JPH10326353A - ３次元キャラクタアニメーション表示装置および３次元動きデータ伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な物理的データを用いることなく、簡易
に３次元キャラクタのアニメーションを生成して表示す
ることができる３次元キャラクタアニメーション表示装
置、及び、この３次元キャラクタアニメーション表示装
置におけるキャラクタの動きの生成に必要なデータを、
通信手段を用いて伝送することにより、少ないパラメー
タで効率よく３次元キャラクタの動きを生成することが
できる３次元動きデータ伝送システムを提供する。 【解決手段】 ３次元グリッド空間形状データに基づい
て、上記３次元グリッド空間を３次元空間に配置し、３
次元形状データ、及び、３次元動きデータに基づいて、
上記３次元オブジェクトを、上記３次元グリッド空間内
に配置し、上記３次元動きデータに基づいて、上記３次
元キャラクタの動きを生成する３次元位置計算手段１０
と、テクスチャマッピング手段１２と、透視変換手段１
３と、フレームメモリ手段１４と、画像表示手段１５と
を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、３次元コンピュ
ータグラフィックスの技術において、大量のデータを用
いることなく、簡易にキャラクタの動きを生成して表示
する３次元キャラクタアニメーション表示装置、及び、
この３次元キャラクタアニメーション表示装置における
キャラクタの動きの生成に必要なデータのいずれかを、
通信手段を用いて伝送する３次元動きデータ伝送システ
ムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビ番組や映画などにおいて、
３次元コンピュータグラフィックスの技術による３次元
キャラクタアニメーションが盛んに用いられるようにな
り、また、この３次元キャラクタアニメーションを用い
たゲートソフトなども数多く制作され、３次元コンピュ
ータグラフィックスの技術が広く普及している。

【０００３】上記３次元キャラクタアニメーションに登
場するキャラクタとしては、人物，動物，擬人化された
物体などが多く用いられ、このようなキャラクタの動き
は、図１８に示すように、該キャラクタの関節点（図１
８(a) ）を結んだスケルトン構造体（図１８(b) ）の関
節角の変化，関節点の移動などによって、スケルトン構
造体の変形（図１８(c) ）として表現されることが多
い。このようなスケルトン構造体の変形によってキャラ
クタの動きを表現する場合には、図１９(a) ，１９(b)
に示すように多関節モデルを定義して、様々な動きに対
応した、関節角の変化の度合い，関節点の移動距離など
の物理的データを、あらかじめデータベース化したもの
を用いるか、若しくは、関節角の変化の度合い，関節点
の移動距離などの物理的データを更新していくことによ
って、随時、動きを生成する。また、後者の場合、これ
らの更新した物理的データを、３次元キャラクタの動き
を表現するデータとして用いるには、例えば、図１９に
おいて、(a) に示す関節モデルを、(b) に示す３次元キ
ャラクタを示す３次元オブジェクトの部品Ａ及びＢに置
き換え、該関節モデルを(a) から(c) にしたときの物理
的データを、部品Ａのａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，及
びｈの６つの頂点の位置に適用して、部品Ａの(b) から
(d) への動きを生成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ようにデータベース化した場合は、データベースに存在
する以外の動きを表現することができず、一方、後者の
随時更新する場合には、すべての関節について上記物理
的データをいちいち指定しなければならなかった。ま
た、これらの指定された物理的データを、３次元キャラ
クタの動きを表現するデータとして用いるには、上述の
ように、３次元オブジェクトの３次元座標位置に対応さ
せなければならず、データ量が多くなるという問題点が
あった。

【０００５】また、コンピュータグラフィックスの世界
は、シュミレーションの世界とは異なり、現実世界と必
ずしも一致する必要はなく、現実世界と異なるデフォル
メが表現の効果として多用され、コミカルな動きがユー
ザを楽しませる効果として用いられている。従って，３
次元キャラクタアニメーションにおいては、関節角の変
化の度合い，関節点の移動距離などの物理的データに必
ずしも厳密性を追求する必要はなく、複雑な物理的デー
タを用いることなく、簡易にデフォルメされたキャラク
タの動きを生成することが求められている。

【０００６】この発明は、上記の問題点を解消するため
になされたもので、３次元コンピュータグラフィックス
の技術において、関節点を結んだスケルトン構造体の変
形を示す複雑な物理的データを用いることなく、簡易に
３次元キャラクタのアニメーションを生成して表示する
ことができる３次元キャラクタアニメーション表示装
置、及び、この３次元キャラクタアニメーション表示装
置におけるキャラクタの動きの生成に必要なデータのい
ずれかを、通信手段を用いて伝送することにより、少な
いパラメータで効率よく３次元キャラクタの動きを生成
することができる３次元動きデータ伝送システムを提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明（請求項１）にかかる３次元キャラクタアニ
メーション表示装置は、３次元キャラクタの動きを生成
して、画像表示する３次元キャラクタアニメーション表
示装置であって、３次元空間の任意の座標点に相当する
複数のグリッド点とこれを結ぶワイヤフレームよりなる
３次元グリッド空間の形状を記述した３次元グリッド空
間形状データに基づいて、上記３次元グリッド空間を３
次元空間に配置し、３次元キャラクタである、１つ又は
複数の任意の形状を有する３次元部品から構成される３
次元オブジェクトの形状を記述した３次元形状データ、
及び、上記３次元部品の空間内に位置する当該３次元部
品を代表する点である１つ又は２つの代表点と、上記複
数のグリッド点から選択されたグリッド点との対応関係
の時間軸変化を示した３次元動きデータに基づいて、上
記３次元オブジェクトを、上記３次元グリッド空間内に
配置し、上記３次元動きデータに基づいて、上記３次元
キャラクタの動きを生成する３次元位置計算手段と、上
記３次元オブジェクトの面に所定のテクスチャデータを
貼り付けるテクスチャマッピング手段と、上記３次元オ
ブジェクトを、該３次元オブジェクトの３次元空間内で
の座標位置から２次元ディスプレイ面へ投影し、座標変
換してイメージデータを作成する透視変換手段と、上記
イメージデータをフレームデータとして記憶するフレー
ムメモリ手段と、上記フレームデータを表示する画像表
示手段とを備えたものである。

【０００８】また、本発明（請求項２）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、請求項１に記載
の３次元キャラクタアニメーション表示装置において、
上記３次元位置計算手段は、上記３次元動きデータに基
づいて、上記代表点と対応する上記選択されたグリッド
点とを記述した対応テーブルを生成し、上記対応テーブ
ルの上記代表点と上記グリッド点との対応関係を、上記
３次元動きデータに基づいて、変更して、時間軸方向に
記憶する記憶手段をさらに備えたものである。

【０００９】また、本発明（請求項３）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、請求項１に記載
の３次元キャラクタアニメーション表示装置において、
上記３次元位置計算手段は、上記３次元部品を、上記２
つの代表点を通る直線である中心軸の軸方向に伸縮する
ことによって、上記２つの代表点とそれぞれ対応関係に
ある２つのグリッド点との距離を調節するものである。

【００１０】また、本発明（請求項４）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、請求項１に記載
の３次元キャラクタアニメーション表示装置において、
上記３次元位置計算手段は、複数の異なる形状の３次元
グリッド空間を記述した上記３次元グリッド空間形状デ
ータに基づいて、上記３次元グリッド空間を異なる形状
に変更するものである。

【００１１】また、本発明（請求項５）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、請求項１に記載
の３次元キャラクタアニメーション表示装置において、
上記３次元位置計算手段は、３次元グリッド位置変更デ
ータを３次元動きデータとして用い、該３次元グリッド
位置変更データ、上記３次元部品の２つの代表点を通る
直線からなる中心軸の一部分であって、該中心軸と交わ
り、該３次元部品の空間の外側、かつ、該２つの関節点
からそれぞれ最短に位置する２つのグリッド点に挟まれ
た部分中心軸を含む３次元グリッド空間のみを、当該部
分中心軸を変形することなく、変形した後、当該３次元
グリッド位置変更データを用いて、３次元オブジェクト
を変形するものである。

【００１２】また、本発明（請求項６）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、請求項１又は請
求項５に記載の３次元キャラクタアニメーション表示装
置において、上記３次元位置計算手段は、上記３次元グ
リッド空間、及び、３次元オブジェクトを上記２次元デ
ィスプレイ面に投影した後、該２次元ディスプレイ面上
で、上記３次元動きデータに基づいて、２次元ディスプ
レイ面上での投影後の上記３次元キャラクタの動きを生
成するものである。

【００１３】また、本発明（請求項７）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、請求項１に記載
の３次元キャラクタアニメーション表示装置において、
上記３次元位置計算手段は、演奏データから抽出した演
奏パラメータ、又は、音声を分析して得た音声パラメー
タを変換することによって、上記３次元動きデータを生
成するものである。

【００１４】また、本発明（請求項８）にかかる３次元
動きデータ伝送システムは、３次元キャラクタの動きを
生成して、画像表示する３次元キャラクタアニメーショ
ン表示装置に、データ通信手段を用いて送信側からデー
タを伝送する３次元動きデータ伝送システムにおいて、
上記３次元アニメーション表示装置は、３次元空間の任
意の座標点に相当する複数のグリッド点とこれを結ぶワ
イヤフレームよりなる３次元グリッド空間の形状を記述
した３次元グリッド空間形状データに基づいて、上記３
次元グリッド空間を３次元空間に配置し、３次元キャラ
クタである、１つ又は複数の任意の形状を有する３次元
部品から構成される３次元オブジェクトの形状を記述し
た３次元形状データ、及び、上記３次元部品の空間内に
位置する当該３次元部品を代表する点である１つ又は２
つの代表点と、上記複数のグリッド点から選択されたグ
リッド点との対応関係の時間軸変化を示した３次元動き
データに基づいて、上記３次元オブジェクトを、上記３
次元グリッド空間内に配置し、上記３次元動きデータに
基づいて、上記３次元キャラクタの動きを生成する３次
元位置計算手段と、上記３次元オブジェクトの面に所定
のテクスチャデータを貼り付けるテクスチャマッピング
手段と、上記３次元オブジェクトを、該３次元オブジェ
クトの３次元空間内での座標位置から２次元ディスプレ
イ面へ投影し、座標変換してイメージデータを作成する
透視変換手段と、上記イメージデータをフレームデータ
として記憶するフレームメモリ手段と、上記フレームデ
ータを表示する画像表示手段とを備え、上記送信側は、
上記データ通信手段を介して、上記３次元グリッド空間
形状データ、上記３次元形状データ、上記テクスチャデ
ータ、及び、上記３次元動きデータのいずれか１つ以上
を送信するデータ送信サーバを設け、上記３次元キャラ
クタアニメーション表示装置は、上記データ送信サーバ
から送信しない残りのデータを保持するものである。

【００１５】また、本発明（請求項９）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、３次元キャラク
タの動きを生成して、画像表示する３次元キャラクタア
ニメーション表示装置であって、３次元空間の任意の座
標点に相当する複数のグリッド点とこれを結ぶワイヤフ
レームよりなる３次元グリッド空間の形状を記述した３
次元グリッド空間形状データに基づいて、該３次元グリ
ッド空間を３次元空間へ配置し、当該３次元グリッド空
間内に、３次元キャラクタである３次元オブジェクトを
構成する部品のインデックスと、当該３次元グリッド空
間の複数のグリッド点のうち初期値として選択されたグ
リッド点により上記部品の位置とを記述した３次元オブ
ジェクト構成部品データに基づいて、該初期値として選
択されたグリッド点間に該部品を配置して、当該初期値
として選択されたグリッド点を当該部品の代表点と定義
し、該代表点と上記複数のグリッド点から選択されたグ
リッド点との対応関係の時間軸変化を示した３次元動き
データに基づいて、上記３次元キャラクタの動きを生成
する３次元位置計算手段と、上記３次元オブジェクトの
面に所定のテクスチャデータを貼り付けるテクスチャマ
ッピング手段と、上記３次元オブジェクトを、該３次元
オブジェクトの３次元空間内での座標位置から２次元デ
ィスプレイ面へ投影し、座標変換してイメージデータを
作成する透視変換手段と、上記イメージデータをフレー
ムデータとして記憶するフレームメモリ手段と、上記フ
レームデータを表示する画像表示手段とを備えたもので
ある。

