JP6955726B2 - アニメーション制作方法 - Google Patents

Description

本発明は、アニメーション制作方法に関する。

仮想空間内に仮想カメラを配置することが行われている（特許文献１参照）。

特開２０１７−１４６６５１号公報

仮想空間内でアニメーションを撮影しようとする取り組みが行われてこなかった。

本発明はこのような背景を鑑みてなされたものであり、仮想空間内でアニメーションを撮影することのできる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、アニメーション制作方法であって、コンピュータが、仮想空間内にキャラクタを撮影する仮想的なカメラを配置するステップと、前記カメラの撮影範囲および前記撮影範囲を分割する分割線を表すグリッドを前記仮想空間内に配置するステップと、を実行することとする。

その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、仮想空間内でアニメーションを撮影することができる。

本実施形態のアニメーション制作システム３００においてユーザが装着するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に表示される仮想空間の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るアニメーション制作システム３００の全体構成例を示す図である。 本実施形態に係るＨＭＤ１１０の外観を模式的に示す図である。 本実施形態に係るＨＭＤ１１０の機能構成例を示す図である。 本実施形態に係るコントローラ２１０の外観を模式的に示す図である。 本実施形態に係るコントローラ２１０の機能構成例を示す図である。 本実施形態にかかる画像生成装置３１０の機能構成図を示す図である。 本実施形態のアニメーション制作システム３００におけるカメラマン２によるカメラ３の操作を説明する図である。 グリッド３１が配置されている様子を説明する図である。 カメラ３がキャラクタ４を撮影している様子を上から見た図である。 グリッド３１の位置の調整を説明する図である。

本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明は、たとえば以下のような構成を備える。

［項目１］
コンピュータが、
仮想空間内にキャラクタを撮影する仮想的なカメラを配置するステップと、
前記カメラの撮影範囲および前記撮影範囲を分割する分割線を表すグリッドを前記仮想空間内に配置するステップと、
を実行することを特徴とするアニメーション制作方法。
［項目２］
項目１に記載のアニメーション制作方法であって、
前記コンピュータが、
ユーザからの入力に応じて前記グリッドの位置を変更するステップをさらに実行すること、
を特徴とするアニメーション制作方法。
［項目３］
項目１または２に記載のアニメーション制作方法であって、
前記コンピュータが、
前記カメラのズームに変更に応じて前記グリッドのサイズを変更するステップをさらに実行すること、
を特徴とするアニメーション制作方法。

本発明の一実施形態に係るアニメーション制作システム３００の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

＜概要＞
図１は、本実施形態のアニメーション制作システム３００においてユーザが装着するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に表示される仮想空間の一例を示す図である。本実施形態のアニメーション制作システム３００では、仮想空間１に仮想的なキャラクタ４と仮想的なカメラ３とを配置し、カメラ３を用いてキャラクタ４を撮影する。また、仮想空間１にはカメラマン２（撮影者キャラクタ）が配置され、カメラマン２によりカメラ３が仮想的に操作される。本実施形態のアニメーション制作システム３００では、ユーザは、図１に示すように仮想空間１をＴＰＶ（Third Person View；三人称視点）で俯瞰しながらキャラクタ４やカメラ３を配置したり、カメラマン２としてＦＰＶ（First Person View；一人称視点）でキャラクタ４を撮影したり、ＦＰＶでキャラクタ４の演技を行ったりしながら、アニメーションを制作していく。また、仮想空間１内には複数のキャラクタ４（図１の例では、キャラクタ４−１およびキャラクタ４−２）を配置することができ、ユーザは、キャラクタ４に憑依しながら演技を行うことができる。複数のキャラクタ４が配置されている場合には、ユーザは、各キャラクタ４（たとえば、キャラクタ４−１および４−２）に憑依する対象を切り替えることもできる。すなわち、本実施形態のアニメーション制作システム３００では、一人が何役もの役割（ロール）を果たすことができる。また、カメラマン２としてカメラ２を仮想的に操作しながら撮影を行うことができるので、自然なカメラワークを実現することが可能となり、撮影される動画の表現を豊かにすることができる。

