以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
[HMDシステムの構成]
図1を参照して、HMD(Head Mount Device)システム100の構成について説明する。図1は、ある実施の形態に従うHMDシステム100の構成の概略を表す図である。ある局面において、HMDシステム100は、家庭用のシステムとしてあるいは業務用のシステムとして提供される。
HMDシステム100は、HMD110(ヘッドマウントデバイス)と、HMDセンサ120と、コントローラ160と、コンピュータ200とを備える。HMD110は、モニタ112(表示部)と、マイク118と、注視センサ140とを含む。
ある局面において、コンピュータ200は、インターネットその他のネットワーク19に接続可能であり、ネットワーク19に接続されているサーバ150その他のコンピュータと通信可能である。別の局面において、HMD110は、HMDセンサ120の代わりに、センサ114を含み得る。
HMD110は、ユーザの頭部に装着され、動作中に仮想空間をユーザに提供し得る。より具体的には、HMD110は、右目用の画像および左目用の画像をモニタ112にそれぞれ表示する。ユーザの各目がそれぞれの画像を視認する場合、ユーザは、両目の視差に基づき当該画像を3次元の画像として認識し得る。
モニタ112は、例えば、非透過型の表示装置として実現される。ある局面において、モニタ112は、ユーザの両目の前方に位置するようにHMD110の本体に配置されている。したがって、ユーザは、モニタ112に表示される3次元画像を視認する場合、仮想空間に没入することができる。ある実施の形態において、仮想空間は、例えば、背景、ユーザが操作可能なオブジェクト、およびユーザが選択可能なメニューの画像等を含む。ある実施の形態において、モニタ112は、所謂スマートフォンその他の情報表示端末が備える液晶モニタまたは有機EL(Electro Luminescence)モニタとして実現され得る。モニタ112は、HMD110の本体と一体に構成されてもよいし、別体として構成されてもよい。
ある局面において、モニタ112は、右目用の画像を表示するためのサブモニタと、左目用の画像を表示するためのサブモニタとを含み得る。別の局面において、モニタ112は、右目用の画像と左目用の画像とを一体として表示する構成であってもよい。この場合、モニタ112は、高速シャッタを含む。高速シャッタは、画像がいずれか一方の目にのみ認識されるように、右目用の画像と左目用の画像とを交互に表示可能に作動する。
マイク118は、ユーザが発した音声を取得する。マイク118によって取得された音声は、音声解析処理によってユーザの感情を検知するために使用され得る。検知結果は、後述するアバターの表情等に反映されてもよい。当該音声は、仮想空間2に対して、音声による指示を与えるためにも使用され得る。また、当該音声は、ネットワーク19およびサーバ150等を介して、他のユーザが使用するHMDシステムに送られ、当該HMDシステムに接続されたスピーカ等から出力されてもよい。これにより、仮想空間を共有するユーザ間での会話(チャット)が実現される。
HMDセンサ120は、複数の光源(図示しない)を含む。各光源は例えば、赤外線を発するLED(Light Emitting Diode)により実現される。HMDセンサ120は、HMD110およびコントローラ160の動きを検出するためのポジショントラッキング機能を有する。HMDセンサ120は、この機能を用いて、現実空間内におけるHMD110の位置および傾き、ならびにコントローラ160の位置および傾きを検出する。
なお、別の局面において、HMDセンサ120は、カメラにより実現されてもよい。この場合、HMDセンサ120は、カメラから出力されるHMD110およびコントローラ160の画像情報を用いて、画像解析処理を実行することにより、HMD110の位置および傾き、ならびにコントローラ160の位置および傾きを検出することができる。
別の局面において、HMD110は、位置検出器として、HMDセンサ120の代わりに、センサ114を備えてもよい。HMD110は、センサ114を用いて、HMD110自身の位置および傾きを検出し得る。例えば、センサ114が角速度センサ、地磁気センサ、加速度センサ、あるいはジャイロセンサ等である場合、HMD110は、HMDセンサ120の代わりに、これらの各センサのいずれかを用いて、自身の位置および傾きを検出し得る。一例として、センサ114が角速度センサである場合、角速度センサは、現実空間におけるHMD110の3軸周りの角速度を経時的に検出する。HMD110は、各角速度に基づいて、HMD110の3軸周りの角度の時間的変化を算出し、さらに、角度の時間的変化に基づいて、HMD110の傾きを算出する。また、HMD110は、透過型表示装置を備えていてもよい。この場合、当該透過型表示装置は、その透過率を調整することにより、一時的に非透過型の表示装置として構成可能であってもよい。また、視界画像は仮想空間を構成する画像の一部に、現実空間を提示する構成を含んでいてもよい。例えば、HMD110に搭載されたカメラで撮影した画像を視界画像の一部に重畳して表示させてもよいし、当該透過型表示装置の一部の透過率を高く設定することにより、視界画像の一部から現実空間を視認可能にしてもよい。
注視センサ140は、ユーザ190の右目および左目の視線が向けられる方向(視線方向)を検出する。当該方向の検出は、例えば、公知のアイトラッキング機能によって実現される。注視センサ140は、当該アイトラッキング機能を有するセンサにより実現される。ある局面において、注視センサ140は、右目用のセンサおよび左目用のセンサを含むことが好ましい。注視センサ140は、例えば、ユーザ190の右目および左目に赤外光を照射するとともに、照射光に対する角膜および虹彩からの反射光を受けることにより各眼球の回転角を検出するセンサであってもよい。注視センサ140は、検出した各回転角に基づいて、ユーザ190の視線方向を検知することができる。
サーバ150は、コンピュータ200にプログラムを送信し得る。別の局面において、サーバ150は、他のユーザによって使用されるHMDに仮想現実を提供するための他のコンピュータ200と通信し得る。例えば、アミューズメント施設において、複数のユーザが参加型のゲームを行う場合、各コンピュータ200は、各ユーザの動作に基づく信号を他のコンピュータ200と通信して、同じ仮想空間において複数のユーザが共通のゲームを楽しむことを可能にする。なお、サーバ150は、一または複数のコンピュータ装置により構成され、後述するコンピュータ200のハードウェア構成と同様に、一般的なコンピュータが備えるハードウェア構成(プロセッサ、メモリ、ストレージ等)を備える。
コントローラ160は、ユーザ190からコンピュータ200への命令の入力を受け付ける。ある局面において、コントローラ160は、ユーザ190によって把持可能に構成される。本実施形態では、コントローラ160は、ユーザ190によって両手で把持されるタイプの入力装置である。別の局面において、コントローラ160は、コンピュータ200から送られる信号に基づいて、振動、音、光のうちの少なくともいずれかを出力するように構成されてもよい。別の局面において、コントローラ160は、仮想現実を提供する空間に配置されるオブジェクトの位置および動き等を制御するためにユーザ190によって与えられる操作を受け付ける。上述したように、現実空間におけるコントローラ160の位置および傾きは、HMDセンサ120(あるいはカメラ等)によって検出され得る。別の局面において、コントローラ160は、位置検出器として、上述したセンサ114と同様のセンサ(図示しない)を備えてもよい。この場合、当該センサにより、コントローラ160の位置および傾きが検出され得る。また、HMDセンサ120とコントローラ160が備えるセンサとが併用されてもよい。この場合、例えば、コントローラ160の位置はHMDセンサ120によって検出され、コントローラ160の傾きはコントローラ160が備えるセンサによって検出される。
[ハードウェア構成]
図2を参照して、本実施の形態に係るコンピュータ200について説明する。図2は、一局面に従うコンピュータ200のハードウェア構成の一例を表すブロック図である。コンピュータ200は、主たる構成要素として、プロセッサ10と、メモリ11と、ストレージ12と、入出力インターフェース13と、通信インターフェース14とを備える。各構成要素は、それぞれ、バス15に接続されている。
プロセッサ10は、コンピュータ200に与えられる信号に基づいて、あるいは、予め定められた条件が成立したことに基づいて、メモリ11またはストレージ12に格納されているプログラムに含まれる一連の命令を実行する。ある局面において、プロセッサ10は、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processor Unit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)その他のデバイスとして実現される。
メモリ11は、プログラムおよびデータを一時的に保存する。プログラムは、例えば、ストレージ12からロードされる。メモリ11に保存されるデータは、コンピュータ200に入力されたデータと、プロセッサ10によって生成されたデータとを含む。ある局面において、メモリ11は、RAM(Random Access Memory)その他の揮発性メモリとして実現される。
