JPH09282483A - 映像生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視線方向と進行方向が一致していないシミュ
レータのコンピュータグラフィックス映像を生成するた
めの映像生成装置を提供すること。 【解決手段】 分割された各領域に対応する視線方向情
報とこれら各領域における３次元物体の形状情報とを格
納するデータベース５を備え、データベース５から視線
方向情報を読み出すと共に、入力部２から移動物体の位
置情報を受け取り、データベース５から受け取った形状
情報と計算部３から受け取った位置情報及び視線方向情
報に基づいて映像を生成する映像生成部４とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像生成装置にか
かり、特に仮想空間内で使用者が見ている視点の位置及
び視線方向に対応したコンピュータグラフィックス映像
を生成するための映像生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、人工現実感システムの映像生
成装置としては、特開平４−１９２０６６号公報に開示
されているものがある。この映像生成装置では、図３に
示すように、例えば使用者の頭部などに磁気等によるセ
ンサ１１を取り付けている。このセンサ１１は、具体的
には使用者の仮想空間内での位置情報（ｘ_1,ｙ_1,ｚ₁）
及び視線方向情報（ｘ_2,ｙ_2,ｚ₂） の６次元情報を取得
するものである。そして、センサ１１からの入力を入力
部１２が受け取り、使用者の視点位置及び視線方向を計
算し、映像生成部１３に送出する。映像生成部１３で
は、受け取った仮想空間内での視点位置情報及び視線方
向情報をもとに、使用者の動きに対応したコンピュータ
グラフィックス映像を生成し、ヘッドマウントディスプ
レイ１４などに映像を出力していた。

【０００３】また、その他の一般的な映像生成装置の例
としては、図４に示すようなものがある。即ち、この従
来例は、自動車の運転を疑似体験するようなシステムで
ある。先ず、使用者がハンドルやブレーキ等の入力装置
を用いて、入力部１５から仮想空間内での自動車の動き
を入力する。そして、シミュレート部１６が入力された
情報に基づいて自動車の動きを計算する。シミュレート
部１６は、自動車の位置及び自動車の進行方向などを計
算し、その計算した情報を映像生成部１７に送出する。

【０００４】映像生成部１７は、自動車の位置から使用
者の目の高さなどの視線位置補正を加えて視点の位置を
計算し、また、自動車の進行方向を使用者の視線方向と
見なして、使用者が見ているコンピュータグラフィック
ス映像を生成する。コンピュータグラフィックス映像を
生成する際には、図示しないデータベースから所定の映
像データを読み込む。生成されたコンピュータグラフィ
ックス映像は、使用者の前面に配置されたスクリーン１
８上に出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例には以下のような不都合があった。即ち、第１の従
来例にかかる映像生成装置においては、使用者の視点位
置及び視線方向を直接計測するためにセンサを使用者取
り付けている。しかし、このようなセンサの取り付け
は、使用者にとって煩わしいものであるため、準備に時
間と手間がかかり、気楽に人工現実感システムを体験す
ることができない、という不都合を生じていた。

【０００６】また、第２の従来例にかかる映像生成装置
においては、使用者が操作するハンドル等の入力情報に
よって、仮想空間内での移動物体（自動車等）の進行方
向を求め、この進行方向を使用者の視線方向と見なして
映像を表示するようにしている。しかし、自動車の運転
やスキーなど身体を動かすスポーツの場合、現実に運転
やスキーをしている当事者は、必ずしも進行方向を見て
いるのではなく、ゴールなどの目標物を見ていることが
多い。このため、進行方向と視線方向の間に差異が生じ
て、図５に示すように、そのまま進行方向の映像をスク
リーン１８等に表示すると、見ている者に違和感を感じ
させる、という不都合を生じていた。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善して、特に、視線方向と進行方向が一致していな
いシミュレータのコンピュータグラフィックス映像を生
成するための映像生成装置を提供することを、その目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明では、映像生成装置が、仮
想空間を複数の領域に分割すると共に、この分割された
各領域に対応する視線方向情報とこれら各領域における
３次元物体の形状情報とを格納するデータベースと、仮
想空間内における所定の移動物体の位置情報を入力する
入力部とを備え、データベースから視線方向情報を読み
出すと共に、入力部から移動物体の位置情報を受け取
り、その位置情報が含まれる領域に対応した視線方向情
報を送出する生成部を装備している。

