JP2006503365A - 2次元表示装置を用いて擬似3次元表示を生成する方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
表示装置用の擬似3次元表示を生成する方法に係る。この方法は、ユーザ位置を感知する段階と、表示装置に表示される少なくとも1つのオブジェクトの位置決め情報を決定する段階とを有する。方法は更に、ユーザ位置及び位置決め情報に基づいて、少なくとも1つのオブジェクトの表示データを決定する段階を有する。方法は更に、決定された表示データに基づいて、表示装置を用いて、少なくとも1つのオブジェクトを表示する段階を有する。ユーザ位置を感知する段階は、センサ装置を用いてユーザを特定する段階と、センサ装置に対するユーザ位置を決定する段階とを有し得る。ユーザ位置は、表示装置に対するユーザの少なくとも1つの視角を特定する多次元ベクトルデータを有し得る。位置決め情報は、オブジェクトデータベースにおける各オブジェクトのマルチ座標位置及び深度位置を有し得る。
Description
本発明は、一般的に、グラフィカルユーザインタフェースを含むコンピュータグラフィクスの分野に係る。より具体的には、本発明は、2次元表示装置を用いて擬似3次元表示を生成する方法及びシステムに係る。
現在の、2次元(2D)ラスタディスプレイを用いた3次元(3D)グラフィックシステムは、一般的に、遠近法アルゴリズムを用いて2Dグラフィックラスタディスプレイ上にオブジェクトをレンダリングすることにより現実的な3D効果を達成する。1つのそのような遠近法アルゴリズムは、「z−divide」アルゴリズムである。この「z−divide」アルゴリズムは、各オブジェクトの各位置ポイントの3次元座標を特定し、オブジェクトの3次元座標を比較し、その比較に基づいてどの位置ポイントが表示されるのかを決定する。
3D効果を生成する別の方法は、平行射影を用いて2Dディスプレイ上にオブジェクトをレンダリングすることが関連する。平行射影は、各オブジェクトの奥行きを特定し、他のオブジェクトの背後に位置付けられるオブジェクトの一部を「隠す」。
不都合なことに、遠近法アルゴリズム法は、現実的な3Dグラフィックを与える一方で、膨大な計算要件がある。更に、平行射影法を用いることは、視差をもたらすユーザの位置及び動作が考慮されないので、3D効果は、あまり好適ではない。
従って、これらの及び他の不利点を解決する方法及びシステムを提供することが好適である。
本発明は、グラフィカルユーザインタフェースを含むコンピュータグラフィクスの分野に係り、より具体的には、2次元表示装置を用いた擬似3次元表示の生成に係る。本発明は、グラフィックシステムが、ユーザ位置を感知し、グラフィックディスプレイにおける1つ以上のオブジェクトの位置決め情報を決定し、オブジェクトの最新の表示データを決定し、オブジェクトを表示することを可能にする。
本発明の1つの面は、ユーザ位置を感知し、表示装置上に表示される少なくとも1つのオブジェクトの位置決め情報を決定することにより、表示装置用の擬似3次元表示を生成する方法を提供する。この方法は更に、ユーザ位置と位置決め情報に基づいて少なくとも1つのオブジェクトの表示データを決定し、その決定された表示データに基づいて表示装置を用いて少なくとも1つのオブジェクトを表示する。
本発明の別の面では、コンピュータプログラムを格納するコンピュータ可読媒体を提供し、このコンピュータプログラムは、ユーザ位置を感知するためのコンピュータ可読コードと、表示装置に表示される少なくとも1つのオブジェクトの位置決め情報を決定するためのコンピュータ可読コードと、ユーザ位置及び位置決め情報に基づいて、少なくとも1つのオブジェクトの表示データを決定するためのコンピュータ可読コードと、決定された表示データに基づいて、表示装置を用いて、少なくとも1つのオブジェクトを表示するためのコンピュータ可読コードとを有する。
本発明の更なる面では、表示装置用の擬似3次元表示を生成するシステムを提供する。このシステムは、ユーザ位置を感知する手段を有する。システムは更に、表示装置に表示される少なくとも1つのオブジェクトの位置決め情報を決定する手段を有する。ユーザ位置及び位置決め情報に基づいて、少なくとも1つのオブジェクトの表示データを決定する手段が設けられる。決定された表示データに基づいて、表示装置を用いて、少なくとも1つのオブジェクトを表示する手段も設けられる。
