JPWO2021059358A1 - アニメーション制作システム - Google Patents

Abstract

【課題】仮想空間内でアニメーションを撮影することができるようにする。
【解決手段】アニメーション制作システムは、仮想空間内に配置される仮想的なカメラと、ユーザが装着したヘッドマウントディスプレイおよびコントローラの少なくともいずれかからユーザの入力を検出するユーザ入力検出部と、入力に応じて、仮想空間内に配置された複数のキャラクタの一つの選択を受け付ける受付部と、入力に応じて、ユーザの操作対象となるキャラクタを切り替える操作対象切替部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、アニメーション制作システムに関する。

仮想空間内に仮想カメラを配置することが行われている（特許文献１参照）。

特開２０１７−１４６６５１号公報

仮想空間内でアニメーションを撮影しようとする取り組みが行われてこなかった。

本発明はこのような背景を鑑みてなされたものであり、仮想空間内でアニメーションを撮影することのできる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、アニメーション制作システムであって、仮想空間内に配置される仮想的なカメラと、ユーザが装着したヘッドマウントディスプレイおよびコントローラの少なくともいずれかから前記ユーザの入力を検出するユーザ入力検出部と、前記入力に応じて、前記仮想空間内に配置された複数のキャラクタの一つの選択を受け付ける受付部と、前記入力に応じて、前記ユーザの操作対象となる前記キャラクタを切り替える操作対象切替部と、を備えることとする。

その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、仮想空間内でアニメーションを撮影することができる。

本実施形態のアニメーション制作システム３００においてユーザが装着するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に表示される仮想空間の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るアニメーション制作システム３００の全体構成例を示す図である。 本実施形態に係るＨＭＤ１１０の外観を模式的に示す図である。 本実施形態に係るＨＭＤ１１０の機能構成例を示す図である。 本実施形態に係るコントローラ２１０の外観を模式的に示す図である。 本実施形態に係るコントローラ２１０の機能構成例を示す図である。 本実施形態にかかる画像生成装置３１０の機能構成図を示す図である。 本実施形態のアニメーション制作システム３００における憑依対象切替部４８０の動作を説明する図である。

本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明は、たとえば以下のような構成を備える。

［項目１］
仮想空間内に配置される仮想的なカメラと、
ユーザが装着したヘッドマウントディスプレイおよびコントローラの少なくともいずれかから前記ユーザの入力を検出するユーザ入力検出部と、
前記入力に応じて、前記仮想空間内に配置された複数のキャラクタの一つの選択を受け付ける受付部と、
前記入力に応じて、前記ユーザの操作対象となる前記キャラクタを切り替える操作対象切替部と、
を備えることを特徴とするアニメーション制作システム。
［項目２］
項目１に記載のアニメーション制作システムであって、
前記カメラが撮影した画像を記録する画像生成部をさらに備え、
前記操作対象切替部は、前記画像の記録中にも前記ユーザの操作対象を切り替え可能であること、
を特徴とするアニメーション制作システム。

本発明の一実施形態に係るアニメーション制作システム３００の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

＜概要＞
図１は、本実施形態のアニメーション制作システム３００においてユーザが装着するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に表示される仮想空間の一例を示す図である。本実施形態のアニメーション制作システム３００は、仮想空間１に仮想的なキャラクタ４と仮想的なカメラ３とを配置し、カメラ３を用いてキャラクタ４を撮影することによりアニメーションを制作しようとするものである。

