(57)【要約】  運動制御のためのシステムを提示する。１つの実施形態では、運動制御３Ｄ映像システムは、プロジェクタとロボットアームに結合された映写面とを含み、ロボットアームは空間座標のセットを通して映写面を動かし、プロジェクタからの３Ｄ映像は映写面の座標のセットに投影され、映写面が空間座標のセットを通して動くときに３Ｄ映像を映写面の座標のセットに合致させる。追加の実施形態では、主制御装置システムは、主時間軸を有する運動制御場面を作るために追加のロボットアームと他のデバイスを組み込み得る。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動制御を伴う３Ｄ映像のためのシステムであって、
プロジェクタと、
第１のデバイスアクターと結合する映写面とを備え、
前記第１のデバイスアクターは、空間座標のセットを通して前記映写面を動かし、前記プロジェクタからの３Ｄ映像は、前記映写面の座標のセットに投影され、前記映写面が空間座標の前記セットを通して動く時に、前記３Ｄ映像を前記映写面の座標の前記セットに合致させる、システム。
【請求項２】
前記非平面の映写面が空間座標の前記セットを通して動く時に、前記３Ｄ映像を前記映写面の座標の前記セットに合致させながら前記３Ｄ映像を前記映写面にマッピングさせ、前記３Ｄ映像をアニメーション化する、前記プロジェクタに結合されたアニメーションコンピュータシステムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アニメーションコンピュータシステムは、さらに前記デバイスアクターと結合しており、前記アニメーションコンピュータシステムは、空間座標の前記セットを前記デバイスアクターに提供して、前記デバイスアクターに前記非平面の映写面を空間座標の前記セットを通して動かすように指示する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記デバイスアクターの各アクターのための制御データが、前記グローバルな時間軸において対応する位置と関連付けられるように、前記第１のデバイスアクターを含む複数のデバイスアクターのための制御データを備える複数の制御信号を受け取り、前記複数の制御信号をグローバルな時間軸と同期させて複数の同期信号を作り出す主制御装置と、
主入力部信号を前記主制御装置に送り、前記グローバルな時間軸における位置と前記グローバルな時間軸を通しての進行速度とを示す主入力部と、をさらに備え、
前記主制御装置は、前記グローバルな時間軸における前記位置に関連付けられた前記複数の同期信号を前記複数のデバイスアクターと通信することにより前記主入力部信号に応答し、前記デバイスアクターの各アクターのための前記制御データが、前記グローバルな時間軸を通して前記進行速度でそれぞれのデバイスアクターに送信される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記主入力部は、アナログ入力と、モード選択部と、アナログ入力動作制御とを備え、
前記アナログ入力に入力を加えない時に、前記アナログ入力動作制御は、前記アナログ入力を第１の位置に戻し、
前記主入力部の第１の選択モードに対して、第１の方向における前記アナログ入力の調整により、前記グローバルな時間軸の間に所定の標準の前方向の速度から進行速度を増加させ、
前記主入力部の前記第１の選択モードに対して、第１の方向とは異なる第２の方向におけるアナログ入力の調整により、前記グローバルな時間軸の間に前記所定の標準の前方向の速度から進行速度を減少させ、
主入力部の第２の選択モードに対して、前記第１の方向における前記アナログ入力の調整により、固定の速度から前記前方向の可変の進行速度を作り出し、
主入力部の第２の選択モードに対して、前記第２の方向における前記アナログ入力の調整により、前記固定の速度から前記逆方向の可変の進行速度を作り出す、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記アニメーションコンピュータシステムは、前記映写面が空間座標の前記セットを通して動く時に前記映写面の座標の前記セット内で前記３Ｄ映像を維持する間に、前記３Ｄ映像を修正するリアルタイムの入力を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数のデバイスアクターの第１のデバイスアクターに近接した領域を観察し、オブジェクト検出器がオブジェクトを検出したときに安全シャットダウン信号を前記第１のデバイスアクターに送信するオブジェクト検出器をさらに備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
主安全制御部をさらに備え
前記主安全制御部は、プログラム可能なロジック回路を備え、
前記安全シャットダウン信号は、前記プログラム可能なロジック回路により前記複数のデバイスアクターのそれぞれに送信される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のデバイスアクターは、ロボットアームであり、前記オブジェクト検出器は、前記ロボットアームの取り付け位置に取り付けられ、前記第１のデバイスアクターに近接する前記領域は、前記オブジェクト検出器から固定された距離だけ延在する領域を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のデバイスアクターに近接する前記領域は、前記グローバルな時間軸における前記位置及び前記グローバルな時間軸の間の前記進行速度に関連付けられて判断される所定の態様により、時間と共に変動する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記映写面と結合した第１のデバイスアクターを用いて空間座標のセットを通して映写面を動かすステップと、
アニメーションコンピュータからの信号を用いて映像デバイスから３Ｄ映像を映写面に投影するステップと、
前記アニメーションコンピュータを用いて、前記３Ｄ映像を前記映写面にマッピングして、空間座標の前記セットを通して３Ｄ映像の動きを前記映写面の前記動きに一致させるステップと、を備える、方法。
【請求項１２】
主制御装置において前記第１のデバイスアクターを含む複数のデバイスアクターのための制御データを受け取るステップと、
前記デバイスアクターのアクターのそれぞれの前記制御データが前記グローバルな時間軸において対応する位置に関連付けられるように、前記主制御装置を用いて複数の制御信号をグローバルな時間軸と同期化して複数の同期信号を作り出すステップと、
前記主制御装置において、前記グローバルな時間軸における位置と前記グローバルな時間軸の間の進行速度とを示す主入力部信号を受け取るステップと、
前記主入力部信号に応答して、前記グローバルな時間軸における前記位置に関連付けられる前記複数の同期信号を前記主制御装置から前記複数のデバイスアクターへ通信するステップであって、前記複数の同期信号は、前記主入力部信号により示される前記グローバルな時間軸の間の前記進行速度で、前記複数のデバイスアクターに送信される、前記ステップとをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのオブジェクト検出器を用いて、前記複数のデバイスアクターの近接する領域を検出するステップと、
前記複数のデバイスアクターが動作することを防止する安全シャットダウン信号を前記少なくとも１つのオブジェクト検出器から送信するステップと、をさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記グローバルな時間軸の間の前記進行速度は、前記グローバルな時間軸の間の逆方向の進行速度を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
主制御装置において、前記複数の同期信号を通信する間に、前記複数のデバイスアクターの第１のデバイスアクターに対する修正制御入力を独立マニュアル制御部から受け取るステップと、
前記修正制御入力を前記複数の同期信号と同期化し、前記複数の同期信号の通信の間に更新された複数の同期信号を作り出すステップと、
前記同期信号の代わりに前記更新された複数の同期信号を通信するステップと、をさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
データベースに前記更新された複数の同期信号を記憶するステップをさらに備え、前記制御データは、前記主制御装置において前記データベースから受け取られる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記主制御装置で、前記同期制御信号と関連付けられた動作特性を記述する、前記複数のデバイスアクターからのフィードバックデータを受け取るステップと、
前記フィードバックデータに応答して前記同期制御信号を修正するステップと、をさらに備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記アニメーションコンピュータからの前記信号をリアルタイムに調整して、前記アニメーションコンピュータにおけるユーザ入力に基づいて、リアルタイムのコンピュータアニメーションを前記映写面に作り出すステップをさらに備える請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
運動制御を使用して映画を作り出す方法の実施のために、コンピュータシステムにより実行するための命令を記憶する、コンピュータ読み取り可能な媒体を備えるコンピュータプログラムプロダクトであって、前記方法は、
運動制御セットにおいて、複数のデバイスアクターと、少なくとも１つのプロジェクタと、少なくとも１つの映写面のために、コンピュータデバイスを備えるソフトウェア制御部を使用して、物理的特性と位置とをモデル化するステップと、
前記複数のデバイスアクターのための制御データを作り出すために、前記運動制御セットにおける前記複数のデバイスアクターの前記ソフトウェア制御部を使用して、動作特性及び前記少なくとも１つのプロジェクタから前記少なくとも１つの映写面までの光学経路をモデル化するステップと、
前記ソフトウェア制御部を使用して前記動作の前記モデル化と物理的特性と前記複数のデバイスアクターの位置とを分析して、衝突と光学経路の障害物とを検出し所定の動作限界のセットを超えるデバイスアクターの動きを検出するステップと、
前記制御データを同期させて前記制御データを前記複数のデバイスアクターに送信する主制御装置に対し前記制御データを通信するステップと、を備えるコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２０】
前記方法は、
前記ソフトウェア制御部を使用して、前記動作のモデル化と物理的特性と前記複数のデバイスアクターの位置とを分析して、衝突リスクを含む前記デバイスアクターに近接する位置のセットを決定するステップと、
少なくとも１つのオブジェクト検出を備える主安全制御部に位置の前記セットを送信するステップと、をさらに備える、請求項１９に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、視聴覚プレゼンテーションの創作における自動システムと制御装置の使用に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、ロボットの運動制御によるプロジェクション・マッピングを使用するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄプロジェクション・マッピングは、オブジェクトおよび周囲の状況についての錯視を創作する技術であり、これらオブジェクトおよび周囲の状況は物理的には存在しない。特殊な遠近法により描画される表面に光を投影することにより視聴者は、現実には物理的に存在しない周囲の状況を認識する。
