(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想空間において複数ユーザによる互いのやり取りを可能とする装置（１４）であって、
３次元の複数の仮想空間を規定する仮想空間データ及び前記複数の仮想空間の夫々を識別する識別データを格納するデータベース（１０４）と、
複数の各ユーザのコンピュータと前記データベースとの間で通信を確立する通信確立手段（１０８、１１２）と、
前記データベースから各ユーザのコンピュータへデータを通信し、通信される前記データは前記識別データによって識別される前記仮想空間データを含む、データ通信手段（１１６、１２０、１２４、１２８）と、
各ユーザの位置に応じた位置データを前記各ユーザのコンピュータから受信する手段（１１６）と、
前に受信した位置データと異なる位置データを受信したことに応じて前記データベースの前記仮想空間データを更新する手段（１４０）と、
前記仮想空間内に各ユーザに対応する仮想人物を規定する手段（１００、１４４）であって、前記仮想人物は、前記対応するユーザから受信した位置データに相関する仮想空間内のそれぞれの位置を有し、前記仮想空間内のそれぞれの位置は位置情報で表わされる、手段（１００、１４４）と、
前記位置データに応じて、前記仮想空間内に各ユーザに対応する視覚関連空間を規定する手段（１００）であって、少なくともユーザの１人に対して規定されるそれぞれ個別の視覚関連空間は仮想空間全体より小さいようにされ、前記視覚関連空間は前記ユーザに対応する仮想人物の視点から見た仮想空間の一部によって規定される、手段（１００）と、
少なくとも特定のユーザの視覚関連空間に関連し、前記特定のユーザの視覚関連空間内に複数の視覚優先空間を規定する手段（１００）と、
前記データ通信手段に関連し、前記更新する手段（１４０）により更新された、各所与のユーザに対応した仮想人物に関する更新された位置情報を、その内側に前記仮想人物が位置している視覚関連空間を持つ他のユーザのみへ通信する手段（１２４）と、
前記更新された位置情報を通信する手段（１２４）に関連し、特定のユーザ視覚関連空間内の所与の一の視覚優先空間内にある仮想人物に対応する更新されたデータを、前記特定のユーザ視覚関連空間内の前記視覚優先空間外の仮想人物に対応する更新されたデータに対して頻度を変えて通信する手段（１４８）と、
を有する装置（１４）。
【請求項２】
前記仮想空間内に第１の移動可能な仮想物体を規定する手段（１４４）と、少なくともユーザに対応する１つの仮想人物が前記第１の仮想物体を操作することを可能とする手段（１４４）とをさらに有する、請求項１に記載の装置（１４）。
【請求項３】
前記データベース内に格納された前記識別データを参照することにより複数の仮想空間の１つを識別するため各ユーザから識別用データを受信する手段（１０８）をさらに有する請求項１に記載の装置（１４）。
【請求項４】
前記視覚関連空間を規定する手段（１００）は、各ユーザの視覚関連空間を前記ユーザの仮想人物の視点から見た仮想空間の一部により規定する、請求項１に記載の装置（１４）。
【請求項５】
仮想空間内に仮想音響を規定する手段（１５２）と、
前記データ通信手段に関連して、各ユーザに前記仮想音響に相関したデータを通信する仮想音響通信手段（１２８）とをさらに有する、請求項１に記載の装置（１４）。
【請求項６】
前記仮想音響を規定する手段（１５２）は、
前記仮想空間内で音源を前記仮想音響に割り当てる手段（１５２）と、
前記位置データに応じて、前記ユーザの少なくとも幾人かの個々の音響関連空間が全仮想空間よりも小さいように、前記仮想空間内に各ユーザに対応した音響関連空間を規定する手段（１５２）と、
前記音響通信手段（１２８）は、前記音源が所与のユーザの音響関連空間内に位置するときのみに所与のユーザに仮想音響に相関したデータを通信する、請求項５に記載の装置（１４）。
【請求項７】
仮想空間において複数の少なくとも第１と第２のユーザによる互いのやり取りを可能とする装置（１４）であって、
３次元の複数の仮想空間を規定する仮想空間データ及び前記複数の仮想空間を識別する識別データを格納するデータベース（１０４）と、
複数の各ユーザのコンピュータと前記識別データによって識別される前記データベースとの間で通信を確立する通信確立手段（１０８、１１２）と、
前記データベースから各ユーザのコンピュータへデータを通信し、通信される前記データは前記仮想空間データを含む、データ通信手段（１１６、１２０、１２４、１２８）と、
各ユーザの位置に応じた位置データを前記各ユーザのコンピュータから受信する手段（１１６）と、
前に受信した位置データと異なる位置データを受信したことに応じて前記データベースの前記仮想空間データを更新する手段（１４０）と、
前記仮想空間内に各ユーザに対応する仮想人物を規定する手段（１００、１４４）であって、前記仮想人物は、前記対応するユーザから受信した位置データに相関する仮想空間内のそれぞれの位置を有し、前記仮想空間内のそれぞれの位置は位置情報で表わされる、規定する手段（１００、１４４）と、