【００１６】また、本発明（請求項１０）にかかる３次
元キャラクタアニメーション表示装置は、請求項９に記
載の３次元キャラクタアニメーション表示装置におい
て、上記３次元位置計算手段は、上記３次元動きデータ
に基づいて、上記代表点と対応する上記選択されたグリ
ッド点とを記述した対応テーブルを生成し、上記対応テ
ーブルの上記代表点と上記グリッド点との対応関係を、
上記３次元動きデータに基づいて、変更して、時間軸方
向に記憶する記憶手段をさらに備えたものである。

【００１７】また、本発明（請求項１１）にかかる３次
元キャラクタアニメーション表示装置は、請求項９に記
載の３次元キャラクタアニメーション表示装置におい
て、上記画像表示手段は、上記フレームデータが表示さ
れるフレーム表示周期の時間内に、上記部品を、該部品
の代表点に変更する部品の代表点を一致させて、形態の
異なる部品に変更するものである。

【００１８】また、本発明（請求項１２）にかかる３次
元動きデータ伝送システムは、３次元キャラクタの動き
を生成して、画像表示する３次元キャラクタアニメーシ
ョン表示装置に、データ通信手段を用いて送信側からデ
ータを伝送する３次元動きデータ伝送システムにおい
て、上記３次元アニメーション表示装置は、３次元空間
の任意の座標点に相当する複数のグリッド点とこれを結
ぶワイヤフレームよりなる３次元グリッド空間の形状を
記述した３次元グリッド空間形状データに基づいて、該
３次元グリッド空間を３次元空間へ配置し、当該３次元
グリッド空間内に、３次元キャラクタである３次元オブ
ジェクトを構成する部品のインデックスと、当該３次元
グリッド空間の複数のグリッド点のうち初期値として選
択されたグリッド点により上記部品の位置とを記述した
３次元オブジェクト構成部品データに基づいて、該初期
値として選択されたグリッド点間に該部品を配置して、
当該初期値として選択されたグリッド点を当該部品の代
表点と定義し、該代表点と上記複数のグリッド点から選
択されたグリッド点との対応関係の時間軸変化を示した
３次元動きデータに基づいて、上記３次元キャラクタの
動きを生成する３次元位置計算手段と、上記３次元オブ
ジェクトの面に所定のテクスチャデータを貼り付けるテ
クスチャマッピング手段と、上記３次元オブジェクト
を、該３次元オブジェクトの３次元空間内での座標位置
から２次元ディスプレイ面へ投影し、座標変換してイメ
ージデータを作成する透視変換手段と、上記イメージデ
ータをフレームデータとして記憶するフレームメモリ手
段と、上記フレームデータを表示する画像表示手段とを
備え、上記送信側は、上記データ通信手段を介して、上
記３次元グリッド空間形状データ、上記３次元形状デー
タ、上記テクスチャデータ、及び、上記３次元オブジェ
クト構成部品データのいずれか１つ以上を送信するデー
タ送信サーバを設け、上記３次元キャラクタアニメーシ
ョン表示装置は、上記データ送信サーバから送信しない
残りのデータを保持するものである。

【００１９】

【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説明する。 実施の形態１．図１は実施の形態１による３次元キャラ
クタアニメーション表示装置において、３次元キャラク
タの動きを表現するために用いる、３次元グリッド空間
（(a)），３次元オブジェクト（(b) ），及び，該３次
元オブジェクトを該３次元グリッド空間に配置したもの
（(c) ）を示す図である。

【００２０】図１において、１は３次元オブジェクトで
あり、３次元キャラクタを示し、２つの関節点Ａ−ａ，
Ａ−ｂを有する部品Ａ，及び，２つの関節点Ｂ−ａ，Ｂ
−ｂを有する部品Ｂの複数の３次元部品から構成され
る。２は３次元グリッド空間であり、３次元空間の任意
の座標点に相当し、３次元オブジェクト１の動きのポイ
ントを定義する複数のグリッド点Ｗ１〜Ｗ２７と、これ
を結ぶワイヤフレームよりなり、３次元オブジェクト１
の可動範囲を示す。

【００２１】図２は実施の形態１による３次元キャラク
タアニメーション表示装置において、３次元キャラクタ
の動きを表現する、３次元オブジェクトの関節点とグリ
ッド点との対応関係の変化を示す図である。図２におい
て、図１と同一符号は同一又は相当部分である。また、
３は中心軸であり、３次元オブジェクト１の部品Ａの２
つの関節点Ａ−ａとＡ−ｂとを通る直線からなる。(a)
は、図１(c) で示した３次元オブジェクト１を３次元グ
リッド空間に配置したもののうち、部品Ａを含むグリッ
ド点Ｗ１〜Ｗ１８と、これを結ぶワイヤフレームにより
構成される３次元グリッド空間を示す。(b) は、(a)の
３次元グリッド空間における部品Ａの、該３次元グリッ
ド空間のグリッド点Ｗ２，Ｗ６，Ｗ１５，及びＷ１１を
含む２次元平面上での位置を示したものである。また、
(c) は、(a) における部品Ａを移動して、その中心軸３
がグリッド点Ｗ６，及び，Ｗ１８を通るように変化させ
たものを示し、(d) は、(c) の３次元グリッド空間にお
ける部品Ａの、該３次元グリッド空間のグリッド点Ｗ
２，Ｗ６，Ｗ１５，及びＷ１１を含む２次元平面上での
位置を示したものである。

【００２２】図３は実施の形態１による３次元キャラク
タアニメーション表示装置の構成を示すブロック図であ
る。図３において、１０は３次元位置計算手段であり、
３次元オブジェクト１に３次元グリッド空間２をかぶ
せ、３次元動きデータに基づいて、３次元オブジェクト
１の部品の関節点と３次元グリッド空間２のグリッド点
とを対応させる。１２はテクスチャマッピング手段であ
り、３次元オブジェクト１の面に所定のテクスチャデー
タを貼り付ける。１３は透視変換手段であり、３次元オ
ブジェクト１を、３次元空間での座標位置から２次元デ
ィスプレイ面へ投影し、座標変換してイメージデータと
する。１４はフレームメモリ手段であり、透視変換手段
１３により生成された上記イメージデータをフレームデ
ータとして記憶する。１５はフレームメモリ手段１４に
記憶された上記フレームデータを表示する画像表示手段
である。

【００２３】次に動作について図２を参照しながら説明
する。まず、３次元位置計算手段１０において、３次元
グリッド空間２の形状を記述した３次元グリッド空間形
状データに基づいて、３次元グリッド空間２を３次元空
間へ配置し、３次元オブジェクト１の形状を記述した３
次元形状データ、及び３次元オブジェクト１の部品の関
節点とグリッド点との対応関係の時間軸変化を示した３
次元動きデータに基づいて、３次元オブジェクト１の部
品Ａを３次元グリッド空間２に配置する。このとき、３
次元動きデータの初期値として、部品Ａのそれぞれの関
節点Ａ−ａ，及び，Ａ−ｂとグリッド点Ｗ９，及び，Ｗ
１８との対応関係が記述されており、これに従って、部
品Ａは、図２(a) のように、中心軸３がグリッド点Ｗ
９，及び，Ｗ１８と交わり、かつ、中心軸３の関節点Ａ
−ａ側にグリッド点Ｗ９，関節点Ａ−ｂ側にグリッド点
Ｗ１８が位置するように配置する。

【００２４】次に、通常の３次元コンピュータグラフィ
ックスの手法に則って、テクスチャマッピング手段１２
で所定のテクスチャデータを貼り付けた３次元オブジェ
クト１を、透視変換手段１３において３次元空間での座
標位置から２次元ディスプレイ面へ投影（図５）して座
標変換し、イメージデータを生成する。そして、該イメ
ージデータをフレームデータとしてフレームメモリ手段
１４に記憶し、画像表示手段１５により上記フレームデ
ータを表示する。

【００２５】ここまでが初期フレームを生成して表示す
る過程である。同様にして、３次元キャラクタの第１の
動きを示すフレームであるフレームＮｏ．１について
も、３次元位置計算手段１０において、初期フレーム生
成時に設定した３次元空間内での３次元グリッド空間２
の位置を変更することなく、上記３次元動きデータに基
づいて、３次元グリッド空間２において３次元オブジェ
クト１を配置変更する。このとき、３次元動きデータの
第１の動きとして、部品Ａのそれぞれの関節点Ａ−ａ，
及び，Ａ−ｂとグリッド点Ｗ６，及び，Ｗ１８との対応
関係が記述されており、これに従って、部品Ａは、図２
(c) のように、中心軸３がグリッド点Ｗ６，及び，Ｗ１
８と交わり、かつ、中心軸３の関節点Ａ−ａ側にグリッ
ド点Ｗ６，関節点Ａ−ｂ側にグリッド点Ｗ１８が位置す
るように配置変更する。

【００２６】このフレームＮｏ．０とフレームＮｏ．１
とによって、部品Ａが右斜めに傾くという１つの動きが
生成される。その後の部品Ａの動きも、同様にして、上
記３次元動きデータに基づいて、３次元グリッド空間２
において３次元オブジェクト１を配置変更していくこと
によって生成する。この後の３次元コンピュータグラフ
ィックスの手法についても、上述した通常の３次元コン
ピュータグラフィックスの手法に則って、同様の動作を
繰り返してフレームデータを表示する。また、部品Ａ以
外の３次元オブジェクト１を構成する部品についても、
部品Ａと同様にして、各部品の動きにより３次元オブジ
ェクト１全体の動きが生成され、３次元キャラクタの動
きとして表示される。

【００２７】ここで、上述した３次元位置計算手段１０
の説明において、３次元オブジェクト１に３次元グリッ
ド空間２をかぶせるものとし、上記動作の説明において
は、３次元位置計算手段１０では、先ず３次元グリッド
空間２を３次元空間へ配置し、次いで３次元オブジェク
ト１を３次元グリッド空間２に配置するものとし、これ
らの順序が逆のようであるが、後者の上記動作の説明で
は、３次元グリッド空間２を３次元空間に固定するため
に３次元オブジェクト１より先に配置するとしたもので
あり、これらの配置に先駆けて、先ず、動きを生成しよ
うとする３次元キャラクタとなる３次元オブジェクト１
を決定し、その３次元オブジェクト１をどのように動か
すかを想定して３次元グリッド空間２を決定するため、
実質的には、前者と同じ順序である。

【００２８】また、部品Ａ及び部品Ｂは直方体であり、
上記関節点Ａ−ａ，Ａ−ｂ，Ｂ−ａ，及び，Ｂ−ｂは、
それぞれ部品Ａの上面，部品Ａの底面，部品Ｂの上面，
及び部品Ｂの底面の重点に設定したが、必ずしも上記の
ような重点に設定する必要はない。ただし、３次元オブ
ジェクトの部品の表面上に位置し、該部品の内部を通る
直線からなる軸をとることができるような位置に２点を
設定することが好ましい。

【００２９】ここで、上記動作の説明においては、３次
元動きデータに基づいて、３次元グリッド空間２におい
て３次元オブジェクト１の配置を変更するごとに、生成
した３次元オブジェクト１の動きを３次元コンピュータ
グラフィックスの手法によりフレームデータとして、画
像表示手段１５により表示するものとしたが、３次元位
置計算手段は、上記３次元動きデータに基づいて、３次
元オブジェクト１を配置したときの上記関節点と対応す
る上記グリッド点とを対応テーブルに記述し、また、上
記３次元動きデータに基づいて、３次元オブジェクト１
を配置変更したときの上記関節点と上記グリッド点との
対応関係を図４に示すように上記対応テーブルの時間軸
方向に記述して保持する記憶手段を備えるようにすれ
ば、該対応テーブルに従って、フレームデータを作成す
ることにより所定のフレームレート、例えば１秒間に３
０フレームの速度で３次元オブジェクト１の動きを表示
することができる。