【０００３】
運動制御は一種の自動化であり、１つまたは複数のオブジェクトの位置がロボットアーム等のある種のデバイスを用いて制御される。ビデオ、フィルム、コマーシャル、ムービー、及び他の同種の視聴覚作品の制作において、カメラにより捉えられる場面におけるオブジェクトおよびカメラの配置や動きは、主要な考慮対象および時間と費用の発生源である。運動制御を使用することは、映画業界では知られており、カメラは、ビデオシーンの創作および記録の構成要素として取り付けられ制御される。この技術は、一般に運動制御写真撮影と呼ばれる。
【発明の概要】
【０００４】
運動制御システムの様々な実施形態を提示する。１つの実施形態では、３Ｄ映写面がプロジェクタと合致している。これらのうちいずれかまたは両方が、時間の経過や場所により変化するように設定される場面に対して、デバイスアクターとして機能するロボットアームに取り付けられ、このデバイスアクターは映写面を動かし、プロジェクタは映写面に投影された画像を提示する。１つの実施形態では、これによりデバイスアクターを用いた部分的に機械によるアニメーションのシーンアクター、およびプロジェクタからの投影を用いた部分的にコンピュータによるアニメーションのシーンアクターの運動制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】ここのイノベーションの１つの実施形態による主場面制御装置を含む運動制御写真撮影システムのブロック図を示す。
【図２】ここのイノベーションの１つの実施形態による運動制御写真撮影システムとともに使用するロボットの斜視図を示す。
【図３ａ】ここのイノベーションの１つの実施形態による７度の自由度を有するロボットの外観を示す。
【図３ｂ】ここのイノベーションの１つの実施形態によるカメラを取り付けたロボットの外観を示す。
【図３ｃ】ここのイノベーションの１つの実施形態による照明ユニットを取り付けたロボットの外観を示す。
【図４ａ】ここのイノベーションの１つの実施形態によるロボットアームを使用するための手首取付具の外観を示す。
【図４ｂ】ここのイノベーションの１つの実施形態による手首取付具を取り付けたロボットの外観を示す。
【図５ａ】ここのイノベーションの１つの実施形態による運動制御システムに使用するための主入力部の可能性のある実施形態を示す。
【図５ｂ】ここのイノベーションの１つの実施形態に従い、デバイスアクターの位置を主制御装置により調整するグローバルな時間軸を示す。
【図６ａ】ここのイノベーションの１つの実施形態による、主場面制御装置を含む運動制御写真撮影システムのブロック図を示す。
【図６ｂ】ここのイノベーションの１つの実施形態による制御の方法を示す。
【図７】ここのイノベーションの様々な実施形態による、コンピュータまたは電子デバイスの１つの可能性のある実施例を示す。
【図８】ここのイノベーションの１つの実施形態による、ソフトウェア制御部のための可能性のあるユーザインタフェースを示す。
【図９】ここのイノベーションの１つの実施形態による、ソフトウェア制御部のための可能性のあるユーザインタフェースを示す。
【図１０】ここのイノベーションの１つの実施形態による、主場面制御装置を含む運動制御写真撮影システムのブロック図を示す。
【図１１】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１２】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムにおけるプロジェクタの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１３】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１４】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１５】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１６】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１７】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１８】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１９】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図２０】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムのためのユーザインタフェースの１つの可能性のある実施例を示す。
【図２１】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムのためのユーザインタフェースの１つの可能性のある実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
ここで開示されたイノベーションの実施形態は、高度な３次元の（３Ｄ）プロジェクション・マッピングを伴う運動制御を提供するシステムおよび方法を含む。特に、システムおよび方法は、制御可能なロボットアームに取り付けられる３次元の映写面、アニメの映像を３Ｄ映写面に投影するプロジェクタ、および３Ｄ映像の動きをプロジェクタから３Ｄ映写面に投影される映像とを同期させるために付属するシステムとを有するシステムを説明している。
【０００７】
１つの可能性のある実施形態は、アニマトロニックス、すなわち、生きているように見えるアニメのロボットを創作する分野で使用される。このような実施形態では、映写面が、恐竜、サル、またはその他を含めた生き物が表現される形で形成される。生き物のある部分は、物理的に機械装置を使用して創作するのが困難である。特に、目や唇等の顔の特徴は、歴史的にも機械により再現することが困難であった。１つ以上のプロジェクタは、そのプロジェクタから映写面の一部または全部までの光学経路に位置し、目および口のアニメの映像は、その映写面に投影される。そして、映写面、は、模擬される生き物の歩行、頭の動き、または他の特徴的な動きを模倣するように動かされる。映写面のこの動きが起こる時、まばたきをする目や口の瞬間の錯視が起きる間、目および口の位置が映写面上で相対的に動かないように、目および口の映像は、映写面の動きと一致する、。もし、このようなシステムが、十分強力なコンピュータのアニメーションソフトウェアを含むなら、例えば、口の動きを創作された音声にマッチさせるように投影される顔の動きがリアルタイムにコントロールされ、これによりアニマトロニックスのロボットと原稿が用意されない会話を行うことが可能となる。
【０００８】
さらに、このような映像システムのある実施形態は、台本のある同期化されたセットのシリーズを通して前方向の動きと逆方向の動きおよび制御可能な速度を可能にするための主制御装置システム内に組み入れられた複数の映写面、複数のプロジェクタ、および音声、周囲の照明、および他の効果装置（ｅｆｆｅｃｔｓ）等を含む追加のシステムデバイスを含む。追加の実施形態は、さらにデバイスが動く領域内でのデバイスまたは人間の間の衝突を防ぐための安全機構を組み入れる。
【０００９】
図１は、運動制御システム１００を説明する。運動制御システム１００は、運動制御写真撮影を用いて映画の撮影をするのに使用される運動制御セットの構成要素である。
運動制御システムは、主制御装置１０と、入力／帰還システム２０と、デバイスアクター４０と、安全システム９０とを備える。最も基本的な視点でみると、運動制御システム１００は、入力システム２０が命令を主制御装置１０を介してデバイスアクター４０に送るときに機能する。
【００１０】
本発明では、カメラの前のプレーヤーの集団がビデオ、音声、またはその両方で記録されるように、場面は、連続的なある時間における、デバイスアクター４０による動きおよび行動のセットを備える。プレーヤーは、人々、動かないオブジェクト、またはデバイスアクター４０の１つ以上のデバイスにより制御されまたは動かされるオブジェクトである。１つの実施形態では、カメラは、デバイスアクター４０のロボットアームに取り付けられる。場面の始めにおいて、１つのカメラと複数のプレーヤーが、第１の位置で開始する。デバイスアクター４０の運動制御部が、動きのシーケンスを通して場面の終わりまでカメラとプレーヤーを動かし、場面からのプレーヤーおよび音は、動きを捉えるためのカメラと可能性のある他のオーディオ／ビデオ記憶装置とを用いて記録される。
【００１１】
１つの可能性のある実施形態では、運動制御システム１００の構成要素として入力／帰還システム２０は、独立マニュアル制御部２２と、主入力部２４と、ソフトウェア制御部２６と、独立マニュアル制御部２８とを含む。入力／帰還システム２０の構成要素として、データベース２２は、デバイスアクター４０の全部または一部を管理するためのタイミングおよび位置のデータのセットを提供するように動作する。あるいは、データベース２２は、マニュアルにより、又はデバイスアクター４０の動作および機能に関連したデータ入力もしくは個々の動きにより作り出されたデータを記憶する。データベース２２は、ソフトウェア制御部２６の特徴に合わせて作られたソフトウェアを用いて作り出されたデータ等のデバイスアクター４０と独立に作り出されたデータをも記憶する。
【００１２】
主入力部２４は、運動制御システム１００により作りだされる特定の場面に関連付けて、デバイスアクター４０の全てを操作するように機能する任意のデバイスである。主入力部２４は、入力制御信号を主制御装置１０に送信するように機能する。そして、主制御装置１０は、特定の場面に対してデバイスアクタ４０として動作する複数のアクターに個々の制御信号を送るように、主入力部２４からの信号を適合させる。１つの可能性のある実施形態では、特定の場面に対してデバイスアクター４０として動作しないデバイスへの現状維持または非動作を示す信号を含め、信号を主入力部２４から受け取る時に、デバイスアクター４０の全ての個々のデバイスは、主制御装置１０から制御信号の提供を受ける。他の実施形態においては、運動制御システム１００の構成要素として接続されるデバイスアクターの一部には、特定の場面に対する運動制御システム１００の動作の一部として主制御装置１０からの如何なる信号も送信されない。
【００１３】
ソフトウェア制御部２６は、主制御装置１０を介して複数のアクターに制御信号を送る際、主入力部２４の代替品として動作する。代わりに、ソフトウェア制御部２６は、個々のデバイスの動きを交代させたり、着替えさせたり、試してみたりするようにデバイスアクター４０の中からの個々のデバイスを制御する。他の可能性のある実施形態では、ソフトウェア制御部２６は、仮想周囲内でのデバイスアクター４０の個々のデバイスの振る舞いを形作る機能がある。このような実施形態では、ソフトウェア制御部２６は、個々のデバイスのソフトウェアモデルを含み、これにより、実際に制御信号をデバイスに送信することなしにデバイスのために制御信号が作り出すことが可能になる。そして、制御信号は、ソフトウェア制御部２６に、データベース２２に、主制御装置１０の構成要素であるコンピュータメモリ要素内に、またはそのための制御が作り出されつつあるデバイスアクター４０のデバイスの構成要素であるコンピュータメモリ内に記憶される。制御信号がソフトウェア制御部２６により作り出され、適当な記憶装置の位置に伝搬した後に、ソフトウェア制御部２６からの、又は主入力部２４からの主制御装置信号は、個々のデバイスへの制御信号を起動して、他のデバイスアクター４０と連動して動作する。
