JP6262283B2 - 仮想空間を提供する方法、プログラム、および記録媒体 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態に係る仮想空間を提供する方法、および、プログラムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。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および範囲内でのすべての変更が本発明に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、重複する説明を繰り返さない。
図1は、HMDシステム100の構成を示す図である。この図に示すように、HMDシステム100は、HMD110、HMDセンサ120、制御回路部200、およびコントローラ300を備えている。
図2は、制御回路部200のハード構成を示す図である。制御回路部200は、HMD110に仮想空間を提供させるためのコンピュータである。図2に示すように、制御回路部200は、プロセッサ、メモリ、ストレージ、入出力インターフェース、および通信インターフェースを備えている。これらは、データ伝送路としてのバスを通じて、制御回路部200内において互いに接続されている。
図3は、HMD110に設定されるuwv視野座標系を例示する図である。HMDセンサ120は、HMD110の起動時に、グローバル座標系におけるHMD110の位置および傾きを検出する。そして、傾きの検出値に基づく3次元のuvw視野座標系を、HMD110に設定する。図3に示すように、HMDセンサ120は、HMD110を装着したユーザの頭部を中心(原点)とした3次元のuvw視野座標系を、HMD110に設定する。具体的には、グローバル座標系を規定する横方向、鉛直方向、および前後方向(x軸、y軸、z軸)を、グローバル座標系内においてHMD110の各軸周りの傾きだけ各軸周りにそれぞれ傾けることによって得られる新たな3つの方向を、HMD110におけるuvw視野座標系のピッチ方向(u軸)、ヨー方向(v軸)、およびロール方向(w軸)として設定する。
図4は、ユーザに提供される仮想空間2の概要を説明する図である。この図に示すように、仮想空間2は、中心21の360°方向全体を覆う全天球状の構造を有する。図4には、仮想空間2の全体のうち上半分の天球のみを例示する。仮想空間2には、略正方形または略長方形の複数のメッシュが関連付けられている。仮想空間2における各メッシュの位置は、仮想空間2に規定される空間座標系(XYZ座標系)における座標として、予め規定されている。制御回路部200は、仮想空間2に展開可能なコンテンツ(静止画、動画等)を構成する各部分画像を、仮想空間2における対応する各メッシュに対応付けることによって、ユーザによって視認可能な仮想空間画像22が展開される仮想空間2をユーザに提供する。
注視センサ130は、ユーザの右目および左目の視線が向けられる方向(視線方向)を検出するアイトラッキング機能を有する。注視センサ130として、アイトラッキング機能を有する公知のセンサを採用することができる。注視センサ130は、右目用センサおよび左目用センサを備えていることが好ましい。注視センサ130は、たとえば、ユーザの右目および左目に赤外光を照射すると共に、照射光に対する角膜および虹彩からの反射光を受光することによって、各眼球の回転角を検出するセンサでもよい。注視センサ130は、検出した各回転角に基づき、ユーザの視線方向を検知することができる。
コントローラ300は、ユーザの操作に基づく各種の指令を制御回路部200に対して送信ことができるデバイスである。コントローラ300は、有線または無線通信が可能な携帯端末であり得る。コントローラ300は、たとえば、スマートフォン、PDA(Personal Digital Assistant)、タブレット型コンピュータ、ゲーム用コンソール、汎用のPC(Personal Computer)等であればよい。コントローラ300は、タッチパネルを備えるデバイスであることが好ましく、互いにバス接続されたプロセッサ、メモリ、ストレージ、通信部、表示部と入力部が一体として構成されたタッチパネル、を備える任意の端末が採用され得る。ユーザは、コントローラ300のタッチパネルに対し、タップ、スワイプ、およびホールドを含む各種のタッチ動作を入力することによって、仮想空間2に配置される各種のオブジェクトおよびUI(User Interface)に対して影響を及ぼすことができる。
