち視野に入っているＣとＤのみ動作生
成を行なう。従ってこの場合では、動作生成のための計
算量が、通常通り計算した場合に比べて４分の１です
む。 （第一の実施例の効果）このように、本実施例によれば
視野外にある物体の動作生成を省略できるので、これに
よって仮想環境を高速に描画することができる。 （変形例）前記の実施例では全ての物体に対して可視判
定を行なっていたが、動作規則によっては生成される動
作が単純で、むしろ視野判定のほうが計算時間がかかる
場合もある。このような物体に関しては一律に動作生成
を行なうことで可視判定のための計算時間を軽減するこ
ともできる。また、図４ではローカル座標系を記憶して
いるが、必ずしもこれに限定されない。グローバル座標
系を記憶することで、要素物体に関して可視判定する場
合に座標変換計算を簡略化（具体的には数式中のMiを省
略）することも可能である。
【００２８】（第二の実施例）前記の実施例では物体の
動作生成に関する事象が２つの状態、即ち動作生成を行
なうか行なわないかのみであった。本実施例では個々の
物体に注目度を設け、その値によって段階的に動作生成
を簡易化することができる。
動作生成に関する事象が２つの状態、即ち動作生成を行
なうか行なわないかのみであった。本実施例では個々の
物体に注目度を設け、その値によって段階的に動作生成
を簡易化することができる。
【００２９】映画などの撮影手法には、注目する主役の
み明瞭に見えるように被写界深度を浅くする手法があ
る。この時、主役以外はぼやけてその動きなどはよくわ
からない。これと同様に、注目する物体は詳細に、それ
から離れるほど物体の動きを簡略化すれば、映像の自然
さを保ちながら動作生成に要する時間を短縮できる。図
１４は本実施例の概略構成を示す図である。注目度計算
部１８は物体ごとの注目度を計算する部分で、例えば以
下に示す式で表される。
み明瞭に見えるように被写界深度を浅くする手法があ
る。この時、主役以外はぼやけてその動きなどはよくわ
からない。これと同様に、注目する物体は詳細に、それ
から離れるほど物体の動きを簡略化すれば、映像の自然
さを保ちながら動作生成に要する時間を短縮できる。図
１４は本実施例の概略構成を示す図である。注目度計算
部１８は物体ごとの注目度を計算する部分で、例えば以
下に示す式で表される。
【００３０】
【数３】
この例によれば、注目度は視野内にある物体に関しては
近くにあるものほど大きな値を取り、また視野外にある
ものに関しては０となる。動作生成部では注目度計算部
１４によって算出された注目度に応じて動作生成を行な
う。動作生成部は動作の複雑さに関して段階的に用意さ
れており、注目度が高くなるほど複雑な動作を生成す
る。
近くにあるものほど大きな値を取り、また視野外にある
ものに関しては０となる。動作生成部では注目度計算部
１４によって算出された注目度に応じて動作生成を行な
う。動作生成部は動作の複雑さに関して段階的に用意さ
れており、注目度が高くなるほど複雑な動作を生成す
る。
【００３１】一例として歩行物体の場合について説明す
る。歩行物体が視点に近い場合には、歩行物体を構成す
る各要素物体の運動方程式を解き、バランスを取るため
に発生すべき各関節のトルク計算を行なう（レベル
１）。視点から遠い場合には歩行らしく見せるために、
肩、股関節、膝等の角度生成と移動計算だけ行なう（レ
ベル２）。視野外にある場合には関節を動かして見せる
必要はなく、移動計算だけを行なう（レベル３）。レベ
ル１の場合、１ループごとに動歩行のための制御計算を
する必要がある。従って、３つの動作生成の中で最も負
荷が大きいが、その分バランスのとれた歩行動作を表現
できる。レベル２では各関節のある時間ごとの角度をデ
ータとして持ち、それを補間することで曲げ角を決定す
る。計算負荷はレベル１よりかなり小さいが、関節角は
上体のバランスとは別に機械的に動くことになる。レベ
ル３においては移動速度から次の移動位置を計算するだ
けで、計算負荷はほとんどない。
る。歩行物体が視点に近い場合には、歩行物体を構成す
る各要素物体の運動方程式を解き、バランスを取るため
に発生すべき各関節のトルク計算を行なう（レベル
１）。視点から遠い場合には歩行らしく見せるために、
肩、股関節、膝等の角度生成と移動計算だけ行なう（レ
ベル２）。視野外にある場合には関節を動かして見せる
必要はなく、移動計算だけを行なう（レベル３）。レベ
