JPH11328439A

JPH11328439A - アニメーションの生成方法およびコンピュータグラフイックス

Info

Publication number: JPH11328439A
Application number: JP12576098A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Watanabe; 將弘渡邊; Norito Watanabe; 範人渡辺; Kenji Shiiba; 謙司椎葉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 1999-11-30
Anticipated expiration: 2018-05-08
Also published as: JP3467406B2

Abstract

(57)【要約】【課題】多数のモデルに対して自然なアニメーションを
簡単に作成する。【解決手段】モデルの性別や年齢、体力などを設定する
モデル特性テーブル８、仮想空間の気温や光度、風力な
どを設定する環境状態テーブル９、基本動作に確率的に
付加する動作と頻度を設定する確率的動作テーブル９、
指定動作順に１周期分のフレーム数や動作パス及びテー
ブル７〜９から使用するデータの識別番号とからなるス
ケジュールを設定した動作スケジュールテーブル６を有
し、ユーザインターフェース１０から設定される。動作
選択手段２はスケジュールテーブル６を参照し、最適な
動作データを動作データベース２１から取り出し、フレ
ーム毎に確率的動作の合成などを決定し、合成動作生成
手段３で合成データによる各関節のモーションデータを
復元し、移動量生成手段４で前回フレームからの移動量
を風力等により修正して求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動作データを元に
作成するアニメーションに係り、特にモデルに適用する
動作データの多様で自律的な変更を可能にしたアニメー
ション生成方法と、そのコンピュータグラフイックスに
関する。

【０００２】

【従来の技術】３次元アニメーションの生成方法とし
て、キーフレームアニメーションが周知であるが、この
アニメーションは人間などの自然な動作を表現すること
が難しい。このため、現実の動作を撮像して再生するモ
ーションキャプチャの方法がある。しかし、モーション
キャプチャはデータ量が多くなるので、動作データを編
集して新たな動作を作成するのに困難がある。

【０００３】この問題の解決策の一つとして、特開平４
−７１０７８号に提案されている「多関節物体の動作表
現方法」がある。ここでは、モーションキャプチャされ
た動作データをフーリエ級数（ＦＦＴパラメータ）化
し、複数の動作データを補間することでアニメーション
を生成する。また、オペレータが基本動作を修飾する
「副詞」を指定することで、例えば基本動作の“歩く”
を「副詞」の“楽しく”で修飾した、“楽しく歩く”の
動作表現を可能にしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した引用例の方法
は、モーションキャプチャされた複数の基本動作の間を
補間したり、基本動作から指定した「副詞」の変更動作
を生成するなど、モーションキャプチャされたデータを
基に新たな動作を生成することが容易になる。

【０００５】しかし、基本動作を修飾するため「副詞」
を指定した以降のフレームの修飾動作は固定となる。ま
た、多数のモデルに対して同一の「副詞」で修飾する
と、モデルが違う場合にも同一の修飾動作となり、全体
としてみると不自然なアニメーションになる。このた
め、より自然なアニメーションを生成するには、フレー
ム毎、かつモデル毎に動作を変更するための「副詞」を
頻繁に指定しなければならず、オペレータの作業量が膨
大になるという問題点がある。

【０００６】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を克服し、自然で多様なアニメーションを簡単に作成
できるアニメーション生成方法とコンピュータグラフイ
ックスを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明は、複数のモデルについての複数の周期的動作デー
タや、その周期的動作に追従する特徴的動作データを蓄
積している動作データベースより、所望の動作と経路
（パス）及びモデルを指定して複数のフレームからなる
アニメーションを生成する方法において、動作名、モデ
ルの固有的特性と能力的特性からなるモデル特性及びフ
レーム数を指定した動作スケジュールを参照し、前記動
作データベースから指定の動作名と固有特性に最適な周
期的動作データと指定の能力特性の反映に適応した第１
の特徴的動作データを選択し、前者の動作データを全フ
レームに反映すると共に、後者の動作データをフレーム
毎に前記能力特性の変化を評価して可変し、前者と後者
の動作データをフレーム毎に合成する。

【０００８】すなわち、モデルの特性に性別や年齢など
の固有的特性と共に体力などの能力的特性を設定し、前
者は最適な周期的動作データをの選択に使用し、後者は
選択した基本動作に対して“疲れ”などの修飾動作を合
成する場合に、フレーム毎に体力の低下を計算し、その
結果に応じて合成比率を変化させる。

【０００９】同様に、モデルが存在する仮想空間の気温
などの環境特性を設定し、“寒い”などの修飾動作を合
成する場合に、フレーム毎に気温の変化を計算し、その
結果に応じて合成比率を変化させる。

【００１０】また、本発明は、周期的動作データとその
周期的動作に追従する確率的動作データを蓄積してい
て、前記動作データベースから指定の動作名とモデル特
性に最適な周期的動作データを選択して全フレームに反
映すると共に、フレーム毎に指定の頻度から確率的動作
の実施の有無を判定し、実施する場合には当該フレーム
の周期的動作データに指定の動作名の確率的動作データ
を合成する。

【００１１】前記周期的動作データは“走る”、“歩
く”“止まる”など、前記確率的動作データは“手を挙
げる”、“首を振る”などであり、動作スケジュールで
前者の１つの動作名に対して後者の動作名と頻度が設定
されている。例えば、頻度が５０％であれば、２フレー
ム毎に乱数を発生して、その結果から確率的動作を合成
するか否かを決定する。これによれば、フレーム画面上
の多数のモデルに同じ確率的動作を設定した場合でもそ
の動作の実行は確率的となり、画一化されない。

