JP3910656B2 - 運動判定装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレーヤが足で乗り運動を行うことにより、動作入力を行う運動判定装置、運動判定方法、及びこれを用いたゲーム装置、シミュレーション装置に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
最近ではスキー板を模したボードにプレーヤが乗って、仮想３次元空間内で仮想スキーを行い、その様子をディスプレイに表示する３次元スキ−ゲーム装置が提案されている（特開平３−２１２２６３）。しかしこのようなゲーム装置においてボードから入力出来る情報はスキー板の操作等に限られており、歩く、ジャンプ、しゃがむなどの複雑な運動状態を判定することはできなかった。従来は、歩く、ジャンプ、しゃがむなどのプレーヤの運動状態や、姿勢などをプレーヤが実際にボード上で当該動作をおこなうことによって入力するゲーム装置は無かった。
【０００３】
一方、ゲーム画面上でボクシングや格闘技を行うゲーム装置では、釦やレバー等を操作することにより入力を行っていた。このようなゲーム装置では、プレーヤは釦やレバー等を操作することにより画面上のゲームキャラクタの動きを入力しなければならない。
【０００４】
このため、実際にプレーヤがゲームキャラクタと同様に空間内を動きながら、敵ファイターと戦うという模擬体験はできなかった。
【０００５】
また釦とレバーの操作のみでゲームキャラクタの動きを操作するために、ゲーム操作が複雑化し、しかもゲームキャラクタの動きと実際の操作が遊離してしまい、ゲーム操作が初心者にはわかりにくいという問題があった。
【０００６】
さらに釦とレバーの操作のみではゲームキャラクタの動きが限定されてしまい、実際の人の複雑な動きを表現する入力は出来なかった。
【０００７】
ゲーム装置等において、釦やレバー等の操作でなく、プレーヤ自身の動作によって画面上のキャラクタの動作の入力を行うことが出来るようになると、複雑なゲーム操作を行うことなく、実際の人の複雑な動きを入力することが出来る。しかも、プレーヤは違和感無くゲーム操作にとけ込むことができ、ゲームキャラクタと一体となって体全体でゲームを楽しむことが出来る。
【０００８】
しかし、一般には実際の人の体の動きや運動状態を判定するためには多くの情報が必要であり、その情報を処理するための演算も複雑となる。このため、従来のゲーム装置では、プレーヤ自身の運動動作を入力に用いることができなかった。
【０００９】
また各種運動のシミュレーション等を行う装置においても、実際の人の動きを、より簡単な構成と簡単な演算処理で正確に検出出来るシミュレーション装置が望まれているが、従来この様な装置は無かった。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で人の体の動きや運動状態を判定する情報を得て、簡単な演算処理で前記情報を処理する、運動判定装置、運動判定方法、及び前記運動判定装置を用いたゲーム装置、シミュレーション装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、
プレーヤの運動を判定する運動判定装置であって、
プレーヤが運動を入力する運動入力手段と、
前記入力手段からの入力信号に基づきプレーヤの運動を判定する運動判定手段とを含み、
前記運動入力手段は、
プレーヤが足で乗るプレーヤ載置手段と、
前記プレーヤ載置手段を非直線的に配置された少なくとも３点で支持し、前記各支持点に加わる圧力を検出する圧力検出手段とを含み、
前記運動判定手段は、
予め判定対象となる運動を、前記圧力検出手段の検出した前記各支持点に加わる圧力に基づき判定するため判定条件が記憶された判定条件記憶手段と、
前記判定条件記憶手段に記憶された判定条件と圧力検出手段の検出した前記支持点に加わる圧力とに基づき、プレーヤの運動を判定するプレーヤ運動判定手段とを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項９の発明は、
プレーヤが足で乗るプレーヤ載置手段を非直線的に配置された少なくとも３点で支持し、前記各支持点に加わる圧力を検出し、プレーヤの運動を判定する運動判定方法であって、