ル１の場合、１ループごとに動歩行のための制御計算を
する必要がある。従って、３つの動作生成の中で最も負
荷が大きいが、その分バランスのとれた歩行動作を表現
できる。レベル２では各関節のある時間ごとの角度をデ
ータとして持ち、それを補間することで曲げ角を決定す
る。計算負荷はレベル１よりかなり小さいが、関節角は
上体のバランスとは別に機械的に動くことになる。レベ
ル３においては移動速度から次の移動位置を計算するだ
けで、計算負荷はほとんどない。
【００３２】以下、図１５を参照しながら処理の流れに
ついて説明する。ステップ１からステップ６までは環境
情報、動作規則情報ならびに視野情報の入力と蓄積であ
り、第一の実施例と同様である。
ついて説明する。ステップ１からステップ６までは環境
情報、動作規則情報ならびに視野情報の入力と蓄積であ
り、第一の実施例と同様である。
【００３３】次に、視野情報と環境情報を基にして注目
度計算部で注目度の値を計算する（ステップ７）。ステ
ップ７で算出された注目度に応じて動作生成を行なう
（ステップ８）。各動作生成には対応した閾値が設けて
あり、その値と注目度との比較によって動作生成の段階
が選択される。
度計算部で注目度の値を計算する（ステップ７）。ステ
ップ７で算出された注目度に応じて動作生成を行なう
（ステップ８）。各動作生成には対応した閾値が設けて
あり、その値と注目度との比較によって動作生成の段階
が選択される。
【００３４】ステップ８以降の処理に関しては、第一の
実施例のステップ６以降の処理と同様である。 （第二の実施例の効果）このように本実施例によれば、
物体ごとの注目度に応じて動作生成の簡易化ができる。
実施例のステップ６以降の処理と同様である。 （第二の実施例の効果）このように本実施例によれば、
物体ごとの注目度に応じて動作生成の簡易化ができる。
【００３５】（変形例）本実施例の変形例は注目度の算
出方法をより効果的な値をとるように変形したものであ
る。したがって概略構成および処理の流れは第二の実施
例と同様である。本変形例における注目度の算出方法を
以下に示す。
出方法をより効果的な値をとるように変形したものであ
る。したがって概略構成および処理の流れは第二の実施
例と同様である。本変形例における注目度の算出方法を
以下に示す。
【００３６】
【数４】
【００３７】（第二の実施例の変形例の効果）このよう
に本実施例の変形例によれば、心理的注目度をも考慮し
たより効果的な注目度に基づいて動作生成の省略ができ
る。
に本実施例の変形例によれば、心理的注目度をも考慮し
たより効果的な注目度に基づいて動作生成の省略ができ
る。
【００３８】（第三の実施例）複数の要素物体が接続し
た物体の動作を生成する場合、要素物体の個数が少ない
ほど動作生成の計算負荷は軽くなる。例えば要素物体間
がばねで接続された物体を、有限要素法を用いて動作計
算する場合などである。前記の実施例では物体の構造は
固定であったが、本実施例では注目度に基づいて物体の
構造を切替えることができる。
た物体の動作を生成する場合、要素物体の個数が少ない
ほど動作生成の計算負荷は軽くなる。例えば要素物体間
がばねで接続された物体を、有限要素法を用いて動作計
算する場合などである。前記の実施例では物体の構造は
固定であったが、本実施例では注目度に基づいて物体の
構造を切替えることができる。
【００３９】本実施例の概略構成は第二の実施例に環境
情報選択部を付加したものであり、これを図１６に示
す。環境情報選択部では、注目度計算部で算出された注
目度に基づいて、環境情報蓄積部に蓄積された環境情報
のうち親の要素物体名を変更し、出現する物体を切替え
る。この際、注目度が低い場合ほど要素物体数を少なく
する。
情報選択部を付加したものであり、これを図１６に示
す。環境情報選択部では、注目度計算部で算出された注
目度に基づいて、環境情報蓄積部に蓄積された環境情報
のうち親の要素物体名を変更し、出現する物体を切替え
る。この際、注目度が低い場合ほど要素物体数を少なく
する。
【００４０】この環境情報の切替例を図１７に示す。こ
の例では『胴体Ｂ』以下の構造は『胴体Ａ』以下の構造
の簡略版になっており、各々の親の要素物体名を変更す
ることで、人間の構造をＡタイプからＢタイプへと切替
えている。両タイプの人間の構造を図１８に示す。切替
に関して具体的に説明すると、切替前は『胴体Ａ』を用
いているので『胴体Ａ』の親が『人間』（矢印、中央