【００１２】また、本発明は、動作データベースに周期
的動作データとその動作の遷移順序を示す複数の動作遷
移列を格納し、前記動作データベースから最適な周期的
動作データと共に、その最適な動作が先頭となる動作遷
移列を選択し、選択した周期的動作データから開始して
フレームを作成するとともに、フレーム毎に前記能力特
性の変化を評価してその変化がしきい値を越えたとき、
選択した動作遷移列の次の動作名の周期的動作データに
変更してフレームを作成する。あるいは、前記動作スケ
ジュールに環境特性を指定し、モデルの前記特徴的特性
および／または前記環境特性がフレーム毎に変化してし
きい値を越えたとき、前記周期的動作データの変更を行
なう。

【００１３】これによれば、スケジュール化された基本
の動作そのものを変更できる。例えば、体力が所定値以
下になると“走る”から“歩く”に変化したり、環境特
性で“雨”が降り出すと“歩く”から“走る”に変更す
ることができる。

【００１４】本発明のコンピュータグラフイックスは、
上記アニメーションの生成方法を実現する機能を備える
とともに、前記動作スケジュールの入力画面や各設定内
容に対応したメニュー画面を表示してユーザの入力を良
いにするユーザインターフェースを備えている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、コンピ
ュータグラフイックスによるアニメーション作成装置の
機能ブロック図を示す。

【００１６】アニメーション作成装置はデータベース
１、動作スケジュールを格納する動作スケジュールテー
ブル６、確率的に合成される動作を格納する確率的動作
テーブル７、モデル特性を格納するモデル特性テーブル
８、モデルの存在する仮想空間の環境特性を格納する環
境状態テーブル９、テーブル６〜９に情報を格納するユ
ーザーインターフェース１０、テーブル６〜９の設定内
容に基づき動作データベース２１からモデルに適用する
最適な動作データを選択する動作選択手段２、選択した
動作データと特徴量データなどを合成し、モデルの各関
節のモーションデータを作成する合成動作生成手段３、
モーションデータを基にパスに沿った移動量を生成する
移動量生成手段４、及びアニメーションを表示する表示
手段５から構成される。

【００１７】データベース１には、動作のカテゴリー毎
にモデル、関節構造、実データなどを階層構成した動作
データベース２１、モデル特性を格納したモデル特性デ
ータベース２２、モデルの関節構造を格納した関節構造
データベース２３、複数の動作遷移の組合せ（動作遷移
列）を格納した動作遷移データベース２４を有してい
る。

【００１８】図２は、一実施例による動作データベース
の構成を示す。動作データベース２１は、“歩く”など
の基本の動作毎に１周期分のデータを保持するサイクリ
ック動作データ部２１１、サイクリック動作部２１１か
ら抽出し、基本動作を“元気”、“疲れ”などの「副
詞」に応じて修飾した動作データを保持する特徴量デー
タ部２１２、“手を挙げる”“転ぶ”などの動作データ
を生データ（モーションキャプチャのままでＦＦＴ変換
していない）を保持するＲＡＷ動作データ部２１３、
“走る”⇒“歩く”⇒“止まる”のように、遷移条件に
応じて変化する動作の組合せを格納した動作遷移テーブ
ル２１４を有している。各動作データ部は動作のカテゴ
リー２１５、動作を行なうモデルの特性２１６、動作デ
ータの関節構造２１７、実動作データ２１８から構成さ
れている。実動作データ２１８は、ＦＦＴパラメータま
たはＲＡＷモーションデータである。

【００１９】図２の動作データベース２１の構成は、デ
ータベース１のもつモデル特性ＤＢ２２、関節構造ＤＢ
２３、動作遷移ＤＢ２４それぞれのデータから動作カテ
ゴリー毎に編集したもので、実際には他のデータベース
のデータとの接続関係を格納している。したがって、他
のデータベースの構成も図２から自明であり、その詳細
な説明は省略する。なお、図２の動作遷移テーブル２１
４は動作遷移データベース２４そのものであり、実際に
は動作データベース２１と別構成となる。

【００２０】図３は、モデルの関節構造を示している。
モデルを構成する関節は親子関係に階層付けられ、関節
間の位置と各関節の角度情報は親関節からの相対的な値
として管理される。例えば、最上位の親となる腰の関節
３１の位置情報を変更すると、関節３１の子となる首の
関節３２および股の関節３３も、仮想空間内での位置を
変更することができる。同様に、首の関節３２の子とな
る左肩の関節３４以降の関節など、全関節の位置を変更
できる。

【００２１】図４は、モデルの関節構造とＦＦＴモーシ
ョンデータの説明図を示す。サイクリック動作データ１
１１の例で、動作データの型４１、総関節数４２、関節
の位置情報４３、１周期のフレーム数４４および各関節
の角度情報をＦＦＴのパラメータ化した実データ４５に
より構成される。１周期のフレーム数が２０の場合、実
データは２０行存在する。各行は関節の親子の順に、ｘ
軸、ｙ軸およびｚ軸方向のＦＦＴパラメータ化された角
度情報が、動作の初期位置を示す直流データと変化位置
を示す交流データを交互に記述している。

【００２２】図５は、ＲＡＷモーションデータの説明図
を示す。ＲＡＷ動作データ１１３の例で、図４と同様に
動作データの型５１、総関節数５２、関節の位置情報５
３、ＲＡＷ動作データのフレーム数５４および実データ
５５が記述されている。サイクリック動作データとの違
いは、実データ５５が生の角度情報となる点である。