前記各支持点に加わる圧力を検出する圧力検出ステップと、
予め判定対象となる運動を、前記検出圧力に基づき判定するために設定されている判定条件と検出された圧力とに基づき、プレーヤの運動を判定する判定ステップとを有することを特徴とする。
【００１３】
ここにおいて、プレーヤの運動とは、プレーヤの動作、姿勢を含む。
【００１４】
請求項１又は請求項９の発明によれば、プレーヤがプレーヤ載置手段に乗り運動を行うと、その運動による圧力が検出される。
【００１５】
本願の発明者は、検出された圧力とプレーヤの運動とは密接な関係にあり、運動内容を特定することにより判定対象となる運動が限定され、前記圧力に基づきプレーヤの運動が判定できることを見いだした。
【００１６】
本発明では、前記運動内容に応じて決定された判定対象となる運動と、その運動のいずれに該当するかを前記圧力に基づき判定するための判定条件が記憶されており、検出圧力と前記判定条件に基づき、プレーヤの運動を判定するよう構成されている。
【００１７】
このようにして、プレーヤはプレーヤ載置手段に乗って判定対象となる運動を行うことにより、自己の運動を入力することが可能となる。従って、圧力を検出するために、圧力センサ等を備えたプレーヤ載置台等を用いることにより、簡単な構成で人の体の動きや動作等の運動を判定する情報を得ることがきる。
【００１８】
また、運動内容を特定することにより判定対象となる運動が限定され、簡単な演算処理で前記情報を処理する運動判定装置及び運動判定方法を提供することが出来る。
【００１９】
また、請求項２の発明は、
請求項１において、
前記判定条件記憶手段は、
プレーヤの運動が、前記判定対象となる運動のいずれに該当するかを、前記圧力検出手段の検出した前記各支持点に加わる圧力をパラメータとする関数値に基づき判定するための判定条件が記憶されている第一判定条件記憶手段を含み、
前記プレーヤ運動判定手段は、
前記圧力検出手段の検出した前記各支持点に加わる圧力をパラメータとする関数値と、第一判定条件記憶手段に記憶された判定条件とに基づき、プレーヤの運動を判定する第一判定手段を含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明によれば、各支持点に加わる圧力をパラメータとする関数値に基づきプレーヤの運動の判定を行う。検出圧力とプレーヤの運動とは密接な関係にあるため、判定したい運動に応じて最適な関数を設定することで、より簡単で、正確な判定を行うことが出来る。
【００２１】
請求項３の発明は、
請求項２において、
前記圧力検出手段の検出した前記支持点に加わる圧力に基づき前記支持点を仮想３次元空間に配置し、前記仮想３次元空間に配置された支持点に基づき決定される仮想平面の傾きを演算する傾き演算手段をさらに含み、
前記第一判定条件記憶手段は、
プレーヤの運動が、前記判定対象となる運動のいずれに該当するかを、前記仮想平面の傾きに基づき判定するための判定条件が記憶され、
前記第一判定手段は、
前記傾き演算手段の演算した仮想平面の傾きと前記第一判定条件記憶手段に記憶された判定条件とに基づきプレーヤの運動を判定することを特徴とする。
【００２２】
請求項１０の発明は、
請求項９において、
前記圧力検出ステップにおいて検出された前記支持点に加わる圧力に基づき前記支持点を仮想３次元空間に配置し、前記仮想３次元空間に配置された支持点に基づき決定される仮想平面の傾きを演算する傾き演算ステップをさらに含み、
前記判定条件として、
プレーヤの運動が前記判定対象となる運動のいずれに該当するかを、前記仮想平面の傾きに基づき判定するための判定条件が予め設定され、
前記判定ステップにおいて、
前記傾き演算ステップにおいて演算された仮想平面の傾きと前記判定条件とに基づきプレーヤの運動を判定することを特徴とする。
【００２３】
例えば、前記各支持点を含む仮想平面を想定し、この仮想平面をＸＹ平面、圧力の加わる方向をＺ座標方向とする。そして、前記各支持点に加わる圧力に基づき、前記仮想平面の水平面に対する傾きを演算する。
【００２４】