上）に、『胴体Ｂ』の親が『NULL』（矢印、中央下）に
なっている。つまり人間の身体は『胴体Ａ』により構成
されている。切替後は『胴体Ａ』の親が『NULL』に、
『胴体Ｂ』の親が『人間』になっている。つまり切替後
の人間の身体は『胴体Ｂ』で構成されている。
の例では『胴体Ｂ』以下の構造は『胴体Ａ』以下の構造
の簡略版になっており、各々の親の要素物体名を変更す
ることで、人間の構造をＡタイプからＢタイプへと切替
えている。両タイプの人間の構造を図１８に示す。切替
に関して具体的に説明すると、切替前は『胴体Ａ』を用
いているので『胴体Ａ』の親が『人間』（矢印、中央
上）に、『胴体Ｂ』の親が『NULL』（矢印、中央下）に
なっている。つまり人間の身体は『胴体Ａ』により構成
されている。切替後は『胴体Ａ』の親が『NULL』に、
『胴体Ｂ』の親が『人間』になっている。つまり切替後
の人間の身体は『胴体Ｂ』で構成されている。
【００４１】その他の部分に関しては第二の実施例と同
様である。本実施例の処理の流れは第二の実施例とほぼ
同様であるが、ステップ７に続き、環境情報選択部で環
境情報蓄積部に蓄積された環境情報のうち親の要素物体
名を変更し、物体構造の切替が成される（ステップ
８）。これを図１９に示す。
様である。本実施例の処理の流れは第二の実施例とほぼ
同様であるが、ステップ７に続き、環境情報選択部で環
境情報蓄積部に蓄積された環境情報のうち親の要素物体
名を変更し、物体構造の切替が成される（ステップ
８）。これを図１９に示す。
【００４２】（第三の実施例の効果）このように本実施
例によれば、注目度に基づいて物体の構造を変更するこ
とにより動作生成の計算付加を削減できる。
例によれば、注目度に基づいて物体の構造を変更するこ
とにより動作生成の計算付加を削減できる。
【００４３】（変形例）第三の実施例では一つの動作物
体について複数の環境情報を用意し、注目度に基づいて
それを切替えるというものであった。本変形例では同様
の動作を行う複数の動作物体を一つの群衆として捉え、
その群衆について環境情報の切替えを行うものである。
体について複数の環境情報を用意し、注目度に基づいて
それを切替えるというものであった。本変形例では同様
の動作を行う複数の動作物体を一つの群衆として捉え、
その群衆について環境情報の切替えを行うものである。
【００４４】本変形例の具体的な例を図２０を用いて説
明する。図２０は注目度と群衆の動作生成との関係を示
した図である。この例では注目度は視点から離れる程低
くなり、視野の外では０になる。群衆は歩行する多数の
人間で構成され、注目度が高い（図２０中、注目度３）
場合には別々に動作生成が行われている。注目度２の場
合には一人の人間の動作生成だけ行い、他の人間は動作
生成が行われている人間の環境情報にリンクすることで
動作生成の省略を行う。注目度１になると群衆をビル・
ボード（テクスチャを張り込んだポリゴンによる背景
画）で表示し、動作生成は行わない。注目度０のところ
では表示も動作生成も行わない。即ち、注目度が低くな
るほど群衆全体の動作の精細さは落ちるが、それにより
動作生成の省略が行われる。
明する。図２０は注目度と群衆の動作生成との関係を示
した図である。この例では注目度は視点から離れる程低
くなり、視野の外では０になる。群衆は歩行する多数の
人間で構成され、注目度が高い（図２０中、注目度３）
場合には別々に動作生成が行われている。注目度２の場
合には一人の人間の動作生成だけ行い、他の人間は動作
生成が行われている人間の環境情報にリンクすることで
動作生成の省略を行う。注目度１になると群衆をビル・
ボード（テクスチャを張り込んだポリゴンによる背景
画）で表示し、動作生成は行わない。注目度０のところ
では表示も動作生成も行わない。即ち、注目度が低くな
るほど群衆全体の動作の精細さは落ちるが、それにより
動作生成の省略が行われる。
【００４５】図２１は上記具体例について、注目度と環
境情報との関係を示した図である。注目度３では『群
衆』の下に『人間Ａ』、『人間Ｂ』…が独立で存在する
が、注目度２では『人間Ａ』の下の構造を『人間Ｂ』ら
が共有することにより、『人間Ｂ』らは動作生成の計算
は一切行わずに『人間Ａ』の動作を使う（矢印で示
す）。注目度１では『群衆』から『人間Ａ』らを切り離
し、『群衆』の形状情報へのポインタがビル・ボードを
指す（矢印で示す）。『人間Ａ』以下の形状は一枚の画
