JPH09503082A - 仮想現実回路網 - Google Patents

仮想現実回路網

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JPH09503082A JP7509466A JP50946695A JPH09503082A JP H09503082 A JPH09503082 A JP H09503082A JP 7509466 A JP7509466 A JP 7509466A JP 50946695 A JP50946695 A JP 50946695A JP H09503082 A JPH09503082 A JP H09503082A
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Abstract

(57)【要約】 仮想現実システムは、１もしくはそれ以上の三次元仮想空間を限定するデータベースを有している。通信ユニットは、データベースとユーザとの間の通信を確立し、データ通信ユニットはデータベースからユーザへデータを伝送するので、ユーザのコンピュータはユーザの頭装着型表示装置上に選択された仮想空間の一部を表示することができる。また通信ユニットは参照点に対するユーザの位置、向き、及び／または動きに対応するデータを受信し、このデータを使用して仮想空間内に仮想人間を限定して仮想人の位置、向き及び／または動きを受信したデータに相関させる。好ましくは、ユーザへ伝送されるデータは典型的には仮想人間のパースペクティブから見た仮想空間の部分に対応させる。システムは他のユーザから受信した位置、向き及び／または動きデータに応答してデータベース内に他の仮想人間を限定し、また他のユーザへ伝送される仮想空間の部分はそれらの関連した仮想人間のパースペクティブに対応させることができる。システムはデータベースを周期的に更新し、データベースの更新された部分をユーザへ伝送して仮想人間のパースペクティブの変化及び仮想空間内の動く物体の位置の変化を反映させる。システムはユーザとのオーディオ通信も支援する。コンピュータと各ユーザとの間に伝送されるデータの量を減少させるために、ユーザへ伝送される仮想空間データの部分内に視覚及び音響優先空間を限定することができ、選択された優先空間内の要素は他の優先空間より優先的に更新することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 仮想現実回路網 発明の背景 本発明は仮想現実（バーチャルリアリティ）システムに関し、具体的には、遠 隔位置に位置する複数のユーザが中央通信センターに電話して仮想現実を体験で きるようにする仮想現実回路網に関する。 仮想現実システムは人工世界を模擬し、あたかもユーザが実際にその世界内に 存在しているかのように人工世界との対話を可能にするコンピュータ制御システ ムである。仮想現実システム及び成分の例は米国特許第 4,542,291号、第 4,017 ,858号、第 4,945,305号、第 3,983,474号、第 4,406,532号、第 5,003,300号、 第 4,984,179号、第 4,988,981号、及び第 4,757,714号に開示されている。典型 的な仮想現実システムは、コンピュータ、人工世界をユーザに表示するための頭 装着式表示装置、及びコンピュータまたは他のある参照点に対するユーザの位置 と向きとを感知する計装を含んでいる。人工世界はコンピュータのデータベース 内に限定される。計装データはコンピュータへ伝送され、コンピュータは人工世 界の中にユーザの位置、向き、及び動きを模擬する仮想人間（バーチャルビーイ ング）を創造する。次いで、コンピュータは頭装着式表示装置へ図形データを伝 送し、表示装置は仮想人間のパースペクティブからの人工世界を表示する。適切 に身振りすることによってユーザは、人工世界内の仮想物体と、それらがあたか も現実であるかのように対話することができる。例えばユーザは人工自動車を運 転したり、人工ボールを投げたりする等が可能である。 仮想現実は興奮をもたらす新しい技術であることは認められているが、これは 極めて高価な技術でもある。殆どの仮想現実ハードウェアは大学及び政府機関に 設置されているが、幾つかの基本的なゲームを楽しむ目的で若干の仮想現実アー ケード（もしくはビデオゲーム）が大都市の主要ショッピングセンター内に設置 されている。それにも拘わらず精緻な仮想現実システムへのアクセスは極端に制 限されており、公衆が使用するには極めて不便であることが多い。 発明の概要 本発明は、種々の物理的に遠隔の位置に位置する複数のユーザが普通のダイア ル呼出し式電話回線を介してシステムと通信することができ、そしてユーザ間オ ーディオ通信に支援されてシステム内の独立及び／または対話／共同タスクを遂 行することができるような仮想現実システムを指向するものである。 本発明の一実施例においては、仮想現実システムは１もしくはそれ以上の三次 元仮想空間を限定する中央データベースを有している。通信ユニットはデータベ ースとユーザとの間の通信を確立し、データ通信ユニットはデータベースからユ ーザへデータを伝送するので、ユーザのコンピュータは選択された仮想空間の一 部分をユーザの頭装着式表示装置上に表示することができる。また通信ユニット はある参照点に対するユーザの位置、向き、及び／または動きに対応するデータ を受信し、このデータを使用して仮想空間内に仮想人間を限定する。この仮想空 間内では仮想人間の位置、向き、及び／または動きは受信したデータに相関され る。ユーザへ伝送されるデータは、典型的には、仮想人間のパースペクティブか ら見た仮想空間のその部分に対応させることが好ましい。 