本願の発明者は、前記傾きとプレーヤの運動とは密接な関係にあることに着目し、様々な実験結果により、プレーヤの運動により得られる前記仮想平面の傾きに一定のパターンを見いだした。
【００２５】
そこで本発明では、プレーヤの運動による仮想平面の傾きのパターンを解析することにより得られた判定条件を予めを設定しておき、検出された圧力から演算された仮想平面の傾きと、前記判定条件に基づきプレーヤの運動を判定するよう構成している。
【００２６】
このように仮想平面の傾きという概念を導入し、検出圧力に基づき仮想平面の傾きを求め運動判定に用いることにより、プレーヤの体の動きや運動状態を少ない情報で精度よく判定することが出来る。
【００２７】
請求項４の発明は、
請求項３において、
前記第一判定条件記憶手段は、
前記仮想３次元空間内に運動判定用の基準平面を想定し、前記仮想平面に基づき決定される外積ベクトルを前記基準平面上に投影した際に該投影ベクトルの基準平面上の属する領域を、前記判定対象となる運動毎に対応づけた判定条件が記憶され、
前記第１判定手段は、
前記傾き演算手段が演算した仮想平面に基づき決定される外積ベクトルを前記基準平面上に投影した際に該投影ベクトルが属する領域と、前記第一判定条件記憶手段に記憶された判定条件とに基づきプレーヤの運動を判定することを特徴とする。
【００２８】
請求項４の発明によれば、３次元である前記仮想平面に基づき決定される外積ベクトルを、その基準平面に投影して判定条件を設定している。ここにおいて前記仮想平面に基づき決定される外積ベクトルは、例えば、前記各支持点に加わる圧力に基づき前記各支持点を仮想３次元空間に配置した時の、２つの支持点により決定される異なる２つのベクトルを用いて演算することが出来る。
【００２９】
この様にすると、より簡単な条件で複雑な運動の判定条件を設定することができ、判定を行う際の演算処理の負荷を軽減することが出来る。
【００３０】
また、請求項２において、
前記運動判定手段は、
前記圧力検出手段の検出した前記支持点に加わる圧力に基づきプレーヤの重心を演算する重心演算手段をさらに含み、
前記第一判定条件記憶手段は、
プレーヤの運動が、前記判定対象となる運動のいずれに該当するかを、前記重心に基づき判定するための判定条件が記憶されており、
前記第一判定手段は、
前記重心演算手段の演算した重心と前記第１判定条件記憶手段に記憶された判定条件とに基づき、プレーヤの運動を判定するよう構成してもよい。
【００３１】
すなわち、前記各支持点に加わる圧力をパラメータとする関数値として、３つの支持点の平面座標であるＸ，ＹをＸ座標、Ｙ座標とし、３つの支持点に加わる圧力をＺ座標として３つの支持点の重心座標を演算する。
【００３２】
前記重心とプレーヤの運動とは密接な関係を有しているため、実験により前記関係から一定のパターンを導き、第一判定条件記憶手段に、前記パターンに基づき、プレーヤの運動を判定するための判定条件を記憶させる。そして、第一判定手段は、重心演算手段で演算された重心と第一判定条件記憶手段に記憶された判定条件に基づきプレーヤの運動を判定するよう構成する。
【００３３】
このようにして、検出圧力に基づき重心を求め運動判定に用いることにより、プレーヤの体の動きや運動状態を少ない情報で精度よく判定することが出来る。
【００３４】
請求項５の発明は、
請求項２〜４のいずれかにおいて
前記運動判定手段は、
前記圧力検出手段の検出した各支持点の圧力値の遷移を記憶する圧力遷移記憶手段と、
プレーヤの運動が前記判定対象となる運動のいずれに該当するかを、前記各支持点圧力値の遷移に基づき判定するための判定条件が記憶された第二判定条件記憶手段と、
前記圧力遷移記憶手段に記憶された各支持点圧力値の遷移と第二判定条件記憶手段に記憶された判定条件及び第一判定手段の判定結果に基づきプレーヤの運動を判定する第二判定手段とを含むことを特徴とする。
【００３５】
請求項１１の発明は、
請求項９、１０のいずれかにおいて、
前記判定条件として、
プレーヤの運動が前記判定対象となる運動のいずれに該当するかを、前記各支持点の圧力値の遷移に基づき判定するための判定条件が予めさらに設定され、
前記判定ステップにおいて、
前記各支持点の圧力値の遷移を加味してプレーヤの運動を判定することを特徴とする。
【００３６】