本発明の上述した及び他の特徴及び利点は、以下に示す好適な実施例の説明を、添付図面と共に読むと、より明らかになろう。詳細な説明及び図面は、本発明を制限するものではなく、本発明を説明するに過ぎない。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその等価物により決定される。
明細書及び特許請求の範囲において、「接続」という用語は、接続される物の間の任意の中間装置がない直接的な電気接続を意味する。「結合」という用語は、接続される物の間の直接的な電気接続か、又は、1つ以上のパッシブ又はアクティブ中間装置を介する間接的な接続を意味する。
例示的な動作環境
図1は、本発明の動作環境の一例を示すブロック図である。図1は、本発明に従って、表示装置用の擬似3次元(3D)表示を生成するシステムの実施例を詳細に示し、擬似3次元(3D)表示システム100と称する。擬似3次元(3D)表示システム100は、感知装置110、コンピュータシステム120、及び、表示装置160を有する。コンピュータシステム120は更に、中央処理演算ユニット(CPU)130、グラフィック処理ユニット(GPU)140、及びメモリ150を有する。
例示的な動作環境
図1は、本発明の動作環境の一例を示すブロック図である。図1は、本発明に従って、表示装置用の擬似3次元(3D)表示を生成するシステムの実施例を詳細に示し、擬似3次元(3D)表示システム100と称する。擬似3次元(3D)表示システム100は、感知装置110、コンピュータシステム120、及び、表示装置160を有する。コンピュータシステム120は更に、中央処理演算ユニット(CPU)130、グラフィック処理ユニット(GPU)140、及びメモリ150を有する。
図1では、感知装置110は、コンピュータシステム120を介して中央処理演算ユニット(CPU)130に結合される。表示装置160は、コンピュータシステム120を介してGPU140に結合される。コンピュータシステム120において、CPU130は、GPU140及びメモリ150に結合される。メモリ150は更に、GPU140に結合される。
感知装置110は、ユーザの位置を突き止め、ユーザ位置情報をコンピュータグラフィクシステム120に供給する入力装置である。1つの実施例では、感知装置110は、温度感知装置として実施される。別の実施例では、感知装置110は、動きセンサ装置として実施される。1つの例では、その動きセンサ装置は、ビデオ動作感知装置として実施される。
別の実施例では、感知装置110は、無線周波数センサ装置として実施される。別の実施例では、感知装置110は、ユーザ位置を決定する際に画像処理技術を使用するコンピュータビジョンに基づいたシステムとして実施される。
コンピュータシステム120は、感知装置110からユーザ入力データを受信し、受信ユーザ入力データを処理し、処理したデータを表示装置160に渡す計算装置である。1つの実施例では、コンピュータシステム120は、パーソナルコンピュータ(PC)として実施される。別の実施例では、コンピュータシステム120は、ワークステーションとして実施される。
CPU130は、コンピュータシステム120内の処理装置であって、コンピュータシステム120内の処理を供給する。1つの実施例では、CPU130は、感知装置110からのユーザ入力データだけでなく、表示装置において表示される各オブジェクトに対するオブジェクトデータをメモリ150からも受信する。この実施例では、CPU130は、受信したオブジェクトデータを、位置決め情報とも称する位置決めデータに処理し、この位置決めデータを、GPU140に渡す。1つの実施例では、CPUは、従来のCPUとして実施され、GPU140は、当該技術において既知であるビデオカードとして実施される。
別の実施例では、CPU130は、ユーザ入力データと、オブジェクトデータを受信し、そのデータを、処理のためにGPU140に送る。この実施例では、GPU140が、受信したデータを位置決めデータに処理する。