＜全体構成＞
図２は、本発明の一実施形態に係るアニメーション制作システム３００の全体構成例を示す図である。アニメーション制作システム３００は、例えば、ＨＭＤ１１０、コントローラ２１０及びホストコンピュータとして機能する画像生成装置３１０を含んで構成することができる。アニメーション制作システム３００には、ＨＭＤ１１０やコントローラ２１０の位置、向き及び傾き等を検出するための赤外線カメラ（図示せず）等を追加することもできる。これらの装置は、相互に、有線又は無線手段により接続することができる。例えば、各々の装置にＵＳＢポートを備え、ケーブルで接続することで通信を確立することもできるし、他に、ＨＤＭＩ、有線ＬＡＮ、赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉＦｉ（登録商標）等の有線又は無線により通信を確立することもできる。画像生成装置３１０は、ＰＣ、ゲーム機、携帯通信端末等、計算処理機能を有する装置であればよい。

＜ＨＭＤ１１０＞
図３は、本実施形態に係るＨＭＤ１１０の外観を模式的に示す図である。図４は、本実施形態に係るＨＭＤ１１０の機能構成例を示す図である。

ＨＭＤ１１０はユーザの頭部に装着され、ユーザの左右の眼前に配置されるよう表示パネル１２０を備える。表示パネル１２０としては、光学透過型と非透過型のディスプレイが考えられるが、本実施形態では、より没入感を提供可能な非透過型の表示パネルを例示する。表示パネル１２０には、左目用画像と右目用画像とが表示され、両目の視差を利用することにより立体感のある画像をユーザに提供することができる。左目用画像と右目用画像とを表示することができれば、左目用ディスプレイと右目用ディスプレイとを個別に備えることも可能であるし、左目用及び右目用の一体型のディスプレイを備えることも可能である。

ＨＭＤ１１０の筐体部１３０は、センサ１４０を備える。センサ１４０は、ユーザの頭部の向きや傾きといった動きを検出するために、図示しないが、例えば、磁気センサ、加速度センサ、もしくはジャイロセンサのいずれか、またはこれらの組み合わせを備えることができる。ユーザの頭部の垂直方向をＹ軸とし、Ｙ軸と直交する軸のうち、表示パネル１２０の中心とユーザとを結ぶ、ユーザの前後方向に相当する軸をＺ軸とし、Ｙ軸及びＺ軸と直交し、ユーザの左右方向に相当する軸をＸ軸とするとき、センサ１４０は、Ｘ軸まわりの回転角（いわゆる、ピッチ角）、Ｙ軸まわりの回転角（いわゆる、ヨー角）、Ｚ軸まわりの回転角（いわゆる、ロール角）を検出することができる。

センサ１４０に代えて、またはセンサ１４０に加えて、ＨＭＤ１１０の筐体部１３０は、複数の光源１５０（例えば、赤外光ＬＥＤ、可視光ＬＥＤ）を備えることもできる。ＨＭＤ１１０の外部（例えば、室内等）に設置されたカメラ（例えば、赤外光カメラ、可視光カメラ）がこれらの光源を検出することで、特定の空間におけるＨＭＤ１１０の位置、向き、傾きを検出することができる。または、同じ目的で、ＨＭＤ１１０に、ＨＭＤ１１０の筐体部１３０に設置された光源を検出するためのカメラを備えることもできる。

ＨＭＤ１１０の筐体部１３０は、アイトラッキング・センサを備えることもできる。アイトラッキング・センサは、ユーザの左目及び右目の視線方向及び注視点を検出するために用いられる。アイトラッキング・センサとしては様々な方式が考えられるが、例えば、左目および右目に弱い赤外光を照射してできる角膜上の反射光の位置を基準点とし、反射光の位置に対する瞳孔の位置により視線方向を検出し、左目及び右目の視線方向の交点を注視点として検出する方法などが考えられる。

＜コントローラ２１０＞
図５は、本実施形態に係るコントローラ２１０の外観を模式的に示す図である。図６は、本実施形態に係るコントローラ２１０の機能構成例を示す図である。