システムは他のユーザから受信した位置、向き、及び／または動きデータに応 答して他の仮想人間をデータベース内に限定し、また他のユーザへ伝送される仮 想空間の部分はそれらに関連する仮想人間のパースペクティブに対応させること ができる。システムは周期的にデータベースを更新し、仮想空間の更新した部分 をユーザへ伝送して仮想空間内の動く物体の位置の変化を反映させる。コンピュ ータと各ユーザとの間に伝送されるデータの量を更に減少させるために、ユーザ へ伝送される仮想空間データの部分内に優先空間を限定することができ、選択さ れた優先空間内の要素は他の優先空間より優先的に更新することができる。 システムはユーザとのオーディオ通信をも支援する。音響を仮想空間内に限定 することができ、音響に相関するデータをユーザに伝えることができる。更に通 信ユニットは各ユーザから音響を受信し、その音響を他のユーザに伝えてユーザ 間の言語または他のオーディオ通信を容易にすることができる。音響は仮想空間 内の割当てられた源（オリジン）であることができ、音響制御ユニットは各ユー ザにデータを送って仮想空間内の音源を模擬することができる。音響は音響優先 空間に割当てることができるので、特定の優先空間に割当てられた音響の振幅は 他の優先空間内の音響の振幅に対して変化させることができる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明による仮想現実回路網の特定実施例の図である。 図２は、図１に示す中央制御ユニットの特定実施例のブロック線図である。 図３は、図２に示すデータベースがどのように複数の仮想空間内へ分割される かを示すブロック図である。 図４は、本発明による仮想空間の特定実施例を示す図である。 図５は、仮想空間内の視覚関連空間及び視覚優先空間の概念を説明する図であ る。 図６は、仮想空間内の音響関連空間及び音響優先空間の概念を説明する図であ る。 図７は、本発明による仮想現実回路網の動作を説明する流れ図である。 好ましい実施例の詳細な説明 図１は、本発明による仮想現実回路網１０の特定実施例を示す図である。回路 網１０は、電話機３４及び３８にそれぞれ結合されている呼出し式電話回線２６ 及び３０によって表されている公衆電話システムを通して、複数のユーザ、例え ばユーザ１８及び２２と通信する中央制御ユニット１４を含んでいる。電話回線 ２６及び３０は単一のラインで示されているが、各ラインは複数のラインからな ることができ、１もしくはそれ以上のラインを仮想物体または仮想空間データの ために使用し、他のラインをオーディオデータのために使用することができる。 更に、本発明は電話通信に限定されるものではなく、どのようなデータ伝送回路 網でも十分に動作する。例えば、回路網１０は高速デジタル伝送ライン、ケーブ ル放送伝送ライン、等々からなることができる。回路網１０が支援するユーザの 数は図示した２に限定されるものではなく、どのような数のユーザでも、たとえ それが数千であっても、支援することができる。 典型的にはユーザ１８は、コンピュータ４２、頭装着式表示装置４６、イヤホ ン５０、マイクロホン５２、頭位置センサ５３、及び計装されたガーメント５４ を装備している。通常はユーザ２２も同じように装備している。コンピュータ４ ２は制御情報を入力するためのキーボード４３を含むことができる。コンピュー タ４２は、ユーザ1８に見せる制御情報または仮想空間を表示するためのモニタ ５８をも含むことができるが、ユーザ１８に対する仮想空間の主な表示は頭装着 式表示装置４６によって達成することが好ましいことを理解されたい。代替とし て、若干の応用においては頭装着式表示装置を独立型表示ユニットに置換し、ユ ーザに対して仮想空間を実際に表示してもよい。イヤホン５０は中央制御ユニッ ト１４からコンピュータ４２を介して表示される仮想空間に関連する音響を受信 し、マイクロホン５２はユーザ1８からの音響をコンピュータ４２を介して中央 制御ユニット１４へ伝送し、中央制御ユニット１４は受信したこれらの音響を仮 想空間内へ組合わせる。頭位置センサ５３は、コンピュータ４２または他のある 参照点に対するユーザの頭の位置及び／または向きを感知し、位置データをコン ピュータ４２へ伝送し、コンピュータ４２はこのデータを中央制御ユニット１４ へ伝送する。この実施例の計装されたガーメント５４は手袋で示されているが、 シャツ、パンツまたは全身スーツのような他の計装されたガーメントも同様に使 用することができる。計装されたガーメント５４は、典型的にはコンピュータ４ ２または他のある参照点に対する関連身体部分の位置、向き、及び／または曲が りを感知し、そのデータをコンピュータ４２を介して中央制御ユニット１４へ伝 送する。中央制御ユニット１４は頭位置センサ５３及び計装されたガーメント５ ４からのデータを使用して仮想空間内に仮想人間を限定する。仮想人間は、別の 人物、動物、機械、道具、無生命物体等の形状であってもよく、これらは全て仮 想空間内で可視、または不可視であることができる。センサからの位置、向き、 及び／または曲がりデータは限定された仮想人間が同一の位置、向き、及び／ま たは曲がりを模倣するのに使用することもも、またはこのデータを使用して他の ある動作を制御することもできる。例えば、もしユーザが仮想自動車を仮想空間 内に限定すれば、ユーザの手の位置を使用して加速を制御し、ユーザの指の１ま たはそれ以上の曲がりを使用して自動車の舵取りを行うことができる。更に、デ ータを使用して複数の仮想人間を限定することもできる。例えば、頭位置センサ ５３からのデータを使用して航空母艦を限定することができ、また計装されたガ ーメント５４からのデータを使用して航空機を限定することができる。 頭装着式表示装置４６、イヤホン５０、マイクロホン５２、頭位置センサ５３ 及び計装された手袋５４は電線を通してコンピュータ４２に接続されているよう に示してあるが、これらの要素の何れか、または全てを無線周波数または他のワ イヤレス技術によって制御することができる。 