JP4042927B2 - 画像生成装置及び情報記憶媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オブジェクト空間内の所与の視点での視界画像を生成するための画像生成装置及び情報記憶媒体に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、仮想的な３次元空間であるオブジェクト空間内に複数のオブジェクトを配置し、所与の視点での視界画像を生成する画像生成装置が知られており、いわゆる仮想的な現実感を体感できるものとして人気が高い。
【０００３】
この種の画像生成装置では、表示物の動きを、モーションデータに基づいて記述する場合が多い。バイクゲームを楽しめる画像生成装置を例にとれば、１又は複数のフレーム毎に順次変化するゲームキャラクタの動作等を表すモーションデータが予め用意されている。そして、このモーションデータに基づいて、ポリゴンや曲面などのプリミティブ面で構成されるゲームキャラクタのオブジェクトをオブジェクト空間内で動作させる。これにより順次変化するゲームキャラクタの動作等の表現が可能となる。
【０００４】
さて、ゲームキャラクタの動作のバラエティ度を増すためには、１つのゲームキャラクタに対して、なるべく多くのモーションデータを用意することが望まれる。しかしながら、モーションデータの格納には所与のメモリ容量が必要となる。従って、多くのモーションデータを用意するためには、多くのメモリ容量が必要となり、これはハードウェアの大規模化という問題を招く。
【０００５】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、モーションデータをそれほど多く用意することなくバラエティ度溢れる表示物の動作の表現が可能な画像生成装置及び情報記憶媒体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、オブジェクト空間内の所与の視点での視界画像を生成する画像生成装置であって、複数のパーツが接続されたオブジェクトの所与のパーツに含まれる基準点が所与の補正点に配置されるように、前記補正点の位置情報とあるフレームにおける基準モーションデータとに基づいて、前記オブジェクトのモーションをリアルタイムに補正するモーション補正手段と、補正されたモーションに基づいて動作するオブジェクトの画像を含む視界画像を生成する手段とを含むことを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、オブジェクト空間内の所与の視点での視界画像を生成するための情報記憶媒体であって、複数のパーツが接続されたオブジェクトの所与のパーツに含まれる基準点が所与の補正点に配置されるように、前記補正点の位置情報とあるフレームにおける基準モーションデータとに基づいて、前記オブジェクトのモーションをリアルタイムに補正するための情報と、補正されたモーションに基づいて動作するオブジェクトの画像を含む視界画像を生成するための情報とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、例えばあるフレームにおける基準モーションデータと、前記補正点の位置情報とに基づいて、当該フレームにおけるモーションがリアルタイムに補正される。ここにおいてモーションとは、例えばオブジェクトが人体等であれば姿勢等を意味する。
【０００９】
モーションをリアルタイムに補正して画像を生成するとは、補正されたモーションデータを作成して、この補正後のモーションデータを用いて画像の生成を行う場合を含む。また、補正後のモーションデータ自体は作成せずに、基準モーションデータに回転等の補正用の座標変換等を組み合わせて画像の生成を行うような場合も含む。
【００１０】
なお、補正点の位置情報とは、ワールド座標系やローカル座標系における前記基準点の座標情報等をいう。
【００１１】
この補正されたモーションに基づいて前記オブジェクトを配置すると、所与のパーツに含まれる基準点が前記補正点に配置される画像を生成することができる。
【００１２】
本発明によれば、予め用意されたモーションデータをリアルタイムに補正して用いることにより、パーツに含まれる基準点が所与の補正点に配置された画像を生成することができる。従って、予めそれほど多くのモーションデータを用意しなくてもよい。このため、少ないデータ量で、表示物の動作のバラエティ度を格段に高めることができる。
【００１３】
また本発明の前記オブジェクトは、第一の関節及び第二の関節の少なくとも２つの関節を含み、前記モーション補正手段が、基準モーションデータによって決定される前記第一の関節の位置及び前記第二の関節の位置及び基準点を含む基準平面と補正前後で固定された前記第一の関節の位置から前記補正点への補正ベクトルとの角度情報とに基づいてモーションの補正を行うことを特徴とする。
【００１４】
また本発明の前記オブジェクトは、第一の関節及び第二の関節の少なくとも２つの関節を含み、基準モーションデータによって決定される前記第一の関節の位置及び前記第二の関節の位置及び基準点を含む基準平面と補正前後で固定された前記第一の関節の位置から前記補正点への補正ベクトルとの角度情報とに基づいてモーションの補正を行うための情報を含むことを特徴とする。
【００１５】
このようにすると、補正前のモーションデータによって生成されるオブジェクトの姿勢に近い画像を生成することができる。
【００１６】
基準点の位置は関節と一致する場合でも良いし、パーツに含まれる関節以外の点でもよい。
【００１７】
また本発明の前記オブジェクトは、第一の関節に接続された第一のパーツと、第二の関節によって第一のパーツに接続された第二のパーツと、第二のパーツに含まれる前記基準点を含み、前記モーションデータ補正手段が、基準モーションデータによって決定される前記基準平面上で、補正前後で固定された位置をもつ第一の関節の位置と補正点の距離に基づき、第二のパーツ及び第三のパーツの基準平面における位置関係を決定し、前記基準ベクトルから前記補正ベクトルへの回転角及び、前記基準平面における位置関係に基づき、前記第二のパーツ及び第三のパーツの補正後の位置関係を決定し、前記補正後の位置関係に基づき、前記オブジェクトのモーションをリアルタイムに補正することを特徴とする。
【００１８】
また本発明の前記オブジェクトは、第一の関節に接続された第一のパーツと、第二の関節によって第一のパーツに接続された第二のパーツと、第二のパーツに含まれる前記基準点を含み、基準モーションデータによって決定される前記基準平面上で、補正前後で固定された位置をもつ第一の関節の位置と補正点の距離に基づき、第二のパーツ及び第三のパーツの基準平面における位置関係を決定し、前記基準ベクトルから前記補正ベクトルへの回転角及び、前記基準平面における位置関係に基づき、前記第二のパーツ及び第三のパーツの補正後の位置関係を決定し、前記補正後の位置関係に基づき、前記オブジェクトのモーションをリアルタイムに補正するための情報を含むことを特徴とする。
【００１９】
このようにすると、補正前のモーションデータによって生成される第一のパーツと第二のパーツの姿勢に近い画像を生成することができる。
【００２０】
また本発明の前記オブジェクトは、第一の関節に接続された第一のパーツと、第二の関節によって第一のパーツに接続された第二のパーツと、第二のパーツに含まれる前記基準点を含み、前記モーションデータ補正手段が、基準モーションデータによって決定される前記基準平面内で、補正前後で固定された位置をもつ第一の関節の位置と補正点の距離に基づき、第二のパーツと第三のパーツをそれぞれ回転させ、前記基準ベクトルから、前記補正ベクトルへの回転角に基づき、前記第二のパーツと第三のパーツをそれぞれの回転させる補正を行うことを特徴とする。
【００２１】
また本発明の前記オブジェクトは、第一の関節に接続された第一のパーツと、第二の関節によって第一のパーツに接続された第二のパーツと、第二のパーツに含まれる前記基準点を含み、基準モーションデータによって決定される前記基準平面内で、補正前後で固定された位置をもつ第一の関節の位置と補正点の距離に基づき、第二のパーツと第三のパーツをそれぞれ回転させ、前記基準ベクトルから、前記補正ベクトルへの回転角に基づき、前記第二のパーツと第三のパーツをそれぞれの回転させる補正を行うための情報を含むことを特徴とする。
【００２２】
このようにすると、補正前のモーションデータによって生成される第一のパーツと第二のパーツの姿勢に近い画像を生成することができる。
【００２３】
また本発明は、前記補正点が所与の操作手段からの入力される操作情報に基づき決定されることを特徴とする。
【００２４】
このようにすると、入力される操作情報に基づき、適切な位置にパーツが配置される画像を生成することができる。従って、入力される操作情報すべてについてモーションデータを作成しておかなくても良いのでデータ量を大幅に削減できる。
【００２５】
また本発明は、前記モーションデータにより動作する前記オブジェクトが人体、動物及びロボットを表すゲームキャラクタの少なくとも１つであり、前記第二の関節が前記ゲームキャラクタの肘、膝の少なくとも一方の動きを表していることを特徴とする。
【００２６】
本発明によればゲームキャラクタ等の肘、膝の姿勢や動きが入力やゲーム状況等に適合するようにモーションデータを補正することができる。
【００２７】
