JPH11272879A

JPH11272879A - データ処理方法、および該方法に係るプログラムを格納した記憶媒体

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Publication number: JPH11272879A
Application number: JP9829098A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Baba; 哲治馬場; Yasuo Oba; 康雄大場
Original assignee: Namco Ltd
Current assignee: Namco Ltd
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 1999-10-08
Anticipated expiration: 2018-03-25
Also published as: JP3422684B2

Abstract

(57)【要約】【課題】一連のディジタルデータ列からそのデータ列の
形状を近似する自由曲線を生成する場合に、より少ない
データで高精度に元のデータの形状を近似できるように
することを目的とする。また、スローモーション表示を
行なう場合に、動きがぎこちなくなくなることのないよ
うに、元のデータを近似できるようにすることを目的と
する。【解決手段】一連のディジタルデータ列の形状を近似す
る最適化自由曲線を、ｙ軸方向のデータ値はＢ−スプラ
イン曲線の式で表現し、ｘ軸方向はＢ−スプライン曲線
のパラメータと線形関係になる式で表現した簡易Ｂ−ス
プライン曲線で表す。特に、元のディジタルデータ列の
始点と終点に対応する簡易Ｂ−スプライン曲線のコント
ロールポイントが、そのディジタルデータ列の始点と終
点に一致するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一連のディジタル
データ列から、そのデータ列の形状を近似する自由曲線
を得ることのできるデータ処理方法、および該方法に係
るプログラムを格納した記憶媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一連のディジタルデータ列をあらかじめ
圧縮して保持しておき、必要になったときに、その圧縮
されたデータから元のディジタルデータ列を復元する技
術は、種々のデータ処理においてしばしば要求される技
術である。例えば、コンピュータグラフィックス（Ｃ
Ｇ）の映像製作、ゲーム製作、あるいはパソコンソフト
のＣＧ映像製作などにおいて、あるキャラクタの動きを
表現するモーションダンプデータは、比較的大容量にな
るため、記憶するときにはそれを圧縮して記憶装置に格
納しておき、表示するときにその圧縮データから元のモ
ーションダンプデータを復元して表示する手法をとる。

【０００３】以下、ゲーム製作における上述したような
モーションダンプデータの処理を例にして説明する。近
年、ゲーム（例えば、格闘ゲームなど）中のキャラクタ
の動きを表現するモーションダンプデータを実際に人が
同じ動きをして取り込む、いわゆるモーション・キャプ
チャ・システムが、知られている。これは例えば、人の
体の幾つかの測定点（関節部分など）に光を反射する物
体を付けておき、実際にその人の動きをビデオカメラで
撮影し、その物体の動きを捉えて、その測定点の３次元
座標上での変化や各軸回りの角度の変化をモーションダ
ンプデータとして取り込むものである。１つの測定点ご
とに位置座標や角度などの複数のパラメータを取り込む
ことになり、さらにそれぞれのパラメータは、例えば１
／６０秒単位で１データを取り込むことになるので、数
秒間の動きであっても、モーションダンプデータ全体の
容量は大容量になることが多い。

【０００４】取り込んだモーションダンプデータは、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭなどにゲームプログラムとともに格納し、ゲ
ームの進行に応じてキャラクタにその動きをさせる場面
になったとき、当該モーションダンプデータを読み出
し、それにしたがってキャラクタを表示しその動きをさ
せる。ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体の記憶容量には限り
があるので、できる限りモーションダンプデータの容量
は圧縮して格納したい。従来は、各フレーム（所定間隔
（例えば１／６０秒）ごとに表示する１画面をフレーム
と呼ぶ）ごとのモーションダンプデータを差分圧縮して
記憶しておき、使用時に伸長復元して元のモーションダ
ンプデータを得る手法が採られていた。

【０００５】一方、ゲーム製作現場では、モーション・
キャプチャ・システムにより取り込んだモーションダン
プデータ（ここでは、１つのパラメータに着目）から幾
つかの特徴点（キーフレーム）を自動的に抽出し、抽出
したキーフレームデータから最適スプライン化を行なっ
て得た自由曲線を定義する係数を記憶媒体に格納してお
き、使用時にはその自由曲線から元のモーションダンプ
データを近似するデータ列を生成出力するＣＧソフトウ
エアが使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したデータを差分
圧縮して記憶しておき使用時に伸長復元して元のデータ
を得る手法によれば、元のデータを精度よく復元できる
が、データの圧縮度を上げるのに限度があるという不都
合がある。圧縮方式として他の方式を用いたとしても、
基本的にすべてのフレームが元通りに復元できるように
データを圧縮して保持する方式であり、圧縮度に限度が
あることには変わりがない。

