JP5797046B2 - ポインティングシステム、情報処理システム、座標系等の設定方法、情報処理装置、および情報処理プログラム - Google Patents
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Description
本発明の一例は、操作装置の姿勢に基づいてポインティングを行うためのポインティングシステムである。ポインティングシステムは、姿勢算出部と、座標系設定部と、座標算出部とを備える。姿勢算出部は、所定空間内における操作装置の姿勢を算出する。座標系設定部は、所定空間内に所定の座標系を設定する。座標算出部は、座標系におけるポインティング座標を座標系に対する姿勢の関係に基づいて算出する。座標系設定部は、所定空間における鉛直方向を基準として座標系の所定軸の向きを設定することが可能であるとともに、所定空間における操作装置の向きを基準として座標系の所定軸の向きを設定することが可能である。
上記「ポインティング」とは、空間あるいは平面における位置を指定することを意味する。つまり、「操作装置の姿勢に基づいてポインティングを行う」とは、操作装置の姿勢を操作することによって空間あるいは平面における位置を指定することである。
上記「ポインティングシステム」は、後述する実施形態のように操作装置と情報処理装置(ゲーム装置)とを含む構成であってもよいし、操作装置とは別の1以上の情報処理装置によって構成されるものであってもよいし、操作装置と一体の情報処理装置によって構成されるものであってもよい。
上記「座標系に対する姿勢の関係に基づいて算出する」とは、座標系を基準とした姿勢(座標系の原点から見た姿勢)に基づいて算出することを含む概念である。上記「座標算出部」は、姿勢に応じてポインティング座標を算出する。
上記「所定空間における鉛直方向を基準として座標系の所定軸の向きを設定する」とは、鉛直方向に対して一定の傾き(向き)となるように所定軸を設定することを含む概念である。例えば、座標系設定部は、鉛直方向に一致するように所定軸を設定してもよい。また、上記「所定空間における操作装置の向きを基準として座標系の所定軸の向きを設定する」とは、操作装置に対して一定の傾き(向き)となるように所定軸を設定することを含む概念である。
上記「座標系設定部」は、上記所定軸の向きを、所定空間における鉛直方向あるいは操作装置の向きを基準として設定することが可能であればよい。座標系設定部」は、2種類の基準を同時に用いて所定軸の向きを設定してもよいし、いずれか一方の基準を用いて所定軸の向きを設定してもよい。
座標算出部は、操作装置の姿勢によって決まる指示方向に基づいてポインティング座標を算出してもよい。このとき、座標系設定部は、指示方向が所定の基準よりも水平方向に近い場合、鉛直方向を基準として座標系の所定軸の向きを設定し、指示方向が所定の基準よりも鉛直方向に近い場合、操作装置の所定方向を基準として所定軸の向きを設定する。
座標算出部は、座標系によって規定される面上において指示方向が指し示す位置を表すポインティング座標を算出してもよい。
操作装置は長手形状であってもよい。このとき、指示方向は、操作装置の長手方向として決められる。
操作装置は板状の形状であってもよい。このとき、指示方向は、操作装置の板状の面に垂直な方向として決められる。
座標系設定部は、指示方向が水平方向に近いほど座標系の所定軸が鉛直方向に近くなり、指示方向が鉛直方向に近いほど、所定軸が操作装置の所定方向に近くなるように座標系を設定してもよい。
座標系設定部は、座標系における下方向が所定空間における重力方向を向くように座標系を設定することが可能であるとともに、座標系における下方向が操作装置の下方向を向くように座標系を設定することが可能であってもよい。
上記「操作装置の下方向」とは、操作装置に対して一義的に決定される方向でなくてもよい。例えば、操作装置の形状から「操作装置の下方向」が決定されてもよいし、操作装置またはポインティング操作の用途や、ポインティング座標を用いて実行される情報処理の内容等に応じて「操作装置の下方向」が適宜決定されもよい。
操作装置は、ジャイロセンサおよび/または加速度センサを含むセンサ部を備えていてもよい。このとき、姿勢算出部は、センサ部の検出結果に基づいて操作装置の姿勢を算出する。
