JPH05503379A - コンピュータによるアニメーション方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 コンピュータによるアニメーション方法及びその装置技術分野 この発明はアニメ映画の製作のための方法及び装置に関するものである。そこで は生の男優や女優の動作はアニメ化されるべき図形や人物に関する情報を記憶し たデータと結合して記録されるのである。

背景技術 伝統的なアニメ映画の製作は時間の消費と確かな流れのなかで“ヒューマニズム ”をもって動作する図形を作り出すという困難な仕事のため煩わしいものである 。多くの漫画映画はいわゆるロートスコープ（ｒｏｔｏｓｃｏｐｅ）技術によっ て製作される。そこでは次に続く生の男優や女優が撮影され、線描画は各々の映 画のフレームから作られる。この技術によって作られた漫画映画は“白雪姫と７ 人の小人達”、“シンブレラ”、“１０１匹わんちゃん大行進”、“ジャングル ブック”等がある。しかしながら、この方法は時間の消費と費用がかかるという 顕著な結果をもたらす。近年においては、人物のふるまいをデータ技術の手段に よってシュミレートする努力がなされてきた。実際にはこの仕事はほとんど不可 能であることがわかった。それはコンピュータに人間に関する完全な身のふるま いのパターンを定義した情報をプロラムしなければならないからである。この量 を制御するシステムは天文学的な大きさのコンピュータの容量を必要とするであ ろう。

部分的な解決方法も工夫されてきた。例えばコンピュータ内で記録された会話音 から唇の動作を再生するアニメシステムである。しかしながら、もし男優や女優 が黙っていればコンピュータの作成する口は閉じたままである。口のアニメーシ ョンンは単に会話時に限られる融通の利かないものである。

米国特許（ＵＳ−Ａ）第３．５１０．２１０号はアニメ映画を製作する技術につ いて述べている。その中でアクタ−の演じる動作は背景関連に関して多くの光学 的に識別できるアクタ−の参照点を記録することによってコンピュータへ入力さ れる。そして記録された参照点は一定の間隔で以前に記憶され相互に異なる姿勢 や位置で描かれている一群の図形と比較される。これは選定時刻におけるアクタ −に最も類似する姿勢や態度等の一群を選別するためである。その中には選ばれ た記録時間におけるアクタ−に関するものと一致する身体の姿勢や位置を伴なっ たコンピュータによって生成された漫画図形のイメーの透明陽画としてコピーさ れる。それらは手操作で修正され、伝統的手法で撮影するためのセルを作るため に適当な具体的背景で補正される。

前述の米国特許第３．５１０．２１０号のなかで述べられているアニメ技術には 幾つかの欠点がみられる。それは高品質のアニメ映画の製作には不向きなことで ある。考えられる適用領域に関する重大な欠点は、この技術が唯単にアクタ−の 動作の二次元の“アップフロン）　（ｕｐｆｒｏｎｔ）″記録を許すだけであり 、そのため漫画図形の縦と横の動作にのみ限定されてしまうこと又別のカメラア ングルからその図形を捕らえつる自由度も全く無いということである。さらには アクタ−の動作、対象物と他の図形との相互交換、アニメ図形自体の編集の選択 性、背景の調整、そして陰影や反射の生成等コンピュータによる総合的な処理を 可能とするための何らの情報も与えられていないことである。もしこの場合これ らの機能が言及されているならば、それらはゼロックスの透明陽画で製作される セルの援助として手操作による従来手法に取り入れられる　。

のは明らかである。

発明の目的 本発明の目的は多くの自由度の可能性について現在知られているコンピュータ援 助型のキャラクタアニメーションシステムの限界を狭め、それに打ち勝つことで あり、組織的な動作データの収集とグラフィック図形の表現の両方において三次 元の表現を提供すること、そして人物から集められた動作データが対応するアニ メ又は漫画図形の動作シーケンスから取り出されるようにするために、各々の接 合されたボディーセグメントや部分の全範囲の観察ができる一連の表現である美 術家が作成するキードローイング（ｋｅｙ　ｄｒａｗｉｎｇｓ）を記憶するキャ ラクタアニメーションと呼ばれるものを製作することである。本発明は動作デー タが抽出されるべき方法それ自体や、アクタ−やすでに記憶されている図形が最 小の明確な部分に分類される方法は含まない。本発明は図形や対象物が三次元の “個体の（ｓｏｌｉｄ）”物体として構築され、そしてアニメ動作がキーボード 、マウス、会話形式のその他のものでプログラムされるよく知られたデータアニ メーショシシステムとは明確に区別される。

本発明の主な目的はアクタ−の動作が管理され得るようにし、そして同時にまた は短期間にアクタ−の行動を再構築したり追体験する人物のグラフィック図形が 生成され、そして直ちにテレビモニターに表現されることである。

本発明の他のもう一つの目的はアクタ−に関する基本的な動作パターンに基づい てアニメ製作者の側に広い自由な表現の大きな機会を与えることである。

発明の要約 前述の発明の目的は以下に続く請求の範囲に定義されるアニメーションの独創的 な方法とアニメーション装置によって達成される。以下に詳細に述べる。

本発明はそれぞれ個々の人は固定した又は継ぎ目の位置で結合された多数のセグ メントから成る一つの実体として考えられるという理解に基づいている。そこで は各々のセグメントは球の中心に内部取り付は点、そして球の表面のどこかの位 置に外部取り付は点を持つ。順番に内部取り付は点は他のグラフィックセグメン トの外部取り付は点となり、その外部取り付は点は次のセグメントの内部取り付 は点となっていく。