【０００７】また、従来技術では、基本的に、モーショ
ンダンプデータを取り込むレートとそのモーションダン
プデータを表示するレートは同じであることが前提であ
った。例えば、１／６０秒ごとに各フレームを取り込ん
だ場合は、表示するときも１／６０秒ごとにそれらのフ
レームのデータを用いた表示を行なう、ということであ
る。しかし、近年のゲームなどでは多様な表示態様が要
求されることが少なくなく、例えば、ある動きをスロー
モーションで表示する場合などがある。スローモーショ
ンの場合、モーションダンプデータの取り込みのレート
と表示のレートが異なることになり、フレームとフレー
ムとの間を補間する必要が生じる。この場合、従来はフ
レームとフレームとの間を直線補間して表示していた。
そのため、動きがぎこちなくなってしまうという不都合
があった。

【０００８】一方、従来のＣＧソフトでは、全フレーム
のモーションダンプデータを保持するのでなく、あらか
じめ幾つかの特徴点（キーフレーム）から求められた自
由曲線を保持し、使用時にはその自由曲線に基づいて元
のモーションダンプデータを近似するデータ列を出力す
るので、データの圧縮度は高くできる。しかし、現在使
用されているＣＧソフトでは、復元したデータと元のデ
ータとの乖離が大きく、実用上問題があることが多い。
以下、従来のＣＧソフトを使用した処理例について説明
する。

【０００９】図９は、人が実際にある動作を行なったと
きのある測定点のあるパラメータ（位置座標や角度）の
変化（例えば人の鎖骨の回転の動きなど）を示すモーシ
ョンダンプデータのグラフである。横軸は、時間すなわ
ちフレームを示し、ここでは１００フレーム程度のモー
ションダンプデータの一部（横軸で７５〜１００フレー
ム辺りは省略）を示す。縦軸は、データ値を示す。図１
２は、図９のモーションダンプデータを従来のＣＧソフ
トで処理した例を示す。点線１２０１は入力したモーシ
ョンダンプデータを示すグラフである。１２１１や１２
１２は、ＣＧソフトが自動的に抽出したキーフレームで
ある。ここでは、１００フレーム程度のモーションダン
プデータに対し２０フレーム程度のキーフレームを抽出
するように調整した（ただし、横軸で８５〜１００フレ
ーム辺りは省略）。各キーフレームの点には、レバーと
呼ばれる補助線１２２１や１２２２が表示されている。
実線１２０２は、これらのキーフレームから復元したデ
ータ列（最適スプライン化の結果である自由曲線）を示
す。この図から分かるように、元のデータを示す点線１
２０１と復元したデータ列を示す実線１２０２とに大き
な乖離が見られ、実用上の問題があることが分かる。も
ちろんキーフレームの数を多く設定すれば、高精度に元
のモーションダンプデータを復元できることは明らかで
あるが、その場合はデータの圧縮度を上げることができ
なくなる。

【００１０】本発明は、上述の従来形における問題点に
鑑み、一連のディジタルデータ列からそのデータ列の形
状を近似する自由曲線を生成する場合に、より少ないデ
ータで高精度に元のデータの形状を近似できるようにす
ることを目的とする。また、スローモーション表示を行
なう場合に、動きがぎこちなくなくなることのないよう
に、元のデータを近似できるようにすることを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、一連のディジタルデータ列
から、該データ列の形状を近似する最適化自由曲線を求
めるデータ処理方法において、前記最適化自由曲線を、
ｙ軸方向のデータ値はＢ−スプライン曲線の式で表現
し、ｘ軸方向はＢ−スプライン曲線のパラメータと線形
関係になる式で表現した簡易Ｂ−スプライン曲線で表す
ことを特徴とする。

【００１２】請求項２に係る発明は、請求項１におい
て、前記ｙ軸方向のデータ値を表現するＢ−スプライン
曲線の式が、該Ｂ−スプライン曲線の形状を決定するコ
ントロールポイントの始点および終点が、前記一連のデ
ィジタルデータ列の始点と終点に一致するように変形し
たものであることを特徴とする。

【００１３】請求項３に係る発明は、請求項１におい
て、前記ｙ軸方向のデータ値を表現するＢ−スプライン
曲線の式に対し、前記一連のディジタルデータ列の始点
の位置の前、および終点の位置の後に、新たにコントロ
ールポイントを設定し、該コントロールポイントのデー
タ値を、生成したＢ−スプライン曲線が前記一連のディ
ジタルデータ列の始点および終点を通るように設定した
ことを特徴とする。