【００１４】
デバイスアクター４０のあるデバイスは、さらに独立マニュアル制御部２８を有する。ソフトウェア制御部２６に関して上に述べたように、個々のデバイスへの制御信号は、ソフトウェアのモデル化の際に作り出される。同様に、デバイスは、デバイスアクター４０のデバイスを操作するのに使用される独立マニュアル制御部２８を有してもよい。例えば、１つの可能性のある実施形態では、デバイスアクター４０の１つであるデバイスは、カメラの焦点を制御するフォローフォーカス（ｆｏｌｌｏｗ  ｆｏｃｕｓ）である。このフォローフォーカスは、独立マニュアル制御部として動作し得るカメラの焦点を制御するように設計された制御デバイスを有してもよい。命令のセットが場面全体に対して作り出されるときに、独立マニュアル制御部２８は、主制御装置１０のデータベース２２、又はメモリデバイスに記憶される入力コマンドが時間と共に与えられる。独立マニュアル制御部２８を用いて命令のセットを作り出す間、独立マニュアル制御部２８は、関連付けられたデバイスアクター４０のデバイスと直接通信してもよい。あるいは、独立マニュアル制御部２８は、制御信号を主制御装置１０に送信してもよく、そして、主制御装置１０はその信号を関連付けられたデバイスアクター４０のデバイスに送信する。そして、制御信号は、独立マニュアル制御部２８の信号からと、関連付けられたデバイスの動作により作り出されるフィードバック測定値からのいずれかから作り出され得る。さらに、多くの状況では、制御信号を作り出す間、その結果を見るために、独立マニュアル制御部２８に関連付けられたデバイスを実際に制御させることが望ましいが、制御信号はデバイスを制御することなしに作り出される。例えば、もし予期した入力信号が一定の時間マークに対して予期されるなら、独立マニュアル制御部２８は、関係するデバイス、及び記録された制御動作とは無関係に動作する。これらは、デバイスアクター４０の個々のデバイスアクターへの命令が、運動制御システム１００の構成要素として運動制御された場面に統合される手段として機能する。
【００１５】
上述の統合の結果は、運動制御された場面に対するグローバルな時間軸として考慮される。以下により詳細に説明された図５ｂは、図解された例を示しており、複数の運動制御されたアクターの行動が、主制御装置を用いてグローバルな時間軸に統合される。図５ｂでは、カメラロボットおよび照明ロボット等の様々なアクターが場面の間一定の場所で動く。アクターは、時刻ａから時刻ｆまでの場面全体の間に制御信号を受信し、または実際に動くか行動するときに制御信号を受け取るだけでもよい。第１の特別効果（ｆｘ）アクター及び第２の特別効果（ｆｘ）アクター等のある他のアクターは、図５ｂのグローバルな時間軸において時刻ｂで行動する第１のｆｘアクターのように、ある特定の時刻に行動するために単一コマンドを受け取るだけである。グローバルな時間軸へのこのような統合により、場面全体に影響する複雑な行動を簡単にユーザ制御することが可能となり、所与の時間軸により特定の場面を修正する際に時間を大幅に節約することができる。これにより、時間を進めたり遅らせたり、特定の場面の全てのアクターに対する特定のフレーム番号または時間コードを探したり、ハードウェアデバイスを介してそしてセット（システム）全体の動作速度をリアルタイムに遅くしたり又は速くすることができる。
【００１６】
実施形態は、特定の実施例を参照して図解されるが、当業者は、これらの実施例が実施例で個別に説明されていること以外にも広く使用できるイノベーションを記載していると理解することができる。以下に説明するように、高度な制御部は、とりわけ安全システム、再生速度制御、位置を進めたり戻したりする操作、および統合された検出システムを含む様々な機能をもつシステムおよび方法を備え得る。
【００１７】
このようなシステムは、簡単なまたは融通性がある統合ツールセットなしでカスタムツールセットにより占められている業界の環境において、利用しやすい高機能なロボットの制御装置を提供することにより、当業者に現在知られているシステムよりも利点を含んでいる。このようにカメラを有する非常に正確な制御システムを使用することは、ある実施形態では、「映画自動化」または「３Ｄプロジェクションオートメーション」であると考えられ、これにより、映画作家の熱望が自動化システムのアプリケーションと合致することが可能となる。例えば、改良された制御システムは、
空間内のカメラの１ミリメートル未満のレベルでの位置を、照明、女優、３Ｄ映写面を備えるロボットのアクター、および特別効果（ｅｆｆｅｃｔｓ）（火工術、ビデオ再生、音の合図等）の位置に対して調整する。これにより、人手による人間の位置決めを伴ういくつかの映画部門の調整が今まで必要であった、非常に複雑なショットの実行が可能となる。このような制御システムにより、非常に正確なコンピュータによる事象同期を手段として、不正確さをなくし、ロボット工学の再現性を導入することができた。プログラムの作成がより速く、より堅固で、より安全で、より容易なロボットアームシステムを開発することに加えて、本願の新規な発明の実施形態は、創作ディレクタが非常に速く設定調整を行うことが可能となるインタフェースを含む。長編映画やコマーシャル製作のプレッシャーが高い環境では、ディレクタまたは視覚効果管理者が非常に速い創造的なあるいは技術的な決定を下すことができることが非常に重要であり、ここで説明するシステムは従来技術では知られていない方法で可能とする。
【００１８】
さらなる例として、もしイノベーションのシステム実施例がライブの実演における場面の提示に使用されているなら、システムは、大きなロボットアーム、腕を動かすカスタムロボットのリグ（ｒｉｇ）、光源として機能するＬＥＤ壁のビデオ再生、そして背景の要素の動き、およびロボット工学によりアニメとして作られた腕や足の動きを伴うアニメーションコンピュータに付属するプロジェクタからアニメーション化された顔の特徴をもつアニマトロニクスアクターと同期し得る。これは、非常に技術的で、コンピュータ内で予め映像化され、予めプログラム化された場面であり、全ての要素の相互作用はシステムを用いて演出されてきた。実演中にリアルタイムで、もしアクターが彼らのせりふを通常の速度より遅くしたり、または追加的な拍手喝さいに対して一時停止する必要が生じるなら、上演ディレクタはセット全体を一時停止したり、適切な瞬間に単につまみをまわすことによりリアルタイムで時間調整をしてアクターの出番を確保する。ロボットは速度を落とし、ロボットのリグはこれに従い、そして実演の場面全体が速度を落とす。これらの全てが同期して発生する。これに加え、システムは、アクターが傷つくことを防止するために組み込まれた高度の安全性を提供することができる。
【００１９】
図２−図４を参照すると、デバイスアクター４０のいくつかの例が説明されるが、これらの例により本発明は限定されない。これらの図は、ロボットアームの使用に焦点を当てているが、デバイスアクターは、後で説明するようにセンサー、動かない照明、および信号源等の他のタイプの動かないデバイスである。
【００２０】
図２は、デバイスアクター２４２を描写する。デバイスアクター２４２は、ロボットアーム２４６、取り付け位置２４８、およびレール２４４を備える。デバイスアクター２４２は、図２に描写され、取り付け位置２４８等の任意の取り付け位置に取り付けられ特定の機能を持たない。取り付け位置２４８は、カメラ、照明、カメラにより撮影されるプレーヤーまたは他の任意の関連のあるデバイスまたはオブジェクトを保持するように構成される。ある実施形態では、命令は、取り付け位置２４８を特定の場所に位置付けるように与えられ、ロボットアーム２４６およびレール２４４の軸の位置は、関係する運動制御システムのプロセスにより計算される。他の実施形態では、ロボットアーム２４６のそれぞれの軸とレール２４４の位置は、分離した、個別の設定および制御コマンドを必要とする。
【００２１】
図３ａは、デバイスアクター３４２を描写し、軸Ａ１−Ａ６を有するロボットアームを備え、軸ＡＯは、図示しないレールと関連付けられ、レールは他の８つの軸が端から端まで移動することを可能とする。図３ｂは、取り付け位置におかれたカメラマウント３５２と、カメラマウント３５２に取り付けられたカメラ３５０と共にデバイスアクター３４２を描写する。図３ｃは、取り付け位置に置かれた照明３６０とともにデバイスアクター３４２を描写する。
【００２２】
図４ａ及び図４ｂは、デバイスアクター４４２が手首取付具４１０および手首取付具インタフェース４１２を有するロボットアーム４４４を備える実施形態を説明している。手首取付具４１０および手首取付具インタフェース４１２により、カメラ又は照明器具等の標準的なマウントに加えて複数のデバイスアクターがロボットアーム４４４に取り付けられることを可能とする。ある実施形態においては、手首取付具インタフェースにより、温度センサー、レーザー距離測定器、マイクロフォン、スピーカー、扇風機、又は他の機械的に作動するデバイスもしくは特殊効果デバイスが可能となる。
【００２３】
図５ａは、図１の主入力部２４等の主入力部の１つの可能性のある実施例である主入力部５２４を示している。主入力部５２４は、ディスプレイインタフェース５１０、係合制御部５４０、モード選択部５３０、およびアナログインタフェース５２０を備える。主入力部５２４の機能は図５ｂのグローバルな時間軸に関連して後に説明する。
【００２４】
図５ｂは、図１の運動制御システム１００等の運動制御システムにおいて実施される運動制御場面の１つの可能性のある実施形態に関連するグローバルな時間軸を説明する。図５ｂは、上記に定義したように、時刻ａから時刻ｆまでの公称の又は標準的な上映時間を有する場面の間に動作する複数のアクターを含む。グローバルな時間軸は、名目上のものであり、実際の時計が示す時刻を示すものではなく、なぜなら下記にさらに詳しく説明するように、主入力制御部は、場面の最初から場面の最後までの動きを通じてアクターが進行するスピードを制御し変更する。したがって、グローバルな時間軸は、アクターにとり交代的に位置チャートとして考えられ得る。場面の上映時間の間、アクターは場面の全体で、又は場面の一部の間に、又は場面のある１つの瞬間のみに、行動しまたは動くことができる。しかしながら、各アクターは場面の最初から最後まで各名目時間の間所定の場所を持つことができる。各アクターの所定の場所は、他の各アクターの所定の場所と関連がある。
【００２５】
１つの可能性のある実施形態では、特定のデバイスアクターのための個々の制御信号は、主制御装置内のマスタークロックにより供給される共通の基準時間とともにまとめられて主制御装置のメモリ内の単一のファイルに入る。動作の間、主制御装置は、各デバイスアクターのための制御信号を抽出して、各デバイスアクターに適切な時間間隔で個々の制御信号を提供する。ある実施形態では、主制御装置は、異なるデバイスアクターのための分離された個々の制御信号ファイルとタイミングデータを維持し、個々の制御ファイルからの異なる制御信号を別々に同期化する。
【００２６】