相応してアニメ化されるべき図形は相当するセグメントにまで分割され、各々の ジヨイントが単一の制御コードを割り当てられるジヨイント区域をもって定義さ れる。

本発明によれば、俳優の演技は前述のジヨイントに対応する測定点でこの分割に 基づいて管理され、これら測定点の三次元位置座標は登録され、そして後には漫 画図形の改良や表現に使われる。すなわち本発明は位置そして動作データを実時 間内に生のアクタ−から取り出し、そのデータからコンピュータに記憶された漫 画図形の対応するアニメ−シンスを生成するという概念を基本とするものである 。これが唯一発明に係るアニメーションシステムの基本概念であるが、さら　。

にこのシステムは以下に述べるように広い処理機能をも含む。

好ましい具体化の記述 以前に述べたように、この発明は俳優から出発してアニメ漫画映画を製作する新 しい方法に関するものであり、その俳優の動作パターンはコンピュータのメモリ に記憶された漫画やグラフィック図形の対応する動作を生成するためにデジタル 形式で登録される。

アクタ−によって実行された動作は好んで６つに区分されたセクターと、その動 作グループすなわち頭、胴体、左腕、右腕、左足、右足に含まれるセグメントに 識別されそして記憶される。漫画図形は期待された連続的な動作パターンに対し て割り付けられた部分コードを有する各々のボディーセグメントについての多数 のキートロウィングの形式で記憶されている。例えば、アクタ−の左腕がある位 置にあるとき、この腕の位置はジヨイントに含まれる位置の値を代表するものと して識別され、記憶される。これらの値は対応するコンピュータに記憶された腕 のセグメントを呼び出すか、又わ近似しているキートロウィングから対応する腕 のセグメントをコンピュータ内に構築するのに使用される。例えばモニタースク リーン上に示されている図形編集において、腕の線描画はそれぞれのジヨイント 位置で他の身体部分と一緒に置かれ、そしてまだ処理がなされていない場合には アクタ−風に動く漫画図形となる。

図形データの記録 選ばれた漫画図形は好んで対応するセクター、頭、胴体、腕、足、そしてその中 に含まれるセグメントに分割される。

美術家は各々のセグメントに対してボディーセグメントに関して実行される全て の動作を描くのに必要なだけのキードローイングを作成する。連続したキードロ ーイングはコンピュータが二つの相互に近接した線描画から中間の位置を編集で きる程にお互い類似していることが良い。コンピュータメモリにデータを入力し たときは、後に色彩が施されるこれらの領域には図形の着色が背景や周囲によっ 変更及び調整できるようにコードが与えられるのが良い。

アクタ−の動作の記録 アクタ−は光学的又わ電磁的記録システムの前で演じる。

そのシステムはアクタ−の動作を少なくとも３つの測定角度から連続的に記録し 、そしてその動作データが複数のジヨイント位置とそれら相互の角度関係の動作 ベクトルの形式で登録されるように動作データを転送する。このデジタル化され た形式により、各々のセグメントの動作位置はコンピュータメモリに記憶された グラフィック同等物を呼びだしうるコードになる。

編集と出力 漫画図形のセグメントを記録するとき、各々のジヨイント位置は次のボディーの ジヨイントへのそれぞれの連結として与えられる。図形はこのデータのためにセ グメント相互の前後配置関係の情報と共に編集され、又わまとめられる。そして 図形は映画／ビデオ形式で生成される。

機能処理 アクタ−は単にデータの生産者と考えられ、そしてアクタ−のボディーの構築に ついては図形のいかなる外観上のものではなく、ことなるボディーメンバーとジ ヨイントの相互の角度関係を測定するだけだからである。言い換えれば、測定点 の配置は局部的であり最も近い内部ジョ１゛ントと関係する。

アクタ−を走査した結果は純粋にシステムに含まれる処理、修正及び調整設備の ための基礎資料と考えられるのである。

図形動作の速さはアクタ−の走査密度により左右され、又わ決定される。映画／ ビデオの標準速度は２５／２９フレ一ム／秒である。すなわち、図形動作の速さ はアクタ−の動作を高いか又は低いフレーム速度で記録することにより増減出来 る。

全体や部分的な動作のダイナミクス（ｄｙｎａｍｉｃｓ）はボディーの動作を与 えられた倍率で記録することにより制御される。

°例えば、全ての水平動作は１．２倍で又わ全ての腕の動作は１．４倍で記録さ れる等である。

さらには、一定値がセグメントの位置コードに付加されてもよい。それにより水 平又は垂直面に関するその定数“作業位置（ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ ）”で、例えば傾斜位置を得るようにしてもよい。

動作ダイナミクスは、いわゆる条件要項（ｃｏｎｄ　ｉ　ｔ　１ｏｎａ　１ｆｅ ａｔｕｒｅ）を導入することによっても変化する。例えば、もしアクタ−が頭を 与えられた速度より速く動かした場合には、その前までの一連の動作は実時間で 記録されるがその後の動作は多重録画されるか、与えられた長さだけ遅れるかの どちらかである。そこでその動作は圧縮され縮小された形で公開される。

そのような条件要項は又１包み形式（ｅｎｖｅｌｏｐｅ　ｆｏｒｍａｔ）″でも 使われ、すなわち動作グイナミクスに限界値を定義し、それを越えた時は時間の 圧縮や伸張などの適切な操作をおこなう。それはＸ、Ｙ又はＺ方向又は全ての方 向の動作において個々のセクターを操作できる。

与えられた動作を定義することで、その動作は前述の条件要項によりプログラム された動作に置き変わる。

いくつかの相互に異なるそして同時に活動的な漫画図形はアクタ−動作の三次元 の記録から得られるデータにより制御される。これらの図形は相互に異なる遠近 図から得ることができ、やがてはお互い場所を移され、そして相異なる外観を呈 するかもしれない。しかしながら個々の動作パターンに対するデータは一つ又は 同じ動作源でもよい。