【００２３】図６は、ユーザーインターフェースの構成
を示す。ユーザーインターフェース１０は画面上に構成
される入出力手段で、モデルに適用する動作（例えば、
“歩く”）を選択する動作選択ボタン６１とその表示領
域６２、動作の１周期のフレーム数を入力する表示領域
６３、動作の経路（例えば、“パスＡ”）を選択する動
作パス選択ボタン６４とその表示領域６５、確率的動作
設定ボタン６６と設定した確率的動作テーブル７内の識
別番号の表示領域６７、モデル特性設定ボタン６８と設
定したモデル特性テーブル８内の識別番号の表示領域６
９、環境状態設定ボタン６１０と設定した環境状態テー
ブル９内の識別番号の表示領域６１１、一連のスケジュ
ールの設定状態を一覧表示するスケジュール表示領域６
１５及び総フレーム表示領域６１６が設けられている。
なお、ユーザインターフェース１０のその他の構成は、
以下の説明で明らかになる。

【００２４】次に、本実施例によるアニメーションの生
成動作を説明する。まず、ユーザがインターフェース１
０により行なう動作スケジュールの作成、及びテーブル
６〜９の設定について説明する。上述の選択ボタンまた
は設定ボタンをオン（押）すると、ユーザーインターフ
ェース１０に内蔵するメニュー処理機能（図示なし）が
起動し、該当するメニュー画面が表示される。

【００２５】図７に、動作選択メニューの一例を示す。
ユーザーが動作メニュー画面から任意の動作を選択する
と、ユーザーインターフェース１０はその動作を選択動
作表示領域６２に表示する。

【００２６】図８に、パス選択メニューの一例を示す。
パスＡ〜Ｃは経路座標が設定されているパス、オブジェ
クトＡ，Ｂは目的地の座標が設定されているパスであ
る。止まったままの動作は“パスなし”となる。各パス
には識別番号が付与されていて、ユーザの選択したパス
の識別番号が動作パス表示領域６５に示される。

【００２７】図９に、動作パスの説明図を示す。仮想空
間内に、人間のモデル９１と始点９３と終点９４を持つ
曲線９２およびオブジェクト９５が存在する。曲線９２
や立方体９５には名前が付与されている。曲線９２が経
路座標の設定された固定パスである。動作パスとしてオ
ブジェクト９５を指定した場合、人間モデル９１は、仮
想空間内の現在地からオブジェクト９５の方向に直進す
る仮想的なパス９６を想定して、指定動作を行なわせ
る。また、特定のオブジェクトを設定しないで、例え
ば、人間モデル９１が現在向いている方向に対し、仮想
的パス９７を想定して、指定動作を行なわせることも可
能である。

【００２８】図１０に、確率動作設定メニューの一例を
示す。確率的動作設定ボタン６６を押すと、確立動作設
定メニュー画面が表示される。この画面上で、確率的動
作表示領域１０１に登録番号を入力する。次に、動作選
択領域１０２から確率的動作を行なうもの、例えば“手
を振る”を選択し、頻度入力表示領域１０３にその動作
を実行する頻度、例えば“３０％”を入力する。登録ボ
タン１０５を押すと、選択した確率的動作とその頻度が
確率的動作一覧表示領域１０４に表示される。

【００２９】複数の確率的動作を設定する場合は、上記
手順を繰り返す。確率的動作一覧表示領域１０４の内容
を変更する場合、該当の行を指示して削除ボタン１０６
を押し、内容の削除後に再設定する。終了ボタン１０７
を押すと、確率的動作表示領域１０４に表示している内
容が確率的動作テーブル７に格納される。このように確
率的動作の設定後、ユーザは図６の入力画面の領域６７
に登録番号を入力し、動作スケジュールに使用する確率
的動作を設定する。

【００３０】図１１に、モデル特性設定メニューの一例
を示す。モデル特性設定ボタン６８を押すと、モデル特
性設定メニュー画面が表示される。ここでは、識別番号
表示領域１１１に特性番号を入力し、モデル特性入力領
域１１２にモデル特性を設定する。モデル特性として種
類１１３、性別１１４、年齢１１５、体力１１６、体調
１１７などを入力できる。体力は、例えば１０点満点で
任意に採点する。設定終了ボタン１１８を押すと、入力
した情報がモデル特性テーブル８に格納される。モデル
特性の設定後、ユーザは入力画面の領域６９に特性番号
を入力し、動作スケジュールに使用するモデル特性を設
定する。

【００３１】図１２に、環境状態設定メニューの一例を
示す。環境状態設定ボタン６１０を押すと、環境状態設
定メニュー画面が表示される。ここでは、識別番号表示
領域１２１に環境番号を入力し、環境状態入力領域１１
２に環境状態を設定する。環境特性として気温１２３、
光度１２４、風力（風速）１２５などが入力できる。終
了ボタン１２６を押すと、入力した環境情報が環境状態
テーブル９に格納される。環境状態の設定後、ユーザは
入力画面の領域６１１に環境番号を入力し、動作スケジ
ュールに使用する環境特性を設定する。

【００３２】一連のメニューにより選択した動作やパ
ス、及び設定テーブル７〜９の識別情報は、動作スケジ
ュール毎に設定したフレーム数と共にユーザーインター
フェース１０の入力画面に表示される。この状態で、ス
ケジュール登録ボタン６１２を押すと、スケジュール表
示領域６１５に動作、フレーム数、動作パス、確率的動
作、モデル特性及び環境状態からなる動作スケジュール
が表示される。

【００３３】ユーザーは上述の入力を繰り返し、スケジ
ュール表示領域６１５に複数の動作スケジュールを表示
していく。表示中のスケジュールを変更する場合、変更
するスケジュール行を選択して情報を変更し、スケジュ
ール変更ボタン６１３を押す。また、表示中のスケジュ
ールを削除する場合、削除するスケジュールの行を選択
し、スケジュール削除ボタン６１４を押す。なお、現在
表示中の全スケジュールの総フレーム数は、総フレーム
表示領域６１６に表示される。