好ましい実施例の頭装着式表示装置４６は、ユーザ１８のために限定された仮 想人間のパースペクティブから見た仮想空間の一部と、その視界内の他の全ての 限定された仮想人間及び物体とを表示する。各ユーザは、ユーザが望むように仮 想空間内の他の仮想人間及び物体に語りかけて対話することができるが、関連空 間の概念に関して後述するような制約を受ける。 図２は、中央制御ユニット１４の特定実施例のブロック線図である。中央制御 ユニット１４は、プロセッサ１００、仮想空間データを記憶するデータベース１ ０４、ユーザからデータを受信する入力電話インタフェース１０８、ユーザへデ ータを伝送する出力電話インタフェース１１２、ユーザから位置、動き及び制御 データを受信する位置／制御データ受信機１１６、ユーザから音響情報を受信す る音響データ受信機１２０、ユーザへ位置、動き及び制御データを伝送する位置 ／制御データ送信機１２４、ユーザへ音響データを伝送する音響データ送信機１ ２８、データベース１０４内に限定されている仮想人間の視覚パースペクティブ を監視するモニタ１３２、タイマ１３６、ユーザから受信したデータ（またはプ ログラムにより制御される他の変化）を用いてデータベース１０４を更新するデ ータベース更新ユニット１４０、データベース１０４内に限定されている仮想物 体を制御する仮想物体制御ユニット１４４、更新されたデータをユーザへ伝送す るのを制御する更新通信制御ユニット１４８、及び音響データを処理する音響制 御ユニット１５２を含んでいる。 出力電話インタフェース１１２によってユーザへ伝達されるデータは、仮想空 間を限定する何等かのデータ及び適切な制御情報からなることができる。例えば データは、仮想空間を表す図形データ、仮想空間内で物体の動きを実現するため の位置／動きデータ、音響データ等々からなることができる。しかしながら、好 ましい実施例では、図形データ自体は対話形式で伝送されることはない。その代 わりとして、各ユーザのコンピュータは仮想空間全体（例えば、背景、物体、及 び基本要素）のコピーを有し、ユーザへ伝送される仮想空間を限定するデータは 位置、動き、制御、及び音響データのみからなっている。始めに位置、動き、制 御、及び音響データがユーザへ伝送されると、その後は位置、動き、制御、及び 音響データの変化だけが伝送される。これにより帯域幅要求が劇的に減少し、シ ステムは実時間リアリズムを犠牲にすることなく多数のユーザによって同時に動 作させることが可能になる。 好ましい実施例では、データベース１０４は複数の仮想空間のためのデータを 記憶する。図３は、データベース１０４の１つの可能性のある実施例を示すブロ ック図である。データベース１０４は、ユーザに計算機援用設計を使用可能にす るＣＡＤ仮想空間１６０、ユーザにゲームを楽しませるようにするゲーム仮想空 間１６４、ユーザが仮想物体を操作して特定のタスクを遂行できるようにするタ スク仮想空間１６８、及び他の仮想空間を含むことができる。中央制御ユニット １４は、ユーザが単独で、または他のユーザと共同して、仮想空間と対話式に通 信できるようにする。各仮想空間は識別情報７０、７２、７４等を含んでいるの で、ユーザはどの仮想空間と対話することを意図しているのかを指定することが できる。 図４は仮想空間１６９の特定実施例の図である。仮想空間１６９は、仮想人間 １８２、１８３、及び１８４のような複数の仮想人間、音源１８６、１８８、１ ９０、及び１９２、運動可能な仮想物体１９４、他の仮想物体１９６、１９７及 び１９８、及び図形基本要素１９９Ａ−Ｆを含むことができる。図形基本要素１ ９９Ａ−Ｆは、もし望むならばさらなる仮想物体を作るためにどのユーザも使用 することができる。柔軟性を最大に高め、ユーザとの通信を容易にするために、 各仮想人間には、従って各ユーザには、その仮想空間を限定するどのデータがユ ーザによって知覚され得るのかを決定する視覚関連空間が割当てられている。好 ましい実施例について言えば、仮想関連空間はどの状態変化がユーザへ伝達され る（またはユーザによって知覚される）のかを決定する。勿論他の実施例では、 視覚関連空間はその視覚関連空間の境界によって囲まれた全ての図形情報を含む ことができる。図５は視覚関連空間の概念が図４の仮想人間１８２及び１８４に どのように適用されるかを示す図である。仮想人間１８２には視覚関連空間２０ ０が割当てられ、仮想人間１８４には視覚関連空間２０４が割当てられている。 仮想人間１８２及び１８４はそれらの視覚関連空間内に配置されている要素（物 体または状態変化）だけを見ることができる。例えば要素１９４及び１９６及び ／またはそれらの動きは仮想人間１８２及び１８４の両方が見ることができ、要 素１９７及び／またはその動きは仮想人間１８４だけが見ることができ、要素１ ８３及び／またはその動きは仮想人間１８２だけが見ることができ、そして要素 １９８及び／またはその動きは運動可能な仮想人間１８２も、または仮想人間１ ８４も見ることはできない。位置、制御、及び音響データだけをユーザに伝える 好ましい実施例では視覚関連空間外の要素をユーザが見ることはできるが、その 要素に関連する如何なる実時間またはプログラム制御された位置／動きもそのユ ーザのためには処理されないので、その要素は固定された位置に静止して見える か、またはその要素は固定されれた筋書きに従って動くようになる。視覚関連空 間は、仮想人間１８２に関して示されているように固定することができる。代替 として、ユーザの視覚関連空間を仮想人間及びそれに極めて接近する領域の視野 によって限定する（仮想人間１８４に示すように）ことができ、この場合には仮 想人間の、または位置の変化につれて、視覚関連空間を仮想空間のあちこちを動 かすことができる。