髪や帽子のようなパラメータは異なる動作ダイナミクスとして個々に記憶できる 。そして後に条件要項により呼び出されて図形に組み入れられる。（例えば、も し図形がｉｉｉ／秒より早く動いたときは、髪のシーケンス徂を組み込みなさい 等）。

図形と物体間の相互作用を伴う場面はシステムの中に含ま　。

れる“ダミー　（ｄｕｍｍｙ）”で実行され、位置と動作に同一記号が与えられ る。液体のように記録することが容易でない題材はダミー（例、バケツから取り 出されたボール）で記号が付され位置付けられる。ダミーは図形記号の位置を編 集する時に、それについて記憶されアニメ化された水のシーケンスの方向や速さ と関係する。

二人のアクタ−の相互作用は別々に個々のアクタ−として記録される。アクタ− の相手の位置は、図形を編集する時にアクタ−相互の位置が調整できるように定 義されたダミーにより記号が付される。

これらの操作はアクタ−を記録する時に“オンライン”で出来る。しかしながら 実際問題として思考錯誤により先を知ることは大切なことであり、実験の可能性 はまさに重要である。そのため、後の機会にアクタ−の未だ処理のされていない 行為を調整し、処理するために視覚的なビデオ形式とコンピュータメそりに調整 された形式の両方でそれを記憶しておくことは有益である。

会話及び顔の表現 会話と顔は分けたほうが都合良く記録される（従来のダビングの場合のように） 。適当なデータは、アクタ−の位置によって当初から決てい済みの角度における 会話や顔のグラフィック表現を制御するために、出力に挿入される。

漫画やグラフィク図形の口の動きはアクタ−によって発せられる音声や一定声の 分析などにより生成される。例えば、米国特許（ＵＳ−ＰＳ）第４．２６０．２ ２９号の方法により又は好んで光学的にアクタ−の口を作成したり、主軸を変更 できる簡易モデルに対して口の形を分析したり識別したりすることが行われる。

そのモデルは様々な人の口の表現や態様に一致する多くの異なる形状を定義する のに用いられる。これらの口の表現の各々には連続した識別コードが与えられ、 それにより編集は一致する形状や表現に対応する記憶されているグラフィックを 用いてて行われる。

例えばアヒルのくちばし等のように複雑な口の構成の場合、その形状は、美術家 の形状とアクタ−の唇の動作で制御される口の形状に従った線状のグラフィック を生成するコンピュータの三次元モデルにより編集される。

口はＣＣＤカメラシステムで分析するために光学的に探知しうる点、例えばセル スポラ）　（ＳＥＬＳＰＯＴ）や、後にいわゆるスネークソフトウェア（ＳＮＡ ＫＥ　ｓｏｆｔｗａｒｅ、Ｓｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ　Ｐａｌ。

ＡＩｔｏ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ）を用いた形状変更により分析されるダッシュマー ク付きの唇の形式で、識別可能な色記号により記号が付される。ボディーの動作 の再生と同様に、口の動きのダイナミクスも又操作することができる。

目やまゆ毛の形状や姿態に関するデータは又簡易形式と幾何学的に照合すること により同様な方法で扱われる。そして編集は記録されたグラフィックの再現によ りなされる。虹彩の位置データの分析と転送に関しては、得られた解決策は円の 形状は識別でき楕円内に位置するという方法として知られている。

図形とイメージの編集 長い一連の動作が動作の速度を上げることなく短縮され、又は継ぎ合わされるた めに、システムはセクターとセクターを組継ぐ両側で最も類似した動作位置を捜 すことができる。

より好ましい具体的な場合として、このことは各々の位置が一連の組継がれる最 も近い所にある時に６つの相異なる場合にセクターを継ぎ合わすことをいう。

本システムはさら従来のアニメーション技術を結合することができる。そこでは 長いシーケンスは描かれてからコンピュータメモリに入力され、そして図形の組 み立ては、イメージ（“ダミー”−関係する又はそなえ付けの）内の速度、全体 のバランスそして位置により定義される。最終結果に至る前に、製作者は従来の 映画／ビデオ製作と同じ方法の可能性を有する。すなわち切断、検視、画面分割 、傾斜、遮蔽、全画面、半画面そして大写し等である。

図形の彩色は記憶時に定義された領域と関係する。これらの領域は望ましい色調 、濃淡、色あい等で、又は周囲の背景色に基づく条件で調整される。

本システムはさらに又周囲や背景のさし絵の中の図形をふくむ。図形の陰影は見 つめられる光の角度に基づいてアクタ−の三次元の位置から生成される。図形の 陰影は同じ記憶データではあるが透明写真植字により水平方向に圧縮されたかた ちで生成される。

背景のさし絵は、もしそれが動く要素を含む時は一つのシーケンスとして記憶さ れる。それは又、図形が周囲の中で前方又は後方の要素となり得るように異なる 深さレベルで記憶される。

それは又同じシステムによる線描画の代わりに写真にキー（ｋｅｙ）位置とセク ターを与えることができる。この場合、アクタ−の動作は人物図形、あやつり人 形的図形、物体、動物等を制御するもとになる。

この独創的なアニメーションシステムは即座に見える結果や図形の動作パターン に最適な自然性をあたえ、又従来の映画と比較しても積極的に編集や調査分析が 可能となり、そして実験や調整の広い範囲での自由度を提供するものである。

実施例 最大の融通性と芸術的有用性を提供するために、本発明によるシステムはアクタ −の記録以外のデータを入力する方法の選択しか与えられている。例えば、ライ トペン、マウス、デジタイザー等である。