ストレージ12は、プログラムおよびデータを永続的に保持する。ストレージ12は、例えば、ROM(Read−Only Memory)、ハードディスク装置、フラッシュメモリ、その他の不揮発性記憶装置として実現される。ストレージ12に格納されるプログラムは、HMDシステム100において仮想空間を提供するためのプログラム、シミュレーションプログラム、ゲームプログラム、ユーザ認証プログラム、および他のコンピュータ200との通信を実現するためのプログラム等を含む。ストレージ12に格納されるデータは、仮想空間を規定するためのデータおよびオブジェクト等を含む。
なお、別の局面において、ストレージ12は、メモリカードのように着脱可能な記憶装置として実現されてもよい。さらに別の局面において、コンピュータ200に内蔵されたストレージ12の代わりに、外部の記憶装置に保存されているプログラムおよびデータを使用する構成が使用されてもよい。このような構成によれば、例えば、アミューズメント施設のように複数のHMDシステム100が使用される場面において、プログラムおよびデータ等の更新を一括して行うことが可能になる。
ある実施の形態において、入出力インターフェース13は、HMD110およびHMDセンサ120との間で信号を通信する。ある局面において、入出力インターフェース13は、USB(Universal Serial Bus)インターフェース、DVI(Digital Visual Interface)、HDMI(登録商標)(High−Definition Multimedia Interface)その他の端子を用いて実現される。なお、入出力インターフェース13は上述のものに限られない。例えば、入出力インターフェース13は、Bluetooth(登録商標)等の無線通信インターフェースを含んでもよい。
ある実施の形態において、入出力インターフェース13は、さらに、コントローラ160と通信し得る。例えば、入出力インターフェース13は、コントローラ160から出力された信号の入力を受ける。別の局面において、入出力インターフェース13は、プロセッサ10から出力された命令を、コントローラ160に送る。当該命令は、振動、音声出力、発光等をコントローラ160に指示する。コントローラ160は、当該命令を受信する場合、その命令に応じて、振動、音声出力または発光のいずれかを実行する。
通信インターフェース14は、ネットワーク19に接続されて、ネットワーク19に接続されている他のコンピュータ(例えば、サーバ150)と通信する。ある局面において、通信インターフェース14は、例えば、LAN(Local Area Network)その他の有線通信インターフェース、あるいは、WiFi(Wireless Fidelity)、Bluetooth(登録商標)、NFC(Near Field Communication)その他の無線通信インターフェースとして実現される。なお、通信インターフェース14は上述のものに限られない。
ある局面において、プロセッサ10は、ストレージ12にアクセスし、ストレージ12に格納されている1つ以上のプログラムをメモリ11にロードし、当該プログラムに含まれる一連の命令を実行する。当該1つ以上のプログラムは、コンピュータ200のオペレーティングシステム、仮想空間を提供するためのアプリケーションプログラム、コントローラ160を用いて仮想空間で実行可能なゲームソフトウェア等を含み得る。プロセッサ10は、入出力インターフェース13を介して、仮想空間を提供するための信号をHMD110に送る。HMD110は、その信号に基づいてモニタ112に映像を表示する。
サーバ150は、ネットワーク19を介して複数のHMDシステム100の各々の制御装置と接続される。図2に示される例では、サーバ150は、HMD110Aを有するHMDシステム100Aと、HMD110Bを有するHMDシステム100Bとを含む複数のHMDシステム100を互いに通信可能に接続する。これにより、共通の仮想空間を用いた仮想体験が各HMDシステムを使用するユーザに提供される。なお、HMDシステム100A、HMDシステム100B、およびその他のHMDシステム100は、いずれも同様の構成を備える。ただし、各HMDシステム100は、互いに異なる機種であってもよいし、互いに異なる性能(処理性能および検知性能等)を有するものであってもよい。
なお、図2に示される例では、コンピュータ200がHMD110の外部に設けられる構成が示されているが、別の局面において、コンピュータ200は、HMD110に内蔵されてもよい。一例として、モニタ112を含む携帯型の情報通信端末(例えば、スマートフォン)がコンピュータ200として機能してもよい。
また、コンピュータ200は、複数のHMD110に共通して用いられる構成であってもよい。このような構成によれば、例えば、複数のユーザに同一の仮想空間を提供することもできるので、各ユーザは同一の仮想空間で他のユーザと同一のアプリケーションを楽しむことができる。なお、このような場合、本実施形態における複数のHMDシステム100は、入出力インターフェース13により、コンピュータ200に直接接続されてもよい。また、本実施形態におけるサーバ150の各機能(例えば後述する同期処理等)は、コンピュータ200に実装されてもよい。
ある実施の形態において、HMDシステム100では、グローバル座標系が予め設定されている。グローバル座標系は、現実空間における鉛直方向、鉛直方向に直交する水平方向、ならびに、鉛直方向および水平方向の双方に直交する前後方向にそれぞれ平行な、3つの基準方向(軸)を有する。本実施の形態では、グローバル座標系は視点座標系の一つである。そこで、グローバル座標系における水平方向、鉛直方向(上下方向)、および前後方向は、それぞれ、x軸、y軸、z軸と規定される。より具体的には、グローバル座標系において、x軸は現実空間の水平方向に平行である。y軸は、現実空間の鉛直方向に平行である。z軸は現実空間の前後方向に平行である。
ある局面において、HMDセンサ120は、赤外線センサを含む。赤外線センサが、HMD110の各光源から発せられた赤外線をそれぞれ検出する場合、HMD110の存在を検出する。HMDセンサ120は、さらに、各点の値(グローバル座標系における各座標値)に基づいて、HMD110を装着したユーザ190の動きに応じた、現実空間内におけるHMD110の位置および傾きを検出する。より詳しくは、HMDセンサ120は、経時的に検出された各値を用いて、HMD110の位置および傾きの時間的変化を検出できる。
グローバル座標系は現実空間の座標系と平行である。したがって、HMDセンサ120によって検出されたHMD110の各傾きは、グローバル座標系におけるHMD110の3軸周りの各傾きに相当する。HMDセンサ120は、グローバル座標系におけるHMD110の傾きに基づき、uvw視野座標系をHMD110に設定する。HMD110に設定されるuvw視野座標系は、HMD110を装着したユーザ190が仮想空間において物体を見る際の視点座標系に対応する。
[uvw視野座標系]
図3を参照して、uvw視野座標系について説明する。図3は、ある実施の形態に従うHMD110に設定されるuvw視野座標系を概念的に表す図である。HMDセンサ120は、HMD110の起動時に、グローバル座標系におけるHMD110の位置および傾きを検出する。プロセッサ10は、検出された値に基づいて、uvw視野座標系をHMD110に設定する。
図3に示されるように、HMD110は、HMD110を装着したユーザの頭部を中心(原点)とした3次元のuvw視野座標系を設定する。より具体的には、HMD110は、グローバル座標系を規定する水平方向、鉛直方向、および前後方向(x軸、y軸、z軸)を、グローバル座標系内においてHMD110の各軸周りの傾きだけ各軸周りにそれぞれ傾けることによって新たに得られる3つの方向を、HMD110におけるuvw視野座標系のピッチ方向(u軸)、ヨー方向(v軸)、およびロール方向(w軸)として設定する。
ある局面において、HMD110を装着したユーザ190が直立し、かつ、正面を視認している場合、プロセッサ10は、グローバル座標系に平行なuvw視野座標系をHMD110に設定する。この場合、グローバル座標系における水平方向(x軸)、鉛直方向(y軸)、および前後方向(z軸)は、HMD110におけるuvw視野座標系のピッチ方向(u軸)、ヨー方向(v軸)、およびロール方向(w軸)に一致する。
uvw視野座標系がHMD110に設定された後、HMDセンサ120は、HMD110の動きに基づいて、設定されたuvw視野座標系におけるHMD110の傾き(傾きの変化量)を検出できる。この場合、HMDセンサ120は、HMD110の傾きとして、uvw視野座標系におけるHMD110のピッチ角(θu)、ヨー角(θv)、およびロール角(θw)をそれぞれ検出する。ピッチ角(θu)は、uvw視野座標系におけるピッチ方向周りのHMD110の傾き角度を表す。ヨー角(θv)は、uvw視野座標系におけるヨー方向周りのHMD110の傾き角度を表す。ロール角(θw)は、uvw視野座標系におけるロール方向周りのHMD110の傾き角度を表す。
HMDセンサ120は、検出されたHMD110の傾き角度に基づいて、HMD110が動いた後のHMD110におけるuvw視野座標系を、HMD110に設定する。HMD110と、HMD110のuvw視野座標系との関係は、HMD110の位置および傾きに関わらず、常に一定である。HMD110の位置および傾きが変わると、当該位置および傾きの変化に連動して、グローバル座標系におけるHMD110のuvw視野座標系の位置および傾きが変化する。
