JPH09113191A - 仮想空間呈示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の画像生成装置を並列に使用することでシ
ステムを構築し、両眼式のステレオ立体視による表示系
を実現し、簡易的な同期制御を行う。 【解決手段】本発明の仮想空間呈示システムでは、座標
入力部１により操作者が仮想的に存在する位置と当該操
作者が仮想的に向いている方向とが入力され、データ分
配部３により上記座標入力部１で入力した位置情報と方
向情報とを含む視点データ信号がそれぞれ複数の出力と
して分配され、画像生成装置９，１０においては、上記
データ分配部３から出力された視点データ信号を用い
て、その入力タイミングに基づいて自動的に同期制御が
なされ、操作者の眼に呈示すべき仮想空間内の映像が生
成される。そして、立体映像表示部８により上記複数の
画像生成装置９，１０…により生成された映像が操作者
の両眼に呈示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、仮想空間映像内を
移動して様々な映像世界を体感するような体験ゲーム
や、現実の世界にあるものを予めモデリングしたデータ
をコンピュータグラフィックス映像で再生してその中を
移動しながら学習するような体験シミュレーションシス
テム等の仮想現実感システムにおける視覚系についての
システムに係り、特に観察者の視点位置や視線方向の動
きに対してインタラクティブで高速にステレオ立体視の
ための２次元映像を生成する仮想空間呈示システムに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヘッド・マウンティド・ディスプ
レイ(HMD;Head Mounted Display)を採用した仮想空間呈
示システムでは、観察者の頭部に磁気センサ等を用いた
頭部位置・姿勢計測装置を装着させ、当該観察者の頭部
の動きに合わせて観察すべき外界像をＨＭＤを介して観
察者に提示し、観察者にあたかも現実の世界にいるかの
ごときに臨場感を与えていた。そして、かかる仮想空間
呈示システムに関する技術分野では、映像のステレオ立
体視、及び大画面表示化が嘱望されている。

【０００３】かかる点に鑑みて、例えば特開平６−２１
３５９５号公報では、シューティング型ゲーム装置に係
る構成において、レーザーディスク装置に記録されてい
る２次元動画像を複数並べて合成することで大画面表示
を実現する技術が開示されている。即ち、当該技術で
は、複数のプロジェクタ装置を円筒形状したスクリーン
の円筒中心軸を中心としてスクリーンに向けて放射状に
配置し、同期信号に基づいて、連続した１つの画面を分
担して投影している。

【０００４】また、文献「空間型ヒューマンインターフ
ェースの開発 〜複数画面表示システムの一手法〜 9t
h Symposiume HUMAN Interface Oct 18-20 1993 Kobe
長束哲朗他」には、グラフィックワークステーションに
より生成される複数画面を用いた大画面表示系の実現方
法と、高速で滑らかな動画生成のための手法について記
載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術には、３次元の動画像の大画面化についての
記載はされているが、両眼式のステレオ立体視による表
示系を用いたシステムを実現するための手段については
何等記載されていない。

【０００６】また、上記従来技術では、マルチシステム
における同期の手法について、同期制御プロセスと、画
像生成プロセスとが通信によるハンドシェークで同期を
とっているが、複雑なプロセス管理が必要になる。ま
た、マルチシステムを構成する場合、その並列システム
の数が増えれば、より複雑なハンドシェークの処理時間
も増え、その所要時間も増大する。上記従来技術では、
その解決方法については何等記載されていなかった。

【０００７】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、同一の画像生成装置と同
一の内容の記録メディアで構成された装置を並列に配設
するだけでシステムを構築し、両眼式のステレオ立体視
による表示系を実現し、高速で簡易的な同期制御を行う
仮想空間呈示システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の仮想空間呈示システムは、仮想空間呈示装
置と複数の映像生成装置とで構成され、コンピュータグ
ラフィックスで形成された仮想空間内で操作者が仮想的
に存在する位置から当該操作者が仮想的に向いている方
向に存在する仮想空間内の映像を、操作者に視覚的に呈
示する仮想空間呈示システムであって、上記仮想空間呈
示装置は、上記操作者が仮想的に存在する位置と当該操
作者が仮想的に向いている方向とを入力する座標入力手
段と、上記座標入力手段で入力した位置情報と方向情報
とを含む視点データ信号をそれぞれ複数の出力として分
配するデータ分配手段と、上記複数の映像生成装置によ
り生成された映像を操作者の両眼に呈示する立体映像表
示手段とを具備し、上記映像生成装置は、上記データ分
配手段から出力された視点データ信号を用いて、操作者
の眼に呈示すべき仮想空間内の映像を生成することを特
徴とする。