本発明の他の一例は、操作装置の姿勢に基づいて仮想空間において所定の設定対象を設定する情報処理システムである。情報処理システムは、姿勢算出部と、設定部とを備える。姿勢算出部は、仮想空間内における操作装置の姿勢を算出する。設定部は、操作装置の姿勢によって決まる指示方向が所定の基準よりも仮想空間における水平方向に近い場合、仮想空間における鉛直方向を基準として設定対象の向きを設定し、指示方向が所定の基準よりも鉛直方向に近い場合、操作装置の所定方向を基準として設定対象の向きを設定する。
図1を参照して、本発明の一実施形態に係るゲームシステムについて説明する。図1は、ゲームシステムの外観図である。以下、据置型のゲーム装置を一例にして、本実施形態のゲーム装置およびゲームプログラムについて説明する。図1において、ゲームシステム1は、テレビジョン受像器(以下、単に「テレビ」と記載する)2、ゲーム装置3、光ディスク4、コントローラ5、およびマーカ装置6を含む。本システムは、コントローラ5を用いたゲーム操作に基づいてゲーム装置3でゲーム処理を実行するものである。
次に、図2を参照して、ゲーム装置3の内部構成について説明する。図2は、ゲーム装置3の構成を示すブロック図である。ゲーム装置3は、CPU10、システムLSI11、外部メインメモリ12、ROM/RTC13、ディスクドライブ14、およびAV−IC15等を有する。
次に、図3〜図7を参照して、コントローラ5について説明する。図3は、コントローラ5の外観構成を示す斜視図である。図4は、コントローラ5の外観構成を示す斜視図である。図3は、コントローラ5の上側後方から見た斜視図であり、図4は、コントローラ5を下側前方から見た斜視図である。
次に、図8〜図10を参照して、ゲーム装置3において実行されるポインティング座標(コントローラ5によってポインティングされた位置を表す座標)の算出処理の概要を説明する。本実施形態では、ユーザ(プレイヤ)は、コントローラ5を用いて、空間あるいは平面における位置を指定するポインティング操作を行うことが可能である。ユーザは、ポインティング操作を含むコントローラ5に対する操作によってゲーム操作を行う。
次に、本ゲームシステム1において実行されるゲーム処理(情報処理)の詳細を説明する。まず、ゲーム処理において用いられる各種データについて説明する。図11は、ゲーム装置3のメインメモリ(外部メインメモリ12または内部メインメモリ11e)に記憶される主なデータを示す図である。図11に示すように、ゲーム装置3のメインメモリには、ゲームプログラム50、操作データ51、および処理用データ56が記憶される。なお、メインメモリには、図11に示すデータの他、ゲームに登場する各種オブジェクトの画像データやゲームに使用される音声データ等、ゲームに必要なデータが記憶される。また、図11に示す各データが記憶される記憶手段はどのようなものであってもよく、他の実施形態においては、当該各データの一部はフラッシュメモリ17やVRAM11d等に記憶されてもよい。
A=1−Zy×Zy …(1)
上式(1)における変数Zyは、上記ベクトルZのY’成分の値である。なお、本実施形態においては、上式(1)に示すように、指示方向が水平方向に近い場合の他、指示方向が水平方向と鉛直方向との中間の方向となる場合には、傾斜度Aは“1”に近い値となる。ステップS11の具体的な処理としては、CPU10は、姿勢データ57をメインメモリから読み出し、ベクトルZを用いて上式(1)に従って傾斜度Aを算出する。そして、算出した傾斜度Aを表すデータを傾斜度データ58としてメインメモリに記憶する。ステップS11の次にステップS12の処理が実行される。
Ux’=(0−Yx)×A+Yx
Uy’=(1−Yy)×A+Yy
Uz’=(0−Yz)×A+Yz …(2)
上式(2)において、変数Yx,Yy,およびYzは、それぞれ、ベクトルYのX’成分値、Y’成分値、およびZ’成分値である。上式(2)に示すように、ベクトルU’の終点は、ベクトルYの終点とベクトルPの終点とをA:(1−A)に内分する点となる。
Vx=Zx
Vy=Zy
Vz=Zz …(3)
上式(3)において、変数Zx,Zy,およびZzは、それぞれ、ベクトルZのX’成分値、Y’成分値、およびZ’成分値である。ステップS13の具体的な処理としては、CPU10は、姿勢データ57をメインメモリから読み出し、ベクトルZの各成分値を用いて上式(3)に従ってベクトルVを算出する。そして、算出したベクトルVを表すデータを奥行き方向データ62としてメインメモリに記憶する。ステップS13の次にステップS14の処理が実行される。