【００３４】表示した動作スケジュールは、アニメーシ
ョン生成ボタン６１７を押すと動作スケジュールテーブ
ル６に格納される。なお、終了ボタン６１８を押すと、
各テーブルに格納した情報が破棄され、アニメーション
を生成せずに終了する。

【００３５】次に、アニメーション作成の処理手順を説
明する。ユーザーインターフェース１０でスケジュール
テーブル６の設定が終了し、アニメーション生成ボタン
６１７が押されると、動作選択手段２が起動される。

【００３６】図１３に、動作選択手段の処理フローを示
す。動作選択手段２は、まず動作スケジュールテーブル
６を参照し、作成しようとしているアニメーションが最
終フレームかチェックする（ｓ１０）。最終フレームで
なければ、動作データの選択処理（ｓ１１）から動作遷
移の選択処理（ｓ１４）まで実行し、次段の合成動作生
成手段を起動（ｓ１５）して、一フレームの処理を終了
する。

【００３７】図１４に、動作データ選択処理（ｓ１１）
の詳細を示す。まず、現在のフレームが、動作スケジュ
ールテーブル６の新たな動作スケジュールか判定する
（ｓ１１１）。新たなスケジュールであれば、テーブル
６からそのスケジュールに指定された動作名とモデル特
性番号を取得し（ｓ１１２）、モデル特性テーブル８か
ら該当のモデル情報を取得する（ｓ１１３）。そして、
動作データベース２１から指定の動作とモデルに最適な
動作データを検索する（ｓ１１４）。

【００３８】このとき、指定の動作とモデルが完全に一
致するデータがあるかチェックし（ｓ１１５）、完全に
一致する動作データがあればそれを選択する（ｓ１１
６）。完全に一致する動作データのない場合、検索した
中で指定のモデル特性に最も近い動作データを選択する
（ｓ１１７）。

【００３９】例えば、スケジュールで指定の動作が「歩
く」に対して、そのフレームにおけるモデル特性が「人
間」・「男性」・「２５歳」であれば、動作選択手段２
は動作データベース２１を検索し、カテゴリーが「歩
く」の動作データで、上記モデル特性が完全に一致する
動作データの選択を試みる。そして、完全に一致するデ
ータがない場合は、指定の動作が一致し、モデル特性の
「人間」、「男性」、「２５歳」の順に近いものを検索
する。通常、「歩く」の動作データに対し「人間」、
「男性」は用意されているので、年齢が２５歳に最も近
い動作データが選択される。

【００４０】次に、動作選択手段２は確率的動作の選択
処理を行なう（ｓ１２）。図１５に、確率的動作の選択
処理の詳細を示す。まず、現在の動作に対し確率的動作
を選択済みかチェックする（ｓ１２１）。既に確率的動
作が選択されている場合は、本処理を終了する。

【００４１】確率的動作が選択されていない場合、全登
録データに対する処理が終了するか又は１つの確率的動
作を決定するまで以下の処理が繰り返される。このた
め、動作スケジュールの登録番号で確率的動作テーブル
７を参照し、設定されている確率的動作の全データ数を
取得し、その登録データ数を越えるまで以下の処理を繰
り返す（ｓ１２２）。

【００４２】確率的動作データの動作名と頻度を取得し
（ｓ１２３）、その頻度から今回、乱数を発生させるか
判定する（ｓ１２４）。例えば、頻度が５０％であれ
ば、２フレーム毎に乱数を発生させる。乱数を発生した
場合（ｓ１２５）、その乱数が特定値より大きいかチェ
ックする（ｓ１２６）。この例では、乱数が０．５より
大きいか判定し、大きい場合は現在の動作に確率的動作
を付加する（ｓ１２７）。確率的動作が決定された場合
は直ちに本処理を終了する。

【００４３】例えば、図６の動作スケジュールで「走る
（フレーム数７５、パスＣ）」に設定されている登録１
の確率的動作が、図１０の「手を振る（頻度３０％）」
と「首を振る（頻度５０％）」の２つとする。この場
合、「手を振る」確率的動作を付加するか否かは、「走
る」のフレーム数７５中でその３０％、つまり３フレー
ム毎に乱数を発生させて評価する。同様に、「首を振
る」動作は２フレーム毎に乱数を発生させて評価する。
乱数が、例えば０．５を越えた場合に、そのフレームで
確率的動作を実施する。

【００４４】本実施例の確率的動作は基本動作の終了ま
で実行され、１つの確率的動作の実行中は他の確率的動
作の評価は中止する。つまり、単位の動作スケジュール
における確率的動作は１つのみとなる。これは複数の確
率的動作が同時的に成立すると、人間の動作としては不
自然になるためである。このため、１つの動作スケジュ
ールに複数の確率的動作が設定されている場合、その動
作の選択と実施の要否の両方を乱数発生によって決定す
る。

【００４５】次に、動作選択手段２は、環境状態による
合成動作の選択処理を行なう（ｓ１３）。図１６に、環
境状態による合成動作選択処理の詳細を示す。ここで
は、図１２の環境特性（気温、光度、風力）を例に説明
する。

【００４６】まず、スケジュール中の環境番号から環境
状態テーブル８を参照し、設定されている気温が特定値
（ここでは、１０度）以下か判定する（ｓ１３１）。特
定値以上の場合、「寒い」という特徴量データの合成比
率は０とする（ｓ１３２）。気温が特定値以下の場合、
「寒い」の合成比率は、例えば、合成比率＝１０−気温
＋１００（％）によって求める（ｓ１３３）。

【００４７】この“寒い合成比率”は、後述の各ＦＦＴ
パラメータの合成処理で、「寒い」のＦＦＴデータに乗
算される。ちなみに、特徴量データ部２１２に格納され
ている「寒い」のＦＦＴデータは、体を「ぶるぶる」振
るわせる動作データで、それを合成比率でデータを増減
して基本動作に付加される。なお、“寒い合成比率”
は、気温のステップ変化に対応する値として求めてもよ
い。