【０００９】即ち、本発明の仮想空間呈示システムで
は、上記仮想空間呈示装置において、座標入力手段によ
り上記操作者が仮想的に存在する位置と当該操作者が仮
想的に向いている方向とが入力され、データ分配手段に
より上記座標入力手段で入力した位置情報と方向情報と
を含む視点データ信号がそれぞれ複数の出力として分配
され、立体映像表示手段により上記複数の映像生成装置
により生成された映像が操作者の両眼に呈示される。上
記映像生成装置においては、上記データ分配手段から出
力された視点データ信号を用いて、操作者の眼に呈示す
べき仮想空間内の映像が生成される。

【００１０】

【実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の実施の
形態について説明する。先ず図１には本発明の仮想空間
呈示システムの概念図を示し説明する。同図に示される
ように、座標入力部１の出力は視点演算部２、データ分
配部３、ポート４，…，５を介して複数の画像生成装置
９，…，１０の入力に接続されている。そして、各画像
生成装置９，…，１０の出力はポート６，…，７を介し
て立体映像表示部８の入力に接続されている。

【００１１】上記画像生成装置９，…，１０は詳細に
は、データ入力部１１、メディアデータ読み出し部１
２、記録メディア１３、高速グラフィック演算処理部１
４、システム制御部１５を含む構成となっている。さら
に、ここでは、上記座標入力部１、視点演算部２、デー
タ分配部３、立体映像表示部８を一体化して仮想空間呈
示装置として構成している。即ち、本発明の仮想空間呈
示システムは上記仮想空間呈示装置と複数の画像生成装
置とで構成される。

【００１２】このような構成において、電源投入などの
立ち上げ時において、まず画像生成装置９，…，１０で
は、システム制御部１５が記録メディア１３中の初期化
プログラムデータを読み込み初期化ルーチンを起動す
る。そして、データ分配部３より送られてきた初期化デ
ータである識別番号により立体映像表示部８の表示画像
のどの領域を処理するかが定義される。さらに、３次元
空間において映像を生成する為の視点データに対するオ
フセット値が視点変換テーブルより導かれる。

【００１３】次いで、再度、システム制御部１５は、記
録メディア１３よりプログラムデータ及び３次元モデル
データ等の種々のデータを読み込み、設定された視点位
置及び視線方向に従ったグラフィックス演算処理の準備
を整える。

【００１４】メインルーチンが開始されると、それと共
に、データ分配部３は視点演算部２から送られてくる視
点データを一定間隔でポート４，…，５を介して各画像
生成装置９，…，１０に同時に送り出す。各画像生成装
置９，…，１０では視点データに基づいた２次元画像生
成を行い、ポート６，…，７を介して立体映像表示部８
に表示映像を出力する。以上の初期化ルーチン、メイン
ルーチンのプログラム及び３次元モデルデータ、視点変
換テーブル等のデータ類は全て記録メディア１３の中に
記憶されており、全ての画像生成部９，…，１０の中に
同じ内容の記録メディア１３が納められている。

【００１５】大画面化の為の計算に於いて、視点位置と
なる一点から視野領域の視線方向を分割して計算する
が、ステレオ立体視のためには両眼の為の二つの別々の
視点位置と視線方向からの計算をしなければならない。
そのために、全ての画像生成装置９，…，１０の中では
２種類の視点位置データと画像生成装置９，…，１０の
数分の視線方向データに基づいた演算処理をそれぞれが
並列に行う。

【００１６】本発明によれば、それぞれの画像生成装置
９，…，１０が画像生成のための空間を分割して演算す
るために、一つの画像生成装置９又は１０が計算する為
のモデル空間領域が小さくなり、一つの画像生成時間が
短くなり全体としてのスループットが向上する。また、
画面を分割して専用の表示装置で表示するために表示画
像の相対解像度も高くなる。さらに、初期設定時点で画
像生成装置９，…，１０に各識別子が与えられるため、
初期設定前の構成時点では全て同一条件のシステムを並
列に並べる構成としておくだけで良く、構築が容易であ
る。また、並列の分割数が多い画面構成となった場合で
も容易に組み上げることができる。