ある局面において、HMDセンサ120は、赤外線センサからの出力に基づいて取得される赤外線の光強度および複数の点間の相対的な位置関係(例えば、各点間の距離など)に基づいて、HMD110の現実空間内における位置を、HMDセンサ120に対する相対位置として特定してもよい。また、プロセッサ10は、特定された相対位置に基づいて、現実空間内(グローバル座標系)におけるHMD110のuvw視野座標系の原点を決定してもよい。
[仮想空間]
図4を参照して、仮想空間についてさらに説明する。図4は、ある実施の形態に従う仮想空間2を表現する一態様を概念的に表す図である。仮想空間2は、中心21の360度方向の全体を覆う全天球状の構造を有する。図4では、説明を複雑にしないために、仮想空間2のうちの上半分の天球が例示されている。仮想空間2では各メッシュが規定される。各メッシュの位置は、仮想空間2に規定されるXYZ座標系における座標値として予め規定されている。コンピュータ200は、仮想空間2に展開可能なコンテンツ(静止画、動画等)を構成する各部分画像を、仮想空間2において対応する各メッシュにそれぞれ対応付けて、ユーザによって視認可能な仮想空間画像22が展開される仮想空間2をユーザに提供する。
ある局面において、仮想空間2では、中心21を原点とするXYZ座標系が規定される。XYZ座標系は、例えば、グローバル座標系に平行である。XYZ座標系は視点座標系の一種であるため、XYZ座標系における水平方向、鉛直方向(上下方向)、および前後方向は、それぞれX軸、Y軸、Z軸として規定される。したがって、XYZ座標系のX軸(水平方向)がグローバル座標系のx軸と平行であり、XYZ座標系のY軸(鉛直方向)がグローバル座標系のy軸と平行であり、XYZ座標系のZ軸(前後方向)がグローバル座標系のz軸と平行である。
仮想空間2におけるユーザの視界を提供するために、仮想空間2に仮想視点が定義される。ある局面において、仮想視点は、仮想空間2においてその位置、および、向きが定義可能な仮想カメラ1として定義される。HMD110の初期状態において、仮想カメラ1は、例えば仮想空間2の中心21に配置される。仮想カメラ1は、現実空間におけるHMD110の動きに連動して、仮想空間2を同様に移動する。これにより、現実空間におけるHMD110の位置および向きの変化が、仮想空間2において同様に再現される。
仮想カメラ1には、HMD110の場合と同様に、uvw視野座標系が規定される。仮想空間2における仮想カメラ1のuvw視野座標系は、現実空間(グローバル座標系)におけるHMD110のuvw視野座標系に連動するように規定されている。したがって、HMD110の傾きが変化する場合、それに応じて、仮想カメラ1の傾きも変化する。また、仮想カメラ1は、HMD110を装着したユーザの現実空間における移動に連動して、仮想空間2において移動することもできる。
仮想カメラ1の向きは、仮想カメラ1の位置および傾きに応じて決まるので、ユーザが仮想空間画像22を視認する際に基準となる視線(基準視線5)は、仮想カメラ1の向きに応じて決まる。コンピュータ200のプロセッサ10は、基準視線5に基づいて、仮想空間2における視界領域23を規定する。視界領域23は、仮想空間2のうち、HMD110を装着したユーザの視界に対応する。
注視センサ140によって検出されるユーザ190の視線方向は、ユーザ190が物体を視認する際の視点座標系における方向である。HMD110のuvw視野座標系は、ユーザ190がモニタ112を視認する際の視点座標系に等しい。また、仮想カメラ1のuvw視野座標系は、HMD110のuvw視野座標系に連動している。したがって、ある局面に従うHMDシステム100は、注視センサ140によって検出されたユーザ190の視線方向を、仮想カメラ1のuvw視野座標系におけるユーザの視線方向とみなすことができる。
[ユーザの視線]
図5を参照して、ユーザの視線方向の決定について説明する。図5は、ある実施の形態に従うHMD110を装着するユーザ190の頭部を上から表した図である。
ある局面において、注視センサ140は、ユーザ190の右目および左目の各視線を検出する。ある局面において、ユーザ190が近くを見ている場合、注視センサ140は、視線R1およびL1を検出する。別の局面において、ユーザ190が遠くを見ている場合、注視センサ140は、視線R2およびL2を検出する。この場合、ロール方向wに対して視線R2およびL2がなす角度は、ロール方向wに対して視線R1およびL1がなす角度よりも小さい。注視センサ140は、検出結果をコンピュータ200に送信する。
コンピュータ200が、視線の検出結果として、視線R1およびL1の検出値を注視センサ140から受信した場合には、その検出値に基づいて、視線R1およびL1の交点である注視点N1を特定する。一方、コンピュータ200は、視線R2およびL2の検出値を注視センサ140から受信した場合には、視線R2およびL2の交点を注視点として特定する。コンピュータ200は、特定した注視点N1の位置に基づき、ユーザ190の視線方向N0を特定する。コンピュータ200は、例えば、ユーザ190の右目Rと左目Lとを結ぶ直線の中点と、注視点N1とを通る直線の延びる方向を、視線方向N0として検出する。視線方向N0は、ユーザ190が両目により実際に視線を向けている方向である。また、視線方向N0は、視界領域23に対してユーザ190が実際に視線を向けている方向に相当する。
また、別の局面において、HMDシステム100は、テレビジョン放送受信チューナを備えてもよい。このような構成によれば、HMDシステム100は、仮想空間2においてテレビ番組を表示することができる。
さらに別の局面において、HMDシステム100は、インターネットに接続するための通信回路、あるいは、電話回線に接続するための通話機能を備えていてもよい。
[視界領域]
図6および図7を参照して、視界領域23について説明する。図6は、仮想空間2において視界領域23をX方向から見たYZ断面を表す図である。図7は、仮想空間2において視界領域23をY方向から見たXZ断面を表す図である。
図6に示されるように、YZ断面における視界領域23は、領域24を含む。領域24は、仮想カメラ1の基準視線5と仮想空間2のYZ断面とによって定義される。プロセッサ10は、仮想空間2における基準視線5を中心として極角αを含む範囲を、領域24として規定する。
図7に示されるように、XZ断面における視界領域23は、領域25を含む。領域25は、基準視線5と仮想空間2のXZ断面とによって定義される。プロセッサ10は、仮想空間2における基準視線5を中心とした方位角βを含む範囲を、領域25として規定する。
ある局面において、HMDシステム100は、コンピュータ200からの信号に基づいて、視界画像をモニタ112に表示させることにより、ユーザ190に仮想空間を提供する。視界画像は、仮想空間画像22のうち視界領域23に重畳する部分に相当する。ユーザ190が、頭に装着したHMD110を動かすと、その動きに連動して仮想カメラ1も動く。その結果、仮想空間2における視界領域23の位置が変化する。これにより、モニタ112に表示される視界画像は、仮想空間画像22のうち、仮想空間2においてユーザが向いた方向の視界領域23に重畳する画像に更新される。ユーザは、仮想空間2における所望の方向を視認することができる。
ユーザ190は、HMD110を装着している間、現実世界を視認することなく、仮想空間2に展開される仮想空間画像22のみを視認できる。そのため、HMDシステム100は、仮想空間2への高い没入感覚をユーザに与えることができる。
ある局面において、プロセッサ10は、HMD110を装着したユーザ190の現実空間における移動に連動して、仮想空間2において仮想カメラ1を移動し得る。この場合、プロセッサ10は、仮想空間2における仮想カメラ1の位置および向きに基づいて、HMD110のモニタ112に投影される画像領域(すなわち、仮想空間2における視界領域23)を特定する。すなわち、仮想カメラ1によって、仮想空間2におけるユーザ190の視野が定義される。
ある実施の形態に従うと、仮想カメラ1は、二つの仮想カメラ、すなわち、右目用の画像を提供するための仮想カメラと、左目用の画像を提供するための仮想カメラとを含むことが望ましい。また、ユーザ190が3次元の仮想空間2を認識できるように、適切な視差が、二つの仮想カメラに設定されていることが好ましい。本実施の形態においては、仮想カメラ1が二つの仮想カメラを含み、二つの仮想カメラのロール方向が合成されることによって生成されるロール方向(w)がHMD110のロール方向(w)に適合されるように構成されているものとして、本開示に係る技術思想を例示する。
[コントローラ]
図8を参照して、コントローラ160の一例について説明する。図8は、ある実施の形態に従うコントローラ160の概略構成を表す図である。図8の状態(A)は、コントローラ160の上面の外観構成を示しており、図8の状態(B)は、コントローラ160の奥側側面の外観構成を示している。ここで、コントローラ160の上面とは、ユーザ190がコントローラ160を両手で保持した場合に、ユーザ190の方を向く面である。
図8の状態(A)に示されるように、コントローラ160の上面には、入力部としての、方向キー161、アナログスティック162L,162R、4種の操作ボタン163、タッチパッド164、および機能ボタン165等が設けられている。また、コントローラ160は、ユーザ190がコントローラ160を把持するための把持部166を有する。把持部166は、ユーザ190の左手によって把持される左把持部166Lとユーザ190の右手によって把持される右把持部166Rとを有する。また、図8の状態(B)に示されるように、コントローラ160の奥側側面には、入力部としての上部ボタン167L,167Rと、コントローラ160から送信される指示情報等に基づいて発光する発光部168とが設けられている。