これにより少ないデータ量で人体等の肘、膝の画像表現のバラエティ度を格段に増すことができる。
【００２８】
また本発明は、前記補正点がバイクのグリップ位置であり、前記基準点がプレーヤキャラクタの手であり、前記バイクのクリップ位置はゲーム用のバイク筐体のハンドルをプレーヤが操作することにより入力される操作情報に基づき決定されることを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、少ないモーションデータで、バイクゲーム等におけるプレーヤのハンドル操作を反映したゲーム画像を生成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下では本発明をバイクゲームに適用した場合を例にとり説明するが、本発明が適用されるのはこれに限られるものではない。
【００３１】
本実施の形態の画像生成装置の特徴は、予め用意されたモーションデータをリアルタイムに補正して、補正前のモーションデータによって生成されるオブジェクトの姿勢に近い画像を生成する点にある。
【００３２】
まず本実施の形態の原理について図１、図２を用いて説明する。
【００３３】
図１に示すようにオブジェクト２００は、複数のパーツＰ１、Ｐ２、Ｐ３が関節Ｋ１、Ｋ２で接続された構成を有している。２１０は予め用意されているモーションデータによって生成されたオブジェクトの姿勢を表している。２１０において、関節Ｋ１の位置をＡ、関節Ｋ２の位置をＢ、基準点ＫＰの位置をＣとする。
【００３４】
関節Ｋ１の位置を固定して、パーツＰ３に含まれる基準点ＫＰが補正点ＨＰに配置されるような姿勢を２２０とする。２２０において、関節Ｋ１の位置をＡ、関節Ｋ２の位置をＢ”、基準ＫＰの位置をＣ”とする。
【００３５】
関節Ｋ１とＫ２間の距離のＬ１、関節Ｋ２とＫＰ間の距離のＬ２はパーツの長さとして固定されている。ここにおいて関節Ｋ１と補正点ＨＰ間の距離をＬ３とし、Ｋ１とＨＰを固定すると、ＡＢ”Ｃ”を頂点とする三角形Ｓの形状が一義的に決まる。
【００３６】
しかし、Ｐ２とＰ３の２つのパーツの３次元的な配置は一通りではない。即ち、３次元空間では、Ｋ１とＨＰを固定軸として三角形Ｓを回転させてできる全ての姿勢が、基準点ＫＰが補正点ＨＰに配置される姿勢という条件を満たすことになる。従って、もとのオブジェクトの姿勢２１０の影響を残しつつ補正を行いたい場合、Ｋ１とＨＰを固定軸として三角形Ｓを回転させてできる全ての姿勢の中から最も適した姿勢を選択する必要がある。
【００３７】
本実施の形態では、もとのオブジェクトの姿勢２１０の影響を残しつつ、基準点ＫＰが補正点ＨＰに配置される姿勢を決定するために、以下のような手法を用いている。
【００３８】
まず、図２に示すように、補正前のモーションデータによって決まるＡ（補正前の関節Ｋ１の位置）、Ｂ（補正前の関節Ｋ２の位置）、Ｃ（補正前の基準点ＫＰの位置）が含まれる平面Ｈを考える。説明の都合上補正点ＨＰは平面Ｈ上にはないものとするが、本発明の手法は補正点ＨＰが平面Ｈ上にある場合にも適用できることはいうまでもない。ＡからＨＰへのベクトルを補正ベクトル３１０とすると、その長さは前述したようにＬ３である。
【００３９】
前記平面Ｈ上で、Ａを固定して、３辺の長さがＬ１、Ｌ２、Ｌ３で定まる三角形Ｓを求める。前述したように三角形Ｓの形状は一義的に決まる。
【００４０】
但し、三角形Ｓが配置される平面Ｈ上の位置は一義的には決まらない。説明を簡単にするため、図２では、直線ＡＣ上にＬ３の長さの辺が配置されるように三角形Ｓを配置している。三角形Ｓの頂点をＡＢ’Ｃ’とする。
【００４１】
ここでＡからＣ’へのベクトルを基準ベクトル３２０とする。Ａ点を固定して、基準点が補正点ＨＰの位置にくるまで、基準ベクトルから補正ベクトルの方向に前記三角形Ｓを回転させた三角形ＡＢ”Ｃ”をＳ’とする。３次元空間において、この三角形Ｓ’の点Ａに対する辺ＡＢ”配置関係が、補正後の関節Ｋ１に対するパーツＰ２の配置関係と同様となる。また、この三角形Ｓ’の点Ｂ”に対する辺Ｂ”Ｃ”の配置関係が、補正後の関節Ｋ２に対するパーツＰ３の配置関係と同様となる。
【００４２】
従って、パーツＰ２、Ｐ３の配置関係が前記三角形Ｓ’の２辺ＡＢ”、Ｂ”Ｃ”の配置関係となるように姿勢を補正すればよい。
【００４３】
図２に示す本実施の形態の手法によれば、基準モーションデータの影響を残しつつ、基準点ＫＰが補正点ＨＰに配置される姿勢を決定することができる。
【００４４】
図３に本実施の形態に係る画像生成装置の機能ブロック図の一例を示す。ここで操作部１０は、プレーヤが、ゲーム用のバイク筐体に設けらたアクセル、ブレーキ、グリップ等を操作したり、車体をローリングするすることで操作情報を入力するためのものである。操作部１０にて得られた操作情報は処理部２０に入力される。
【００４５】
処理部２０は、この操作情報と、所与のプログラム等に基づいて、表示物を表すオブジェクトが複数配置されて成るオブジェクト空間を設定する処理等を行うものであり、例えばＣＰＵ、メモリなどのハードウェアにより構成される。
【００４６】
画像生成部３０は、この設定されたオブジェクト空間内の所与の視点にて見える視界画像を生成する処理を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＤＳＰ、画像生成専用のＩＣ、メモリなどのハードウェアにより構成される。画像生成部３０により得られた視界画像は表示部４０において表示される。
【００４７】
情報記憶媒体５０は、プログラムやデータを記憶するものである。この情報記憶媒体５０の機能は、ＣＤ−ＲＯＭ、ゲームカセット、ＩＣカード、ＭＯ、ＦＤ、ＤＶＤ、メモリ、ハードディスクなどのハードウェアにより実現できる。処理部２０は、この情報記憶媒体５０からのプログラム、データに基づいて種々の処理を行うことになる。
【００４８】
処理部２０は、モーションデータ記憶部２２、モーション補正部２４を含む。ここでモーションデータ記憶部２２は、例えば図１に示すような補正の基準となる姿勢２１０のモーションデータ（以下、基準モーションデータという）を記憶するものである。モーション補正部２４は、フレーム毎或いは複数フレーム毎にモーションデータ記憶部２２からモーションデータを読み出す。そして、読み出されたモーションデータと、操作部１０により入力される操作情報に基づいて、図１及び図２で説明した本発明の手法を用いてプレーヤキャラクタの姿勢を補正する。
【００４９】
この、姿勢を補正する処理について詳細に説明する。
【００５０】
図４は、本実施の形態を業務用ゲーム装置に適用した場合のバイク筐体の外観図である。プレーヤはディスプレイ１１００上に映し出されたゲーム画像を見ながら、グリップ１１０１が設けられたハンドルを前後操作することにより進行方向を操作し、アクセル１１０２、ブレーキ１１０４を操作することにより加速や減速を行い、車体をローリングさせたりして、画面上の移動体１１０３を操作しゲームを楽しむ。
【００５１】
ディスプレイ１１００上のプレーヤキャラクタ１１０３は、前記プレーヤの操作を反映して、傾いたり、加速や減速やグリップ操作に伴い姿勢を変化させたりする。
【００５２】
グリップ１１０１が設けられたハンドルやアクセル１１０２やブレーキ１１０４の操作や車体をローリングさせる操作は、前記操作部１０からの入力情報として処理部２０に伝えられる。処理部２０では、この入力情報に基づきプレーヤの位置情報を演算するほか、プレーヤの姿勢の演算も行う。
【００５３】
即ち、プレーヤの操作を詳細に反映したゲーム画像を生成するために、ディスプレイ１１００上のプレーヤキャラクタ１１０３はゲーム状況に応じて姿勢を様々に変化させる。本実施の形態では、この変化する姿勢の画像を生成するために、加速や減速や車体のローリングに伴うプレーヤキャラクタ１１０３の姿勢を基準モーションデータとして、モーションデータ記憶部２２に記憶している。
【００５４】
図５は、モーションデータをスケルトンモデルで表す場合を説明するための図である。例えば親のアーク６０は位置データ及び方向データを持ち、子のアーク６１〜６９は方向データのみを持つ。この時、例えばアーク６１は、アーク６０に対する相対的な向きを表す方向データ（α１、β１、γ１）を持ち、アーク６２は、アーク６１に対する相対的な向きを表す方向データ（α２、β２、γ２）を持つ。これらのモーションデータに従って各アークを配置することにより、オブジェクトの姿勢が決定される。
【００５５】
なお、バイクにのったプレーヤキャラクタの姿勢を表すためには、たとえば各パーツのモーションデータをバイクのローカル座標系におけるバイク相対の方向データとして持たせても良い。
【００５６】
本実施の形態のモーションデータ記憶部２２は、前述したように加速や減速や車体のローリングに伴うプレーヤキャラクタ１１０３の姿勢を決定するための基準モーションデータを記憶している。しかし、グリップ位置の変化に対応したモーションデータは記憶していない。グリップ位置は、ゲーム中のプレーヤの操作によって変化する。このため、グリップ位置の変化に対応したモーションデータは膨大な量となり、これを予め全部用意しておくことは困難である。
【００５７】
そのため、基準モーションデータのみ記憶させておき、グリップ位置の変化に応じて、基準モーションデータによって決定される姿勢の補正を行っているのである。しかし、補正後の姿勢は、基準モーションデータによって生成される姿勢の影響を残したものであることが好ましい。補正後も加速や減速や車体のローリング等のプレーヤの操作入力を反映した姿勢にするためである。