【０００９】そして、映像生成装置は更に、入力部から
移動物体の位置情報を受け取ると共に、生成部から移動
物体の位置情報に対応する視線方向情報を受け取り、位
置情報及び視線方向情報を送出する計算部とを備え、デ
ータベースから受け取った形状情報と計算部から受け取
った位置情報及び視線方向情報に基づいて映像を生成す
る映像生成部とを有する、という構成を採っている。

【００１０】以上のように本発明にかかる映像生成装置
は、予め仮想空間内での複数の領域に対応するそれぞれ
の視線方向情報を計算しておく。そして、これらの視線
方向情報は生成部に読み込まれる。使用者が図示しない
入力手段を操作して移動物体の移動を指令すると、その
移動物体の位置情報は入力部から入力され、さらに生成
部、計算部へ入力される。

【００１１】生成部は、データベースに蓄えられている
複数の視線方向情報を読み込む。そして、これら複数の
視線方向情報の内、入力部の位置情報から得られた仮想
空間内での位置が含まれる領域に対応する所定の視線方
向情報を計算部へ送出する。計算部は移動物体の位置情
報に基づいて、使用者の仮想空間内での視点位置を補正
計算して求めて、生成部から受け取った視線方向情報と
併せて映像生成部に出力する。

【００１２】映像生成部は計算部から受け取った使用者
の視点位置情報と視線方向情報と、データベースから受
け取った仮想空間内の形状情報をもとに、コンピュータ
グラフィックス映像を生成する。これにより、仮想空間
内での使用者の仮想の位置における適切な視線方向に対
応したコンピュータグラフィックス映像を表示すること
ができ、使用者にも現実に近い自然な動きの映像を提供
することができる。

【００１３】また、請求項２記載の発明では、入力部内
に、入力された移動物体の位置情報を記憶する位置情報
記憶手段を備えるという構成を採り、その他の構成は請
求項１記載の発明と同様である。以上のよう構成するこ
とで、使用者が行った入力動作を改めて自動的に入力で
きるので、使用者の以前に行った入力動作動を再現する
ことができると共に、連続的に生成された映像を改めて
観察しなおすことができる。

【００１４】更に、請求項３記載の発明では、入力部に
移動物体の位置情報を入力するマウスを接続するという
構成を採り、その他の構成は請求項１または２記載の発
明と同様である。以上のように入力部にマウスを接続す
ると、仮想空間内での移動物体の位置を容易に入力する
ことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を図面に
基づいて説明する。先ず、図１に示すように、映像生成
装置１は、視線方向情報と形状情報を格納するデータベ
ース５と、映像を生成する映像生成部４と、仮想空間内
での移動物体６ａの位置情報を入力する入力部２と、視
線方向情報を選択する生成部６と、位置情報及び視線方
向情報を映像生成部４に送出する計算部３を有してい
る。

【００１６】以上を詳細に説明すると、データベース５
は、複数の領域に分割された仮想空間の、これら分割さ
れた各領域に対応する視線方向情報とこれら各領域にお
ける３次元物体の形状情報とを格納している。詳しく
は、仮想空間を仮想的に分割する。そして、分割された
各領域の内、ある特定の領域に移動物体６ａが存在して
いると仮定した場合に、その領域において使用者が移動
物体６ａの視点を介して見る仮想空間内の映像に対して
一つの視線方向情報が特定される。即ち、仮想空間内の
ある所定の領域に対応して一つの視線方向情報を格納し
ている。