【００３０】また、３次元計算手段１０において、上記
３次元動きデータに基づいて、３次元グリッド空間２に
おいて３次元オブジェクト１を配置変更していくことに
よって３次元オブジェクト１の動きを生成してから２次
元ディスプレイ面へ投影する代わりに、３次元グリッド
空間２と３次元オブジェクト１とを２次元ディスプレイ
面に投影した後、２次元平面上で上記３次元動きデータ
に基づいて、投影後の３次元グリッド空間２において投
影後の３次元オブジェクト１を配置変更して、３次元オ
ブジェクト１の動きの計算を行なうようにしてもよく、
この場合には、３次元で演算する場合に比べて、演算量
を削減することが可能である。

【００３１】なお、３次元オブジェクトの部品の形状
は、上記で用いた直方体以外に、３次元キャラクタに対
応した様々なもの、例えば円柱，立方体，球などを設定
することができ、３次元オブジェクトを複数の部品から
構成されるものとして、各部品を様々な形状に設定する
ことも可能である。

【００３２】したがって、３次元グリッド空間の形状、
即ち、グリッド点の配置も、上記３次元オブジェクトの
形状と、想定した該３次元オブジェクトの動きとによっ
て、適当なものを設定して、上記３次元オブジェクトに
対して充分な大きさの３次元グリッド空間を設けること
ができる。上記グリッド点の配置は、該グリッド点間を
狭くすれば３次元オブジェクトの厳密な動きを表現でき
るが、データ量を抑えて簡易にデフォルメされたキャラ
クタの動きを生成するには、適当に上記グリッド点間を
広く採る必要がある。

【００３３】図６は実施の形態１による３次元キャラク
タアニメーション表示装置において、３次元グリッド空
間の形状を変更したものを示す図である。

【００３４】図６において、図２と同一符号は同一又は
相当部分である。また、(a) は図２(a) と同一のものを
示している。(b) は(a) の直方体の３次元グリッド空間
を円筒形の３次元グリッド空間に変更したものである。
(c) は(b) の部品Ａの関節点Ａ−ａ及びＡ−ｂを、それ
ぞれグリッド点Ｗ２及びＷ１１と一致するように配置変
更したものである。

【００３５】次に、上記形状変更した３次元グリッド空
間を用いた場合の３次元キャラクタアニメーション表示
装置の動作について、再び図３により説明する。既に図
３の説明において上述したようにして、３次元オブジェ
クトの部品Ａの動きとして、例えば、フレームＮｏ．１
００までのフレームデータが生成されており、フレーム
Ｎｏ．１００は、(a) に示した部品Ａの関節点とグリッ
ド点との対応関係に相当するものであったとする。そこ
で、上記３次元グリッド空間形状データに基づいて、３
次元空間における３次元オブジェクトの部品Ａの位置は
そのままに、(a) に示した直方体の３次元グリッド空間
の形状を(b) の円筒形に変更する。すなわち、(a) と
(b) は同じＮｏ．１００のフレームデータに相当する。
このとき、３次元グリッド空間の形状を変更するという
情報は、上記３次元グリッド空間形状データに含まれて
いるとともに、３次元動きデータにも含まれてこれら２
つのデータは連携している。したがって、３次元グリッ
ド空間の形状が変更されると、３次元動きデータにも変
更後の３次元グリッド空間のグリッド点が用いられ、該
３次元動きデータには時間軸上の同じところで、関節点
Ａ−ａ及びＡ−ｂは、それぞれグリッド点Ｗ９及びＷ１
８に対応するとともに、それぞれグリッド点Ｗ１及びＷ
１０にも対応することが記述されている。そして、上記
３次元動きデータの時間軸上の次に、関節点Ａ−ａ及び
Ａ−ｂと、それぞれグリッド点Ｗ２及びＷ１１との対応
関係が記述され、これに基づいて、(c) のように部品Ａ
を配置変更し、既述のように、３次元コンピュータグラ
フィックスの手法に則って、Ｎｏ．１０１のフレームデ
ータを生成する。同様にして、上記３次元動きデータに
基づいて、関節点Ａ−ａ及びＡ−ｂを、それぞれグリッ
ド点Ｗ３及びＷ１２，Ｗ４及びＷ１３，Ｗ５及びＷ１
４，Ｗ６及びＷ１５，Ｗ７及びＷ１６，Ｗ８及びＷ１
７，並びに，Ｗ１及びＷ１０に配置変更し、それぞれの
Ｎｏ．１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０
７，及び，１０８のフレームデータを生成して、部品Ａ
が平行移動して円を描く動きを表示することができる。

【００３６】ここで、上記円筒形の３次元グリッド空間
においては、関節点とグリッド点とを一致させて部品Ａ
を配置しているが、特に一致させる必要はなく、直方体
の３次元グリッド空間の場合のように、２つの関節点を
通る直線である中心軸がグリッド点と交わり、かつ、部
品Ａの空間の外側にグリッド点が位置すれば、関節点と
対応するグリッド点は離れていてもよい。

【００３７】また、上記のような平行移動の場合には、
２つの関節点をグリッド点と対応させる必要はなく、部
品Ａに１つの代表点を設定しただけで、部品Ａが平行移
動する動きを生成することが可能である。たとえば、３
次元オブジェクトの形状を記述した３次元形状データに
含まれる部品Ａの空間の重心に代表点を設定するという
情報と、３次元動きデータに記述された、当該代表点と
時間軸方向でのグリッド点Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ
５，Ｗ６，Ｗ７，Ｗ８，及び，Ｗ１とを一致させるとい
う情報とに従えば、部品Ａを上記と同じように平行移動
する動きを生成することが可能である。

【００３８】図７は実施の形態１による３次元キャラク
タアニメーション表示装置において、３次元オブジェク
トの関節点とグリッド点との距離を調整したものを示す
図である。図７において、図１と同一符号は同一又は相
当部分である。また、(a) は、図１の(c) の部品Ａ及び
部品Ｂをそれぞれの中心軸３がグリッド点Ｗ６，Ｗ１
８、及び、グリッド点Ｗ１８，Ｗ２０を通るように変化
させたものを示し、(b) は、(a) の３次元グリッド空間
における部品Ａ及び部品Ｂの、該３次元グリッド空間の
グリッド点Ｗ２，Ｗ６，Ｗ２４，及びＷ２０を含む２次
元平面上での位置を示したものである。(c) は部品Ａ及
び部品Ｂを、それぞれ中心軸３の軸方向に伸長して、関
節点Ａ−ａ，Ａ−ｂ，Ｂ−ａ，及びＢ−ｂをそれぞれグ
リッド点Ｗ６，Ｗ１８，Ｗ１８，及びＷ２０と一致させ
たものである。(d) は(c) の３次元グリッド空間におけ
る部品Ａ及び部品Ｂの、該３次元グリッド空間のグリッ
ド点Ｗ２，Ｗ６，Ｗ２４，及びＷ２０を含む２次元平面
上での位置を示したものである。

【００３９】ここで、上記関節点は、部品を伸長させて
グリッド点と一致させることによって、該関節点とグリ
ッド点との距離を０にしたが、例えば(c) から逆に図１
の(c) に配置変更する場合には、３次元オブジェクトの
部品Ａ及び部品Ｂをそれぞれ中心軸３の軸方向に縮小し
て、関節点Ａ−ａ，Ａ−ｂ，Ｂ−ａ，及びＢ−ｂをそれ
ぞれグリッド点Ｗ９，Ｗ１８，Ｗ１８，及びＷ２７と一
致させる必要があり、３次元オブジェクトの配置をどの
ように変更するかによって、該３次元オブジェクトを伸
長、或いは、縮小する。また、このような中心軸方向へ
の伸長や縮小ではなく、３次元オブジェクトの形のまま
拡大、或いは、縮小して、上記関節点と上記グリッド点
との距離を変更するようにしてもよい。さらに、上記関
節点と、該関節点に対応するグリッド点との距離は０で
なくてもよく、３次元オブジェクトを構成する部品と部
品との間が離れ過ぎず、或いは、部品同士が重ならない
ように適当な距離にすればよい。

【００４０】このように、本実施の形態１による３次元
キャラクタアニメーション表示装置では、３次元位置計
算手段は、３次元グリッド空間形状データに基づいて、
３次元グリッド空間を３次元空間へ配置し、３次元形状
データ、及び，３次元動きデータに基づいて、３次元オ
ブジェクトを構成する部品を該部品の中心軸がグリッド
点と交わるように上記３次元グリッド空間に配置し、上
記３次元動きデータに基づいて、順次、当該部品の配置
を変更して、該３次元オブジェクトの動きを生成して、
通常の３次元コンピュータグラフィックスの手法に則っ
て、画像表示手段によりフレームデータを表示するもの
としたから、関節点を結んだスケルトン構造体の変形を
示す関節角の変化の度合い，関節点の移動距離などとい
うような複雑なデータを用いることなく、簡易に３次元
キャラクタのアニメーションを作成することができる。
また、３次元位置計算手段は、３次元動きデータに基づ
いて、３次元オブジェクトを配置したときの代表点と対
応するグリッド点とを対応テーブルに記述し、また、上
記３次元動きデータに基づいて、３次元オブジェクトを
配置変更したときの上記代表点と上記グリッド点との対
応関係を対応テーブルの時間軸方向に記述して保持する
記憶手段を備えたので、同じフレームデータとなる３次
元動きデータの部分については、３次元オブジェクトの
配置変更を行なって３次元動きを生成しなくても、フレ
ームデータを使用して３次元オブジェクトの動きを表示
することができる。また、上記部品の関節点を結ぶ軸方
向に、該部品を伸縮して、関節点と、該関節点に対応す
るグリッド点との距離を調節したから、３次元部品同士
の距離が離れすぎた場合に生じる違和感を取り除いて表
示することが可能である。また、３次元グリッド空間の
形状を変更するものとしたから、３次元グリッド空間の
形状の特徴に応じた多様な３次元オブジェクトの動きを
実現することができる。さらに、３次元グリッド空間、
及び、３次元オブジェクトを２次元ディスプレイ面に投
影した後、２次元平面上で３次元動きデータに基づい
て、投影後の３次元グリッド空間において投影後の３次
元オブジェクトの部品を配置変更して、３次元オブジェ
クトの動きの計算を行なうようにしたから、３次元で演
算する場合に比べて、演算量を削減することが可能であ
る。

【００４１】実施の形態２．図８は実施の形態２による
３次元キャラクタアニメーション表示装置において、３
次元グリッド空間内において３次元オブジェクトの形状
を変更したものを示す図である。図８において、図１と
同一符号は同一又は相当部分である。また、(a) は、３
次元オブジェクトを構成するための部品のインデックス
と３次元グリッド空間の選択されたグリッド点により該
部品の位置とを記述した３次元オブジェクト構成部品デ
ータに基づいて、３次元グリッド空間の選択されたグリ
ッド点Ｗ９とＷ１８との間，及び，Ｗ１８とＷ２７との
間に、それぞれ部品Ａ及び部品Ｂを配置することによっ
て３次元オブジェクトとしたものを示し、(b) は、(a)
の３次元グリッド空間に配置した３次元の部品Ａ及び部
品Ｂを、それぞれ形状の異なる３次元の部品Ｃ及び部品
Ｄに変更したものを示している。

【００４２】図９は、実施の形態２による３次元キャラ
クタアニメーション表示装置の構成を示すブロック図で
ある。図９において、図３と同一符号は同一又は相当部
分である。また、１１は記憶手段であり、３次元位置計
算手段で生成された対応テーブルを時間軸方向に保持す
る。

