JP2857551B2 - 人形操作装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は音楽の演奏及びこれに合
わせた人形の各部の操作を行う人形操作装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】信号入力に基づいてコンピュータの制御
下で音楽の演奏を行ってこれを背景として人形を信号入
力に基づいてコンピュータによる制御でその音楽に合わ
せて踊らせるという人形操作装置の試みがある。この試
みでは、人形を音楽に合わせて動作させるための動作信
号としては、ＮＣ加工機や多関節型ロボットと同様に人
形の自由度毎（人形の独立な動作軸毎）にその自由度で
の変位もしくは変位の時間微分であるところの速度のデ
ータを人形の全ての動きに応じて入力する方法がある。
ここに、ＮＣ工作機械や多関節型ロボットでは、入力デ
ータは概して単純である場合が多い。即ち、機械の動作
軌跡は比較的単純な場合が多く、時には機械の複数の動
作点さえ位置データとして決めればその間の動作軌跡は
任意の場合さえある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記人形操作装置で
は、人形を音楽に合わせて踊らせる場合、人形の動作軌
跡は多種多様になることが多い。多くの場合、人形の動
作軌跡は計算により求めることが難しく、人の感性によ
り決めることになる。よって、人形を意図通りの動作軌
跡で踊らせるための動作信号の入力には膨大な時間を費
やすことになる。かといって、仮に人形の動作軌跡を単
純な関数で置き換えてその動作信号を入力すると、人が
人形に対して意図していた動作やしぐさとはかなり違っ
たものになることは明らかである。

【０００４】本発明は、上記欠点を改善し、動作信号の
入力が簡単で人形を意図通りに踊らせることができる人
形操作装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、音楽信号を音声に変換して
出力する音声出力手段１と、動作信号を人形の各部の動
作に変換する人形駆動部２と、音楽信号を入力する音楽
信号入力手段３と、動作信号を入力する動作信号入力手
段４と、この動作信号入力手段４からの動作信号及び前
記音楽信号入力手段３からの音楽信号を記憶する記憶手
段５と、この記憶手段５から音楽信号を読み出して前記
音声出力手段１に出力し又は前記音楽信号入力手段３か
らの音楽信号を前記音声出力手段１に出力し、かつ音楽
信号の出力と同期して前記記憶手段５から動作信号を読
み出して前記人形駆動部２に出力し又は前記動作信号入
力手段４からの動作信号を前記人形駆動部２に出力する
制御手段６とを備え、音楽の演奏及びこれに合わせた人
形の各部の操作を行う人形操作装置において、前記制御
手段６が前記動作信号入力手段４からの動作信号により
前記記憶手段５に記憶された動作信号の付加及び修正を
行うものである。

【０００６】請求項２記載の発明は、音楽信号を音声に
変換して出力する音声出力手段と、動作信号を人形の各
部の動作に変換する人形駆動部と、音楽信号を入力する
音楽信号入力手段と、動作信号を入力する動作信号入力
手段と、この動作信号入力手段からの動作信号及び前記
音楽信号入力手段からの音楽信号を記憶する記憶手段
と、この記憶手段から音楽信号を読み出して前記音声出
力手段に出力し又は前記音楽信号入力手段からの音楽信
号を前記音声出力手段に出力し、かつ音楽信号の出力と
同期して前記記憶手段から動作信号を読み出して前記人
形駆動部に出力し又は前記動作信号入力手段からの動作
信号を前記人形駆動部に出力する制御手段とを備え、音
楽の演奏及びこれに合わせた人形の各部の操作を行う人
形操作装置において、前記制御手段が前記記憶手段に記
憶された動作信号の一部を前記動作信号入力手段からの
動作信号に変更して時間的及び空間的に連続的かつ滑ら
かに動作信号を接続するものである。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の人形操作装置において、前記動作信号入力手段が
人形の各部分別に動作信号を入力する手段からなるもの
である。