他の代わりの実施形態では、一部のデバイスアクターのための制御データが、関連付けられた個々のデバイスアクター内のメモリに主制御装置により転送される。動作中に、制御データをメモリ内に有するデバイスアクターは、グローバルな時間軸における位置、グローバルな時間軸の間の進行速度、又はその両方を示す同期信号のみを受け取る。
【００２７】
図５ｂで説明される特定の実施形態は、カメラロボットと、フォローフォーカスと、２つの照明ロボットと、カメラの前に現れるオブジェクトを制御するプレーヤーロボットと、２つの特別効果アクターとを含む。上述したように、各アクターには、時刻ａから始まり時刻ｆで終わる場面を通して進むべき経路がある。図５ｂの特定の実施形態においては、各アクターは、プリセットした位置から始まる。グローバルな時間軸により示されるように、プレーヤーロボットのみが時刻ａから時刻ｂまで動く。さらに以下に詳しく述べるように主入力部により場面の進行速度の修正により開始時刻ａから１０秒後にｂが起こる場合と、または開始時刻ａから２０秒後にｂが起こる場合と、いずれであってもこのことは当てはまる。時刻ｂにおいて、第１の特別効果アクターは、単一コマンドにより活性化され、プレーヤーロボットは動き続け、そしてフォローフォーカスとカメラロボットは動き始める。
【００２８】
図５ｂのチャートは、第１の照明ロボット、第２の照明ロボット、および第２のｆｘアクター等の動かないアクターが、時刻ａから時刻ｂまでの間に入力コマンドを受け取らないことを示すことを意味しない。図５ｂは、単にグローバル位置時間軸を示すに過ぎない。ある実施形態では、これらは、入力コマンドを主制御装置から受け取らない場合がある。しかし、代わりの実施形態では、第１の照明ロボット等の動かないアクターは、動いていないときでさえ周期的にまたは連続的に主制御装置からコマンドを受け取ることができ、このコマンドは動くなという命令である。このようなコマンドは、同期を維持するよう機能することができ、同期を維持するためのクロックやタイミング心拍のような役割を果たす。ある実施形態では、場面の間、リアルタイムの調整がアクターに行われる。さらに、このようなクロックまたはタイミング心拍は、グローバルな時間軸を更新し変更するため、調整フィードバックとして同期データを主制御装置に提供する役割を果たす。
【００２９】
図５ａに戻って参照すると、主入力部５２４は、ディスプレイインタフェース５１０を含む。ディスプレイインタフェース５１０は、アクターまたはグローバルな時間軸に関係するステータス情報を表示するモジュール式タッチスクリーンデバイスである。例えば、ディスプレイインタフェース５１０は、グローバルな時間軸におけるアクターの現在位置と関連付けた場面の時刻、または現在の時間軸と関連付けた現在の場面のフレーム番号を含む。このようなディスプレイでは、例えば、時刻ａまたはフレーム１は、アクターが場面の開始の位置にいるときに表示される。１つの可能性のある実施形態では、ディスプレイインタフェース５１０は、主制御装置と通信できるインタフェースアプリケーションを有するポータブル電子デバイスまたはセルラー方式の電話機である。
【００３０】
主入力部５２４は、さらに係合制御部５４０を備える。多くのアクター、特に毎秒数メートルまでの速度で動く重いカメラを運ぶ大きな産業用のロボットアームが衝突のときにもたらす力および大きさを考えると、安全管理は運動制御の場面の多くの実施形態にとって非常に重要である。係合制御部５４０は、主入力部５２４が偶然に動作することを防ぐための入力調整機として振舞い、そのために係合制御部５４０は、主入力部５２４から送られて作用する他のいかなる入力コマンドの前にも常に押し下げられ（ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ）ていなければならない。
【００３１】
図５ａに示されるように、主入力部５２４は、モード選択部５３０と、アナログインタフェース５２０をも備える。アナログインタフェース５２０は、ユーザ制御により入力の範囲を規定することができる任意の入力デバイスである。１つの可能性のある実施形態では、アナログインタフェース５２０は、ユーザ操作なしにこの車輪を中央位置に戻すばね作用がある車輪である。他の可能性のある実施形態においては、アナログインタフェースは、レバー、スライディングタブ（ｓｌｉｄｉｎｇ  ｔａｂ）、またはユーザが信号を入力できるようにする他の任意の入力制御装置である。主入力部５２４は、複数の入力モードを備えることができる。１つの可能性のある実施形態では、主入力部５２４は、リセットモード、プレイモード、及びスキャンモードを備え、これらのモードはモード選択部５３０を介して選択可能である。
【００３２】
リセットモードでは、係合制御部５４０およびアナログインタフェース５２０の動作より、各アクターが場面内でグローバルな時間軸の開始時における最初の位置に移動させる。さらに、特定の場面またはフレーム番号がディスプレイインタフェース５１０の使用により選択され、動作により、各アクターがグローバルな時間軸における時刻又はフレームに関連付けられる位置に移動させる。このようなモードにより、特定の時刻にあるべき位置から外れたデバイスアクターが正しい位置に戻ることが可能となる。
【００３３】
プレイモードでは、アナログインタフェース５２０の動作はグローバルな時間軸において場面を通して進行のスピードを速くしたり遅くしたりする役割を有してもよい。例えば、アクターがグローバル時刻ａの位置にいる場面で、係合制御部５４０を選択することは、基本のスピードでグローバルな時間軸を通して全てのアクターの行動を開始するのに役立ち、時間の各瞬間は、グローバルな時間軸を通して進行の１つの瞬間に関連付けられている。そして、リアルタイムの１つの瞬間がグローバルな時間軸を通して進行の０．５秒に関連付けられるように、第１の方向におけるアナログインタフェース５２０の動作は、グローバルな時間軸を通して進行を遅くさせるのに役立つ。もし、アナログインタフェース５２０が中央に戻って設定されるなら、進行は、グローバルな時間軸を通してリアルタイムと１対１の速度に戻ることができるが、最初の開始時点からの遅いスピードにより残りの動作は遅れを生じる。反対に、もしアナログインタフェース５２０が第１の方向とは反対の第２の方向に動作したら、グローバルな時間軸を通して進行は速まる。例えば、もし、時刻ａから時刻ｂまでの公称時間が１０秒であるとすると、グローバルな時間軸を通して進行速度が１０％増加することにより、時刻ａの位置から時刻ｂの位置まで進行するために運動制御される場面に要求される実際の時間を約０．９秒だけ少なくすることができ、またアナログインタフェースは速く再生するように設定され、時刻ａから時刻ｂまでに進行するのに必要な実際の時間は約９．１秒にまで少なくすることができる。これにより、運動制御された場面の構成要素としてのカメラにより記憶された人間のプレーヤーが、期待されたスピードより速くまたは遅くセリフを喋った時に使用することができ、運動制御された場面の行動と人間のプレーヤーの運動制御されないときの行動とをマッチさせるという願望が生じる。
【００３４】
スキャンモードでは、係合制御部５４０を選択し、次にアナログインタフェース５２０を操作することは、グローバルな時間軸を通して連続的な状態で前後に動かしまたはスキャンするよう操作し得ることである。例えば、もし運動制御されたセットが、現在、時刻ｃに関連付けられた位置にアクターを有するなら、前後に動かすモードを選択しアナログインタフェース５２０を第１の方向に操作することにより、全てのアクターがグローバルな時間軸に関連付けられた位置を通って連続的に前方向に移動し時刻ｄに到達予定の位置まで到達し得る。アナログインタフェース５２０を第２の方向に動かすことにより、全てのアクターをグローバルな時間軸に関連付けられた位置を通って連続的に逆方向に動かして時刻ｂに関連付けられた位置に到達し得る。１つの可能性のある実施形態において、特定の時刻またはフレームがディスプレイインタフェース５１０を用いて選択される。アナログインタフェース５２０の操作により、グローバルな時間軸の位置を通って特定の時間またはフレームに到達するまで連続的に動き得る。そして、前回選択された場所に到達したことを認めてディスプレイインタフェース５１０における選択が活性化されるまで、またはアナログインタフェース５２０が中央位置に戻るまで、主入力部５２４は、デバイスアクターの制御を停止し得る。
【００３５】
図６ａは、運動制御システム６００のブロック図を示す。運動制御システム６００は、主制御装置６１０、および入力、フィードバック、およびデバイスアクターサブシステムの１つの可能性のある実施形態の詳細を備える。運動制御システム６００に開示される実施形態において、主制御装置６１０は、オペレーティングシステム６１４、主制御ロジック６１２、マスタークロック６１６、ネットワークサポート６１８、制御ロジック６９６、およびフィードバック６９８を備える。主制御装置６１０の要素は、一般的な機能のプロセサーおよびメモリハードウェアシステムを備えるコンピュータシステムにおいて実装される。あるいは、主制御装置６１０は、カスタム設計のプロセサー、メモリ、およびネットワーキングハードウェアデバイスに実装されるか、または汎用コンピュータシステムの抽象的なソフトウェア階層において実装される。あるいは、マスタークロック６１６は、システムにおいてアクターの動きを調整するリアルタイムクロックとして機能する。主制御ロジック６１２は、個々の制御信号を主時間軸の中に統合し、主時間軸を通して運動制御場面全体の動作の間と、制御ロジック６９６を用いてデバイスアクターの位置と機能の個々の設定および修正の間に、制御信号を正しいデバイスへ経路を決めて送るように機能する。主制御ロジック６１２は、また、フィードバック６９８の調整とルーティングを支援する。フィードバック６９８は、実際のデバイスアクターに取り付けられたモニターから受け取る位置および設定の信号を含み得る。１つの可能性のある例には、ロボットアームに取り付けられた位置デバイスがある。アームの実際の位置は、データベース６２２、ソフトウェア制御部６５７、およびロボットアームへのその他の制御入力のいずれかからアームに送信される入力位置コマンドに関してフィードバック及び校正を提供するために、位置デバイスを用いて追跡される。オペレーティングシステム６１４は、デバイスアクターと相互作用するための特別なライブラリおよび機能を含み、さらにメモリ記憶装置およびプロセサーの利用方法等の基本的なハードウェアコンピュータの機能を管理する役割を果たし得る。さらに、オペレーティングシステム６１４は、ＯＳネットワーク６５４を介して様々な関係するデバイスと通信するネットワーキング機能が可能となり得る。
【００３６】