タッチパッド164は、方向キー161と操作ボタン163との間に設けられている。機能ボタン165は、左右のアナログスティック162L,162Rの間に設けられている。機能ボタン165は、例えばコントローラ160を起動したり、コントローラ160とコンピュータ200との間の通信接続をアクティブにしたりするために使用され得る。その他の入力部(方向キー161、アナログスティック162、操作ボタン163、および上部ボタン167)は、後述するアバターおよびプレイヤキャラクタの操作等に使用され得る。例えば、アナログスティック162は、ある局面において、初期位置(ニュートラルの位置)から360度任意の方向への操作を受け付ける。当該操作は、例えば、仮想空間2に配置されるオブジェクトを移動させるための操作を含む。
方向キー161およひアナログスティック162Lは、ユーザ190の左手の親指による操作を受け付けることを想定して配置されている。操作ボタン163およびアナログスティック162Rは、ユーザ190の右手の親指による操作を受け付けることを想定して配置されている。上部ボタン167Lは、ユーザ190の左手の人差し指による操作を受け付けることを想定して配置されており、上部ボタン167Rは、ユーザ190の右手の人差し指による操作を受け付けることを想定して配置されている。ただし、コントローラ160の形状、各部の配置構成、および各部の機能は、上記例に限られない。例えば、操作ボタン163の個数は4つ以外(例えば2つ)であってもよいし、アナログスティック162L,162Rが省略されてもよい。
ある局面において、コントローラ160は、発光部168その他の部材を駆動するための電池を含む。電池は、充電式、ボタン型、乾電池型等を含むが、これらに限定されない。別の局面において、コントローラ160は、例えば、コンピュータ200のUSBインターフェースに接続され得る。この場合、コントローラ160は、電池を必要としない。
[HMDの制御装置]
図9を参照して、HMD110の制御装置について説明する。ある実施の形態において、制御装置は周知の構成を有するコンピュータ200によって実現される。図9は、ある実施の形態に従うコンピュータ200をモジュール構成として表すブロック図である。
図9に示されるように、コンピュータ200は、表示制御モジュール220と、仮想空間制御モジュール230と、メモリモジュール240と、通信制御モジュール250とを備える。表示制御モジュール220は、サブモジュールとして、仮想カメラ制御モジュール221と、視界領域決定モジュール222と、視界画像生成モジュール223と、基準視線特定モジュール224とを含む。仮想空間制御モジュール230は、サブモジュールとして、仮想空間定義モジュール231と、仮想オブジェクト制御モジュール232と、コントローラ情報取得モジュール233と、チャット制御モジュール234とを含む。
ある実施の形態において、表示制御モジュール220と仮想空間制御モジュール230とは、プロセッサ10によって実現される。別の実施の形態において、複数のプロセッサ10が表示制御モジュール220と仮想空間制御モジュール230として作動してもよい。メモリモジュール240は、メモリ11またはストレージ12によって実現される。通信制御モジュール250は、通信インターフェース14によって実現される。
ある局面において、表示制御モジュール220は、HMD110のモニタ112における画像表示を制御する。仮想カメラ制御モジュール221は、仮想空間2に仮想カメラ1を配置し、仮想カメラ1の挙動、向き等を制御する。視界領域決定モジュール222は、HMD110を装着したユーザの頭の向きに応じて、視界領域23を規定する。視界画像生成モジュール223は、決定された視界領域23に基づいて、モニタ112に表示される視界画像を生成する。基準視線特定モジュール224は、注視センサ140からの信号に基づいて、ユーザ190の視線を特定する。
仮想空間制御モジュール230は、ユーザ190に提供される仮想空間2を制御する。仮想空間定義モジュール231は、仮想空間2を表す仮想空間データを生成することにより、HMDシステム100における仮想空間2を規定する。
仮想オブジェクト制御モジュール232は、後述するオブジェクト情報242に基づいて、仮想空間2に配置される対象オブジェクトを生成する。また、仮想オブジェクト制御モジュール232は、仮想空間2における対象オブジェクトの動作(移動および状態変化等)を制御する。また、仮想オブジェクト制御モジュール232は、後述するコントローラ情報取得モジュール233により取得されたコントローラ情報等に基づいて、アバターおよびプレイヤキャラクタの動作(移動および状態変化等)を制御する。対象オブジェクトは、例えば、ゲームのストーリーの進行に従って配置される森、山その他を含む風景、動物等を含み得る。アバターは、HMD110を装着したユーザに関連付けられたオブジェクトである。アバターは、仮想空間2におけるユーザの分身としての位置付けを有するオブジェクトである。一方、プレイヤキャラクタは、仮想空間2で展開されるゲームにおいて、ユーザによって操作されるキャラクタオブジェクトである。本実施形態では、仮想空間2で展開されるゲームは、複数のユーザが仮想空間2に用意されたゲームフィールド(例えば闘技場)上で各自のプレイヤキャラクタ同士を闘わせる対戦ゲーム(あるいは、複数のユーザ同士が協力して進めるアクションゲーム等)である。また、アバターは人型のオブジェクトであり、プレイヤキャラクタは動物を模したオブジェクトである。ただし、プレイヤキャラクタは、仮想空間2で展開されるゲームの内容に応じて適宜の形態を採り得る。例えば、プレイヤキャラクタは、人型のオブジェクトであってもよいし、ロボット等の生物以外を模したオブジェクトであってもよい。より具体的には、仮想空間2で展開されるゲームがラジコンカーを用いたレースゲームである場合、プレイヤキャラクタは、ラジコンカーを表すオブジェクトであってもよい。
コントローラ情報取得モジュール233は、コントローラ160の状態を特定するための状態情報と、コントローラ160に対するユーザ190による入力操作の内容を示す操作情報とを含むコントローラ情報を取得する。状態情報は、例えば、上述したHMDセンサ120等により検出されたコントローラ160の位置および傾きを特定するための情報である。コントローラ情報は、コントローラ160の状態およびコントローラ160に対する入力操作の内容を仮想空間2におけるアバターまたはプレイヤキャラクタに反映させるために、仮想オブジェクト制御モジュール232に受け渡される。また、コントローラ情報取得モジュール233は、後述するチャット制御モジュール234を介して取得された他のユーザのコントローラ情報についても、適宜仮想オブジェクト制御モジュール232に受け渡す。これにより、他のユーザに関連付けられたアバターまたはプレイヤキャラクタを、他のユーザのコントローラ情報に基づいて動作させることができる。
チャット制御モジュール234は、同じ仮想空間2に滞在する他のユーザのアバターとチャットをするための制御を行う。例えば、チャット制御モジュール234は、仮想空間2を介したチャットを行うために必要なデータ(例えば、マイク118に入力された音声データ)をサーバ150に送信する。また、チャット制御モジュール234は、サーバ150から受信した他のユーザの音声データを図示しないスピーカに出力する。これにより、音声によるチャットが実現される。また、チャット制御モジュール234は、その他ユーザ間で共有すべきデータについても、サーバ150を介して他のユーザのHMDシステム100との間で送受信する。共有すべきデータとしては、アバターの身体の一部の動作を制御するための動き情報、およびプレイヤキャラクタの動作を制御するためのコントローラ情報等がある。動き情報は、例えば、HMDセンサ120等により検出されたHMD110の位置および傾きを特定するための情報(以下「向きデータ」)、および注視センサ140等により検出されたアイトラッキングデータ等である。本実施形態では、チャット制御モジュール234は、音声データと動き情報とコントローラ情報とを含む情報(以下「プレイヤ情報」という。)を、ユーザ間で共有すべき情報として、サーバ150を介して他のユーザのHMDシステム100との間で送受信する。プレイヤ情報の送受信は、後述する通信制御モジュール250の機能を利用することにより実現される。
仮想空間制御モジュール230は、仮想空間2に配置されるオブジェクトのそれぞれが、他のオブジェクトと衝突した場合に、当該衝突を検出する。仮想空間制御モジュール230は、例えば、あるオブジェクトと、別のオブジェクトとが触れたタイミングを検出することができ、当該検出がされたときに、予め定められた処理を行う。仮想空間制御モジュール230は、オブジェクトとオブジェクトとが触れている状態から離れたタイミングを検出することができ、当該検出がされたときに、予め定められた処理を行う。仮想空間制御モジュール230は、例えばオブジェクト毎に設定されたコリジョンエリアに基づく公知の当たり判定を実行することにより、オブジェクトとオブジェクトとが触れている状態であることを検出することができる。