【００４８】次に、設定されている光度の値が「夜」で
あるかを判定する（ｓ１３４）。「夜」でない場合は、
動作パスに対する“ズレなし”とする（ｓ１３５）。
「夜」の場合は、モデルが曲線パスに沿って方向を修正
しながら移動するときに、暗いので修正する方向の角度
に誤差を生じるとみて、後述の移動量生成で算出する方
向の角度に対して、例えば“＋２０％のズレ”を設定す
る（ｓ１３６）。

【００４９】次に、進行方向に逆むきの風力が特定値
（例えば、１０ｍ／ｓ）以上かを判定する（ｓ１３
７）。風力が特定値より小さい場合、モデルの進行に対
する移動量の減算をなしとする（ｓ１３８）。風力が特
定値以上の場合は、移動量の減算式（例えば、１０・
（風力−１０）（％））で、風力に応じた移動量の減算
比率を設定する（ｓ１３９）。ちなみに、風力１５ｍ／
ｓでは、減算比率が５０％となり、モデルの前進が通常
の半分になる。

【００５０】次に、動作選択手段２は、モデル特性の評
価による動作遷移の選択処理を行なう（ｓ１４）。本実
施例では、動作スケジュールの進行によりモデルの体力
が低下して遷移条件を満たす場合に、動作遷移列に従っ
た動作の遷移を行なう。

【００５１】図１７に、動作遷移の選択処理のフロー図
を示す。まず、モデル特性テーブル８から体力値を取得
し（ｓ１４０）、体力値の減算（ここでは、０．０１）
を行なう（ｓ１４１）。次に、指定の動作に適用する動
作遷移列を決定済みか判定する（ｓ１４２）。決定して
いない場合、指定の動作をキーに動作遷移テーブル２１
４を検索し、該当する動作遷移列を候補（図２では、
“走る”の動作遷移列が３つある）として取得し（ｓ１
４３）、その候補数内での乱数を発生して、使用する動
作遷移列を決定する（ｓ１４４）。

【００５２】次に、モデルの体力が特定値（ここでは、
３）以上か判定する（ｓ１４５）。体力が特定値以上の
場合は、指定の動作である動作遷移列の１番目の動作の
ままとし、動作の遷移は行なわない。ただし、モデルの
「疲れ」の合成比率、例えば０．１％増加する合成比率
を計算し（ｓ１４９）、現在の体力値をモデル特性テー
ブル８に保存して（ｓ１４９１）、終了する。なお、
「疲れ」の動作は合成比率に応じて、例えば前傾姿勢や
腕位置の低下に反映される。

【００５３】一方、モデルの体力は１フレーム毎に０．
０減算されているので、仮りに最初は５．０あった体力
も２００フレーム目（約１０秒後）に３．０となる。そ
して、モデルの体力が３．０より小さい場合は、体力が
０〜３か判定し（ｓ１４６）、そうであれば、決定した
動作遷移列の２番目の動作を行うようにスケジュールを
変更する（ｓ１４７）。さらに、体力が０以下となる場
合は、動作遷移列に３番目の動作が存在するか判定し
（ｓ１４８）、３番目の動作があれば、スケジュールを
３番目の動作に変更する（ｓ１４９）。２番目の動作、
３番目の動作に遷移した場合も、「疲れ」の合成比率を
計算する。

【００５４】これにより、動作スケジュールをモデルの
体力の低下に応じて、“走る”から２番目の“歩く”、
さらに３番目の“止まる”へ遷移できる。また、動作遷
移列はモデル毎に乱数により選択されるので、複数のモ
デルが“走る”場面でも、各モデルが次に遷移する動作
とタイミングが画一化されることはない。

【００５５】なお、上記では動作の遷移をモデルの体力
によったが、体調の悪化を指数または乱数によって評価
して“しゃがむ”などの動作に遷移させることもでき
る。また、環境特性から仮想空間に“雨”を降らせ、そ
の雨量等により“歩く”から“走る”に遷移させるな
ど、多様なバリエーションが可能である。

【００５６】上記した一連の処理により、１フレームの
動作を合成するための動作データおよび合成比率が全て
決定された。次に、動作選択手段２は合成動作生成手段
３を起動（ｓ１５）した後、処理ｓ１０に戻って次フレ
ームの動作データの選択処理に移る。一方、起動された
合成動作生成手段３は、動作選択手段２により決定され
た動作データと合成比率を用いて逆ＦＦＴ演算を実行
し、各関節の角度データからモデルのモーションデータ
を合成する（ｓ１５）。

【００５７】図１８に、合成動作生成手段による処理手
順の詳細を示す。本実施例では、基本動作に対する“疲
れ”や“寒い”など、特徴量動作の合成は関節毎に実行
され、その後に指定関節に対して確率的動作の合成が行
なわれる。

【００５８】まず、全ての関節に対して合成処理を行っ
たか判定する（ｓ１５０）。全関節の合成が終了してい
ない場合、動作データベース２１からＦＦＴデータの直
流分を取得する（ｓ１５１）。取得されるＦＦＴデータ
は、動作スケジュールの指定に対し選択手段２で最適と
選択した動作データの現在の関節のＦＦＴデータ（ｓ１
５１−１）、「疲れ」のＦＦＴデータ（ｓ１５１−
２）、「寒い」のＦＦＴデータ（ｓ１５１−３）であ
る。取得した３成分のＦＦＴはパラメータ合成する（ｓ
１５２）。このとき、「疲れ」のＦＦＴに「疲れ合成比
率」、「寒い」のＦＦＴに「寒い合成比率」を乗じた後
に加算してる。