ネットワークサポート６１８は、またネットワーク６２０を介して主制御装置６１０から関係するデバイス、アクター、及び入力制御部への通信を可能とすることができる。１つの可能性のある実施形態において、ネットワーク６２０は、ＩＥＥＥ１５８８に従い動作するＥｔｈｅｒＣＡＴ（イーサキャット（登録商標））ネットワークを備え得る。このような実施形態では、パケットは、もはや受信されず、そして全ての接続点においてプロセスデータとして解釈されずコピーもされない。代わりに、フレームは、各スレーブノードにおいてフィールドバスメモリ管理ユニットを用いてオンザフライ（ｏｎ  ｔｈｅ  ｆｌｙ）で処理される。各ネットワークノードは、自分にアドレス指定されたデータを読み、一方で電文（ｔｅｌｅｇｒａｍ）は次のデバイスに転送される。同様に、入力データは、挿入されると同時に電文は通過する。電文は、２−３ナノ秒遅れるだけである。主側では商業的に利用可能な標準ネットワークインタフェースカードまたは搭載イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）コントローラがハードウェアインタフェースとなり得る。これらのインタフェースの共通の特徴は、ネットワークアクセスにＣＰＵ能力を使わず直接メモリアクセスを用いて主制御装置にデータ転送することである。ＥｔｈｅｒＣＡＴプロトコルは、イーサネットフレーム（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ  Ｆｒａｍｅ）において公式に割り当てられたイーサタイプ（Ｅｔｈｅｒ  Ｔｙｐｅ）を使用する。このイーサタイプの使用により、標準イーサネットフレームを再定義することなしにイーサネットフレーム内で制御データを直接送ることが可能となる。フレームは、いくつかのサブ電文から成ることができ、それぞれ最大サイズが４ギガバイトにもなり得る論理的処理画像の特定メモリ領域を提供する。データシーケンスが物理的な順序と独立であるので、イーサネット端末のアドレス指定は、どのような順序でもよい。スレーブ間の放送、マルチキャストおよび通信は、可能である。イーサネットフレームで直接送信することは、ＥｔｈｅｒＣＡＴコンポーネントが主制御装置として同じサブネット内で運用されている場合および制御ソフトウェアがイーサネット制御部に直接アクセスする場合に行われる。ＥｔｈｅｒＣＡＴにおける配線の柔軟性が、異なるケーブルの選択によりさらに最大化される。柔軟で低価格の標準イーサネットパッチケーブルは、信号をオプションでイーサネットモード（１００ＢＡＳＥ−ＴＸ）またはＥ−Ｂｕｓ（ＬＶＤＳ）信号表現で送信する。プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）は、長距離用の特定のアプリケーションで使用され得る。異なる光ファイバおよび銅ケーブル等のイーサネットネットワークの全部の帯域は、切替え装置又はメディアコンバーターの組み合わせにおいて使用され得る。ファーストイーサネット（Ｆａｓｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）（１００ＢＡＳＥ−ＦＸ）またはＥ−Ｂｕｓは、距離の要求に基づいて選択され得る。ファーストイーサネットフィジックス（Ｆａｓｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ  ｐｈｙｓｉｃｓ）は、デバイス間のケーブル長さを１００ｍとすることができ、一方、Ｅ−Ｂｕｓ線は、モジュラーデバイスと共に使用することを意図している。ネットワークのサイズは、６５５３５デ���イスまで接続可能であるから殆ど無限である。
【００３７】
さらに、このようなＥｔｈｅｒＣＡＴを用いたこのような実施形態はＩＥＥＥ１５８８標準に記載されるように、分散型のクロックの正確なアライメントを伴う同期のアプローチをサポートする。同期品質が通信エラーの際に直ちに大きな影響を与える完全な同期通信とは異なり、分散型の位置あわせしたクロックは、通信システム内のあり得る障害関連の遅延に対して高い許容度を有している。
【００３８】
したがって、データ交換は、「母」クロックおよび「娘」クロックに基づき完全にハードウェアベースで行われる。各クロックは、簡単にまた正確に他のクロックの実行時間オフセットを決定し得る、なぜなら、通信が論理的かつ全二重イーサネット物理リング構造を使用するからである。分散型クロックは、この価値に基づいて調整され、このことはジッタが実質的に１マイクロ秒未満の非常に正確なネットワーク規模の時間基準が利用できることを意味する。
【００３９】
しかし、高分解能の分散型クロックは、同期のためだけに使用されるのではなく、データ取得のローカルタイミングについての正確な情報を提供することもできる。例えば、制御装置は時系列的に測定した位置から速度を計算する。特に非常に短いサンプリング時間により、変位測定における小さな一時的なジッタでさえ、速度における大きなステップの変化につながる。ＥｔｈｅｒＣＡＴを備える、ある実施形態では、ＥｔｈｅｒＣＡＴの拡張されたデータタイプ（タイムスタンプデータタイプ、オーバーサンプリングデータタイプ）が導入される。ローカル時間は１０ｎｓまでの分解能で測定値とリンクされ、これはイーサネットにより提供される広い帯域により可能となる。速度計算の正確性は、もはや通信システムのジッタ−に依存しない。ジッタ−の影響を受けない通信に基づく測定技術の正確性よりも、桁が異なるほどより良い。
【００４０】
最後に、ネットワーク６２０が、ＥｔｈｅｒＣＡＴを備えるある実施形態では、ホットコネクト機能によりネットワークの部分が「オンザフライで」（動作中もしくは運用中に）リンクされ、分離され、または再構成されることが可能となる。多くのアプリケーションは、運用中にＩ／Ｏ構成の変更が必要となる。ＥｔｈｅｒＣＡＴシステムのプロトコル構造は、これらの構成の変更を考慮する。
【００４１】
そして図６ａに記載されるように、ネットワーク６２０は、制御データインタフェース６５０を介して個々のデバイス及びアクターに接続する。制御データインタフェースは、ネットワーク６２０の構成要素であり、または個々のアクターの入力にて分散型の構成要素を備えてもよい。さらに、入力及びフィードバックデータインタフェースは、制御データインタフェースと同じデバイスであり、ネットワーク６２０と接続する同じデバイスの反対方向のデータフローとして動作する。ネットワーク６２０と接続するアクターは、カメラ制御部６３２、第２制御部６３４、オーディオ６３６、デジタル出力バンク６４８、カメラロボット６７０、フォローフォーカス６７２、光部６７４、主入力部６５０、及び主安全制御部部６９０を備える。
【００４２】
ある実施形態では、いくつかのアクターが制御データインタフェース６５０を介して直接、ネットワーク６２０と通信し得る。例えば、ネットワーク６２０は、ＥｔｈｅｒＣＡＴネットワークである上記の実施形態において、カメラ制御部６３２、第２制御部６３４、オーディオ６３６、およびデジタル出力バンク６４８は、アダプター無しでネットワーク６２０経由で通信することができる。このような実施形態において、アダプター６６２ａは、カメラロボット６７０と通信するためのＥｔｈｅｒＣＡＴ−ｐｒｏｖｉｂｕｓアダプターであり、アダプター６６２ｂは、フォローフォーカス６７２と通信するためのＥｔｈｅｒＣＡＴ−ｐｒｅｓｔｏｎアダプターであり、そして、アダプター６６２ｃは、光部６７４を制御するためのＥｔｈｅｒＣＡＴ−ｄｍｘアダプターである。
【００４３】
主制御装置６１０およびネットワーク６２０を介して主制御装置６１０と通信するデバイスに加えて、運動制御システム６００は、複数の他の入力、フィードバック、およびＯＳネットワーク６５４、データベース６２２、データベースインタフェース６５２、ＭIディスプレイ６５６、ソフトウェア制御部６５７、ビデオ出力６５８、及びアダプター６５５ａ−ｃ等のデバイスを備えてもよい。１つの可能性のある実施形態では、ＯＳネットワーク６５４は、主制御装置６１０と接続するイーサネットネットワークである。ＭIディスプレイ６５６は、図５ａの主入力部５２４のため説明したディスプレイと似たような意味で、主入力部６５０のためのディスプレイとして機能してもよい。ソフトウェア制御部６５７は、主制御装置６１０と共に使用するためにグローバルな時間軸を仮想的に創作し得るソフトウェア環境として機能し得る。ソフトウェア制御部６５７は、デバイスアクターのライブ制御によりリアルタイムでグローバルな時間軸を創作する機能があってもよい。１つの実施形態では、ソフトウェア制御部６５７は、サポートするアドオンソフトウェアを有するＭＡＹＡ（登録商標）等のソフトウェアプログラムである。最後に、ビデオ出力６５８は、運動制御システム６００におけるカメラに関連付けられたリアルタイムのビデオ出力である。運動制御システムが、グローバルな時間軸を通って動くとき、ビデオ出力により、運動制御されたセットのリアルタイムのビデオレビューを可能にし得るので、その結果個々のデバイスアクターが修正され、またはビデオ出力６５８からの情報に基づいて主入力部６５０の制御が調整される。
【００４４】
図６ａの運動制御システム６００は、様々な異なる方法でメディアの機能や創作を可能としており、図６ｂにより記載されている。図６ｂにより記載される実施形態では、ユーザは、ソフトウェア制御部６５７等のソフトウェアインタフェースを用いて制御データを作り出すことができる。制御データは、将来の使用のためにデータベース６２２に記憶しておいてもよい。代わりの方法としてまたは同時に、制御データは主制御装置６１０に送信される。そして、主制御装置は、制御ロジック６９６を管理してグローバルな時間軸を作り出し、その結果機能する前に特定のデバイスにより要求されるいかなるデータもこれらのデバイスに送信される。例えば、１つの可能性のある実施形態では、カメラロボット６７０は、動作する前に全ての位置データを有していなければならず、カメラロボット６７０は時刻またはフレーム入力を受信することによりグローバルな時間軸に同期して機能し、グローバルな時間軸の現在の状態に対する正しい位置に移動するように前に受信された制御情報を用いて応答して行動する。グローバルな時間軸が主制御装置６１０により準備され、全てのデバイスアクターが準備された後に、ユーザは、操作信号を主制御装置６１０に送信するために主入力部６５０、又はソフトウェア制御部６５７を使用することができる。そして、主制御装置は、適切な制御信号をグローバルな時間軸位置と同期が与えられた個々のデバイスアクターに送信する。そして、デバイスアクターは、制御信号に従って動作し、実際の動作、エラー、及び／または安全なシャットダウン状態を記録したフィードバック信号をネットワーク６２０を介して送信する。そして、フィードバックデータは、データベース６２２、又はソフトウェア制御部６５７からの最初の制御データを修正またはマッチさせるために主制御装置６１０により管理される制御信号を更新するのに使用し得る。
【００４５】
１つの可能性のある実施形態において、運動制御システム６００は、主安全制御部６９０を備える。主安全制御部は、安全リスクをもたらすとみなされるデバイスアクターに直接接続される、ハード・ワイヤードのシャットダウン制御を備えてもよい。このようなシャットダウン制御は、主入力部６５０に実装される。他の可能性のある実施形態では、主安全制御部６９０は、安全センサーに取り付けられた安全コンピュータシステム又は安全ＰＬＣを備える。このような安全センサーは、デバイスアクターに取り付けられたオブジェクト近接検出器を備えてもよい。場面が運動制御システム６００において作り出される時に、場面は、予定されるデバイスアクターおよび場面に登場するプレーヤーのためのデータを有することになる。オブジェクト近接検出器は、予期される位置の予期されるオブジェクトを通し、予期しないオブジェクトおよび位置をブロックするように、コンピュータのシステムにプログラムされるか結合される。もし、オブジェクトが予期しない安全でない場所でオブジェクト近接検出器により検出されるなら、信号が運動制御された場面全体をシャットダウンするために送られ、または最低でも、予期しないオブジェクトにあり得る危険をもたらすことを決定したデバイスアクターをシャットダウンするために送られる。他の可能性のある実施形態では、運動制御された場面に対する限界が決定される。近接検出器または運動検出器は、運動制御システムの動作中のデバイスアクターの限界または場面限界を超える動きを検出し、また安全でない動きまたはオブジェクトが検出されたときに運転を停止するように構成される。このようにして、主安全制御部は、様々なデバイスアクターに近接した領域を観察して、安全シャットダウン信号を送信することができる。１つの可能性のある実施形態では、オブジェクト検出器は、光検出測距装置（ＬＩＤＡＲ）を備える。他の可能性のある実施形態では、オブジェクト検出器は、赤外線センサー（ＰＩＲ）である。