GPU140は、CPU130及びメモリ150からデータを受信し、受信したデータを、表示装置に表示される各オブジェクトに対する表示データに処理する表示装置コントローラである。GPU140はプロセッサ、ビデオメモリ、フレームバッファ制御部、ディスプレイアダプタコントローラ等を有する。1つの実施例では、GPU140は、CPU130から位置決めデータを、また、メモリ150から追加オブジェクトデータを受信し、受信したデータを表示データに処理する。
別の実施例では、GPU140は、CPU130からユーザ入力データとオブジェクトデータを受信し、受信したデータを位置決めデータに処理する。この実施例では、GPU140は、メモリ150から追加オブジェクトデータを受信し、受信したオブジェクトデータと処理された位置決めデータを、表示データに処理する。
メモリ150は、CPU130及びGPU140からデータを受信し、データを格納し、CPU130及びGPU140にデータを渡すことが可能なメモリ記憶媒体である。1つの実施例では、メモリ150は、オブジェクトデータベースを有し、このデータベースは、オブジェクトデータベース内の各オブジェクトに関連付けられるデータを有する。1つの例では、メモリ150のオブジェクトデータベースは、以下に説明する図2a及び2bに詳細を説明するオブジェクト220−245に関連付けられるデータを有する。
別の実施例では、メモリ150は、CPU130処理を必要とする追加オブジェクトを与えるプログラムデータも更に有する。メモリ150は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読出し専用メモリ(ROM)等の情報記憶装置に適した任意のメモリ装置として実施され得る。
表示装置160は、2次元(2D)ラスタディスプレイであって、GPU140から表示データを受信し、その受信したデータに基づいてオブジェクトを表示する。1つの実施例では、表示装置160は、陰極線管(CRT)モニタとして実施される。別の実施例では、表示装置160は、フラットパネルディスプレイとして実施される。1つの例では、表示装置160は、TFTディスプレイとして実施される。1つの別の例では、表示装置160は、液晶ディスプレイ(LCD)として実施される。
図2Aは、本発明に従って、ユーザ開始位置と相対表示の例を示す図である。図2Aは、感知装置210、第1のオブジェクト220、第2のオブジェクト230、第3のオブジェクト240、例示的なユーザ250、及び表示装置260を有する。
感知装置210は、ユーザの位置を突き止め、ユーザ位置情報をコンピュータグラフィックシステム(図示せず)に供給する入力装置である。図2Aの感知装置210は、上述した図1の感知装置110と同様に機能する。
オブジェクト220−240は、ソフトウェアコンポーネントであり、各オブジェクトは、各オブジェクトを画成する複数のポリゴンを有する。オブジェクト220−240は、例示的なユーザの開始位置に基づいて第1の位置を表す。例示的なユーザ250は、本発明を説明するためのユーザ開始位置を表す。
表示装置260は、2次元(2D)ラスタディスプレイであり、コンピュータグラフィックシステム(図示せず)から表示データを受信し、受信したデータに基づいてオブジェクトを表示する。図2Aの表示装置260は、上述した図1の表示装置160と同様に機能する。
図2Bは、本発明に従って、ユーザ終了位置と相対表示の例を示す図である。図2Bは、感知装置210、第1のオブジェクト225、第2のオブジェクト235、第3のオブジェクト245、例示的なユーザ255、及び表示装置260を有する。同じ番号が付けられた構成要素は、同様に機能する。
オブジェクト225−245は、ソフトウェアコンポーネントであり、各オブジェクトは、各オブジェクトを画成する複数のポリゴンを有するオ。オブジェクト225−245は、例示的なユーザ終了位置に基づいてオブジェクト220−240の第2の位置を表す。つまり、図2Aにおける各オブジェクトは、図2Bに対応オブジェクトを有する。例示的なユーザ255は、本発明を説明するためのユーザ終了位置を表す。