【００１４】請求項４に係る発明は、一連のディジタル
データ列から、該データ列の形状を近似する最適化自由
曲線を求めるデータ処理方法において、前記一連のディ
ジタルデータ列から、始点、終点、最大点、最小点、極
大点、極小点、変曲点、および／または曲率半径の極小
点を、キーフレームとして自動抽出するキーフレーム抽
出ステップと、前記自動抽出したキーフレームから所定
の削減条件を満たすキーフレームを削減するキーフレー
ム削減ステップと、削減後に残ったキーフレームから元
のデータ列を近似する自由曲線であって、ｙ軸方向のデ
ータ値はＢ−スプライン曲線の式で表現し、ｘ軸方向は
Ｂ−スプライン曲線のパラメータと線形関係になる式で
表現した簡易Ｂ−スプライン曲線で表わす自由曲線を生
成する自由曲線生成ステップと、生成した自由曲線が所
定の近似度で元のデータ列を近似しているか否かを判定
する判定ステップと、前記判定ステップにより所定の近
似度で元のデータ列を近似していると判定された場合、
その自由曲線を定義するデータを記憶するステップとを
備えたことを特徴とする。

【００１５】請求項５に係る発明は、請求項１から３の
何れか１つに記載のデータ処理方法に係るプログラムを
格納した記憶媒体に関するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。

【００１７】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
データ処理装置のブロック構成を示す。本装置は、ＣＰ
Ｕ（中央処理装置）１０１、ランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）１０２、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０
３、表示装置１０４、入力装置１０５、ハードディスク
１０６、モーション・キャプチャ・システム１０７、お
よびバスライン１０８を備えている。本装置は、例え
ば、汎用のワークステーションやパーソナルコンピュー
タにモーション・キャプチャ・システム１０７を接続し
たもので良い。

【００１８】ＣＰＵ１０１は、この装置全体の動作を制
御する処理装置である。ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１
が実行するプログラムをロードする領域や処理対象デー
タのワーク領域などに使用するメモリである。ＲＯＭ１
０３は、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）など
の基本的なソフトウエアや各種パラメータなどが格納さ
れている不揮発メモリである。表示装置１０４は、ＣＰ
Ｕ１０１の指示に応じて各種の情報を表示するディスプ
レイである。入力装置１０５は、ユーザが操作して本装
置に指示を与えるためのキーボードやマウスなどであ
る。ハードディスク１０６は、プログラムやデータを格
納する補助記憶装置である。モーション・キャプチャ・
システム１０７は、人の動きを撮影してモーションダン
プデータを取り込むシステムである。

【００１９】ユーザは、入力装置１０５を操作すること
により、モーション・キャプチャ・システム１０７を動
作させ、モーションダンプデータを取り込むことができ
る。取り込んだモーションダンプデータは、いったんハ
ードディスク１０６に格納される。また、ユーザは、入
力装置１０５を操作することにより、このモーションダ
ンプデータの形状を高精度に近似する自由曲線を求め
て、結果としてデータ圧縮する処理（図２などを参照し
て後に詳述する）を行なうことができる。表示の際に
は、求めた自由曲線に基づいて、元のモーションダンプ
データを所定の精度で近似するデータ列を生成出力（復
元）できる。求めた自由曲線を定義する係数データは、
ハードディスク１０６に格納される。

【００２０】この自由曲線を定義する係数データを読み
出して、例えばゲームプログラムとともにＣＤ−ＲＯＭ
などに格納する。そのＣＤ−ＲＯＭをゲーム機に装着し
てゲームを実行しているとき、必要に応じてその自由曲
線に基づいてデータ列を生成出力する。この自由曲線
は、元のモーションダンプデータを所定の精度で近似し
たものであるので、このデータ列を用いてゲーム中のキ
ャラクタに所定の動作をさせることができる。

【００２１】なお、元のモーションダンプデータを近似
する自由曲線を求めてデータ圧縮する本発明に係るデー
タ処理方法を実現する処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ
などの各種の記憶媒体で提供され、あらかじめハードデ
ィスク１０６にインストールされている。ＣＰＵ１０１
は、このプログラムをＲＡＭ１０３上に読み出して実行
することによりその処理を実行する。

【００２２】次に、図１の装置で実行するデータ処理プ
ログラムの手順を説明する。図２は、図１の装置で実行
する最適キーフレームの決定と自由曲線によるデータ圧
縮の処理の流れの概要を示すフローチャートである。前
提として、ハードディスク１０６に処理対象のモーショ
ンダンプデータが格納されているものとする。

【００２３】図３は、図２の処理の処理対象であるモー
ションダンプデータの例を示す。モーションダンプデー
タは、モーション・キャプチャ・システム１０７によ
り、例えば人の体の幾つかの測定点の動きを取り込んだ
データであるから、その測定点ごとのデータ（例えば、
肩の動きを示すデータ、ひじの動きを示すデータ、手首
の動きを示すデータ、…など）からなる。１つの測定点
についてのデータは、その測定点の動きを表す幾つかの
パラメータ（例えば、３次元座標や座標軸回りの角度な
ど）ごとのデータからなる。１つのパラメータについて
のデータは、そのパラメータの所定時間ごとのフレーム
データからなる。図３に示したモーションダンプデータ
の例は、ある測定点のあるパラメータについてのデータ
（例えば、人の鎖骨の回転角度）を示すものである。横
軸はフレーム番号（すなわち、時間）ｉを示し、縦軸は
そのパラメータのデータ値ｙを示す。ここではデータの
数をｎ＋１とし（したがって、ｉは０〜ｎ）、フレーム
番号ｉのデータ値をｙ_iで表す。以下では、このような
ある測定点のあるパラメータのデータに対する処理を説
明するが、他のパラメータのデータについての処理、お
よび他の測定点のパラメータのデータに対する処理も、
同様に行なわれる。