メモリモジュール240は、コンピュータ200が仮想空間2をユーザ190に提供するために使用されるデータを保持している。ある局面において、メモリモジュール240は、空間情報241と、オブジェクト情報242と、ユーザ情報243とを保持している。空間情報241には、例えば、仮想空間2を提供するために規定された1つ以上のテンプレートが含まれている。オブジェクト情報242には、例えば、仮想空間2において再生されるコンテンツ、当該コンテンツで使用されるオブジェクトを配置するための情報等が含まれている。当該コンテンツは、例えば、ゲーム、現実社会と同様の風景を表したコンテンツ等を含み得る。オブジェクト情報242には、各オブジェクト(例えば、対象オブジェクトおよびアバター等)を描画するための描画情報も含まれている。また、オブジェクト情報242は、各オブジェクトに関連付けられた属性を示す属性情報も含み得る。対象オブジェクトの属性情報としては、例えば当該対象オブジェクトが可動物であるか固定物であるかを示す情報等が挙げられる。ユーザ情報243には、例えば、HMDシステム100の制御装置としてコンピュータ200を機能させるためのプログラム、オブジェクト情報242に保持される各コンテンツを使用するアプリケーションプログラム等が含まれている。
メモリモジュール240に格納されているデータおよびプログラムは、HMD110のユーザによって入力される。あるいは、プロセッサ10が、当該コンテンツを提供する事業者が運営するコンピュータ(例えば、サーバ150)からプログラムあるいはデータをダウンロードして、ダウンロードされたプログラムあるいはデータをメモリモジュール240に格納する。
通信制御モジュール250は、ネットワーク19を介して、サーバ150その他の情報通信装置と通信し得る。
ある局面において、表示制御モジュール220および仮想空間制御モジュール230は、例えば、ユニティテクノロジーズ社によって提供されるUnity(登録商標)を用いて実現され得る。別の局面において、表示制御モジュール220および仮想空間制御モジュール230は、各処理を実現する回路素子の組み合わせとしても実現され得る。
コンピュータ200における処理は、ハードウェアと、プロセッサ10により実行されるソフトウェアとによって実現される。このようなソフトウェアは、ハードディスクその他のメモリモジュール240に予め格納されている場合がある。また、ソフトウェアは、CD−ROMその他のコンピュータ読み取り可能な不揮発性のデータ記録媒体に格納されて、プログラム製品として流通している場合もある。あるいは、当該ソフトウェアは、インターネットその他のネットワークに接続されている情報提供事業者によってダウンロード可能なプログラム製品として提供される場合もある。このようなソフトウェアは、光ディスク駆動装置その他のデータ読取装置によってデータ記録媒体から読み取られて、あるいは、通信制御モジュール250を介してサーバ150その他のコンピュータからダウンロードされた後、メモリモジュール240に一旦格納される。そのソフトウェアは、プロセッサ10によってメモリモジュール240から読み出され、実行可能なプログラムの形式でRAMに格納される。プロセッサ10は、そのプログラムを実行する。
図9に示されるコンピュータ200を構成するハードウェアは、一般的なものである。したがって、本実施の形態に係る最も本質的な部分は、コンピュータ200に格納されたプログラムであるともいえる。なお、コンピュータ200のハードウェアの動作は周知であるので、詳細な説明は繰り返さない。
なお、データ記録媒体としては、CD−ROM、FD(Flexible Disk)、ハードディスクに限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク(MO(Magnetic Optical Disc)/MD(Mini Disc)/DVD(Digital Versatile Disc))、IC(Integrated Circuit)カード(メモリカードを含む)、光カード、マスクROM、EPROM(Erasable Programmable Read−Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory)、フラッシュROMなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する不揮発性のデータ記録媒体でもよい。
ここでいうプログラムとは、プロセッサ10により直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含み得る。
[制御構造]
図10を参照して、本実施の形態に係るコンピュータ200の制御構造について説明する。図10は、ユーザ190A(第1ユーザ)によって使用されるHMDシステム100Aがユーザ190Aに仮想空間2を提供するために実行する処理を表すフローチャートである。
ステップS1において、コンピュータ200のプロセッサ10は、仮想空間定義モジュール231として、仮想空間画像データを特定し、仮想空間2を定義する仮想空間データを取得する。ここで、プロセッサ10は、仮想空間2を共有する他のユーザのアバターおよびプレイヤキャラクタの初期配置等に関する情報をサーバ150等から受信することにより、当該他のユーザのアバターおよびプレイヤキャラクタを含む仮想空間2を定義する仮想空間データを生成することができる。あるいは、各HMDシステム100と通信可能に接続されたサーバ150によって、複数のユーザに共通の仮想空間2を定義する仮想空間データが生成されてもよい。この場合、プロセッサ10は、サーバ150から仮想空間データをダウンロードすることにより、仮想空間データを取得することができる。
ステップS2において、プロセッサ10は、仮想カメラ制御モジュール221として、仮想カメラ1を初期化する。例えば、プロセッサ10は、メモリのワーク領域において、仮想カメラ1を仮想空間2において予め規定された位置に、予め規定された方向を向くように配置する。具体的に、仮想カメラ1は、HMD110の姿勢によらず仮想空間2においてXZ面内における予め規定された方向に向くようにして配置され、YZ面内においては、HMD110の姿勢に応じた方向を向くようにして配置される。このようにHMD110の姿勢によらず規定される仮想カメラ1の向きを、基準視軸と称することがある。
ステップS3において、プロセッサ10は、視界画像生成モジュール223として、初期の視界画像を表示するための視界画像データを生成する。初期の視界画像は、基準視軸と仮想カメラ1の位置に基づいて定義される。生成された視界画像データは、視界画像生成モジュール223を介して通信制御モジュール250によってHMD110に送られる。
ステップS4において、HMD110のモニタ112は、コンピュータ200から受信した信号に基づいて、視界画像を表示する。HMD110を装着したユーザ190Aは、視界画像を視認する場合、仮想空間2を認識し得る。
ステップS5において、HMDセンサ120は、HMD110から発信される複数の赤外線光に基づいて、HMD110の位置と傾きを検知する。検知結果は、動き検知データとして、コンピュータ200に送られる。
ステップS6において、プロセッサ10は、視界領域決定モジュール222として、HMD110の位置と傾きとに基づいて、HMD110を装着したユーザ190Aの視界方向を特定する。具体的に、プロセッサ10は、HMD110の姿勢に基づいて仮想カメラ1の視軸を特定する。仮想カメラ1の視軸は、基準視軸が特定された際のHMD110の姿勢と、現在のHMD110の姿勢と、の差分に基づいて特定される。本実施形態において、仮想カメラ1の視軸は、XZ面内における視軸の方向は上記差分に基づいて特定され、YZ面内における視軸の方向はHMD110の姿勢に基づいて特定される。プロセッサ10は、アプリケーションプログラムを実行し、アプリケーションプログラムに含まれる命令に基づいて、仮想空間2にオブジェクトを配置する。
ステップS7において、コントローラ160は、現実空間におけるユーザ190Aの操作を検出する。例えば、ある局面において、コントローラ160は、ユーザ190Aによってボタンが押下されたことを検出する。また、上述したようにHMDセンサ120またはコントローラ160自身が備えるセンサは、コントローラ160の位置および傾きを検出する。検出結果を示す信号は、HMDセンサ120またはコントローラ160からコンピュータ200に送られる。このようにして、コントローラ160に対するユーザ190Aによる入力操作の内容を示す操作情報とコントローラ160の状態(位置および傾き等)を特定するための状態情報とを含むコントローラ情報が、コンピュータ200に送られる。そして、プロセッサ10は、コントローラ情報取得モジュール233として、当該コントローラ情報を取得する。
ステップS8において、プロセッサ10は、コントローラ情報取得モジュール233およびチャット制御モジュール234として、サーバ150から、仮想空間2を共有する他のユーザのプレイヤ情報(音声データ、動き情報、およびコントローラ情報等)を取得する。
ステップS9において、プロセッサ10は、仮想オブジェクト制御モジュール232として、ユーザ190Aを含む各ユーザ190のプレイヤ情報に基づいて、各ユーザのアバターおよびプレイヤキャラクタの動作を制御する。
ステップS10において、プロセッサ10は、視界画像生成モジュール223として、ステップS9の処理結果に基づく視界画像を表示するための視界画像データを生成し、生成した視界画像データをHMD110に出力する。具体的に、視界画像は、仮想空間2における仮想カメラ1の位置と、当該仮想カメラ1の位置とHMD110の姿勢に基づいて特定される視軸と、に基づいて定義される。