コントローラ２１０により、仮想空間１内において、ユーザが所定の入力を行うことをサポートすることができる。コントローラ２１０は、左手用２２０及び右手用２３０のコントローラのセットとして構成することができる。左手用コントローラ２２０及び右手用コントローラ２３０は、各々操作用トリガーボタン２４０、赤外線ＬＥＤ２５０、センサ２６０、ジョイスティック２７０、メニューボタン２８０を有することができる。

操作用トリガーボタン２４０は、コントローラ２１０のグリップ２３５を把持したときに、中指及び人差し指でトリガーを引くような操作を行うことを想定した位置に２４０ａ、２４０ｂとして配置される。コントローラ２１０の両側面から下方にリング状に形成されるフレーム２４５には、複数の赤外線ＬＥＤ２５０が備えられ、コントローラ外部に備えられるカメラ（図示せず）により、これらの赤外線ＬＥＤの位置を検出することで、特定の空間におけるコントローラ２１０の位置、向き及び傾きを検出することができる。

また、コントローラ２１０は、コントローラ２１０の向きや傾きといった動きを検出するために、センサ２６０を内蔵することができる。センサ２６０として、図示しないが、例えば、磁気センサ、加速度センサ、もしくはジャイロセンサのいずれか、またはこれらの組み合わせを備えることができる。さらに、コントローラ２１０の上面には、ジョイスティック２７０及びメニューボタン２８０を備えることができる。ジョイスティック２７０は、基準点を中心に３６０度方向に動かすことができ、コントローラ２１０のグリップ２３５を把持したときに、親指で操作されることが想定される。メニューボタン２８０もまた同様に、親指で操作されることが想定される。さらに、コントローラ２１０は、コントローラ２１０を操作するユーザの手に振動を与えるためのバイブレータ（図示せず）を内蔵することもできる。ボタンやジョイスティックを介したユーザの入力内容やセンサ等を介したコントローラ２１０の位置、向き及び傾きといった情報を出力するため、また、ホストコンピュータからの情報を受信するために、コントローラ２１０は、入出力部及び通信部を有する。

ユーザがコントローラ２１０を把持し、各種ボタンやジョイスティックを操作することの有無、及び赤外線ＬＥＤやセンサにより検出される情報によって、システムはユーザの手の動きや姿勢を決定し、仮想空間内において擬似的にユーザの手を表示させ、動作させることができる。

＜画像生成装置３１０＞
図７は、本実施形態にかかる画像生成装置３１０の機能構成図を示す図である。画像生成装置３１０としては、ＨＭＤ１１０やコントローラ２１０から送信された、ユーザ入力情報やセンサ等により取得されたユーザの頭部動きやコントローラの動きや操作に関する情報を記憶し、所定の計算処理を行い、画像を生成するための機能を有する、ＰＣ、ゲーム機及び携帯通信端末等といった装置を使用することができる。画像生成装置３１０は、例えば、ＨＭＤ１１０やコントローラ２１０等の周辺装置との有線による接続を確立するための入出力部３２０を備えることができ、赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉＦｉ（登録商標）等無線による接続を確立するための通信部３３０を備えることができる。入出力部３２０及び／又は通信部３３０を介して、ＨＭＤ１１０及び／又はコントローラ２１０から受信された、ユーザの頭部の動きやコントローラの動きや操作に関する情報は、制御部３４０において、ユーザの位置、視線、姿勢等の動作、発話、操作等を含めた入力内容として検出され、ユーザの入力内容に応じて、記憶部３５０に格納された制御プログラムを実行することで、キャラクタ４の制御を行い、画像を生成するといった処理がなされる。制御部３４０は、ＣＰＵで構成することもできるが、画像処理に特化したＧＰＵをさらに設けることで、情報処理と画像処理を分散化し、全体の処理の効率化を図ることもできる。画像生成装置３１０はまた、他の計算処理装置と通信を行い、他の計算処理装置に情報処理や画像処理を分担させることもできる。

