JP4465049B2 - 仮想環境ナビゲーションエイド - Google Patents
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Description
リモートユーザによりアクセスし得る仮想環境(又はサイバースペース)は欧州特許出願EP−A−0697613(ソニーコーポレーション)に記載されている。これに記載されたシステムは仮想現実空間を提供するサーバ及び高速通信網(光ファイバ等を用いる)を介してサーバに接続されたユーザ端末とを含む。動作中、サーバは多数の仮想環境を維持するとともに、情報オブジェクトとユーザオブジェクトとの間の変換オブジェクトを使用して多数の異なる端末タイプをサポートする。変換オブジェクトは各タイプの端末とサポートされる各構成の仮想環境との間の通信に対し個々に適合された変換を提供する。仮想環境に対するデータ蓄積及び表現のフォーマットを少なくとも部分的に標準化すると、特定の利点が得られ、種々の製造業者のシステム間のより大きな交換とともに個々に適合された変換ユーティリティの必要性の低減が得られる。少なくとも部分的な標準化により、このようなデータをアクセスするブラウザの必要な構成が、ハードウエア実現においても、ソフトウエア実現においても、両者の混合においても、一層簡単になる。
仮想環境を規定するデータの分野における標準化の特定の例は、例えば1996年8月4日にISO/IEC WD14772として公表されたVRMLスタンダード、バージョン2.0に記載されている所謂バーチャルリアリティモデリングランゲージ(VRML)である。VRMLはインターラクティブ3次元オブジェクト及びインターネットWWW上で経験しようとする世界を記述するファイルフォーマットであり、インターネット上の情報伝送のための文書記述用のHTML(ハイパーテキストメイクアップランゲージ)に類似する。VRMLブラウザの多数の例がイー.ティッテル等の論文「Building VRML Worlds」、マグローヒル社発行、1997、ISBN0-07-882233-5、pp26-31、において検討されている。種々のブラウザの機能はそれらのターゲットホストシステム及びありそうなその使用方法に大きく依存するとともに、それらが特定目的用に作られたもの又は書き込まれたものであるか、又はそれらが早期のユーティリティの変更であるかに大きく依存する。
仮想環境を提供する種々のシステムの数及び種々のナビゲーション及びインタラクション技術の数はこのようなシステムにアクセスするユーザの数の増大につれて増大するので、未熟なユーザが仮想環境を簡単にナビゲートし得るようにする手段の必要性が生じている。問題は、予測と関連する一つの直感である。仮想環境が実世界シナリオの近接シミュレーションである場合でも、なじみのものをナビゲートする新しい方法を学習するプロセスにより未熟なユーザを出発させることができる。デザイナに提供される種々の可能性のために、多数の仮想環境は、熟練した“仮想ナビゲータ”でさえ最初は見つけるのが困難なエキゾチックでファンタスティックなシナリオを提示する。
本発明の目的は、仮想環境のユーザナビゲーションを援助するビジュアルエイドの発生手段を含み、仮想環境を規定するデータを検索し、仮想環境のビューをレンダリングするユーザオペラブル手段を提供することにある。
本発明は、仮想環境データブラウザとして構成されたデータ処理装置であって、少なくとも1つのメモリデバイスと結合されたプロセッサと、仮想環境及び該仮想環境内のオブジェクトを規定するデータのソースを含むデータネットワークに結合されたとき、このようなデータを受信し得るデータネットワークインタフェース手段とを具え、更に、ユーザ入力手段及びレンダリング手段を具え、前記仮想環境及びオブジェクトを規定するデータに基づいて、前記ユーザ入力手段からの入力により少なくとも部分的に決まる前記仮想環境内の特定の位置における視点から特定の向きに見たイメージを周期的に発生するよう構成されているデータ処理装置において、当該装置は、更に、複数の方向から見たときの他の仮想環境オブジェクトの外形を規定するデータを含むクリップストアを具え、前記レンダリング手段が、ユーザ入力コマンドにより決まる前記複数の方向の内の一つの方向から見た前記他の仮想環境オブジェクトのイメージを発生させて前記視点を移動させるとともに発生されたイメージを前記仮想環境のイメージにパッチするように構成されていることを特徴とする。