ステップS11において、HMD110のモニタ112は、受信した視界画像データに基づいて視界画像を更新し、更新後の視界画像を表示する。
図11は、仮想空間2の一例を模式的に表す図である。図11に示されるように、仮想空間2は、ユーザ190Aに関連付けられたアバターA1(第1アバター)と、ユーザ190Aにより使用されるコントローラ160A(第1コントローラ)に対する入力操作に基づいて操作されるプレイヤキャラクタC1(第1キャラクタオブジェクト)と、ユーザ190Aとは異なるユーザ190B(第2ユーザ)に関連付けられたアバターA2(第2アバター)と、ユーザ190Bにより使用されるコントローラ160B(第2コントローラ)に対する入力操作に基づいて操作されるプレイヤキャラクタC2(第2キャラクタオブジェクト)と、ユーザ190Aに装着され、モニタ112(第1表示部)を備えるHMD110A(第1ヘッドマウントデバイス)に提供される視界画像M1を定義する仮想カメラ1A(第1仮想カメラ)と、ユーザ190Bに装着され、モニタ112(第2表示部)を備えるHMD110B(第2ヘッドマウントデバイス)に提供される視界画像M2を定義する仮想カメラ1B(第2仮想カメラ)とを含む。また、図11に示される例では、仮想空間2は、さらに、コントローラ160A,160Bに対応する仮想的なコントローラを表すコントローラオブジェクトVC1,VC2と、アバターA1,A2の仮想的な手を表す手オブジェクトVH1,VH2とを含む。
図11に示される例では、仮想空間2において、複数のユーザ190A,190Bが各自のプレイヤキャラクタC1,C2をゲームフィールドF上で闘わせる対戦ゲーム(ここでは、爆弾B1を投げ合うゲーム)が展開されている。仮想空間2では、ゲームに関連するプレイヤキャラクタC1,C2だけでなく、コントローラオブジェクトVC1,VC2を保持するアバターA1,A2が所定の位置に配置されている。これにより、仮想空間2において、各ユーザ190A,190BのアバターA1,A2が各プレイヤキャラクタC1,C2を操作しているシチュエーションが表現されている。また、仮想カメラ1A,1Bは、アバターA1,A2の視点に関連付けられている。これにより、ユーザ190A,190Bに対して、アバターA1,A2の1人称視点における視界画像M1,M2が提供される。
図12は、HMD110Aを介してユーザ190Aに提供される視界画像M1の一例を表す図である。図12に示されるように、ユーザ190Aは、視界画像M1を認識することによって、あたかも自分がアバターA1として仮想空間2に存在しているかのような仮想体験をすることができる。同様に、ユーザ190Bは、視界画像M2を認識することによって、あたかも自分がアバターA2として仮想空間2に存在しているかのような仮想体験をすることができる。
ここで、仮想空間2におけるコントローラオブジェクトVC1,VC2のデザインは、コントローラ160A,160Bの機種等に応じて決定されてもよい。例えば、プロセッサ10は、コントローラ160Aの機種を示す情報をコントローラ160Aから取得し、オブジェクト情報242として機種毎に予め用意されたコントローラオブジェクトの描画データに基づいて、コントローラオブジェクトVC1を描画してもよい。これにより、各ユーザ190A,190Bは、視界画像M1,M2に表示されるコントローラオブジェクトVC1,VC2のデザインに基づいて、他のユーザが利用するコントローラ160のタイプ(例えば両手持ちであるか片手持ちであるか)を把握することができる。
このような仮想空間2によれば、各ユーザ190A,190Bに対して、アバターA1,A2を介したチャットおよびマルチプレイゲームを提供することができる。また、この仮想空間2には、各ユーザ190A,190BのアバターA1,A2およびプレイヤキャラクタC1,C2の両方が存在する。このため、各ユーザ190A,190Bは、アバターA1,A2を介して互いの存在を認識しつつ、仮想空間2において共通のゲームを楽しむことができる。これにより、各ユーザ190A,190Bは、仮想空間2において、複数人で盛り上がっている感覚を容易に得ることができる。その結果、各ユーザ190A,190Bの仮想体験のエンタテイメント性を向上させることができる。
図13は、複数ユーザ190A,190Bに同一の仮想空間2を共有させるために、各HMDシステム100A,100Bおよびサーバ150によって実行される処理を表すシーケンス図である。なお、図13に示される処理は、図10におけるステップS7〜S9に示される処理と一部重複している。
ステップS21Aにおいて、HMDシステム100Aにおけるプロセッサ10は、コントローラ情報取得モジュール233として、コントローラ160Aについてのコントローラ情報を取得する。また、プロセッサ10は、チャット制御モジュール234として、ユーザ190Aの音声データを取得する。また、プロセッサ10は、HMDセンサ120および注視センサ140等によって検出された向きデータおよびアイトラッキングデータを含む動き情報を取得する。これにより、音声データ、コントローラ情報、および動き情報を含むプレイヤ情報が取得される。また、プレイヤ情報には、アバターA1(あるいはユーザ190A)を特定するための情報(ユーザID等)、およびアバターA1が存在する仮想空間2を特定するための情報(ルームID等)が含まれ得る。プロセッサ10は、チャット制御モジュール234として、上述のように取得されたプレイヤ情報を、ネットワーク19を介してサーバ150に送信する。
ステップS21Bにおいて、HMDシステム100Bのプロセッサ10は、ステップS21Aの処理と同様に、ユーザ190Bのプレイヤ情報を取得し、サーバ150に送信する。
ステップS22において、サーバ150は、複数のHMDシステム100(ここでは、HMDシステム100A,100B)のそれぞれから受信したプレイヤ情報を一旦記憶する。サーバ150は、各プレイヤ情報に含まれるユーザIDおよびルームID等に基づいて、共通の仮想空間2に関連付けられた全ユーザ(この例では、ユーザ190A,190B)のプレイヤ情報を統合する。そして、サーバ150は、予め定められたタイミングで、統合したプレイヤ情報を当該仮想空間2に関連付けられた全ユーザに送信する。これにより、同期処理が実行される。このような同期処理により、HMDシステム100A,100Bは、互いのプレイヤ情報をほぼ同じタイミングで共有することができる。
続いて、サーバ150から各HMDシステム100A,100Bに送信されたプレイヤ情報に基づいて、各HMDシステム100A,100Bは、ステップS23A,S23Bの処理を実行する。ステップS23Aの処理は、図10におけるステップS9の処理に相当する。
ステップS23Aにおいて、HMDシステム100Aにおけるプロセッサ10は、仮想オブジェクト制御モジュール232として、仮想空間2におけるアバターA1,A2およびプレイヤキャラクタC1,C2の動作を制御する。ステップS23Bの処理は、ステップS23Aの処理と同様である。
図14は、ステップS23Aの詳細な処理を示すフローチャートである。以下、図14を参照して、ステップS23Aの処理内容(アバターおよびプレイヤキャラクタについての基本的な動作制御)について説明する。
ステップS31において、プロセッサ10は、各ユーザ190A,190Bのプレイヤ情報(音声データ、動き情報、およびコントローラ情報)をサーバ150から取得する。
ステップS32において、プロセッサ10は、各ユーザ190A,190Bのプレイヤ情報に含まれる動き情報(向きデータおよびアイトラッキングデータ)に基づいて、アバターA1,A2の動作を制御する。例えば、プロセッサ10は、各ユーザ190A,190Bの向きデータに基づいて、対応するアバターA1,A2の頭部の向きを変化させる。また、プロセッサ10は、各ユーザ190A,190Bのアイトラッキングデータに基づいて、対応するアバターA1,A2に瞬きさせたり、当該アバターA1,A2の視線方向を変化させたりする。また、プロセッサ10は、動き情報に含まれるHMD110A,110Bの位置情報とコントローラ情報に含まれるコントローラ160A,160Bの位置情報とに基づいて、現実空間におけるコントローラ160A,160BのHMD110A,110Bに対する相対位置を算出する。そして、プロセッサ10は、当該相対位置に基づいて、各アバターA1,A2によって保持されるコントローラオブジェクトVC1,VC2の位置を決定する。例えば、プロセッサ10は、現実空間におけるコントローラ160A,160BのHMD110A,110Bに対する相対位置が、仮想空間2におけるコントローラオブジェクトVC1,VC2のアバターA1,A2の頭部に対する相対位置と一致するように、コントローラオブジェクトVC1,VC2を仮想空間2に配置する。また、プロセッサ10は、このようにして決定されたコントローラオブジェクトVC1,VC2の位置に基づいて、アバターA1,A2の手オブジェクトVH1,VH2の位置を決定する。例えば、プロセッサ10は、手オブジェクトVH1,VH2がコントローラオブジェクトVC1,VC2の両側を保持するように、手オブジェクトVH1,VH2を配置する(図11および図12参照)。
ステップS33において、プロセッサ10は、各ユーザ190A,190Bのプレイヤ情報に含まれるコントローラ情報に基づいて、プレイヤキャラクタC1,C2の動作を制御する。例えば、プロセッサ10は、コントローラ160A,160Bに対する入力操作の内容(操作情報)に基づいて、プレイヤキャラクタC1,C2の位置を変化させたり、特定の動作(例えば爆弾を投げる動作、および防御する動作等)を実行させたりする。