仮想空間１にはカメラマン２（撮影者キャラクタ）が配置され、カメラマン２によりカメラ３が仮想的に操作される。本実施形態のアニメーション制作システム３００では、ユーザは、図１に示すように仮想空間１をＴＰＶ（Third Person View；三人称視点）で俯瞰しながらキャラクタ４やカメラ３を配置したり、カメラマン２としてＦＰＶ（First Person View；一人称視点）でキャラクタ４を撮影したり、ＦＰＶでキャラクタ４の演技を行ったりしながら、アニメーションを制作していく。仮想空間１内には複数のキャラクタ４（図１の例では、キャラクタ４−１およびキャラクタ４−２）を配置することができ、ユーザは、選択したキャラクタ４に憑依しながら（操作対象を設定して）演技を行うことができる。複数のキャラクタ４が配置されている場合、ユーザは、憑依する対象（操作対象）をキャラクタ４（たとえば、キャラクタ４−１および４−２）のいずれかに切り替えることができる。

このように、本実施形態のアニメーション制作システム３００では、一人が何役もの役割（ロール）を果たすことができる。また、カメラマン２としてカメラ２を仮想的に操作しながら撮影を行うことができるので、自然なカメラワークを実現することが可能となり、撮影される動画の表現を豊かにすることができる。

＜全体構成＞
図２は、本発明の一実施形態に係るアニメーション制作システム３００の全体構成例を示す図である。アニメーション制作システム３００は、例えば、ＨＭＤ１１０、コントローラ２１０及びホストコンピュータとして機能する画像生成装置３１０を含んで構成することができる。アニメーション制作システム３００には、ＨＭＤ１１０やコントローラ２１０の位置、向き及び傾き等を検出するための赤外線カメラ（図示せず）等を追加することもできる。これらの装置は、相互に、有線又は無線手段により接続することができる。例えば、各々の装置にＵＳＢポートを備え、ケーブルで接続することで通信を確立することもできるし、他に、ＨＤＭＩ、有線ＬＡＮ、赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉＦｉ（登録商標）等の有線又は無線により通信を確立することもできる。画像生成装置３１０は、ＰＣ、ゲーム機、携帯通信端末等、計算処理機能を有する装置であればよい。

＜ＨＭＤ１１０＞
図３は、本実施形態に係るＨＭＤ１１０の外観を模式的に示す図である。図４は、本実施形態に係るＨＭＤ１１０の機能構成例を示す図である。

ＨＭＤ１１０はユーザの頭部に装着され、ユーザの左右の眼前に配置されるよう表示パネル１２０を備える。表示パネル１２０としては、光学透過型と非透過型のディスプレイが考えられるが、本実施形態では、より没入感を提供可能な非透過型の表示パネルを例示する。表示パネル１２０には、左目用画像と右目用画像とが表示され、両目の視差を利用することにより立体感のある画像をユーザに提供することができる。左目用画像と右目用画像とを表示することができれば、左目用ディスプレイと右目用ディスプレイとを個別に備えることも可能であるし、左目用及び右目用の一体型のディスプレイを備えることも可能である。

ＨＭＤ１１０の筐体部１３０は、センサ１４０を備える。センサ１４０は、ユーザの頭部の向きや傾きといった動きを検出するために、図示しないが、例えば、磁気センサ、加速度センサ、もしくはジャイロセンサのいずれか、またはこれらの組み合わせを備えることができる。ユーザの頭部の垂直方向をＹ軸とし、Ｙ軸と直交する軸のうち、表示パネル１２０の中心とユーザとを結ぶ、ユーザの前後方向に相当する軸をＺ軸とし、Ｙ軸及びＺ軸と直交し、ユーザの左右方向に相当する軸をＸ軸とするとき、センサ１４０は、Ｘ軸まわりの回転角（いわゆる、ピッチ角）、Ｙ軸まわりの回転角（いわゆる、ヨー角）、Ｚ軸まわりの回転角（いわゆる、ロール角）を検出することができる。

センサ１４０に代えて、またはセンサ１４０に加えて、ＨＭＤ１１０の筐体部１３０は、複数の光源１５０（例えば、赤外光ＬＥＤ、可視光ＬＥＤ）を備えることもできる。ＨＭＤ１１０の外部（例えば、室内等）に設置されたカメラ（例えば、赤外光カメラ、可視光カメラ）がこれらの光源を検出することで、特定の空間におけるＨＭＤ１１０の位置、向き、傾きを検出することができる。または、同じ目的で、ＨＭＤ１１０に、ＨＭＤ１１０の筐体部１３０に設置された光源を検出するためのカメラを備えることもできる。