前記位置データに応じて、前記仮想空間内に各ユーザに対応する視覚関連空間を規定する手段（１００）であって、少なくともユーザの１人に対して規定されるそれぞれ個別の視覚関連空間は仮想空間全体より小さいようにされ、前記視覚関連空間は前記ユーザに対応する仮想人物の視点から見た仮想空間の一部によって規定される、手段（１００）と、
前記第１のユーザのコンピュータからの第１の音響に対応したデータ及び前記第２のユーザのコンピュータからの第２の音響に対応したデータを受け取る手段（１２０）と、
前記仮想空間内の前記第１の音響に対応した前記データに第１の音源を割り当てる第１の音源割り当て手段（１５２）と、
前記仮想空間内の第２の音響に対応した前記データに第２の音源を割り当てる第２の音源割り当て手段（１５２）と、
前記第１のユーザに対応する第１の仮想人物に対応した前記仮想空間において、複数の音響優先空間を含む第１の音響関連空間を規定する第１の音響関連空間規定手段（１５２）と、
前記第２のユーザに対応する第２の仮想人物に対応した前記仮想空間における第２の音響関連空間を規定する第２の音響関連空間規定手段（１５２）と、
前記第１の音響関連空間内にのみ音源を持つ音響に相関するデータを前記第１のユーザへ通信する第１の音響通信手段であって、前記音響の音源がある音響優先空間に従って前記第１の音響関連空間内の音響の振幅を変化させるためのデータを第１のユーザへ通信する第１の音響振幅変更手段を含む、第１の音響通信手段（１２８）と、
前記第２の音響関連空間内にのみ音源を持つ音響に相関するデータを第２のユーザへ通信する第２の音響通信手段（１２８）と、
を有する装置（１４）。
【請求項８】
前記第１の音響通信手段（１２８）は、第１のユーザに対して、前記第１の音響関連空間内の音響の空間の音源を生成するためのデータを通信する音響位置生成手段（１２８）を有する、請求項７に記載の装置（１４）。
【請求項９】
前記第２の音響通信手段（１２８）は、第２のユーザに対して、前記第２の音響関連空間内の音響の空間の音源を生成するためのデータを通信する音響位置生成手段（１２８）をさらに有する、請求項８に記載の装置（１４）。
【請求項１０】
前記第２の音響関連空間は複数の第２の音響優先空間を含み、前記音響通信手段は、第２のユーザに対して、前記音響の音源がある音源優先空間に従って前記第２の音響関連空間内の音響の振幅を変えるためのデータを通信する第２の振幅変更手段をさらに含む、請求項７に記載の装置（１４）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は仮想現実（バーチャルリアリティ）システムに関し、具体的には、遠隔位置に位置する複数のユーザが中央通信センターに電話して仮想現実を体験できるようにする仮想現実回路網に関する。
【０００２】
仮想現実システムは人工世界を模擬し、あたかもユーザが実際にその世界内に存在しているかのように人工世界との対話を可能にするコンピュータ制御システムである。仮想現実システム及び成分の例は米国特許第４，５４２，２９１号、第４，０１７，８５８号、第４，９４５，３０５号、第３，９８３，４７４号、第４，４０６，５３２号、第５，００３，３００号、第４，９８４，１７９号、第４，９８８，９８１号、及び第４，７５７，７１４号に開示されている。典型的な仮想現実システムは、コンピュータ、人工世界をユーザに表示するための頭装着式表示装置、及びコンピュータまたは他のある参照点に対するユーザの位置と向きとを感知する計装を含んでいる。人工世界はコンピュータのデータベース内に限定される。計装データはコンピュータヘ伝送され、コンピュータは人工世界の中にユーザの位置、向き、及び動きを模擬する仮想人間（バーチャルビーイング）を創造する。次いで、コンピュータは頭装着式表示装置へ図形データを伝送し、表示装置は仮想人間のパースペクティブからの人工世界を表示する。適切に身振りすることによってユーザは、人工世界内の仮想物体と、それらがあたかも現実であるかのように対話することができる。例えばユーザは人工自動車を運転したり、人工ボールを投げたりする等が可能である。
【０００３】
仮想現実は興奮をもたらす新しい技術であることは認められているが、これは極めて高価な技術でもある。殆どの仮想現実ハードウェアは大学及び政府機関に設置されているが、幾つかの基本的なゲームを楽しむ目的で若干の仮想現実アーケード（もしくはビデオゲーム）が大都市の主要ショッピングセンター内に設置されている。それにも拘わらず精緻な仮想現実システムへのアクセスは極端に制限されており、公衆が使用するには極めて不便であることが多い。
【０００４】
発明の概要
本発明は、種々の物理的に遠隔の位置に位置する複数のユーザが普通のダイアル呼出し式電話回線を介してシステムと通信することができ、そしてユーザ間オーディオ通信に支援されてシステム内の独立及び／または対話／共同タスクを遂行することができるような仮想現実システムを指向するものである。
【０００５】
本発明の一実施例においては、仮想現実システムは１もしくはそれ以上の三次元仮想空間を限定する中央データベースを有している。通信ユニットはデータベースとユーザとの間の通信を確立し、データ通信ユニットはデータベースからユーザへデータを伝送するので、ユーザのコンピュータは選択された仮想空間の一部分をユーザの頭装着式表示装置上に表示することができる。また通信ユニットはある参照点に対するユーザの位置、向き、及び／または動きに対応するデータを受信し、このデータを使用して仮想空間内に仮想人間を限定する。この仮想空間内では仮想人間の位置、向き、及び／または動きは受信したデータに相関される。ユーザへ伝送されるデータは、典型的には、仮想人間のパースペクティブから見た仮想空間のその部分に対応させることが好ましい。