以上のような動作制御により、ユーザ190A,190Bの動作(ここでは、頭部および目の動き)およびコントローラ160A,160Bに対する入力操作に応じた動作を、アバターA1,A2およびプレイヤキャラクタC1,C2に反映させることができる。なお、図14に示されるフローチャートにおいて、ステップS33の処理は、ステップS32の処理よりも先に実行されてもよいし、ステップS32の処理と同時並行的に実行されてもよい。
本実施形態に係る情報処理方法について図15から図20を参照して説明する。図15は、本実施形態に係る情報処理方法を説明するためのフローチャートである。図16〜図20は、本実施形態においてゲームフィールドの周囲を移動するアバターA3に関連付けられた仮想カメラ1の視軸を設定するための方法を示す。図16〜図19は、仮想空間2をY方向から見た図である。
図16に示すように、本実施形態においては、ユーザUによる移動入力に基づいて、アバターA3がフィールドFの周囲を移動する。移動入力は、例えばユーザUによるアナログスティック162(162Rまたは162L)に対する入力であり、移動入力に含まれる横方向成分に基づいて、アバターA3および/または仮想カメラ1(以下、単に仮想カメラ1と称する)がフィールドFの周囲を移動する。本実施形態においては、アバターA3に仮想カメラ1が関連付けられており、ユーザUはHMD110を介してアバターA3の一人称視点または三人称視点から仮想空間2における仮想体験を楽しむことができる。後述するように、仮想カメラ1の位置に基づいて基準視軸BS1が規定されており、ユーザUはコントローラ160に対する簡易な横方向の移動入力により、フィールドFを仮想カメラ1の位置に応じて適した方向から視認することができる。なお、移動入力に含まれる縦方向成分に基づいて仮想カメラ1とフィールドFとの間の奥行き方向における距離感が調整されるようにしても良い。
本実施形態において、フィールドは矩形であり、フィールドFの一辺が第1方向D1であるZ方向に延び、他の一辺が第2方向D2であるX方向に延びている。以下の説明においては、移動入力に基づいて仮想カメラ1が第1視点位置VP1から、第2視点位置VP2、第3視点位置VP3を経て、第4視点位置VP4へ移動する際の、仮想カメラ1に関連付けられる基準視軸BS1〜BS4の設定方法を示す。
基準視軸に基づく仮想カメラ1の視軸の設定方法はステップS6において説明した方法と同様であるから、重複した説明を繰り返さない。プロセッサ10は、仮想カメラ1の位置に応じて特定された基準視軸と、HMD110の姿勢に基づいて仮想カメラ1の視軸を特定する。プロセッサ10は、当該視軸を視界方向とする視界画像を生成し、表示部112に表示させる。
図15に示すように、ステップS41において、プロセッサ10は仮想カメラ1の位置に基づいて、基準注視位置を特定する。図17に示されるように、第1視点位置VP1には、X方向において第1距離d1だけ離れた位置に基準注視位置BP1が定義されている。第2視点位置VP2には、X方向において第2距離d2だけ離れた位置に基準注視位置BP2が定義されている。
ステップS42において、プロセッサ10はHMD110の姿勢と基準注視位置とに基づいて、仮想カメラ1に関連付けられる視軸を定義する。仮想カメラ1が第1視点位置VP1に位置している場合には、第1視点位置VP1から第1基準注視位置BP1に向かう方向を基準視軸BS1として特定する。プロセッサ10は、HMD110の姿勢と基準視軸BS1に基づいて、前述の通り仮想カメラ1に関連付けられる視軸を特定する。
ステップS43において、プロセッサ10は仮想カメラ1を移動させるための入力を検知する。ステップS44において、プロセッサ10は当該入力に基づいて、仮想カメラ1を移動させる。本実施形態においては、前述の通り、ユーザUによるアナログスティック162に対する入力の横方向成分に基づいて、仮想カメラ1をフィールドFの周方向に移動させる。図17においては、仮想カメラ1が、第1視点位置VP1から第2視点位置VP2へと、フィールドFの一辺が延びる第1方向D1に沿って移動される場合が示される。図18においては、仮想カメラ1が、第2視点位置VP2から第3視点位置VP3へと、第1方向D1および第2方向D2の周りに沿って移動される場合が示される。図19においては、仮想カメラ1が、第3視点位置VP3から第4視点位置VP4へと、フィールドFの他の一辺が延びる第2方向D2に沿って移動される場合が示される。
ステップS45において、プロセッサ10は仮想カメラ1の移動に応じて、基準注視位置を移動させる。ステップS46において、プロセッサ10は移動した基準注視位置に基づいて、仮想カメラ1の視軸を再定義する。ステップS47において、プロセッサ10は仮想カメラ1の位置と再定義された視軸に基づいて、視野画像を更新する。再定義された視軸に基づく視野画像の更新方法は、ステップS7〜ステップS11と同様であるため、重複する説明を繰り返さない。以下では、仮想カメラ1の移動に応じた仮想カメラ1の視軸の再定義について詳述する。
図17においては、仮想カメラ1が、第1方向D1に沿って移動される。これにより、第2視点位置VP2に関連付けられた第2注視位置BP2が定義される。第2注視位置BP2は、第2視点位置VP2から、第1方向D1に交差するX方向における第2距離d2だけ離れた位置である。そして、第2視点位置VP2と第2注視位置BP2に基づいて、基準視軸BS2が特定される。基準視軸BS2に基づいて仮想カメラ1の視軸が再定義される。本実施形態においては、上述の第1距離d1と第2距離d2との間の差が第1閾値TH1以下となるように定義されることが好ましく、第1距離d1と第2距離d2が一致していることが特に好ましい。これにより、仮想カメラ1が、第1方向D1に沿って移動される場合に、仮想カメラ1の視軸がHMD110の姿勢の変動に基づかずに変動することを抑制することができる。従って、ユーザUの移動入力による仮想カメラ1の移動に伴って発生するVR酔いを防止することができる。
図18においては、仮想カメラ1が、第1方向D1および第2方向D2の交差点において、第1方向D1および第2方向D2の周りに沿って移動される。この場合、仮想カメラ1は第2注視位置BP2周りに移動されることにより、第2視点位置VP2から第3視点位置VP3に移動される。第2注視位置BP2は、第2視点位置VP2から第2距離d2だけ離れた位置であり、第3視点位置VP3から第3距離d3だけ離れた位置である。また、第2注視位置BP2は、仮想カメラ1が第2視点位置VP2第3視点位置VP3に移動する経路における任意の視点位置VPtから距離dtだけ離れた位置である。
そして、移動中においては任意の視点位置VPtと第2注視位置BP2に基づいて、基準視軸BStが特定される。基準視軸BStに基づいて仮想カメラ1の視軸が再定義される。第3視点位置VP3へ移動が完了すると、第3視点位置VP3と第2注視位置BP2に基づいて、基準視軸B3が特定される。基準視軸BS3に基づいて仮想カメラ1の視軸が再定義される。
本実施形態においては、第2距離d2、第3距離d3、距離dt間の任意の組み合わせにおけるそれぞれの間の距離の差が、第2閾値TH2以下でとなるように定義されることが好ましく、第2距離d2、第3距離d3、距離dtが一致していることが特に好ましい。これにより、仮想カメラ1が、第1方向D1および第2方向D2の周りに沿って移動される場合に、仮想カメラ1の視軸がユーザUの意図に即した方向となるように制御できる。従って、ユーザUの移動入力による仮想カメラ1の移動に伴って発生するVR酔いを防止することができる。なお、このような趣旨に基づき、移動中に第2注視位置BP2の位置が若干変動することは許容される。
図19においては、仮想カメラ1が、第2方向D2に沿って移動される。これにより、第4視点位置VP4に関連付けられた第4注視位置BP4が定義される。第3注視位置BP3は、第4視点位置VP4から、第2方向D2に交差するZ方向における第5距離d5だけ離れた位置である。そして、第4視点位置VP4と第3注視位置BP3に基づいて、基準視軸BS4が特定される。基準視軸BS4に基づいて仮想カメラ1の視軸が再定義される。
本実施形態において、仮想カメラ1が第3視点位置VP3に到達した後は、基準注視位置を第2注視位置BP2とするのではなく、仮想カメラ1が移動する第2方向D2に沿って移動させることとることが好ましい。仮想カメラ1の視軸がHMD110の姿勢の変動に基づかずに変動することを抑制することができ、VR酔いが防止されるからである。この観点から、第4視点位置VP4と第2注視位置BP2の間の距離を第4距離d4としたとき、第4距離d4が第3距離d3を上回ることとなる場合には、基準注視位置を第2視点位置BP2から第2方向D2に沿って第3注視位置BP3に移動させることが好ましい。また、第4視点位置VP4と第3注視位置BP3の間の距離を第5距離d5としたとき、第4距離d4と第5距離d5の間の差が第3閾値TH3以下となるように、基準注視位置を移動させることが好ましい。そして、第4視点位置VP4と第3視点位置VP3に基づいて、基準視軸BS3が特定される。基準視軸BS3に基づいて仮想カメラ1の視軸が再定義される。これにより、仮想カメラ1を第1方向D1および第2方向D2の周りに沿って移動させた後、第2方向D2に沿って移動させる場合に、仮想カメラ1の視軸がHMD110の姿勢の変動に基づかずに変動することを抑制することができる。