制御部３４０は、ＨＭＤ１１０及び／又はコントローラ２１０から受信された、ユーザの頭部の動きやユーザの発話、また、コントローラの動きや操作に関する情報を検出するユーザ入力検出部４１０と、予め記憶部３５０のキャラクタデータ格納部４５０に格納されたキャラクタ４に対して、制御プログラム格納部４６０に格納された制御プログラムを実行するキャラクタ制御部４２０と、キャラクタ制御に応じて、仮想空間１に配置された仮想的なカメラ３の制御を行うカメラ制御部４４０と、キャラクタ制御に基づいてカメラ３が仮想空間１を撮影した画像を生成する画像生成部４３０とを有する。ここでキャラクタ４の動きの制御については、ＨＭＤ１１０やコントローラ２１０を介して検出されたユーザ頭部の向きや傾き、手の動きといった情報を、人間の身体の関節の動きや制約に則って作成されたボーン構造の各部の動きに変換し、予め格納されたキャラクタデータに対して、ボーン構造を関連付けることで、ボーン構造の動きを適用させることで実現される。カメラ３の制御は、たとえば、キャラクタ４の手の動きに応じて、カメラ３についての各種設定（たとえば、カメラ３の仮想空間１内での位置、カメラ３の撮影方向、焦点位置、ズームなど）を変更することにより行われる。

記憶部３５０は、上述のキャラクタデータ格納部４５０に、キャラクタ４のイメージデータのほか、キャラクタ４の属性等キャラクタ４に関連する情報を格納する。また、制御プログラム格納部４６０は、仮想空間におけるキャラクタ４の動作や表情を制御し、カメラ３などのオブジェクトを制御するためのプログラムを格納する。画像データ格納部４７０は、画像生成部４３０で生成された画像を格納する。

＜カメラ３の操作＞
図８は、本実施形態のアニメーション制作システム３００におけるカメラマン２によるカメラ３の操作を説明する図である。図８では、ユーザの憑依対象（操作対象）がカメラマン２に設定されていることを想定している。

カメラ３には両側にそれぞれハンドル５１０が設けられる。キャラクタ制御部４２０（カメラ制御部４４０でもよい。以下同じ。）は、コントローラ２１０からの入力に応じてカメラマン２の手２１の動きを制御する。たとえば、コントローラ２１０の姿勢に応じて手２１の姿勢を制御し、トリガーボタン２４０の押下に応じて手２１の握り動作を制御する。カメラ制御部４４０は、ユーザの手２１がハンドル５１０を把持している場合には、手２１の動きに応じてカメラ３の位置や姿勢（撮影方向）、焦点位置などを変更する。カメラ３の位置や姿勢、焦点位置などに応じて表示部５１０に表示される画像が変化する。すなわち、仮想空間１において、ユーザはコントローラ２１０の操作によりカメラ３のカメラワークを実現することができる。

カメラ３には表示部５２０が設けられる。表示部５２０には、カメラ３が仮想空間１において撮影している画像が表示される。また、表示部５２０には、構図を確認するための補助線となる分割線５２１が表示される。図８の例では、画面を縦横三分割する縦横２本ずつの分割線５２１が表示されている。ユーザは、表示部５２０に表示されている画像を確認しながらカメラ３を操作することができる。すなわち、カメラマン２は、現実のカメラワークをそのままに仮想空間１においてカメラ３を操作することが可能となる。また、表示部５２０の近傍には録画ボタン５５０が配置され、録画ボタン５５０が押下されると、画像生成部４３０は、カメラ３が撮影している画像を動画として画像データ格納部４７０に記録していき、再度録画ボタン５５０が押下されると、画像生成部４３０による録画は終了する。