【０００６】
本発明の他の実施例によれば、仮想空間において複数ユーザによる互いのやり取りを可能とする装置は、３次元の複数の仮想空間を規定する仮想空間データ及び複数の仮想空間の夫々に関連する識別データを格納するデータベースと、複数の各ユーザとデータベースとの間で通信を確立する通信手段と、データベースから各ユーザへデータを通信し、通信されるデータは識別データによって識別される仮想空間データを含む、データ通信手段と、各ユーザの位置に応じた位置データを受信する手段と、前に受信した位置データと異なる位置データを受信したことに応じてデータベースの仮想空間データを更新する手段とを含む。本願発明の方法は更に、仮想空間内に各ユーザに対応する仮想人物を規定手段を含み、仮想人物は、対応するユーザから受信した位置データに相関する仮想空間内のそれぞれの位置を有し、仮想空間内のそれぞれの位置は位置情報で表わされるようにされる。本願発明の方法は更に、位置データに応じて、仮想空間内に各ユーザに対応する視覚関連空間を規定する手段を含み、少なくともユーザの１人に対して規定されるそれぞれ個別の視覚関連空間は仮想空間全体より小さいようにされ、視覚関連空間は仮想空間のうちの角度の範囲を含まないようにそのユーザの仮想人物の視点から見た仮想空間の一部によって規定される。本願発明の方法は更に、少なくとも特定のユーザの視覚関連空間に関連し、特定のユーザの視覚関連空間内に複数の視覚優先空間を規定する手段と、データ通信手段に関連し、ユーザからの変更された位置データに応じて、各所与のユーザの仮想人物に関する更新された位置情報を、その内側に所与の仮想人物が位置している視覚関連空間を持つ他のユーザのみへ通信する手段と、更新された位置情報を通信する手段に関連し、特定のユーザ視覚関連空間内の所与の一の視覚優先空間内にある仮想人物に対応する更新されたデータを、特定のユーザ視覚関連空間内の他の視覚優先空間内の仮想人物に対応する更新されたデータに対して優先的に通信する手段とを有する。
【０００７】
システムは他のユーザから受信した位置、向き、及び／または動きデータに応答して他の仮想人間をデータベース内に限定し、また他のユーザへ伝送される仮想空間の部分はそれらに関連する仮想人間のパースペクティブに対応させることができる。システムは周期的にデータベースを更新し、仮想空間の更新した部分をユーザへ伝送して仮想空間内の動く物体の位置の変化を反映させる。コンピュータと各ユーザとの間に伝送されるデータの量を更に減少させるために、ユーザへ伝送される仮想空間データの部分内に優先空間を限定することができ、選択された優先空間内の要素は他の優先空間より優先的に更新することができる。
【０００８】
本発明の他の実施例によれば、仮想空間において複数の少なくとも第１と第２のユーザによる互いのやり取りを可能とする装置は、３次元の複数の仮想空間を規定する仮想空間データ及び複数の仮想空間のそれぞれの関連する識別データを格納するデータベースと、複数の各ユーザと識別データによって識別されるデータベースとの間で通信を確立する通信手段と、データベースから各ユーザへデータを通信し、通信されるデータは仮想空間データを含む、データ通信手段と、各ユーザの位置に応じた位置データを受信する手段と、前に受信した位置データと異なる位置データを受信したことに応じてデータベースの仮想空間データを更新する手段とを含む。本願発明の装置は更に、仮想空間内に各ユーザに対応する仮想人物を規定する手段を含み、仮想人物は、対応するユーザから受信した位置データに相関する仮想空間内のそれぞれの位置を有し、仮想空間内のそれぞれの位置は位置情報で表わされる。本願発明の装置は更に、位置データに応じて、仮想空間内に各ユーザに対応する視覚関連空間を規定する手段を含み、少なくともユーザの１人に対して規定されるそれぞれ個別の視覚関連空間は仮想空間全体より小さいようにされ、視覚関連空間は仮想空間のうちの角度の範囲を含まないようにそのユーザの仮想人物の視点から見た仮想空間の一部によって規定される。本願発明の装置は更に、データ通信手段に関連し、ユーザからの変更された位置データに応じて、各所与のユーザの仮想人物に関する更新された位置情報を、その内側に所与の仮想人物が位置している視覚関連空間を持つ他のユーザのみへ通信する手段を含む。本願発明の装置は更に、第１のユーザからの第１の音響に対応したデータ及び第２のユーザからの第２の音響に対応したデータを受け取る手段と、仮想空間内の第１の音響に対応したデータに第１の音源を割り当てる第１の音源割り当て手段と、第２のユーザから第２の音響に対応したデータに第２の音源を割り当てる第２の音源割り当て手段と、第１の仮想人物に対応した仮想空間における第１の音響関連空間を規定する第１の音響関連空間規定手段と、第２の仮想人物に対応した仮想空間における第２の音響関連空間を規定する第２の音響関連空間規定手段と、第１の音響関連空間内にのみ音源を持つ音響に相関するデータを第１のユーザへ通信する第１の音響通信手段であって、音響の音源がある音響優先空間に依存して第１の音響関連空間内の音響の振幅を変化させるためのデータを第１のユーザへ通信する第１の音響振幅変更手段を含む、第１の音響通信手段と、第２の音響関連空間内にのみ音源を持つ音響に相関するデータを第２のユーザへ通信する第２の音響通信手段とを有する。