図7は、制御回路部200の機能的構成を示すブロック図である。制御回路部200は、HMDセンサ120、注視センサ130、およびコントローラ300から受信した各種のデータを用いることによって、ユーザに提供される仮想空間2を制御すると共に、HMD110のディスプレイ112への画像表示を制御する。図7に示すように、制御回路部200は、検出部210、表示制御部220、仮想空間制御部230、記憶部240、および通信部250を備えている。制御回路部200は、図2に示す各ハードウェアの協働によって、検出部210、表示制御部220、仮想空間制御部230、記憶部240、および通信部250として機能する。検出部210、表示制御部220、および仮想空間制御部230は、主としてプロセッサおよびメモリの協働によってその機能が実現され得る。記憶部240は、主としてメモリおよびストレージの協働によってその機能が実現され得る。通信部250は、主としてプロセッサおよび通信インターフェースの協働によってその機能が実現され得る。
図8は、HMDシステム100が仮想空間2をユーザに提供する処理の流れを示すシーケンス図である。仮想空間2は、基本的に、HMD110および制御回路部200の協働によってユーザに提供される。図8に示す処理が開始されると、まず、S1において、仮想空間規定部231が、ユーザに提供される仮想空間2を表す仮想空間データを生成することによって、仮想空間2を規定する。生成の手順は次の通りである。まず仮想空間規定部231は、仮想空間2の雛形データを雛形格納部241から取得することによって、仮想空間2の原型を定義する。仮想空間規定部231は、さらに、仮想空間2において再生されるコンテンツを、コンテンツ格納部242から取得する。仮想空間規定部231は、取得した雛形データに、取得したコンテンツを適合することによって、仮想空間2を規定する仮想空間データを生成する。仮想空間規定部231は、仮想空間データにおいて、仮想空間2の天球を構成する各メッシュの管理データに、コンテンツに含まれる背景画像を構成する各部分画像を適宜関連付ける。仮想空間規定部231は、コンテンツに規定される初期方向を仮想空間2のXYZ座標系におけるZ方向に合致させるように、各部分画像と各メッシュとを関連付けることが好ましい。
本実施形態では、HMDシステム100は、仮想空間2においてユーザが視聴したいコンテンツを仮想空間2においてユーザに選択するための環境(プラットフォーム)を、ユーザに提供する。ユーザが、仮想空間2に展開されるプラットフォームを通じて、視聴したいコンテンツを選択すれば、制御回路部200は、選択されたコンテンツの仮想空間2における再生を開始する。以下に、プラットフォームの提供およびコンテンツの再生処理の詳細について、説明する。
本実施形態に係る制御回路部200は、通常モード(第1のモード)または回転モード(第2のモード)において動作する。通常モードと回転モードとでは、制御回路部200による仮想カメラ1の制御方法が相違する。通常モードにおいて、制御回路部200は、HMD110の傾きに連動させて仮想空間2における仮想カメラ1の傾きを制御する。したがって、通常モードにおいてユーザがHMD110を傾けると、それに連動して仮想カメラ1も傾き、その傾きに応じた視界画像26がHMD110に表示される。
制御回路部200は、回転モードにおいて、操作オブジェクト27に対するユーザの操作に基づき、仮想カメラ1ではなく仮想空間2を回転させてもよい。この場合、回転制御部235は、特定した回転方向および回転速度を、仮想空間規定部231に通知する。仮想空間規定部231は、通知された回転方向および回転速度で仮想空間2を回転させる。ここでいう「回転」とは、仮想空間2の中心21を通る軸を自転軸とした仮想空間2の自転を意味する。
通常モードにおいて、ユーザは、HMD110ではなく視線を動かすことによって、操作オブジェクト27を選択したり操作したりしてもよい。この場合、ユーザは、視界画像26に含まれる操作オブジェクト27に視線を向けることによって、視界画像26において注視点28を操作オブジェクト27に当てる。視線管理部232は、注視点28が操作オブジェクト27に規定時間以上当たった否かを判定する。この判定結果が真である場合、操作オブジェクト制御部234は、操作オブジェクト27がユーザによって選択されたことを検出する。これにより、制御回路部200は回転モードに移行する。