【００５９】同様に、ＦＦＴデータの交流分を取得し
（ｓ１５３−１〜３）、パラメータ合成を行なう（ｓ１
５４）。なお、本実施例では、直流と交流で同じ合成比
率を用いている。次に、合成した直流ＦＦＴと交流ＦＦ
Ｔデータに対し、フーリエ逆演算を行ない、関節の角度
データを復元する（ｓ１５５）。以上の処理をモデルの
全関節について繰返し行なう。

【００６０】全ての関節に対して角度データを復元した
のち、選択した動作に確率的動作が設定されているか判
定する（ｓ１５６）。設定されている場合は、確率的動
作選択処理（ｓ１２）で選択された動作（例えば“手を
振る”）に対し、その動作に指定の関節の角度情報を動
作データベース２１のＲＡＷデータ部２１３から取得し
（ｓ１５７）、指定の関節とその子となる関節に対し
て、先にＦＦＴ逆変換にて復元された角度データから確
率的動作の角度情報に差し替える（ｓ１５８）。

【００６１】本処理により、現在のフレームにおける指
定モデルの各関節の角度情報が、確率的動作を含んで全
て決定する。各関節の動作が決定すると、移動量生成手
段４に全関節の角度情報が送られる。

【００６２】移動量生成手段４は、ユーザーが指定した
動作パスおよびモデルの合成動作から、モデルの移動量
および方向を決定する。図１９に、移動量生成手段の処
理手順の詳細を示す。

【００６３】まず、送られてきたモデルの合成結果と１
フレーム前の合成結果を比較し（ｓ２０）、比較の結果
より、現在の合成結果が１フレーム前からどれだけ移動
したかを決定する（ｓ２１）。移動量は、例えば接地し
ている足を基準とし、各関節の位置の差分から計算す
る。

【００６４】次に、環境条件による合成動作選択処理
（ｓ１３）において、移動量の減算指定があったか判定
する（ｓ２２）。減算指定がある場合、計算された移動
量に減算比率を乗じて減算する（ｓ２３）。

【００６５】次に、動作パス上の目標点の座標を取得し
（ｓ２４）、現在（処理対象）のモデルの正面方向から
目標点に向かう修正角度の１フレーム分を計算する（ｓ
２５）。さらに、環境条件による合成動作選択処理（ｓ
１３）において、動作パスに対するズレ指定があるか判
定し（ｓ２６）、ある場合はそのズレ分（上記では、修
正角度を＋２０％）を付加する（ｓ２７）。

【００６６】最後に、前フレームにおけるモデルの最上
位の関節の位置と角度情報に、計算された移動量を加
え、目標点に対するずれ角度を補正して、今回のフレー
ムの仮想空間におけるモデルの位置と向きを決定する
（ｓ２８）。これにより、モデルは位置と向きが変更さ
れ、表示手段５の画面上で移動して表示される。

【００６７】例えば、動作パスとして曲線を指定した場
合を想定し、図２０を用いて説明する。曲線のパスを移
動させる場合、始点２０１と終点２０２の間に、例えば
モデルの歩幅に対応した仮想的な目標点２０３〜２０１
１を設定する。始点２０１におけるモデルの向き２０１
２は、移動量の計算後に最も近い目標点２０３に向けて
補正を開始し、始点２０１から仮想目標点２０３の１歩
を表現するフレーム数に応じて、順次その向き２０１３
〜２０１６を変更していく。そして、仮想目標点２０３
の近傍に達した際に、次の仮想目標点２０４に変更す
る。

【００６８】図２１に、本実施例により生成されたアニ
メションの模式図を示す。この例は、スケジュールとし
て「動作：歩く」、「フレーム数：８０」、「動作パ
ス：パスＡ」、「確率的動作：手を挙げる（頻度：５０
％）」、「モデル特性：男性、２４歳、体力５」、「環
境設定：昼、気温２０度」とした場合である。

【００６９】モデル２１２は、パスＡ２１１を「歩く、
男性、２０歳」のＦＦＴデータによって歩行している。
データベースに２０歳のデータがなければ、近傍の動作
データが選択される。そして、２フレーム毎に乱数を発
生し、確率的動作が決定されたフレームでは“手を挙げ
る”動作２１３を行いながら、パスＡ上を歩く。また、
動作スケジュールの処理フレーム数が増加するしたがっ
て、「疲れ」の合成比率が増加していき、段々と“前か
がみ”の歩行姿勢２１４に変化していく。さらに、体力
値が０となるフレームで状態遷移を生じ、基本動作が
「止まる」２１５に変更されて動作を停止し、「疲れ」
の合成比率が高まって“うなだれた”姿勢となる。

【００７０】以上のように、本実施例では全く同一の動
作スケジュール、モデル特性、環境特性および確率的動
作を指定した場合でも、最終的に生成されるアニメーシ
ョンは発生する乱数によって毎回異なることになり、画
一的なアニメーションを回避できる。

【００７１】また、同一スケジュールを指定しても、モ
デル特性、環境特性または確率的動作の一部を変更する
ことで、生成するアニメーションを多様に変更すること
ができる。かつ、ユーザインターフェースのメニュー画
面上で選択、指定するのみで、簡単に変更が行なえる。

【００７２】また、動作選択に際して一般的な言語を指
定するため、コンピュータアニメーションの専門家でな
い人間でも複雑なアニメーションを作成することができ
る。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、動作スケジュールを設
定するのみで、モデル特性や環境特性に応じた基本動作
の修飾や移動量の修正、確率的動作の付加、さらには基
本動作そのものの遷移など、モデルが演じるアニメーシ
ョンを多様に変更できるので、自然なアニメーションを
短時間に作成できる効果がある。