【０００９】
システムはユーザとのオーディオ通信をも支援する。音響を仮想空間内に限定することができ、音響に相関するデータをユーザに伝えることができる。更に通信ユニットは各ユーザから音響を受信し、その音響を他のユーザに伝えてユーザ間の言語または他のオーディオ通信を容易にすることができる。音響は仮想空間内の割当てられた源（オリジン）であることができ、音響制御ユニットは各ユーザにデータを送って仮想空間内の音源を模擬することができる。音響は音響優先空間に割当てることができるので、特定の優先空間に割当てられた音響の振幅は他の優先空間内の音響の振幅に対して変化させることができる。
【００１０】
図面の簡単な説明
図１は、本発明による仮想現実回路網の特定実施例の図である。
図２は、図１に示す中央制御ユニットの特定実施例のブロック線図である。
図３は、図２に示すデータベースがどのように複数の仮想空間内へ分割されるかを示すブロック図である。
図４は、本発明による仮想空間の特定実施例を示す図である。
図５は、仮想空間内の視覚関連空間及び視覚優先空間の概念を説明する図である。
図６は、仮想空間内の音響関連空間及び音響優先空間の概念を説明する図である。
図７は、本発明による仮想現実回路網の動作を説明する流れ図である。
【００１１】
好ましい実施例の詳細な説明
図１は、本発明による仮想現実回路網１０の特定実施例を示す図である。回路網１０は、電話機３４及び３８にそれぞれ結合されている呼出し式電話回線２６及び３０によって表されている公衆電話システムを通して、複数のユーザ、例えばユーザ１８及び２２と通信する中央制御ユニット１４を含んでいる。電話回線２６及び３０は単一のラインで示されているが、各ラインは複数のラインからなることができ、１もしくはそれ以上のラインを仮想物体または仮想空間データのために使用し、他のラインをオーディオデータのために使用することができる。
【００１２】
更に、本発明は電話通信に限定されるものではなく、どのようなデータ伝送回路網でも十分に動作する。例えば、回路網１０は高速デジタル伝送ライン、ケーブル放送伝送ライン、等々からなることができる。回路網１０が支援するユーザの数は図示した２に限定されるものではなく、どのような数のユーザでも、たとえそれが数千であっても、支援することができる。
【００１３】
典型的にはユーザ１８は、コンピュータ４２、頭装着式表示装置４６、イヤホン５０、マイクロホン５２、頭位置センサ５３、及び計装されたガーメント５４を装備している。通常はユーザ２２も同じように装備している。コンピュータ４２は制御情報を入力するためのキーボード４３を含むことができる。コンピュータ４２は、ユーザ１８に見せる制御情報または仮想空間を表示するためのモニタ５８をも含むことができるが、ユーザ１８に対する仮想空間の主な表示は頭装着式表示装置４６によって達成することが好ましいことを理解されたい。代替として、若干の応用においては頭装着式表示装置を独立型表示ユニットに置換し、ユーザに対して仮想空間を実際に表示してもよい。イヤホン５０は中央制御ユニット１４からコンピュータ４２を介して表示される仮想空間に関連する音響を受信し、マイクロホン５２はユーザ１８からの音響をコンピュータ４２を介して中央制御ユニット１４へ伝送し、中央制御ユニット１４は受信したこれらの音響を仮想空間内へ組合わせる。
【００１４】
頭位置センサ５３は、コンピュータ４２または他のある参照点に対するユーザの頭の位置及び／または向きを感知し、位置データをコンピュータ４２へ伝送し、コンピュータ４２はこのデータを中央制御ユニット１４へ伝送する。この実施例の計装されたガーメント５４は手袋で示されているが、シャツ、パンツまたは全身スーツのような他の計装されたガーメントも同様に使用することができる。計装されたガーメント５４は、典型的にはコンピュータ４２または他のある参照点に対する関連身体部分の位置、向き、及び／または曲がりを感知し、そのデータをコンピュータ４２を介して中央制御ユニット１４へ伝送する。中央制御ユニット１４は頭位置センサ５３及び計装されたガーメント５４からのデータを使用して仮想空間内に仮想人間を限定する。仮想人間は、別の人物、動物、機械、道具、無生命物体等の形状であってもよく、これらは全て仮想空間内で可視、または不可視であることができる。センサからの位置、向き、及び／または曲がりデータは限定された仮想人間が同一の位置、向き、及び／または曲がりを模倣するのに使用することも、またはこのデータを使用して他のある動作を制御することもできる。例えば、もしユーザが仮想自動車を仮想空間内に限定すれば、ユーザの手の位置を使用して加速を制御し、ユーザの指の１またはそれ以上の曲がりを使用して自動車の舵取りを行うことができる。更に、データを使用して複数の仮想人間を限定することもできる。例えば、頭位置センサ５３からのデータを使用して航空母艦を限定することができ、また計装されたガーメント５４からのデータを使用して航空機を限定することができる。