ユーザは、コントローラ300を操作することによって、操作オブジェクト27を選択したり操作したりこともできる。この場合、通常モードにおいて、操作オブジェクト制御部234は、ユーザがコントローラ300に対して操作オブジェクト27を選択するための操作を行った場合、ユーザによって操作オブジェクト27が選択されたことを検出する。また、回転モードにおいて、操作オブジェクト制御部234は、ユーザがコントローラ300を操作することによって操作オブジェクト27の伸張方向および伸張量を操作オブジェクト27に指定する操作を行った場合、これらの伸張方向および伸張量を特定する。伸張方向および伸張量の決定後の操作オブジェクト27の伸張および仮想カメラ1(または仮想空間2)の回転方法は、上述した例と同一である。
プラットフォームが展開される仮想空間2を構成する天球面におけるいずれかの位置に、機能区画が規定されていてもよい。機能区画は、所定の機能を割り当てることができる領域である。以下では、機能区画をユーザが選択した場合に、制御回路部200が回転モードに移行する例を説明する。以下の例では、機能区画には、ユーザの視線(視界方向または視線方向N0)が機能区画に当たったか否かを検出する機能が割り当てられている。さらに、機能区画には、ユーザの視線が機能区画に当たった時間を検出する機能も割り当てられている。
制御回路部200の制御ブロック(検出部210、表示制御部220、仮想空間制御部230、記憶部240、および通信部250)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
(項目1)ヘッドマウントディスプレイ(以下、HMD)を装着したユーザに仮想空間を提供する方法であって、第1のモードにおいて、前記仮想空間内に配置されかつ前記HMDに連動する仮想カメラのロール方向に基づく視界画像を前記HMDに表示させるステップと、第2のモードにおいて、前記ユーザの操作に基づき少なくとも回転方向を特定すると共に、前記操作が検出され続ける間、前記仮想カメラまたは前記仮想空間を前記回転方向に回転させ続けながら、前記HMDに表示させる前記視界画像を更新するステップとを有する、方法。仮想空間における操作性を高めることができる。
前記視界画像を前記HMDに表示させるステップにおいて、前記仮想空間に配置される操作オブジェクトを含む前記視界画像を前記HMDに表示させ、前記第1のモードにおいて、前記操作オブジェクトが前記ユーザによって選択されたことを検出するステップと、前記第1のモードにおいて、前記操作オブジェクトが選択されたことが検出された後、前記第2のモードに移行するステップとをさらに有する、項目1の方法。ユーザの意思により、第2のモードに移行することができる。
前記回転方向を決定するステップにおいて、前記所定方向における水平方向の成分に基づき前記回転方向を決定する、項目3の方法。ユーザが仮想空間において酔うことを防止できる。
前記第2のモードにおいて、前記操作オブジェクトへの前記所定方向の指定が解除されたことを検出するステップと、前記第2のモードにおいて、前記所定方向の指定が解除されたことが検出された場合、前記操作オブジェクトを元の形状に戻すと共に、前記操作オブジェクトの選択を解除する変更するステップと、前記第2のモードにおいて、前記所定方向の指定が解除されたことが検出された場合、前記仮想カメラまたは前記仮想空間の回転を停止させると共に、前記第1のモードに移行するステップとをさらに有する、項目4の方法。ユーザは簡単な操作で仮想カメラまたは仮想空間の回転を停止させることができる。
前記第2のモードにおいて、前記操作オブジェクトが選択されたことが検出された後、基準座標系における前記HMDの傾きの変化量を特定するステップと、前記所定方向を特定するステップにおいて、前記傾きの変化量に基づき前記所定方向を特定する、項目3〜5のいずれかの方法。ユーザはHMDを傾ける方向を変えることによって仮想カメラまたは仮想空間の回転速方法を調整することができる。