Wx=Vz×Uy’−Vy×Uz’
Wy=Vx×Uz’−Vz×Ux’
Wz=Vy×Ux’−Vx×Uy’ …(4)
上式(4)に示すように、右方向ベクトルWは奥行き方向ベクトルVとベクトルU’との外積として算出される。ステップS14の具体的な処理としては、CPU10は、上方向データ60および奥行き方向データ62をメインメモリから読み出し、ベクトルU’および奥行き方向ベクトルVを用いて上式(4)に従って右方向ベクトルWを算出する。そして、算出された右方向ベクトルを正規化し(長さを1にする)。正規化された右方向ベクトルWを表すデータを右方向データ61としてメインメモリに記憶する。ステップS14の次にステップS15の処理が実行される。
Ux=Wz×Vy−Wy×Vz
Uy=Wx×Vz−Wz×Vx
Uz=Wy×Vx−Wx×Vy …(5)
上式(5)に示すように、上方向ベクトルUは右方向ベクトルWと奥行き方向ベクトルVとの外積として算出される。ステップS15の具体的な処理としては、CPU10は、右方向データ61および奥行き方向データ62をメインメモリから読み出し、右方向ベクトルWおよび奥行き方向ベクトルVを用いて上式(5)に従って上方向ベクトルUを算出する。そして、算出された上方向ベクトルUを表すデータを上方向データ60としてメインメモリに記憶する。ステップS15の後、CPU10は座標系設定処理を終了する。
Ra=L×|Za|/|Zc| …(6)
また、b軸成分についてもa軸成分と同様、位置Rのb軸成分の座標値RbとベクトルZbの大きさとの比は、コントローラ5から座標面Qまでの距離LとベクトルZcの大きさとの比に等しい。したがって、座標値Rbは、以下の式(7)に従って算出することができる。
Rb=L×|Zb|/|Zc| …(7)
上式(6)および(7)において、ベクトルZaの大きさ|Za|は、ベクトルZと上記右方向ベクトルWとの内積として算出することができる。ベクトルZbの大きさ|Zb|は、ベクトルZと上記上方向ベクトルUとの内積として算出することができる。ベクトルZcの大きさ|Zc|は、ベクトルZと上記奥行き方向ベクトルVとの内積として算出することができる。したがって、ポインティング座標(Ra,Rb)は、座標面Qの姿勢(3つのベクトルU,V,W)と、指示方向(ベクトルZ)と、距離Lとに基づいて算出することができる。
上記実施形態は本発明を実施する一例であり、他の実施形態においては例えば以下に説明する構成で本発明を実施することも可能である。
2 テレビ
3 ゲーム装置
4 光ディスク
5 コントローラ
6 マーカ装置
10 CPU
11e 内部メインメモリ
12 外部メインメモリ
37 加速度センサ
48 ジャイロセンサ
50 ゲームプログラム
51 操作データ
57 姿勢データ
59 座標面データ
63 ポインティング座標データ
70 端末装置
72 画像
Claims (25)
- 操作装置の姿勢に基づいてポインティングを行うためのポインティングシステムであって、
所定空間内における前記操作装置の姿勢を算出する姿勢算出部と、
前記所定空間内に所定の座標系を設定する座標系設定部と、
前記座標系におけるポインティング座標を前記座標系に対する前記姿勢の関係に基づいて算出する座標算出部とを備え、
前記座標系設定部は、前記所定空間における鉛直方向を基準として前記座標系の所定軸の向きを設定することが可能であるとともに、前記所定空間における前記操作装置の向きを基準として前記座標系の所定軸の向きを設定することが可能である、ポインティングシステム。 - 前記座標算出部は、前記操作装置の姿勢によって決まる指示方向に基づいて前記ポインティング座標を算出し、
前記座標系設定部は、前記指示方向が所定の基準よりも水平方向に近い場合、前記鉛直方向を基準として前記座標系の所定軸の向きを設定し、前記指示方向が所定の基準よりも鉛直方向に近い場合、前記操作装置の所定方向を基準として前記所定軸の向きを設定する、請求項1に記載のポインティングシステム。 - 前記座標算出部は、前記座標系によって規定される面上において前記指示方向が指し示す位置を表すポインティング座標を算出する、請求項2に記載のポインティングシステム。
- 前記操作装置は長手形状であって、
前記指示方向は、前記操作装置の長手方向として決められる、請求項2または請求項3に記載のポインティングシステム。 - 前記操作装置は板状の形状であって、