【００１５】
頭装着式表示装置４６、イヤホン５０、マイクロホン５２、頭位置センサ５３及び計装された手袋５４は電線を通してコンピュータ４２に接続されているように示してあるが、これらの要素の何れか、または全てを無線周波数または他のワイヤレス技術によって制御することができる。
【００１６】
好ましい実施例の頭装着式表示装置４６は、ユーザ１８のために限定された仮想人間のパースペクティブから見た仮想空間の一部と、その視界内の他の全ての限定された仮想人間及び物体とを表示する。各ユーザは、ユーザが望むように仮想空間内の他の仮想人間及び物体に語りかけて対話することができるが、関連空間の概念に関して後述するような制約を受ける。
【００１７】
図２は、中央制御ユニット１４の特定実施例のブロック線図である。中央制御ユニット１４は、プロセッサ１００、仮想空間データを記憶するデータベース１０４、ユーザからデータを受信する入力電話インタフェース１０８、ユーザへデータを伝送する出力電話インタフェース１１２、ユーザから位置、動き及び制御データを受信する位置／制御データ受信機１１６、ユーザから音響情報を受信する音響データ受信機１２０、ユーザへ位置、動き及び制御データを伝送する位置／制御データ送信機１２４、ユーザへ音響データを伝送する音響データ送信機１２８、データベース１０４内に限定されている仮想人間の視覚パースペクティブを監視するモニタ１３２、タイマ１３６、ユーザから受信したデータ（またはプログラムにより制御される他の変化）を用いてデータベース１０４を更新するデータベース更新ユニット１４０、データベース１０４内に限定されている仮想物体を制御する仮想物体制御ユニット１４４、更新されたデータをユーザへ伝送するのを制御する更新通信制御ユニット１４８、及び音響データを処理する音響制御ユニット１５２を含んでいる。
【００１８】
出力電話インタフェース１１２によってユーザへ伝達されるデータは、仮想空間を限定する何等かのデータ及び適切な制御情報からなることができる。例えばデータは、仮想空間を表す図形データ、仮想空間内で物体の動きを実現するための位置／動きデータ、音響データ等々からなることができる。しかしながら、好ましい実施例では、図形データ自体は対話形式で伝送されることはない。その代わりとして、各ユーザのコンピュータは仮想空間全体（例えば、背景、物体、及び基本要素）のコピーを有し、ユーザへ伝送される仮想空間を限定するデータは位置、動き、制御、及び音響データのみからなっている。始めに位置、動き、制御、及び音響データがユーザへ伝送されると、その後は位置、動き、制御、及び音響データの変化だけが伝送される。これにより帯域幅要求が劇的に減少し、システムは実時間リアリズムを犠牲にすることなく多数のユーザによって同時に動作させることが可能になる。
【００１９】
好ましい実施例では、データベース１０４は複数の仮想空間のためのデータを記憶する。図３は、データベース１０４の１つの可能性のある実施例を示すブロック図である。データベース１０４は、ユーザに計算機援用設計を使用可能にするＣＡＤ仮想空間１６０、ユーザにゲームを楽しませるようにするゲーム仮想空間１６４、ユーザが仮想物体を操作して特定のタスクを遂行できるようにするタスク仮想空間１６８、及び他の仮想空間を含むことができる。中央制御ユニット１４は、ユーザが単独で、または他のユーザと共同して、仮想空間と対話式に通信できるようにする。各仮想空間は識別情報７０、７２、７４等を含んでいるので、ユーザはどの仮想空間と対話することを意図しているのかを指定することができる。
【００２０】
図４は仮想空間１６９の特定実施例の図である。仮想空間１６９は、仮想人間１８２、１８３、及び１８４のような複数の仮想人間、音源１８６、１８８、１９０、及び１９２、運動可能な仮想物体１９４、他の仮想物体１９６、１９７及び１９８、及び図形基本要素１９９Ａ−Ｆを含むことができる。図形基本要素１９９Ａ−Ｆは、もし望むならばさらなる仮想物体を作るためにどのユーザも使用することができる。柔軟性を最大に高め、ユーザとの通信を容易にするために、各仮想人間には、従って各ユーザには、その仮想空間を限定するどのデータがユーザによって知覚され得るのかを決定する視覚関連空間が割当てられている。好ましい実施例について言えば、仮想関連空間はどの状態変化がユーザへ伝達される（またはユーザによって知覚される）のかを決定する。勿論他の実施例では、視覚関連空間はその視覚関連空間の境界によって囲まれた全ての図形情報を含むことができる。図５は視覚関連空間の概念が図４の仮想人間１８２及び１８４にどのように適用されるかを示す図である。仮想人間１８２には視覚関連空間２００が割当てられ、仮想人間１８４には視覚関連空間２０４が割当てられている。
【００２１】