【００２４】図２の処理では、まずステップ２０１で、
モーションダンプデータを読み出し、キーフレーム候補
点を抽出する。例えば、処理対象のモーションダンプデ
ータのうち、始点のフレームと終点のフレーム、最
大点のフレームと最小点のフレーム、極大点のフレー
ムと極小点のフレーム、変曲点のフレーム、および
曲率半径の極小点のフレームを抽出して、最初のキーフ
レーム（候補点）とする。ステップ２０１の後、ステッ
プ２０２で、抽出したキーフレームをフレーム番号順に
並べて整理する。次に、ステップ２０３で、所定の削減
条件を満たすキーフレームを削減し残りのキーフレーム
を残す。削減条件としては、例えば始点、終点、最大
点、および最小点などの重要なキーフレームを除き、そ
れ以外のキーフレームから、隣り合うフレームがキーフ
レームとして抽出されていてかつそれらのキーフレーム
のデータ値の差が所定値以下の場合に一方のキーフレー
ムを削減する、などの条件を用いる。

【００２５】次に、ステップ２０４では、ステップ２０
２と同様にしてキーフレームをフレーム番号順に整理
（並び替え）する。ステップ２０５で、その時点で残っ
ているキーフレームデータに基づいて、元のモーション
ダンプデータ（図３）を近似する自由曲線を生成する。
以下、ステップ２０５の自由曲線の生成方法について詳
しく説明する。

【００２６】本発明では、真性のＢ−スプライン曲線の
式を若干変形したものである簡易Ｂ−スプライン曲線を
用いて自由曲線を表現する。図４は、簡易Ｂ−スプライ
ン曲線による表現例を示す。ｘ軸はフレーム（時間軸）
を示し、ｙ軸はデータ値を示す。各フレームのデータ値
に対し、４０１〜４０３などのように好適なキーフレー
ムｉ₀，ｉ₁，ｉ₂，…，ｉ_m，…を抽出し（キーフレーム
の点をコントロールポイントと呼ぶ）、該コントロール
ポイントのデータ値Ｑ₀，Ｑ₁，Ｑ₂，…，Ｑ_im，…を用
いて簡易Ｂ−スプライン曲線４１１，４１２を表現す
る。簡易Ｂ−スプライン曲線は、下記の数１の（１）〜
（５）式で表現される。

【００２７】

【数１】

【００２８】数１の（１）〜（５）式の表現を下記数２
〜数４の（６）〜（１２）式のように書き直す。

【００２９】

【数２】

【００３０】

【数３】

【００３１】

【数４】

【００３２】数２〜数４の（６）〜（１２）式により、
簡易Ｂ−スプライン曲線は下記数５の（１３）式で表さ
れる。

【００３３】

【数５】

【００３４】この（１３）式で元のモーションダンプデ
ータ（図３）を近似し、最小２乗法を用いて、誤差の２
乗の総和が最小になるように各コントロールポイントの
データ値Ｑ_mを決定する。その条件式は、次の数６で与
えられる。

【００３５】

【数６】

【００３６】なお、ここでは重み係数ｗ_iを導入し、有
意と考えられるキーフレームは、他のフレームよりもそ
の重みを増して処理し、ｙ（ｘ）で与えられる近似式を
なるべくそれらのキーフレームのデータ値の近傍を通過
するようにしている。重み係数ｗ_iは、各フレームの有
意性（元のモーションダンプデータの形状を近似する上
で、どれ程の意味を持つかの度合い）に基づいて決定す
ればよいが、例えば、始点、終点、最大点、および最小
点はｗ_i＝１０とし、極大点（最大点を除く）や極小点
（最小点を除く）はｗ_i＝５とし、変曲点はｗ_i＝２と
し、その他のキーフレームはｗ_i＝１とする、というよ
うに適宜決めればよい。

【００３７】数６は変分問題であり、その停留原理は次
の数７で与えられる。すなわち、数７を解くことによ
り、数６の条件式を満たすＱ_mを求めることができる。

【００３８】

【数７】

【００３９】数７から下記の数８を導ける。

【００４０】

【数８】

【００４１】数８を整理すると、下記の数９となる。

【００４２】

【数９】

【００４３】数９は、下記の数１０の（１８）式のよう
におくと、（１９）式になる。

【００４４】

【数１０】

【００４５】この（１９）式は、Ｑ_m（ｍ＝０，１，
…，ｎ_m−１）についてのｎ_m元連立一次方程式であるか
ら、これを解くことによりＱ_mを求めることができる。
Ｑ_m（ｍ＝０，１，…，ｎ_m−１）が決定されれば、その
Ｑ_mを数５の（１３）式に代入することにより、元のモ
ーションダンプデータ（図３）を近似する自由曲線（簡
易Ｂ−スプライン曲線）が求められたことになる。以上
のようにして、図２のステップ２０５の自由曲線の生成
が実行される。