【００４６】
図７は、本発明のある実施形態（例えば、既述の図において示された構成要素において）において使用され得る例示的なコンピュータ装置のブロック図を示す。
【００４７】
図７に示されるサブシステムは、システムを介してバス７１０に相互接続される。プリンタ７０８、キーボード７１８、固定ディスク７２０（またはコンピュータが読み取り可能な記憶媒体を備える他のメモリ）、ディスプレイアダプター７１２に接続されるモニター７１４、及びその他等の追加のサブシステムが示される。周辺装置及び入力出力（Ｉ／Ｏ）デバイスは、、Ｉ／Ｏ制御部７０２と結合され、シリアルポート７１６経由等の当業者に知られる任意の数の手段により、コンピュータシステムと接続され得る。例えば、シリアルポート７１６、又は外部インタフェース７２２は、コンピュータ装置をインタネット等の広域領域ネットワーク、マウス入力デバイス、又はスキャナーに接続するのに使用され得る。システムバス７１０を介した相互接続により、中央プロセサー７０６が各サブシステムと通信し、システムメモリ７０４、又は固定ディスク７２０からの命令の実行を制御することが、サブシステム間の情報の交換と同様に可能となる。システムメモリ７０４及び／または固定ディスク７２０は、コンピュータ読み取り可能な媒体を具体化してもよい。
【００４８】
図８は、運動制御写真撮影システムと共に使用するためにソフトウェア制御部においてユーザインタフェース１２００の１つの可能性のある実施形態を示す。このようなインタフェースにより、個々のデバイスアクターのモデル化、個々のデバイスアクターのソフトウェア制御部、個々のデバイスアクターの制御データの作成、および個々のデバイスアクターの記録制御または操作データを含め、複数の機能が可能となる。同様に複数のデバイスは、運動制御されたセット全ての動作をユーザインタフェース１２００等のインタフェースを用いて、同時にモデル化し、制御を行い、または記録するようにモデル化される。
【００４９】
ユーザインタフェース１２００は、場面における現在のデバイスアクターのリストを示す「アクター」というドロップダウンメニューと、場面に作り出すか追加すべきデバイスアクターの名前及び／またはタイプの選択を可能とするプロンプトを提示する「アクター追加」場面と、場面からアクターを削除することを可能とする「削除アクター」インタフェースを含め、複数のインタフェースボタンを有するアクターパネルを含んでもよい。
【００５０】
ユーザインタフェース１２００は、選択パネルをも含んでよい。選択パネルは、ロボット上の制御部を選択し、これにより、ユーザが手首を介してロボットを動かすことが可能となる「先端効果器を選択」のためのインタフェースを含むことができる。この制御部は、チャネルボックス（ｃｈａｎｎｅｌ  ｂｏｘ）編集者を通して選択され確認される時に、ユーザが制御できる追加の特性を持たせることができる。これらの特性は次のものを含む。
可視性−確認する場所の制御部の可視性を切り替える。
ディセイブルヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）アップデート−確認する場所の全てのＨＵＤ更新を無効にする。
Ａ（１−６）角度−それぞれのロボット軸の現在の角度を表示する。
トラックロボット（ＴＲ）の位置−トラック軸上のロボットの位置を表示する。
軸を示す（Ｓｈｏｗ  Ａｘｅｓ）−確認場所の骨格の可視性を切り替える。
ＦＫＩＫ（Ａ１−Ａ６）−個々の結合のスイッチング設定を可能とする。
【００５１】
選択パネルは、ユーザがロボットをベースから位置決めすることを可能にするロボット上の制御部を選択することができる、「選択ベース制御」インタフェースを含んでもよい。このような制御部は、チャネルボックス（ｃｈａｎｎｅｌ  ｂｏｘ）編集者により選択され確認される時に、ユーザが操作できる次に示すような追加の特性を持たせることができる。
Ｚを移動する−トラックシステムに沿ってベースを動かす。
Ｙを回転する−ベースの方向を変更する。
柱の高さ（Ｃｏｌｕｍｎ  Ｈｅｉｇｈｔ）−ロボットのベースの高さを変更する。
【００５２】
選択パネルは、次のような追加のインタフェース制御部をも含んでもよい。
トラック制御を選択−ユーザがトラックシステムを好きなところに移動し方向付けし、さらに先端効果器とこのノード間の接続の切断を記述することを可能とするロボット上の制御部を選択する。
ワールドスペース実装を選択する−実装を追加する制御部を選択する。
ワールドコントロールを選択する−ユーザがロボットおよびトラックシステム両方の全体を動かし、方向付けることを可能とする主制御装置を選択する。
【００５３】
さらに、ユーザインタフェース１２００は、ソフトウェアシステム内のデバイスアクターへの実装を追加し、削除する管理と、デバイスアクターに追加する実装の配置を設定するコントロールの提供ができる。例えば、図８は、現在のシステムにおいてデバイスアクターであるロボットアームにカメラを実装するための３つの可能性のある位置を示す。ユーザインタフェース１２００は、様々な実装オプションから選ぶために、及びこのような設定に関連付けられた位置変数を調整するために、グラフィカルまたは番号の入力選択を提供することができる。
【００５４】
運動制御写真撮影システムの１つの可能性のある実施形態では、自動システム校正を可能とするために、ユーザインタフェース１２００が、ソフトウェア制御部により、ソフトウェア制御部６５７と図６ａのカメラロボット６７０等のカメラロボットに組み込まれる。このような１つの可能性のある校正は、ロボットアームに搭載されたカメラにおける校正されたレンズ位置を決定するレンズノード計算を含む。このような校正の１つの可能性のある実施形態は、カメラロボット６７０のためのベース、手首もしくは結合要素、及びカメラマウントの位置並びに寸法に関する情報をソフトウェア制御部６５７に提供することを含む。位置や大きさ等の知られた特性とともに校正プレーヤーもまた提供される。ソフトウェア制御部６５７を介して校正コマンドが選択される時、カメラロボット６７０は、異なるカメラアングルまたは位置から校正プレーヤーの複数の画像を記憶する。校正プレーヤー及びカメラロボット６７０についての知られたデータと併せて画像により、現在実装されたカメラのレンズノードが計算され、ソフトウェア制御部６５７でモデル化されるデバイスアクターに組み込まれることが可能となる。
【００５５】
代わりの校正の実施形態において、ソフトウェアインタフェース１２００は、温度センサーからのフィードバックに応答して、大きさ及び位置のデータを変更する校正コマンドを有することができる。例えば、ソフトウェア制御部６５７は、カメラロボット６７０の構成要素であるレールに取り付けられる温度センサーからのデジタル出力バンク６５８を介して、データを受け取る。ソフトウェア制御部６５７は、レールの温度特性につき認識された変化によりコマンド信号を調整するように構成され、または温度変化に応答してデバイスアクターの位置の変化を測定する必要性を信号で伝えるように構成される。
【００５６】
図１のソフトウェア制御部２６、又は図６ａのソフトウェア制御部６５７等のソフトウェア制御部は、図９の解析インタフェース１３００等の解析インタフェースをも備えることができる。解析インタフェース１３００は、デバイスアクターの個々の軸に対するデータの動きを示す。現在の速度および現在の加速度等のデータが、場面を通して時間に対するこれらの特性のグラフ、各特性に対する最大許容限界、及び各特性に対する最大達成値と共に表示される。解析インタフェース１３００において示された値は、ソフトウェア制御部内で作り出された、又はデータベースに記憶されたグローバルな時間軸からモデル化されている。この値は、場面を通して上演されたデバイスアクターの実際の物理的動きから記録された値でもあり得る。このような解析データの使用により、デバイスアクターの機能の安全限界を誤って超えていないかを急いで確認する一方、場面に対して適用すべき修正が提供され得る。
【００５７】
個々のデバイスアクターの動作の解析に加えて、ソフトウェア制御部は、グローバルな時間軸を通してアクターの動きを具現化する際、デバイスアクター間の衝突の可能性を検出するときに予防に役立つ安全装置として使用される。さらに、このようにグローバルな時間軸を通して場面を具現化することは、図６ａの主安全制御部６９０等の安全システムのための安全パラメータを設定するのに使用される。グローバルな時間軸によりデバイスアクターの位置と速度のモデル化は、運動制御システムの周りの領域または撮影現場において安全でない区域と安全でない時間の識別が可能となり得る。このような識別は、上述の安全システムの構成要素であるオブジェクト検出器の検出トリガーを設定するのに使用される。例えば、もし、あるデバイスアクターの５フィート以内の領域が衝突のリスクがあり、そしてさらに追加の１０フィートのバッファ区域が動作中の安全を保証するのに要求されるとと判断されるなら、ＬＩＤＡＲ検出器は、動作中にデバイスアクターの１５フィート領域内で予期しないオブジェクト及び動きを検出するように構成され、もし、オブジェクトが検出されたなら、安全シャットダウンを自動的に作り出すように構成される。他の実施形態において、ＬＩＤＡＲ検出器は、もし、オブジェクトが危険区域の周辺で検出されたら、警告信号を作り出すように構成され、もし検出されたオブジェクトが衝突の可能性のある区域に向かって移動しているなら、シャットダウンをのみ作り出すように構成される。
【００５８】
他の実施形態では、ソフトウェア制御部は、アクターのモデル化と定義された安全区域のモデルとを含む。ソフトウェア制御部におけるアクターの動きの解析により、任意のアクターが定義された安全区域で衝突するかどうかについてモデル化された安全性のチェックが可能となる。セットの場所の画像を撮ることにより、固定量のスペースをソフトウェア制御部に入力することで、安全区域が定義される。安全区域は、安全区域において検出された動き、急な動き、速度、またはオブジェクトの加速に基づいて変動するように定義されてもよい。他の実施形態では、安全区域は、トランスポンダ（ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）のデバイスデータからの入力により定義される。例えば、トランスポンダ位置デバイスがプレーヤーに取り付けられ、そのトランスポンダからの距離により安全区域が定義される。トランスポンダは、位置データをソフトウェア制御部に送り、これによりソフトウェア制御部内のまたは主安全制御部内の安全区域を更新することができる。他の実施形態では、固定の安全区域がソフトウェア制御部内で定義され、運動制御されたセットの動作に先立ち、主安全制御部内で安全ＰＬＣに先立ち、発表される。
【００５９】
図１０は、このイノベーションによる運動制御システムの他の実施形態を説明する。運動制御システム７００の動作の機能は、上述の運動制御システムの詳細な説明と関連して理解される。
【００６０】
前の実施形態の記述は、当業者が本発明を実施することができるように提供される。これらの実施形態への様々な修正は、当業者にとって自明であり、ここで定義された概略的な原理は、発明的能力を使わないで他の実施形態に適用される。したがって、本発明は、ここに示された実施形態に限定することを意図するものではなく、むしろ個々に開示されたこの原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲と一致すべきものである。