この局部的に蓄積されクリップされたオブジェクトがユーザの前に現われ、ユーザのナビゲーションコマンドに追従するので、仮想環境内におけるそれらの結果に基づいて特定の制御操作の効果のより速い理解が得られる。ブラウザ内におけるこの「ガイド」オブジェクトの局部的蓄積の結果として、良く知らない不慣れな環境のナビゲーション時にこのオブジェクト(例えば漫画のキャラクタをあらわすかもしない)がなじみの参照点をユーザに与えてくれる。
仮想環境がその環境内における2以上の異なる運動モードをサポートする場合には、当該装置のクリップストアは各モードごとに少なくとも1つの異なる他の仮想環境オブジェクト(ガイドオブジェクト)を規定するデータを含むものとするのが好ましい。例えば、(VRML2.0の場合のように)仮想環境がウォーキング(歩行)モード及びフライング(飛行)モードをサポートする場合には、ナビゲーションが主として二次元であるのか三次元であるのかをユーザに気づかせるためにそれぞれ自動車及び鳥の形のガイドオブジェクトを与えることができる。このマルチモードケースにおいて、仮想環境を規定する受信データが運動のモードの仕様を含む場合には、当該装置は、このような仕様を検出し、適切な他の仮想環境オブジェクトを自動的に選択するように構成するのが好適である。
全体的な有用レベルを増大するために、クリップストアは複数の他の仮想環境オブジェクトを規定するデータを含むものとすることができる。この場合には、当該装置は、前記複数のオブジェクトのディスプレイを発生し、ユーザがこれらのオブジェクトの1つを選択し得るように構成する。この構成によれば、ユーザはブラウザに、最も快適に感ずるガイドオブジェクト、例えば過度に目立ず仮想環境自体から注意を散らす惧れのないガイドオブジェクトをセットアップすることができる。このようなユーザ選択をサポートする場合には、この選択はオブジェクトのメニュー又はラインアップから行うことができ、この場合には特定のガイドオブジェクトの選択のためにユーザ入力手段の1以上のユーザ操作が必要となる。このような場合には、ユーザがナビゲーションに使用するものと同一の制御手段をオブジェクトの選択にも使用するのが好ましい。
仮想環境を規定する受信データがスケールファクタの仕様を含む場合には、当該装置は、前記仕様を検出し、前記レンダリング手段によって他の仮想環境オブジェクトのイメージのサイズを仮想環境のイメージ内にパッチする前にこのスケールファクタに従って増大又は縮小させるように構成するのが好適である。例えば、受信スケールファクタは、仮想環境座標系において、何が1メートルの高さを構成するかの指示を含むものとして、ブラウザがガイドオブジェクトを環境に関して適切なサイズにスケーリングすることができる。その代わりに、又はそれに加えて、ガイドオブジェクトのスケーリングはユーザにより制御できるよにすることができ、例えばユーザが過度に目立つと考えるオブジェクトのサイズを縮小させることができる。他の特徴として、ブラウザはユーザが他の仮想環境オブジェクトのイメージの発生及びパッチをディセーブルし、ガイドオブジェクトを実際上スイッチオフさせることができようにする。このスイッチオフは、ユーザがナビゲーション制御により快適になったとき望まれることがある。
以下に本発明を添付図面を参照して説明するが、これは単なる例示にすぎない。
図面において、
図1は仮想環境を規定するデータのリモートソースへのアクセスを有するデータ処理システムのブロック構成図であり、
図2は図1のシステムをホストとして作用させ、本発明によるブラウザを具体化するのに好適なコンポーネント機能を示し、
図3は本発明によるランタイムビジュアルエイドを発生するブラウザの動作を示し、
図4はランタイムビジュアルエイドの発生及び制御を図式的に示す。
図1はパーソナルコンピュータのようなデータ処理システムを示し、このデータ処理システムは該システムを仮想環境を規定するデータに対するブラウザとして構成するソフトウエアユーティリティに対しホストとして作用する。このシステムはアドレス及びデータバス12を経てランダムアクセスメモリ(RAM)及びリードオンリーメモリ(ROM)デバイス14、16に結合された中央処理装置(CPU)10を具える。これらのメモリデバイスの容量は、システムにCD−ROMのような追加のメモリデバイスを読み込む手段を設けることにより増大させることができる。