次の編集、例えばマウスの場合、編集処理はＸ平面とＹ平面のそれぞれの二つの 格子によってなされる。

漫画図形の編集は中心、正面、背面の三つの定義された深さの平面各々にセクシ ョンごとにアドレスされる。これは記録処理の間にセクター相互の位置に関する 条件要項に従って自動的に行われる。

本発明はここで添付図面に関してより詳細に述べられる。

その中で 第１図は本発明を達成するための構成の一つの具体例のブロック図である。

第２図はあるイメージにあける一つのセクションの線描画（グラフィクス）の− シーケンスを描いたものである。

第３図は第２図の図形の一枚について記憶されている変形（ｖａｒ　１ａｎｔｓ ）の例を描いたものである。

第４図は漫画図形の適合する口の形状を比較したり、呼び出したりするための標 準的な幾何学的形状の１己憶されている変形の例を描いている。

第５図はアクタ−の目とそれのグラフィックの変化との間の相違を描いている。

第６図は一つの例に関して本発明を説明するために円を伴うマツチ棒図形をグラ フィック的に示したものである。

第７図は身体の均整がアクタ−のそれと全く異なる図形を描いている。そして 第８図はいかにして一つの図形があるグラフィックイメージから他のそれへと変 化するかを描いており、そしてまた図形の動作について描いている。

第１図はアクタ−１を図式的に描いており、又Ｍｌ　、Ｍ２　。

Ｍ３等の複数の測定点に関しては記録されている。記録装置又はシステム２は空 間におけるこれらの点の位置を記録する。

記録システムそれ自身はこの発明部分ではない。市場には種々の異なった種類の システムが存在し、事象が継続している間はアクタ−の動作に関する三次元情報 を記録することを意図したものや、そしてこの情報をコンピュータメモリにデジ タル形式で記憶し“データシュート（ＤＡＴＡＳＵＩＴ）”のようにアクタ−の 特別な服装に関連する記録システム２としたものや、他の“セルスポット（ＳＥ ＬＳＰＯＴ）”のように測定点がアクタ−に別々に当てられる記録システムとし て使用されるようにしたものなどがある。これら両システムは特別にイメージシ ーケンス用に改良され、アクタ−のそれぞれのジヨイントや記録シーケンス内で それぞれ登録された動作の三次元座標リストを提供する。

アクタ−の各々のジヨイント部分が空間におけるその角度位置に関して登録され ることは本発明の特別本質的な特徴である。前に述べたデータシュートシステム は電気的な三次元探知器と結合して光ファイバーにより機能し、絶対カーテシア ン座標を構成する。前述のセルスポットシステムは走査カメラにより機能する。

記録システム２は記録に関する限り記録に最も適したシステムがそれだけで使わ れるか、又は他の種類の記録システムと一緒に使われるかのどちらにしても幾つ かの異なる種類の記録システムとの結合からなりえ、例えば、データグローブ（ ＤＡＴＡＧＬＯＶε）システムのように指の動作のような複雑な動作を表現する ことを特に意図した良く知られたシステムが使われる。異なるシステムは目や口 の動作のような顔の表現のセグメントを記録するために使われ、その記録の結果 が本発明に結び付くように利用される。

記録システム２における記録は、アクタ−が演じている−０　連のシーンの間中 オンラインで、例えば正規の映画やビデオ映画の標準画面である１秒当たり２５ 又は２９動作記録で、又はその倍でなされる。各々の動作記録は全ての測定点の 記録を含む。記録システム２は生成されたアクタ−の動作情報を装置３に渡し、 装置３はこの情報を直接ワークスティジョン４に渡すか、その目的に合わせて記 録媒体装置！５に渡す。ワークスティジョンは例えばＰＣ対応のコンピュータ形 式でもよいし、日立ＧＤＰのようなグラフィックコンピュータでもよ装置５の記 録媒体はフロッピィディスク、磁気テープ、ＣＤディスク、又はそのような大量 のデータを記憶できるどんなタイプの固定メモリでもよい。この記録方法は適切 なアクタ−の一連の演技が適切な時間に記録され、必要な時にファイルシステム から取り出せることを可能とする。この場合、装置３はワークスティジョン４よ り制御される読みだし装置として機能し、装置５内の記録媒体から情報を読みだ し、この情報をワークスティジョンへ転送する。そこでは、情報はこの目的のた めに割り付けられた一時作業メモリ６の特定領域に記憶される。外部メモリ７は アニメ化されるべき漫画図形や図形のセグメントを含むデータベースを含みワー クスティジョン４に接続されている。

第２図はデジタル形式で記録された図形の頭の線描画の一シーケンスで、別の空 間角度から見たものを描いたものである。これに関する本発明の重要な特徴は記 録されたセグメントの線描画はある演技の範囲内で異なる位置から描かれている ことである。すなわち、セグメントは単に二次元要素として記憶されているので はなく、各々のセグメントはさまざまな遠近法的構成で表現されている。それは 可能ならば、美術家によってセグメント動作を潜在的な三次元の範囲で表現する グラフィックテンプレートに描かれる。上腕、下腕、手等の他の身体の部分に関 する情報も同じシステムにより記憶される。頭のイメージはこの文脈において最 も良く説明されている。上腕のイメージは例えば、実体的には空間での優勢な角 度位置により腕のジヨイントの一つを表す中心位置の開始点から、遠近法で描か れた異なる長さの管（ｔｕｂｅ）の外観を呈す。当然、各々のセグメントのイメ ージは論理システムにより記憶される。それはコンピュータがアクタ−のイメー ジに対応しアクタ−のセグメントに対応する空間角度を知ったときに、記録され るべき各々のフレームの記憶されたシーケンス内の正しいイメージを容易にアド レスできるものである。