ＨＭＤ１１０の筐体部１３０は、アイトラッキング・センサを備えることもできる。アイトラッキング・センサは、ユーザの左目及び右目の視線方向及び注視点を検出するために用いられる。アイトラッキング・センサとしては様々な方式が考えられるが、例えば、左目および右目に弱い赤外光を照射してできる角膜上の反射光の位置を基準点とし、反射光の位置に対する瞳孔の位置により視線方向を検出し、左目及び右目の視線方向の交点を注視点として検出する方法などが考えられる。

＜コントローラ２１０＞
図５は、本実施形態に係るコントローラ２１０の外観を模式的に示す図である。図６は、本実施形態に係るコントローラ２１０の機能構成例を示す図である。

コントローラ２１０により、仮想空間内において、ユーザが所定の入力を行うことをサポートすることができる。コントローラ２１０は、左手用２２０及び右手用２３０のコントローラのセットとして構成することができる。左手用コントローラ２２０及び右手用コントローラ２３０は、各々操作用トリガーボタン２４０、赤外線ＬＥＤ２５０、センサ２６０、ジョイスティック２７０、メニューボタン２８０を有することができる。

操作用トリガーボタン２４０は、コントローラ２１０のグリップ２３５を把持したときに、中指及び人差し指でトリガーを引くような操作を行うことを想定した位置に２４０ａ、２４０ｂとして配置される。コントローラ２１０の両側面から下方にリング状に形成されるフレーム２４５には、複数の赤外線ＬＥＤ２５０が備えられ、コントローラ外部に備えられるカメラ（図示せず）により、これらの赤外線ＬＥＤの位置を検出することで、特定の空間におけるコントローラ２１０の位置、向き及び傾きを検出することができる。

また、コントローラ２１０は、コントローラ２１０の向きや傾きといった動きを検出するために、センサ２６０を内蔵することができる。センサ２６０として、図示しないが、例えば、磁気センサ、加速度センサ、もしくはジャイロセンサのいずれか、またはこれらの組み合わせを備えることができる。さらに、コントローラ２１０の上面には、ジョイスティック２７０及びメニューボタン２８０を備えることができる。ジョイスティック２７０は、基準点を中心に３６０度方向に動かすことができ、コントローラ２１０のグリップ２３５を把持したときに、親指で操作されることが想定される。メニューボタン２８０もまた同様に、親指で操作されることが想定される。さらに、コントローラ２１０は、コントローラ２１０を操作するユーザの手に振動を与えるためのバイブレータ（図示せず）を内蔵することもできる。ボタンやジョイスティックを介したユーザの入力内容やセンサ等を介したコントローラ２１０の位置、向き及び傾きといった情報を出力するため、また、ホストコンピュータからの情報を受信するために、コントローラ２１０は、入出力部及び通信部を有する。

ユーザがコントローラ２１０を把持し、各種ボタンやジョイスティックを操作することの有無、及び赤外線ＬＥＤやセンサにより検出される情報によって、システムはユーザの手の動きや姿勢を決定し、仮想空間内において擬似的にユーザの手を表示させ、動作させることができる。