CPU10にはバス12を経て第1及び第2ユーザ入力デバイス18、20も結合され、これらの入力デバイスはキーボード及びマウス又はトラックボールのようなカーソル制御及び選択デバイスを適宜具えることができる。システムからのオーディオ出力はオーディオ処理段24により駆動される1以上のスピーカ22から出力される。オーディオ処理段24は、増幅に加えて、CPU10の制御の下で信号処理を行い、現オーディオデータに例えばエコーのような音声処理を付加することができるように構成するのが好ましい。システムのビデオ出力はCPU10の制御の下でディスプレイドライバ段28により駆動されるディスプレイスクリーン26に表示される。
システムの他のソースはリモートサイトに至るオンラインリンク、例えばインターネットを経て供給され、この目的のためにシステムにはバス12に結合されたネットワークインタフェース30が設けられている。このインタフェースの精密な構成は本発明の要部ではないが、このインタフェースの構成はシステムを結合すべきデータネットワークのタイプに依存するものと認識されたい。例えば、システムがプライベートホームユーザ用である場合には、データリンクはローカルサービスプロバイダに至る電話接続である。このような場合には、インタフェース30はモデムを含むものとするのが好ましい。ISDN接続のような他のタイプのデータリンクに対しては、インタフェース30はそのタイプに応じて構成されたものとする。
次に図2につき、図1のハードウエアをブラウザとして構成するためにアセンブルする多数の機能の相互関係を説明する。図示の例におけるこれらの機能は1996年8月4日にISO/IEC WD14772として公表されたVRMLスタンダード、バージョン2.0に従って規定された仮想環境を検索するのに特に好適であるが、本発明はこのスタンダードに従うものに限定されるものではない。ガイドオブジェクトにより提供されるナビゲーションエイドをサポートするのに特に必要とされるこれらの機能のみについて詳細に説明する。他の特徴の詳細な説明は1997年5月29日に出願され、本願の優先日に未公開の英国特許出願第9711001.1号に記載されている。
ブラウザはファンクションストア42、アセットストア44及びシーンノードのハイアラーキストア52と結合されたシーンマネージャ40に基づく。図1のハードウエアの点では、ファンクション、アセット及びハイアラーキストアは一般にRAM14に保持されるが、(種々のガイドオブジェクトの外形を指定するクリップインファイル並びに例えば標準化されたテクスチュアマップを含む)アセットのいくつかをCD−ROMのようなオフラインストレージにより供給することもできる。ブラウザ実現プログラムはシステムのブートアップユーティリティにオプショナルでリンクされるROM16に保持するのが好適である。更に4つのインタフェース(IF.1−IF.4)46−49及びクロック50も結合される。4つのインタフェースの第1インタフェース46は図1のインタフェース30の一部分に対応し、これはインターネットを経て受信されるデータのソースを表わし、破線54で示すように受信データはインタフェースから他の宛先(図示せず)、例えば受信データ内のHTMLコンテントに対する他のブラウザに送ることができる。第1インタフェースは仮想環境を規定するデータの汎用到着点あり、もっとローカルなソース、例えばシステムRAM(図1の14)又はCD−ROMの蓄積データを受信することもできる。
第1インタフェースから、データはパーシング段56に送られ、パーシング段56はこのデータをアセットを規定する又はこれに関するデータとランタイムノードハイアラーキを規定する又はこれに関するデータとに分割し、前者のデータはストア44に、後者のデータはストア52に送る。動作状態では、一般に、直に又は短時間内に必要とされるデータ(テクスチュア、座標等)のみがブラウザにより実際にロードされる。直に必要とされない関連情報はその代わりにその現記憶位置のアドレスの形で保持される。インターネットを介して呼び出されるデータの場合には、ブラウザにより保持されるデータはURL(ユニフォームリソースロケイタ)とし、その必要が差し迫ったときにブラウザが第1インタフェースIF.1を経てデータを簡単に呼び出すことができるようにするのが好ましい。