【００５８】
図１０は、基準モーションデータによって生成される姿勢と補正後の姿勢を説明するための図である。図１０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は基準モーションデータによって生成される姿勢を表した図であり、図１０（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）は表示される姿勢を表した図である。なお、基準モーションデータによって生成される姿勢はハンドルを左右にきっていない状態の姿勢であるとする。
【００５９】
図１０（Ａ）は、プレーヤキャラクタ５１０がハンドル５００を左右に切っていない状態の基準モーションデータによって生成される姿勢を表している。この場合、操作入力によるハンドルの変化がないため、ハンドル上に設けられたグリップ位置と手の位置があっており、特に補正の必要はない。従って、基準モーションデータによって生成される姿勢がそのまま表示される（図１０（Ｄ）参照）。
【００６０】
図１０（Ｂ）は、プレーヤキャラクタ５１０がハンドル５００を右に切っている状態の基準モーションデータによって生成される姿勢を表している。この場合操作入力に基づき演算されたハンドルの位置は右に切られた状態になるが、基準モーションデータによって生成される姿勢は、ハンドルが切られていない状態のものである。従ってハンドル上に設けられたグリップ位置と手の位置があっていない。このため、ハンドル上に設けられたグリップ位置と手の位置があうように補正して表示される。（図１０（Ｅ）参照）。
【００６１】
図１０（Ｃ）は、プレーヤキャラクタ５１０がハンドル５００を左に切っている状態の基準モーションデータによって生成される姿勢を表している。この場合操作入力に基づき演算されたハンドルの位置は左に切られた状態になるが、基準モーションデータによって生成される姿勢は、ハンドルが切られていない状態のものである。従ってハンドル上に設けられたグリップ位置と手の位置があっていない。このため、ハンドル上に設けられたグリップ位置と手の位置があうように補正して表示される。（図１０（Ｆ）参照）。
【００６２】
基準モーションデータによって生成される姿勢は、加速や減速や車体のローリングの影響を反映しているが、ハンドル操作によるグリップ位置の変化は反映していない。このため、プレーヤキャラクタの手がグリップを握っていない姿勢となっている。補正後の姿勢は、プレーヤキャラクタの手がグリップを握っている姿勢となっているとともに、基準モーションデータによって生成される姿勢の影響をも残したものとなっている。
【００６３】
図６は、基準モーションデータによって生成される姿勢の影響を残して、グリップ位置の変化に応じた姿勢に補正する例を説明するための図である。６１０は基準モーションデータによって生成される腕の姿勢を示しており、６２０はプレーヤのグリップ操作によって入力されるグリップの位置を示している。
【００６４】
図６に示される腕は、図１に示すように、複数のパーツが関節によって接続された構造を有している。即ち、上腕部６６０が、図１のパーツＰ２に対応しており、図５のアーク６１に対応している。また下腕部６７０が図１のパーツＰ２に対応しており、図５のアーク６２に対応している。また、肩６５０が図１における関節Ｋ１に対応し、肘６８０が図１における関節Ｋ２に対応する。
【００６５】
従って、肩６５０に対して、基準モーションデータである（α1、β1、γ1）に従って上腕部６１０を配置し、肘６８０に対して基準モーションデータである（α2、β2、γ2）に従って上腕部６１０を配置しすると、図６に示す腕の姿勢６１０を得ることができる。
【００６６】
ところが、基準モーションデータによって生成される腕の姿勢６１０によって決定されるグリップ位置（以下補正前のグリップ位置）６３０が、プレーヤのグリップ操作の入力により決定されるグリップの位置（以下補正後のグリップ位置という）６２０と異なっている場合、基準モーションデータをそのまま用いて画像を生成すれば、プレーヤキャラクタの手がグリップを握っていない画像が生成される。
【００６７】
そこでモーション補正部２４は、図１及び図２で説明した手法を用いて、基準モーションデータによって生成される姿勢に基づいて、グリップ位置（基準点）が補正前のグリップ位置６３０から補正後のグリップ位置６２０にくるように補正を行っている。
【００６８】
なお、グリップ位置が図１における基準点ＫＰとなり、補正後のグリップ位置６２０が図１及び図２における補正点ＨＰに対応する。
【００６９】
本実施の形態の補正動作の詳細例について図７のフローチャート等を用いて説明する。
【００７０】
まず、プレーヤのグリップ操作の入力に基づき、補正後のグリップ位置６２０（図６参照）を演算する（ステップＳ１０）。補正後のグリップ位置６２０は、図２の補正点ＨＰに該当する
次に、モーションデータ記憶部２２に記憶された基準モーションデータに基づいて、肩の位置６５０（図６参照）と補正前のグリップ位置６３０（図６参照）を演算する（ステップＳ２０）。肩の位置６５０と補正前のグリップ位置６３０はそれぞれ、図２のＡ及びＣに対応する。
【００７１】
次に、肩の位置６５０から補正前のグリップ位置６３０へのベクトルである基準ベクトル３２０（図６及び図２参照）を求める（ステップＳ３０）。
【００７２】
次に、肩の位置６５０から補正後のグリップ位置６３０へのベクトルである補正ベクトル３１０（図６及び図２参照）を求める（ステップＳ４０）。
【００７３】
次に、補正ベクトルの長さＬ３（図１及び図２参照）を演算する（ステップＳ５０）。
【００７４】
次に、補正ベクトルの長さＬ３に基づき、上腕、下腕の基準平面上での回転角を演算する（ステップＳ６０）。例えば下腕の回転角とは、図２において上腕に対応するＡＢ’と下腕に対応するＢ’Ｃ’との３軸方向の回転角（αθ1、βθ1、γθ1）とその回転順序で表される。
【００７５】
次に、上腕、下腕をステップＳ６０で求めた回転角に基づき、基準平面上で回転させる（ステップＳ７０）。この回転により、下腕と上腕は、図２の三角形Ｓの辺ＡＢ’、辺Ｂ’Ｃ’の位置関係をとる。また肩と上腕は図２の三角形Ｓの頂点Ａと辺ＡＢ’の位置関係をとる。
【００７６】
次に、上腕、下腕パーツ全体を基準ベクトル３２０（図２参照）から、補正ベクトル３１０（図２参照）の方向へ回転させる（ステップＳ８０）。即ち、図２において、三角形Ｓが三角形Ｓ’の位置にくるように上腕、下腕パーツ全体を回転させるのである。基準ベクトル３２０から補正ベクトル３１０の方向への回転角は図２に示すように３軸方向の回転角（αθ2、βθ2、γθ2）とその回転順序で表される。
【００７７】
このような補正を行うことにより、補正後の姿勢は、基準モーションデータによって生成される姿勢の影響を残したものとなる。従って、補正後も加速や減速や車体のローリング等のプレーヤの操作入力を反映した姿勢となる。
【００７８】
次に、本実施の形態を実現できるハードウェアの構成の一例について図８を用いて説明する。同図に示す装置では、ＣＰＵ１０００、ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００４、情報記憶媒体１００６、音生成ＩＣ１００８、画像生成ＩＣ１０１０、Ｉ／Ｏポート１０１２、１０１４が、システムバス１０１６により相互にデータ送受信可能に接続されている。そして前記画像生成ＩＣ１０１０にはディスプレイ１０１８が接続され、音生成ＩＣ１００８にはスピーカ１０２０が接続され、Ｉ／Ｏポート１０１２にはコントロール装置１０２２が接続され、Ｉ／Ｏポート１０１４には通信装置１０２４が接続されている。
【００７９】
情報記憶媒体１００６は、プログラム、表示物を表現するための画像情報、音情報等が主に格納されるものであり、ＣＤ−ＲＯＭ、ゲームカセット、ＩＣカード、ＤＶＤ、ＭＯ、ＦＤ、メモリ、ハードディスク等が用いられる。例えば家庭用ゲーム装置ではゲームプログラム等を格納する情報記憶媒体としてＣＤ−ＲＯＭ、ゲームカセット、ＤＶＤ等が用いられる。また業務用ゲーム装置ではＲＯＭ等のメモリが用いられ、この場合には情報記憶媒体１００６はＲＯＭ１００２になる。
【００８０】
コントロール装置１０２２はゲームコントローラ、操作パネル等に相当するものであり、プレーヤがゲーム進行に応じて行う判断の結果を装置本体に入力するための装置である。
【００８１】
情報記憶媒体１００６に格納されるプログラム、ＲＯＭ１００２に格納されるシステムプログラム（装置本体の初期化情報等）、コントロール装置１０２２によって入力される信号等に従って、ＣＰＵ１０００は装置全体の制御や各種データ処理を行う。ＲＡＭ１００４はこのＣＰＵ１０００の作業領域等として用いられる記憶手段であり、情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２の所与の内容、あるいはＣＰＵ１０００の演算結果等が格納される。また基準モーションデータは、このＲＡＭ又は情報記憶媒体上に記憶されることになる。
【００８２】