前記指示方向は、前記操作装置の板状の面に垂直な方向として決められる、請求項2または請求項3に記載のポインティングシステム。 - 前記座標系設定部は、前記指示方向が水平方向に近いほど前記座標系の所定軸が前記鉛直方向に近くなり、前記指示方向が鉛直方向に近いほど、前記所定軸が前記操作装置の所定方向に近くなるように前記座標系を設定する、請求項2から請求項5のいずれか1項に記載のポインティングシステム。
- 前記座標系設定部は、前記座標系における下方向が前記所定空間における重力方向を向くように前記座標系を設定することが可能であるとともに、前記座標系における下方向が前記操作装置の下方向を向くように前記座標系を設定することが可能である、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のポインティングシステム。
- 前記操作装置は、ジャイロセンサおよび/または加速度センサを含むセンサ部を備え、
前記姿勢算出部は、前記センサ部の検出結果に基づいて前記操作装置の姿勢を算出する、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のポインティングシステム。 - 操作装置の姿勢に基づいて仮想空間において所定の設定対象を設定する情報処理システムであって、
前記仮想空間内における前記操作装置の姿勢を算出する姿勢算出部と、
前記操作装置の姿勢によって決まる指示方向が所定の基準よりも前記仮想空間における水平方向に近い場合、前記仮想空間における鉛直方向を基準として前記設定対象の向きを設定し、前記指示方向が所定の基準よりも前記鉛直方向に近い場合、前記操作装置の所定方向を基準として前記設定対象の向きを設定する設定部とを備える、情報処理システム。 - 操作装置の姿勢に基づいてポインティングを行うポインティングシステムにおいて実行される座標系設定方法であって、
所定空間内における前記操作装置の姿勢を算出する姿勢算出ステップと、
前記所定空間内に所定の座標系を設定する座標系設定ステップと、
前記座標系におけるポインティング座標を前記座標系に対する前記姿勢の関係に基づいて算出する座標算出ステップとを備え、
前記座標系設定ステップにおいては、前記所定空間における鉛直方向を基準として前記座標系の所定軸の向きを設定することが可能であるとともに、前記所定空間における前記操作装置の向きを基準として前記座標系の所定軸の向きを設定することが可能である、座標系設定方法。 - 前記座標算出ステップにおいては、前記操作装置の姿勢によって決まる指示方向に基づいて前記ポインティング座標が算出され、
前記座標系設定ステップにおいては、前記指示方向が所定の基準よりも水平方向に近い場合、前記鉛直方向を基準として前記座標系の所定軸の向きが設定され、前記指示方向が所定の基準よりも鉛直方向に近い場合、前記操作装置の所定方向を基準として前記所定軸の向きが設定される、請求項10に記載の座標系設定方法。 - 前記座標算出ステップにおいては、前記座標系によって規定される面上において前記指示方向が指し示す位置を表すポインティング座標が算出される、請求項11に記載の座標系設定方法。
- 前記操作装置は長手形状であって、
前記指示方向は、前記操作装置の長手方向として決められる、請求項11または請求項12に記載の座標系設定方法。 - 前記操作装置は板状の形状であって、
前記指示方向は、前記操作装置の板状の面に垂直な方向として決められる、請求項11または請求項12に記載の座標系設定方法。 - 前記座標系設定ステップにおいては、前記指示方向が水平方向に近いほど前記座標系の所定軸が前記鉛直方向に近くなり、前記指示方向が鉛直方向に近いほど、前記所定軸が前記操作装置の所定方向に近くなるように前記座標系が設定される、請求項11から請求項14のいずれか1項に記載の座標系設定方法。
- 前記座標系設定ステップにおいては、前記座標系における下方向が前記所定空間における重力方向を向くように前記座標系を設定することが可能であるとともに、前記座標系における下方向が前記操作装置の下方向を向くように前記座標系を設定することが可能である、請求項9から請求項15のいずれか1項に記載の座標系設定方法。
- 前記操作装置は、ジャイロセンサおよび/または加速度センサを含むセンサ部を備え、