仮想人間１８２及び１８４はそれらの視覚関連空間内に配置されている要素（物体または状態変化）だけを見ることができる。例えば要素１９４及び１９６及び／またはそれらの動きは仮想人間１８２及び１８４の両方が見ることができ、要素１９７及び／またはその動きは仮想人間１８４だけが見ることができ、要素１８３及び／またはその動きは仮想人間１８２だけが見ることができ、そして要素１９８及び／またはその動きは運動可能な仮想人間１８２も、または仮想人間１８４も見ることはできない。位置、制御、及び音響データだけをユーザに伝える好ましい実施例では視覚関連空間外の要素をユーザが見ることはできるが、その要素に関連する如何なる実時間またはプログラム制御された位置／動きもそのユーザのためには処理されないので、その要素は固定された位置に静止して見えるか、またはその要素は固定された筋書きに従って動くようになる。視覚関連空間は、仮想人間１８２に関して示されているように固定することができる。代替として、ユーザの視覚関連空間を仮想人間及びそれに極めて接近する領域の視野によって限定する（仮想人間１８４に示すように）ことができ、この場合には仮想人間の、または位置の変化につれて、視覚関連空間を仮想空間のあちこちを動かすことができる。視覚関連空間は接触し合う必要はなく、また仮想空間に直接的な空間関係を有している必要もない。例えば、視覚関連空間は、背景を伴わない仮想物体を含むことができる。
【００２２】
各視覚関連空間は、１もしくはそれ以上の優先空間に更に細分することができる。例えば、視覚関連空間２００は、視覚優先空間２０６、２０８、及び２１０を含むことができ、視覚関連空間２０４は視覚優先空間２１２、２１４、及び２１６を含むことができる。好ましい実施例では、視覚優先空間は、それらの中に位置する要素の更新頻度を決定するために使用することができる。例えば、要素１８３、１９４、及び１９６の位置及び向きは極めて屡々（例えば30Ｈｚで）更新することができ、一方要素１９７の位置及び向きはそれ程屡々更新しなくともよい（例えば１Ｈｚで）。代替として、ユーザに近い視覚優先空間を他の視覚優先空間よりも屡々更新することができる。このようにすると重要要素のリアリズムを維持すると共に、各ユーザへ伝送しなければならないデータの量が減少する。多くの仮想物体は仮想空間をあちこち動き回るように設計されるから、それらは時間が経つにつれて異なる優先空間内へ入り相応に処理されることがある。
【００２３】
１つの優先空間から別の優先空間への変化は、要望に応じて連続にすることも、または離散にすることもできる。
【００２４】
関連空間は、音響データに関しても限定することができる。図６は、音響関連空間の概念を示す図である。仮想人間１８２はそれに関連する音響関連空間２３０を有し、仮想人間１８４はそれに関連する音響関連空間２３４（破線で示す）を有している。ある仮想人間は、従って対応するユーザは、その仮想人間の音響関連空間内に位置する音源（及び／または音響の変化）だけを知覚することができる。この場合、音源１８６、１８８、１９０、及び１９２及び／またはそれらの変化は仮想人間１８２及び１８４の両方が知覚することができる。ある仮想人間がみることはできない要素に関連する音源でも、それを聴くことは可能な場合があることに注目されたい。これは音源１９２に関連する要素１８３の場合がそうである。この場合仮想人間１８２だけがその要素を見ることはできるが、仮想人間１８２及び１８４は共にそれを聴くことができる。また、視覚関連空間と同様に、音響関連空間も接触し合う必要はなく、仮想空間と直接的な空間関係を有している必要もないことにも注目されたい。
【００２５】
また音響優先空間を各音響関連空間毎に限定することができる。図６に示すように、音響関連空間２３０は音響優先空間２３８、２４２、及び２４６を含み、音響関連空間２３４は音響優先空間２５２、２５６、及び２６０を含んでいる。
【００２６】
この実施例では、仮想人間が知覚する音源の振幅はその音源がどの音響優先空間に位置しているかに依存する。例えば、仮想人間１８２は音源１８６を音源１９０よりも大きい音として知覚し、音源１９０を音源１８８及び１９２よりも大きい音として知覚する。同様に仮想人間１８４は音源１８８を音源１８６及び１９０よりも大きい音として知覚し、音源１８６及び１９０を音源１９２よりも大きい音として知覚する。音響優先空間は、音響データの更新頻度を設定するために限定することもできる。音源はそれらが関連している仮想物体と共に動くから、それらは時間が経つにつれて異なる優先空間内へ入り相応に処理されることがある。１つの音響優先空間から別の音響優先空間への変化は、要望に応じて連続にすることも、または離散にすることもできる。
【００２７】
入力電話インタフェースユニット１０８（図２）は、電話機回路網を通してユーザから入力データを受信し、制御データ、及びユーザの頭位置センサ及び計装されたガーメントからのような位置データ（例えば、位置、向き及び／または動き）を伝送経路１５６を通して位置／制御データ受信機１１６へ伝送する。ユーザから（例えば、ユーザのマイクロホンから）受信した音響データは、伝送経路１６０を通して音響データ受信機１２０へ伝送される。位置／制御データ受信機１１６及び音響データ受信機１２０はそれぞれ、伝送経路１６１及び１６３を通してプロセッサ１００と通信する。プロセッサ１００は、各ユーザからの位置、向き及び／または動きデータを、データベース１０４内の要求された仮想空間内の対応する仮想人間へ写像する。ユーザから受信した制御データは、中央制御ユニット１４との電話通信を確立するために、所望の仮想空間を指定するために、ユーザが取ることを望む仮想人間の型と、選択された仮想人間へどのように位置データベースを写像するのかとを指定するために、仮想物体を作る（図形基本要素１９９Ａ−Ｆを使用して）ために、視覚及び音響関連空間及びそれらの対応する優先空間を指定する、等々のために使用することができる。ユーザから受信した音響データは、これらのユーザのために限定された仮想人間に関連付けるか、または他の手法で割当てることができる。例えば、ユーザの１つからの音響データを仮想拡声装置に割当てて、そのユーザ及び他のユーザが争うレースの開始をアナウンスすることができる。