視覚関連空間は接触し合う必要はなく、また仮想空間に直接 的な空間関係を有している必要もない。例えば、視覚関連空間は、背景を伴わな い仮想物体を含むことができる。 各視覚関連空間は、１もしくはそれ以上の優先空間に更に細分することができ る。例えば、視覚関連空間２００は、視覚優先空間２０６、２０８、及び２１０ を含むことができ、視覚関連空間２０４は視覚優先空間２１２、２１４、及び２ １６を含むことができる。好ましい実施例では、視覚優先空間は、それらの中に 位置する要素の更新頻度を決定するために使用することができる。例えば、要素 １８３、１９４、及び１９６の位置及び向きは極めて屡々（例えば 30 Ｈｚで） 更新することができ、一方要素１９７の位置及び向きはそれ程屡々更新しなくと もよい（例えば１Ｈｚで）。代替として、ユーザに近い視覚優先空間を他の視覚 優先空間よりも屡々更新することができる。このようにすると重要要素のリアリ ズムを維持すると共に、各ユーザへ伝送しなければならないデータの量が減少す る。多くの仮想物体は仮想空間をあちこち動き回るように設計されるから、それ らは時間が経つにつれて異なる優先空間内へ入り相応に処理されることがある。 １つの優先空間から別の優先空間への変化は、要望に応じて連続にすることも、 または離散にすることもできる。 関連空間は、音響データに関しても限定することができる。図６は、音響関連 空間の概念を示す図である。仮想人間１８２はそれに関連する音響関連空間２３ ０を有し、仮想人間１８４はそれに関連する音響関連空間２３４（破線で示す） を有している。ある仮想人間は、従って対応するユーザは、その仮想人間の音響 関連空間内に位置する音源（及び／または音響の変化）だけを知覚することがで きる。この場合、音源１８６、１８８、１９０、及び１９２及び／またはそれら の変化は仮想人間１８２及び１８４の両方が知覚することができる。ある仮想人 間がみることはできない要素に関連する音源でも、それを聴くことは可能な場合 があることに注目されたい。これは音源１９２に関連する要素１８３の場合がそ うである。この場合仮想人間１８２だけがその要素を見ることはできるが、仮想 人間１８２及び１８４は共にそれを聴くことができる。また、視覚関連空間と同 様に、音響関連空間も接触し合う必要はなく、仮想空間と直接的な空間関係を有 している必要もないことにも注目されたい。 また音響優先空間を各音響関連空間毎に限定することができる。図６に示すよ うに、音響関連空間２３０は音響優先空間２３８、２４２、及び２４６を含み、 音響関連空間２３４は音響優先空間２５２、２５６、及び２６０を含んでいる。 この実施例では、仮想人間が知覚する音源の振幅はその音源がどの音響優先空間 に位置しているかに依存する。例えば、仮想人間１８２は音源１８６を音源１９ ０よりも大きい音として知覚し、音源１９０を音源１８８及び１９２よりも大き い音として知覚する。同様に仮想人間１８４は音源１８８を音源１８６及び１９ ０よりも大きい音として知覚し、音源１８６及び１９０を音源１９２よりも大き い音として知覚する。音響優先空間は、音響データの更新頻度を設定するために 限定することもできる。音源はそれらが関連している仮想物体と共に動くから、 それらは時間が経つにつれて異なる優先空間内へ入り相応に処理されることがあ る。１つの音響優先空間から別の音響優先空間への変化は、要望に応じて連続に することも、または離散にすることもできる。 入力電話インタフェースユニット１０８（図２）は、電話機回路網を通してユ ーザから入力データを受信し、制御データ、及びユーザの頭位置センサ及び計装 されたガーメントからのような位置データ（例えば、位置、向き及び／または動 き）を伝送経路１５６を通して位置／制御データ受信機１１６へ伝送する。ユー ザから（例えば、ユーザのマイクロホンから）受信した音響データは、伝送経路 １６０を通して音響データ受信機１２０へ伝送される。位置／制御データ受信機 １１６及び音響データ受信機１２０はそれぞれ、伝送経路１６１及び１６３を通 してプロセッサ１００と通信する。プロセッサ１００は、各ユーザからの位置、 向き及び／または動きデータを、データベース１０４内の要求された仮想空間内 の対応する仮想人間へ写像する。ユーザから受信した制御データは、中央制御ユ ニット１４との電話通信を確立するために、所望の仮想空間を指定するために、 ユーザが取ることを望む仮想人間の型と、選択された仮想人間へどのように位置 データベースを写像するのかとを指定するために、仮想物体を作る（図形基本要 素１９９Ａ−Ｆを使用して）ために、視覚及び音響関連空間及びそれらの対応す る優先空間を指定する、等々のために使用することができる。ユーザから受信し た音響データは、これらのユーザのために限定された仮想人間に関連付けるか、 または他の手法で割当てることができる。例えば、ユーザの１つからの音響デー タを仮想拡声装置に割当てて、そのユーザ及び他のユーザが争うレースの開始を アナウンスすることができる。 プロセッサ１００は、受信した位置、動き、制御及び音響データを用いてデー タベースを更新し、どのユーザがどのデータを受信するのかをそのユーザのため に限定された関連及び優先空間に従って決定し、伝送経路１６２を通して位置、 動き及び制御情報を位置／制御データ送信機１２４へ伝送し、伝送経路１６４を 通して音響データを音響データ送信機１２８へ伝送する。位置／制御データ送信 機１２４及び音響データ送信機１２８はそれぞれの伝送経路１６８及び１７２を 通して出力電話インタフェース１１２と通信し、データをユーザへ送信する。 モニタ１３２は、各仮想人間の限定された視野を監視し、ユーザへ伝えるべき 視覚状態変化データを決定する。