前記所定方向の指定が解除されたことを検出するステップにおいて、前記仮想カメラまたは仮想空間の回転が開始された後の前記HMDの傾きが、前記操作オブジェクトが選択されたことが検出された時点の前記HMDの傾きに一致した場合、前記所定方向の指定が解除されたことを検出する、項目6の方法。ユーザは簡単な操作によって仮想カメラまたは仮想空間の回転を停止させることができる。
前記第2のモードにおいて、前記操作オブジェクトが選択されたことが検出された後、前記ユーザによって前記操作オブジェクトに指定された所定量を特定するステップと、前記第2のモードにおいて、前記所定量に基づき、前記仮想カメラまたは前記仮想空間を回転させる際の回転速度を決定するステップとをさらに有し、前記操作オブジェクトを弾性変形させるステップにおいて、前記操作オブジェクトを前記所定量だけ伸張させ、前記視界画像を更新するステップにおいて、前記仮想カメラまたは仮想空間を前記回転速度で回転させ続ける、項目3〜7のいずれかの方法。ユーザは所望の回転速度で仮想カメラまたは仮想空間を回転させることができる。
前記第2のモードにおいて、前記所定量が閾値を超えた場合、前記操作オブジェクトを元の形状に戻し、かつ、前記操作オブジェクトの選択を解除するステップと、前記第2のモードにおいて、前記所定量が閾値を超えた場合、前記仮想カメラまたは前記仮想空間の回転を停止させるステップと、前記第2のモードにおいて、前記仮想カメラまたは前記仮想空間の回転が停止した後、前記第1のモードに移行するステップとをさらに有する、項目8の方法。ユーザは簡単な操作で仮想カメラまたは仮想空間の回転を停止させることができる。
前記第2のモードにおいて、前記操作オブジェクトが選択されたことが検出された後、基準座標系における前記HMDの傾きの変化量を特定するステップをさらに備えており、、前記所定量を特定するステップにおいて、前記傾きの変化量に基づき前記所定量を特定する、項目8または9の方法。ユーザはHMDを傾ける度合いを変えることによって仮想カメラまたは仮想空間の回転速方法を調整することができる。
前記第1のモードにおいて、前記操作オブジェクトの少なくとも一部が、前記仮想カメラの視界領域の外に位置することを検出するステップと、前記第1のモードにおいて、前記操作オブジェクトの少なくとも一部が、前記視界領域の外に位置することが検出された場合、前記操作オブジェクトを前記視界領域の中に移動させるステップとをさらに有する、項目2〜10のいずれかの1つの方法。ユーザがオブジェクトを見つけ出しやすくなる。
前記第1のモードにおいて、前記仮想空間に規定される機能区画をユーザが選択したことを検出するステップと、前記第1のモードにおいて、前記仮想空間に規定される機能区画をユーザが選択したことが検出された場合、前記第2のモードに移行するステップをさらに有する、項目1の方法。オブジェクトを用いることができない仮想空間が提供される場合も、ユーザの操作に基づき仮想カメラまたは仮想空間を回転させることができる。
項目1〜12のいずれかの方法の各ステップを、コンピュータに実行させるプログラム。
項目13のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
Claims (12)
- ヘッドマウントディスプレイ(以下、HMD)を装着したユーザに仮想空間を提供する方法であって、
第1のモードにおいて、前記仮想空間内に配置されかつ前記HMDに連動する仮想カメラのロール方向に基づく視界画像を前記HMDに表示させるステップと、
第2のモードにおいて、前記ユーザの操作に基づき少なくとも回転方向を特定すると共に、前記操作が検出され続ける間、前記仮想カメラまたは前記仮想空間を前記回転方向に回転させ続けながら、前記HMDに前記視界画像を更新させるステップとを有し、
前記視界画像を前記HMDに表示させるステップにおいて、前記仮想空間に配置される操作オブジェクトを含む前記視界画像を前記HMDに表示させ、
前記第1のモードにおいて、前記操作オブジェクトが前記ユーザによって選択されたことを検出するステップと、
前記第1のモードにおいて、前記操作オブジェクトが選択されたことが検出された後、前記第2のモードに移行するステップと、
前記第2のモードにおいて、前記操作オブジェクトが選択されたことが検出された後、前記ユーザによって前記操作オブジェクトに指定された所定方向を特定するステップとをさらに有し、