更に、この種の装置には音生成ＩＣ１００８と画像生成ＩＣ１０１０とが設けられていてゲーム音やゲーム画像の好適な出力が行えるようになっている。音生成ＩＣ１００８は情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２に記憶される情報に基づいて効果音やバックグラウンド音楽等のゲーム音を生成する集積回路であり、生成されたゲーム音はスピーカ１０２０によって出力される。また、画像生成ＩＣ１０１０は、ＲＡＭ１００４、ＲＯＭ１００２、情報記憶媒体１００６等から送られる画像情報に基づいてディスプレイ１０１８に出力するための画素情報を生成する集積回路である。なおディスプレイ１０１８として、いわゆるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）と呼ばれるものを使用することもできる。
【００８３】
また、通信装置１０２４はゲーム装置内部で利用される各種の情報を外部とやりとりするものであり、他のゲーム装置と接続されてゲームプログラムに応じた所与の情報を送受したり、通信回線を介してゲームプログラム等の情報を送受することなどに利用される。
【００８４】
そして図１〜図７で説明した種々の処理は、所与の処理を行うプログラムを格納した情報記憶媒体１００６と、該プログラムに従って動作するＣＰＵ１０００、画像生成ＩＣ１０１０、音生成ＩＣ１００８等によって実現される。なお画像生成ＩＣ１０１０、音生成ＩＣ１００８等で行われる処理は、ＣＰＵ１０００あるいは汎用のＤＳＰ等によりソフトウェア的に行ってもよい。
【００８５】
図４に示された業務用ゲーム装置に内蔵されるシステム基板１１０６には、ＣＰＵ、画像合成ＩＣ、音合成ＩＣ等が実装されている。そして所与の操作手段により入力される操作情報と、あるフレームにおける基準モーションデータとに基づいて当該フレームにおけるモーションを補正するための情報、合成されたモーションに基づき動作する表示物の画像を含む視界画像を生成するための情報等は、システム基板１１０６上の情報記憶媒体であるメモリ１１０８に格納される。以下、これらの情報を格納情報と呼ぶ。これらの格納情報は、上記の種々の処理を行うためのプログラムコード、画像情報、音情報、表示物の形状情報、テーブルデータ、リストデータ、プレーヤ情報等の少なくとも１つを含むものである。
【００８６】
図９（Ａ）に、本実施の形態を家庭用のゲーム装置に適用した場合の例を示す。プレーヤはディスプレイ１２００に映し出されたゲーム画像を見ながら、ゲームコントローラ１２０２、１２０４を操作してゲームを楽しむ。この場合、上記格納情報は、本体装置に着脱自在な情報記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭ１２０６、ＩＣカード１２０８、１２０９等に格納されている。
【００８７】
図９（Ｂ）に、ホスト装置１３００と、このホスト装置１３００と通信回線１３０２を介して接続される端末１３０４ー1〜１３０４-nとを含むゲーム装置に本実施の形態を適用した場合の例を示す。この場合、上記格納情報は、例えばホスト装置１３００が制御可能な磁気ディスク装置、磁気テープ装置、メモリ等の情報記憶媒体１３０６に格納されている。端末１３０４ー1〜１３０４-nが、ＣＰＵ、画像生成ＩＣ、音生成ＩＣを有し、スタンドアロンでゲーム画像、ゲーム音を生成できるものである場合には、ホスト装置１３００からは、ゲーム画像、ゲーム音を生成するためのゲームプログラム等が端末１３０４ー1〜１３０４-nに配送される。一方、スタンドアロンで生成できない場合には、ホスト装置１３００がゲーム画像、ゲーム音を生成し、これを端末１３０４ー1〜１３０４-nに伝送し端末において出力することになる。
【００８８】
なお本発明は、上記実施の形態で説明したものに限らず、種々の変形実施が可能である。
【００８９】
例えば上記実施の形態では、補正後のモーションデータ自体は作成せずに、基準モーションデータに回転等の補正用の座標変換等を組み合わせて補正後の姿勢を決定する場合を例にとり説明したが、補正されたモーションデータを作成して、この補正後のモーションデータを用いて画像の生成を行うような構成にしてもよい。
【００９０】
またモーションデータの形態は、図５で説明したものに限られるものではなく、少なくとも表示物のモーションを記述でき、図２の手法が適用可能なものであれば、種々の形態のモーションデータを採用できる。
【００９１】
また、上記実施の形態では腕の姿勢を入力によるグリップ位置で補正する場合を例にとり説明したがこれに限られない。例えば、膝や腰や指の姿勢を入力により決定される補正点によって補正するような場合でもよい。
【００９２】
また、上記実施の形態では連続する２つの関節につながった２つのパーツの姿勢の補正を行う場合を例にとり説明したがこれに限られない。３つ以上の関節のにつながった３つ以上のパーツの姿勢を補正する場合には、２つの関節を取り出して、関節間の長さを一定の値に固定して考えることにより、本発明の手法を適用することができる。
【００９３】
また、上記実施の形態では、補正点が入力に基づき決定される場合を例にとり説明したが、例えば入力とは直接的に関係しないゲーム状況に基づき補正点を決定してもよい。
【００９４】
また本発明は、バイクゲームのプレーヤキャラクタのモーションの補正以外にも種々のゲーム、例えば格闘技ゲーム等のプレーヤキャラクタの動きを、補正する場合にも有効である。
【００９５】
また本発明は、家庭用、業務用のゲーム装置のみならず、シミュレータ、多数のプレーヤが参加する大型アトラクション装置、パーソナルコンピュータ、マルチメディア端末、ゲーム画像を合成するシステム基板等の種々の装置に適用できる。
【００９６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の原理を説明するための図である。
【図２】本実施の形態の原理を説明するための図である。
【図３】本実施の形態の機能ブロック図の一例である。
【図４】本実施の形態を業務用ゲーム装置に適用した場合のバイク筐体の外観図である。
【図５】モーションデータについて説明するための図である。
【図６】グリップ位置の変化に応じた姿勢の補正例を説明するための図である。
【図７】本実施の形態の動作の詳細例について説明するためのフローチャートである。
【図８】本実施の形態を実現するハードウェアの構成の一例を示す図である。
【図９】図９（Ａ）（Ｂ）は、本実施の形態が適用される種々の形態の装置について説明するための図である。
【図１０】補正前のモーションと補正後のモーションを説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 操作部
２０ 処理部
２２ モーションデータ記憶部
２４ モーション補正部
３０ 画像生成部
４０ 表示部
５０ 情報記憶媒体
３１０ 補正ベクトル
３２０ 基準ベクトル
ＫＰ 基準点
ＨＰ 補正点
Ｈ 基準平面
【発明の属する技術分野】
本発明は、オブジェクト空間内の所与の視点での視界画像を生成するための画像生成装置及び情報記憶媒体に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、仮想的な３次元空間であるオブジェクト空間内に複数のオブジェクトを配置し、所与の視点での視界画像を生成する画像生成装置が知られており、いわゆる仮想的な現実感を体感できるものとして人気が高い。
【０００３】
この種の画像生成装置では、表示物の動きを、モーションデータに基づいて記述する場合が多い。バイクゲームを楽しめる画像生成装置を例にとれば、１又は複数のフレーム毎に順次変化するゲームキャラクタの動作等を表すモーションデータが予め用意されている。そして、このモーションデータに基づいて、ポリゴンや曲面などのプリミティブ面で構成されるゲームキャラクタのオブジェクトをオブジェクト空間内で動作させる。これにより順次変化するゲームキャラクタの動作等の表現が可能となる。
【０００４】
さて、ゲームキャラクタの動作のバラエティ度を増すためには、１つのゲームキャラクタに対して、なるべく多くのモーションデータを用意することが望まれる。しかしながら、モーションデータの格納には所与のメモリ容量が必要となる。従って、多くのモーションデータを用意するためには、多くのメモリ容量が必要となり、これはハードウェアの大規模化という問題を招く。
【０００５】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、モーションデータをそれほど多く用意することなくバラエティ度溢れる表示物の動作の表現が可能な画像生成装置及び情報記憶媒体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、オブジェクト空間内の所与の視点での視界画像を生成する画像生成装置であって、複数のパーツが接続されたオブジェクトの所与のパーツに含まれる基準点が所与の補正点に配置されるように、前記補正点の位置情報とあるフレームにおける基準モーションデータとに基づいて、前記オブジェクトのモーションをリアルタイムに補正するモーション補正手段と、補正されたモーションに基づいて動作するオブジェクトの画像を含む視界画像を生成する手段とを含むことを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、オブジェクト空間内の所与の視点での視界画像を生成するための情報記憶媒体であって、複数のパーツが接続されたオブジェクトの所与のパーツに含まれる基準点が所与の補正点に配置されるように、前記補正点の位置情報とあるフレームにおける基準モーションデータとに基づいて、前記オブジェクトのモーションをリアルタイムに補正するための情報と、補正されたモーションに基づいて動作するオブジェクトの画像を含む視界画像を生成するための情報とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、例えばあるフレームにおける基準モーションデータと、前記補正点の位置情報とに基づいて、当該フレームにおけるモーションがリアルタイムに補正される。ここにおいてモーションとは、例えばオブジェクトが人体等であれば姿勢等を意味する。