【００２８】
プロセッサ１００は、受信した位置、動き、制御及び音響データを用いてデータベースを更新し、どのユーザがどのデータを受信するのかをそのユーザのために限定された関連及び優先空間に従って決定し、伝送経路１６２を通して位置、動き及び制御情報を位置／制御データ送信機１２４へ伝送し、伝送経路１６４を通して音響データを音響データ送信機１２８へ伝送する。位置／制御データ送信機１２４及び音響データ送信機１２８はそれぞれの伝送経路１６８及び１７２を通して出力電話インタフェース１１２と通信し、データをユーザへ送信する。
【００２９】
モニタ１３２は、各仮想人間の限定された視野を監視し、ユーザへ伝えるべき視覚状態変化データを決定する。前述したように好ましい実施例では各ユーザは選択された仮想空間のコピーをそのコンピュータ内に有しており、プロセッサ１００はユーザの関連空間またはユーザの視野内の点に割当てられた位置及び音響データのみを周期的に感知しているので、ユーザのコンピュータは見られている画像及び聴かれている音響を新しい位置及び音響データを用いて更新することができる。ユーザへ伝送されるデータの量を更に減少させるのに、特定の時点にどの更新データをユーザへ送るべきかは、その物体または音響が位置している優先空間によって決定することができる。例えば１つの優先空間内の物体または音響を更新するためのデータは毎秒30回伝送することができ、一方別の優先空間内の物体または音響を更新するためのデータは毎秒１回伝送することができる。
【００３０】
本発明の別の実施例では、プロセッサ１００は仮想人間の関連空間または視野に関連付けられた全ての図形データを対応するユーザへ伝送し、次いで更新通信制御ユニット１４８に指令して更新されたデータを適切に伝送させる。例えば、プロセッサ１００はユーザの頭位置センサからの位置データを使用してそのユーザのために限定された仮想人間の頭の位置を決定し、関連空間のその部分に関する図形データをそのユーザへ伝送することができる。ユーザがあちこち動き回るにつれてプロセッサ１００は新しい位置データを受信し、データベース更新ユニット１４０はこのデータを使用してデータベース１０４内の対応仮想人間の位置（従って、視野）を更新する。選択された時間間隔がタイマ１３６によって計時されると、更新されたデータをユーザへ伝送するようにトリガする。代替としてモニタ１３２は、ユーザの頭が選択された量だけ変化した時に、またはユーザから受信したデータベースに他の変化が発生すると、更新されたデータベースを送るように更新通信制御ユニット１４８に指令することもできる。
【００３１】
仮想物体制御ユニット１４４は、仮想物体をデータベース１０４内に限定または維持し、ユーザから受信した位置、向き、及び／または動きデータを仮想物体に割当てる。例えば、ユーザの脚、腕、指等の曲がりと位置とを表すデータを仮想人間の脚、腕、指等に割当て、走る、蹴る、仮想ボールを捕る、画を描く、字を書く等のユーザの身振りを仮想人間に模倣させることができる。勿論、前述したように、仮想物体制御ユーザ１４４によって限定または維持される仮想人間がヒト（人）にそっくりである必要はなく、ユーザが基本要素１９９Ａ−Ｆを所望の組合わせで使用して指定することも可能である。ユーザから受信した位置、向き、及び／または動きテータは、想像力を広げて１またはそれ以上の可視、もしくは不可視物体に割当てることができる。仮想物体制御ユニット１４４はプログラムにより生成した、及びプログラムにより制御した仮想物体を仮想空間内に限定または維持することもできる。例えば仮想物体制御ユニット１４４は、プログラムによって限定された動きの範囲、速度、重力等のような制約に従って動く仮想バレーボールまたは仮想衛星を限定または維持することができる。
【００３２】
音響制御ユニット１５２は、仮想空間内の音源及び性質を限定し、ユーザから受信した音響データをそれらに割当てる。音響の割当ての最も簡単な例は、ユーザの声を対応する仮想人間の声に割当てることである。仮想人間の声はユーザの声に正確に追随してもよいし、また音響制御ユニット１５２が声のピッチまたは音色を相応に変化させてもよい。ユーザの声は、選択された仮想人間を模倣して変化させることもできる。例えば、ユーザの声を変化させて蛙またはジェット機を模倣させ、ユーザの声の振幅を使用して仮想音響の振幅を制御することができる。音響制御ユニット１５２はプログラムによって限定された音響を仮想空間に割当てることもできる。例えば、音響制御ユニットはプログラムによって生成されて仮想空間をランダムに通過する航空機に伴う音響を生成することができる。音響制御ユニットは、音源が位置している音響優先空間に従って仮想音響の特性（例えば、振幅、更新頻度等）も制御する。