前述したように好ましい実施例では各ユーザは 選択された仮想空間のコピーをそのコンピュータ内に有しており、プロセッサ１ ００はユーザの関連空間またはユーザの視野内の点に割当てられた位置及び音響 データのみを周期的に感知しているので、ユーザのコンピュータは見られている 画像及び聴かれている音響を新しい位置及び音響データを用いて更新することが できる。ユーザへ伝送されるデータの量を更に減少させるのに、特定の時点にど の更新データをユーザへ送るべきかは、その物体または音響が位置している優先 空間によって決定することができる。例えば１つの優先空間内の物体または音響 を更新するためのデータは毎秒 30 回伝送することができ、一方別の優先空間内 の物体または音響を更新するためのデータは毎秒１回伝送することができる。 本発明の別の実施例では、プロセッサ１００は仮想人間の関連空間または視野 に関連付けられた全ての図形データを対応するユーザへ伝送し、次いで更新通信 制御ユニット１４８に指令して更新されたデータを適切に伝送させる。例えば、 プロセッサ１００はユーザの頭位置センサからの位置データを使用してそのユー ザのために限定された仮想人間の頭の位置を決定し、関連空間のその部分に関す る図形データをそのユーザへ伝送することができる。ユーザがあちこち動き回る につれてプロセッサ１００は新しい位置データを受信し、データベース更新ユニ ット１４０はこのデータを使用してデータベース１０４内の対応仮想人間の位置 （従って、視野）を更新する。選択された時間間隔がタイマ１３６によって計時 されると、更新されたデータをユーザへ伝送するようにトリガする。代替として モニタ１３２は、ユーザの頭が選択された量だけ変化した時に、またはユーザか ら受信したデータベースに他の変化が発生すると、更新されたデータベースを送 るように更新通信制御ユニット１４８に指令することもできる。 仮想物体制御ユニット１４４は、仮想物体をデータベース１０４内に限定また は維持し、ユーザから受信した位置、向き、及び／または動きデータを仮想物体 に割当てる。例えば、ユーザの脚、腕、指等の曲がりと位置とを表すデータを仮 想人間の脚、腕、指等に割当て、走る、蹴る、仮想ボールを捕る、画を描く、字 を書く等のユーザの身振りを仮想人間に模倣させることができる。勿論、前述し たように、仮想物体制御ユーザ１４４によって限定または維持される仮想人間が ヒト（人）にそっくりである必要はなく、ユーザが基本要素１９９Ａ−Ｆを所望 の組合わせで使用して指定することも可能である。ユーザから受信した位置、向 き、及び／または動きテータは、想像力を広げて１またはそれ以上の可視、もし くは不可視物体に割当てることができる。仮想物体制御ユニット１４４はプログ ラムにより生成した、及びプログラムにより制御した仮想物体を仮想空間内に限 定または維持することもできる。例えば仮想物体制御ユニット１４４は、プログ ラムによって限定された動きの範囲、速度、重力等のような制約に従って動く仮 想バレーボールまたは仮想衛星を限定または維持することができる。 音響制御ユニット１５２は、仮想空間内の音源及び性質を限定し、ユーザから 受信した音響データをそれらに割当てる。音響の割当ての最も簡単な例は、ユー ザの声を対応する仮想人間の声に割当てることである。仮想人間の声はユーザの 声に正確に追随してもよいし、また音響制御ユニット１５２が声のピッチまたは 音色を相応に変化させてもよい。ユーザの声は、選択された仮想人間を模倣して 変化させることもできる。例えば、ユーザの声を変化させて蛙またはジェット機 を模倣させ、ユーザの声の振幅を使用して仮想音響の振幅を制御することができ る。音響制御ユニット１５２はプログラムによって限定された音響を仮想空間に 割当てることもできる。例えば、音響制御ユニットはプログラムによって生成さ れて仮想空間をランダムに通過する航空機に伴う音響を生成することができる。 音響制御ユニットは、音源が位置している音響優先空間に従って仮想音響の特性 （例えば、振幅、更新頻度等）も制御する。 最後に、音響制御ユニット１５２は、仮想空間内の音響の知覚された空間定位 をも制御することができる。ユーザがモノラルの言葉を中央制御ユニット１４へ 伝送すると、それは音響制御ユニット１５２内のミキサによって処理される。ミ キサは種々のユーザによって受信された全ての音響を組合わせ、ユーザの音響関 連空間内に位置する音響をそのユーザへ送信する。振幅は、音源が位置する音響 優先空間によって、及び／またはユーザが如何に大きな声で話しているか（また は他の動的に変更可能な規則）に基づいて決定することができる。音響データ送 信機１２８が伝送するデータはユーザのハードウェアに指令するデータを含むこ とができ、このデータは到来するモノラル信号をステレオ出力を横切って実時間 で掃引（パン）させ、あたかもステレオオーディオであるかのように錯覚させる ことによってユーザとシステムとの間の通信帯域幅要求を増加させることなくユ ーザを仮想空間内の感動に引き込む。 システムの１実施例の動作を図７に示す。段階３００において、ユーザは先ず データラインとして機能する電話回線に結合されている普通のモデム及び直列ラ イン集信装置を使用して中央制御ユニット１４にログオンする。ユーザのコンピ ュータは、データラインに沿って識別コードを送信してログオンシーケンスを開 始する。データライン接続が確立されると、段階３０４においてユーザのコンピ ュータは第２の電話回線を使用してシステムとの第２の接続を確立し、オーディ オ接続を確立する。これは、第２の電話回線に沿って独特なＤＴＭＦコード列を 中央制御ユニット１４へ送信し、どのオーディオラインをどのデータラインに相 関させるのかを中央制御ユニット１４に通知することによって行われる。中央制 御ユニット１４への入力ラインは電話会社のロータリスイッチから発している場 合が最も多く、ＤＴＭＦ識別子がなければシステムはどのオーディオラインがど のデータラインに対応するのかを知り得ないから、これは重要である。