そのような論理システムの例は第６図に関連して以下に述べられている。

第２図に示されたーシーケンス内の顔は全て同じ表情を持つ。生き生きと表現す るには漫画図形は違う顔の表現が与えられなければならない。目、まゆ毛、口、 そして付加的に題材（アクタ−）のほおも又記録される。以前行ったように、キ ーレコード（ｋｅｙ　ｒｅｃｏｒｄｓ）は漫画図形の動作スペクトル（ｓｐｅｃ ｔｒｕｍ）で記憶される。アクタ−の顔の表現、例えば目の動き、まゆ毛の動き 、そして口の動きは同一時刻に記録用装置２に別々に記録される。モして又漫画 図形の編集に際してはメモリ６に記憶される。

第３図はより大きいスケールで第２図の顔Ａを示し、顔が同一範囲内の演技でな い違う表情をしたあるシーケンスを描いている。その代わり口は別々に記憶され た口の形状の索引から得られる。例えば、索引は第４図に図式的に描かれている 。口の長さや口が開いたり閉じたりする程度は、口の高さとして下文に引用され てはいるが、特別のアルゴリズムによって空間の頭の優勢な角度位置に適合され る。このアルゴリズムは口の索引と結合して外部メモリ７に記憶され図形に関す る限り全く特別に適合せられるか、又はワークスティジョンにそなえ付けのソフ トウェア内に組み込まれていて、この場合はあらゆるタイプの口の索引にたいし 同じく適用される。

もし可能ならば、ある対応する手続きが第３図に描かれているように顔全体の表 現を生成しうる。これにより第２図に示されている顔が具体的に固定され明らか となる。

口の場合は、口の長さと高さのディメンジョンを決定するためにＸとＹの二つの 軸を有するトラ状の楕円から始めるＣが実際的である。なぜなら、これらの軸の 交点を移動することができ、それにより楕円の中心位置を変更して非常に多くの 顔の表現が創作できるからである。これには口の両端を土げたり下げたりする想 像上の又は思考上の垂直軸によりトラ状の楕円を“曲げる（ｔｗ　ｉｓｔ　ｉｎ ｇ）″可能性が付かされるであろう。この幾何学的モデルはそのプログラムされ た相対物を呼び出すために、連続した動作のあるフェーズ（ｐｈａｓｅ）を識別 するのにのみ使われるということに留意すべきである。すなわち楕円それ自体は 転送されない。

アクタ−の又は題材の口は好んで二本のはっきりした（ｃｌｅａｒ）　（直線） 線により、あるいは光学的に読み取り可能な点で印ずけられる。もしこの変形が 図形のログラムの中に含まれているならば、題材の歯は唇の表現の中に含まれる 。ボディーの再生の場合と同様、口のグイナミクスは転送時に用いられる倍率で より大きく、又はより小さく再生される。

特に顔の表現の場合には、描写のために必要とされる仕事が、例えば口の全ての 考えられる表現や全ての各々の個々の表現の三次元の位置にまで及ぶなら、それ は全く過大であると言わざるをえない。このような場合、各々の表現に関する限 り一つのみ絵を描き上述の表現のために三次元の位置関連を与えるために、ワー クスティジョンで適当なアルゴリズムによって処理される数学的三次元モデルを 構築したほうが効率的である。この場合、各々の表現モデルは多数の与えられた 点及び、又は線（ダッシュ）を持ち、それらは口の予期さＤ　れた表現や模倣に 関する顔の部分の対応する点及び、又はダニ　ツシュに置き換えられる。計算さ れた模倣位置の大きさは前述の適応が可能なように調整される。

ヒ　目の動きは同様な方法で記録される。適当な識別モデルはン　この場合もト ラ状の楕円形式である。マスターモデルやアク５　ターの人の瞳の位置ずけは良 く知られた方法により、予め描シ　かれる位置を制御する。これに関して用いら れる方法は良く：１１　知られて入るので、ここでは述べない。

又　第５図の上の並びにおける目はアクタ−の目に焦点が合わされたカメラによ ってなされたカメラ記録を描いているのに対して、下の並びにおける目の各々は そのグラフィック豹変ｇ　形に対応する。まゆ毛の中心は“目の楕円”の中心と 関係す１　る。幾何学的形状は一対の調整した変形を有する補償可能な弧でもよ い。いろいろな位置において、漫画図形の目の形状Ｊ　は第５図に示されている ようにまゆ毛の位置にはよらない。

第１図にもつどで、ワークスティジョンは記録されるべき賑　各々のフレームに 対して、図形を編集する。従って、アクタ）　−の記録されているセグメントの 一つであり好んで開始点と）　される胴体の下の部分の開始点Ｍ１から始まる上 述した図形）　は、メモリ６から例えば胴体の部分として呼び出される。第Ｋ　 １図の具体的描写において、この部分はお互いに固定された関係をもつ四つの測 定点Ｍｌ　、Ｍ２　、Ｍ４　、Ｍ５を有する。

ケ　メモリ６は胴体の姿勢、例えば胴体の曲がり、ねじれ、又はし　測定点のカ ーテシアン座標等に関する計算結果をそこへ書き込んである。ワークスティジョ ン４はメモリ７から記録された胴体のイメージを読み出すために、及びメモリ６ から読み出された測定点との相互関係に基づいてこのイメージをメモリ６へ記憶 するために正しいアドレスを計算するようプログラムされている。Ｍ２とＭ３点 の間に位置する上はくはこれ以降にのべられている。