本願の発明者は、前記仮想平面の傾きに加えて、前記時系列に記憶された各支持点の圧力値（以下圧力値の遷移という）を加味して判断すると、プレーヤの運動をより詳細に特定出来ることに着目し、様々な実験結果より、プレーヤの運動と各センサの圧力値の遷移に一定のパターンを見いだした。
【００３７】
そこで本発明では、プレーヤの運動による圧力値の遷移のパターンを解析することにより得られた判定条件をさらに設定しておき、検出された圧力を各支持点毎に時系列に記憶させたものを加味してプレーヤの運動を判定するよう構成している。
【００３８】
このようにすると、より詳細にプレーヤの運動を特定し、精度よく判定することが出来る。
【００３９】
請求項６の発明は
請求項５において
前記第二判定条件記憶手段は、
前記判定対象となる運動によって生じると予測される各支持点の圧力値の遷移を表す波形データのパターンを記憶しておく波形メモリを含み、
前記第二判定手段は、
前記圧力遷移記憶手段に記憶された各支持点圧力値の遷移を前記波形メモリの波形パターンと照合することによりプレーヤの運動を判定することを特徴とする。
【００４０】
請求項６の発明によれば、
判定対象となる各運動によって生じる特徴的な圧力値の遷移の波形パターンを予め波形メモリに格納しておいて、それと入力によって得られた圧力値の遷移を照合する事によりプレーヤの運動の判定を行っている。
【００４１】
従って、波形パターンのデータを充実させることによって、より正確かつ詳細にプレーヤの運動を判定することが出来る。
【００４２】
請求項７の発明は
請求項１〜６のいずれかの運動判定装置と、
前記運動判定装置を介しプレーヤの入力する運動と、所定のゲームプログラムとに基づきゲーム演算を行い、ゲーム画面をディスプレイに表示するゲーム用演算手段とを含むことを特徴とする。
【００４３】
請求項７の発明によれば、
ゲーム装置において、プレーヤ自身の動作、運動、姿勢等を入力とすることができるので、様々なスポーツや競技や格闘技等のゲームにおいて、実際に競技をしているような臨場感にあふれたゲーム装置の提供が可能となる。
【００４４】
またプレーヤが画面上のキャラクタの動作を入力するゲーム装置においては、釦やレバー等の操作でなく、プレーヤ自身の動作によって画面上のキャラクタの動作の入力を行うことが出来るようになる。従って、複雑なゲーム操作を行うことなく、実際の人の複雑な動きを入力することが出来る。しかも、プレーヤは違和感無くゲーム操作にとけ込むことができ、ゲームキャラクタと一体となって体全体でゲームを楽しむことが出来る。
【００４５】
請求項８の発明は、
プレーヤが自ら運動を行うことにより画面上のプレーヤキャラクタの運動を入力する、請求項１〜６のいずれかの運動判定装置と、
前記運動判定装置からの入力と、所定のシミュレーションプログラムに基づきプレーヤキャラクタの運動を演算し、画面上に前記プレーヤキャラクタ表示するシミュレーション演算手段とを含むことを特徴とする。
【００４６】
請求項８の発明によれば、
シミュレーション装置において、プレーヤ自身の動作、運動、姿勢の変化等を反映して動くプレーヤキャラクタを画面に表示することができるので、プレーヤは画面上のプレーヤキャラクタを通して自己の動きを客観的に把握することが出来る。従って、各種競技や運動等の正しい動き修得するタイプの学習目的のシミュレーション装置においては、プレーヤキャラクタの動きと望ましい動きとの対比を視覚的にとらえることが可能となり、高い学習効果を奏することが出来る。また、各種競技や運動等を楽しむ娯楽目的のシミュレーション装置においては、自己の動きが反映されたプレーヤキャラクタの動きを楽しむことができ、高い娯楽効果を奏することが可能となる。
【００４７】
なお、画面上でプレーヤの動きを反映して動くプレーヤキャラクタは、かならずしも人間である必要はなく、動物やロボット等でもよい。
【００４８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００４９】
１．第一の実施の形態
図１は、本発明の実施の形態の運動判定装置の機能ブロック図を、図２は入力ボード３０の説明図を示したものである。
【００５０】