【０００９】
モーションをリアルタイムに補正して画像を生成するとは、補正されたモーションデータを作成して、この補正後のモーションデータを用いて画像の生成を行う場合を含む。また、補正後のモーションデータ自体は作成せずに、基準モーションデータに回転等の補正用の座標変換等を組み合わせて画像の生成を行うような場合も含む。
【００１０】
なお、補正点の位置情報とは、ワールド座標系やローカル座標系における前記基準点の座標情報等をいう。
【００１１】
この補正されたモーションに基づいて前記オブジェクトを配置すると、所与のパーツに含まれる基準点が前記補正点に配置される画像を生成することができる。
【００１２】
本発明によれば、予め用意されたモーションデータをリアルタイムに補正して用いることにより、パーツに含まれる基準点が所与の補正点に配置された画像を生成することができる。従って、予めそれほど多くのモーションデータを用意しなくてもよい。このため、少ないデータ量で、表示物の動作のバラエティ度を格段に高めることができる。
【００１３】
また本発明の前記オブジェクトは、第一の関節及び第二の関節の少なくとも２つの関節を含み、前記モーション補正手段が、基準モーションデータによって決定される前記第一の関節の位置及び前記第二の関節の位置及び基準点を含む基準平面と補正前後で固定された前記第一の関節の位置から前記補正点への補正ベクトルとの角度情報とに基づいてモーションの補正を行うことを特徴とする。
【００１４】
また本発明の前記オブジェクトは、第一の関節及び第二の関節の少なくとも２つの関節を含み、基準モーションデータによって決定される前記第一の関節の位置及び前記第二の関節の位置及び基準点を含む基準平面と補正前後で固定された前記第一の関節の位置から前記補正点への補正ベクトルとの角度情報とに基づいてモーションの補正を行うための情報を含むことを特徴とする。
【００１５】
このようにすると、補正前のモーションデータによって生成されるオブジェクトの姿勢に近い画像を生成することができる。
【００１６】
基準点の位置は関節と一致する場合でも良いし、パーツに含まれる関節以外の点でもよい。
【００１７】
また本発明の前記オブジェクトは、第一の関節に接続された第一のパーツと、第二の関節によって第一のパーツに接続された第二のパーツと、第二のパーツに含まれる前記基準点を含み、前記モーションデータ補正手段が、基準モーションデータによって決定される前記基準平面上で、補正前後で固定された位置をもつ第一の関節の位置と補正点の距離に基づき、第二のパーツ及び第三のパーツの基準平面における位置関係を決定し、前記基準ベクトルから前記補正ベクトルへの回転角及び、前記基準平面における位置関係に基づき、前記第二のパーツ及び第三のパーツの補正後の位置関係を決定し、前記補正後の位置関係に基づき、前記オブジェクトのモーションをリアルタイムに補正することを特徴とする。
【００１８】
また本発明の前記オブジェクトは、第一の関節に接続された第一のパーツと、第二の関節によって第一のパーツに接続された第二のパーツと、第二のパーツに含まれる前記基準点を含み、基準モーションデータによって決定される前記基準平面上で、補正前後で固定された位置をもつ第一の関節の位置と補正点の距離に基づき、第二のパーツ及び第三のパーツの基準平面における位置関係を決定し、前記基準ベクトルから前記補正ベクトルへの回転角及び、前記基準平面における位置関係に基づき、前記第二のパーツ及び第三のパーツの補正後の位置関係を決定し、前記補正後の位置関係に基づき、前記オブジェクトのモーションをリアルタイムに補正するための情報を含むことを特徴とする。
【００１９】
このようにすると、補正前のモーションデータによって生成される第一のパーツと第二のパーツの姿勢に近い画像を生成することができる。
【００２０】
また本発明の前記オブジェクトは、第一の関節に接続された第一のパーツと、第二の関節によって第一のパーツに接続された第二のパーツと、第二のパーツに含まれる前記基準点を含み、前記モーションデータ補正手段が、基準モーションデータによって決定される前記基準平面内で、補正前後で固定された位置をもつ第一の関節の位置と補正点の距離に基づき、第二のパーツと第三のパーツをそれぞれ回転させ、前記基準ベクトルから、前記補正ベクトルへの回転角に基づき、前記第二のパーツと第三のパーツをそれぞれの回転させる補正を行うことを特徴とする。
【００２１】
また本発明の前記オブジェクトは、第一の関節に接続された第一のパーツと、第二の関節によって第一のパーツに接続された第二のパーツと、第二のパーツに含まれる前記基準点を含み、基準モーションデータによって決定される前記基準平面内で、補正前後で固定された位置をもつ第一の関節の位置と補正点の距離に基づき、第二のパーツと第三のパーツをそれぞれ回転させ、前記基準ベクトルから、前記補正ベクトルへの回転角に基づき、前記第二のパーツと第三のパーツをそれぞれの回転させる補正を行うための情報を含むことを特徴とする。
【００２２】
このようにすると、補正前のモーションデータによって生成される第一のパーツと第二のパーツの姿勢に近い画像を生成することができる。
【００２３】
また本発明は、前記補正点が所与の操作手段からの入力される操作情報に基づき決定されることを特徴とする。
【００２４】
このようにすると、入力される操作情報に基づき、適切な位置にパーツが配置される画像を生成することができる。従って、入力される操作情報すべてについてモーションデータを作成しておかなくても良いのでデータ量を大幅に削減できる。
【００２５】
また本発明は、前記モーションデータにより動作する前記オブジェクトが人体、動物及びロボットを表すゲームキャラクタの少なくとも１つであり、前記第二の関節が前記ゲームキャラクタの肘、膝の少なくとも一方の動きを表していることを特徴とする。
【００２６】
本発明によればゲームキャラクタ等の肘、膝の姿勢や動きが入力やゲーム状況等に適合するようにモーションデータを補正することができる。
【００２７】
これにより少ないデータ量で人体等の肘、膝の画像表現のバラエティ度を格段に増すことができる。
【００２８】
また本発明は、前記補正点がバイクのグリップ位置であり、前記基準点がプレーヤキャラクタの手であり、前記バイクのクリップ位置はゲーム用のバイク筐体のハンドルをプレーヤが操作することにより入力される操作情報に基づき決定されることを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、少ないモーションデータで、バイクゲーム等におけるプレーヤのハンドル操作を反映したゲーム画像を生成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下では本発明をバイクゲームに適用した場合を例にとり説明するが、本発明が適用されるのはこれに限られるものではない。
【００３１】
本実施の形態の画像生成装置の特徴は、予め用意されたモーションデータをリアルタイムに補正して、補正前のモーションデータによって生成されるオブジェクトの姿勢に近い画像を生成する点にある。
【００３２】
まず本実施の形態の原理について図１、図２を用いて説明する。
【００３３】
図１に示すようにオブジェクト２００は、複数のパーツＰ１、Ｐ２、Ｐ３が関節Ｋ１、Ｋ２で接続された構成を有している。２１０は予め用意されているモーションデータによって生成されたオブジェクトの姿勢を表している。２１０において、関節Ｋ１の位置をＡ、関節Ｋ２の位置をＢ、基準点ＫＰの位置をＣとする。
【００３４】
関節Ｋ１の位置を固定して、パーツＰ３に含まれる基準点ＫＰが補正点ＨＰに配置されるような姿勢を２２０とする。２２０において、関節Ｋ１の位置をＡ、関節Ｋ２の位置をＢ”、基準ＫＰの位置をＣ”とする。
【００３５】
関節Ｋ１とＫ２間の距離のＬ１、関節Ｋ２とＫＰ間の距離のＬ２はパーツの長さとして固定されている。ここにおいて関節Ｋ１と補正点ＨＰ間の距離をＬ３とし、Ｋ１とＨＰを固定すると、ＡＢ”Ｃ”を頂点とする三角形Ｓの形状が一義的に決まる。
【００３６】
しかし、Ｐ２とＰ３の２つのパーツの３次元的な配置は一通りではない。即ち、３次元空間では、Ｋ１とＨＰを固定軸として三角形Ｓを回転させてできる全ての姿勢が、基準点ＫＰが補正点ＨＰに配置される姿勢という条件を満たすことになる。従って、もとのオブジェクトの姿勢２１０の影響を残しつつ補正を行いたい場合、Ｋ１とＨＰを固定軸として三角形Ｓを回転させてできる全ての姿勢の中から最も適した姿勢を選択する必要がある。
【００３７】
本実施の形態では、もとのオブジェクトの姿勢２１０の影響を残しつつ、基準点ＫＰが補正点ＨＰに配置される姿勢を決定するために、以下のような手法を用いている。
【００３８】
まず、図２に示すように、補正前のモーションデータによって決まるＡ（補正前の関節Ｋ１の位置）、Ｂ（補正前の関節Ｋ２の位置）、Ｃ（補正前の基準点ＫＰの位置）が含まれる平面Ｈを考える。説明の都合上補正点ＨＰは平面Ｈ上にはないものとするが、本発明の手法は補正点ＨＰが平面Ｈ上にある場合にも適用できることはいうまでもない。ＡからＨＰへのベクトルを補正ベクトル３１０とすると、その長さは前述したようにＬ３である。