【０００８】

【０００９】

【作用】請求項１記載の発明では、音声出力手段１が音
楽信号を音声に変換して出力し、人形駆動部２が動作信
号を人形の各部の動作に変換する。音楽信号入力手段３
は音楽信号を入力し、動作信号入力手段４は動作信号を
入力する。記憶手段５は動作信号入力手段４からの動作
信号及び音楽信号入力手段３からの音楽信号を記憶す
る。制御手段６は、記憶手段５から音楽信号を読み出し
て音声出力手段１に出力し又は音楽信号入力手段３から
の音楽信号を音声出力手段１に出力し、音楽信号の出力
と同期して記憶手段５から動作信号を読み出して人形駆
動部２に出力し又は動作信号入力手段４からの動作信号
を人形駆動部２に出力し、動作信号入力手段４からの動
作信号により記憶手段５に記憶された動作信号の付加及
び修正を行う。

【００１０】

【００１１】請求項２記載の発明では、音声出力手段が
音楽信号を音声に変換して出力し、人形駆動部が動作信
号を人形の各部の動作に変換する。音楽信号入力手段は
音楽信号を入力し、動作信号入力手段は動作信号を入力
する。記憶手段は動作信号入力手段からの動作信号及び
音楽信号入力手段からの音楽信号を記憶する。制御手段
は、記憶手段から音楽信号を読み出して音声出力手段に
出力し又は音楽信号入力手段からの音楽信号を音声出力
手段に出力し、音楽信号の出力と同期して記憶手段から
動作信号を読み出して人形駆動部に出力し又は動作信号
入力手段からの動作信号を人形駆動部に出力し、記憶手
段に記憶された動作信号の一部を動作信号入力手段から
の動作信号に変更して時間的及び空間的に連続的かつ滑
らかに動作信号を接続する。

【００１２】請求項３記載の発明では、請求項１または
２記載の人形操作装置において、動作信号入力手段が人
形の各部分別に動作信号を入力する。

【００１３】

【００１４】

【実施例】図２は本発明の一実施例の概略を示し、図８
はこの実施例の動作フローを示す。 この実施例は音楽
演奏システム１１と人形駆動システム１２とを有する。
音楽演奏システム１１においては、人１３は音楽演奏用
コンピュータ１４に対して作曲もしくは編曲等の創作活
動を伴いながら演奏データを音楽信号として入力する。
ここでのデータ入力方法は既に確立されており、音楽演
奏用コンピュータ１４に対してピアノ型キーボードを用
いてリアルタイムであたかも楽器を演奏するような環境
で演奏データを入力する方法もある。

【００１５】音楽演奏用コンピュータ１４はピアノ型キ
ーボードからの演奏データをもとにリアルタイムで演奏
装置（例えば自動演奏型オルゴール）１５を駆動し、演
奏装置１５が音楽演奏用コンピュータ１４からの演奏デ
ータを音声に変換して出力する。また、音楽演奏用コン
ピュータ１４はピアノ型キーボードからの演奏データを
一旦メモリに記憶し、その後にメモリから演奏データを
読み出してこの演奏データをもとに演奏装置１５を駆動
して演奏装置１５が音楽演奏用コンピュータ１４からの
演奏データを音声に変換して出力する。したがって、人
１３はピアノ型キーボードで演奏データを入力してリア
ルタイムで音楽を演奏することができ、また、メモリに
記憶されている演奏データにより音楽を演奏することが
できる。

【００１６】人形駆動システム１２においては、人１３
は人形制御用コンピュータ１６に対して人形の動作を示
す動作信号、つまり人形の変位ｘ又は速度ｖのデータを
入力する。人形制御用コンピュータ１６はその動作信号
をもとにリアルタイムで人形装置１７を駆動して人形の
各部を踊らせる。また、人形制御用コンピュータ１６は
人１３により入力された動作信号を一旦メモリに記憶
し、その後にメモリから動作信号を読み出してこの動作
信号をもとに人形装置１７を駆動して人形の各部を踊ら
せる。