運動判定装置は、運動入力手段として機能する入力ボード３０と、運動判定部１００とを含んで構成されている。なお、前記運動判定装置によって判定された判定結果は、必要に応じてゲーム装置やシミュレーション装置等の入力とすることができ、ゲーム装置の入力とする場合の実施の形態については後述する。
【００５１】
入力ボード３０は、図２に示すようにプレーヤの乗る載置台であるステップ３２と、ステップ３２に加わる圧力を検出する３個の圧力センサ３４ａ、３４ｂ、３４ｃとを含んで構成されている。
【００５２】
前記ステップ３２には、プレーヤの乗る基準位置が足マーク３１として表示され、プレーヤがステップ３２の足マーク３１上に立ち、前後左右に避けたり傾いたりする運動や、ジャンプ等の運動を行うと、非直線上に配置された３個の圧力センサ３４ａ、３４ｂ、３４ｃは運動に伴う圧力をそれぞれ検出する。
【００５３】
入力ボード３０で検出された圧力は、運動判定部１００に入力され運動の判定がおこなわれる。
【００５４】
運動判定部１００は、入力ボード３０で検出された圧力に基づきプレーヤの行った運動を判定する運動判定手段として機能し、第一判定条件記憶部１１０、傾き演算部１２０、第一判定部１３０、圧力遷移記憶部１４０、第二判定条件記憶部１５０、第二判定部１６０を含んで構成されている。
【００５５】
次に入力ボード３０からの入力によってプレーヤの運動を判定する機能及び作用について、入力ボード３０と運動判定部１００にわけて詳しく説明する。
【００５６】
まず入力ボード３０の構成及び作用を以下に説明する。
【００５７】
図２は、本実施例の入力ボード３０のステップ３２とステップ３２に加わる圧力を検出するために、内部に配置されている圧力センサ３４ａ、３４ｂ、３４ｃを示した図である。
【００５８】
３つの圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃは、正三角形の各頂点にあたる位置に配置されて、ステップ３２を支持しており、プレーヤが入力ボード３０の足乗せ部３１に乗ってプレーを行うと、足の位置がその正三角形に入るように形成されている。
【００５９】
この３つの圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃは入力ボード３０上に誰も乗っていない状態で検出圧力が０になるよう設定されている。プレーヤがこの入力ボード３０に乗ると、３つの圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃは、プレーヤの重みにより、圧力を検出する。プレーヤが入力ボード３０に静止状態で乗っているときは３つの圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃの検出する圧力の総和はプレーヤの体重と等しくなる。プレーヤが入力ボード３０上でジャンプしたりしゃがんだり、状態を傾ける運動や、その他の姿勢の変化等の運動を行うと、３つの圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃの検出する圧力値は様々に変化する。
【００６０】
本実施例で使用している３つの圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃは、力が加わることによって距離が離れる２枚の導電板からなるコンデンサを含み、このコンデンサを、無安定マルチバイブレータ回路に組み込んだ構成となっている。そして前記コンデンサの容量変化により無安定マルチバイブレータ回路の出力周波数が変化し、この周波数の変化により圧力を検出している。具体的には０ｋｇから７０ｋｇの圧力の変化が、およそ２０ＫＨｚ〜１４ＫＨｚのクロック信号となって出力されている。
【００６１】
このような入力ボード３０の具体的なブロック図を示したものが図３（Ａ）であり、インターフェイスについてより具体的に回路図を示したものが図３（Ｂ）である。図３（Ａ）に示すように入力ボード３０は、３つの圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃと、各センサの出力する周波数の変化をクロック信号に変換するインターフェース３５と電源３６とを含んで形成されている。