＜画像生成装置３１０＞
図７は、本実施形態にかかる画像生成装置３１０の機能構成図を示す図である。画像生成装置３１０としては、ＨＭＤ１１０やコントローラ２１０から送信された、ユーザ入力情報やセンサ等により取得されたユーザの頭部動きやコントローラの動きや操作に関する情報を記憶し、所定の計算処理を行い、画像を生成するための機能を有する、ＰＣ、ゲーム機及び携帯通信端末等といった装置を使用することができる。画像生成装置３１０は、例えば、ＨＭＤ１１０やコントローラ２１０等の周辺装置との有線による接続を確立するための入出力部３２０を備えることができ、赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉＦｉ（登録商標）等無線による接続を確立するための通信部３３０を備えることができる。入出力部３２０及び／又は通信部３３０を介して、ＨＭＤ１１０及び／又はコントローラ２１０から受信された、ユーザの頭部の動きやコントローラの動きや操作に関する情報は、制御部３４０において、ユーザの位置、視線、姿勢等の動作、発話、操作等を含めた入力内容として検出され、ユーザの入力内容に応じて、記憶部３５０に格納された制御プログラムを実行することで、キャラクタ４の制御を行い、画像を生成するといった処理がなされる。制御部３４０は、ＣＰＵで構成することもできるが、画像処理に特化したＧＰＵをさらに設けることで、情報処理と画像処理を分散化し、全体の処理の効率化を図ることもできる。画像生成装置３１０はまた、他の計算処理装置と通信を行い、他の計算処理装置に情報処理や画像処理を分担させることもできる。

制御部３４０は、ＨＭＤ１１０及び／又はコントローラ２１０から受信された、ユーザの頭部の動きやユーザの発話、また、コントローラの動きや操作に関する情報を検出するユーザ入力検出部４１０と、予め記憶部３５０のキャラクタデータ格納部４５０に格納されたキャラクタ４に対して、制御プログラム格納部４６０に格納された制御プログラムを実行するキャラクタ制御部４２０と、キャラクタ制御に応じて、仮想空間１に配置された仮想的なカメラ３の制御を行うカメラ制御部４４０と、憑依対象（操作対象）を切り替える憑依対象切替部４８０と、キャラクタ制御に基づいてカメラ３が仮想空間１を撮影した画像を生成する画像生成部４３０とを有する。ここでキャラクタ４やカメラマン２の動きの制御については、ＨＭＤ１１０やコントローラ２１０を介して検出されたユーザ頭部の向きや傾き、手の動きといった情報を、人間の身体の関節の動きや制約に則って作成されたボーン構造の各部の動きに変換し、予め格納されたキャラクタデータに対して、ボーン構造を関連付けることで、ボーン構造の動きを適用させることで実現される。カメラ３の制御は、たとえば、キャラクタ４の手の動きに応じて、カメラ３についての各種設定（たとえば、カメラ３の仮想空間１内での位置、カメラ３の撮影方向、焦点位置、ズームなど）を変更することにより行われる。

記憶部３５０は、上述のキャラクタデータ格納部４５０に、キャラクタ４のイメージデータのほか、キャラクタ４の属性等キャラクタ４に関連する情報を格納する。また、制御プログラム格納部４６０は、仮想空間におけるキャラクタ４の動作や表情を制御し、カメラ３などのオブジェクトを制御するためのプログラムを格納する。画像データ格納部４７０は、画像生成部４３０で生成された画像を格納する。

＜動作＞
図８は、本実施形態のアニメーション制作システム３００における憑依対象切替部４８０の動作を説明する図である。

憑依対象切替部４８０は、憑依対象（操作対象）となるキャラクタ４の選択を受け付ける（Ｓ６０１）。キャラクタ４の選択は、図１に示されるように仮想空間１を俯瞰した状態において、たとえば、ユーザの指２１の動きでキャラクタ４を示し、指２１がキャラクタ４を示した状態で、トリガーボタン２４０が引かれた場合に、憑依対象切替部４８０は、指２１が示しているキャラクタ４が選択されたと判定することができる。憑依対象切替部４８０は、キャラクタ４が選択されると、選択されたキャラクタ４をユーザからの憑依対象として設定する（Ｓ６０２）。