【００１７】次に図２には本発明の第１の実施の形態に
係る仮想空間呈示システムの構成を示し説明する。本実
施の形態と図１との関係を説明すると、上記座標入力部
１は磁気センサ装置２１、発信コイル２２と受信コイル
２３に対応し、上記視点演算部２は磁気センサ装置２
１、上記データ分配部３はデータ分配装置２５、上記画
像生成装置９，…，１０は画像生成装置３１，４１、上
記立体映像表示部８はＨＭＤ制御装置４４とＨＭＤ４６
に対応する。上記画像生成部９の内の構成については、
上記データ入力部１１はインタフェース３３、上記メデ
ィアデータ読み出し部１２はＣＤ−ＲＯＭドライブ３
５、上記記録メディア１３はＣＤ−ＲＯＭ３６、上記高
速グラフィック演算処理部１４はＧＴＥ３７、上記シス
テム制御部１５はＣＰＵ３２に対応する。

【００１８】この第１の実施の形態は次のように構成さ
れ、作用する。図２に示されるように、両眼ステレオ方
式による立体表示装置としてはＨＭＤ４６を採用してい
る。このＨＭＤ４６は、２個の表示素子４７と投影光学
系４８の組み合わせにより、観察者の両眼に各表示素子
４７の映像を投影する。観察者の両眼の輻輳角から見た
視差の付いた２次元映像（ステレオ映像）を投影させる
ことで、映像を奥行きのある立体映像として認識するこ
とが可能となる。これらの表示系は頭部に固定するため
の固定具４９に配設されている。この固定具４９によ
り、観察者の頭部の回転に対しても両眼には常に表示映
像が投影されており、観察者はあたかも自分の回り全周
方向に画面が存在するかの様に映像を見ることができる
ようになる。

【００１９】また、視点位置及び視線方向を入力する手
段として磁気センサ装置２１を採用している。これは、
３次元空間内でのポインティングが可能な３次元位置検
出センサであり、３次元空間内の位置を磁束を用いて計
測する原理に基づいた１対の発信コイル２２と受信コイ
ル２３が接続されている。観察者の視点データとなるよ
うに受信コイル２３は観察者の頭部に固定して利用す
る。実際には、上記ＨＭＤ４６の上部等に取り付けて使
用することで、ＨＭＤ４６の動き、つまり観察者の頭部
の動きをモニタすることができる。

【００２０】画像生成装置３１，４１には、上記磁気セ
ンサ装置２１からの視点データが各画像生成装置３１，
４１に分配するデータ分配装置２５を介して受信され
る。この視点データは、画像生成のための演算を行う場
合の視点位置等の設定データとして用いられる。このデ
ータ入力のタイミングに同期して、画像生成装置３１，
４１にて同時に画像生成処理が開始される。この２台の
画像生成装置３１，４１の生成する画像は、それぞれが
右目用左目用の輻輳角となる視点位置からの画像となる
ように３次元モデル空間を演算処理して生成された２次
元画像である。こうして２台の画像生成装置３１，４１
にて生成された映像信号は、それぞれ右目用、左目用と
してポート４２，４３、ＨＭＤ制御装置４４、ポート４
５を介して上記ＨＭＤ４６に入力され、表示される。

【００２１】以下、図４のフローチャートを参照して、
上記画像生成装置３１，４１及びデータ分配装置２５の
初期化からメインルーチンにわたる一連の処理を説明す
る。尚、図４（ａ）は画像生成装置３１，４１の処理、
図４（ｂ）はデータ分配装置２５の処理をそれぞれ示す
フローチャートである。

【００２２】画像生成装置３１，４１を電源供給又はリ
セット動作などにより立ち上げる動作を行うと、先ず初
めにＣＰＵ３２はＣＤ−ＲＯＭドライブ３５を介してＣ
Ｄ−ＲＯＭ３６からプログラムをダウンロードし（ステ
ップＳ１）、該プログラムを実行する。この最初のプロ
グラムは初期化ルーチンであり（ステップＳ２）、画像
生成装置３１，４１に接続されているＨＭＤ４６には識
別データ受信待ち状態を示すステータスが表示され（ス
テップＳ９）、データ分配装置２５からの識別番号が転
送されてくるまで待機状態となる（ステップＳ１０）。