【００１７】この実施例においては、音楽演奏用コンピ
ュータ１４と人形制御用コンピュータ１６との間で同期
信号がＲＳ２３２Ｃなどの通信線を介して授受されて音
楽の演奏と人形の動作との同期がとられる。図２におい
て、は演奏装置１５からの音声が人１３への情報とし
て伝わる情報の流れを示し、は人形の動作状況が人１
３への情報として伝わる情報の流れを示す。

【００１８】図３は人形駆動システム１２の構成を具体
的に示す。動作信号を入力するための動作信号入力手段
を構成する可変抵抗器１８は３次元ジョイスティックが
用いられている。この３次元ジョイスティック１８から
のアナログの動作信号はアナログ・デジタル変換回路１
９によりデジタル信号に変換され、人形操作用コンピュ
ータ２０に入力される。人形操作用コンピュータ２０と
音楽演奏用コンピュータ１４とは、同期信号を授受する
ための信号線２１により接続され、人形操作用コンピュ
ータ２０は例えば音楽演奏用コンピュータ１４から信号
線２１を介して送られてくる同期信号により音楽演奏の
開始や終了が知らされる。

【００１９】また、人形操作用コンピュータ２０はアナ
ログ・デジタル変換回路１９からの動作信号を、決めら
れたサンプリングタイムでデータとして取り込み、この
データに応じてモータ２２を駆動する。このモータ２２
は人形駆動部を構成するものであって人形操作用コンピ
ュータ２０からの信号に応じて正確に変位を行う例えば
サーボモータが用いられ、人形操作用コンピュータ２０
からの信号に応じて人形の各部２３を駆動して踊らせ
る。したがって、人形の各部２３はジョイスティック１
８の操作と同時に踊ることになる。人形操作用コンピュ
ータ２０はアナログ・デジタル変換回路１９からの動作
信号をもとにモータ２２を駆動する一方、アナログ・デ
ジタル変換回路１９からの動作信号をメモリ２４に記憶
させる。

【００２０】また、音楽演奏システム１１は図７に示す
ようにピアノ型キーボード３１，コンピュータ３２，メ
モリ３３及びソレノイド３４により構成され、演奏装置
１５は各振動弁３５がソレノイド３４により駆動される
オルゴールにより構成される。コンピュータ３２はピア
ノ型キーボード３１からの演奏データをもとにリアルタ
イムでソレノイド３４を駆動してオルゴールの各振動弁
３５を駆動させることによって、演奏データを音声に変
換して出力させる。また、コンピュータ３２はピアノ型
キーボード３１からの演奏データを一旦メモリ３３に記
憶し、その後にキーボード３１からの再生指令によりメ
モリ３３から演奏データを読み出してこの演奏データを
もとにソレノイド３４を駆動してオルゴールの各振動弁
３５を駆動させることによって演奏データを音声に変換
して出力させる。したがって、人１３はピアノ型キーボ
ード３１で演奏データを入力してリアルタイムで音楽を
演奏することができ、また、ピアノ型キーボード３１で
再生指令をコンピュータ３２に入力してメモリ３３に記
憶されている演奏データにより音楽を演奏することがで
きる。コンピュータ３２は人形制御用コンピュータ１６
との間で同期信号を授受する。

【００２１】音楽演奏システム１１においては、このよ
うに既に入力済みの動作信号をもとに音楽の演奏を行う
ことができる。この時、人１３は演奏装置１５からの音
楽を聞きながら人形の振り付けを考えてジョイスティッ
ク１８の操作を行うことになる。ジョイスティック１８
からの動作信号はアナログ・デジタル変換回路１９を介
して人形操作用コンピュータ２０に入力され、人形操作
用コンピュータ２０はアナログ・デジタル変換回路１９
からの動作信号を、決められたサンプリングタイムで逐
次取り込んでメモリ２４に記憶させると同時に、その動
作信号によりモータ２２を駆動して人形各部２３を踊ら
せる。この作業は音楽演奏終了により終了する。