【００７４】また、ユーザインターフェースの入力画面
から動作スケジュールを設定するのみで、各フレームで
の動作の変更や合成を自律的に決定できるので、ユーザ
によるアニメの作成や変更作業が簡単になる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるアニメーション生成装
置（コンピュータグラフイックス）の構成を示すブロッ
ク図。

【図２】一実施例による動作データベースのデータ構成
図。

【図３】モデルの関節構造の一と親子関係を示す説明
図。

【図４】サイクリック動作データの記述例を示す説明
図。

【図５】ＲＡＷ動作データの記述例を示す説明図。

【図６】一実施例によるユーザーインターフェースの画
面構成図。

【図７】一実施例による動作データ選択メニューの画面
構成図。

【図８】一実施例による動作パス選択メニューの画面構
成図。

【図９】動作パスの説明図。

【図１０】一実施例による確率的動作選択メニューの画
面構成図。

【図１１】一実施例によるモデル特性入力メニューの画
面構成図。

【図１２】一実施例による環境状態設定メニューの画面
構成図。

【図１３】本発明の一実施例による動作選択処理を示す
概略フロー図。

【図１４】動作データ選択処理の詳細フロー図。

【図１５】確率的動作選択処理の詳細フロー図。

【図１６】環境条件による合成動作選択処理の詳細フロ
ー図。

【図１７】モデル特性による動作遷移の選択処理の詳細
フロー図。

【図１８】本発明の一実施例による合成動作生成処理の
フロー図。

【図１９】本発明の一実施例による移動量生成処理のフ
ロー図。

【図２０】移動量生成処理を説明するための説明図。

【図２１】本実施例による生成アニメーションの一例を
示す説明図。

【符号の説明】

１…データベース、２…動作選択手段、３…合成動作生
成手段、４…移動量生成手段、５…表示手段、６…動作
スケジュールテーブル、７…確率的動作テーブル、８…
モデル特性テーブル、９…環境状態テーブル、１０…ユ
ーザインターフェース、２１…動作データベース、２２
…モデル特性データベース、２３…関節構造データベー
ス、２４…動作遷移データベース、２１１…サイクリッ
ク動作部、２１２…特徴量データ部、２１３…ＲＡＷ動
作データ部、２１４…動作遷移テーブル、２１５…動作
カテゴリー、２１６…モデル特性、２１７…関節構造、
２１８…実動作データ、６１…動作選択ボタン、６２…
選択動作表示領域、６３…フレーム数指定表示領域、６
４…動作パス選択ボタン、６５…動作パス表示領域、６
６…確率的動作選択ボタン、６７…確率的動作識別番号
表示領域、６８…モデル特性設定ボタン、６９…モデル
特性識別番号表示領域、６１０…環境状態設定ボタン、
６１１…環境状態識別番号表示領域、６１２…スケジュ
ール登録ボタン、６１３…スケジュール変更ボタン、６
１４…スケジュール削除ボタン、６１５…スケジュール
表示領域、６１６…総フレーム数表示領域、６１７…ア
ニメーション生成ボタン、６１８…終了ボタン、１０１
…確率的動作識別番号入力表示領域、１０２…確率動作
選択領域、１０３…頻度入力表示領域、１０４…確率的
動作一覧表示領域、１０５…確率的動作登録ボタン、１
０６…確率的動作削除ボタン、１０７…確率的動作設定
メニュー終了ボタン、１１１…モデル特性識別番号入力
表示領域、１１２…モデル特性入力領域、１１３…モデ
ルの種類、１１４…モデルの性別、１１５…モデルの年
齢、１１６…モデルの体力、１１７…モデルの体調、１
１８…モデル特性設定メニュー終了ボタン、１２１…環
境状態識別番号入力表示領域、１２２…環境状態入力領
域、１２３…気温、１２４…光度、１２５…風力、１２
６…環境状態設定メニュー終了ボタン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のモデルについての周期的動作デー
タや、その周期的動作に追従する特徴的動作データを蓄
積している動作データベースより、所望の動作と経路及
びモデルを指定して複数のフレームからなるアニメーシ
ョンを生成する方法において、動作名、モデルの固有的特性と能力的特性からなるモデ
ル特性、及びフレーム数を指定した動作スケジュールを
参照し、前記動作データベースから指定の動作名と固有
特性に最適な周期的動作データと指定の能力特性の反映
に適応した第１の特徴的動作データを選択し、前者の動
作データを全フレームに反映すると共に、後者の動作デ
ータをフレーム毎に前記能力特性の変化を評価して可変
し、前者と後者の動作データをフレーム毎に合成するこ
とを特徴とするアニメーションの生成方法。
【請求項２】請求項１において、前記動作スケジュールの指定に、モデルの存在する環境
特性を含み、前記動作データベースから指定の環境特性
に適応した第２の特徴的動作データを選択し、その特徴
的動作データをフレーム毎に前記環境特性の変化を評価
して可変し、上述した他の動作データとフレーム毎に合
成することを特徴とするアニメーションの生成方法。
【請求項３】請求項２において、モデルの前記固有的特性は種類（例えば、人間）、性別
など、前記能力的特性は体力などをそれぞれ含み、ま
た、前記環境特性は気温などを含み、フレーム毎に、前記体力の減少による“疲れの合成比
率”を求め、その合成比率に応じて“疲れ”を表わした
前記第１の特徴的動作データを可変し、および／または
前記気温の減少による“寒いの合成比率”を求め、その
合成比率に応じて“寒い”を表わした前記第２の特徴的
動作データを可変することを特徴とするアニメーション
の生成方法。
【請求項４】複数のモデルについての周期的動作デー
タや、その周期的動作に追従する確率的動作データを蓄
積している動作データベースより、所望の動作と経路及