【００２３】この状態を確認するか、或いはある一定時
間経過した状態で、データ分配装置２５及び磁気センサ
装置側２１を電源供給又はリセット動作などにより立ち
上げるための動作を行う。こうして、データ分配装置２
５が立ち上がると、画像生成装置３１，４１に識別番号
である番号“１”，“２”の数値データを各ポート２
９，３０を介して転送し（ステップＳ２１）、その後に
磁気センサ装置２１を初期化する（ステップＳ２２）。
その後は、データ分配装置２５がポート２４を介して視
点データを受信する度に（ステップＳ２３）、データ分
配装置２５は、各ポート２９，３０を介して画像生成装
置３１，４１に視点データを送信する（ステップＳ２４
〜Ｓ２６）。

【００２４】以後、メインルーチンとして、この操作点
データを送る操作を繰り返し（ステップＳ２３〜Ｓ２
６）、空間座標である視点データを送り続ける。磁気セ
ンサ装置２１のサンプリングレートとしては最大１２０
ポイント／ｓｅｃでの転送が可能であるが、サンプリン
グレートを遅くすることも可能である。従って、ＨＭＤ
４６を装着した観察者の頭部を回転させることで、ＨＭ
Ｄ４６の上部に固定されている受信コイル２３から、そ
の頭部の動きに関するデータが転送され、視点データと
してデータ分配装置２５を介して２つの画像生成装置３
１，４１に同時に転送される（ステップＳ２６）。

【００２５】次いで、識別データ受信待ち状態（ステッ
プＳ１０）の画像生成装置３１，４１に、当該装置自身
を右目用又は左目用の画像生成装置として定義するため
の識別番号である数値データが転送されてくる（ステッ
プＳ３）。本実施の形態では、この転送された数値が
“１”の場合は左目用、“２”の場合は右目用の視点位
置となるように視点変換テーブルを設定しておく。よっ
て、視点変換テーブルにより、その数値データを基にし
て、画像生成装置３１，４１の視点オフセットデータを
取得することが可能となる。

【００２６】ここで、図３には上位概念であるｎ個の画
像生成装置９，…，１０を使用した場合の視点変換テー
ブルの例を示し説明する。この視点変換テーブルは、識
別番号に対応して視点座標系Ｅのワールド座標系Ｗに対
する平行移動距離と、回転移動量を表している。本実施
の形態においては、２個の画像生成装置３１，４１を使
用するので識別番号も２個のみで、右目用と左目用のテ
ーブルデータが設定されたものが用意されることにな
る。右目の場合はデータ分配装置２５より送られてくる
視点データは、ワールド座標系Ｗに対して視点座標系Ｅ
を−Ｙ方向のオフセットの設定をし、逆に右目に対して
は＋Ｙ方向のオフセットを常に加えて視野変換するよう
に設定される。この他、３次元空間における座標系とビ
ューウィンドウの関係については文献「NIKKEI COMPUTE
R GRAPHICS 1992.11 p211 」に詳細に示されているので
ここでは説明を省略する。

【００２７】一方、識別番号を受信した画像生成装置３
１，４１はその番号を映像出力しながら（ステップＳ１
１）、初期化を行ない、メインプログラムをローディン
グする（ステップＳ３）。よって、このときに操作者は
表示映像を見ることにより、システムの配線などが正確
に接続されているかの確認ができる。

【００２８】画像生成装置３１、４１において、視点デ
ータの入力処理プロセスは、視点データが転送されると
そのデータを受信し（ステップＳ５）、画像生成プロセ
スに開始の指示を与える（ステップＳ６）。この時に画
像生成プロセスは、既に描画処理を終了して次の開始指
示待ちの状態ならば、その入力処理プロセスの開始指示
により再び画像生成プロセスを開始する。

【００２９】また、画像生成プロセスが描画の処理をし
ている状態ならば、この入力処理プロセスの開始指示は
画像生成プロセスに与えられず、また現在の入力視点デ
ータもアボートされる。さらに、画像生成プロセスは現
在の処理を続行し、この処理を終了すると次の開始指示
待ちの状態になる。