【００６２】
さらに図３（Ｂ）に示すように、インターフェイス３５は、各センサーからの入力を切り替える切替スイッチ３３と、基準クロックを出力する基準クロック回路４２と、センサーが出力する１パルス当たりの基準クロック数をカウントする８ビットバイナリカウンタ３７と、８ビットバイナリカウンタ３７の出力をラッチするラッチ回路３８と、８ビットバイナリカウンタ３７及びラッチ回路３８の動作制御を行うコントローラ３９とを含んで構成されている。
【００６３】
そして、運動判定部１００のＩ／Ｏポート９２に、前記インターフェース３５を接続することによって、運動判定部１００は各センサー３４ａ、３４ｂ，３４ｃの検出する圧力の情報を得ることが出来る。
【００６４】
次に、運動判定部１００の各部の詳しい機能及び作用と運動判定の原理について詳しく説明する。
【００６５】
プレーヤが入力ボード３０に乗り運動を行うと、３つの支持点に設けられた圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃが圧力を検出する。例えばプレーヤがボード３０上で右に傾くと圧力センサ３４ａで検出される圧力が増え、圧力センサ３４ｂで検出される圧力が減る。またプレーヤがジャンプするときは、ジャンプ開始直前はプレーヤの踏み込み力により各点の圧力が増え、ジャンプ時はボードに力が掛からない状態なので、各点の圧力値が０となる。このようにプレーヤの運動により各点の圧力値は様々に変化する。
【００６６】
本願の発明者は、検出圧力とプレーヤの運動とは密接な関係にあり、判定対象となる運動を限定すると、前記圧力よりプレーヤの運動が判定対象となる運動のいずれに該当するかを特定できることを見いだした。そこで、前記判定対象となる運動における各点の圧力値及びその変化を測定する実験により、プレーヤの運動と各点の圧力値及びそのデータの変化に一定のパターン性を見い出した。従って、本実施の形態の運動判定装置では、前記限定した判定対象となる運動と、その運動について前記パターンから割り出した判定条件を、運動判定部１００の第一判定条件記憶部１１０、第二判定条件記憶部１５０に、予め記憶させておき、その判定条件に基づきプレーヤの運動を判定するよう構成した。
【００６７】
具体的には、プレーヤの前後左右への動きを特定するのに、必要な判定条件が第一判定条件記憶部１１０に、しゃがんだり、ジャンプしたりというさらに詳細な運動を特定するのに、必要な判定条件が第二判定条件記憶部１５０に格納されている。
【００６８】
前者の判定には、後述する仮想ボードの傾きを用いており、後者の判定には、前者の判定結果と圧力値の時間的変化（以下圧力値の遷移という）を用いている。
【００６９】
すなわち前者の判定を行う場合は、傾き演算部１２０が、入力ボード３０で検出した圧力値に基づき仮想ボードの傾きを求める演算を行い、第一判定部１３０は、第一判定条件記憶部１１０に記憶されている判定条件と前記仮想ボードの傾きに基づき、プレーヤの運動を判定するよう形成されている。
【００７０】
また後者の判定を行う場合には、圧力遷移記憶部１４０が、プレーヤの運動による圧力値の遷移を記憶する。次に、第二判定部１６０は、第一判定部１３０の判定結果及び第二判定条件記憶部１５０に記憶されている判定条件と圧力値の遷移に基づきプレーヤの運動を判定する。
【００７１】
仮想ボードの傾き及び圧力値の遷移と、プレーヤの運動との関係については後で詳細に説明することにして、まず傾き演算部１２０が仮想ボードの傾きを演算する機能について詳しく説明する。
【００７２】
傾き演算部１２０は、３つの支持点の平面座標であるｘ，ｙをｘ座標、ｙ座標とし、３つの支持点に加わる圧力をｚ座標とするような仮想平面（以下仮想ボードと呼ぶ）を想定し、水平面（ｘｙ平面）に対する傾きを表すパラメータを演算するよう構成されている。
【００７３】
傾き演算部１２０が行う仮想ボードの傾きを表すパラメータの演算方法について、図４、５、６、に基づき説明する。
【００７４】
図４（Ａ）（Ｂ）は、センサ３４ａ、３４ｂ、３４ｃの水平位置である３つの支持点の平面座標をｘ座標、ｙ座標とし、３つの支持点のセンサの検出圧力値をｚ座標としてｘｙ平面図に表したものである。なお、圧力が０のときセンサ３４ａ、３４ｂ、３４ｃはｘｙ平面上にあるものとし、このときの重心を原点とする。