第2インタフェース47は、マルチプルユーザ拡張を可能にする、例えば共通環境内における各別の視点を有する2以上のユーザを可能にするために必要とされる一組のインタフェースサブルーチンを具える外部API(アプリケーションプログラミングインタフェース)である。
第3インタフェース48はシーン内の動きをプログラムするのに使用される演算セグメント用である。これらのセグメントはVRMLではスクリプトノードと呼ばれている。スクリプトノードはプログラムモジュールを含み、このプログラムモジュールはシーン内の変化又はユーザアクションに応答してシーン内のどこか他の場所の変化をプログラムモジュールの内容に応じて行う。プログラムモジュールはJava(登録商標)ランゲージセグメント(Javaはサンマイクロシステム社により開発されたオブジェクト指向プラットフォーム独立汎用プログラミング環境である)を含むものとするのが好ましい。第3インタフェース48はJavaセグメントをプラットフォーム独立形式からホストシステムにより認識される形式に変換するJavaインタプリータへのパスを提供する。これらのスクリプトノードはクリップインガイドオブジェクトと関連する局部蓄積群を含むものとして、多数の視点からのオブジェクトの外形を規定する蓄積データが3次元VRMLオブジェクトの収集を、3次元ガイドキャラクタに対しそれらのアセンブリを規定するリンクハイアラーキと一緒に具えることができ、3次元ガイドキャラクタの動きがユーザナビゲーション入力に部分的に直接応答するとともに、キャラクタの限定されたアニメーションを制御する1以上の関連スクリプトノードにより部分的に応答するようにすることができる。例えば、ユーザがナビゲーションコマンドを所定の期間に亘って入力しない場合には、コンポーネントを上下に跳躍し始める人間ロボット状のガイドオブジェクトに組み立てることができる。
第4インタフェース49はユーザ入力デバイスからの信号の受渡しを取り扱う。
ストア42に保持された機能(機能モジュール)はオーディオマネージャ、MPEGデコーダ、ノードランタイム実行用フィーチュア(例えば衝突検出器、3次元ピッカー、視点制御手段(プログラム命令又はユーザ入力に応答して仮想環境のイメージを発生させるべき視点位置及び/又は向きに対する変化を処理する))、及びルーティングメカニズムを含む。
ストア44内のアセットは仮想環境を構築する基本ビルディングブロック及びオペレーショナルフィーチュアである。これらは(仮想環境のために組み立てるべきポリゴンの構成及び相対位置を規定する)3次元ジオメトリ、テクスチュア、オーディオデータ、Javaコード、ユーザインタラクションデータ(例えば視点制御モード、種々のユーザ入力デバイスの識別等)、及びMPEGデータを含む。
ランタイム構造用のストア52はVRMLシーングラフをルートと一緒に含み、ダイナミック動作を可能にする。シーングラフは仮想環境内のオブジェクトを作成する種々の幾何学的コンポーネントとの間の関係を指定する階層ファイルである。
図3は図2のブラウザの種々の蓄積アセット及び内部機能がどのようの動作してガイドキャラクタ又はオブジェクトを提示するかを示す。破線60はソース62からのVRMLワールド(仮想環境)データを含むリモートソースにより与えられるフィーチュアとボックス64で示すブラウザに属する局部的フィーチュアとの区分を示す。
ブラウザ64は蓄積された3次元幾何学データ、テクスチュア、及びスクリプトされたランタイムアニメーションを含む他の寄与データに基づいて仮想世界を構築するVRMLエンジン66を含む。これらの全フィーチュアがエンジン66によりデータストリームに合成され、仮想環境のユーザに提供するイメージを組み立て周期的に更新するレンダリング装置68に供給される。