【００６１】
本発明の実施形態は、上述の実施形態には限定されない。例えば、この説明を通して、様々なデバイスアクター及びロボットが、運動制御写真撮影システムにおいて使用するために提示されている。この実施形態は、ここに提供される概略的なまたは特定の例に限定されず、むしろ上述の説明から当業者にとって明らかな他の実施形態を含む。さらなる例により、上述の説明は主入力部への入力モードとして選択可能な３つのモードの説明を提供する。本発明の実施形態は、これらのモードに限定されず、むしろ追加のモードが、ここに提示されたモードとは異なり得る追加のモードが使用される。
【００６２】
上述の本発明は、モジュラー型又は統合型の態様のコンピュータソフトウェアを用いて制御ロジックの形で実装され得ることが理解されるべきである。ここに提供された開示および教示に基づいて、当業者は、ハードウェア及びハードウェアとソフトウェアの組み合わせを用いて本発明を実施するための他のやり方及び／または方法を知り、理解することができる。
【００６３】
このアプリケーションで記載されたいかなるソフトウェアコンポーネントまたは機能は、例えば、従来技術又はオブジェクト指向技術を用いて、例えばＪａｖａ、Ｃ、又はパール等の任意の適当なコンピュータ言語を用いてプロセサーにより実行されるべきソフトウェアコードとして実装される。ソフトウェアコードは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ハードディスクもしくはフロッピーディスク等の磁気媒体、又はＣＤＲＯＭ等の光媒体等のコンピュータ読み取り可能な媒体上で命令又はコマンドの連続として記録される。このような任意のコンピュータ読み取り可能な媒体は、単一の計算装置上または内部に存在し得る。また、システム又はネットワーク内の異なる計算装置上またはその内部に存在する。
【００６４】
上記の説明は実例を示すものであり、限定するものではない。この開示を検討すれば、本発明の多くの変形例は、当業者にとって自明である。したがって、本発明の範囲は、上記の説明を参照することによってのみ定められるものではなく、これらの全範囲及び均等物と共に係属中の特許請求の範囲を参照して決定すべきものである。
【００６５】
任意の実施形態における１つ以上の特徴は、本発明の範囲から逸脱することなくいかなる他の実施形態の１つ以上の特徴と組み合わされる。本願の目的のために、「ａ」、「ａｎ」又は「ｔｈｅ」の記載は、特に反対の指示がない限り、「１つ以上の」を意味することが意図されている。他の実施形態の記載は、ある実施形態のある部分が、記載されている特定の他の実施形態の中に存在することを示しており、ある実施形態は、その記載された要素を含むことを示している。
【００６６】
上記の実施形態に加えて、ある実施例は、３Ｄプロジェクション・マッピングと組み合わされた３Ｄプロジェクション・マッピングを伴う。３Ｄプロジェクション・マッピングにおいて、視聴者は、特殊な遠近法により描画された表面に光が投影されるときに、実際には物理的に存在しない周囲の状況が視覚的映像と共に提示される。
【００６７】
３Ｄプロジェクション・マッピングにおいて、物理的空間の寸法及び映写面もしくはオブジェクトの座標の知識が望ましい効果を達成するために必要である。従来、これらの寸法／位置は固定されたものであり、したがって変動しない。
【００６８】
本願のイノベーションに従った１つの可能性のある実施形態では、映写面は塊全体（ｖｏｌｕｍｅ）で動く。特に、表面は、ロボット（サーボ）の作動により動き、映写面の正確な物理的位置はシステムが把握している。制御された方法により映写面を動かすコンセプトに加え、実施形態は、制御された方法により既知の座標までプロジェクタを動かすことをも含む。これにより、例えば、正確に描画される遠近法により、正確な描写を動くプラットフォーム（すなわち、遊園地での乗用車又は展示する乗用車）に乗る視聴者に提供するのに役立ち得る。
【００６９】
ロボットプラットフォームの先端効果器又はアームに映写面を置くことにより、システムのある実施形態は、映写面またはオブジェクトを（ｘ，ｙ，ｚ）直交座標空間における特定の既知の座標に動かすことができる。オブジェクトの正確な位置は、（ロボットエンコーダのフィードバック、及びプログラムされた位置により）既知であるから、３Ｄ（仮想）空間におけるマッピングにより、（リアルタイムで）表面上に画像を投影することができる。
【００７０】
したがって、システムの実施形態は、従来の３Ｄプロジェクション・マッピング手順において、この効果を奏することができ、映写面／オブジェクトの３Ｄモデル（仮想）描写を創作して、視点と遠近法を考慮して適切なレンダリングを行う。そして、このレンダリングは、光としてオブジェクトに投影される。
【００７１】
このようなシステムは、上記のソフトウェア制御部、又は主制御装置システムのいずれかに組み込んで、上に述べた照明、安全装置、およびソフトウェアシステムが組み込まれた３Ｄ映像マッピング視聴覚プレゼンテーションの編集及び創作を改善することが可能となるように制御され、プログラムされ、修正された視聴覚プレゼンテーションを創作することができる。
【００７２】
図１１は、３Ｄプロジェクション・マッピング視聴覚プレゼンテーションシステムの１つの可能性のある実施形態を示す。図１１は、デバイスアクター１１４２、デバイスアクター１１４２に取り付けられたプロジェクタ１１５０、デバイスアクター１１４４、及びデバイスアクター１１４４に取り付けられた映写面１１４０を示す。プロジェクタ１１５０は、映写面１１４０がデバイスアクター１１４４により空間座標のセットを通して動かされるときに、画像を映写面１１４０に投影するための信号情報を受信し、又は含むことができる。他の実施形態では、デバイスアクター１１４２とデバイスアクター１１４４が空間座標を通して動き、あるいはデバイスアクター１１４２のみが動く。空間座標は、主制御装置システム、コンピュータ、又はデバイスアクターを制御する他の知られた手段により提供される。システムの構成要素として、映写面１１４０に投影される画像は、空間座標のセットを通してデバイスアクター１１４４の動きの既知の情報に基づいて作り出される。
【００７３】
例えば、デバイスアクター１１４２及び１１４４は、図１のソフトウェア制御部２６、又は運動制御システム７００のビデオ出力７０２と共にソフトウェア制御部７２６等のソフトウェア制御部システムと結合する。システムは、映写面１１４０及び所望の視覚的描写に関係する組み込まれた情報を有する。マニュアル制御により、ユーザは、手作業で映写面１１４０の空間位置を調整することが可能となり、そしてソフトウェア制御部は、プロジェクタからの画像出力を自動的に調整して望ましい視覚的プレゼンテーションを作り出すようにプログラムされる。代わりに、ソフトウェア制御部は、アニメーションを用いて所望の視覚的描写を記述し、そして、ソフトウェア制御部は、デバイスアクター１１４２、１１４４を用いて自動的にプロジェクタ１１５０及び映写面１１４０を調整して、映写面１１４０上に所望の視聴覚プレゼンテーションを作り出す。
【００７４】
１つの可能性のある実施形態では、プロジェクタと結合するアニメーション制御システムは、映写面にアニメーションを映写する。アニメーション制御システムは、映像の３Ｄアニメーションを修正するインタフェースを含む。アニメーション制御システムは、映写面の位置を物理的に制御するデバイスアクターから受け取る制御情報に基づいて、映写面の相対座標表現及び映写面の現在位置を含むことができる。したがって、インタフェースは、映写面に対して提示された相対座標系内でアニメーションの修正を可能とすることができる。映写面がデバイスアクターにより動かされるにつれ、アニメーション制御システムは、この動きを示す信号を受け取る。そして、システムは、適切なプレゼンテーション及び３Ｄ映像の遠近法を作り出すために任意の角度調整に基づいて補償する。例えば、映写面がプロジェクタに対して９０度から離れた角度にある場合、映像は、映写面において一定の画像が維持されるように、角度がついたプロジェクタから広がる出力をより狭い出力として提示するように変換される。同様に、プロジェクタからの光出力パワーは、映写面からの一定の輝度を維持するように増加され得る。アニメーション制御システムからの出力信号は、映写面上の相対座標系における適切な位置におけるアニメーションを維持するために、プロジェクタの映像を自動的に調整することができる。１つの実施形態では、複数のプロジェクタが、同時に又は交代で同じ３Ｄアニメーションを映写面に投影することができる。もし、第１のプロジェクタの映写面までの光学経路が閉塞するように映写面が回転したら、そのときは閉塞していない光学経路を有する第２の位置にある第２のプロジェクタが同一の３Ｄアニメーションを映写面に投影し得る。
【００７５】
追加の実施形態では、場面を通してセットのモデルやセットの動きは、さらにプロジェクタから映写面への光学経路のモデリングを含んでもよい。もし、セットや場面の変更により３Ｄ映像の構成要素をブロックし、かつ映写面における３Ｄ映像のプレゼンテーションを妨げる、光学経路の障害が生じるなら、セット及び場面の動きを調整する主制御装置又はアニメーションコンピュータシステムは、警告を発することができる。
【００７６】
図１２−２１は、本願のイノベーションにしたがって３Ｄ運動制御映像システムの可能性のある実施例の追加の詳細を示す。図１２は、プロジェクタ１１５０が映写面１１４０に投影する３Ｄ映像の１つの可能性のある実施例を示す。図１３−１９は、デバイスアクター１１４４に実装された映写面１１４０の１つの実施例を示す。これらの図において、おおよそ球状の映像オブジェクトには、その表面に投影されたコンピュータ生成による顔面がある。これが映像の例である。デバイスアクターが映写面を動かすにつれ、投影された顔面の画像は、映写面上の適切な位置を維持し、そして顔面の特徴部分はアニメーションで描かれ、動く映写面上でまばたきする目、動く口、その他の３Ｄアニメーションが生み出されている。これが映写面に関連付けられた座標のセットとマッチしていてもよい。映写面１１４０は、座標のセットを通して動かされ、変換され、そして、映写面が空間内で座標のセットを通して動かされる時に、映写面１１４０上の顔面の映像の相対位置は、映写面上の映像座標システム内で安定を保ち得る。これは本質的には、機械的な顔面のアニメーションを用いて可能であることを超えた非常に複雑な顔面のアニメーションの可能性を有するアニメーションと可動性との錯視（ｉｌｌｕｓｉｏｎ）を提示している。図２０および２１は、ディスプレイのユーザインタフェース２０１０における映写面のコンピュータモデルを示す。その映像は、デバイスアクターの動きと、映像画面へ投影された画像と同時に動作する。このソフトウェアにより、デバイスアクターによる空間情報の視覚化並びに使用、及びリアルタイムもしくは準リアルタイムで、投影される画像の調整もしくは制御が可能となり得る。
【００７７】
様々な実施形態において、映写面は、主制御装置システムにおいて上に述べたように場面と一体化している。人手もしくは制御システムによる場面の速度の調整がされるとき、３Ｄ映写面のアニメーション及び動きも調整され、場面全体の動きと一致するように、場面全体の動きは時間軸に一致し、加えて３Ｄ映像のアニメーションが時間軸と一致する。１つの可能性のある実施形態では、映写面は非平面状の映写面である。他の実施形態では、映写面は後方の映写面である。さらに他の実施形態では、セットは平面状の映写面及び非平面状の３Ｄ映写面を含む。