像におきかえられ、これにより描画時間を圧倒的に減ら
すことができる。注目度０では『群衆』の形状情報への
ポインタは『NULL』となる（矢印で示す）。このように
本変形例によれば、同様の動作をする動作物体を群衆と
して扱い、群衆全体で動作生成の省略ができる。
境情報との関係を示した図である。注目度３では『群
衆』の下に『人間Ａ』、『人間Ｂ』…が独立で存在する
が、注目度２では『人間Ａ』の下の構造を『人間Ｂ』ら
が共有することにより、『人間Ｂ』らは動作生成の計算
は一切行わずに『人間Ａ』の動作を使う（矢印で示
す）。注目度１では『群衆』から『人間Ａ』らを切り離
し、『群衆』の形状情報へのポインタがビル・ボードを
指す（矢印で示す）。『人間Ａ』以下の形状は一枚の画
像におきかえられ、これにより描画時間を圧倒的に減ら
すことができる。注目度０では『群衆』の形状情報への
ポインタは『NULL』となる（矢印で示す）。このように
本変形例によれば、同様の動作をする動作物体を群衆と
して扱い、群衆全体で動作生成の省略ができる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば仮
想環境内の各物体について可視性や注目度に応じて動作
生成を簡略化するので、余分な計算負荷を削減でき、こ
れによって描画を高速化できる。
想環境内の各物体について可視性や注目度に応じて動作
生成を簡略化するので、余分な計算負荷を削減でき、こ
れによって描画を高速化できる。
【図１】 第一の実施例の概略構成図である。
【図２】 視野情報の例を示す図である。
【図３】 視野と視野情報との関係を示す図である。
【図４】 環境情報の例を示す図である。
【図５】 木構造をもつ環境情報の具体例を示す図であ
る。
る。
【図６】 環境情報の木構造を示す図である。
【図７】 環境情報内の形状情報に関する詳細な記述例
を示す図である。
を示す図である。
【図８】 動作規則情報の記述例を示す図である。
【図９】 外接ボックスの例を示す図である。
【図１０】視野領域と要素物体の外接ボックスとを示す
図である。
図である。
【図１１】正規化された視野座標系における視野領域と
要素物体の外接ボックスを示す図である。
要素物体の外接ボックスを示す図である。
【図１２】第一の実施例の流れ図である。
【図１３】第一の実施例の具体例を示す図である。
【図１４】第二の実施例の概略構成図である。
【図１５】第二の実施例の流れ図である。
【図１６】第三の実施例の概略構成図である。
【図１７】環境情報選択の例を示す図である。
【図１８】図１４で示した環境情報選択を木構造で示す
図である。
図である。
【図１９】第三の実施例の流れ図である。
【図２０】群衆の動作生成と注目度との関係を示す図で
ある。
ある。
【図２１】群衆の環境情報と注目度との関係を示す図で
ある。
ある。
１１…入力部、 １２…視野情報記憶部、 １３…環境
情報記憶部、 １４…動作規則情報記憶部、１５…可視
判定部、 １６…動作生成部、 １７…表示部、 １８
…注目度計算部、１９…環境情報選択部
情報記憶部、 １４…動作規則情報記憶部、１５…可視
判定部、 １６…動作生成部、 １７…表示部、 １８
…注目度計算部、１９…環境情報選択部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 原島 高広
神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地
株式会社東芝 研究開発センター内
(56)参考文献 特開 平６−290277（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−42937（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−44735（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−49964（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−141522（ＪＰ，Ａ)
加藤伸子 外１名，”形状簡略化に基
づく３次元オブジェクト空間の最適高速
表示”，電子情報通信学会論文集（情
報・システムＩＩ−情報処理），社団法
人電子情報通信学会，1993年 ８月25
日，第Ｊ76−Ｄ−ＩＩ巻，第８号，ｐ.