【００３０】以上のプロセスは単純な割り込み処理によ
り可能である。よって、２個の画像生成装置３１，４１
の画像生成プロセスが演算処理を常に視点データの入力
タイミングに従って開始することができ、自動的に同期
がとられることになる。また、この描画を開始するとき
の視点データは同時に別の領域に保存される。これは、
次の視点データが入力された時の新規データと保存され
ている旧データとの空間の距離を比較し、その差分があ
る設定値より小さい時には、画像生成プロセスへの開始
指示を出さずに、設定値を超えた時に開始指示を出す。

【００３１】よって、この差分データ値の判定をする事
により操作者の頭部の動きの変化量が測れ、その変化量
が小さいときには画像演算処理を行なわずに前回の画像
のままとする。これは、操作者の頭の揺れなどの小さな
動きで画像の更新を行っていると画面のちらつきが多く
なるために、これらの不具合を排除することが必要とな
るからである。３次元空間の画像演算処理時間は、上記
視点データが転送される周期内で処理できるだけのプロ
セスデータとなるように設定しておく必要がある。

【００３２】図５には上記ステップＳ８で実行される画
像生成の割り込み処理のシーケンスを示し説明する。３
次元形状が生成されると（ステップＳ３１）、次に画像
生成装置３１，４１での画像生成プロセスにおいて入力
された視点データに視点変換テーブルにより得られたオ
フセット値を加えて視点・視軸の方向とし、視野空間を
設定する（ステップＳ３２，Ｓ３７，Ｓ３８）。続い
て、モデリング空間の中の視野変換処理（ステップＳ３
３）により２次元画像を切り出すビューウィンドウを設
定する。その後、隠面処理（ステップＳ３４）、シェー
ディング（ステップＳ３５）、テクスチャマッピング
（ステップＳ３６）をして、２次元画像を生成し、画像
をビデオ信号として出力する。

【００３３】なお、この第１の実施の形態の各構成は各
種の変形、変更が可能であることは勿論である。例え
ば、ＨＭＤ４６は２台のプロジェクタとシャッタメガネ
によるステレオ立体表示の呈示方式を利用することがで
きる。さらに、空間位置検出用磁気センサはこの他に圧
電素子振動型ジャイロセンサなどによるものや、光学的
な方式によるものなど各種の３次元空間位置検出装置が
利用できる。また、頭の動きで画像を動かさず、ゲーム
パッドやジョイスティックの操作を座標入力手段として
利用することもできる。

【００３４】また、画像生成装置３１，４１に関して
は、ＧＷ（グラフィックワークステーション）やＰＣ等
も可能だが、最新の新世代ゲーム機などの高速グラフィ
ックエンジンを搭載したものを使うことができ、非常に
安価に本発明のシステムを構築することができる。例え
ば、図６にはゲーム機によるステレオ構成例を示す。こ
の構成例では、仮想空間呈示システムが、ＨＭＤ１００
とＨＭＤ制御部１０１、ヘッドモーションセンサ１０
２、複数のゲーム機１０３、パーソナルコンピュータ１
０４、ゲームＰＡＤ１０５で構成されている。

【００３５】次に図７には本発明の第２の実施の形態に
係る仮想空間呈示システムの構成を示し説明する。第２
の実施の形態は、ステレオ立体表示の呈示手段として立
体表示方式の立体合成スクリーン２０１と液晶シャッタ
メガネ２０３によるものである。立体合成スクリーン２
０１は複数のＴＶモニタからなり、当該ＴＶモニタは、
１２０Ｈｚレートで左右目用映像を交互に連続表示して
３Ｄステレオ画像を表示する。また、立体モニタ制御装
置２０２より赤外線発光され、表示レートに同期した赤
外線を受光することにより液晶シャッタメガネ２０３は
左右交互に液晶シャッタの開閉を制御される事で、立体
合成スクリーン２０１の映像を立体映像として見ること
を可能とする。この実施の形態ではＴＶモニタを３×３
のマルチモニタで構成して大画面化を実現している。画
面は９個の分割された画像を重ね合わせることで一つの
画像となる。よって、片眼の画像を生成するためには９
台の画像生成装置たるゲーム機２０４を必要とする。そ
して、それを両眼用にする為に１８台のゲーム機２０４
を含む構成としている。また、分配装置としては出力ポ
ートが１８個で構成され、同時に視点データを転送する
ことが可能な点以外は前記第１の実施の形態とほぼ同じ
構成及び作用となる。