動作時には、また、上述した図1、2A、及び2Bを参照するに、図2Aの感知装置210は、例示的なユーザ250の開始位置を突き止め、ユーザ位置情報をコンピュータグラフィックシステム120に供給する。オブジェクト220−240は、メモリ150内に格納される対応する位置決めデータ及び表示データと共に、GPU140を介して、表示装置260に表示される。
図2Bの感知装置210は、例示的なユーザ255の終了位置を突き止め、ユーザ位置情報をコンピュータグラフィックシステム120に供給する。オブジェクト225−245は、メモリ150内に格納された対応位置決めデータ及び表示データと共に、GPU140を介して、表示装置260に表示される。
オブジェクト220−240は、レイヤ形式で、GPU140を介して表示される。各オブジェクトは、オブジェクトを決定する他の情報に加えて複数のポリゴンを有する。各オブジェクトは更に、レイヤにされる表示形式における深度位置を決定するレイヤ識別子を有する。つまり、位置決め情報に基づいて、各オブジェクトは、レイヤ表示形式における深度位置が割当てられる。
1つ以上のオブジェクトが同じ位置を占有する場合は、ユーザにより近い深度位置を有するオブジェクトが使用される。オブジェクトが部分的に重なる場合は、重なるポリゴンが比較され、1つのオブジェクトがもう1つのオブジェクトよりも近く見えるようレンダリングされるオブジェクトの部分を決定する。
動的な基準点を与えることにより、システムは、2次元(2D)ラスタ表示装置を用いてより視覚的に審美的な3次元(3D)レンダリングを与える。つまり、システムが、ユーザ位置決め情報を受信すると、システムは、受信した情報に基づいて表示データを再計算することが可能である。その結果は、図2A及び図2Bに示し、対応するオブジェクトは、レイヤ表示形式において再配置される。
図2A及び図2Bでは、ユーザが、例示的なユーザ250の位置から、例示的なユーザ255の位置に移動する際に、ユーザ位置情報は、レイヤ表示形式に既にある情報に組み込まれる。結果として得られるレイヤ表示形式における変化は、ユーザに視差効果をもたらし、これは、更に3次元効果も結果としてもたらす。
1つの実施例では、CPUは、例えば、ユーザの位置に基づいたレンダリングを必要とする追加オブジェクトといった、ユーザ動作によりレイヤ表示形式に影響を与えるデータを解析及び処理するよう使用される。この実施例では、GPUは、レイヤ表示形式におけるポリゴンの位置と深度を決定するよう使用される。
1つの例において、図2Aを参照するに、レイヤ表示形式において、第1のオブジェクト220は第2のオブジェクト230により部分的に遮られ、第3のオブジェクト240は部分的にのみ見える。ユーザが、図2Bに示す第2の位置に移動すると、レイヤ表示形式において、第1のオブジェクト225は第2のオブジェクト235により遮られず、また、第3のオブジェクト245が完全に見える。
別の実施例では、CPUは、光源の位置とそれに関連付けられる影の効果によりレイヤ表示形式に影響を与えるデータを解析且つ処理するよう使用される。
図3は、本発明によるコンピュータ可読媒体上のコードの例示的な実施例を説明するフローチャートである。図3は、2次元表示装置を用いた擬似3次元表示を生成する方法300の実施例を詳細に説明する。この方法300は、図1に詳述した1つ以上のシステムを使用し得る。本発明の方法300更には、図2A及び2Bに詳述した構成要素も使用し得る。
この方法300は、ユーザが位置を変更した又は表示装置におけるレイヤ表示形式が更新を必要としていることを中央処理演算ユニットが判断する段階310において始まる。方法300は次に、段階320に進む。
段階320において、感知装置は、ユーザの位置を感知する。1つの実施例では、ユーザの位置を感知する段階は、センサ装置を使用してユーザを特定する段階と、そのセンサに対するユーザ位置を決定する段階を有する。別の実施例では、ユーザ位置は、表示装置に対するユーザの少なくとも1つの視角を特定する多次元ベクトルデータを有する。方法300は次に、段階330に進む。
段階330において、表示装置に表示される少なくとも1つのオブジェクトに対する位置決め情報が決定される。1つの実施例では、表示装置に表示される少なくとも1つのオブジェクトに対する位置決め情報は、上述した図1のCPU120を用いて決定される。別の実施例では、位置決め情報は、オブジェクトデータベースにおける各オブジェクトに対するマルチ座標位置及び深度位置を含む。方法300は次に、段階340に進む。