【００４３】次に動作について図８を参照して説明す
る。３次元位置計算手段１０において、３次元グリッド
空間形状データに基づいて３次元グリッド空間を配置
し、図８(a) のように、３次元オブジェクト構成部品デ
ータに基づいて、選択されたグリッド点Ｗ９とＷ１８と
の間，及び，Ｗ１８とＷ２７との間に、それぞれ部品Ａ
及び部品Ｂを配置することによって３次元オブジェクト
とする。そして、Ｗ９及びＷ１８をそれぞれ部品Ａの関
節点Ａ９及びＡ１８と定義し、Ｗ１８及びＷ２７をそれ
ぞれ部品Ｂの関節点Ｂ１８及びＢ２７と定義する。３次
元オブジェクトとなる部品の関節点とグリッド点との対
応関係の時間軸変化を示した３次元動きデータに基づい
て、部品Ａ及び部品Ｂの動きを生成する。また、図３で
説明したと同様にして、３次元コンピュータグラフィッ
クスの手法により、テクスチャマッピング手段１２で３
次元オブジェクト１の面に所定のテクスチャデータを貼
り付け、透視変換手段１３で３次元オブジェクト１の３
次元空間での座標位置から２次元ディスプレイ面へ投影
して、座標変換し、フレームメモリ手段１４で透視変換
手段１３により２次元ディスプレイ面に投影されたイメ
ージデータをフレームデータとして記憶し、画像表示手
段１５で上記フレームデータを表示する。これまでの過
程を繰返していくことによって、３次元キャラクタの動
きを生成して表示する。次に、上記画像表示手段でフレ
ームデータが表示されるフレーム表示周期の時間内に、
図８(a) から(b) のように、上記３次元オブジェクト構
成部品データに基づいて、上記３次元の部品Ａ及び部品
Ｂを、それぞれ部品Ｃ及び部品Ｄに変更する。このと
き、部品Ｃ及び部品Ｄの関節点は、それぞれ部品Ａの関
節点Ａ９及びＡ１８、並びに、部品Ｂの関節点Ｂ１８及
びＢ２７と一致する。従って、部品Ｃ及び部品Ｄは、部
品Ａ及び部品Ｂの動きを生成するときに用いた、３次元
オブジェクトとなる部品の関節点とグリッド点との対応
関係の時間軸変化を示した３次元動きデータに基づい
て、動きを生成することができる。

【００４４】なお、３次元位置計算手段は、上記３次元
動きデータに基づいて、３次元オブジェクトとなる部品
を配置したときの上記関節点と対応する上記グリッド点
とを対応テーブルに記述し、また、上記３次元動きデー
タに基づいて、上記部品を配置変更したときの上記関節
点と上記グリッド点との対応関係を上記対応テーブルの
時間軸方向に記述して保持する記憶手段を備えるように
してもよい。

【００４５】ここで、上記３次元オブジェクト構成部品
データ，及び，上記３次元グリッド空間形状データの一
方、或いは、双方は、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等の外部記
憶装置に記憶されたものを用いるようにしてもよいし、
あるいは、通信手段により、例えば、ネットワーク，電
話回線，無線電話回線，及び，赤外線通信などでデータ
伝送されたものを用いるようにすれば、より少ないパラ
メータで効果的に３次元オブジェクトの３次元動きを生
成して表示することができる。

【００４６】このように、本実施の形態２による３次元
キャラクタアニメーション表示装置では、３次元グリッ
ド空間形状データに基づいて３次元グリッド空間を配置
し、初期値として、複数のグリッド点を選択し、３次元
オブジェクト構成部品データに基づいて、該グリッド点
の間に各部品を配置することによって３次元オブジェク
トとし、該グリッド点を各部品の関節点と定義し、３次
元コンピュータグラフィックスの手法により、画像表示
手段でフレームデータを表示するものとしたから、関節
点を結んだスケルトン構造体の変形を示す関節角の変化
の度合い，関節点の移動距離などというような複雑なデ
ータを用いることなく、簡易に３次元キャラクタのアニ
メーションを作成することができ、また、上記３次元動
きデータに基づいて、３次元オブジェクトを配置変更し
たときの上記代表点と上記グリッド点との対応関係を対
応テーブルの時間軸方向に記述して保持する記憶手段を
備えたから、同じフレームデータとなる３次元動きデー
タの部分については、３次元オブジェクトの配置変更を
行なって３次元動きを生成しなくても、フレームデータ
を使用して３次元オブジェクトの動きを表示することが
できる。また、上記画像表示手段でフレームデータが表
示されるフレーム表示周期の時間内に、上記部品を、該
部品の関節点に変更する部品の関節点を一致させて、形
状の異なる部品に変更し、変更前の部品の３次元動きデ
ータを利用するものとしたから、３次元キャラクタであ
る３次元オブジェクトを設定して、該３次元オブジェク
トに合わせた３次元グリッド空間を設定しなくても、一
定の３次元グリッド空間における３次元の部品の動きだ
けの少ないパラメータで、効率よく３次元動きデータを
生成することができ、効果的に３次元オブジェクトの動
きを生成して表示することができる。また、多様な３次
元オブジェクトを生成することができ、１つの部品の３
次元動きデータを利用して、より少ないデータ量で容易
に異なる形態を有する３次元キャラクタの動きを生成す
ることができる。さらに、上記３次元オブジェクト構成
部品データ、又は、上記３次元グリッド空間形状データ
は、通信手段により伝送されたものを用いるようにした
から、より少ないパラメータで効果的に３次元オブジェ
クトの３次元動きを生成して表示することができる。

【００４７】実施の形態３．図１０は本実施の形態３に
よる３次元キャラクタアニメーション表示装置における
３次元オブジェクトの変形の過程の一例を２次元平面上
に示す図である。図１０において、図２と同一符号は同
一又は相当部分である。また、(a) は、図２(b) に相当
し、３次元オブジェクトを構成する部品Ａの部分中心軸
１９を含む３次元グリッド空間におけるグリッド点Ｗ
２，Ｗ６，Ｗ１５，及びＷ１１からなる２次元平面上で
の部品Ａを示したものである。また、(b) は、部分中心
軸１９を含んでいる３次元グリッド空間のみをアフィン
変換係数などの変形パラメータである３次元グリッド位
置変更データに従って、部分中心軸１９を変形すること
なく、グリッド点Ｗ２，及び，Ｗ６がそれぞれＷ９から
水平方向に遠ざかるように、変形したものである。(c)
は、上記３次元グリッド空間を変形したアフィン変換係
数を用いて、３次元オブジェクトを変形したものであ
る。ここでは、変形前の３次元オブジェクトの部品Ａ，
及び，変形後の３次元オブジェクトの部品Ａａにおい
て、部分中心軸１９は変化せず、変形前の部品Ａの関節
点Ａ−ａ，及び，Ａ−ｂと、変形後の部品Ａａの関節点
Ａａ−ａ，及び，Ａａ−ｂは一致するため、変形前の部
品Ａの関節点とグリッド点との対応関係と、変形後の部
品Ａａの関節点とグリッド点との対応関係にも変化はな
い。したがって、変形後の３次元オブジェクトを、変形
前の３次元グリッド空間内における３次元オブジェクト
と入れ替えると、変形後の３次元オブジェクトについて
も実施の形態１で示したように、関節点とグリッド点と
の対応関係を変更していくことによって、変形した３次
元オブジェクトの動きを生成して表示することができ
る。

【００４８】ここで、上記３次元グリッド位置変更デー
タ、即ち、アフィン変換係数などの変形パラメータを適
用する３次元グリッド空間について、図１１により説明
すと、上述のように、上記アフィン変換係数を適用する
３次元空間は、部分中心軸１９を含んでいるものだけで
ある。なお、ここにいう部分中心軸１９は、３次元オブ
ジェクトの部品Ａの関節点Ａ−ａ，及び，Ａ−ｂを通る
直線からなる中心軸３と交わり、該部品Ａの空間の外
側、かつ、関節点Ａ−ａ，及び，Ａ−ｂからそれぞれ最
短にある２つのグリッド点に挟まれた中心軸３の一部分
である。従って、上記アフィン変換係数を適用する３次
元グリッド空間は、(a) に示した部分中心軸１９を中心
軸Ｗ９−Ｗ１８とすると、グリッド点Ｗ１，Ｗ３，Ｗ
５，Ｗ７，Ｗ１６，Ｗ１０，Ｗ１２，及びＷ１４で囲ま
れた空間、(b) の中心軸Ｗ６−Ｗ１８の場合は、グリッ
ド点Ｗ４，Ｗ５，Ｗ７，Ｗ８，Ｗ１７，Ｗ１３，Ｗ１
４，及びＷ１６で囲まれた３次元グリッド空間、(c) の
中心軸Ｗ７−Ｗ１８の場合には、グリッド点Ｗ６，Ｗ
７，Ｗ８，Ｗ９，Ｗ１８，Ｗ１５，Ｗ１６，及びＷ１７
で囲まれた３次元グリッド空間となる。

【００４９】図１２は本実施の形態３による３次元キャ
ラクタアニメーション表示装置における３次元オブジェ
クトの変形の過程の別の一例を２次元平面上に示す図で
ある。図１２において、図２及び図１０と同一符号は同
一又は相当部分である。また、(a) は、図１０(a) に相
当し、(b) は、アフィン変換係数に従って、部分中心軸
１９を変形することなく、グリッド点Ｗ２とグリッド点
Ｗ１１との距離を一定に、グリッド点Ｗ２を軸から遠ざ
かるように移動し、グリッド点Ｗ１５からの距離を伸ば
して、グリッド点Ｗ６を軸から遠ざかるように移動し
て、部分中心軸１９を含んでいる３次元グリッド空間の
みを変形したものである。(c) は、上記３次元グリッド
空間を変形したアフィン変換係数を用いて、３次元オブ
ジェクトを変形したものである。なお、ここでの部分中
心軸１９は、図１０に示したものと異なり伸張されたも
のとなっているが、変形はしていないので、変形前後の
関節点とグリッド点との対応関係は、変形前の関節点Ａ
−ａ，及び，Ａ−ｂ，並びに，グリッド点Ｗ９，及び，
Ｗ１８と、これらに対応する変形後の関節点Ａｂ−ａ，
及び，Ａｂ−ｂ，並びに，グリッド点Ｗ９ｂ，及び，Ｗ
１８とは、いずれも同じ順序に直線上に配置されて対応
関係を保っている。したがって、変形後の３次元オブジ
ェクトを、縮小等して関節点Ａｂ−ａ，及び，Ａｂ−ｂ
を変形前の関節点Ａ−ａ，及び，Ａ−ｂに一致させて、
変形前の３次元グリッド空間内における３次元オブジェ
クトと入れ替えると、変形後の３次元オブジェクトにつ
いても実施の形態１で示したように、関節点とグリッド
点との対応関係を変更していくことによって、変形した
３次元オブジェクトの動きを生成して表示することがで
きる。

【００５０】図１３は本実施の形態３による３次元キャ
ラクタアニメーション表示装置における３次元オブジェ
クトの変形の過程のまた別の一例を２次元平面上に示す
図である。図１３において、図２と同一符号は同一又は
相当部分である。また、(a) は、図２(d) からグリッド
点Ｗ２，Ｗ９，Ｗ１８，及び，Ｗ１１で示される２次元
グリッド平面を除いたものに相当し、３次元オブジェク
トの部品Ａの部分中心軸１９を含む３次元グリッド空間
におけるグリッド点Ｗ６，Ｗ１５，Ｗ１８，及びＷ９で
示される２次元平面上での部品Ａを示したものである。
(b) は、部分中心軸１９を含んでいる３次元グリッド空
間のみを、アフィン変換係数に基づいて、部分中心軸１
９が伸張するようにグリッド点Ｗ６を移動することによ
って、変形したものである。(c) は、上記３次元グリッ
ド空間を変形したアフィン変換係数を用いて、３次元オ
ブジェクトを変形したものである。なお、ここでの部分
中心軸１９も図１２に示したものと同様、伸張されてい
るが変形はしていないので、変形前後の関節点とグリッ
ド点との対応関係も、変形前の関節点Ａ−ａ，及び，Ａ
−ｂ，並びに，グリッド点Ｗ６，及び，Ｗ１８と、これ
らに対応する変形後の関節点Ａｃ−ａ，及び，Ａｃ−
ｂ，並びに，グリッド点Ｗ６ｃ，及び，Ｗ１８とは、い
ずれも同じ順序に直線上に配置されて対応関係を保って
いる。したがって、変形後の３次元オブジェクトを、縮
小等して関節点Ａｂ−ａ，及び，Ａｂ−ｂを変形前の関
節点Ａ−ａ，及び，Ａ−ｂに一致させて、変形前の３次
元グリッド空間内における３次元オブジェクトと入れ替
えると、変形後の３次元オブジェクトについても実施の
形態１で示したように、関節点とグリッド点との対応関
係を変更していくことによって、変形した３次元オブジ
ェクトの動きを生成して表示することができる。