前記視界画像を更新させるステップにおいて、前記所定方向に基づき前記回転方向を特定し、
前記第2のモードにおいて、前記操作オブジェクトを前記所定方向に弾性変形させるステップをさらに有する、方法。 - 前記視界画像を更新させるステップにおいて、前記所定方向における水平方向の成分に基づき前記回転方向を特定する、請求項1に記載の方法。
- 前記第2のモードにおいて、前記操作オブジェクトへの前記所定方向の指定が解除されたことを検出するステップと、
前記第2のモードにおいて、前記所定方向の指定が解除されたことが検出された場合、前記操作オブジェクトを元の形状に戻すと共に、前記操作オブジェクトの選択を解除する変更するステップと、
前記第2のモードにおいて、前記所定方向の指定が解除されたことが検出された場合、前記仮想カメラまたは前記仮想空間の回転を停止させると共に、前記第1のモードに移行するステップとをさらに有する、請求項2に記載の方法。 - 前記第2のモードにおいて、前記操作オブジェクトが選択されたことが検出された後、基準座標系における前記HMDの傾きの変化量を特定するステップと、
前記所定方向を特定するステップにおいて、前記傾きの変化量に基づき前記所定方向を特定する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 - 前記所定方向の指定が解除されたことを検出するステップにおいて、前記仮想カメラまたは仮想空間の回転が開始された後の前記HMDの傾きが、前記操作オブジェクトが選択されたことが検出された時点の前記HMDの傾きに一致した場合、前記所定方向の指定が解除されたことを検出する、請求項4に記載の方法。
- 前記第2のモードにおいて、前記操作オブジェクトが選択されたことが検出された後、前記ユーザによって前記操作オブジェクトに指定された所定量を特定するステップと、
前記第2のモードにおいて、前記所定量に基づき、前記仮想カメラまたは前記仮想空間を回転させる際の回転速度を特定するステップとをさらに有し、
前記操作オブジェクトを弾性変形させるステップにおいて、前記操作オブジェクトを前記所定量だけ伸張させ、
前記視界画像を更新するステップにおいて、前記仮想カメラまたは仮想空間を前記回転速度で回転させ続ける、請求項1に記載の方法。 - 前記第2のモードにおいて、前記所定量が閾値を超えた場合、前記操作オブジェクトを元の形状に戻し、かつ、前記操作オブジェクトの選択を解除するステップと、
前記第2のモードにおいて、前記所定量が閾値を超えた場合、前記仮想カメラまたは前記仮想空間の回転を停止させるステップと、
前記第2のモードにおいて、前記仮想カメラまたは前記仮想空間の回転が停止した後、前記第1のモードに移行するステップとをさらに有する、請求項6に記載の方法。 - 前記第2のモードにおいて、前記操作オブジェクトが選択されたことが検出された後、基準座標系における前記HMDの傾きの変化量を特定するステップと、
前記所定量を特定するステップにおいて、前記傾きの変化量に基づき前記所定量を特定する、請求項6または7に記載の方法。 - 前記第1のモードにおいて、前記操作オブジェクトの少なくとも一部が、前記仮想カメラの視界領域の外に位置することを検出するステップと、
前記第1のモードにおいて、前記操作オブジェクトの少なくとも一部が、前記視界領域の外に位置することが検出された場合、前記操作オブジェクトを前記視界領域の中に移動させるステップとをさらに有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第1のモードにおいて、前記仮想空間に規定される機能区画をユーザが選択したことを検出するステップと、
前記第1のモードにおいて、前記仮想空間に規定される機能区画をユーザが選択したことが検出された場合、前記第2のモードに移行するステップをさらに有する、請求項1に記載の方法。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法の各ステップを、コンピュータに実行させるプログラム。
- 請求項11に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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