ワークスティジョンはメモリ内に記憶されるＭ２とＭ３点の間のセクションを捜 すためメモリ６を検索する。メモリ内には前述の測定点の座標形式か装置２に記 録された当初の形で記憶されている。前者の場合はワークスティジョンは優勢な 角度位置を計算するか又は直接角度位置として、例えば装置３で先に計算された ものとして計算する。このように個々のセグメントの計算が実行される時間は、 その中ではシステムの装置はおよそ比較的自由な選択がなされるのであるが、各 々の独立した場合での優勢な状況によって決定される。この結合の一つの基本的 な要素は、ワークスティジョン４は問題とされているイメージのセグメントに関 してメモリ６に記憶されている情報に基づいて、直ちに又は先に決定された仕方 でイメージを処理した後でのどちらであろうが、正しい三次元位置に関して必要 とされるセグメントのイメージをメモリ７から得ることのできるアドレスを知る ことができる。例えば、もし上はくが先に仕方を決定している場合である。もし Ｍ２とＭ３点の間にある上はくがメモリから取り出された場合、上はくは胴体の Ｍ２点のごときイメージ内に位置ずけられ、そして上はくのＭ２点は（この点は 動作範囲の中心に位置している）お互いに重複するであろう。それぞれの継ぎ又 は接合点はジヨイントと呼ばれる。

ワークスティジョンはこのようにメモリ６を編集し、その中に記憶されたデータ から、正しいイメージ部分をメモリ７のデータベース内で発見しつるアドレスを 知り、ある選ばれたシーケンス内でその得られたイメージを継ぎ合わせ、モニタ ー８や映画の映写領域上等のような一つ又は多数の表示装置に編集結果を表示す る。第」図はモニターの一方にアクタ−１に関して測定点Ｍｌ、Ｍ２等から発生 する漫画図形を例示している。マツチ棒イメージ１はさし絵の都合で実際にはグ ラフィック図形の中には含まれていないけれども図１０に折れ線で示されている 。

図形は都合良く最初はアニメ製作の間はモニター８に表示される。操作員は操作 制御システム１１により、いかなる必要な調整もキーボード、マウス、デジタイ ザーボード、又はそのようなものにより可能である。完全なグラフィック図形は 一時的にメモリ６やフロッピィディスク又はそのようなある適当な記録媒体に記 録されようが、記録媒体装置１２に格納されるか又は装置９に写しだされてもよ い。例えば、グラフィック図形の一連の長い動作は記録媒体や装置１２のキャリ アーに記録されてもよい。そしてやがては後の時点で読み出され、各々の編集や 表示のシーケンスは装置１２の二次媒体に記憶されるのがわかるのであるが、組 み立てられた表現を生成するために一つ又は類似する記憶された図形及び背景又 はそのどちらかのイメージに組み立てられる。

第２図と第３図が示しているように、少なくともともに継ぎ合わされ又は蝶番式 に結合される。各々のセグメントはＦの形式でさまざまに異なった角度位置で記 憶される。その件でセグメントの変形は先に決定されたスケジュールに従って直 前に生起したグラフィックセグメントの中心として外部オールに継がれ又は蝶番 式に結合される方法を用いて描かれモして又継がれる。セグメントの全てのサー クルイメージはセグメントの動作範囲を形成する。位置が詰められそしてそっく りそままの状態で描かれるのがサークルイメージである（もちろんサークルライ ンはない）。アクタ−の測定点に対応する次のジヨイントはサークル内のある位 置やその状況で発見され、そして印を付されているものやメモリ７のサークルイ メージと結び付いてデジタル的にラベルを付されているのを発見される。その結 果ワークスティジョンは前述のサークルイメージを読み出すことができ、次のジ ヨイントのイメージの位置を計算することができる。すなわち、前述のジヨイン トのイメージの位置と次のジヨイントの位置に基づく継手の位置である。

サークルイメージ形式で全てのセグメントイメージを記憶することは実行可能で はあるが、各々のジヨイントが代わりに単に中心点から出発した描写として記憶 されるということは理解しがたいことである。

第６図は直後に次に従うセグメント全ての継手位置が記憶されたサークルの状況 に基づいて置かれている場合の組み立てられたマツチ棒人間を描いている。すな わちマツチ棒人間は全ての測定点が二次元の平面（いわゆるアッププリント記憶 　録）に置かれるような位置にある。それは、実際、まことにセ　−風変わった ものである。

で ７例 ｅ　この例は第６図に関するものであり、いかにしてグラフィヒ　ツクや描かれ たセグメントをもってアクタ−の記憶されたケっ　ジュールが実際に実行される かを述べている。

アクタ−の記録は１８点で記されている。座骨で３点、胴体吋　で４点、頭で３ 点、左右の腕と左右の足でそれぞれ２点であ５　る。これらの１８点は１５の動 作範囲となる。（この場合、指はン　外形を有する物体として構成される。もし 完全に統合された５　指が望みならば、２０の測定点が必要とされる。）−図形 はセグメントに記憶される。頭＝１セグメント、胴体＋　＝１セグメント、おし り＝１セグメント、各々の腕＝３セグ１　メント、各々の足＝３セグメントこれ らは９種類の範囲とな吹　る。そこでは両腕や両足は相互に同じデータベースの データから左右の位置に生成される。順次、これは９　Ｘ３２＝２８８キ歓　− トロウィングを記憶することになる。

）　各々のボディーセクターの動作範囲は三平面のら旋状のものとして定義され る。そこではＸは３６０度の水平範囲をいい、Ｙは対応する垂直範囲をいい、そ してＺは深さの範囲をいう。

ｉＹの位置はＸ方向に完全に一回転するごとに１度移動する。

６　Ｚの位置はＹ方向に完全に一回転するごとに１度移動する。

１　もし動作分析が回転当たり２４０点及び主軸（１，５度）と決已　められた ならば、理論上のスペクトル数は１の間隔光たり　Ｘに対して　０−２３９２４ ０の間隔光たり　Ｙに対して　Ｏ−５７３６０５７６００の間隔光たり　Ｚに対 して　Ｏ−１３８２４０００となる。