【００５１】また、図１３における３次元オブジェクト
の変形は、図１１(b) に示した３次元オブジェクトを変
形したものに相当するが、上記３次元グリッド空間に適
用した変形パラメータに従って、該３次元オブジェクト
を別個に変形するので、図１１(b) のように、該３次元
オブジェクトが、変形パラメータを適用するグリッド空
間（グリッド点Ｗ４，Ｗ５，Ｗ７，Ｗ８，Ｗ１７，Ｗ１
３，Ｗ１４，及び，Ｗ１６からなる）の外にはみ出して
いてもよく、図１１(c) も同様である。

【００５２】さらに、図１０，図１２，及び，図１３
は、３次元グリッド空間を変形パラメータに基づいて変
形し、該変形パラメータに従って３次元オブジェクトを
変形する過程を２次元平面上で説明したが、このような
変形の場合にも、実施の態様１における配置変更と同
様、上記のように３次元において３次元オブジェクトを
変形してから２次元ディスプレイ面へ投影する代わり
に、３次元グリッド空間と３次元オブジェクトとを２次
元ディスプレイ面に投影した後、２次元平面上でグリッ
ド空間を変形パラメータに基づいて変形し、該変形パラ
メータに従ってオブジェクトを変形を行なうようにして
もよく、この場合には、３次元でアフィン変換等の変換
を行なう場合に比べて、演算量を削減することが可能で
ある。

【００５３】また、上記３次元グリッド空間の変形情報
は、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等の外部記憶装置に記憶され
たものを用いるようにしてもよいし、あるいは、通信手
段により、例えば、ネットワーク，電話回線，無線電話
回線，及び，赤外線通信などでデータ伝送されたものを
用いるようにすれば、より少ないパラメータで効果的に
３次元オブジェクトの３次元動きを生成して表示するこ
とができる。

【００５４】このように、本実施の形態３による３次元
キャラクタアニメーション表示装置では、３次元オブジ
ェクトを構成する部品の２つの関節点を通る直線からな
る中心軸と交わり、該部品の空間の外側、かつ、関節点
から最短にある２つのグリッド点に挟まれた上記中心軸
の一部分である部分中心軸を含んでいる３次元グリッド
空間のみを、３次元グリッド位置変更データに従って、
該部分中心軸を変形することなく、変形し、当該３次元
グリッド位置変更データを用いて、３次元オブジェクト
を変形するものとしたから、３次元グリッド空間の変形
に対応した、さらに多様な３次元オブジェクトの動きを
生成して表示することが可能であり、変形前後の３次元
オブジェクトの部品の関節点とグリッド点との対応関係
に変化がなく、変形後の３次元オブジェクトを、変形前
の３次元グリッド空間内における３次元オブジェクトと
入れ替えて、変形した３次元オブジェクトの動きを生成
して表示することができる。また、３次元グリッド空間
と３次元オブジェクトとを２次元ディスプレイ面に投影
した後、２次元平面上でグリッド空間を変形パラメータ
に基づいて変形し、該変形パラメータに従ってオブジェ
クトを変形することとしたから、変形パラメータを用い
る複雑な計算を３次元から２次元で行なうことで、演算
量を低減することができる。さらに、上記３次元グリッ
ド空間を変形させる変形パラメータなどの変形情報は、
通信手段により伝送されたものを用いるようにしたか
ら、より少ないパラメータで効果的に３次元オブジェク
トの３次元動きを生成して表示することができる。な
お、上記変形パラメータは、アフィン変換係数を用いた
が、これに限るものではない。

【００５５】実施の形態４．図１４は本実施の形態４に
よる３次元キャラクタアニメーション表示装置をカラオ
ケシステムに応用した一例を示すブロック図である。図
１４において、２０はデコード手段であり、演奏データ
（ＭＩＤＩデータなど），歌詞データなどの入力データ
の信号を受信して、該演奏データの信号，及び，該歌詞
データの信号をそれぞれ音源手段，及び，文字画像生成
手段２１に出力する。２１は文字画像生成手段であり、
デコード手段２０から出力された歌詞データの信号を受
信して文字画像データの信号に変換して出力する。２２
は画像合成手段であり、文字画像生成手段２１から出力
された文字画像データの信号，３次元グラフィックス生
成手段３０から出力された３次元グラフィックス画像デ
ータの信号，及び，背景画像データの信号を合成して、
出力画像データの信号にして出力する。３３は画像表示
手段であり、画像合成手段２２から出力された出力画像
データの信号を受信して表示する。また、２４は音源手
段であり、デコード手段２０が出力した演奏データの信
号を受信して音楽信号に変換して出力する。２５はミキ
サであり、音源手段２４から出力された音楽信号及びマ
イクから出力されたマイク入力信号を受信して調整，加
工などしたものをオーディオ出力信号にして出力する。
２６はスピーカであり、ミキサ２５から出力されたオー
ディオ出力信号を受信して音声にして出力する。また、
２７はマイクであり、ユーザが発声した音などを音声入
力する。２８は音声分析手段であり、マイク２７から出
力されたマイク入力信号を分析して、音程の高低，音量
の大小，テンポ・ピッチ，抑揚，音の持続時間などのパ
ラメータを求める。２９は３次元動き生成手段であり、
音声分析手段２８で求められたパラメータを用いて、プ
ログラムに従って３次元動きデータを生成し、３次元動
き情報として３次元グラフィックス生成手段に出力す
る。３０は３次元グラフィックス生成手段であり、３次
元動き生成手段２９から得た３次元動き情報と、カラオ
ケソフトに入っている３次元キャラクタの情報である３
次元モデルデータとから、３次元グラフィックス画像デ
ータを生成する。

【００５６】次に動作について説明する。まず、カラオ
ケソフトの演奏データ，及び，歌詞データの入力データ
の信号を、デコード手段２０から、それぞれ音源手段２
４，及び，文字画像生成手段２１へ出力する。ミキサ２
５では、上記演奏データの信号を音源手段２４で変換し
て音楽信号にしたものと、マイク２７に入力されたユー
ザの発声した声やユーザが発した手拍子などの音をマイ
ク入力信号としたものとを、ミキシングして、演奏に音
声を乗せたオーディオ出力信号としてスピーカ２６へ出
力し、スピーカ２６から音声にして出力される。また、
上記マイク入力信号は、音声分析手段２８にも送られ、
ここで該マイク入力信号を分析して求められた音程の高
低，音量の大小，テンポ・ピッチ，抑揚，音の持続時間
などのパラメータを用いて、３次元動き生成手段２９に
おいて、３次元動きデータが生成される。該３次元動き
データは、３次元動き情報として３次元グラフィックス
生成手段３０に送られ、カラオケソフトから得た３次元
モデルデータとともに、３次元キャラクタの動きである
３次元グラフィックス画像データが生成される。一方、
上記歌詞データの信号は、文字画像生成手段２１で文字
画像データに変換され、該文字画像データは、上記３次
元グラフィックス画像データ、及び、カラオケソフトの
背景画像データとともに、画像合成手段２２において出
力画像データにまとめられて、画像表示手段２３で表示
される。

【００５７】ここで、上記３次元モデルデータは、カラ
オケソフトから得られるものとしたが、そのデータの内
容としては、３次元キャラクタの形状のみの情報であっ
たり、３次元キャラクタの形状のみでなく該３次元キャ
ラクタの動きを加えた情報であったりする。前者の場
合、３次元キャラクタが静止している状態のものである
ので、該３次元キャラクタの動きは、すべて３次元動き
生成手段２９からの３次元動き情報に基づいて生成され
る。また、後者の場合には、すでに３次元キャラクタが
動いており、この動きが上記３次元動き情報によって変
更されて、新たな３次元キャラクタの動きが生成され
る。

【００５８】また、３次元動き生成手段２９での上記３
次元動き情報の生成について具体的に説明すると、あら
かじめプログラムが設定されており、上記パラメータの
うち音量の大小のパラメータ（音量パラメータ）をＸと
して、ある音量より大きくなると動きが生成される閾値
をｍと設定する。また、３次元キャラクタである３次元
オブジェクトの関節点Ａ及び関節点Ｂと、対応させるグ
リッド点を時間軸方向に示して動きを表現したプログラ
ムを用意する。例えば、該プログラムは、関節点Ａ及び
関節点Ｂに対して、それぞれＷ１→Ｗ３→Ｗ１→Ｗ５→
Ｗ３→…，及び，Ｗ２→Ｗ４→Ｗ２→Ｗ６→Ｗ４→…と
設定されたものとすると、最初、３次元オブジェクトが
静止しているとき、関節点Ａ及び関節点Ｂはグリッド点
Ｗ１及びＷ２に位置し、歌が始まって音声が入力され、
Ｘ＞ｍとなったときに、上記プログラムが実行されて３
次元動きが生成され、Ｘ≦ｍとなったときには、該プロ
グラムは中止されて３次元オブジェクトは静止する。こ
のようにして、上記音量パラメータだけでなく、音程の
高低，テンポ・ピッチ，抑揚，音の持続時間などのパラ
メータについても同様に閾値を設定し、３次元オブジェ
クトを構成する複数の部品の関節点や代表点についての
プログラムを設定すれば、様々な３次元動きを生成する
ことができる。また、カラオケソフトから得られる３次
元モデルデータに、すでに３次元キャラクタの動きが含
まれている場合、例えば、関節点Ａに対して、グリッド
点Ｗ１→Ｗ２→Ｗ１→Ｗ２→…で表現される動きが含ま
れていれば、３次元動き生成手段２９では、Ｘ＞ｍのと
きにグリッド点をＷ１→Ｗ３，及び，Ｗ２→Ｗ４に変更
するプログラムを設定し、Ｘ＞ｍとなったとき、グリッ
ド点をＷ１→Ｗ３，及び，Ｗ２→Ｗ４に変更する３次元
動き情報が３次元グラフィックス生成手段３０に送ら
れ、上記３次元キャラクタの動きは、グリッド点Ｗ３→
Ｗ４→Ｗ３→Ｗ４→…で表現される動きに変更され、Ｘ
≦ｍとなったときには、該３次元キャラクタの動きは、
元の３次元モデルデータに含まれる動きに戻る。

【００５９】また、図１５により、３次元グラフィック
ス生成手段３０での３次元グラフィックス画像データの
生成について具体的に説明すると、図において、図３又
は図９と同一符号は同一又は相当部分であり、先ず、３
次元位置計算手段１０において、３次元グリッド空間形
状データに基づいて、３次元グリッド空間を３次元空間
へ配置する。次に、３次元動き生成手段２９から出力さ
れた３次元動き情報に基づいて、上記３次元モデルデー
タに含まれる３次元キャラクタの形状の情報から、該３
次元キャラクタの関節点又は代表点を、上記３次元動き
情報における関節点又は代表点と一致させて、該３次元
動き情報に従って、該３次元キャラクタを３次元グリッ
ド空間に配置し、その配置を変更してフレームを生成す
る。上記３次元動き情報は記憶手段１１で記憶する。ま
た、図３で説明したと同様にして、３次元コンピュータ
グラフィックスの手法により、テクスチャマッピング手
段１２で３次元キャラクタの面に所定のテクスチャデー
タを貼り付け、透視変換手段１３で３次元キャラクタの
３次元空間での座標位置から２次元ディスプレイ面へ投
影して、座標変換し、フレームメモリ手段１４で透視変
換手段１３により２次元ディスプレイ面に投影されたイ
メージデータをフレームデータとして記憶し、画像表示
手段１５で上記フレームデータを表示して３次元グラフ
ィックス画像データを作成する。