このように、仮想カメラ1が第1方向D1、または、第2方向D2に沿って移動する場合と、第1方向D1、および、第2方向D2の周りを移動する場合において、基準注視位置の移動態様が異なる。これにより、移動入力に対する基準視線BSの動きも異なるため、視界画像を視認するユーザUが違和感を覚える恐れがある。
図20は、仮想カメラ1が第1方向D1、および、第2方向D2の周りを移動する場合における、仮想カメラ1の軌跡を示す。仮想カメラ1は、第1方向D1、または、第2方向D2に沿って移動する場合には直線的な移動軌跡を描く。一方、第1方向D1、および、第2方向D2の周りを移動する場合には、曲線的な移動軌跡を描く。ユーザUによる移動入力1単位当たりの移動距離が等しい、即ち、移動入力による仮想カメラ1の移動速度が一定であるとすると、ユーザUは曲線的な移動軌跡による仮想カメラ1の移動による視界画像の変動速度が、曲線的な移動軌跡による仮想カメラ1の移動の場合の変動速度に比較して、遅く感じる恐れがある。ユーザUは、移動入力1単位当たりの移動量が小さく感じるためである。このように、ユーザUが仮想カメラ1の移動態様に応じて視界画像の変動速度が変化すると感じることは、VR酔いの原因となる。
本実施形態においては、移動入力に対して仮想カメラ1が第1方向D1、または、第2方向D2に沿って移動する場合における仮想カメラの速度を第1移動速度とする。第1方向D1、および、第2方向D2の周りを移動する場合における仮想カメラの速度を第2移動速度とする。この場合、第1移動速度と第2移動速度を異ならせるようにすることが好ましい。特に、第1移動速度が第2移動速度より小さいことが好ましい。具体的には、図20に示されるように、仮想カメラ1が第1方向D1、および、第2方向D2の周りを移動する場合における仮想カメラ1の軌跡を、移動入力1単位当たりの仮想カメラ1の移動量を一辺とする多角形で近似する。そして、この一辺に相当する仮想カメラ1の移動時間を、当該一辺に相当する仮想カメラ1の実際の移動軌跡の距離に基づく移動時間に近づけるように、仮想カメラ1の移動速度を設定することが好ましい。これにより、ユーザUが仮想カメラ1の移動態様の変化に基づきVR酔いを感じることが防止される。
以上、本開示の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではない。本実施形態は一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。
本実施形態では、ユーザUの手の動きを示す外部コントローラ320の動きに応じて、手オブジェクトの移動が制御されているが、ユーザUの手自体の移動量に応じて、仮想空間内における手オブジェクトの移動が制御されてもよい。例えば、外部コントローラを用いる代わりに、ユーザの手指に装着されるグローブ型デバイスや指輪型デバイスを用いることで、位置センサ120により、ユーザUの手の位置や移動量を検出することができると共に、ユーザUの手指の動きや状態を検出することができる。また、位置センサ120は、ユーザUの手(手指を含む)を撮像するように構成されたカメラであってもよい。この場合、カメラを用いてユーザの手を撮像することにより、ユーザの手指に直接何らかのデバイスを装着させることなく、ユーザの手が表示された画像データに基づいて、ユーザUの手の位置や移動量を検出することができると共に、ユーザUの手指の動きや状態を検出することができる。
本実施形態では、ユーザUの頭部以外の身体の一部である手の位置及び/又は動きに応じて、手オブジェクトが対象オブジェクトに与える影響を規定するコリジョン効果が設定されているが、本実施形態はこれには限定されない。例えば、ユーザUの頭部以外の身体の一部である足の位置及び/又は動きに応じて、ユーザUの足の動きに連動する足オブジェクト(操作オブジェクトの一例)が対象オブジェクトに与える影響を規定するコリジョン効果が設定されてもよい。
本実施形態においては、HMD110によってユーザが没入する仮想空間(VR空間)を例示して説明したが、HMD110として透過型HMDを採用してもよい。この場合、透過型HMD110を介してユーザUが視認する現実空間に対象オブジェクト500の画像を合成して出力し、AR空間やMR空間としての仮想体験を提供してもよい。そして、第1操作オブジェクト、および、第2操作オブジェクトにかえて、ユーザの身体の第1部分、および、第2部分(ユーザUの両手)の動きに基づいて、対象オブジェクト500の選択、および、操作を行ってもよい。この場合には、現実空間、および、ユーザの身体の第1部分、および、第2部分の座標情報を特定するとともに、対象オブジェクト500の座標情報を現実空間における座標情報との関係で定義することによって、ユーザUの身体の動きに基づいて対象オブジェクト500に作用を与えることができる。
実施形態においては、矩形のフィールドFを例示したが、フィールドFの形状はこれに限られない。例えば、多角形状のフィールドFであっても良いし、曲線状の辺部分を有するフィールドFであってもよい。この場合、上述のようにフィールドFの周囲を仮想カメラ1が移動できるように、適宜第1方向D1、第2方向D2が定義されることが好ましい。
<付記事項>
(項目1)
表示部を備えるヘッドマウントデバイスを介してユーザに仮想体験を提供するためにコンピュータにより実行される情報処理方法であって、
前記仮想体験を提供するための仮想空間を定義する仮想空間データを特定するステップと、
前記仮想空間内における仮想視点の位置に基づいて、前記仮想空間内の基準注視位置を特定するステップと、
前記ヘッドマウントデバイスの姿勢と前記基準注視位置とに基づいて、前記仮想視点に関連付けられる視軸を定義するステップと、
前記仮想視点の位置と前記視軸に基づいて、前記表示部に表示させる視界画像を生成するステップと、
を備え、
前記仮想視点の移動に応じて前記基準注視位置を移動させることにより、前記視軸を再定義し、
再定義された前記視軸に基づいて、前記仮想視点からの視界画像を更新する、
情報処理方法。
これにより、視界画像の意図しない変動が抑制され、仮想体験が改善され得る。
(項目2)
前記仮想視点が第1視点位置から第2視点位置へ第1方向に沿って移動する場合に、前記基準注視位置を第1注視位置から第2注視位置へ前記第1方向に沿って移動させ、
前記第1視点位置と前記第1注視位置の間の距離を第1距離とし、前記第2視点位置と前記第2注視位置の間の距離を第2距離とした場合に、前記第1距離と前記第2距離との差が第1閾値以下となるように、前記基準注視位置移動させる、項目1の情報処理方法。
これにより、視界画像の意図しない変動が抑制され、仮想体験が改善され得る。
(項目3)
前記仮想視点が前記第2視点位置からさらに第3視点位置へ前記第1方向および前記第1方向とは異なる第2方向周りに移動する場合に、前記第2注視位置まわりに前記仮想視点を移動させる、項目2の情報処理方法。
これにより、視界画像の意図しない変動が抑制され、仮想体験が改善され得る。
(項目4)
前記第3視点位置と前記第2注視位置の間の距離を第3距離とした場合に、前記第3距離が第2閾値以下となるように、前記基準注視位置移動させる、項目3の情報処理方法。
これにより、視界画像の意図しない変動が抑制され、仮想体験が改善され得る。
(項目5)
前記仮想視点が前記第3視点位置からさらに第4視点位置へ前記第2方向に沿って移動する場合において、
前記第4視点位置と前記第2注視位置の間の距離を第4距離としたとき、前記第4距離が前記第3距離を上回る場合には、前記第2視点位置を前記第2方向に沿って第3注視位置に移動させ、
前記第4視点位置と前記第3注視位置の間の距離を第5距離としたとき、前記第4距離と前記第5距離が第3閾値以下となるように、前記基準注視位置を移動させる、項目4の情報処理方法。
これにより、視界画像の意図しない変動が抑制され、仮想体験が改善され得る。
(項目6)
前記仮想視点は、前記ユーザからの入力に基づいて移動され、
前記入力に基づいて前記仮想視点が前記第1視点位置から前記第2視点位置へ移動する際の速度である第1移動速度は、前記入力に基づいて前記仮想視点が前記第2視点位置から前記第3視点位置へ移動する際の速度である第2移動速度と異なる、項目3〜5のいずれかの情報処理方法。
これにより、視界画像の意図しない変動が抑制され、仮想体験が改善され得る。
(項目7)
前記第1移動速度は、前記第2移動速度より小さい、項目6の情報処理方法。
これにより、視界画像の意図しない変動が抑制され、仮想体験が改善され得る。
(項目8)
前記仮想視点が前記第2視点位置からさらに第3視点位置へ移動する軌跡を、前記入力による単位移動量を一辺の長さとする多角形で近似したとき、前記一辺の移動時間を前記一辺に相当する前記軌跡の長さの移動時間に近づけるように、前記2移動速度を設定する、項目7の情報処理方法。
これにより、視界画像の意図しない変動が抑制され、仮想体験が改善され得る。
(項目9)
前記仮想空間はゲームフィールドを含み、前記仮想視点は前記ゲームフィールドの周囲を移動し、
前記第1方向および前記第2方向は、前記ゲームフィールドの形状に基づいて定義される、項目1〜8のいずれかの情報処理方法。
これにより、視界画像の意図しない変動が抑制され、仮想体験が改善され得る。
(項目10)
項目1〜9のいずれか一項に記載の情報処理方法をコンピュータに実行させる、プログラム。
(項目11)
少なくともメモリと、前記メモリに結合されたプロセッサとを備え、前記プロセッサの制御により項目1〜9のいずれか一項に記載の情報処理方法を実行する、コンピュータ。