【００１７】また、データベース５には、それぞれの領
域に仮想的に存在する３次元物体の形状情報も格納され
ている。この形状情報は、例えば複数のベクトルデータ
の集合であり、移動物体６ａの移動に伴い、出力部に時
々変化するコンピュータグラフィックス映像を表示でき
るようになっている。

【００１８】また、入力部２には、マウス（図示略）等
の入力手段が接続されており、使用者はこの入力部２に
仮想空間内における移動物体６ａの位置情報を入力す
る。そして、入力部２は、入力された位置情報をそれぞ
れ生成部６及び計算部３に出力する。このとき、入力さ
れる位置情報がアナログ情報である場合には、以後の計
算処理が容易となるように、Ａ／Ｄ変換した後出力する
ようにしてもよい。

【００１９】次に、生成部６は、データベース５から各
領域に対応した複数の視線方向情報を読み出すと共に、
入力部２から仮想空間内の移動物体６ａの位置情報を受
け取る。そして、この位置情報から、仮想空間内での移
動物体６ａの位置を計算する。位置が計算できたら、そ
の位置が含まれる仮想空間内の所定領域に対応した視線
方向情報を、上記したデータベース５から読み込んだ複
数の視線方向情報の中から選択して、計算部３に送出す
るようになっている。

【００２０】そして、計算部３は、入力部２から移動物
体６ａの仮想空間内での位置情報を受け取ると共に、生
成部から移動物体６ａの位置情報に対応する視線方向情
報を受け取る。そして、これら移動物体６ａの位置情報
及び視線方向情報を映像生成部４に送出する。このと
き、計算部３は、受け取った各種情報を映像生成部４が
処理しやすいように加工して出力するようにしても良
い。

【００２１】更に、映像生成部４は、上記した計算部３
及びデータベース５から、移動物体６ａの仮想空間内で
の位置情報，視線方向情報そして３次元物体の形状情報
を受け取る。そして、図示しない出力部に対して映像出
力できるように各種情報を処理して送出する。

【００２２】次に、具体的な例を示して説明する。実施
例として、図２に示すように、使用者が仮想的にスキー
コース上でスキーを行なう場合を考える。先ず、上記し
たデータベース５は、スキーコース上の３次元物体の形
状情報，スキーコース上の任意の点が含まれる複数の領
域に対応する視線方向情報を格納している。そして、使
用者は人工現実感システムを利用する際、例えば複数の
スキーコースのデータが格納されている場合に、体験し
たいコースを選択する。すると、生成部１は複数の領域
に対応する視線方向を読み込み、映像生成部４はコース
上の３次元物体の形状情報を読み込む。

【００２３】ここで、映像生成装置１が、キーボードや
マウスなどからのインタラクションにより使用者（移動
物体６ａ）の動きを入力するシステムの場合、入力部２
が使用者からのインタラクションを受け付け、使用者の
操作する移動物体６ａの動き及び位置を計算する。そし
て、入力部２は使用者の操作する移動物体６ａの位置情
報を生成部１と計算部３に出力する。生成部１はデータ
ベース５からスキーコース上の複数領域に対応するそれ
ぞれの視線方向情報を読み込んでいるので、入力部２か
ら使用者の操作する移動物体６ａの位置情報を受け取る
と、移動物体６ａの位置情報が含まれる領域に対応する
視線方向を計算部３に送出する。

【００２４】更に、計算部３は使用者の操作する例えば
移動物体６ａの位置に目の高さだけ移動した点を視点位
置として計算し、生成部１から送られてきた視線方向情
報と共に映像生成部４に送出する。視点位置としては、
以上の他に、物体の斜め後ろから俯瞰するように設定す
るなどの計算方法もある。

【００２５】また、映像生成部４はデータベース５から
受け取った３次元物体の形状情報と計算部３から受け取
った視点位置及び視線方向情報により、使用者が仮想的
なスキーコース上で観察しているコンピュータグラフィ
ックス映像を生成し、表示する。