【００６０】ここで、上記３次元モデルデータ、又は、
上記３次元グリッド空間形状データは、ＣＤ−ＲＯＭや
ＤＶＤ等の外部記憶装置に記憶されたものを用いるよう
にしてもよいし、あるいは、通信手段により、例えば、
ネットワーク，電話回線，無線電話回線，及び，赤外線
通信などでデータ伝送されたものを用いるようにすれ
ば、より少ないパラメータで効果的に３次元オブジェク
トの３次元動きを生成して表示することができる。ま
た、上記３次元動きデータについても、基本となる３次
元動きデータが、あらかじめ設定されている場合には、
該３次元動きデータは、上記外部記憶装置に記憶されて
いたり、あるいは、上記通信手段により伝送されるもの
であってもよい。

【００６１】図１６は本実施の形態４による３次元キャ
ラクタアニメーション表示装置をカラオケシステムに応
用した他の例を示すブロック図であり、図１４に示した
マイク入力信号からの音声を分析して求めたパラメータ
だけでなく、演奏データの信号を分析して求めたパラメ
ータからも３次元動きを生成するものを示している。図
１６において、図１４と同一符号は同一又は相当部分で
ある。また、４０は３次元基本動き生成手段であり、デ
コード手段２０から出力された演奏データの信号を分析
して、音程の高低，音量の大小，テンポ・ピッチ，抑
揚，音の持続時間などのパラメータを求め、該パラメー
タから３次元基本動きが生成され、３次元基本動き情報
として出力される。４１は３次元オブジェクト生成手段
であり、３次元基本動き生成手段４０で生成された基本
動き情報と、カラオケソフトから得た３次元モデルデー
タとから、３次元グラフィックス画像データを作成す
る。４２は３次元オブジェクト変形手段であり、３次元
オブジェクト生成手段４１から出力された３次元グラフ
ィックス画像データと、３次元変形情報生成手段４３で
生成された３次元変形情報とから新たな３次元グラフィ
ックス画像データを作成する。４３は３次元変形情報生
成手段であり、音声分析手段２８で求められたパラメー
タを用いて、３次元変形情報を生成して３次元オブジェ
クト変形手段に出力する。この場合の動作について説明
すると、図１４と同様にして、デコード手段２０から出
力された演奏データを処理してスピーカ２６から音声に
して出力する。また、上記演奏データは、３次元基本動
き生成手段４０において分析され、求められた音程の高
低，音量の大小，テンポ・ピッチ，抑揚，音の持続時間
などのパラメータから３次元基本動きが生成され、３次
元オブジェクト生成手段４１において、該３次元基本動
きと、カラオケソフトから得られた３次元モデルデータ
とから３次元グラフィックス画像データが作成される。
また、図１４と同様、マイク入力信号も分析して求めた
パラメータを用いるが、図１４とは異なり、３次元変形
情報が、３次元変形情報生成手段４３において生成され
る。そして、上記３次元グラフィックス画像データにお
ける３次元オブジェクトは、上記３次元変形情報に従っ
て変形されて、新たな３次元グラフィックス画像データ
が作成される。該３次元グラフィックス画像データは、
図１４と同様に作成された文字画像データ，及び，背景
画像データとともに、画像合成手段２２において出力画
像データとして合成されて、画像表示手段２３で表示さ
れる。

【００６２】ここで、上記３次元変形情報について、図
１７により具体例を挙げて説明すると、図において、
(a) は３次元オブジェクト生成手段４１で作成された３
次元グラフィックス画像データにおける３次元オブジェ
クトの動きのうち、１つのフレームデータに対応するも
のである。(b) は(a) のフレームデータの次に表示され
るフレームデータである。(c) は３次元変形情報であ
り、ユーザが発声した声などの音声を分析して求めた音
程の高低，音量の大小，テンポ・ピッチ，抑揚，音の持
続時間などのパラメータのうち１つの値が閾値を越える
と、３次元オブジェクトの頭の部分を大きく変形すると
いうプログラムを実行するというものである。これらの
動作としては、(a) から(b) 、或いは、(b) から(a) へ
の動きは、カラオケソフトから得た３次元キャラクタの
形状の情報である３次元モデルデータに、ＭＩＤＩデー
タなどの演奏データの信号から生成された３次元基本動
き情報を与えることにより、３次元オブジェクト生成手
段４１において生成したものであり、上記演奏データの
みに基づいて生成された動きである。従って、カラオケ
演奏が始まると、先ず、上記演奏データのみから生成さ
れた(a) から(b) 、或いは、(b) から(a) への動き、即
ち、両腕を頭に近づけたり遠ざけたりする動きが画像表
示手段２３に表示される。次に、ユーザが歌い始め、そ
のユーザが発声した声などのマイク入力信号を分析して
求めたパラメータが閾値を越えると、３次元変形情報生
成手段４３において、３次元オブジェクトの頭の部分を
大きく変形するというプログラムが実行されて、この３
次元変形情報が３次元オブジェクト変形手段４２に出力
される。そして、３次元オブジェクト変形手段４２で
は、上記演奏データのみから生成された、両腕を頭に近
づけたり遠ざけたりしている３次元オブジェクトを、上
記３次元変形情報に従って、該３次元オブジェクトの頭
の部分を大きく変形させ、頭が大きくなった３次元オブ
ジェクトが両腕を頭に近づけたり遠ざけたりするもの
が、画像表手段２３に表示される。

【００６３】このように、本実施の形態４による３次元
キャラクタアニメーション表示装置では、演奏データか
ら得られるパラメータを３次元基本動き情報に変換する
３次元基本動き生成手段、又は、ユーザの音声から得ら
れるパラメータを３次元動き情報，或いは，３次元変形
情報にそれぞれ変換するパラメータ変換手段である、３
次元動き生成手段，或いは，３次元変形情報生成手段を
備え、上記３次元基本動き情報，又は，上記３次元変形
情報から、それぞれ３次元グラフィックス生成手段，又
は，３次元オブジェクト変形手段において、３次元グリ
ッド空間と３次元オブジェクトとを用いて、３次元キャ
ラクタの動きである３次元グラフィックス画像データが
生成され、文字画像データ、及び、背景画像データとと
もに、画像合成手段において出力画像データにまとめら
れて、画像表示手段で表示される構成としたから、関節
点を結んだスケルトン構造体の変形を示す関節角の変化
の度合い，関節点の移動距離などというような複雑なデ
ータを用いることなく、簡易に３次元キャラクタのアニ
メーションを作成することができるだけでなく、演奏デ
ータ及びユーザの音声の２種類の音データに反応して、
３次元オブジェクトを動作させることが可能であり、効
果的に３次元オブジェクトの動きを生成したり、３次元
オブジェクトを変形することが可能である。また、上記
３次元モデルデータ、又は、３次元グリッド空間形状デ
ータは、通信手段により伝送されたものを用いるように
したから、より少ないパラメータで効果的に３次元オブ
ジェクトの３次元動きを生成して表示することができ
る。

【００６４】なお、上記演奏データ、上記歌詞データ、
上記背景画像データ、及び、３次元モデルデータは、い
ずれもカラオケソフトから得るようにしたが、該カラオ
ケソフトは、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤなどであってもよい
し、ネットワークや電話回線経由で伝送されてくるもの
であってもよい。

【００６５】また、実施の形態４においては、３次元キ
ャラクタアニメーション表示装置をカラオケシステムに
応用したが、ゲームなどへの応用も可能である。例え
ば、上記３次元キャラクタアニメーション表示装置をゲ
ーム機に適用し、該ゲーム機のコントロールバッドにマ
イクを付けて音を拾い易くし、ユーザの歓声やため息な
どが入力されると、ゲームのキャラクタの動きや形状を
変化させるようにして、より表現力豊かなゲームを実現
することが可能となる。

【００６６】

【発明の効果】以上のように、本発明（請求項１）にか
かる３次元キャラクタアニメーション表示装置は、３次
元キャラクタの動きを生成して、画像表示する３次元キ
ャラクタアニメーション表示装置であって、３次元空間
の任意の座標点に相当する複数のグリッド点とこれを結
ぶワイヤフレームよりなる３次元グリッド空間の形状を
記述した３次元グリッド空間形状データに基づいて、上
記３次元グリッド空間を３次元空間に配置し、３次元キ
ャラクタである、１つ又は複数の任意の形状を有する３
次元部品から構成される３次元オブジェクトの形状を記
述した３次元形状データ、及び、上記３次元部品の空間
内に位置する当該３次元部品を代表する点である１つ又
は２つの代表点と、上記複数のグリッド点から選択され
たグリッド点との対応関係の時間軸変化を示した３次元
動きデータに基づいて、上記３次元オブジェクトを、上
記３次元グリッド空間内に配置し、上記３次元動きデー
タに基づいて、上記３次元キャラクタの動きを生成する
３次元位置計算手段と、上記３次元オブジェクトの面に
所定のテクスチャデータを貼り付けるテクスチャマッピ
ング手段と、上記３次元オブジェクトを、該３次元オブ
ジェクトの３次元空間内での座標位置から２次元ディス
プレイ面へ投影し、座標変換してイメージデータを作成
する透視変換手段と、上記イメージデータをフレームデ
ータとして記憶するフレームメモリ手段と、上記フレー
ムデータを表示する画像表示手段とを備えたから、関節
点を結んだスケルトン構造体の変形を示す関節角の変化
の度合い，関節点の移動距離などというような複雑なデ
ータを用いることなく、簡易に３次元キャラクタのアニ
メーションを作成することができる効果がある。

【００６７】また、本発明（請求項２）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、請求項１に記載
の３次元キャラクタアニメーション表示装置において、
上記３次元位置計算手段は、上記３次元動きデータに基
づいて、上記代表点と対応する上記選択されたグリッド
点とを記述した対応テーブルを生成し、上記対応テーブ
ルの上記代表点と上記グリッド点との対応関係を、上記
３次元動きデータに基づいて、変更して、時間軸方向に
記憶する記憶手段をさらに備えたから、関節点を結んだ
スケルトン構造体の変形を示す関節角の変化の度合い，
関節点の移動距離などというような複雑なデータを用い
ることなく、簡易に３次元キャラクタのアニメーション
を作成することができる効果がある。

【００６８】また、本発明（請求項３）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、請求項１に記載
の３次元キャラクタアニメーション表示装置において、
上記３次元位置計算手段は、上記３次元部品を、上記２
つの代表点を通る直線である中心軸の軸方向に伸縮する
ことによって、上記２つの代表点とそれぞれ対応関係に
ある２つのグリッド点との距離を調節するものとしたか
ら、３次元部品同士の距離が離れすぎた場合に生じる違
和感を取り除いて表示することができる効果がある。

【００６９】また、本発明（請求項４）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、請求項１に記載
の３次元キャラクタアニメーション表示装置において、
上記３次元位置計算手段は、複数の異なる形状の３次元
グリッド空間を記述した上記３次元グリッド空間形状デ
ータに基づいて、上記３次元グリッド空間を異なる形状
に変更するものとしたから、３次元グリッド空間の形状
の特徴に応じた多様な３次元オブジェクトの動きを実現
することができる効果がある。

【００７０】また、本発明（請求項５）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、請求項１に記載
の３次元キャラクタアニメーション表示装置において、
上記３次元位置計算手段は、３次元グリッド位置変更デ
ータを３次元動きデータとして用い、該３次元グリッド
位置変更データ、上記３次元部品の２つの代表点を通る
直線からなる中心軸の一部分であって、該中心軸と交わ
り、該３次元部品の空間の外側、かつ、該２つの関節点
からそれぞれ最短に位置する２つのグリッド点に挟まれ
た部分中心軸を含む３次元グリッド空間のみを、当該部
分中心軸を変形することなく、変形した後、当該３次元
グリッド位置変更データを用いて、３次元オブジェクト
を変形するものとしたから、３次元グリッド空間の変形
に対応した、さらに多様な３次元オブジェクトの動きを
生成して表示することが可能で、変形前後の３次元オブ
ジェクトの部品の代表点とグリッドとの対応関係に変化
がなく、変形前後の３次元オブジェクトを変形前の３次
元グリッド空間内における３次元オブジェクトと入れ替
えて、変形した３次元オブジェクトの動きを生成して表
示することができる効果がある。