【００２２】人形駆動システム１２において、メモリ２
４に記憶されている動作信号により人形の各部２３を踊
らせる場合には、人形操作用コンピュータ２０は音楽演
奏用コンピュータ１４から信号線２１を介して送られて
くる同期信号により音楽演奏に合わせて上記決められた
サンプリングタイムの間隔と同じ間隔でメモリ２４より
動作信号を読み出し、その動作信号によりモータ２２を
駆動して人形各部２３を踊らせる。これにより、人１３
がジョイスティック１８により動作信号を入力した時と
同じ人形の各部２３の動作が簡単に再現される。人１３
がジョイスティック１８により入力した動作信号はメモ
リ２４に記憶されているので、人形の各部２３の動作の
再現は何時でも可能となる。

【００２３】人形の動きに多様性を求めると、人形に多
くの自由度が求められるようになり、先に示した動作信
号の入力でもその入力操作が複雑になる。動作信号を入
力するための動作信号入力手段としてジョイスティック
１８を用いても、人がジョイスティック１８を操作でき
る内容には限界があるし、また、人がジョイスティック
１８の複雑な操作を行うには長い訓練期間が必要であ
る。

【００２４】その実例として図４に１０の自由度Ｆ１〜
Ｆ１０を有する人形の例を示す。Ｆ１は人形の右足２５
を軸とした左右回転の自由度である。Ｆ２は人形の左足
２６の前後揺動の自由度である。Ｆ３は人形の左足２６
の左右揺動の自由度である。Ｆ４は人形の胴体２７の左
右揺動の自由度である。Ｆ５は人形の胴体２７の前後揺
動の自由度である。Ｆ６は人形の右手２８の上下揺動の
自由度である。Ｆ７は人形の右手２８の左右揺動の自由
度である。Ｆ８は人形の左手２９の上下揺動の自由度で
ある。Ｆ９は人形の左手２９の左右揺動の自由度であ
る。Ｆ１０は人形の首３０の回転方向の自由度である。

【００２５】モータ２２としては人形の右足２５を軸と
した左右回転，左足２６の前後揺動，左足２６の左右揺
動，胴体２７の左右揺動，胴体２７の前後揺動，右手２
８の上下揺動，右手２８の左右揺動，左手２９の上下揺
動，人形の左手２９の左右揺動，首３０の回転をそれぞ
れ行わせる１０個のモータが用いられ、人形操作用コン
ピュータ２０からの動作信号により作動する。

【００２６】人が人形の１０個もの各部をジョイスティ
ック１８で操作しながら動作信号を入力することは人の
能力を越えている。複数の人が人形の１０個の各部をジ
ョイスティック１８で操作しながら動作信号を入力する
方法もあるが、人形の各部の相互の連携は多くの困難が
予想される。

【００２７】そこで、人形の多くの各部の動作信号を入
力する場合には、人形の全体を複数のブロックに分けて
各ブロック毎に人形の少ない部分の動作信号の入力を繰
り返して行い、それらの動作信号を重ね合わせて最終的
に多自由度の人形を動作させる。すなわち、第１ステッ
プとしては人形の各部２５，３０の回転のみを演奏装置
１５による音楽に合わせて決定してジョイスティック１
８でその動作信号を入力する。

【００２８】第２ステップとしては人形の左足２６の前
後並びに左右の揺動動作を決定してジョイスティック１
８でその動作信号を入力する。この場合、人形の各部２
５，３０を止めたままでも回転させたままでもよく、要
は音楽を聞きながら最適な人形の振り付けを決定して入
力すればよい。以降、人形の胴体２７，右手２８，左手
２９，首３０などのように各ブロック毎に順次に動作を
他のブロックとの比較や音楽とのマッチングを検討しな
がら決定してジョイスティック１８でその動作信号を入
力する。