前記姿勢算出ステップにおいては、前記センサ部の検出結果に基づいて前記操作装置の姿勢が算出される、請求項9から請求項16のいずれか1項に記載の座標系設定方法。 - 操作装置の姿勢に基づいて仮想空間において所定の設定対象を設定する情報処理システムにおいて実行される対象設定方法であって、
前記仮想空間内における前記操作装置の姿勢を算出する姿勢算出ステップと、
前記操作装置の姿勢によって決まる指示方向が所定の基準よりも前記仮想空間における水平方向に近い場合、前記仮想空間における鉛直方向を基準として前記設定対象の向きを設定し、前記指示方向が所定の基準よりも前記鉛直方向に近い場合、前記操作装置の所定方向を基準として前記設定対象の向きを設定する設定ステップとを備える、対象設定方法。 - 操作装置の姿勢に基づいてポインティング座標を算出する情報処理装置であって、
所定空間内における前記操作装置の姿勢を算出する姿勢算出部と、
前記所定空間内に所定の座標系を設定する座標系設定部と、
前記座標系におけるポインティング座標を前記座標系に対する前記姿勢の関係に基づいて算出する座標算出部とを備え、
前記座標系設定部は、前記所定空間における鉛直方向を基準として前記座標系の所定軸の向きを設定することが可能であるとともに、前記所定空間における前記操作装置の向きを基準として前記座標系の所定軸の向きを設定することが可能である、情報処理装置。 - 操作装置の姿勢に基づいて仮想空間において所定の設定対象を設定する情報処理装置であって、
前記仮想空間内における前記操作装置の姿勢を算出する姿勢算出部と、
前記操作装置の姿勢によって決まる指示方向が所定の基準よりも前記仮想空間における水平方向に近い場合、前記仮想空間における鉛直方向を基準として前記設定対象の向きを設定し、前記指示方向が所定の基準よりも前記鉛直方向に近い場合、前記操作装置の所定方向を基準として前記設定対象の向きを設定する設定部とを備える、情報処理装置。 - 操作装置の姿勢に基づいてポインティングを行うためのポインティングシステムが備えるコンピュータによって実行される情報処理プログラムであって、
所定空間内における前記操作装置の姿勢を算出する姿勢算出手段と、
前記所定空間内に所定の座標系を設定する座標系設定手段と、
前記座標系におけるポインティング座標を前記座標系に対する前記姿勢の関係に基づいて算出する座標算出手段として前記コンピュータを機能させ、
前記座標系設定手段は、前記所定空間における鉛直方向を基準として前記座標系の所定軸の向きを設定することが可能であるとともに、前記所定空間における前記操作装置の向きを基準として前記座標系の所定軸の向きを設定することが可能である、情報処理プログラム。 - 前記座標算出手段は、前記操作装置の姿勢によって決まる指示方向に基づいて前記ポインティング座標を算出し、
前記座標系設定手段は、前記指示方向が所定の基準よりも水平方向に近い場合、前記鉛直方向を基準として前記座標系の所定軸の向きを設定し、前記指示方向が所定の基準よりも鉛直方向に近い場合、前記操作装置の所定方向を基準として前記所定軸の向きを設定する、請求項21に記載の情報処理プログラム。 - 前記座標系設定手段は、前記指示方向が水平方向に近いほど前記座標系の所定軸が前記鉛直方向に近くなり、前記指示方向が鉛直方向に近いほど、前記所定軸が前記操作装置の所定方向に近くなるように前記座標系を設定する、請求項22に記載の情報処理プログラム。
- 前記座標系設定手段は、前記座標系における下方向が前記所定空間における重力方向を向くように前記座標系を設定することが可能であるとともに、前記座標系における下方向が前記操作装置の下方向を向くように前記座標系を設定することが可能である、請求項21から請求項23のいずれか1項に記載の情報処理プログラム。
- 操作装置の姿勢に基づいて仮想空間において所定の設定対象を設定する情報処理システムのコンピュータによって実行される情報処理プログラムであって、
前記仮想空間内における前記操作装置の姿勢を算出する姿勢算出手段と、
前記操作装置の姿勢によって決まる指示方向が所定の基準よりも前記仮想空間における水平方向に近い場合、前記仮想空間における鉛直方向を基準として前記設定対象の向きを設定し、前記指示方向が所定の基準よりも前記鉛直方向に近い場合、前記操作装置の所定方向を基準として前記設定対象の向きを設定する設定手段として前記コンピュータを機能させる、情報処理プログラム。
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