【００４６】ステップ２０５で自由曲線を求めた後、ス
テップ２０６で最適化の判定を行なう。最適化の判定
は、例えば、求めた自由曲線と元のモーションダンプデ
ータとの２乗平均誤差や最大乖離度を算出し、それらの
値が所定値以内に収まっているか（すなわち、所定の近
似度で元のモーションダンプデータを近似する自由曲線
が得られたか）を判断することなどにより行なえばよ
い。ステップ２０６でさらに最適化が必要と判断された
ら、再びステップ２０３に戻って、別の削減条件でキー
フレームを外す処理からやり直す。ステップ２０３〜２
０６の処理は上述したのと同じである。ステップ２０６
で最適化がなされたと判断した場合は、その時点のコン
トロールポイントのデータ値Ｑ_mをハードディスク１０
６に格納する。これらのデータは例えば、ゲームプログ
ラムとともにＣＤ−ＲＯＭなどに格納し、ゲーム中に必
要に応じてその自由曲線に基づいて各フレームの表示デ
ータを生成して表示することにより、ゲーム中のキャラ
クタに所定の動作をさせることができる。

【００４７】なお、簡易Ｂ−スプライン曲線は、真性の
Ｂ−スプライン曲線の式を簡易な形に変形したものであ
る。真性のＢ−スプライン曲線の式を数１１に示す。

【００４８】

【数１１】

【００４９】簡易Ｂ−スプライン曲線を表す数１の
（３）式と上記数１１の式とを比較すれば分かるよう
に、真性Ｂ−スプラインではｘ軸方向のデータ値ｘ
（η）がパラメータηの３次式で表現されているのに対
し、簡易Ｂ−スプライン曲線ではデータ値ｘをパラメー
タηと線形的に関係付けている。これにより、データ値
ｘとパラメータηとが１対１に対応し、計算は容易で速
く行なえるようになる。また、ｙ軸方向のデータ値ｙ
（η）については、真性Ｂ−スプラインの式をそのまま
簡易Ｂ−スプラインでも用いる。

【００５０】従来のＣＧツールでは、主に３次エルミー
ト曲線による最適スプライン化圧縮が用いられていた。
この技術により得られる圧縮データとしては、最適スプ
ライン化のために選択されたキーフレームごとのフレー
ム番号、データの値、およびデータの傾きの３つのデー
タが１セットとなり、選択されたキーフレームの数だけ
必要となる。一方、上述の本発明の実施の形態で用いて
いるＢ−スプライン曲線によれば、最適スプライン化の
ために選択されたキーフレームごとのフレーム番号とデ
ータの値との２つのデータが１セットとなり、選択され
たキーフレームの数だけ必要となる。したがって、３次
エルミート曲線によるデータ圧縮に比べて圧縮率を改善
することができる。

【００５１】図７に上述の発明の実施の形態の技術を用
いて、正弦波の形状に近いモーションダンプデータ（黒
点で示してある）を近似した例を示す。７０１〜７０６
に示す点がキーフレームの位置のコントロールポイント
であり、７１１〜７１３はこれらのコントロールポイン
トを連結した直線である。７２０はこれらのコントロー
ルポイントから生成した簡易Ｂ−スプライン曲線を示
す。少ないコントロールポイントで高精度に元のデータ
を近似できることが分かる。なお、上記実施の形態の手
法では、生成した簡易Ｂ−スプライン曲線が元のモーシ
ョンダンプデータの始点７２１および終点７２２を通る
かどうかは不定である。また、始点および終点位置のコ
ントロールポイント７０１，７０６は、始点および終点
に一致しているわけではないので、始点および終点にお
けるデータ値は計算で求める必要がある。

【００５２】次に、上記の実施の形態に関する第１の変
形例を説明する。上記実施の形態の手法では、生成した
簡易Ｂ−スプライン曲線がモーションダンプデータの始
点および終点を必ず通るとは限らない。しかし、モーシ
ョンダンプデータの始点および終点のデータ値は、モー
ション上重要で有意な値といえるので、生成した簡易Ｂ
−スプライン曲線がモーションダンプデータの始点およ
び終点を必ず通るようにしたい。そこで、第１の変形例
では、モーションダンプデータの両端、すなわち始点の
キーフレーム位置のコントロールポイントＱ₀の前、お
よび終点のキーフレーム位置のコントロールポイントＱ
_nm-1の後に、コントロールポイントを追加し、これによ
り、生成した簡易Ｂ−スプライン曲線がモーションダン
プデータの始点および終点を必ず通るようにした。