びモデルを指定して複数のフレームからなるアニメーシ
ョンを生成する方法において、動作名、モデル特性、確率的動作名と頻度及びフレーム
数を指定した動作スケジュールを参照し、前記動作デー
タベースから指定の動作名とモデル特性に最適な周期的
動作データを選択して全フレームに反映すると共に、フ
レーム毎に指定の頻度から確率的動作の実施の有無を判
定し、実施する場合には当該フレームの周期的動作デー
タに指定の動作名の確率的動作データを合成することを
特徴とするアニメーションの生成方法。
【請求項５】請求項４において、前記周期的動作データは、“走る”、“歩く”“止ま
る”など、前記確率的動作データは、“手を挙げる”、
“首を振る”などを含み、動作スケジュールで前者の１
つの動作名に対して後者の複数の動作名が設定されてい
る場合に、乱数の発生によって確率的動作名の１つとそ
の実施の要否を決定することを特徴とするアニメーショ
ンの生成方法。
【請求項６】動作名毎に複数のモデルについての周期
的動作データを蓄積している動作データベースから、所
望の動作と経路及びモデルを指定して複数のフレームか
らなるアニメーションを生成する方法において、予め前記動作データベースに、動作の遷移順序を示す複
数の動作遷移列を格納し、動作名、モデルの固有的特性と能力的特性からなるモデ
ル特性及びフレーム数を指定した動作スケジュールを参
照し、前記動作データベースから指定の動作名と固有特
性に最適な周期的動作データと共に、指定の動作名が先
頭となる動作遷移列を選択し、選択した周期的動作データから開始してフレームを作成
するとともに、フレーム毎に前記能力的特性の変化を評
価してその変化がしきい値を越えたとき、選択した動作
遷移列の次の動作名の周期的動作データに変更してフレ
ームを作成することを特徴とするアニメーションの生成
方法。
【請求項７】請求項６において、前記動作スケジュールに環境特性を指定し、モデルの前
記能力的特性および／または前記環境特性がフレーム毎
に変化してしきい値を越えたとき、前記周期的動作デー
タの変更を行なうことを特徴とするアニメーションの生
成方法。
【請求項８】複数のモデルについての複数の周期的動
作データを蓄積している動作データベースより、所望の
動作と経路及びモデルを指定して複数のフレームからな
るアニメーションを生成する方法において、予め、前記動作データベースに、その周期的動作に追従
する特徴的動作データや確率的動作データ及び周期的動
作の遷移順序を示す動作遷移列を格納し、動作名、固有的特性と能力的特性からなるモデル特性、
環境特性及び頻度を含む確率的動作を指定した動作スケ
ジュールを参照し、前記動作データベースから指定の動
作名と固有特性に最適な周期的動作データを選択し、フレーム毎に、前記能力的特性および／または環境特性
に適応した特徴的動作データをそれら特性の変化に応じ
て可変し、また、指定の頻度から確率的動作の付加の要
否を判定し、可変した特徴的動作データまたは付加要と
判定された確率的動作データを選択した周期的動作デー
タに合成し、さらに、前記能力的特性および／または環
境特性の変化が各々に設定されているしきい値を越えた
とき、前記動作遷移列の順序で前記周期的動作データを
変更することを特徴とするアニメーションの生成方法。
【請求項９】請求項８において、前回と今回のフレーム間で、前記周期的動作データまた
は前記周期的動作データと上記の他の動作データを合成
した合成動作データを比較し、その差分から描画のため
の移動量を求めるときに、前記環境特性の変化に応じた
移動量の減算値によって移動量の修正を行なうことを特
徴とするアニメーションの生成方法。
【請求項１０】複数のモデルについての複数の動作デ
ータを蓄積しているデータベースと、作成するアニメー
ションについて動作、経路、モデル、フレーム数等を含
む動作スケジュールを指定するユーザインターフェース
と、指定された動作スケジュールに基づいて使用する動
作データを選択する動作選択手段やフレーム間における
動作データの移動量を求める移動量生成手段を有して、
移動量に応じたフレーム画面を表示するアニメーション
生成装置と、を備えるコンピュータグラフイックスにお
いて、前記データベースは、前記動作データとして基本となる
動作の複数の周期的動作データと、その周期的動作に追
従する特徴的動作データまたは確率的に付加する確率的
動作データの少なくとも一つを蓄積し、前記ユーザインターフェースは、前記スケジュールに対
しモデルの固有的特性と能力的特性を設定するモデル特
性テーブル、確率的動作の指定とその頻度を設定する確
率的動作テーブル、またはモデルの存在する仮想空間の
環境特性を設定する環境状態テーブルの少なくとも一つ
を設け、前記動作選択手段は、前記動作スケジュールに設定され
た動作名と固有的特性を基に最適な周期的動作データを
選択すると共に、前記頻度に基づく確率的動作の付加の
決定または前記能力的特性もしくは前記環境特性の変化
に基づく前記特徴的動作データの可変の少なくとも一つ
を行ない、その結果によるデータと前記の最適な周期的
動作データを合成する機能を設けたことを特徴とするコ
ンピュータグラフイックス。
【請求項１１】請求項１０において、前記データベースは、周期的動作を遷移する場合の変更
順序を示した動作遷移列を蓄積し、前記動作選択手段は、前記能力的特性の変化が所定値を
越えた場合に選択した周期的動作を先頭とする動作遷移
列の次の周期的動作に遷移する機能を設けたことを特徴
とするコンピュータグラフイックス。
【請求項１２】請求項１０または１１において、前記ユーザインターフェースは、前記動作スケジュール
の入力画面と設定内容に対応したメニュー画面を有して
構成されていることを特徴とするコンピュータグラフイ
ックス。