段階340において、ユーザ位置及び位置決め情報に基づいて少なくとも1つのオブジェクトに対する表示データが決定される。1つの実施例では、少なくとも1つのオブジェクトに対する表示データを決定する段階は、感知したユーザ位置に基づいてユーザ視角を決定する段階と、位置決め情報に基づいて表示装置に表示される少なくとも1つのオブジェクトに対する位置を決定する段階と、決定されたユーザ視角と少なくとも1つのオブジェクトに対する決定された位置とに基づいて少なくとも1つのオブジェクトに対する表示位置を決定する段階を有する。
別の実施例では、少なくとも1つのオブジェクトの表示データを決定する段階は更に、表示位置に基づいて少なくとも1つのオブジェクトにレイヤ値を割当てる段階と、割当てられたレイヤ値に基づいて、表示のための少なくとも1つのオブジェクトの部分を決定する段階と、割当てられたレイヤ値に基づいて、表示されるオブジェクトの決定された部分の少なくとも1つのラスタ化されるべきポリゴンを決定する段階と、ラスタ化されたポリゴンのうちレンダリングされるべき少なくとも1つの画素を決定する段階と、決定された画素をレンダリングする段階を有する。方法300は次に、段階350に進む。
段階350において、少なくとも1つのオブジェクトが、決定された表示データに基づいて表示装置を用いて表示される。1つの実施例では、オブジェクトは、上述した図1、2A、及び2Bに記載されるような表示装置を用いて表示される。方法300は次に、段階360に進み、段階360では、標準プログラミングに戻る。
2次元表示装置を用いて擬似3次元表示を生成する上述した方法及び実施例は、例示的な方法及び実施例である。これらの方法及び実施例は、2次元表示装置を用いて擬似3次元表示を生成する1つの可能なアプローチを説明するものである。実際の実施例は、記載した方法とは異なる場合もあり得る。更に、本発明に対する様々な他の改良及び変更も当業者には想到可能であり、それらの改良及び変更は、本発明の請求範囲内に含まれるものである。
本発明は、本発明の必要不可欠な特徴から逸脱することなく他の特定の形式で具現化されてもよい。説明した実施例は、全ての点において、例示的であって制限的ではないことを理解するものとする。
Claims (15)
- 表示装置用の擬似3次元表示を生成する方法であって、
ユーザ位置を感知する段階と、
前記表示装置に表示される少なくとも1つのオブジェクトの位置決め情報を決定する段階と、
前記ユーザ位置及び前記位置決め情報に基づいて、前記少なくとも1つのオブジェクトの表示データを決定する段階と、
前記決定された表示データに基づいて、前記表示装置を用いて、前記少なくとも1つのオブジェクトを表示する段階と、
を有する方法。 - 前記ユーザ位置を感知する段階は、
センサ装置を用いてユーザを特定する段階と、
前記センサ装置に対する前記ユーザ位置を決定する段階と、
を有する請求項1記載の方法。 - 前記センサ装置は、温度センサ装置、動きセンサ装置、及び無線周波数センサ装置からなるグループから選択される請求項2記載の方法。
- 前記ユーザ位置は、前記表示装置に対するユーザの少なくとも1つの視角を特定する多次元ベクトルデータを有する請求項1記載の方法。
- 前記位置決め情報は、オブジェクトデータベースにおける各オブジェクトのマルチ座標位置及び深度位置を有する請求項1記載の方法。
- 前記表示データを決定する段階は、
前記感知したユーザ位置に基づいてユーザ視角を決定する段階と、
前記位置決め情報に基づいて前記表示装置に表示される前記少なくとも1つのオブジェクトの位置を決定する段階と、
前記決定されたユーザ視角と、前記少なくとも1つのオブジェクトの前記決定された位置とに基づいて、前記少なくとも1つのオブジェクトの表示位置を決定する段階と、
を有する請求項1記載の方法。 - 前記少なくとも1つのオブジェクトの前記表示データを決定する段階は更に、
前記表示位置に基づいて前記少なくとも1つのオブジェクトにレイヤ値を割当てる段階と、