【００５３】具体的には、上記実施の形態の数１の
（１）式および（５）式を下記の数１２の（１）’式お
よび（５）’式に置き換える。数１の（１）式および
（５）式と、数１２の（１）’式および（５）’式との
違いは、Ｑ_-1とＱ_nmの変数が追加されたことにある。

【００５４】

【数１２】

【００５５】（２）〜（４）式は数１と同じものとすれ
ばよい。また、Ｑ₀〜Ｑ_m〜Ｑ_nm-1は上記実施の形態の手
法により求めることができる。

【００５６】（１）’式が始点（ｘ＝ｉ₀＝０，ｙ
（ｉ₀）＝ｙ₀）を必ず通るためには、次の数１３を満足
するようにＱ_-1の値を決めればよい。

【００５７】

【数１３】

【００５８】同様に、（５）’式が終点（ｘ＝ｉ_nm-1＝
０，ｙ（ｉ_nm-1）＝ｙ_nm-1）を必ず通るためには、次の
数１４を満足するようにＱ_nmの値を決めればよい。

【００５９】

【数１４】

【００６０】以上により、新たなデータとして上述のＱ
_-1とＱ_nmを追加することにより、簡易Ｂ−スプライン曲
線がモーションダンプデータの始点および終点を必ず通
るようにできる。

【００６１】次に、上記の実施の形態に関する第２の変
形例を説明する。上記第１の変形例により簡易Ｂ−スプ
ライン曲線がモーションダンプデータの始点および終点
を必ず通るようにできる。しかし、第１の変形例では新
たにデータを追加しなければならず、圧縮率を上げる観
点からは、できればそのようなデータは追加したくな
い。また、生成した簡易Ｂ−スプライン曲線がモーショ
ンダンプデータの始点および終点を通ることは保証され
るが、その始点および終点におけるデータ値は計算で求
めなければならない。一方、ゲーム映像の制作において
は、モーション補間計算などで始点および終点のデータ
値を直接用いることが多く、必要であるときにコントロ
ールポイントのデータ値から始点や終点のデータ値を算
出するのでは面倒である。

【００６２】そこで、第２の変形例では、上記実施の形
態で用いた簡易Ｂ−スプラインの式を変形し、モーショ
ンダンプデータの始点および終点とコントロールポイン
トとが必ず一致するようにした。具体的には、上記数１
の（１）〜（５）式を、例えば下記の数１５の（１）”
〜（５）”に変更することができる。

【００６３】

【数１５】

【００６４】数１５の（１）”式は、数１の（１）式の
Ｑ₀を始点のデータ値ｙ₀に置き換え、さらに第２項目の
係数の括弧で囲まれている部分３η³−６η²＋４にｆ１
（η）＝−η＋１を加え、第３項目の係数の中括弧で囲
まれている部分−３（η−１）³−６（η−１）²＋４に
ｇ１（η）＝η−１を加えた式である。数１５の
（２）”式は、数１の（２）式のＱ₀を始点のデータ値
ｙ₀に置き換えた式である。数１５の（３）”式は、数
１の（３）式と同じ式である。数１５の（４）”式は、
数１の（４）式のＱ_nm-1を終点のデータ値ｙ_n-1に置き
換えた式である。数１５の（５）”式は、数１の（５）
式のＱ_nm-1を終点のデータ値ｙ_n-1に置き換え、さらに
第２項目の係数の括弧で囲まれている部分３η³−６η²
＋４にｆ２（η）＝−ηを加え、第３項目の係数の中括
弧で囲まれている部分−３（η−１）³−６（η−１）²
＋４にｇ２（η）＝ηを加えた式である。

【００６５】以上の式の変形は、η＝０のとき（１）”
式が必ず始点のデータ値ｙ₀となり、η＝ｉ_nm-1のとき
（５）”式が必ず終点のデータ値ｙ_n-1となるようにし
たものである。また、Ｂ−スプラインではアフィン性を
保つために、各項の係数の和が１になるようにしなけれ
ばならないが、その条件を満たすように変形したもので
ある。これにより、始点および終点をコントロールポイ
ントとして扱うと同時に、始点および終点を必ず通るよ
うにできる。したがって、ゲーム映像の制作において不
可欠なモーション補間計算などのためのデータ（始点お
よび終点）を直接利用できる。

【００６６】なお、上記数１５の（１）”〜（５）”式
のように変形したことに伴い、数２〜数４の（６）〜
（１２）式は、下記の数１６〜数１７の（６）”〜（１
２）”式に置き換える。その後は、（１３）式以降の処
理と同様にすればよい。