図１のように仮想空間１が俯瞰されている場合には（Ｓ６０３：ＹＥＳ）、ユーザのコントローラ２１０やＨＭＤ１１０の操作はキャラクタ４の動作には反映されず、仮想空間１における２次元または３次元の各種のオブジェクト操作が行われる（Ｓ６０４）。仮想空間１におけるオブジェクトの操作には、たとえば、新しいキャラクタ４を配置したり、キャラクタ４の位置を変更したり、憑依対象となるキャラクタ４を選択したり、新しいカメラ３を配置したり、カメラ３の位置や撮影方向を変更したり、新しい背景画像を配置したり、背景画像の位置や大きさを変更したり、新しい光源（不図示）を配置したり、光源の位置を移動したり、新しい風源（不図示）を配置したり、風源の位置を変更したり、風源からの風の吹き出し方向を変更したり、風源からの風の吹き出しの開始または終了のためのスイッチのオンオフを行ったり、キャラクタ４にテクスチャを設定したり、キャラクタ４にアクセサリを付けたりすることが含まれる。

一方、俯瞰モードになっていない場合には（Ｓ６０３：ＮＯ）、ユーザが憑依している対象を操作する（Ｓ６０５）。たとえば、キャラクタ４に憑依している場合には、キャラクタ制御部４２０は、ユーザのコントローラ２１０やＨＭＤ１１０の操作に応じてキャラクタ４の動作を制御する（Ｓ６０５）。なお、キャラクタ４を操作することにより、キャラクタ４の手で各種の２次元または３次元のオブジェクトを掴んで動かしたり、アクセサリを装着したりすることができる。また、背景画像など、特定のオブジェクト（ユーザが指定することができる。）については、キャラクタ４の憑依中にキャラクタ４が掴んで動かせないようにすることができる。これにより、たとえば、キャラクタ４の演技中に背景を誤って掴んで動かしてしまうようなことを予防することができる。

以上説明したように、本実施形態のアニメーション制作システム３００によれば、仮想空間１内においてユーザがカメラマン２としてカメラ３を操作して、動画を撮影することができる。したがって、現実世界と同様にカメラ３を操作して撮影を行うことができるので、自然なカメラワークを実現することが可能となり、アニメーション動画により豊かな表現を与えることができる。

また、本実施形態のアニメーション制作システム３００によれば、仮想空間１内において憑依対象となるキャラクタ４を切り替えながらキャラクタ４の演技を順次行うことができる。したがって、効率的にアニメーションの撮影を行うことができる。

以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

たとえば、本実施形態では、画像生成装置３１０は１台のコンピュータであるものとしたが、これに限らず、ＨＭＤ１１０またはコントローラ２１０に画像生成装置３１０の全部または一部の機能を備えるようにしてもよい。また、画像生成装置３１０と通信可能に接続する他のコンピュータに画像生成装置３１０の一部の機能を備えるようにすることができる。

また、本実施形態では、仮想現実（ＶＲ；Virtual Reality）による仮想空間を想定していたが、これに限らず、拡張現実（ＡＲ；Augumented Reality）空間あるいは複合現実（ＭＲ；Mixed Reality）空間であっても本実施形態のアニメーション制作システム３００はそのまま適用可能である。

また、本実施形態では、仮想空間１を俯瞰しているモードと、キャラクタ４を操作しているモードとの切替処理についての説明を省略したが、これらのモードの切替は任意の手法により実現することができる。たとえば、仮想空間１中にモードを切り替えるボタンを配置し、コントローラ２１０の操作に応じてボタンのタップやボタンの選択などによりモードを切り替えることができる。また、たとえば、コントローラ２１０のトリガーボタン２４０やメニューボタン２８０の押下とコントローラ２１０のモーションとに応じてモードを切り替えるようにしてもよい。

また、本実施形態では、キャラクタ４の選択は、仮想空間１を俯瞰しているモードにおいてユーザが指２１を動かすことで行うものとしたが、これに限らず、キャラクタ４が選択される方法であれば任意の方法を採用することができる。