【００３９】
前記平面Ｈ上で、Ａを固定して、３辺の長さがＬ１、Ｌ２、Ｌ３で定まる三角形Ｓを求める。前述したように三角形Ｓの形状は一義的に決まる。
【００４０】
但し、三角形Ｓが配置される平面Ｈ上の位置は一義的には決まらない。説明を簡単にするため、図２では、直線ＡＣ上にＬ３の長さの辺が配置されるように三角形Ｓを配置している。三角形Ｓの頂点をＡＢ’Ｃ’とする。
【００４１】
ここでＡからＣ’へのベクトルを基準ベクトル３２０とする。Ａ点を固定して、基準点が補正点ＨＰの位置にくるまで、基準ベクトルから補正ベクトルの方向に前記三角形Ｓを回転させた三角形ＡＢ”Ｃ”をＳ’とする。３次元空間において、この三角形Ｓ’の点Ａに対する辺ＡＢ”配置関係が、補正後の関節Ｋ１に対するパーツＰ２の配置関係と同様となる。また、この三角形Ｓ’の点Ｂ”に対する辺Ｂ”Ｃ”の配置関係が、補正後の関節Ｋ２に対するパーツＰ３の配置関係と同様となる。
【００４２】
従って、パーツＰ２、Ｐ３の配置関係が前記三角形Ｓ’の２辺ＡＢ”、Ｂ”Ｃ”の配置関係となるように姿勢を補正すればよい。
【００４３】
図２に示す本実施の形態の手法によれば、基準モーションデータの影響を残しつつ、基準点ＫＰが補正点ＨＰに配置される姿勢を決定することができる。
【００４４】
図３に本実施の形態に係る画像生成装置の機能ブロック図の一例を示す。ここで操作部１０は、プレーヤが、ゲーム用のバイク筐体に設けらたアクセル、ブレーキ、グリップ等を操作したり、車体をローリングするすることで操作情報を入力するためのものである。操作部１０にて得られた操作情報は処理部２０に入力される。
【００４５】
処理部２０は、この操作情報と、所与のプログラム等に基づいて、表示物を表すオブジェクトが複数配置されて成るオブジェクト空間を設定する処理等を行うものであり、例えばＣＰＵ、メモリなどのハードウェアにより構成される。
【００４６】
画像生成部３０は、この設定されたオブジェクト空間内の所与の視点にて見える視界画像を生成する処理を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＤＳＰ、画像生成専用のＩＣ、メモリなどのハードウェアにより構成される。画像生成部３０により得られた視界画像は表示部４０において表示される。
【００４７】
情報記憶媒体５０は、プログラムやデータを記憶するものである。この情報記憶媒体５０の機能は、ＣＤ−ＲＯＭ、ゲームカセット、ＩＣカード、ＭＯ、ＦＤ、ＤＶＤ、メモリ、ハードディスクなどのハードウェアにより実現できる。処理部２０は、この情報記憶媒体５０からのプログラム、データに基づいて種々の処理を行うことになる。
【００４８】
処理部２０は、モーションデータ記憶部２２、モーション補正部２４を含む。ここでモーションデータ記憶部２２は、例えば図１に示すような補正の基準となる姿勢２１０のモーションデータ（以下、基準モーションデータという）を記憶するものである。モーション補正部２４は、フレーム毎或いは複数フレーム毎にモーションデータ記憶部２２からモーションデータを読み出す。そして、読み出されたモーションデータと、操作部１０により入力される操作情報に基づいて、図１及び図２で説明した本発明の手法を用いてプレーヤキャラクタの姿勢を補正する。
【００４９】
この、姿勢を補正する処理について詳細に説明する。
【００５０】
図４は、本実施の形態を業務用ゲーム装置に適用した場合のバイク筐体の外観図である。プレーヤはディスプレイ１１００上に映し出されたゲーム画像を見ながら、グリップ１１０１が設けられたハンドルを前後操作することにより進行方向を操作し、アクセル１１０２、ブレーキ１１０４を操作することにより加速や減速を行い、車体をローリングさせたりして、画面上の移動体１１０３を操作しゲームを楽しむ。
【００５１】
ディスプレイ１１００上のプレーヤキャラクタ１１０３は、前記プレーヤの操作を反映して、傾いたり、加速や減速やグリップ操作に伴い姿勢を変化させたりする。
【００５２】
グリップ１１０１が設けられたハンドルやアクセル１１０２やブレーキ１１０４の操作や車体をローリングさせる操作は、前記操作部１０からの入力情報として処理部２０に伝えられる。処理部２０では、この入力情報に基づきプレーヤの位置情報を演算するほか、プレーヤの姿勢の演算も行う。
【００５３】
即ち、プレーヤの操作を詳細に反映したゲーム画像を生成するために、ディスプレイ１１００上のプレーヤキャラクタ１１０３はゲーム状況に応じて姿勢を様々に変化させる。本実施の形態では、この変化する姿勢の画像を生成するために、加速や減速や車体のローリングに伴うプレーヤキャラクタ１１０３の姿勢を基準モーションデータとして、モーションデータ記憶部２２に記憶している。
【００５４】
図５は、モーションデータをスケルトンモデルで表す場合を説明するための図である。例えば親のアーク６０は位置データ及び方向データを持ち、子のアーク６１〜６９は方向データのみを持つ。この時、例えばアーク６１は、アーク６０に対する相対的な向きを表す方向データ（α１、β１、γ１）を持ち、アーク６２は、アーク６１に対する相対的な向きを表す方向データ（α２、β２、γ２）を持つ。これらのモーションデータに従って各アークを配置することにより、オブジェクトの姿勢が決定される。
【００５５】
なお、バイクにのったプレーヤキャラクタの姿勢を表すためには、たとえば各パーツのモーションデータをバイクのローカル座標系におけるバイク相対の方向データとして持たせても良い。
【００５６】
本実施の形態のモーションデータ記憶部２２は、前述したように加速や減速や車体のローリングに伴うプレーヤキャラクタ１１０３の姿勢を決定するための基準モーションデータを記憶している。しかし、グリップ位置の変化に対応したモーションデータは記憶していない。グリップ位置は、ゲーム中のプレーヤの操作によって変化する。このため、グリップ位置の変化に対応したモーションデータは膨大な量となり、これを予め全部用意しておくことは困難である。
【００５７】
そのため、基準モーションデータのみ記憶させておき、グリップ位置の変化に応じて、基準モーションデータによって決定される姿勢の補正を行っているのである。しかし、補正後の姿勢は、基準モーションデータによって生成される姿勢の影響を残したものであることが好ましい。補正後も加速や減速や車体のローリング等のプレーヤの操作入力を反映した姿勢にするためである。
【００５８】
図１０は、基準モーションデータによって生成される姿勢と補正後の姿勢を説明するための図である。図１０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は基準モーションデータによって生成される姿勢を表した図であり、図１０（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）は表示される姿勢を表した図である。なお、基準モーションデータによって生成される姿勢はハンドルを左右にきっていない状態の姿勢であるとする。
【００５９】
図１０（Ａ）は、プレーヤキャラクタ５１０がハンドル５００を左右に切っていない状態の基準モーションデータによって生成される姿勢を表している。この場合、操作入力によるハンドルの変化がないため、ハンドル上に設けられたグリップ位置と手の位置があっており、特に補正の必要はない。従って、基準モーションデータによって生成される姿勢がそのまま表示される（図１０（Ｄ）参照）。
【００６０】
図１０（Ｂ）は、プレーヤキャラクタ５１０がハンドル５００を右に切っている状態の基準モーションデータによって生成される姿勢を表している。この場合操作入力に基づき演算されたハンドルの位置は右に切られた状態になるが、基準モーションデータによって生成される姿勢は、ハンドルが切られていない状態のものである。従ってハンドル上に設けられたグリップ位置と手の位置があっていない。このため、ハンドル上に設けられたグリップ位置と手の位置があうように補正して表示される。（図１０（Ｅ）参照）。
【００６１】
図１０（Ｃ）は、プレーヤキャラクタ５１０がハンドル５００を左に切っている状態の基準モーションデータによって生成される姿勢を表している。この場合操作入力に基づき演算されたハンドルの位置は左に切られた状態になるが、基準モーションデータによって生成される姿勢は、ハンドルが切られていない状態のものである。従ってハンドル上に設けられたグリップ位置と手の位置があっていない。このため、ハンドル上に設けられたグリップ位置と手の位置があうように補正して表示される。（図１０（Ｆ）参照）。
【００６２】
基準モーションデータによって生成される姿勢は、加速や減速や車体のローリングの影響を反映しているが、ハンドル操作によるグリップ位置の変化は反映していない。このため、プレーヤキャラクタの手がグリップを握っていない姿勢となっている。補正後の姿勢は、プレーヤキャラクタの手がグリップを握っている姿勢となっているとともに、基準モーションデータによって生成される姿勢の影響をも残したものとなっている。
【００６３】
図６は、基準モーションデータによって生成される姿勢の影響を残して、グリップ位置の変化に応じた姿勢に補正する例を説明するための図である。６１０は基準モーションデータによって生成される腕の姿勢を示しており、６２０はプレーヤのグリップ操作によって入力されるグリップの位置を示している。