【００２９】次に、人形の動作信号入力の結果に不満を
持ち、その修正を行う場合について説明する。入力済み
の動作信号による動作に近い微妙な修正を行う場合は、
既に入力済みの動作信号に対して修正分を足し合わすと
いう操作を行うことにより微妙な修正が可能になる。具
体的にはメモリ２４に記憶されている動作信号に基づい
て人形操作用コンピュータ２０により人形の各部２３を
自動的に動作させながら修正したい所でジョイスティッ
ク１８を操作することになる。その概念図を図５及び図
６に示す。

【００３０】人形全体の動作のうちその一部の期間のみ
動作信号を入力し直す場合は、人形操作用コンピュータ
２０にその期間の入力済み動作信号をキャンセルさせ
る。この場合、入力済み動作信号とジョイスティック１
８からの動作信号との連続性を確保するために、その期
間の初めの位置と終わりの位置はジョイスティック１８
により入力する動作信号を入力済みの動作信号と一致さ
せ、入力済みの動作信号におけるその２つの位置の間の
部分を人形操作用コンピュータ２０により時間・空間的
に直線の補間データに置き換える。その後、修正動作の
動作信号を入力済みの動作信号に付加する要領でジョイ
スティック１８により入力し、人形操作用コンピュータ
２０が入力済みの動作信号にジョイスティック１８から
の動作信号を滑らかに接続してその接続した動作信号に
よりモータ２２を駆動して人形の各部２３を踊らせる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、音楽信号を音声に変換して出力する音声出力手段
と、動作信号を人形の各部の動作に変換する人形駆動部
と、音楽信号を入力する音楽信号入力手段と、動作信号
を入力する動作信号入力手段と、この動作信号入力手段
からの動作信号及び前記音楽信号入力手段からの音楽信
号を記憶する記憶手段と、この記憶手段から音楽信号を
読み出して前記音声出力手段に出力し又は前記音楽信号
入力手段からの音楽信号を前記音声出力手段に出力し、
かつ音楽信号の出力と同期して前記記憶手段から動作信
号を読み出して前記人形駆動部に出力し又は前記動作信
号入力手段からの動作信号を前記人形駆動部に出力する
制御手段とを備え、音楽の演奏及びこれに合わせた人形
の各部の操作を行う人形操作装置において、前記制御手
段が前記動作信号入力手段からの動作信号により前記記
憶手段に記憶された動作信号の付加及び修正を行うの
で、人は音声出力手段からの音楽を聞き、人形の動作を
確認しながら動作信号入力手段により動作信号の入力を
行うことになり、人を含めて一種のフィードバック系が
成り立つ。このため、人は動作信号の入力を直感的に容
易に行うことができる。また、動作信号を記憶手段に記
憶して自由に再現することができる。さらに、人形の動
作の追加や修正を容易に行うことができ、人形を意図通
りに踊らせることができる。

【００３２】請求項２記載の発明によれば、音楽信号を
音声に変換して出力する音声出力手段と、動作信号を人
形の各部の動作に変換する人形駆動部と、音楽信号を入
力する音楽信号入力手段と、動作信号を入力する動作信
号入力手段と、この動作信号入力手段からの動作信号及
び前記音楽信号入力手段からの音楽信号を記憶する記憶
手段と、この記憶手段から音楽信号を読み出して前記音
声出力手段に出力し又は前記音楽信号入力手段からの音
楽信号を前記音声出力手段に出力し、かつ音楽信号の出
力と同期して前記記憶手段から動作信号を読み出して前
記人形駆動部に出力し又は前記動作信号入力手段からの
動作信号を前記人形駆動部に出力する制御手段とを備
え、音楽の演奏及びこれに合わせた人形の各部の操作を
行う人形操作装置において、前記制御手段が前記記憶手
段に記憶された動作信号の一部を前記動作信号入力手段
からの動作信号に変更して時間的及び空間的に連続的か
つ滑らかに動作信号を接続するので、人は音声出力手段
からの音楽を聞き、人形の動作を確認しながら動作信号
入力手段により動作信号の入力を行うことになり、人を
含めて一種のフィードバック系が成り立つ。このため、
人は動作信号の入力を直感的に容易に行うことができ
る。また、動作信号を記憶手段に記憶して自由に再現す
ることができる。さらに、記憶手段に記憶された動作信
号と動作信号入力手段からの動作信号との連続性を確保
することができる。