【００７８】
追加の実施形態において、３Ｄコンピュータアニメによる映像は、主制御時間軸における場面の一部であり、リアルタイムの入力と一致するアニメーションの一定の部分をも有している。例えば、もし、アクターからの声や話された言葉が、アニメによるデバイスアクターから来るものとして示されるなら、口の動きの３Ｄ映像は、リアルタイムで人間アクターにより話された言葉と合致する。映写面と目のまばたき等の３Ｄ映像アニメーションの一定の部分の動きは、予め定められており自動化されており、その一方で、口の動きの映像は、聴衆から隠れている人間アクターに特に適合する。
【００７９】
様々な実施形態では、運動制御を伴う３Ｄ映像のためのシステムは、プロジェクタと、第１のデバイスアクターと結合する映写面とを備え、前記第１のデバイスアクターは、空間座標のセットを通して前記映写面を動かし、前記プロジェクタからの３Ｄ映像は、前記映写面の座標のセットに投影され、前記映写面が空間座標の前記セットを通して動く時に、前記３Ｄ映像を前記映写面の座標の前記セットに合致させる。追加の他の実施形態は、前記３Ｄ映像を前記映写面にマッピングさせ、前記非平面の映写面が空間座標の前記セットを通して動く時に、前記３Ｄ映像を前記映写面の座標の前記セットに合致させながら前記３Ｄ映像をアニメーション化する前記プロジェクタに結合されたアニメーションコンピュータシステムを備える。他の実施形態では、アニメーションコンピュータシステムは、さらに前記デバイスアクターと結合しており、前記アニメーションコンピュータシステムは、空間座標の前記セットを前記デバイスアクターに提供して、前記デバイスアクターに前記非平面の映写面を空間座標の前記セットを通して動かすように指示する。
【００８０】
追加の代わりの実施形態は、前記デバイスアクターの各アクターのための制御データが、前記グローバルな時間軸において対応する位置と関連付けられるように、前記第１のデバイスアクターを含む複数のデバイスアクターのための制御データを備える複数の制御信号を受け取り、前記複数の制御信号をグローバルな時間軸と同期させて複数の同期信号を作り出す主制御装置と、主入力部信号を前記主制御装置に送り、前記グローバルな時間軸における位置と前記グローバルな時間軸を通しての進行速度とを示す主入力部と、を備え、前記主制御装置は、前記グローバルな時間軸における前記位置に関連付けられた前記複数の同期信号を前記複数のデバイスアクターと通信することにより前記主入力部信号に応答し、前記デバイスアクターの各アクターのための前記制御データが、前記グローバルな時間軸を通して前記進行速度でそれぞれのデバイスアクターに送信される。
【００８１】
追加の他の実施形態では、前記主入力部は、アナログ入力と、モード選択部と、アナログ入力動作制御とを備え、前記アナログ入力に入力を加えない時に、前記アナログ入力動作制御は、前記アナログ入力を第１の位置に戻し、前記主入力部の第１の選択モードに対して、第１の方向における前記アナログ入力の調整により、前記グローバルな時間軸の間に所定の標準の前方向の速度から進行速度を増加させ、前記主入力部の前記第１の選択モードに対して、第１の方向とは異なる第２の方向におけるアナログ入力の調整により、前記グローバルな時間軸の間に前記所定の標準の前方向の速度から進行速度を減少させ、主入力部の第２の選択モードに対して、前記第１の方向における前記アナログ入力の調整により、固定の速度から前記前方向の可変の進行速度を作り出し、主入力部の第２の選択モードに対して、前記第２の方向における前記アナログ入力の調整により、前記固定の速度から逆方向の可変の進行速度を作り出す。
【００８２】
追加の他の実施形態では、前記アニメーションコンピュータシステムは、前記映写面が空間座標の前記セットを通して動く時に前記映写面の座標の前記セット内で前記３Ｄ映像を維持する間に、前記３Ｄ映像を修正するリアルタイムの入力を備える。
【００８３】
追加の他の実施形態は、前記複数のデバイスアクターの第１のデバイスアクターに近接した領域を観察し、オブジェクト検出器がオブジェクトを検出したときに安全シャットダウン信号を前記第１のデバイスアクターに送信するオブジェクト検出器を備える。
【００８４】
追加の他の実施形態は、安全制御部を備え、前記主安全制御部は、プログラム可能なロジック回路を備え、前記安全シャットダウン信号は、前記プログラム可能なロジック回路により前記複数のデバイスアクターのそれぞれに送信される。
【００８５】
追加の他の実施形態では、前記第１のデバイスアクターは、ロボットアームであり、前記オブジェクト検出器は、前記ロボットアームの取り付け位置に取り付けられ、前記第１のデバイスアクターに近接する前記領域は、前記オブジェクト検出器から固定された距離だけ延在する領域を備える。
【００８６】
追加の他の実施形態では、前記第１のデバイスアクターに近接する前記領域は、前記グローバルな時間軸における前記位置及び前記グローバルな時間軸の間の前記進行速度に関連付けられて判断される所定の態様により、時間と共に変動する。
【００８７】
追加の他の実施形態は、運動制御の方法を備える。この方法の１つの実施形態は、前記映写面と結合した第１のデバイスアクターを用いて空間座標のセットを通して映写面を動かすステップと、アニメーションコンピュータからの信号を用いて映像デバイスから３Ｄ映像を映写面に投影するステップと、前記アニメーションコンピュータを用いて、前記３Ｄ映像を前記映写面にマッピングして、空間座標の前記セットを通して３Ｄ映像の動きを前記映写面の前記動きに一致させるステップと、を備える、方法である。
【００８８】
追加の他の実施形態は、主制御装置において前記第１のデバイスアクターを含む複数のデバイスアクターのための制御データを受け取るステップと、前記デバイスアクターのアクターのそれぞれの前記制御データが前記グローバルな時間軸において対応する位置に関連付けられるように、前記主制御装置を用いて複数の制御信号をグローバルな時間軸と同期化して複数の同期信号を作り出すステップと、前記主制御装置において、前記グローバルな時間軸における位置と前記グローバルな時間軸の間の進行速度とを示す主入力部信号を受け取るステップと、前記主入力部信号に応答して、前記グローバルな時間軸における前記位置に関連付けられる前記複数の同期信号を前記主制御装置から前記複数のデバイスアクターへ通信するステップであって、前記複数の同期信号は、前記主入力部信号により示される前記グローバルな時間軸の間の前記進行速度で、前記複数のデバイスアクターに送信される、前記ステップとを備える。
【００８９】
追加の他の実施形態は、少なくとも１つのオブジェクト検出器を用いて、前記複数のデバイスアクターの近接する領域を検出するステップと、前記複数のデバイスアクターが動作することを防止する安全シャットダウン信号を前記少なくとも１つのオブジェクト検出器から送信するステップと、を備える。
【００９０】
追加の他の実施形態は、前記グローバルな時間軸の間の前記進行速度は、前記グローバルな時間軸の間の逆方向の進行速度を含む、前記方法を備える。
【００９１】
追加の他の実施形態は、主制御装置において、前記複数の同期信号を通信する間に、前記複数のデバイスアクターの第１のデバイスアクターに対する修正制御入力を独立マニュアル制御部から受け取るステップと、前記修正制御入力を前記複数の同期信号と同期化し、前記複数の同期信号の通信の間に更新された複数の同期信号を作り出すステップと、前記同期信号の代わりに前記更新された複数の同期信号を通信するステップと、をさらに備える。
【００９２】
追加の他の実施形態は、データベースに前記更新された複数の同期信号を記憶するステップをさらに備え、前記制御データは、前記主制御装置において前記データベースから受け取られる。
【００９３】
追加の他の実施形態は、前記主制御装置で、前記同期制御信号と関連付けられた動作特性を記述する、前記複数のデバイスアクターからのフィードバックデータを受け取るステップと、前記フィードバックデータに応答して前記同期制御信号を修正するステップと、をさらに備える。
【００９４】
追加の他の実施形態は、前記アニメーションコンピュータからの前記信号をリアルタイムに調整して、前記アニメーションコンピュータにおけるユーザ入力に基づいて、リアルタイムのコンピュータアニメーションを前記映写面に作り出すステップを備える。
【００９５】
追加の他の実施形態は、運動制御を使用して映画を作り出す方法の実施のために、コンピュータシステムにより実行するための命令を記憶する、コンピュータ読み取り可能な媒体を備え、前記方法は、運動制御セットにおいて、複数のデバイスアクターと、少なくとも１つのプロジェクタと、少なくとも１つの映写面のために、コンピュータデバイスを備えるソフトウェア制御部を使用して、物理的特性と位置とをモデル化するステップと、前記複数のデバイスアクターのための制御データを作り出すために、前記運動制御セットにおける前記複数のデバイスアクターの前記ソフトウェア制御部を使用して、動作特性及び前記少なくとも１つのプロジェクタから前記少なくとも１つの映写面までの光学経路をモデル化するステップと、前記ソフトウェア制御部を使用して前記動作の前記モデル化と物理的特性と前記複数のデバイスアクターの位置とを分析して、衝突と光学経路の障害物とを検出し所定の動作限界のセットを超えるデバイスアクターの動きを検出するステップと、前記制御データを同期させて前記制御データを前記複数のデバイスアクターに送信する主制御装置に対し前記制御データを通信するステップと、を備える。
【００９６】
追加の他の実施形態では、前記方法は、前記ソフトウェア制御部を使用して、前記動作のモデル化と物理的特性と前記複数のデバイスアクターの位置とを分析して、衝突リスクを含む前記デバイスアクターに近接する位置のセットを決定するステップと、少なくとも１つのオブジェクト検出を備える主安全制御部に位置の前記セットを送信するステップと、をさらに備える。
【図１】
2015506121.tif 000003
【図２】
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【図３ａ】
2015506121.tif 000005
【図３ｂ】
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【図３ｃ】
2015506121.tif 000007
【図４】
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【図５ａ】
2015506121.tif 000009
【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
2015506121.tif 000013
【図８】
2015506121.tif 000014
【図９】
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【図１０】
2015506121.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2015506121.tif 000022
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
2015506121.tif 000028
2015506121.tif 000029
2015506121.tif 000030
2015506121.tif 000031