【００６４】
図６に示される腕は、図１に示すように、複数のパーツが関節によって接続された構造を有している。即ち、上腕部６６０が、図１のパーツＰ２に対応しており、図５のアーク６１に対応している。また下腕部６７０が図１のパーツＰ２に対応しており、図５のアーク６２に対応している。また、肩６５０が図１における関節Ｋ１に対応し、肘６８０が図１における関節Ｋ２に対応する。
【００６５】
従って、肩６５０に対して、基準モーションデータである（α1、β1、γ1）に従って上腕部６１０を配置し、肘６８０に対して基準モーションデータである（α2、β2、γ2）に従って上腕部６１０を配置しすると、図６に示す腕の姿勢６１０を得ることができる。
【００６６】
ところが、基準モーションデータによって生成される腕の姿勢６１０によって決定されるグリップ位置（以下補正前のグリップ位置）６３０が、プレーヤのグリップ操作の入力により決定されるグリップの位置（以下補正後のグリップ位置という）６２０と異なっている場合、基準モーションデータをそのまま用いて画像を生成すれば、プレーヤキャラクタの手がグリップを握っていない画像が生成される。
【００６７】
そこでモーション補正部２４は、図１及び図２で説明した手法を用いて、基準モーションデータによって生成される姿勢に基づいて、グリップ位置（基準点）が補正前のグリップ位置６３０から補正後のグリップ位置６２０にくるように補正を行っている。
【００６８】
なお、グリップ位置が図１における基準点ＫＰとなり、補正後のグリップ位置６２０が図１及び図２における補正点ＨＰに対応する。
【００６９】
本実施の形態の補正動作の詳細例について図７のフローチャート等を用いて説明する。
【００７０】
まず、プレーヤのグリップ操作の入力に基づき、補正後のグリップ位置６２０（図６参照）を演算する（ステップＳ１０）。補正後のグリップ位置６２０は、図２の補正点ＨＰに該当する
次に、モーションデータ記憶部２２に記憶された基準モーションデータに基づいて、肩の位置６５０（図６参照）と補正前のグリップ位置６３０（図６参照）を演算する（ステップＳ２０）。肩の位置６５０と補正前のグリップ位置６３０はそれぞれ、図２のＡ及びＣに対応する。
【００７１】
次に、肩の位置６５０から補正前のグリップ位置６３０へのベクトルである基準ベクトル３２０（図６及び図２参照）を求める（ステップＳ３０）。
【００７２】
次に、肩の位置６５０から補正後のグリップ位置６３０へのベクトルである補正ベクトル３１０（図６及び図２参照）を求める（ステップＳ４０）。
【００７３】
次に、補正ベクトルの長さＬ３（図１及び図２参照）を演算する（ステップＳ５０）。
【００７４】
次に、補正ベクトルの長さＬ３に基づき、上腕、下腕の基準平面上での回転角を演算する（ステップＳ６０）。例えば下腕の回転角とは、図２において上腕に対応するＡＢ’と下腕に対応するＢ’Ｃ’との３軸方向の回転角（αθ1、βθ1、γθ1）とその回転順序で表される。
【００７５】
次に、上腕、下腕をステップＳ６０で求めた回転角に基づき、基準平面上で回転させる（ステップＳ７０）。この回転により、下腕と上腕は、図２の三角形Ｓの辺ＡＢ’、辺Ｂ’Ｃ’の位置関係をとる。また肩と上腕は図２の三角形Ｓの頂点Ａと辺ＡＢ’の位置関係をとる。
【００７６】
次に、上腕、下腕パーツ全体を基準ベクトル３２０（図２参照）から、補正ベクトル３１０（図２参照）の方向へ回転させる（ステップＳ８０）。即ち、図２において、三角形Ｓが三角形Ｓ’の位置にくるように上腕、下腕パーツ全体を回転させるのである。基準ベクトル３２０から補正ベクトル３１０の方向への回転角は図２に示すように３軸方向の回転角（αθ2、βθ2、γθ2）とその回転順序で表される。
【００７７】
このような補正を行うことにより、補正後の姿勢は、基準モーションデータによって生成される姿勢の影響を残したものとなる。従って、補正後も加速や減速や車体のローリング等のプレーヤの操作入力を反映した姿勢となる。
【００７８】
次に、本実施の形態を実現できるハードウェアの構成の一例について図８を用いて説明する。同図に示す装置では、ＣＰＵ１０００、ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００４、情報記憶媒体１００６、音生成ＩＣ１００８、画像生成ＩＣ１０１０、Ｉ／Ｏポート１０１２、１０１４が、システムバス１０１６により相互にデータ送受信可能に接続されている。そして前記画像生成ＩＣ１０１０にはディスプレイ１０１８が接続され、音生成ＩＣ１００８にはスピーカ１０２０が接続され、Ｉ／Ｏポート１０１２にはコントロール装置１０２２が接続され、Ｉ／Ｏポート１０１４には通信装置１０２４が接続されている。
【００７９】
情報記憶媒体１００６は、プログラム、表示物を表現するための画像情報、音情報等が主に格納されるものであり、ＣＤ−ＲＯＭ、ゲームカセット、ＩＣカード、ＤＶＤ、ＭＯ、ＦＤ、メモリ、ハードディスク等が用いられる。例えば家庭用ゲーム装置ではゲームプログラム等を格納する情報記憶媒体としてＣＤ−ＲＯＭ、ゲームカセット、ＤＶＤ等が用いられる。また業務用ゲーム装置ではＲＯＭ等のメモリが用いられ、この場合には情報記憶媒体１００６はＲＯＭ１００２になる。
【００８０】
コントロール装置１０２２はゲームコントローラ、操作パネル等に相当するものであり、プレーヤがゲーム進行に応じて行う判断の結果を装置本体に入力するための装置である。
【００８１】
情報記憶媒体１００６に格納されるプログラム、ＲＯＭ１００２に格納されるシステムプログラム（装置本体の初期化情報等）、コントロール装置１０２２によって入力される信号等に従って、ＣＰＵ１０００は装置全体の制御や各種データ処理を行う。ＲＡＭ１００４はこのＣＰＵ１０００の作業領域等として用いられる記憶手段であり、情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２の所与の内容、あるいはＣＰＵ１０００の演算結果等が格納される。また基準モーションデータは、このＲＡＭ又は情報記憶媒体上に記憶されることになる。
【００８２】
更に、この種の装置には音生成ＩＣ１００８と画像生成ＩＣ１０１０とが設けられていてゲーム音やゲーム画像の好適な出力が行えるようになっている。音生成ＩＣ１００８は情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２に記憶される情報に基づいて効果音やバックグラウンド音楽等のゲーム音を生成する集積回路であり、生成されたゲーム音はスピーカ１０２０によって出力される。また、画像生成ＩＣ１０１０は、ＲＡＭ１００４、ＲＯＭ１００２、情報記憶媒体１００６等から送られる画像情報に基づいてディスプレイ１０１８に出力するための画素情報を生成する集積回路である。なおディスプレイ１０１８として、いわゆるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）と呼ばれるものを使用することもできる。
【００８３】
また、通信装置１０２４はゲーム装置内部で利用される各種の情報を外部とやりとりするものであり、他のゲーム装置と接続されてゲームプログラムに応じた所与の情報を送受したり、通信回線を介してゲームプログラム等の情報を送受することなどに利用される。
【００８４】
そして図１〜図７で説明した種々の処理は、所与の処理を行うプログラムを格納した情報記憶媒体１００６と、該プログラムに従って動作するＣＰＵ１０００、画像生成ＩＣ１０１０、音生成ＩＣ１００８等によって実現される。なお画像生成ＩＣ１０１０、音生成ＩＣ１００８等で行われる処理は、ＣＰＵ１０００あるいは汎用のＤＳＰ等によりソフトウェア的に行ってもよい。
【００８５】
図４に示された業務用ゲーム装置に内蔵されるシステム基板１１０６には、ＣＰＵ、画像合成ＩＣ、音合成ＩＣ等が実装されている。そして所与の操作手段により入力される操作情報と、あるフレームにおける基準モーションデータとに基づいて当該フレームにおけるモーションを補正するための情報、合成されたモーションに基づき動作する表示物の画像を含む視界画像を生成するための情報等は、システム基板１１０６上の情報記憶媒体であるメモリ１１０８に格納される。以下、これらの情報を格納情報と呼ぶ。これらの格納情報は、上記の種々の処理を行うためのプログラムコード、画像情報、音情報、表示物の形状情報、テーブルデータ、リストデータ、プレーヤ情報等の少なくとも１つを含むものである。
【００８６】
図９（Ａ）に、本実施の形態を家庭用のゲーム装置に適用した場合の例を示す。プレーヤはディスプレイ１２００に映し出されたゲーム画像を見ながら、ゲームコントローラ１２０２、１２０４を操作してゲームを楽しむ。この場合、上記格納情報は、本体装置に着脱自在な情報記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭ１２０６、ＩＣカード１２０８、１２０９等に格納されている。
【００８７】