【００７５】
図４（Ａ）に示すＡ、Ｂ，Ｃは圧力が加わっていない場合の圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃのそれぞれの位置を表しており、この場合は各点はｘｙ平面上に位置している。
【００７６】
図４（Ｂ）は各点に圧力が加わった場合で、Ａ^'，Ｂ^'，Ｃ^'はそれぞれ圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃの仮想位置を表している。この場合Ａ^'，Ｂ^'，Ｃ^'のＸ座標であるｘ^'１、ｘ^'２、ｘ^'３、Ｙ座標であるｙ^'１、ｙ^'２、ｙ^'３は図４（Ａ）のＡ，Ｂ，ＣのＸ座標であるｘ１、ｘ２、ｘ３、Ｙ座標であるｙ１、ｙ２、ｙ３と等しい。Ａ^'，Ｂ^'，Ｃ^'のＺ座標であるｚ^'１、ｚ^'２、ｚ^'３、は各センサの出力する圧力値である。
【００７７】
図５（Ａ）は前記ＡＢＣ及びＡ^'Ｂ^'Ｃ^'をｘｙｚの３次元空間上に表した図である。
【００７８】
ここにおいて３点ＡＢＣを含む平面をα、３点Ａ^'Ｂ^'Ｃ^'を含む平面をα^'とすると、この平面α^'が仮想ボードを含む仮想平面である。この仮想平面α^'は各センサの出力する圧力値に応じて様々な傾きをとる。この傾きは後述するようにプレーヤの運動と密接に関連しているので、この傾きに基づきプレーヤの運動を判定することが出来る。
【００７９】
本実施例の傾き演算部１２０では、この傾きを計量化するためにＣ^'Ａ^'ベクトルとＣ^'Ｂ^'ベクトルの外積ベクトルであるＣ^'ベクトルを求めている。Ｃ^'Ａ^'ベクトル＝（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）、Ｃ^'Ｂ^'ベクトル＝（Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ）とすると、外積ベクトルであるＣ^'ベクトル＝（Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚ）は
Ｃｘ ＝ Ａｙ × Ｂｚ ー Ａｚ × Ｂｙ
Ｃｙ ＝ Ａｚ × Ｂｘ ー Ａｘ × Ｂｚ
Ｃｚ ＝ Ａｘ × Ｂｙ ー Ａｙ × Ｂｘ
で求められる。
【００８０】
このＣ^'ベクトルは３点Ａ^'Ｂ^'Ｃ^'を含む仮想平面に対して垂直となるので、図５（Ａ）に示す仮想平面の法線ベクトルμと、その方向が等しくなる。このＣ^'ベクトルを、図５（Ｂ）に示すように、原点を始点としてｘｙ平面上に投影すると、Ｃ^'ベクトルの終点は点Ｅ（Ｃｘ、Ｃｙ、０）に投影される。本実施例では、ｙ軸方向を前後とし、ｘ軸方向を左右として、このＯＥベクトルを仮想ボードの傾きを表すパラメータとしている。
【００８１】
次に圧力遷移記憶部１４０、及び第二判定部１６０について説明する。
【００８２】
圧力遷移記憶部１４０は、入力ボード３０から入力される各点の圧力値及び各点の圧力値から前記仮想ボードに垂直にかかる圧力値を、所与の時間分記憶するよう構成されている。前述したように第二判定条件記憶部１５０には、圧力値の遷移よりプレーヤの運動を判定するための条件が記憶されているので、第二判定部１６０は、この判定条件に基づき前記圧力遷移記憶部１４０に記憶された圧力値の遷移から、プレーヤの運動を判定するよう構成されている。
【００８３】
仮想ボードに対して垂直にかかる圧力値の演算方法を図６に基づき説明する。
【００８４】
本実施例の圧力遷移記憶部１４０では、ＣＰＵの演算の負荷を軽減するために、前記仮想ボードにかかる圧力値を、次のような面積の演算により求めている。
【００８５】
図６のＡ^'，Ｂ^'，Ｃ^'は、図４（Ｂ）と同様、それぞれ圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃの仮想位置を表している。Ａ^''、Ｂ^''、Ｃ^''は、それぞれ圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃの出力値を、点Ａ^'、Ｂ^'、Ｃ^'のＸ座標、Ｙ座標に足し込んで求めた点である。
【００８６】