その値は物体を見ることのできる全ての位置を意味する。

しかしながら、動作スペクトルはＹとＺが各々の範囲の半分に達したときに繰り 返される。すなわち高い数値はデータ量よりもむしろ数値的同一性を示している 。希望する線描画はキートロウィングで７つのセクターをめて走査される。

“キートロウィングによってコンピュータが中間物を構築することができる十分 密度の高い位置周波数で線描画が生成される。前にも述べたアルゴリズムによれ ばセクター当たり３２キートロウイングは動作スペクトルの視覚的に表現するの に十分な基準である。

キートロウィングはそしてＸ方向３０．Ｙ方向７２００．Ｚ方向１７２８０００ の間隔内の数値とともにデータベースに記憶される。

三つの段階におけるパワーとして動作主軸を走査することにより、ある時に唯一 の値を与えている間は動作の連続した進行を定義することができる。それはアク タ−の動作データを記憶された図形の動作データに一致させるためには欠くこと のできないものである。

記録システムは最大５０点ｘ３　（Ｘ、Ｙ、Ｚ）　、６０回／秒読み込むために 最大９　ＫＨｚのサンプリング速度を必要とする。

これに加えて１分間に１８０．０００　（ａ　／　Ｍｂｙｔｅ）生成されるパラ メータを記憶できるバッファが必要である。このバッファはおもにハードディス クである。アクタ−のパラメータはデジタル的に例えばビデオテープ上に記録さ れる。

本システムは人物図形を多数の領域の連結とみなす。各々のジヨイントは次の内 部ジヨイントやピボット（ｐｉｖｏｔ）点との関係で動作領域を示している。そ の“中心”との関係で分離したそれぞれのジヨイント位置を定義するために、内 部ジヨイント座標値はサンプリング時に外部点の座標値から引かれる。これによ り中心のゼロ設定がなされる。重複領域はアクタ−の腰骨にある中心点から描か れる。描かれるべき図形上の予期されるカメラの投射角度は全てのジヨイントや ピボットの位置の座標値を足したり、引いたりすることによって決定される。予 期される光源の投射角度は同様な方法で決定される。図形に投影された影は、光 の座標に基づき他の図形から生成される。図形は一次元の投影面として生成され る。

それは表面を保護された原画の接点に縦方向の光りを折り重ねたものである。こ の平坦な“図形”は、それから透明且つ均質に色ずけされる。

データベースキードロウインラグの構造的な挿入を行うために、使用者には多く の“グリッド（ｇｒｉｄｓ）”や又はテンプレートが提供される。全体のバラン スや位置を納得いくものとし、次のボディーへの連結がデジタル処理で定義され ることを確実なものとするのにグラフィックファンデーションがある。これはデ ータベースに記憶された統合プログラムルーチンとして構成され、ワークスティ ジョン４により読み出される。そこではアニメ製作者が図形の異なるボディーセ クタ−に対して測定値を与え、その後いわゆるデジタイザーボードと呼ばれる形 式で、もしあるならば制御装置１１のために直接的にボディ一部分を“描く”た めの基礎としてモニター８のスクリーン上にそれぞれの“グリッド”を送り込む か、又は伝統的描写処理のために結合され、印刷された紙上に表示する。“グリ ッドは四角に区切られた範囲の形式でも良い。

そこではボテイーセクターの位置ずけは範囲の中心に基づきその中心は先に描か れたボディ一部分きの連結を定義している。各々のグリッドは外挿法によって挿 入された位置と先に決められた数値コードが印すけられる。

初期位置ｘ、ｙ、ｚにおけるセクター各々の初期形状は、ともに三次元の、すな わち遠近法、輪郭の情報を与え、その結果たとえば光の影等は後の場所において 得られる。

第７図に描かれているように、グラフィック図形の各々のセグメントが、アクタ −に用いられる主モデルと同じ比率である必要はなく、すなわち、図形を描くの に、有用なモデルやアクタ−のそれぞれの空間における角度位置だけが重要であ って測定点のカーテシアン座標間の相互関係やセグメントの長さ間の相互関係で はない。本発明を用いると自由に選択された漫画図形は容易にそして良い結果を 以てアニメ化される。モデルと比較される図形の中心線比率はワークスティジョ ン４で図形の特別な体格に適合される。

第８図は記憶されたセグメントから編集された漫画図形の一例を描いたものであ る。その例は、相互に異なる腕の位置をもつが図形の他の部分は静止している。

多数の腕のジヨイントが図形の中に円として記されている。例えば、ｍ２点は右 腕の両側の位置に対して静止しており、ｍ　３　’点はある位置の腕に対して、 ｍ３″点は他の位置の腕に対して等である。

多くの修正が本発明の範囲内で可能である。例えば、第１図のブロック図はこの 技術に精通した人によって理解されるであろうさまざまな方法で変更できる。例 えば構成要素３はワークスティジョンと合体できる。あるいは記録を目的とする 構成要素２，３及び５は動作シーケンスを記録するとき、単にアクタ−の動作を 登録するために使われる独立した装置でもよい。この場合、アクタ−の情報を含 む記録媒体は記録媒体装置１２からワークスティジョンへ任意的に読まれつる。