図９（Ｂ）に、ホスト装置１３００と、このホスト装置１３００と通信回線１３０２を介して接続される端末１３０４ー1〜１３０４-nとを含むゲーム装置に本実施の形態を適用した場合の例を示す。この場合、上記格納情報は、例えばホスト装置１３００が制御可能な磁気ディスク装置、磁気テープ装置、メモリ等の情報記憶媒体１３０６に格納されている。端末１３０４ー1〜１３０４-nが、ＣＰＵ、画像生成ＩＣ、音生成ＩＣを有し、スタンドアロンでゲーム画像、ゲーム音を生成できるものである場合には、ホスト装置１３００からは、ゲーム画像、ゲーム音を生成するためのゲームプログラム等が端末１３０４ー1〜１３０４-nに配送される。一方、スタンドアロンで生成できない場合には、ホスト装置１３００がゲーム画像、ゲーム音を生成し、これを端末１３０４ー1〜１３０４-nに伝送し端末において出力することになる。
【００８８】
なお本発明は、上記実施の形態で説明したものに限らず、種々の変形実施が可能である。
【００８９】
例えば上記実施の形態では、補正後のモーションデータ自体は作成せずに、基準モーションデータに回転等の補正用の座標変換等を組み合わせて補正後の姿勢を決定する場合を例にとり説明したが、補正されたモーションデータを作成して、この補正後のモーションデータを用いて画像の生成を行うような構成にしてもよい。
【００９０】
またモーションデータの形態は、図５で説明したものに限られるものではなく、少なくとも表示物のモーションを記述でき、図２の手法が適用可能なものであれば、種々の形態のモーションデータを採用できる。
【００９１】
また、上記実施の形態では腕の姿勢を入力によるグリップ位置で補正する場合を例にとり説明したがこれに限られない。例えば、膝や腰や指の姿勢を入力により決定される補正点によって補正するような場合でもよい。
【００９２】
また、上記実施の形態では連続する２つの関節につながった２つのパーツの姿勢の補正を行う場合を例にとり説明したがこれに限られない。３つ以上の関節のにつながった３つ以上のパーツの姿勢を補正する場合には、２つの関節を取り出して、関節間の長さを一定の値に固定して考えることにより、本発明の手法を適用することができる。
【００９３】
また、上記実施の形態では、補正点が入力に基づき決定される場合を例にとり説明したが、例えば入力とは直接的に関係しないゲーム状況に基づき補正点を決定してもよい。
【００９４】
また本発明は、バイクゲームのプレーヤキャラクタのモーションの補正以外にも種々のゲーム、例えば格闘技ゲーム等のプレーヤキャラクタの動きを、補正する場合にも有効である。
【００９５】
また本発明は、家庭用、業務用のゲーム装置のみならず、シミュレータ、多数のプレーヤが参加する大型アトラクション装置、パーソナルコンピュータ、マルチメディア端末、ゲーム画像を合成するシステム基板等の種々の装置に適用できる。
【００９６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の原理を説明するための図である。
【図２】本実施の形態の原理を説明するための図である。
【図３】本実施の形態の機能ブロック図の一例である。
【図４】本実施の形態を業務用ゲーム装置に適用した場合のバイク筐体の外観図である。
【図５】モーションデータについて説明するための図である。
【図６】グリップ位置の変化に応じた姿勢の補正例を説明するための図である。
【図７】本実施の形態の動作の詳細例について説明するためのフローチャートである。
【図８】本実施の形態を実現するハードウェアの構成の一例を示す図である。
【図９】図９（Ａ）（Ｂ）は、本実施の形態が適用される種々の形態の装置について説明するための図である。
【図１０】補正前のモーションと補正後のモーションを説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 操作部
２０ 処理部
２２ モーションデータ記憶部
２４ モーション補正部
３０ 画像生成部
４０ 表示部
５０ 情報記憶媒体
３１０ 補正ベクトル
３２０ 基準ベクトル
ＫＰ 基準点
ＨＰ 補正点
Ｈ 基準平面
Claims (9)
- オブジェクト空間内の所与の視点での視界画像を生成する画像生成装置であって、
複数のパーツが接続されたオブジェクトの所与のパーツに含まれる基準点が所与の補正点に配置されるように、前記補正点の位置情報とあるフレームにおける基準モーションデータとに基づいて、前記オブジェクトのモーションをリアルタイムに補正するモーション補正手段と、
補正されたモーションに基づいて動作するオブジェクトの画像を含む視界画像を生成する手段とを含み、
前記オブジェクトは、第一の関節及び第二の関節の少なくとも２つの関節を含み、
前記モーション補正手段が、
基準モーションデータによって決定される前記第一の関節の位置及び前記第二の関節の位置及び基準点を含む基準平面と補正前後で固定された前記第一の関節の位置から前記補正点への補正ベクトルとの角度情報とに基づいてモーションの補正を行うことを特徴とする画像生成装置。 - 請求項１において、
前記オブジェクトは、第一の関節に接続された第一のパーツと、第二の関節によって第一のパーツに接続された第二のパーツと、第二のパーツに含まれる前記基準点を含み、
前記モーションデータ補正手段が、
基準モーションデータによって決定される前記基準平面上で、補正前後で固定された位置をもつ第一の関節の位置と補正点の距離に基づき、第二のパーツ及び第三のパーツの基準平面における位置関係を決定し、
前記基準ベクトルから前記補正ベクトルへの回転角及び、前記基準平面における位置関係に基づき、前記第二のパーツ及び第三のパーツの補正後の位置関係を決定し、
前記補正後の位置関係に基づき、前記オブジェクトのモーションをリアルタイムに補正することを特徴とする画像生成装置。 - 請求項１において、
前記オブジェクトは、第一の関節に接続された第一のパーツと、第二の関節によって第一のパーツに接続された第二のパーツと、第二のパーツに含まれる前記基準点を含み、
前記モーションデータ補正手段が、
基準モーションデータによって決定される前記基準平面内で、補正前後で固定された位置をもつ第一の関節の位置と補正点の距離に基づき、第二のパーツと第三のパーツをそれぞれ回転させ、
前記基準ベクトルから、前記補正ベクトルへの回転角に基づき、前記第二のパーツと第三のパーツをそれぞれの回転させる補正を行うことを特徴とする画像生成装置。 - 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記補正点が所与の操作手段から入力される操作情報に基づき決定されることを特徴とする画像生成装置。 - 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記モーションデータにより動作する前記オブジェクトが人体、動物及びロボットを表すゲームキャラクタの少なくとも１つであり、前記第二の関節が前記ゲームキャラクタの肘、膝の少なくとも一方の動きを表していることを特徴とする画像生成装置。 - 請求項５において、
前記補正点がバイクのグリップ位置であり、前記基準点がプレーヤキャラクタの手であり、
前記バイクのクリップ位置はゲーム用のバイク筐体のハンドルをプレーヤが操作することにより入力される操作情報に基づき決定されることを特徴とする画像生成装置。 - オブジェクト空間内の所与の視点での視界画像を生成するためのプログラムが記憶された情報記憶媒体であって、
複数のパーツが接続されたオブジェクトの所与のパーツに含まれる基準点が所与の補正点に配置されるように、前記補正点の位置情報とあるフレームにおける基準モーションデータとに基づいて、前記オブジェクトのモーションをリアルタイムに補正するモーション補正手段と、
補正されたモーションに基づいて動作するオブジェクトの画像を含む視界画像を生成する手段と、してコンピュータを機能させるためのプログラムが記憶され、
前記オブジェクトは、第一の関節及び第二の関節の少なくとも２つの関節を含み、
前記モーション補正手段が、
基準モーションデータによって決定される前記第一の関節の位置及び前記第二の関節の位置及び基準点を含む基準平面と補正前後で固定された前記第一の関節の位置から前記補正点への補正ベクトルとの角度情報とに基づいてモーションの補正を行うことを特徴とする情報記憶媒体。 - 請求項７において、
前記オブジェクトは、第一の関節に接続された第一のパーツと、第二の関節によって第一のパーツに接続された第二のパーツと、第二のパーツに含まれる前記基準点を含み、
前記モーション補正手段が、
基準モーションデータによって決定される前記基準平面上で、補正前後で固定された位置をもつ第一の関節の位置と補正点の距離に基づき、第二のパーツ及び第三のパーツの基準平面における位置関係を決定し、
前記基準ベクトルから前記補正ベクトルへの回転角及び、前記基準平面における位置関係に基づき、前記第二のパーツ及び第三のパーツの補正後の位置関係を決定し、
前記補正後の位置関係に基づき、前記オブジェクトのモーションをリアルタイムに補正することを特徴とする情報記憶媒体。 - 請求項７において、
前記オブジェクトは、第一の関節に接続された第一のパーツと、第二の関節によって第一のパーツに接続された第二のパーツと、第二のパーツに含まれる前記基準点を含み、
前記モーション補正手段が、
基準モーションデータによって決定される前記基準平面内で、補正前後で固定された位置をもつ第一の関節の位置と補正点の距離に基づき、第二のパーツと第三のパーツをそれぞれ回転させ、
前記基準ベクトルから、前記補正ベクトルへの回転角に基づき、前記第２のパーツと第３のパーツをそれぞれの回転させる補正を行うことを特徴とする情報記憶媒体。
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