【００３６】以上説明したように、第２の実施の形態で
は、図のように１８台の画像生成装置をゲーム機で構成
することで、非常に安価に構成でき、前記実施例の効果
同様、システム制作の同一性による開発効率のアップ、
システム構築時の接続の容易性等、使用台数が増えても
非常に簡単にできる。

【００３７】以上、実施の形態に基づいて説明したが、
本明細書中には以下のごとき発明が含まれる。 （１）仮想空間呈示装置と複数の映像生成装置とで構成
され、コンピュータグラフィックスで形成された仮想空
間内で操作者が仮想的に存在する位置から当該操作者が
仮想的に向いている方向に存在する仮想空間内の映像
を、操作者に視覚的に呈示する仮想空間呈示システムで
あって、上記仮想空間呈示装置は、上記操作者が仮想的
に存在する位置と当該操作者が仮想的に向いている方向
とを入力する座標入力手段と、上記座標入力手段で入力
した位置情報と方向情報とを含む視点データ信号をそれ
ぞれ複数の出力として分配するデータ分配手段と、上記
複数の映像生成装置により生成された映像を操作者の両
眼に呈示する立体映像表示手段と、を具備し、上記映像
生成装置は、上記データ分配手段から出力された視点デ
ータ信号を用いて、操作者の眼に呈示すべき仮想空間内
の映像を生成することを特徴とする仮想空間呈示システ
ム。

【００３８】この態様は、上記第１及び第２の実施の形
態の双方に対応する。上記構成に対応する作用を図１を
参照して説明すると、電源投入などの立ち上げ時におい
て、まず画像生成装置９は、記録メディア１３の中の初
期化プログラムデータを読み込み初期化ルーチンを起動
する。データ分配部３より送られてきた初期化データで
ある識別番号により立体映像表示部８の表示画像のどの
領域を処理するかが定義される。そして、３次元空間に
おける生成すべきための視点データに対するオフセット
値が視点変換テーブルより導かれる。次に、再度、記録
メディア１３よりプログラムデータ及び３次元モデルデ
ータなどの種々のデータを読み込み設定された視点位
置、視線方向に従ってのグラフィックス演算処理の準備
を整える。メインルーチンの開始と共に、データ分配部
３は視点演算部２から送られてくる視点データを一定間
隔で各画像生成装置９，…，１０に同時に送り出す。各
画像生成装置９，…，１０では視点データに基づいた２
次元画像生成を行い、立体映像表示部８に表示映像を出
力する。以上の初期化ルーチン、メインルーチンのプロ
グラム及び３次元モデルデータ、視点変換テーブルなど
のデータ類は全て記録メディア１３の中に記憶されてお
り、全ての画像生成部９，…，１０の中に同じ内容の記
録メディア１２３が納められている。大画面化の為の計
算に於いて、視点位置となる一点から視野領域の視線方
向を分割して計算するが、ステレオ立体視のためには両
眼の為の二つの別々の視点位置と視線方向からの計算を
しなければならない。そのために、全ての画像生成装置
９，…，１０の中では２種類の視点位置データと画像生
成装置９，…，１０の数分の視線方向データに基づいた
演算処理をそれぞれが並列に行う。

【００３９】この態様によれば、それぞれの画像生成装
置９，…，１０が画像生成のための空間を分割して演算
するために、一つの画像生成装置９が計算する為のモデ
ル空間領域が小さくなり、一つの画像生成時間が短くな
り全体としてのスループットがあがる。また、画面を分
割して専用の表示装置で表示するために表示画像の相対
解像度も高くなる。さらに、初期設定時点で画像生成装
置９，…，１０に各識別子が与えられるため、初期設定
前の構成時点では全て同一条件のシステムを並列に並べ
る構成としておくだけで良く、構築が容易である。並列
の分割数が多い画面構成となった場合でも、容易に組み
上げることができる。 （２）上記映像表示手段は複数の画面単位で構成されて
おり、上記映像生成装置が当該画面単位に対応する数だ
け配設されていることを特徴とする上記（１）に記載の
仮想空間呈示システム。