又メモリ６は任意的にデータベースの形式を持ちうるかもしれない。その中へは アクタ−の長い動作シーケンスが書かれうる。

当然、本発明の方法は人物図形や動物をもとにしたものとわ違った動く物をアニ メ化するのにも使用できる。そのような動くものの例としては、異なるタイプの 機械、滝、血の循環システムのような医療システム、強風の中の植物等。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 平成２年９月λ１日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．コンピュータや周辺機器からなるワークステイションは、実際に動かせる構 成単位、例えばアクターの方策上重要な部分の測定データ記録と、各々の関係で 移動できる複数のセクションに分割された図形であって、動画化されるべき当該 図形に関してメモリ（７）に記憶された情報を編集することによりグラフィック 図形のグラフィック動作シーケンスを生成するものであり、図形の編集前に当該 図形のイメージを与えるために空間角度の形式で測定データ記録が各々のセクシ ョンに対して得られること、及び前述の編集で、各々の当該セクションの前もっ て決定された多数の遠近法による線描画のグループと、多数の互いに異なる空間 角度位置での各々のグループはメモリ（７）の各々の記憶領域にデジタル形式で 記憶され、そのメモリ内で一つのセクションの遠近法による線描画を表現してい る記憶領域はセクションに関する測定データ記録から当該空間角度に関する情報 によりアドレスされること、及び図形はセクションごとに前もって決められた一 連の編集スケジュールによる編集イメージで編集され、そこでは次のセクション は先の最も近いセクションと両者に共通のジョイント位置で編集されることを特 徴とするコンピュータ処理されたアニメーションを製作する方法。
2. ２．各々のセクションの遠近法による線描画はグラフィック動作の可能性の範囲 内で線描画形式により相互に異なる空間角度で与えられることを特徴とする請求 の範囲第１項記載の方法。
3. ３．各々のセクション全ての遠近法による線描画は開始点として編集のジョイン ト位置を表す中心点から、編集スケジュールに従って、先の最も近いセクション へ描かれること、及び編集スケジュールに従った次の編集のジョイント位置は、 そのようなジョイント位置が当該セクションに関して発見されたならはセクショ ンに関する限り共に配置され、記憶されデジタル化された遠近法による線描画の 表現の中に印ずけられることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の方 法。
4. ４．一つ又はそれ以上の適当なセクションの線描画の変形がメモリに記憶される こと、及び遠近法による線描画は記憶されているセクションの線描画や線描画群 と一緒にメモリ（７）に記憶されているか又はコンピュータソフトウェアとして 組み込まれているアルゴリズムによって生成されることを特徴とする先の請求の 範囲のうちどれかひとつに記載の方法。
5. ５．測定データ記録から得られる空間角度に関する情報に基ずき特定のセクショ ンに与えられた遠近法による線描画についてのアドレス指定は各々のセクション のグラフィック動作位置が三平面のら旋状のものとして定義され、第一平面は完 全な一回転内で前もって決められた数度の変化における第一範囲をいい、他の平 面は当該前もって決められた数度の変化における第一範囲に直角な第二範囲をい い、そして第三平面は前もって決められた数度の変化における第一及び第二範囲 の両方に直角な第三範囲をいうこと、及び測定データ記録から得られる空間角度 は三平面における特定の位置を与え、そして異なる遠近法による線描画の記憶は 、アドレス指定が第一平面で完全に回転するごとに第二平面の位置は−ステップ 進められ、第二平面の完全な回転ごとに第三平面の位置は−ステップ進められ、 そしてこの手順は周期的に操り返されるのと同様に実行されることを特徴とする 請求の範囲第１項から第４項の一つに記載の方法。
6. ６．ワークステイション（４）は周辺装置付きのコンピュータを有し、実際に動 かせる構成単位、例えばアクターの方策上重要な部分の測定データ記録を編集す ることによりグラフィック図形のグラフィック動作シーケンスを生成し、さらに 各々の関係で移動できる複数のセクションに分割された図形であって、動画化さ れるべき当該図形に関する情報を有するメモリ（７）を有しており、ワークステ イション（４）は図形の編集前に当該図形のイメージを生成するために空間角度 の形式で各々のセクションの測定データ記録を得ること、及び前もって決定され た多数の線描画のグループと複数の相互に異なる空間角度位置における各々のグ ループはメモリ領域（７）に記憶され、これらの線描画は各々のメモリ領域にデ ジタル形式で記憶され、そのメモリ内で一つのセクションの遠近法による線描画 を表現している記憶領域はセクションに関する測定データ記録から当該空間角度 に関する情報によりアドレスされること、及びワークステイションは各々次のセ クションが先の最も近いセクションと両者に共通のジョイント位置で付加される ようにセクションごとに前もって決められた一連の編集スケジュールに従った編 集イメージで図形を編集することを特徴とするデータ処理されたアニメーション を製作するための構成。
7. ７．各々の遠近法による線描画は、グラフィック動作の可能性と相互に異なる空 間角度位置の表現の範囲内で生成された線描画の形式で、メモリ（７）に記憶さ れることを特徴とする請求の範囲第６項記載の構成。
8. ８．各々のセクションについてメモリ（７）の記憶領域に記載された全ての遠近 法による線描画は編集のジョイント位置を表す中心点から、編集スケジュールに 従って、先の最も近いセクションへ描かれること、及び編集スケジュールに従っ た次のジョイントの編集のためのジョイント位置は、そのようなジョイント位置 が当該セクションに関して発見された時セクションに関する限り付加され、記憶 されデジタル化された遠近法による線描画の表現の中に印ずけられることを特徴 とする請求の範囲第６項又は第７項記載の構成。
9. ９．一つ又はそれ以上の適当なセクショの線描画はメモリ領域（７）に記憶され ること、及びセクションに関するかぎり遠近法による線描画は記憶されているセ クションの線描画や線描画群と一緒にメモリ（７）に記憶されているか又はワー クステイションコンピュータのソフトウェアとして組み込まれているアルゴリズ ムによってワークステイションで生成されることを特徴とする請求の範囲第７項 から第８項記載のどれかによる構成。
10. １０．すなわち適当なセクションは目や口のような顔の部分であること、及びこ れらのセクションの様々に異なる顔の表情の表現はメモリに記憶されることを特 徴とする請求の範囲第９項記載の構成。