ブラウザ64と3つのクリップインファイル70、72、74が結合され、各ファイルは1以上のガイドオブジェクトを規定するデータを含み、各蓄積ファイルは仮想環境中をトラベルする又は仮想環境とインターラクトする異なるモードと関連する。これらのファイルはシステムROM(図1の16)に蓄積することができ、或いは外部ソース(例えばCD−ROM)からロードすることもできる。種々のモードとして、クリップインファイル70には「WALK(歩行)」が表示され、この場合にはユーザの視点の動きにつれて、ガイドオブジェクトが主として2方向に移動し得る(階段を上る、坂道を登る等もこれに含めることができる)。クリップインファイル72により指定されるガイドキャラクタに示された第2モードは「FLY(飛行)」であり、この場合にはユーザは3次元内の自由な動きを有する。第3モードは「EXAMINE(検査)」であり、この場合にはクリップインファイル74により指定されるガイドオブジェクトをもっと直接的なユーザコントロールの下に置くことができ、例えば仮想環境内の他のオブジェクトとインターラクトするよう制御し得るヒューマンハンドのシミュレーションの下に置くことができる。
蓄積されたクリップインファイルをアクセスし、それらの選択を行うのはスイッチ76である。仮想環境の外部ソースが現在ダウンロード中の特定の環境に対する最も適切なナビゲーションモードの仕様(78から)を含む場合には、この仕様を図に示すようにスイッチ76に供給し、このスイッチが適切なクリップインファイル、従って適切なガイドオブジェクトを自動的に選択することができる。或いは、又はそれに加えて、UID80からのユーザ入力によりユーザの所望のナビゲーションガイドオブジェクトの選択を決定することもできる。
スイッチ76からの出力はミクサ82に直接送り、これによりガイドオブジェクトを規定するデータをリモートソース62から受信される仮想環境及び該環境内のオブジェクトを規定するデータに付加して、ガイドオブジェクトが、仮想環境のレンダリングされたイメージ内に、UID80からの入力に従って選択されたオブジェクト方向及び/又は向きで現われ、その後UID80からの入力は仮想環境内のユーザ視点の移動をもたらすようにすることができる。しかし、ミクサにより合成する前に、ガイドオブジェクトをスケーリングユニット84により処理して、仮想環境に比例する大きさのガイドを提供するのが好ましい。適切なスケーリングファクタを外部から供給されるデータ(86から)に含ませることができ、或いはクリップ選択とともにユーザ入力に応答して選択することもできる。
図4はリモートソース62からの受信データに基づいて且つUID80からのコマンドに応答してブラウザ64により発生された仮想環境90のイメージを示すガイドオブジェクトの動作を図式的に示す。仮想環境の発生されたイメージ内に、ガイドオブジェクト92のイメージが現われる。このオブジェクト92は常時視界内に位置するようにユーザ視点位置の前方の所定の距離(仮想環境の座標系において)に位置させるのが好ましい。ガイドがそのままでは見えなくなる場合(例えばガイドがコーナを曲がるとき)、例えばガイドの動きを遅くすることによりこの距離を短くする又はユーザの動きを加速する等の種々の戦略を使用することができる。移動するアイコンによりドラッグされる仮想カメラに関するいくつかのこのような戦略の例は1997年6月26日に出願され、本願の優先日に未公開である国際特許出願IB97/00786に記載されている。
図に示すように,UID80は仮想環境内のナビゲーション用の複数の専用制御部を具えることができる。以下のナビゲーション制御部は必須の特徴としてとらえるべきでなく、また唯一可能な制御部としてとらえるべきでもなく、設けることができる例としてのみとらえるべきである点に注意されたい。UID80はそれぞれ異なる方向の移動を指定する4つのキー94、96、98、100を含むものとするのが好ましい。2次元移動のみをサポートする場合には、これらのキーはフォワード94、バックワード98、ライト96、レフト100を指定する。3次元の移動をサポートする場合には、これらのキーはアップ94、ダウン98、ライト96、レフト100、水平フォワード(94と98同時)を指定する。他のキー102は図に示すようにオブジェクトを垂直軸を中心に回転させることができる。更に他のキー、例えばガイドキャラクタのサイズを周囲に対し増大させるキー(104)又は減少させるキー(106)、ガイドキャラクタの選択した形を変化させるキー(108)、又はユーザが仮想環境をナビゲートする自信があり、ガイドオブジェクトの補助を最早必要としなくなったとき必要に応じて完全にスイッチオフさせるキー(110)を設けることができる。