【００２６】図２に示すように、スキー滑走を行ってい
る例では、使用者はスキーヤー６ａを操作している。こ
こで、スキーコースが図のように曲折している場合に
は、一般的にスキーヤーは進行方向７に進んでいる場合
でも、現実のスキー滑走では目標物９の方向を向いてお
り、スキーヤー６ａの視線方向は符号８のようになる。
この結果、映像表示はスクリーン１０のようになり、図
４に示した従来例にかかるスクリーン１８の映像とは大
きく異なり、自然な映像が得られることになる。

【００２７】また、上記した実施形態では、データベー
ス５にスキーコースの形状情報を格納し、使用者は移動
物体６ａを操作してスキーを行い、仮想的なスキーゲレ
ンデ上を滑走している。但し、本発明はこれに限定され
るものではなく、例えば、データベース５に道路等のコ
ース上の複数の領域に対応する視線方向情報と３次元物
体の形状情報を格納すると、自動車の運転シミュレーシ
ョンや陸上競技等を実現することができる。また、水路
コースの複数の領域に対応する視線方向情報と３次元物
体の形状情報を格納しておくと、競泳競技，ボート，カ
ヌー，ヨットなどの競技を仮想的に実現することができ
る。

【００２８】更に、上記実施形態では、使用者のインタ
ラクションにより入力部２に使用者（移動物体６ａ）の
位置を入力していたが、その入力を関数などで計算した
ものにすることで、簡易な映像シミュレーションが実現
できる。また、使用者のインタラクションデータ（位置
情報）を位置情報記憶手段に格納しておき、入力部２に
入力すると使用者の動きを改めて確認及び観察すること
ができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、以上のように、映像生成装置
はあらかじめ仮想空間内の複数の領域に対応する視線方
向によって使用者の視線方向情報を決定している。この
ため従来の映像生成装置のように、使用者の視線方向を
設定するために使用者は煩わしいセンサ等を取り付ける
必要がない、という優れた効果を生じる。

【００３０】また、使用者が操作する移動物体の進行方
向とは関係なく視線方向を設定している。このため、現
実の動きの様な自然な映像を生成することができる、と
いう優れた効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。

【図２】図１に開示した映像生成装置における仮想空間
と生成された映像との関係を示す説明図である。

【図３】従来例を示す説明図である。

【図４】他の従来例を示す説明図である。

【図５】図４に開示した従来例の仮想空間と生成された
映像との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 映像生成装置 ２ 計算部 ３ 入力部 ４ 映像生成部 ５ データベース ６ 生成部 ６ａ 使用者が操るスキーヤー ７ スキーヤーの進行方向 ８ スキーヤーの視線方向 ９ 目標物 １０ スクリーン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仮想空間を複数の領域に分割すると共
   に、この分割された各領域に対応する視線方向情報とこ
   れら各領域における３次元物体の形状情報とを格納する
   データベースと、前記仮想空間内における所定の移動物
   体の位置情報を入力する入力部とを備え、 前記データベースから視線方向情報を読み出すと共に、
   前記入力部から移動物体の位置情報を受け取り、その位
   置情報が含まれる領域に対応した視線方向情報を送出す
   る生成部を装備し、 前記入力部から移動物体の位置情報を受け取ると共に、
   前記生成部から移動物体の位置情報に対応する視線方向
   情報を受け取り、位置情報及び視線方向情報を送出する
   計算部とを備え、 前記データベースから受け取った形状情報と前記計算部
   から受け取った位置情報及び視線方向情報に基づいて映
   像を生成する映像生成部とを有することを特徴とした映
   像生成装置。
2. 【請求項２】 前記入力部内に、入力された移動物体の
   位置情報を記憶する位置情報記憶手段を備えることを特
   徴とした請求項１記載の画像生成装置。
3. 【請求項３】 前記入力部に、移動物体の位置情報を入
   力するマウスを接続したことを特徴とする請求項１また
   は２記載の画像生成装置。