また、カメラ３には、スライダ５４０が配置される。ユーザは、手２１を動かしてスライダ５４０を把持し、レール５３０に沿ってスライダ５４０を動かすことができる。本実施形態では、レース５３０は、カメラ３と撮影対象（たとえばキャラクタ４）との間に設けられ、前後方向（カメラ３の撮影方向に平行な、カメラ３の撮影方向を前とする方向）に平行に延在している。カメラ制御部４４０は、スライダ５４０の動きに応じて、カメラ３のズームを調整することができる。たとえば、カメラ制御部４４０は、スライダ５４０がより撮影対象に近くなるように（カメラ３の撮影方向に）移動された場合には、カメラ３のズームの拡大率を大きくし、スライダ５４０がカメラ３に近くなるように（カメラ３の撮影方向と反対方向に）移動された場合には、カメラ３のズームの拡大率を小さくすることができる。なお、スライダ５４０が動く方向（レール５３０の長手方向）は、カメラの撮影方向と平行でなくてもよく、たとえば、上下方向や左右方向であってもよい。また、スライダ５４０は直線動作に代えて、回転動作や螺旋動作であってもよい。

仮想空間１では、カメラ３とキャラクタ４（または撮影対象となっている他のオブジェクトまたは仮想空間１の一部）との間に、カメラ３の撮影範囲を表すグリッド３１が配置される。図９は、グリッド３１が配置されている様子を説明する図である。カメラ制御部４４０は、カメラ３のズームに応じてグリッド３１のサイズを調整する。図１０は、カメラ３がキャラクタ４を撮影している様子を上から見た図である。カメラ３のズームに応じてグリッド３１のサイズ（縦横の長さ）が変更される。たとえば、カメラ３のズームの拡大率が小さくなった場合には、カメラ３の撮影範囲は広がり、グリッド３１のサイズは大きくなる。図１０では、たとえば、カメラ３のズームの拡大率が小さくなった場合には、グリッド３１の幅は、矢印３３で示すように大きくなる。

また、グリッド３１には分割線３２が設けられる。本実施形態では、グリッド３１の矩形を縦横それぞれ三分割するように分割線３２が４本設けられている。なお、三分割に限らず、構図の参考となるような分割線３２を設ければよい。たとえば、十字や黄金比などで撮影範囲を分割する分割線３２を設けることができる。カメラマン２の視点からは、表示部５２０の分割線５２１で構図を確認することが可能であり、グリッド３１は主に演者（キャラクタ４を操作するユーザ）にとっての目安となる。すなわち、ユーザがキャラクタ４に憑依してキャラクタ４を操作している場合、キャラクタ４の一人称視点では、カメラ３がどこを撮影しているのかを、グリッド３１により確認することができる。また、分割線３２によって、キャラクタ４の構図を推定することができる。そこで、本実施形態のアニメーション制作システム３００では、グリッド３１の位置を調整可能としている。

図１１は、グリッド３１の位置の調整を説明する図である。図１１もカメラ３がキャラクタ４を撮影している状況を上から見た図である。カメラ制御部４４０は、たとえば、コントローラ２１０からの指示（たとえば、ジョイスティック２７０の操作などとすることができる。）に応じて、グリッド３１の位置をカメラ３とキャラクタ４との間で、カメラの撮影方向と平行に移動させることができる。この場合に、カメラ制御部４４０は、カメラ３のズームに応じて決定される撮影範囲（カメラ３の画角などにより決定される。図１１では点線３３により表される。）に合わせてグリッド３１のサイズを自動調整する。すなわち、図１１においてグリッド３１が矢印３４の方向に移動してキャラクタ４に近くなるほど、グリッド３１のサイズは大きくなり（３１−１）、矢印３５の方向に移動してキャラクタ４から遠くなるほど、グリッド３１のサイズは小さくなる（３１−２）。グリッド３１のカメラ３とキャラクタ４との間での位置の指定は、ユーザがキャラクタ４を操作しているときにコントローラ２１０を用いて行うことができる。当該位置の指定は、カメラマン２を操作しているときに行うようにしてもよい。カメラ制御部４４０は、指定された位置に応じた撮影範囲に合わせてグリッド３１のサイズを自動調整する。

以上説明したように、本実施形態のアニメーション制作システム３００によれば、仮想空間１内においてユーザがカメラマン２としてカメラ３を操作して、動画を撮影することができる。したがって、現実世界と同様にカメラ３を操作して撮影を行うことができるので、自然なカメラワークを実現することが可能となり、アニメーション動画により豊かな表現を与えることができる。