ソフトウエアブラウザについて主として説明したが、当業者であれば上述した機能的特徴の多くをハードウエアで等しく実現することができること明かである。
本明細書の記載を読めば、他の多くの変更が当業者に明かである。このような変更には画像処理及び/又はデータネットワークアクセス装置及びデバイス及びその構成部品の設計、製造及び使用において既知の特徴であって上述した本発明の特徴の代わりに、又は加えて使用し得る他の特徴も含むことができる。特許請求の範囲は構成要素の組合せとして記載されているが、本発明で解決すべき技術的な問題の一部又は全部を解決する、しないにかかわらず、本明細書に開示された新規な構成の組合せも本発明の範囲に含まれるものである。
Claims (8)
- 仮想環境データブラウザとして構成されたデータ処理装置であって、
少なくとも1つのメモリデバイスと結合されたプロセッサと、
仮想環境及び該仮想環境内の仮想環境オブジェクトを規定するデータのソースを含むデータネットワークに結合されたとき、前記データを受信し得るデータネットワークインタフェース手段と、
ユーザ入力手段と、
前記仮想環境及び前記仮想環境オブジェクトを規定するデータに基づいて、前記ユーザ入力手段からの入力により決定される前記仮想環境内の特定の位置における視点から特定の向きに見たイメージを周期的に更新させるよう構成されたレンダリング装置と、
を具えるデータ処理装置において、当該装置は、更に、
複数の方向から見たときの少なくとも1つの第1の仮想環境オブジェクトの外形を規定するデータを含むクリップストアを具え、前記レンダリング手段が、前記視点を移動させるためのユーザ入力コマンドにより決定される前記複数の方向の内の一つの方向から見た前記第1の仮想環境オブジェクトのイメージを発生させ、発生されたイメージを前記仮想環境のイメージに合成し、前記ユーザ入力コマンドに基づいて前記視点を再配置するように構成されていることを特徴とするデータ処理装置。 - 前記仮想環境データブラウザが仮想環境内における仮想環境オブジェクトの2以上の異なる運動モードをサポートする場合には、当該装置のクリップストアが各モードごとに第2の仮想環境オブジェクトを規定するデータを含むことを特徴とする請求項1記載のデータ処理装置。
- 前記仮想環境を規定する受信データが運動モードの指定を含み、当該装置が前記指定を検出し、適切な仮想環境オブジェクトを自動的に選択するよう構成されていることを特徴とする請求項2記載のデータ処理装置。
- 前記クリップストアが複数の第1の仮想環境オブジェクトを規定するデータを含み、当該装置が前記複数の第1の仮想環境オブジェクトのディスプレイを発生し、ユーザが、これらの仮想環境オブジェクトから、次にアクセスされる仮想環境に合成すべき1つの仮想環境オブジェクトを選択することができるように構成されていることを特徴とする請求項1記載のデータ処理装置。
- 第1の仮想環境オブジェクトの前記ユーザ選択が前記ユーザ入力手段の1以上のユーザ操作を必要とすることを特徴とする請求項4記載のデータ処理装置。
- 前記仮想環境を規定する受信データがスケールファクタの指定を含み、当該装置が前記指定を検出し、前記レンダリング手段によって前記第1の仮想環境オブジェクトのレンダリングされたイメージのサイズを前記仮想環境のイメージ内に合成する前にこのスケールファクタに従って拡大又は縮小させるように構成されていることを特徴とする請求項1−5の何れかに記載のデータ処理装置。
- 当該装置がユーザ入力に応答して前記第1の仮想環境オブジェクトのレンダリングされたイメージのサイズを拡大又は縮小させるように動作し得ることを特徴とする請求項1−5の何れかに記載のデータ処理装置。
- 当該装置がユーザコマンドに応答して前記第1の仮想環境オブジェクトの前記イメージの発生及び合成処理を中止させるように動作し得ることを特徴とする請求項1−7の何れかに記載のデータ処理装置。
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