【００４０】この態様は上記第１及び第２の実施の形態
に対応する。この態様によれば、立体映像表示部８の画
面単位に対応するように画像生成装置９，…，１０を設
けるだけの簡易な構成で仮想空間呈示システムを実現す
ることができる。 （３）上記分配手段により分配された視点データ信号の
入力タイミングにより、画像生成プロセスの状態に応じ
て上記画像生成装置による画像生成の開始を指示する画
像生成指示手段を更に具備し、上記入力タイミングによ
り上記複数の画像生成装置の同期制御が行われることを
特徴とする上記（１）に記載の仮想空間呈示システム。

【００４１】この態様は上記第１及び第２の実施の形態
に対応する。上記構成に対応する作用を図１を参照して
説明すると、視点演算部２からの信号は一定周期毎に送
られてくる。よって、この期間内にそれぞれのマシンは
その所定の視点データからの空間領域の画像をレンダリ
ング生成する。画像生成装置９，…，１０のレンダリン
グ処理時間は描画するための３次元空間内のモデルのデ
ータの数とにより決定される。この期間内に描画できな
かった装置はそのまま描画を続行し続け、描画を終了さ
せる。そして、次の新しい視点データが入力されるまで
待機する。次の視点データが入力された時に前回の古い
視点データ情報に上書きし、新しい視点データによる演
算を開始する。

【００４２】この態様によれば、データ分配部３側では
視点データを同時に複数に配信するだけで、複数の画像
生成装置９，…，１０側との同期をとる必要がないの
で、制御が簡単である。また、画像生成装置９，…，１
０側でも視点データの信号の入力タイミングでレンダリ
ングを開始し、常に最新の視点データを用いるので、デ
ータの遅れが蓄積されずにすみ、画像生成装置９，…，
１０同士の同期も常に行なわれることになる。よって、
データ分配部３３と画像生成装置９，…，１０との通信
でのハンドシェークを行なわずに済むために、画像生成
装置９，…，１０の並列システムの構成数が増えるにつ
れ増大する通信プロセス時間がないので、高速処理が可
能となる。 （４）上記映像生成装置が、上記データ分配手段から出
力された位置情報と方向情報とを受け取るデータ入力手
段と、プログラム及び仮想空間データを予め記録した記
録メディアと、上記記録メディアのデータを読み出すメ
ディアデータ読み出し手段と、上記メディアデータ読み
出し手段で読み出したプログラム及び仮想空間データを
用いて画像処理の演算を行い呈示するための映像を生成
する高速グラフィックス演算処理手段とを有することを
特徴とする上記（１）に記載の仮想空間呈示システム。

【００４３】この態様は上記第１及び第２の実施の形態
に対応し、図２に各手段に対応する構成要素が明記され
ている。この態様によれば、各別にＣＰＵ３２が設けら
れた簡易な構成の画像生成装置３１，３２を採用できる
ので、低コストで仮想空間呈示システムを実現すること
ができる。 （５）上記立体映像表示手段は、上記画像生成装置の初
期設定時点においては当該画像生成装置が上記視点デー
タ信号の受信待ち状態であることを示す指標を表示し、
受信後においては当該視点データ信号に基づいて生成さ
れた映像を表示することを特徴とする上記（１）に記載
の仮想空間呈示システム。

【００４４】この態様は上記第１及び第２の実施の形態
に対応する。上記構成に対応する作用を図１を参照して
説明すると、画像生成装置９，…，１０を立ち上げる
と、先ずはじめに記録メディア１３からプログラムをダ
ウンロードし、そのプログラムを実行する。この最初の
プログラムは初期化ルーチンであり、データ分配部３か
らの識別子が転送されてくるのを待っている状態とな
る。このときに、この画像生成装置９，…，１０に接続
されている立体映像表示部８の映像には識別データ受信
待ち状態を示すステータスが表示されている。この状態
を確認するか、或いはある一定時間経過した状態で、デ
ータ分配部３を立ち上げる。データ分配部３は立ち上が
ると、画像生成装置９，…，１０に識別子である識別デ
ータをそれぞれのポートを通し転送する。一方、識別子
を受信した画像生成装置９，…，１０はその番号を映像
出力しながら初期化を行い、メインプログラムをローデ
ィングする。