また、キャラクタ４を操作しているモード（演技モード）であっても、ユーザは、キャラクタ４の操作中に他のキャラクタ４を選択し、操作対象のキャラクタ４を切り替えるようにすることもできる。たとえば、ユーザは、コントローラ２１０のジョイスティック２７０やメニューボタン２８０の操作により、憑依対象となるキャラクタ４を選択するようにしてもよいし、操作中のキャラクタ４の一人称視点において視界の焦点位置に配置されているキャラクタ４を憑依対象のキャラクタ４として判定するようにすることもできる。また、キャラクタ４の操作中に、キャラクタ４の手や指を用いて憑依の切り替え先となるキャラクタ４やカメラマン２（カメラ３）を選択するようにすることもできる。また、たとえば、レーザービーム状などの形状のポインタをコントローラ２１０で操作して切り替え先のキャラクタ４やカメラマン２（カメラ３）を選択するようにすることもできる。また、上記のような切替対象の選択をした後、コントローラ２１０による所定の操作、またはＨＭＤ１１０もしくはコントローラ２１０が検出可能なユーザの身体部位に動作に応じて、実際の切り替えを行うようにすることができる。

また、カメラ３を操作しているモードであっても、ユーザは、カメラ３の操作中にキャラクタ４を選択し、操作対象のキャラクタ４を切り替えるようにすることもできる。たとえば、ユーザは、コントローラ２１０のジョイスティック２７０やメニューボタン２８０の操作により、憑依対象となるキャラクタ４を選択するようにしてもよいし、操作中のカメラマン２の一人称視点において視界の焦点位置に配置されているキャラクタ４を憑依対象のキャラクタ４として判定するようにすることもできる。また、カメラマン２の操作中に、カメラマン２の手や指を用いて憑依の切り替え先となるキャラクタ４やカメラマン２（カメラ３）を選択するようにすることもできる。

また、本実施形態では、動作モードは俯瞰モードであるか否か（Ｓ６０３）の２択であったが、アクションデータに基づいて最終的なアニメーション動画を作成するレンダリングモードを設けてもよい。

１ 仮想空間
２ カメラマン
３ カメラ
４ キャラクタ
１１０ ＨＭＤ
１２０ 表示パネル
１３０ 筐体部
１４０ センサ
１５０ 光源
２１０ コントローラ
２２０ 左手用コントローラ
２３０ 右手用コントローラ
２３５ グリップ
２４０ トリガーボタン
２５０ 赤外線ＬＥＤ
２６０ センサ
２７０ ジョイスティック
２８０ メニューボタン
３００ アニメーション制作システム
３１０ 画像生成装置
３２０ 入出力部
３３０ 通信部
３４０ 制御部
３５０ 記憶部
４１０ ユーザ入力検出部
４２０ キャラクタ制御部
４３０ 画像生成部
４４０ カメラ制御部
４５０ キャラクタデータ格納部
４６０ プログラム格納部
４７０ 画像データ格納部
４８０ 憑依対象切替部
５１０ ハンドル
５２０ 表示部
５３０ レール
５４０ スライダ
５５０ 録画ボタン

Claims (2)

1. 仮想空間内に配置される仮想的なカメラと、
   ユーザが装着したヘッドマウントディスプレイおよびコントローラの少なくともいずれかから前記ユーザの入力を検出するユーザ入力検出部と、
   前記入力に応じて、前記仮想空間内に配置された複数のキャラクタの一つの選択を受け付ける受付部と、
   前記入力に応じて、前記ユーザの操作対象となる前記キャラクタを切り替える操作対象切替部と、
   を備えることを特徴とするアニメーション制作システム。
2. 請求項１に記載のアニメーション制作システムであって、
   前記カメラが撮影した画像を記録する画像生成部をさらに備え、
   前記操作対象切替部は、前記画像の記録中にも前記ユーザの操作対象を切り替え可能であること、
   を特徴とするアニメーション制作システム。
   

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