【００３３】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の人形操作装置において、前記動作信号入力
手段が人形の各部分別に動作信号を入力する手段からな
るので、動作信号の入力が一層容易になる。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の概略を示すブロック図であ
る。

【図３】同実施例の人形駆動システムを示すブロック図
である。

【図４】同実施例における人形の各自由度を説明するた
めの図である。

【図５】同実施例における人形の入力済み動作信号によ
る動作に修正を行う場合の入力済み動作信号とその修正
分の例を示す図である。

【図６】同実施例における人形の入力済み動作信号によ
る動作に修正を行う場合の入力済み動作信号の直線補間
データの置き換えを説明するための図である。

【図７】同実施例の音楽演奏システムを示すブロック図
である。

【図８】同実施例の動作フローを示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１ 音声出力手段 ２ 人形駆動部 ３ 音楽信号入力手段 ４ 動作信号入力手段 ５ 記憶手段 ６ 制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ１０Ｆ 1/06 Ｇ１０Ｆ 1/06 Ａ Ｂ Ｇ１０Ｈ 1/00 １０２ Ｇ１０Ｈ 1/00 １０２Ｚ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A63H 13/00 - 13/20 A63H 3/00 - 3/48 A63H 30/02 G10F 1/06 G10H 1/00 102

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音楽信号を音声に変換して出力する音声出
   力手段と、動作信号を人形の各部の動作に変換する人形
   駆動部と、音楽信号を入力する音楽信号入力手段と、動
   作信号を入力する動作信号入力手段と、この動作信号入
   力手段からの動作信号及び前記音楽信号入力手段からの
   音楽信号を記憶する記憶手段と、この記憶手段から音楽
   信号を読み出して前記音声出力手段に出力し又は前記音
   楽信号入力手段からの音楽信号を前記音声出力手段に出
   力し、かつ音楽信号の出力と同期して前記記憶手段から
   動作信号を読み出して前記人形駆動部に出力し又は前記
   動作信号入力手段からの動作信号を前記人形駆動部に出
   力する制御手段とを備え、音楽の演奏及びこれに合わせ
   た人形の各部の操作を行う人形操作装置において、前記
   制御手段が前記動作信号入力手段からの動作信号により
   前記記憶手段に記憶された動作信号の付加及び修正を行
   うことを特徴とする人形操作装置。
2. 【請求項２】音楽信号を音声に変換して出力する音声出
   力手段と、動作信号を人形の各部の動作に変換する人形
   駆動部と、音楽信号を入力する音楽信号入力手段と、動
   作信号を入力する動作信号入力手段と、この動作信号入
   力手段からの動作信号及び前記音楽信号入力手段からの
   音楽信号を記憶する記憶手段と、この記憶手段から音楽
   信号を読み出して前記音声出力手段に出力し又は前記音
   楽信号入力手段からの音楽信号を前記音声出力手段に出
   力し、かつ音楽信号の出力と同期して前記記憶手段から
   動作信号を読み出して前記人形駆動部に出力し又は前記
   動作信号入力手段からの動作信号を前記人形駆動部に出
   力する制御手段とを備え、音楽の演奏及びこれに合わせ
   た人形の各部の操作を行う人形操作装置において、前記
   制御手段が前記記憶手段に記憶された動作信号の一部を
   前記動作信号入力手段からの動作信号に変更して時間的
   及び空間的に連続的かつ滑らかに動作信号を接続するこ
   とを特徴とする人形操作装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の人形操作装置にお
   いて、前記動作信号入力手段が人形の各部分別に動作信
   号を入力する手段からなることを特徴とする人形操作装
   置。