【００７１】また、本発明（請求項６）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、請求項１又は請
求項５に記載の３次元キャラクタアニメーション表示装
置において、上記３次元位置計算手段は、上記３次元グ
リッド空間、及び、３次元オブジェクトを上記２次元デ
ィスプレイ面に投影した後、該２次元ディスプレイ面上
で、上記３次元動きデータに基づいて、２次元ディスプ
レイ面上での投影後の上記３次元キャラクタの動きを生
成するものとしたから、３次元で演算する場合に比べ
て、演算量を低減することができる効果がある。

【００７２】また、本発明（請求項７）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、請求項１に記載
の３次元キャラクタアニメーション表示装置において、
上記３次元位置計算手段は、演奏データから抽出した演
奏パラメータ、又は、音声を分析して得た音声パラメー
タを変換することによって、上記３次元動きデータを生
成するものとしたから、関節点を結んだスケルトン構造
体の変形を示す関節角の変化の度合い，関節点の移動距
離などというような複雑なデータを用いることなく、簡
易に３次元キャラクタのアニメーションを作成すること
ができるだけでなく、演奏データ及びユーザの音声の２
種類の音データに反応して、３次元オブジェクトを動作
させることが可能で、効果的に３次元オブジェクトの動
きを生成したり、３次元オブジェクトを変形することが
できる効果がある。

【００７３】また、本発明（請求項８）にかかる３次元
動きデータ伝送システムは、３次元キャラクタの動きを
生成して、画像表示する３次元キャラクタアニメーショ
ン表示装置に、データ通信手段を用いて送信側からデー
タを伝送する３次元動きデータ伝送システムにおいて、
上記３次元アニメーション表示装置は、３次元空間の任
意の座標点に相当する複数のグリッド点とこれを結ぶワ
イヤフレームよりなる３次元グリッド空間の形状を記述
した３次元グリッド空間形状データに基づいて、上記３
次元グリッド空間を３次元空間に配置し、３次元キャラ
クタである、１つ又は複数の任意の形状を有する３次元
部品から構成される３次元オブジェクトの形状を記述し
た３次元形状データ、及び、上記３次元部品の空間内に
位置する当該３次元部品を代表する点である１つ又は２
つの代表点と、上記複数のグリッド点から選択されたグ
リッド点との対応関係の時間軸変化を示した３次元動き
データに基づいて、上記３次元オブジェクトを、上記３
次元グリッド空間内に配置し、上記３次元動きデータに
基づいて、上記３次元キャラクタの動きを生成する３次
元位置計算手段と、上記３次元オブジェクトの面に所定
のテクスチャデータを貼り付けるテクスチャマッピング
手段と、上記３次元オブジェクトを、該３次元オブジェ
クトの３次元空間内での座標位置から２次元ディスプレ
イ面へ投影し、座標変換してイメージデータを作成する
透視変換手段と、上記イメージデータをフレームデータ
として記憶するフレームメモリ手段と、上記フレームデ
ータを表示する画像表示手段とを備え、上記送信側は、
上記データ通信手段を介して、上記３次元グリッド空間
形状データ、上記３次元形状データ、上記テクスチャデ
ータ、及び、上記３次元動きデータのいずれか１つ以上
を送信するデータ送信サーバを設け、上記３次元キャラ
クタアニメーション表示装置は、上記データ送信サーバ
から送信しない残りのデータを保持するものとしたか
ら、より少ないパラメータで効果的に３次元オブジェク
トの３次元動きを生成して表示することができる効果が
ある。

【００７４】また、本発明（請求項９）にかかる３次元
キャラクタアニメーション表示装置は、３次元キャラク
タの動きを生成して、画像表示する３次元キャラクタア
ニメーション表示装置であって、３次元空間の任意の座
標点に相当する複数のグリッド点とこれを結ぶワイヤフ
レームよりなる３次元グリッド空間の形状を記述した３
次元グリッド空間形状データに基づいて、該３次元グリ
ッド空間を３次元空間へ配置し、当該３次元グリッド空
間内に、３次元キャラクタである３次元オブジェクトを
構成する部品のインデックスと、当該３次元グリッド空
間の複数のグリッド点のうち初期値として選択されたグ
リッド点により上記部品の位置とを記述した３次元オブ
ジェクト構成部品データに基づいて、該初期値として選
択されたグリッド点間に該部品を配置して、当該初期値
として選択されたグリッド点を当該部品の代表点と定義
し、該代表点と上記複数のグリッド点から選択されたグ
リッド点との対応関係の時間軸変化を示した３次元動き
データに基づいて、上記３次元キャラクタの動きを生成
する３次元位置計算手段と、上記３次元オブジェクトの
面に所定のテクスチャデータを貼り付けるテクスチャマ
ッピング手段と、上記３次元オブジェクトを、該３次元
オブジェクトの３次元空間内での座標位置から２次元デ
ィスプレイ面へ投影し、座標変換してイメージデータを
作成する透視変換手段と、上記イメージデータをフレー
ムデータとして記憶するフレームメモリ手段と、上記フ
レームデータを表示する画像表示手段とを備えたから、
関節点を結んだスケルトン構造体の変形を示す関節角の
変化の度合い，関節点の移動距離などというような複雑
なデータを用いることなく、簡易に３次元キャラクタの
アニメーションを作成することができるだけでなく、３
次元キャラクタである３次元オブジェクトを設定して、
該３次元オブジェクトに合わせた３次元グリッド空間を
設定しなくても、一定の３次元グリッド空間における３
次元の部品の動きだけの少ないパラメータで、効率よく
３次元動きデータを生成することができ、効果的に３次
元オブジェクトの動きを生成して表示することができる
効果がある。

【００７５】また、本発明（請求項１０）にかかる３次
元キャラクタアニメーション表示装置は、請求項９に記
載の３次元キャラクタアニメーション表示装置におい
て、上記３次元位置計算手段は、上記３次元動きデータ
に基づいて、上記代表点と対応する上記選択されたグリ
ッド点とを記述した対応テーブルを生成し、上記対応テ
ーブルの上記代表点と上記グリッド点との対応関係を、
上記３次元動きデータに基づいて、変更して、時間軸方
向に記憶する記憶手段をさらに備えたから、関節点を結
んだスケルトン構造体の変形を示す関節角の変化の度合
い，関節点の移動距離などというような複雑なデータを
用いることなく、簡易に３次元キャラクタのアニメーシ
ョンを作成することができるだけでなく、３次元キャラ
クタである３次元オブジェクトを設定して、該３次元オ
ブジェクトに合わせた３次元グリッド空間を設定しなく
ても、一定の３次元グリッド空間における３次元の部品
の動きだけの少ないパラメータで、効率よく３次元動き
データを生成することができ、効果的に３次元オブジェ
クトの動きを生成して表示することができる効果があ
る。

【００７６】また、本発明（請求項１１）にかかる３次
元キャラクタアニメーション表示装置は、請求項９に記
載の３次元キャラクタアニメーション表示装置におい
て、上記画像表示手段は、上記フレームデータが表示さ
れるフレーム表示周期の時間内に、上記部品を、該部品
の代表点に変更する部品の代表点を一致させて、形態の
異なる部品に変更するものとしたから、多様な３次元オ
ブジェクトを生成することができ、１つの３次元部品の
３次元動きデータを利用して、より少ないデータ量で容
易に異なる形状を有する３次元キャラクタの動きを生成
することができる効果がある。

【００７７】また、本発明（請求項１２）にかかる３次
元動きデータ伝送システムは、３次元キャラクタの動き
を生成して、画像表示する３次元キャラクタアニメーシ
ョン表示装置に、データ通信手段を用いて送信側からデ
ータを伝送する３次元動きデータ伝送システムにおい
て、上記３次元アニメーション表示装置は、３次元空間
の任意の座標点に相当する複数のグリッド点とこれを結
ぶワイヤフレームよりなる３次元グリッド空間の形状を
記述した３次元グリッド空間形状データに基づいて、該
３次元グリッド空間を３次元空間へ配置し、当該３次元
グリッド空間内に、３次元キャラクタである３次元オブ
ジェクトを構成する部品のインデックスと、当該３次元
グリッド空間の複数のグリッド点のうち初期値として選
択されたグリッド点により上記部品の位置とを記述した
３次元オブジェクト構成部品データに基づいて、該初期
値として選択されたグリッド点間に該部品を配置して、
当該初期値として選択されたグリッド点を当該部品の代
表点と定義し、該代表点と上記複数のグリッド点から選
択されたグリッド点との対応関係の時間軸変化を示した
３次元動きデータに基づいて、上記３次元キャラクタの
動きを生成する３次元位置計算手段と、上記３次元オブ
ジェクトの面に所定のテクスチャデータを貼り付けるテ
クスチャマッピング手段と、上記３次元オブジェクト
を、該３次元オブジェクトの３次元空間内での座標位置
から２次元ディスプレイ面へ投影し、座標変換してイメ
ージデータを作成する透視変換手段と、上記イメージデ
ータをフレームデータとして記憶するフレームメモリ手
段と、上記フレームデータを表示する画像表示手段とを
備え、上記送信側は、上記データ通信手段を介して、上
記３次元グリッド空間形状データ、上記３次元形状デー
タ、上記テクスチャデータ、及び、上記３次元オブジェ
クト構成部品データのいずれか１つ以上を送信するデー
タ送信サーバを設け、上記３次元キャラクタアニメーシ
ョン表示装置は、上記データ送信サーバから送信しない
残りのデータを保持するものとしたから、より少ないパ
ラメータで効果的に３次元オブジェクトの３次元動きを
生成して表示することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による３次元キャラクタ
アニメーション表示装置において用いる３次元グリッド
空間，及び，３次元オブジェクトを示す図である。

【図２】本発明の実施の形態１による３次元キャラクタ
アニメーション表示装置における３次元オブジェクトの
関節点とグリッド点との対応関係の変化を示す図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態１による３次元キャラクタ
アニメーション表示装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態１において用いる３次元オ
ブジェクトの関節点とグリッド点との対応関係を時間軸
方向に示した対応テーブルの例を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態１による３次元キャラクタ
アニメーション表示装置の透視変換手段における、３次
元オブジェクトの３次元座標から２次元ディスプレイ面
へ透視変換を示す図である。

【図６】本発明の実施の形態１による３次元キャラクタ
アニメーション表示装置において、３次元グリッド空間
の形状を変更したものを示す図である。

【図７】本発明の実施の形態１による３次元キャラクタ
アニメーション表示装置において、３次元オブジェクト
の部品の関節点とグリッド点との距離を調整したものを
示す図である。

【図８】本発明の実施の形態２による３次元キャラクタ
アニメーション表示装置において、３次元オブジェクト
の形状を変更したものを示す図である。

【図９】本発明の実施の形態２による３次元キャラクタ
アニメーション表示装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図１０】本発明の実施の形態３による３次元キャラク
タアニメーション表示装置における３次元オブジェクト
の変形の過程の一例を２次元平面上に示す図である。