【００６７】

【数１６】

【００６８】

【数１７】

【００６９】図８は、図７と同様の正弦波の形状に近い
モーションダンプデータ（黒点で示してある）を上記第
２の変形例の手法で近似した例を示す。８０１〜８０６
に示す点がキーフレームの位置のコントロールポイント
であり、８１１〜８１３はこれらのコントロールポイン
トを連結した直線である。８２０はこれらのコントロー
ルポイントから生成した簡易Ｂ−スプライン曲線を示
す。少ないコントロールポイントで高精度に元のデータ
を近似でき、さらに始点と終点をコントロールポイント
として扱うと同時に、始点および終点を必ず通るように
曲線が生成されていることが分かる。

【００７０】また図１０に、発明が解決しようとする課
題の欄で説明した図９のモーションダンプデータを対象
として、上述した第２の変形例の手法で求めたコントロ
ールポイントを直線で連結したグラフを示す。黒丸の点
がコントロールポイントである。図１１に、そのコント
ロールポイントから生成した簡易Ｂ−スプライン曲線を
示す。図から分かるように、少ないコントロールポイン
トで元のモーションダンプデータを高精度に近似する曲
線が得られることが分かる。

【００７１】次に、上記の実施の形態に関する第３の変
形例を説明する。上記実施の形態の手法ではキーフレー
ムは、始点、終点、最大点、最小点、極大点、極小点、
変曲点、および曲率半径の極小点を抽出してキーフレー
ムとしている。しかし、キーフレームが多く存在する部
分と少ない部分がある場合など、分布に偏りがある場合
がある。この場合、多い部分の不要と思われるキーフレ
ームを削除し、少ない部分にキーフレームを充当した
い。

【００７２】そのため、第３の変形例では、モーション
ダンプデータを機械的に分割し、それぞれの区間で上記
実施の形態の手法で簡易Ｂ−スプライン曲線を生成す
る。そして、各区間で、生成した簡易Ｂ−スプライン曲
線と元のモーションダンプデータとの間で２乗平均誤差
を算出し、該２乗平均誤差が最小の区間のキーフレーム
（その区間のキーフレームの中で、生成した簡易Ｂ−ス
プライン曲線と元のモーションダンプデータとの誤差が
最も小さいキーフレームを選ぶ）をはずし、２乗平均誤
差が最大の区間に充当する（その区間のデータ誤差が最
も大きい個所にキーフレームを置く）。また、２乗平均
誤差が最小の区間以外の区間であって、指定された２乗
平均誤差の値より大きい２乗平均誤差を持つ区間に対し
ては、新たにキーフレームを追加する（その区間のデー
タ誤差が最も大きい個所にキーフレームを置く）。以上
により、キーフレームの分布の偏りを排除することがで
きる。

【００７３】キーフレームの分布の偏りを排除する手法
としては、次の第４の変形例のようにしてもよい。第４
の変形例は、モーションダンプデータが大きく変化して
いる区間より平坦な区間に重点的にキーフレームを置く
ものである。

【００７４】具体的には、図２のステップ２０３におけ
るキーフレームの削減処理を、以下のようにする。まず
すべてのキーフレーム候補点（始点、終点、最大点、最
小点、極大点、極小点、変曲点など）について、初期値
が０であるフラグ値flag[m]（ｍは整列後フレーム番号
であり、ｍ＝０，１，…，ｎ_m−１）を用意する。次
に、重要なキーフレームのフラグ値flag[m]を４とす
る。ここでは、始点および終点のフラグ値を４とする。
次に、すべての隣合うキーフレーム候補の高さの差が条
件以上あれば各フラグ値に１を加える処理を行なう。す
なわち、｜ｙ_im−ｙ _im+1｜≧α（ｙ_max−ｙ_min）が成り
立つか否かを判定し、成り立つ場合はflag[m]およびfal
g[m+1]をインクリメントする。

【００７５】図５（ａ）〜図５（ｈ）は、それぞれフラ
グ値のパターンを示す。黒丸の点はキーフレームの点を
示す。この黒丸の上下の位置関係はそのキーフレームデ
ータ値の大小関係を示す（上側にある点のデータ値は大
きく、下側にある点のデータ値は小さい）。黒丸と黒丸
をつなぐ線分に付してある「大」は、これらの点が上記
条件｜ｙ_im−ｙ_im+1｜≧α（ｙ_max−ｙ_min）を満たす隣
り合うキーフレームであることを示す。「小」は、上記
条件を満たさない隣り合うキーフレームであることを示
す。黒丸の近傍に記載した「１」や「２」の数字は、そ
のキーフレームのフラグ値flag[m]を示す。

【００７６】さらに、あるキーフレーム候補点の近傍の
モーションダンプデータの平均点傾きを求め、それが条
件以下であればフラグ値に１を加える。図６に、そのよ
うなキーフレーム候補点６０１を示す。ここで、近似直
線式をｙ＝ａ₀＋ａ₁・ｘとおくと、最小２乗法により、
ａ₀，ａ₁は次の数１８で与えられる。以上のようにし
て、平坦な区間の中央付近のフラグ値を大きくしてや
り、その後、フラグ値が１以下のキーフレーム候補を削
減するようにする。