また、本実施形態のアニメーション制作システム３００によれば、ユーザはキャラクタ４に憑依して、コントローラ２１０とＨＭＤ１１０を用いてキャラクタ４の演技を行うことができる。この際に、カメラ３の撮影範囲を示すグリッド３１が表示され、グリッド３１には構図を把握するための分割線３２が表示される。したがって、キャラクタ４の演者は、カメラ３の構図を把握しながら演技をすることができる。

以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

たとえば、本実施形態では、画像生成装置３１０は１台のコンピュータであるものとしたが、これに限らず、ＨＭＤ１１０またはコントローラ２１０に画像生成装置３１０の全部または一部の機能を備えるようにしてもよい。また、画像生成装置３１０と通信可能に接続する他のコンピュータに画像生成装置３１０の一部の機能を備えるようにすることができる。

また、本実施形態では、仮想現実（ＶＲ；Virtual Reality）による仮想空間を想定していたが、これに限らず、拡張現実（ＡＲ；Augumented Reality）空間あるいは複合現実（ＭＲ；Mixed Reality）空間であっても本実施形態のアニメーション制作システム３００はそのまま適用可能である。

また、本実施形態では、グリッド３１は縦横３分割されるものとしたが、任意の数で分割する分割線３２を表示ようにすることができる。

また、本実施形態では、カメラマン２またはキャラクタ４に憑依したユーザがグリッド３１の位置を調整するような操作を行うものとしたが、これに限らず、仮想空間１を俯瞰している状態（ユーザがカメラマン２にもキャラクタ４にも憑依していない状態）に、グリッド３１の位置を調整するようにしてもよい。この場合、ユーザがグリッド３１を把持して移動させるようにすることができる。

また、本実施形態では、コントローラ２１０等の操作によりグリッド３１の位置を指定するものとしたが、これに限らず、たとえば、カメラマン２やキャラクタ４の手、あるいは俯瞰モードにおけるユーザの両手を用いてグリッド３１を把持して拡縮するようにしてもよい。たとえば、グリッド３１の上下もしくは左右の両端部、または対角線上の両角部を把持して引き延ばしたり縮めたりすることでグリッド３１を拡縮させることが可能である。

１ 仮想空間
２ カメラマン
３ カメラ
４ キャラクタ
３１ グリッド
３２ 分割線
１１０ ＨＭＤ
１２０ 表示パネル
１３０ 筐体部
１４０ センサ
１５０ 光源
２１０ コントローラ
２２０ 左手用コントローラ
２３０ 右手用コントローラ
２３５ グリップ
２４０ トリガーボタン
２５０ 赤外線ＬＥＤ
２６０ センサ
２７０ ジョイスティック
２８０ メニューボタン
３００ アニメーション制作システム
３１０ 画像生成装置
３２０ 入出力部
３３０ 通信部
３４０ 制御部
３５０ 記憶部
４１０ ユーザ入力検出部
４２０ キャラクタ制御部
４３０ 画像生成部
４４０ カメラ制御部
４５０ キャラクタデータ格納部
４６０ プログラム格納部
４７０ 画像データ格納部
５１０ ハンドル
５２０ 表示部
５３０ レール
５４０ スライダ
５５０ 録画ボタン

Claims (3)

1. コンピュータが、
   仮想空間内にキャラクタを撮影する仮想的なカメラを配置するステップと、
   前記カメラの撮影範囲および前記撮影範囲を分割する分割線を表すグリッドを前記仮想空間内に配置するステップと、
   を実行することを特徴とするアニメーション制作方法。
2. 請求項１に記載のアニメーション制作方法であって、
   前記コンピュータが、
   ユーザからの入力に応じて前記グリッドの位置を変更するステップをさらに実行すること、
   を特徴とするアニメーション制作方法。
3. 請求項１または２に記載のアニメーション制作方法であって、
   前記コンピュータが、
   前記カメラのズームに変更に応じて前記グリッドのサイズを変更するステップをさらに実行すること、
   を特徴とするアニメーション制作方法。
   

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