【図１１】本発明の実施の形態３において変形パラメー
タを適用する３次元グリッド空間を示した図である。

【図１２】本発明の実施の形態３による３次元キャラク
タアニメーション表示装置における３次元オブジェクト
の変形の過程の別の一例を２次元平面上に示す図であ
る。

【図１３】本発明の実施の形態３による３次元キャラク
タアニメーション表示装置における３次元オブジェクト
の変形の過程の別の一例を２次元平面上に示す図であ
る。

【図１４】本発明の実施の形態４による３次元キャラク
タアニメーション表示装置をカラオケシステムに応用し
た一例を示すブロック図である。

【図１５】本発明の実施の形態４における３次元グラフ
ィックス生成手段での３次元グラフィックス画像データ
の生成を説明する図である。

【図１６】本発明の実施の形態４による３次元キャラク
タアニメーション表示装置をカラオケシステムに応用し
た他の例を示すブロック図である。

【図１７】本発明の実施の形態４における３次元変形情
報生成手段での３次元変形情報の生成を説明する図であ
る。

【図１８】従来の３次元コンピュータグラフィックスの
技術においてキャラクタの動きを表現するために用いる
スケルトン構造体の例を示す図である。

【図１９】図１８に示したスケルトン構造体の変形によ
ってキャラクタの動きを表現する場合の例を説明する図
である。

【符号の説明】

１ ３次元オブジェクト ２ ３次元グリッド空間 ３ 中心軸 １０ ３次元一計算手段 １１ 記憶手段 １２ テクスチャマッピング手段 １３ 透視変換手段 １４ フレームメモリ手段 １５ 画像表示手段 １６ プログラム制御手段 １９ 部分中心軸 ２０ デコード手段 ２１ 文字画像生成手段 ２２ 画像合成手段 ２３ 画像表示手段 ２４ 音源手段 ２５ ミキサ ２６ スピーカ ２７ マイク ２８ 音声分析手段 ２９ ３次元動き生成手段 ３０ ３次元グラフィックス生成手段 ４０ ３次元基本動き生成手段 ４１ ３次元オブジェクト生成手段 ４２ ３次元オブジェクト変形手段 ４３ ３次元変形情報生成手段

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元キャラクタの動きを生成して、画
   像表示する３次元キャラクタアニメーション表示装置で
   あって、 ３次元空間の任意の座標点に相当する複数のグリッド点
   とこれを結ぶワイヤフレームよりなる３次元グリッド空
   間の形状を記述した３次元グリッド空間形状データに基
   づいて、上記３次元グリッド空間を３次元空間に配置
   し、３次元キャラクタである、１つ又は複数の任意の形
   状を有する３次元部品から構成される３次元オブジェク
   トの形状を記述した３次元形状データ、及び、上記３次
   元部品の空間内に位置する当該３次元部品を代表する点
   である１つ又は２つの代表点と、上記複数のグリッド点
   から選択されたグリッド点との対応関係の時間軸変化を
   示した３次元動きデータに基づいて、上記３次元オブジ
   ェクトを、上記３次元グリッド空間内に配置し、上記３
   次元動きデータに基づいて、上記３次元キャラクタの動
   きを生成する３次元位置計算手段と、 上記３次元オブジェクトの面に所定のテクスチャデータ
   を貼り付けるテクスチャマッピング手段と、 上記３次元オブジェクトを、該３次元オブジェクトの３
   次元空間内での座標位置から２次元ディスプレイ面へ投
   影し、座標変換してイメージデータを作成する透視変換
   手段と、 上記イメージデータをフレームデータとして記憶するフ
   レームメモリ手段と、 上記フレームデータを表示する画像表示手段とを備えた
   ことを特徴とする３次元キャラクタアニメーション表示
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の３次元キャラクタアニ
   メーション表示装置において、 上記３次元位置計算手段は、上記３次元動きデータに基
   づいて、上記代表点と対応する上記選択されたグリッド
   点とを記述した対応テーブルを生成し、 上記対応テーブルの上記代表点と上記グリッド点との対
   応関係を、上記３次元動きデータに基づいて、変更し
   て、時間軸方向に記憶する記憶手段をさらに備えたこと
   を特徴とする３次元キャラクタアニメーション表示装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の３次元キャラクタアニ
   メーション表示装置において、 上記３次元位置計算手段は、上記３次元部品を、上記２
   つの代表点を通る直線である中心軸の軸方向に伸縮する
   ことによって、上記２つの代表点とそれぞれ対応関係に
   ある２つのグリッド点との距離を調節するものであるこ
   とを特徴とする３次元キャラクタアニメーション表示装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の３次元キャラクタアニ
   メーション表示装置において、 上記３次元位置計算手段は、複数の異なる形状の３次元
   グリッド空間を記述した上記３次元グリッド空間形状デ
   ータに基づいて、上記３次元グリッド空間を異なる形状
   に変更することを特徴とする３次元キャラクタアニメー
   ション表示装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の３次元キャラクタアニ
   メーション表示装置において、 上記３次元位置計算手段は、３次元グリッド位置変更デ
   ータを３次元動きデータとして用い、該３次元グリッド
   位置変更データ、上記３次元部品の２つの代表点を通る
   直線からなる中心軸の一部分であって、該中心軸と交わ
   り、該３次元部品の空間の外側、かつ、該２つの関節点
   からそれぞれ最短に位置する２つのグリッド点に挟まれ
   た部分中心軸を含む３次元グリッド空間のみを、当該部
   分中心軸を変形することなく、変形した後、当該３次元
   グリッド位置変更データを用いて、３次元オブジェクト
   を変形することを特徴とする３次元キャラクタアニメー
   ション表示装置。
6. 【請求項６】 請求項１又は請求項５に記載の３次元キ
   ャラクタアニメーション表示装置において、 上記３次元位置計算手段は、上記３次元グリッド空間、
   及び、３次元オブジェクトを上記２次元ディスプレイ面
   に投影した後、該２次元ディスプレイ面上で、上記３次
   元動きデータに基づいて、２次元ディスプレイ面上での
   投影後の上記３次元キャラクタの動きを生成することを
   特徴とする３次元キャラクタアニメーション表示装置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の３次元キャラクタアニ
   メーション表示装置において、 上記３次元位置計算手段は、演奏データから抽出した演
   奏パラメータ、又は、音声を分析して得た音声パラメー
   タを変換することによって、上記３次元動きデータを生
   成することを特徴とする３次元キャラクタアニメーショ
   ン表示装置。
8. 【請求項８】 ３次元キャラクタの動きを生成して、画
   像表示する３次元キャラクタアニメーション表示装置
   に、データ通信手段を用いて送信側からデータを伝送す
   る３次元動きデータ伝送システムにおいて、 上記３次元アニメーション表示装置は、３次元空間の任
   意の座標点に相当する複数のグリッド点とこれを結ぶワ
   イヤフレームよりなる３次元グリッド空間の形状を記述
   した３次元グリッド空間形状データに基づいて、上記３
   次元グリッド空間を３次元空間に配置し、３次元キャラ
   クタである、１つ又は複数の任意の形状を有する３次元
   部品から構成される３次元オブジェクトの形状を記述し
   た３次元形状データ、及び、上記３次元部品の空間内に
   位置する当該３次元部品を代表する点である１つ又は２
   つの代表点と、上記複数のグリッド点から選択されたグ
   リッド点との対応関係の時間軸変化を示した３次元動き
   データに基づいて、上記３次元オブジェクトを、上記３
   次元グリッド空間内に配置し、上記３次元動きデータに
   基づいて、上記３次元キャラクタの動きを生成する３次
   元位置計算手段と、上記３次元オブジェクトの面に所定
   のテクスチャデータを貼り付けるテクスチャマッピング
   手段と、上記３次元オブジェクトを、該３次元オブジェ
   クトの３次元空間内での座標位置から２次元ディスプレ
   イ面へ投影し、座標変換してイメージデータを作成する
   透視変換手段と、上記イメージデータをフレームデータ
   として記憶するフレームメモリ手段と、上記フレームデ
   ータを表示する画像表示手段とを備え、 上記送信側は、上記データ通信手段を介して、上記３次
   元グリッド空間形状データ、上記３次元形状データ、上
   記テクスチャデータ、及び、上記３次元動きデータのい
   ずれか１つ以上を送信するデータ送信サーバを設け、 上記３次元キャラクタアニメーション表示装置は、上記
   データ送信サーバから送信しない残りのデータを保持す
   ることを特徴とする３次元動きデータ伝送システム。
9. 【請求項９】 ３次元キャラクタの動きを生成して、画
   像表示する３次元キャラクタアニメーション表示装置で
   あって、 ３次元空間の任意の座標点に相当する複数のグリッド点
   とこれを結ぶワイヤフレームよりなる３次元グリッド空
   間の形状を記述した３次元グリッド空間形状データに基
   づいて、該３次元グリッド空間を３次元空間へ配置し、
   当該３次元グリッド空間内に、３次元キャラクタである
   ３次元オブジェクトを構成する部品のインデックスと、
   当該３次元グリッド空間の複数のグリッド点のうち初期
   値として選択されたグリッド点により上記部品の位置と
   を記述した３次元オブジェクト構成部品データに基づい
   て、該初期値として選択されたグリッド点間に該部品を
   配置して、当該初期値として選択されたグリッド点を当
   該部品の代表点と定義し、該代表点と上記複数のグリッ
   ド点から選択されたグリッド点との対応関係の時間軸変
   化を示した３次元動きデータに基づいて、上記３次元キ
   ャラクタの動きを生成する３次元位置計算手段と、 上記３次元オブジェクトの面に所定のテクスチャデータ
   を貼り付けるテクスチャマッピング手段と、 上記３次元オブジェクトを、該３次元オブジェクトの３
   次元空間内での座標位置から２次元ディスプレイ面へ投
   影し、座標変換してイメージデータを作成する透視変換
   手段と、 上記イメージデータをフレームデータとして記憶するフ
   レームメモリ手段と、 上記フレームデータを表示する画像表示手段とを備えた
   ことを特徴とする３次元キャラクタアニメーション表示
   装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の３次元キャラクタア
    ニメーション表示装置において、 上記３次元位置計算手段は、上記３次元動きデータに基
    づいて、上記代表点と対応する上記選択されたグリッド
    点とを記述した対応テーブルを生成し、 上記対応テーブルの上記代表点と上記グリッド点との対
    応関係を、上記３次元動きデータに基づいて、変更し
    て、時間軸方向に記憶する記憶手段をさらに備えたこと
    を特徴とする３次元キャラクタアニメーション表示装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載の３次元キャラクタア
    ニメーション表示装置において、 上記画像表示手段は、上記フレームデータが表示される
    フレーム表示周期の時間内に、上記部品を、該部品の代
    表点に変更する部品の代表点を一致させて、形態の異な
    る部品に変更することを特徴とする３次元キャラクタア
    ニメーション表示装置。
12. 【請求項１２】 ３次元キャラクタの動きを生成して、
    画像表示する３次元キャラクタアニメーション表示装置
    に、データ通信手段を用いて送信側からデータを伝送す
    る３次元動きデータ伝送システムにおいて、 上記３次元アニメーション表示装置は、３次元空間の任
    意の座標点に相当する複数のグリッド点とこれを結ぶワ
    イヤフレームよりなる３次元グリッド空間の形状を記述
    した３次元グリッド空間形状データに基づいて、該３次
    元グリッド空間を３次元空間へ配置し、当該３次元グリ
    ッド空間内に、３次元キャラクタである３次元オブジェ
    クトを構成する部品のインデックスと、当該３次元グリ
    ッド空間の複数のグリッド点のうち初期値として選択さ
    れたグリッド点により上記部品の位置とを記述した３次
    元オブジェクト構成部品データに基づいて、該初期値と
    して選択されたグリッド点間に該部品を配置して、当該
    初期値として選択されたグリッド点を当該部品の代表点
    と定義し、該代表点と上記複数のグリッド点から選択さ
    れたグリッド点との対応関係の時間軸変化を示した３次
    元動きデータに基づいて、上記３次元キャラクタの動き
    を生成する３次元位置計算手段と、上記３次元オブジェ
    クトの面に所定のテクスチャデータを貼り付けるテクス
    チャマッピング手段と、上記３次元オブジェクトを、該
    ３次元オブジェクトの３次元空間内での座標位置から２
    次元ディスプレイ面へ投影し、座標変換してイメージデ
    ータを作成する透視変換手段と、上記イメージデータを
    フレームデータとして記憶するフレームメモリ手段と、
    上記フレームデータを表示する画像表示手段とを備え、 上記送信側は、上記データ通信手段を介して、上記３次
    元グリッド空間形状データ、上記３次元形状データ、上
    記テクスチャデータ、及び、上記３次元オブジェクト構
    成部品データのいずれか１つ以上を送信するデータ送信
    サーバを設け、 上記３次元キャラクタアニメーション表示装置は、上記
    データ送信サーバから送信しない残りのデータを保持す
    ることを特徴とする３次元動きデータ伝送システム。