【００７７】

【数１８】

【００７８】これにより、上記実施の形態では削減され
てしまう図６のキーフレーム６０１などが削減されなく
なるので、キーフレームの分布の偏りを無くすことがで
きる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一連のディジタルデータ列からそのデータ列の形状を近
似する自由曲線を生成する場合に、簡易Ｂ−スプライン
曲線を用いているので、より少ないデータで高精度に元
のデータの形状を近似することができる。また、簡易Ｂ
−スプライン曲線がモーションダンプデータの始点およ
び終点を必ず通るようにできるので、複数のモーション
・スプライン・データを接合する際に連続的に接合でき
る。また、始点および終点をコントロールポイントとし
て扱うと同時に、始点および終点を必ず通るように曲線
を生成できるので、ゲーム映像の制作において不可欠な
モーション補間計算などのためのデータ（始点および終
点）を直接利用できる。さらに、キャラクタの異なる動
きのスムーズな補間による滑らかな連続モーションの生
成に利用できる。キャラクタの動きをスローモーション
再生する場合もスムーズな動きを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るデータ処理装置のブ
ロック構成図

【図２】自由曲線によるデータ圧縮の処理の流れの概要
を示すフローチャート図

【図３】処理対象であるモーションダンプデータの例を
示す図

【図４】簡易Ｂ−スプライン曲線の表現例を示す図

【図５】フラグ値のパターンを示す図

【図６】平坦部の中央部付近にキーフレームを設ける例
を示す図

【図７】簡易Ｂ−スプライン曲線補間の結果（その１）
を示す図

【図８】簡易Ｂ−スプライン曲線補間の結果（その２）
であり、始点と終点を必ず通る例を示す図

【図９】モーションダンプデータの例を示す図

【図１０】コントロールポイントを直線で連結したグラ
フを示す図

【図１１】簡易Ｂ−スプライン曲線補間の結果の例を示
す図

【図１２】従来のＣＧソフトによる３次エルミート曲線
補間例を示す図

【符号の説明】１０１…ＣＰＵ（中央処理装置）、１０２…ランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）、１０３…リードオンリメモリ
（ＲＯＭ）、１０４…表示装置、１０５…入力装置、１
０６…ハードディスク、１０７…モーション・キャプチ
ャ・システム。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一連のディジタルデータ列から、該データ
列の形状を近似する最適化自由曲線を求めるデータ処理
方法において、前記最適化自由曲線を、ｙ軸方向のデータ値はＢ−スプ
ライン曲線の式で表現し、ｘ軸方向はＢ−スプライン曲
線のパラメータと線形関係になる式で表現した簡易Ｂ−
スプライン曲線で表すことを特徴とするデータ処理方
法。
【請求項２】前記ｙ軸方向のデータ値を表現するＢ−ス
プライン曲線の式が、該Ｂ−スプライン曲線の形状を決
定するコントロールポイントの始点および終点が、前記
一連のディジタルデータ列の始点と終点に一致するよう
に変形したものである請求項１に記載のデータ処理方
法。
【請求項３】前記ｙ軸方向のデータ値を表現するＢ−ス
プライン曲線の式に対し、前記一連のディジタルデータ
列の始点の位置の前、および終点の位置の後に、新たに
コントロールポイントを設定し、該コントロールポイン
トのデータ値を、生成したＢ−スプライン曲線が前記一
連のディジタルデータ列の始点および終点を通るように
設定した請求項１に記載のデータ処理方法。
【請求項４】一連のディジタルデータ列から、該データ
列の形状を近似する最適化自由曲線を求めるデータ処理
方法において、前記一連のディジタルデータ列から、始点、終点、最大
点、最小点、極大点、極小点、変曲点、および／または
曲率半径の極小点を、キーフレームとして自動抽出する
キーフレーム抽出ステップと、前記自動抽出したキーフレームから所定の削減条件を満
たすキーフレームを削減するキーフレーム削減ステップ
と、削減後に残ったキーフレームから元のデータ列を近似す
る自由曲線であって、ｙ軸方向のデータ値はＢ−スプラ
イン曲線の式で表現し、ｘ軸方向はＢ−スプライン曲線
のパラメータと線形関係になる式で表現した簡易Ｂ−ス
プライン曲線で表わす自由曲線を生成する自由曲線生成
ステップと、生成した自由曲線が所定の近似度で元のデータ列を近似
しているか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにより所定の近似度で元のデータ列を
近似していると判定された場合、その自由曲線を定義す
るデータを記憶するステップとを備えたことを特徴とす
るデータ処理方法。
【請求項５】請求項１から３の何れか１つに記載のデー
タ処理方法に係るプログラムを格納したことを特徴とす
る記憶媒体。