前記割当てられたレイヤ値に基づいて、表示のための前記少なくとも1つのオブジェクトの部分を決定する段階と、
前記割当てられたレイヤ値に基づいて、前記表示されたオブジェクトの前記決定された部分のうち少なくとも1つのラスタ化されるべきポリゴンを決定する段階と、
前記ラスタ化されたポリゴンのうちレンダリングされるべき少なくとも1つの画素を決定する段階と、
前記決定された画素をレンダリングする段階と、
を有する請求項6記載の方法。 - コンピュータプログラムを格納するコンピュータ可読媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、
ユーザ位置を感知するためのコンピュータ可読コードと、
表示装置に表示される少なくとも1つのオブジェクトの位置決め情報を決定するためのコンピュータ可読コードと、
前記ユーザ位置及び前記位置決め情報に基づいて、前記少なくとも1つのオブジェクトの表示データを決定するためのコンピュータ可読コードと、
前記決定された表示データに基づいて、前記表示装置を用いて、前記少なくとも1つのオブジェクトを表示するためのコンピュータ可読コードと、
を有するコンピュータ可読媒体。 - 前記ユーザ位置を感知するためのコンピュータ可読コードは、
センサ装置を用いてユーザを特定するためのコンピュータ可読コードと、
前記センサ装置に対する前記ユーザ位置を決定するためのコンピュータ可読コードと、
を有する請求項8記載のコンピュータ可読媒体。 - 前記センサ装置は、温度センサ装置、動きセンサ装置、及び無線周波数センサ装置からなるグループから選択される請求項8記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記ユーザ位置は、前記表示装置に対するユーザの少なくとも1つの視角を特定する多次元ベクトルデータを有する請求項8記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記位置決め情報は、オブジェクトデータベースにおける各オブジェクトのマルチ座標位置及び深度位置を有する請求項8記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記表示データを決定するためのコンピュータ可読コードは、
前記感知したユーザ位置に基づいてユーザ視角を決定するためのコンピュータ可読コードと、
前記位置決め情報に基づいて前記表示装置に表示される前記少なくとも1つのオブジェクトの位置を決定するためのコンピュータ可読コードと、
前記決定されたユーザ視角と、前記少なくとも1つのオブジェクトの前記決定された位置とに基づいて、前記少なくとも1つのオブジェクトの表示位置を決定するためのコンピュータ可読コードと、
を有する請求項8記載のコンピュータ可読媒体。 - 前記少なくとも1つのオブジェクトの前記表示データを決定するためのコンピュータ可読コードは更に、
前記表示位置に基づいて前記少なくとも1つのオブジェクトにレイヤ値を割当てるためのコンピュータ可読コードと、
前記割当てられたレイヤ値に基づいて、表示のための前記少なくとも1つのオブジェクトの部分を決定するためのコンピュータ可読コードと、
前記割当てられたレイヤ値に基づいて、前記表示されたオブジェクトの前記決定された部分のうち少なくとも1つのラスタ化されるべきポリゴンを決定するためのコンピュータ可読コードと、
前記ラスタ化されたポリゴンのうちレンダリングされるべき少なくとも1つの画素を決定するためのコンピュータ可読コードと、
前記決定された画素をレンダリングするためのコンピュータ可読コードと、
を有する請求項13記載のコンピュータ可読媒体。 - 表示装置用の擬似3次元表示を生成するシステムであって、
ユーザ位置を感知する手段と、
前記表示装置に表示される少なくとも1つのオブジェクトの位置決め情報を決定する手段と、
前記ユーザ位置及び前記位置決め情報に基づいて、前記少なくとも1つのオブジェクトの表示データを決定する手段と、
前記決定された表示データに基づいて、前記表示装置を用いて、前記少なくとも1つのオブジェクトを表示する手段と、
を有するシステム。
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