1712−1721
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G06T 15/70
G06T 17/40
G06T 15/30
A63F 13/00
G09G 5/36
ＣＳＤＢ（日本国特許庁)
Claims (6)
- 【請求項１】 仮想空間内に配置した木構造物体の情報
を環境情報記憶部に記憶し、 前記木構造 物体を観察するための視野の情報を視野情報
記憶部に記憶し、 記憶した前記視野の情報と前記木構造物体の情報とに基
づいて木構造を辿って前記木構造物体の可視性を可視性
判断部で判定し、 可視性を判定した結果に基づいて前記木構造物体の動作
を動作生成部で生成し、 生成した前記木構造物体の動作を表示部で表示すること
を特徴とする高速描画方法。 - 【請求項２】 仮想空間内に配置した物体の情報を環境
情報記憶部に記憶し、 前記物体を観察するための視野の情報を視野情報記憶部
に記憶し、 記憶した前記視野の情報と前記物体の情報とに基づいて
前記物体の注目度を注目度生成部で生成し、 生成した注目度に基づいて前記物体の動作を動作生成部
で生成し、 生成した前記物体の動作を表示部で表示することを特徴
とする高速描画方法。 - 【請求項３】 仮想空間内に配置した物体の情報を環境
情報記憶部に記憶し、 前記物体を観察するための視野の情報を視野情報記憶部
に記憶し、 記憶した前記視野の情報と前記物体の情報とに基づいて
前記物体の注目度を注目度生成部で生成し、 生成した注目度に基づいて前記物体の構造を環境情報選
択部で選択し、 前記選択された物体の動作を前記注目度に基づいて動作
生成部で生成し、 生成した前記物体の動作を表示部で表示することを特徴
とする高速描画方法。 - 【請求項４】 仮想空間内に配置した木構造物体の情報
を記憶する環境情報記憶手段と、 仮想空間内に配置した前記木構造物体を観察するための
視野の情報を記憶する視野情報記憶手段と、 この視野情報記憶手段に記憶された視野の情報と前記環
境情報記憶手段に記憶された木構造物体の情報とに基づ
いて、木構造を辿って前記木構造物体の可視性を判定す
る可視判定手段と、 この可視判定手段によって判定した可視性の結果に基づ
いて、前記木構造物体の動作を生成する動作生成手段
と、 この動作生成手段で生成した前記木構造物体の動作を表
示する表示手段とを有することを特徴とする高速描画装
置。 - 【請求項５】 仮想空間内に配置した物体の情報を記憶
する環境情報記憶手段と、 仮想空間内に配置した前記物体を観察するための視野の
情報を記憶する視野情報記憶手段と、 この視野情報記憶手段に記憶された視野の情報と前記環
境情報記憶手段に記憶された物体の情報とに基づいて、
前記物体の注目度を生成する注目度生成手段と、 この注目度生成手段で生成された注目度に基づいて、前
記物体の動作を生成する動作生成手段と、 この動作生成手段で生成した前記物体の動作を表示する
表示手段とを有することを特徴とする高速描画装置。 - 【請求項６】 仮想空間内に配置した物体の情報を記憶
する環境情報記憶手段と、 仮想空間内に配置した前記物体を観察するための視野の
情報を記憶する視野情報記憶手段と、 この視野情報記憶手段に記憶された視野の情報と前記環
境情報記憶手段に記憶された物体の情報とに基づいて、
前記物体の注目度を生成する注目度生成手段と、 この注目度生成手段で生成された注目度に基づいて、前
記物体の構造を選択する環境情報選択部と、 この環境情報選択部で選択された物体の動作を前記注目
度に基づいて生成する動作生成手段と、 この動作生成手段で生成した前記物体の動作を表示する
表示手段とを有することを特徴とする高速描画装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21698795A JP3461980B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 高速描画方法および装置 |
| US08/701,429 US5952993A (en) | 1995-08-25 | 1996-08-22 | Virtual object display apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21698795A JP3461980B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 高速描画方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0962864A JPH0962864A (ja) | 1997-03-07 |
| JP3461980B2 true JP3461980B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=16697048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21698795A Expired - Fee Related JP3461980B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 高速描画方法および装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5952993A (ja) |
| JP (1) | JP3461980B2 (ja) |
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1996
- 1996-08-22 US US08/701,429 patent/US5952993A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 加藤伸子 外１名，"形状簡略化に基づく３次元オブジェクト空間の最適高速表示"，電子情報通信学会論文集（情報・システムＩＩ−情報処理），社団法人電子情報通信学会，１９９３年 ８月２５日，第Ｊ７６−Ｄ−ＩＩ巻，第８号，ｐ．１７１２−１７２１ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5952993A (en) | 1999-09-14 |
| JPH0962864A (ja) | 1997-03-07 |
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