【００４５】この態様によれば、データ分配部３と画像
生成装置９，…，１０はハンドシェークを行っていない
為に初期化ルーチンでの識別子の転送もデータ分配部３
よりたれ流しで送られてくる。その為に、データ分配部
３は起動後の識別子の転送処理ルーチンより前に、画像
生成装置９，…，１０を立ち上げて識別子受信待ち状態
にしておかなければならない。よって、本構成により、
画像生成装置９，…，１０の初期化ルーチンがローディ
ングされて識別子の受信状態となっていることを映像を
見て確認することが出来る。また、識別子を受信後、メ
インルーチンをローディングして画像描画処理に入るま
での期間に、操作者は立体映像部８の表示映像の識別子
を見ることにより、システムの配線などが正確に接続さ
れているか否かを確認することができる。 （６）上記座標入力手段は、操作者の頭部の動きを検知
する磁気センサ手段であって、この磁気センサが検知し
た頭部の単位時間当たりの動きが予め設定した量より少
ないときには、この動き量を用いずに映像を両目に呈示
することを特徴とする上記（１）に記載の仮想空間呈示
システム。

【００４６】この態様は上記第１及び第２の実施の形態
に対応する。上記構成にて、視点データの値が予め設定
されたデータ値よりも前回の受信視点データとの変位が
少ないときには描画開始の指示は行なわない。

【００４７】この態様によれば、観測者の動きが少ない
ときには画像の更新は行なわず、また動きが激しいとき
には一定間隔毎にくるデータ値も変化量が大きくなって
いるので、描画も毎回更新されることになる。つまり、
ゆったりした動きでは、画像更新によるちらつきをなく
し、動きが激しいときには画像データの更新を高速に行
うことができる。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
同一の画像生成装置と同一の内容の記録メディアで構成
された装置を並列に配設するだけでシステムを構築し、
両眼式のステレオ立体視による表示系を実現し、高速で
簡易的な同期制御を行う仮想空間呈示システムを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の仮想空間呈示システムの構成を示す概
念図である。

【図２】第１の実施の形態に係る仮想空間呈示システム
の構成を示す図である。

【図３】第１の実施の形態で用いられる視点変換テーブ
ルの一例を示す図である。

【図４】第１の実施の形態の画像生成装置及びデータ分
配装置の処理を示すフローチャートである。

【図５】図４（ａ）のステップＳ８で実効される画像生
成の割り込み処理を示すフローチャートである。

【図６】第１の実施の形態に係る仮想空間呈示システム
の具体例を示す図である。

【図７】第２の実施の形態に係る仮想空間呈示システム
の構成を示す図である。

【符号の説明】

１…座標入力部、２…視点演算部、３…データ分配部、
４〜７…ポート、８…立体映像表示部、９，１０…画像
生成装置、１１…データ入力部、１２…メディアデータ
読み出し部、１３…記録メディア、１４…高速グラフィ
ック演算処理部、１５…システム制御部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仮想空間呈示装置と複数の映像生成装置
   とで構成され、コンピュータグラフィックスで形成され
   た仮想空間内で操作者が仮想的に存在する位置から当該
   操作者が仮想的に向いている方向に存在する仮想空間内
   の映像を、上記操作者に視覚的に呈示する仮想空間呈示
   システムであって、 上記仮想空間呈示装置は、 上記操作者が仮想的に存在する位置と当該操作者が仮想
   的に向いている方向とを入力する座標入力手段と、 上記座標入力手段で入力した位置情報と方向情報とを含
   む視点データ信号をそれぞれ複数の出力として分配する
   データ分配手段と、 上記複数の映像生成装置により生成された映像を操作者
   の両眼に呈示する立体映像表示手段と、を具備し、上記
   映像生成装置は、上記データ分配手段から出力された視
   点データ信号を用いて、操作者の眼に呈示すべき仮想空
   間内の映像を生成することを特徴とする仮想空間呈示シ
   ステム。
2. 【請求項２】 上記映像表示手段は複数の画面単位で構
   成されており、上記映像生成装置が当該画面単位に対応
   する数だけ配設されていることを特徴とする請求項１に
   記載の仮想空間呈示システム。
3. 【請求項３】 上記分配手段により分配された視点デー
   タ信号の入力タイミングにより、画像生成プロセスの状
   態に応じて上記画像生成装置による画像生成の開始を指
   示する画像生成指示手段を更に具備し、上記入力タイミ
   ングにより上記複数の画像生成装置の同期制御が行われ
   ることを特徴とする請求項１に記載の仮想空間呈示シス
   テム。