【００３３】
最後に、音響制御ユニット１５２は、仮想空間内の音響の知覚された空間定位をも制御することができる。ユーザがモノラルの言葉を中央制御ユニット１４へ伝送すると、それは音響制御ユニット１５２内のミキサによって処理される。ミキサは種々のユーザによって受信された全ての音響を組合わせ、ユーザの音響関連空間内に位置する音響をそのユーザへ送信する。振幅は、音源が位置する音響優先空間によって、及び／またはユーザが如何に大きな声で話しているか（または他の動的に変更可能な規則）に基づいて決定することができる。音響データ送信機１２８が伝送するデータはユーザのハードウェアに指令するデータを含むことができ、このデータは到来するモノラル信号をステレオ出力を横切って実時間で掃引（パン）させ、あたかもステレオオーディオであるかのように錯覚させることによってユーザとシステムとの間の通信帯域幅要求を増加させることなくユーザを仮想空間内の感動に引き込む。
【００３４】
システムの１実施例の動作を図７に示す。段階３００において、ユーザは先ずデータラインとして機能する電話回線に結合されている普通のモデム及び直列ライン集信装置を使用して中央制御ユニット１４にログオンする。ユーザのコンピュータは、データラインに沿って識別コードを送信してログオンシーケンスを開始する。データライン接続が確立されると、段階３０４においてユーザのコンピュータは第２の電話回線を使用してシステムとの第２の接続を確立し、オーディオ接続を確立する。これは、第２の電話回線に沿って独特なＤＴＭＦコード列を中央制御ユニット１４へ送信し、どのオーディオラインをどのデータラインに相関させるのかを中央制御ユニット１４に通知することによって行われる。中央制御ユニット１４への入力ラインは電話会社のロータリスイッチから発している場合が最も多く、ＤＴＭＦ識別子がなければシステムはどのオーディオラインがどのデータラインに対応するのかを知り得ないから、これは重要である。第２の接続が確立されると、システムへのユーザ接続が完了する。
【００３５】
接続が確立されると、段階３０８においてユーザは、中央制御ユニット１４へデータを送信してユーザが対話することを望む仮想空間を選択する。このデータは、仮想空間内の仮想物体と、位置、動き及び音響データを選択された仮想空間内にどのように写像するかとを指定する写像情報を含む。このデータは関連及び優先空間情報、及び中央制御ユニット１４が図形基本要素から仮想物体を作ることを可能にする情報を含むこともできる。次いで段階３１０において、中央制御ユニット１４はユーザ、関連空間、優先空間及び何等かの指定された仮想物体を仮想空間内に確立する。同時に、中央制御ユニット１４は同一世界内の他のユーザを探索する。もし他のユーザが見出されれば、中央制御ユニット１４は、ＸＹＺ座標差分に基づいて他のユーザ（及びそれらの限定された仮想物体）の付近を計算する。座標差分が計算されると、段階３１４において関連及び優先空間の内外の他のユーザの位置及びそれらの限定された仮想物体を決定し、どの位置、動き、及び音響データがどのユーザへ送信されるのかを確認することができる。これにより、位置、動き、及び音響データは、この時点にはそのデータを使用することができないユーザには送信されない。
【００３６】
次いで段階３１８において、セッションを終了させるか否かが判断される。もし終了させるのであれば、段階３２２においてユーザはシステムをログオフさせる。もし終了させないのであれば、段階３２６において中央制御ユニット１４は種々のユーザから位置、動き及び音響データ（並びに他の何等かの命令）を受信し、段階３３０において仮想空間を更新し、段階３３４において座標を計算して種々の関連空間内のデータを処理し、段階３３８において種々の優先空間内のデータを処理し、段階３４２において種々のユーザへ更新された状態データを（各ユーザ毎の関連及び優先空間に基づいて）伝送し、そして段階３１８へ戻る。
【００３７】
以上が本発明の好ましい実施例の詳細な説明であるが、多くの変更が可能である。従って本発明の範囲は請求の範囲によって確認されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による仮想現実回路網の特定実施例の図である。
【図２】図２は、図１に示す中央制御ユニットの特定実施例のブロック線図である。
【図３】図３は、図２に示すデータベースがどのように複数の仮想空間内へ分割されるかを示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明による仮想空間の特定実施例を示す図である。
【図５】図５は、仮想空間内の視覚関連空間及び視覚優先空間の概念を説明する図である。
【図６】図６は、仮想空間内の音響関連空間及び音響優先空間の概念を説明する図である。
【図７】図７は、本発明による仮想現実回路網の動作を説明する流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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