第２の接 続が確立されると、システムへのユーザ接続が完了する。 接続が確立されると、段階３０８においてユーザは、中央制御ユニット１４へ データを送信してユーザが対話することを望む仮想空間を選択する。このデータ は、仮想空間内の仮想物体と、位置、動き及び音響データを選択された仮想空間 内にどのように写像するかとを指定する写像情報を含む。このデータは関連及び 優先空間情報、及び中央制御ユニット１４が図形基本要素から仮想物体を作るこ とを可能にする情報を含むこともできる。次いで段階３１０において、中央制御 ユニット１４はユーザ、関連空間、優先空間及び何等かの指定された仮想物体を 仮想空間内に確立する。同時に、中央制御ユニット１４は同一世界内の他のユー ザを探索する。もし他のユーザが見出されれば、中央制御ユニット１４は、ＸＹ Ｚ座標差分に基づいて他のユーザ（及びそれらの限定された仮想物体）の付近を 計算する。座標差分が計算されると、段階３１４において関連及び優先空間の内 外の他のユーザの位置及びそれらの限定された仮想物体を決定し、どの位置、動 き、及び音響データがどのユーザへ送信されるのかを確認することができる。こ れにより、位置、動き、及び音響データは、この時点にはそのデータを使用する ことができないユーザには送信されない。 次いで段階３１８において、セッションを終了させるか否かが判断される。も し終了させるのであれば、段階３２２においてユーザはシステムをログオフさせ る。もし終了させないのであれば、段階３２６において中央制御ユニット１４は 種々のユーザから位置、動き及び音響データ（並びに他の何等かの命令）を受信 し、段階３３０において仮想空間を更新し、段階３３４において座標を計算して 種々の関連空間内のデータを処理し、段階３３８において種々の優先空間内のデ ータを処理し、段階３４２において種々のユーザへ更新された状態データを（各 ユーザ毎の関連及び優先空間に基づいて）伝送し、そして段階３１８へ戻る。 以上が本発明の好ましい実施例の詳細な説明であるが、多くの変更が可能であ る。従って本発明の範囲は請求の範囲によって確認されたい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｇ１０Ｋ 15/00 9365−5Ｈ Ｇ０６Ｆ 15/62 ３６０ Ｈ０４Ｓ 7/00 9381−5Ｈ Ｇ１０Ｋ 15/00 Ｍ (72)発明者 レヴィン ジョナサン カナダ ティー２エム ４エム４ アルバ ータ カルガリー エスティーエー ビー ピーオーボックス 3641 (72)発明者 ネメス ミシェル カナダ ティー２ピー ２エイチ６ アル バータ カルガリー エスティーエー エ ム ピーオーボックス 162 (72)発明者 プレッテジアニ ジェリ カナダ ティー３エー １アール３ アル バータ カルガリー ダルリンプル シー アールイーエス エヌ ダヴリュ 5408 (72)発明者 トウィーディー イアン ティー カナダ ティー２エス １ワイ５ アルバ ータ カルガリー 3922―フォース スト リート エス ダヴリュ （番地なし) 【要約の続き】 パースペクティブの変化及び仮想空間内の動く物体の位 置の変化を反映させる。システムはユーザとのオーディ オ通信も支援する。コンピュータと各ユーザとの間に伝 送されるデータの量を減少させるために、ユーザへ伝送 される仮想空間データの部分内に視覚及び音響優先空間 を限定することができ、選択された優先空間内の要素は 他の優先空間より優先的に更新することができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) ユーザが仮想空間と対話できるようにする装置において、 三次元仮想空間を限定するデータベースと、 上記データベースと第１のユーザとの間の通信を確立する通信手段と、 上記仮想空間を限定するデータをデータベースから上記第１のユーザヘ伝送 するデータ通信手段と を備えていることを特徴とする装置。 (2) 第１の時点における上記第１のユーザの位置に対応する第１のデータを受信 する第１の受信手段と、 上記第１のデータに相関する上記仮想空間内のある位置を有する第１の仮想 人間を上記仮想空間内に限定する第１の人間限定手段 をも備え、 上記データ通信手段は、上記第１のデータに関連付けられた上記第１の仮想 人間のパースペクティブから見た上記仮想空間のある部分に対応する上記データ を上記第１のユーザへ伝送する第１のパースペクティブ通信手段を含む 請求項(1)に記載の装置。 (3) 第２の時点における上記第１のユーザの位置に対応する第２のデータを受信 する第２の受信手段と、 上記第１の仮想人間が、上記第２のデータに相関する上記仮想空間内のある 位置を有するように上記データベースを更新する第１の更新手段 をも備えている請求項(2)に記載の装置。 (4) 上記データ通信手段は、第１の事象に応答して上記第１の仮想人間のパース ペクティブから見た上記仮想空間のある部分に対応する更新されたデータを上記 第１のユーザへ伝送する第１の更新通信手段を含む請求項(3)に記載の装置。 (5) 上記第１の事象は、選択された時間間隔が経過したことである請求項(4)に 記載の装置。 (6) 上記第１のデータが、上記第２のデータからある選択された量だけ変化した ことを検出するパースペクティブ監視手段をも備え、 上記第１の更新通信手段は、上記第１のデータが、上記第２のデータから上 記選択された量だけ変化した時に上記更新されたデータを上記第１のユーザへ伝 送する 請求項(4)に記載の装置。 (7) 運動可能な第１の仮想物体を上記仮想空間内に限定する仮想物体手段と、 上記第１の仮想人間に上記第１の仮想物体を操作可能ならしめる物体操作手 段をも備えている請求項(4)に記載の装置。 (8) 上記通信手段は、上記データベースと第２のユーザとの間の通信を確立する 手段を含み、上記データ通信手段は上記データベースから上記第２のユーザへデ ータを伝送する手段を含み、上記伝送されるデータは上記仮想空間の第２の部分 に対応する請求項(4)に記載の装置。 (9) 第３の時点における上記第２のユーザの位置に対応する第３のデータを受信 する第３の受信手段と、 上記第３のデータに相関する上記仮想空間内のある位置を有する第２の仮想 人間を上記仮想空間内に限定する第２の人間限定手段 をも備え、 上記データ通信手段は、上記第３のデータに関連付けられた上記第２の仮想 人間のパースペクティブから見た上記仮想空間のある部分に対応するデータを上 記第２のユーザへ伝送する第２のパースペクティブ通信手段を含む 請求項(8)に記載の装置。 (10)第４の時点における上記第２のユーザの位置に対応する第４のデータを受信 する第４の受信手段と、 上記第２の仮想人間が、第４のデータに相関する上記仮想空間内のある位置 を有するように上記データベースを更新する第２の更新手段 をも備えている請求項(9)に記載の装置。 (11)上記データ通信手段は、第２の事象に応答して上記第２の仮想人間のパース ペクティブから見た上記仮想空間のある部分に対応する更新されたデータを上記 第２のユーザへ伝送する第２の更新通信手段を含む請求項(10)に記載の装置 。 (12)運動可能な第１の仮想物体を上記仮想空間内に限定する仮想物体手段と、 上記第１及び第２の仮想人間に上記第１の仮想物体を操作可能ならしめる物 体操作手段 をも備えている請求項(11)に記載の装置。 (13)上記通信手段は、上記データベースと第２のユーザとの間の通信を確立する 手段を含み、上記データ通信手段は上記データベースから上記第２のユーザへデ ータを伝送する手段を含み、上記伝送されるデータは上記仮想空間の第２の部分 に対応する請求項(1)に記載の装置。 (14)上記仮想空間内に仮想音響を限定する仮想音響手段をも備え、 上記データ通信手段は、上記仮想音響に相関するデータを上記第１のユーザ へ伝送する仮想音響通信手段をも備えている 請求項(1)に記載の装置。 (15)上記データベースは複数の仮想空間を限定し、上記装置は上記複数の仮想空 間の１つを識別する識別データを受信する識別受信手段をも備え、上記データ通 信手段によって伝送されるデータは上記識別された仮想空間に対応する請求項(1 )に記載の装置。 (16)上記第１のユーザに対応する上記仮想空間内の第１の関連空間を限定する第 １の関連空間限定手段をも備え、上記第１のユーザへ伝送されるデータは上記関 連空間内だけの上記仮想空間の部分に対応する請求項(1)に記載の装置。 (17)第１の時点における上記第１のユーザの位置に対応する第１のデータを受信 する第１の受信手段と、 上記第１のデータに相関する上記仮想空間内のある位置を有する第１の仮想 人間を上記仮想空間内に限定する第１の人間限定手段 をも備え、 上記第１の関連空間は上記第１の仮想人間に対して限定される 請求項(16)に記載の装置。 (18)上記第１の関連空間は上記第１のデータに関連付けられた上記第１の仮想人 間のパースペクティブから見た上記仮想空間のある部分と、それに密接する仮 想空間の複数の部分とによって限定され、上記データ通信手段は上記第１の仮想 人間のパースペクティブから見た上記仮想空間のある部分に対応するデータを上 記第１のユーザへ伝送する請求項(17)に記載の装置。 (19)第２の時点における上記第１のユーザの位置に対応する第２のデータを受信 する第２の受信手段と、 上記第１の仮想人間が、上記第２のデータに相関する上記仮想空間内のある 位置を有するように上記データベースを更新する第１の更新手段 をも備えている請求項(18)に記載の装置。 (20)上記データ通信手段は、第１の事象に応答して上記第１の仮想人間のパース ペクティブから見た上記仮想空間のある部分に対応する更新されたデータを上記 第１のユーザへ伝送する第１の更新通信手段を含む請求項(19)に記載の装置。 (21)上記第１の事象は、ある時間間隔が経過したことである請求項(20)に記載の 装置。 (22)上記第１のデータが、上記第２のデータからある選択された量だけ変化した ことを検出するパースペクティブ監視手段をも備え、 上記第１の更新通信手段は、上記第１のデータが上記第２のデータから上記 選択された量だけ変化した時に上記更新されたデータを上記第１のユーザへ伝送 する 請求項(20)に記載の装置。 (23)上記仮想空間内に仮想音響を限定する仮想音響手段をも備え、 上記データ通信手段は、上記仮想音響に相関するデータを上記第１のユーザ へ伝送する仮想音響通信手段をも備えている 請求項(20)に記載の装置。 (24)上記仮想音響手段は音源を上記仮想空間内の上記仮想音響へ割当てる源割当 て手段を含み、上記音響通信手段は上記音源が上記関連空間内に位置している場 合に限って上記仮想音響に相関するデータを上記第１のユーザへ伝送する請求項 (23)に記載の装置。 (25)上記第１の関連空間は複数の第１の優先空間を含み、上記第１の更新通信手 段は上記第１の優先空間の１つの中の要素に対応する更新されたデータを、他の 第１の優先空間内の要素に対応する更新されたデータより優先的に伝送する第１ の優先通信手段を含む請求項(20)に記載の装置。 (26)上記データベースは複数の仮想空間を限定し、上記装置は上記複数の仮想空 間の１つを識別する識別データを受信する識別受信手段をも備え、上記データ通 信手段によって伝送されるデータは上記識別された仮想空間に対応する請求項(2 0)に記載の装置。 (27)運動可能な第１の仮想物体を上記仮想空間内に限定する仮想物体手段と、 上記第１の仮想人間に上記第１の仮想物体を操作可能ならしめる物体操作手 段をも備えている請求項(20)に記載の装置。 (28)上記通信手段は、上記データベースと第２のユーザとの間の通信を確立する 手段を含み、上記データ通信手段は上記データベースから上記第２のユーザへデ ータを伝送する手段を含み、上記伝送されるデータは上記仮想空間の第２の部分 に対応する請求項(20)に記載の装置。 (29)上記仮想空間内の第２のユーザに対応する第２の関連空間を限定する第２の 関連空間限定手段をも備え、上記第２のユーザへ伝送されるデータは上記関連空 間内だけの上記仮想空間の部分に対応する請求項(28)に記載の装置。 (30)第３の時点における上記第２のユーザの位置に対応する第３のデータを受信 する第３の受信手段と、 上記第３のデータに相関する上記仮想空間内のある位置を有する第２の仮想 人間を上記仮想空間内に限定する第２の人間限定手段 をも備え、 上記第２の関連空間は上記第２の仮想人間に対して限定される 請求項(29)に記載の装置。 (31)上記第２の関連空間は上記第３のデータに関連付けられた上記第２の仮想人 間のパースペクティブから見た上記仮想空間のある部分と、それに密接する上記 仮想空間の複数の部分とによって限定され、上記データ通信手段は上記第２の仮 想人間のパースペクティブから見た上記仮想空間のある部分に対応するデータを 上記第２のユーザへ伝送する請求項(30)に記載の装置。 (32)上記データ通信手段は、第２の事象に応答して上記第２の仮想人間のパース ペクティブから見た上記仮想空間のある部分に対応する更新されたデータを上記 第２のユーザへ伝送する第２の更新通信手段を含む請求項(31)に記載の装置。 (33)上記仮想空間内に仮想音響を限定する仮想音響手段をも備え、 上記データ通信手段は、上記第１の仮想音響に相関するデータを上記第１及 び第２のユーザへ伝送する仮想音響通信手段をも備えている 請求項(32)に記載の装置。 (34)上記仮想音響手段は音源を上記仮想空間内の上記仮想音響へ割当てる源割当 て手段を含み、上記仮想音響通信手段は上記音源が上記第１の関連空間内に位置 している場合に限って上記仮想音響に相関するデータを上記第１のユーザへ伝送 し、上記仮想音響通信手段は上記音源が上記第２の関連空間内に位置している場 合に限って上記仮想音響に相関するデータを上記第２のユーザへ伝送する請求項 (23)に記載の装置。 (35)上記第１の関連空間は複数の第１の優先空間を含み、上記第１の更新通信手 段は上記第１の優先空間の１つの中の要素に対応する更新されたデータを、他の 第１の優先境界内の要素に対応する更新されたデータより優先的に伝送する第１ の優先通信手段を含む請求項(32)に記載の装置。 (36)上記第２の関連空間は複数の第２の優先空間を含み、上記第２の更新通信手 段は上記第２の優先空間の１つの中の要素に対応する更新されたデータを、他の 第２の優先境界内の要素に対応する更新されたデータより優先的に伝送する請求 項(35)に記載の装置。 (37)上記データベースは複数の仮想空間を限定し、上記装置は上記第１及び第２ のユーザから上記複数の仮想空間の１つを識別する識別データを電話通信を通し て受信する識別受信手段をも備え、上記データ通信手段によって第１及び第２の ユーザへ伝送されるデータは上記識別された仮想空間に対応する請求項(32)に記 載の装置。 (38)運動可能な第１の仮想物体を上記仮想空間内に限定する仮想物体手段と、 上記第１及び第２の仮想人間に上記第１の仮想物体を操作可能ならしめる物 体操作手段 をも備えている請求項(32)に記載の装置。 (39)上記第１のユーザから第１の音響に対応するデータを受信する第１の音響受 信手段と、 第１の音源を上記仮想空間内の上記第１の音響に対応するデータに割当てる 第１の音源割当て手段と、 上記第２のユーザから第２の音響に対応するデータを受信する第２の音響受 信手段と、 第２の音源を上記仮想空間内の上記第２の音響に対応するデータに割当てる 第２の音源割当て手段と、 上記第１の仮想人間に対応する上記仮想空間内に第１の音響関連空間を限定 する第１の音響関連空間限定手段と、 上記第２の仮想人間に対応する上記仮想空間内に第２の音響関連空間を限定 する第２の音響関連空間限定手段 をも備え、 上記データ通信手段は上記第１の音響関連空間内だけにそれらの音源を有す る音響に相関するデータを上記第１のユーザへ伝送する第１の音響通信手段をも 備え、そして、 上記データ通信手段は上記第２の音響関連空間内だけにそれらの音源を有す る音響に相関するデータを上記第２のユーザへ伝送する第２の音響通信手段をも 備えている 請求項(32)に記載の装置。 (40)上記第１の音響通信手段は、上記第１の音響関連空間内の音響の空間的源を 模倣するデータを上記第１のユーザへ伝送する第１の音響位置模倣手段をも備え ている請求項(39)に記載の装置。 (41)上記第２の音響通信手段は、上記第２の音響関連空間内の音響の空間的源を 模倣するデータを上記第２のユーザへ伝送する第２の音響位置模倣手段をも備え ている請求項(40)に記載の装置。 (42)上記第１の音響関連空間は複数の第１の音響優先空間を含み、上記第１の音 響通信手段は上記音響がどの音響優先空間内にそれらの源を有しているかに依存 して上記第１の音響関連空間内の音響の振幅を変化させるデータを上記第１のユ ーザへ伝送する第１の振幅変化手段を含む請求項(39)に記載の装置。 (43)上記第２の音響関連空間は複数の第２の音響優先空間を含み、上記第２の音 響通信手段は上記音響がどの音響優先空間内にそれらの源を有しているかに依存 して上記第２の音響関連空間内の音響の振幅を変化させるデータを上記第２のユ ーザへ伝送する第２の振幅変化手段を含む請求項(42)に記載の装置。
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