すなわち、Ａ^'（ｘ_'１、ｙ_'１、ｚ_'１）、Ｂ^'（ｘ_'２、ｙ_'２、ｚ_'２）、Ｃ^'（ｘ_'３、ｙ_'３、Ｃ_'３）、Ａ^''（ｘ_''１、ｙ_''１、ｚ_''１）、Ｂ^''（ｘ_''２、ｙ_''２、ｚ_''２）、Ｃ^''（ｘ_''３、ｙ_''３、Ｃ_''３）とすると、前記ｚ_'１、ｚ_'２、ｚ_'３は、それぞれ圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃの出力値となる。従って、前記各値は以下の式で求められる。
【００８７】
ｘ_''１ ＝ ｘ_'１ ＋ ｚ_'１
ｙ_''１ ＝ ｙ_'１ ＋ ｚ_'１
ｚ_''１ ＝ ｚ_'１
ｘ_''２ ＝ ｘ_'２ ＋ ｚ_'２
ｙ_''２ ＝ ｙ_'２ ＋ ｚ_'２
ｚ_''２ ＝ ｚ_'２
ｘ_''３ ＝ ｘ_'３ ＋ ｚ_'３
ｙ_''３ ＝ ｙ_'３ ＋ ｚ_'３
ｚ_''３ ＝ ｚ_'３
この様にして求められた各値に基づき、三角形Ａ^''Ｂ^''Ｃ^''の面積を演算して、その値を仮想ボードにかかる圧力値として用いる。
【００８８】
なお、圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃによって検出される圧力値はプレーヤの運動が同じであっても、プレーヤの体重が異なれば当然異なってくる。プレーヤの運動によってボードにかかる圧力はプレーヤの体重に比例する。このため、本実施例では判定条件をモデル体重値で設定し、傾き演算部１２０及び圧力遷移記憶部１４０では、プレーヤの体重を基に、圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃによって検出される圧力値を以下のように補正している。なお、プレーヤの体重はプレーヤの静止状態の検出圧力値により定めている。
【００８９】
モデル体重値をＷ１、プレーヤの体重値をＷ２、各圧力センサの検出値をＳａ、Ｓｂ、Ｓｃとすると、その補正値であるＳａ^'、Ｓｂ^'、Ｓｃ^'は、
Ｓａ^' ＝ Ｓａ × Ｗ１ ÷ Ｗ２
Ｓｂ^' ＝ Ｓｂ × Ｗ１ ÷ Ｗ２
Ｓｃ^' ＝ Ｓｃ × Ｗ１ ÷ Ｗ２
で求められる。
【００９０】
このように本実施例では、各圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃの検出値に上記のような補正を行ってから仮想平面の傾きを表すパラメータや仮想平面に垂直にかかる圧力値を演算し、プレーヤの運動の判定を行っているので、プレーヤの体重にかかわらず、予め設定された判定条件に従って、プレーヤの運動を判定することが出来る。
【００９１】
ところで、この様にして運動を認識する上で重要なことは、得られる情報と予想される運動が１対１で結びついているのではない点である。すなわち、得られる情報から予想される運動は複数あり、そのいずれに該当するかをどの様にして判定するのかが問題となる。本実施の形態の運動判定部１００では、予め判定したい運動内容に応じて判定対象となる運動を特定することにより前記問題点を解決しており、この点が本発明の重要なポイントでもある。
【００９２】
例えばサーフィンとボクシングの運動を想定した場合、サーフボードによって右に曲がろうとする運動とパンチを右に避ける運動は似たようなセンサ出力になる。従って、予め判定の対象となる運動をサーフィンにおける各種運動又はボクシングにおける各種運動のいずれか一方に特定することによって、プレーヤの運動を正確に判定することが出来る。この様に、判定する運動の種類を特定することによって、得られる情報と予想される運動を１対１で結びつけることができ、限られた情報で、プレーヤの運動を正確に判定することが出来る。
【００９３】
従って、運動の内容に応じて、センサ出力とプレーヤの運動との関係を調べることにより、より的確にプレーヤの運動を判定することが出来る。
【００９４】
図７、８、９であげた例は、ボクシング等の格闘技を想定して、前記仮想ボードの傾き及び圧力値の遷移を測定した実験結果を、グラフにしてパターン性を調べたものである。
【００９５】
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃによって検出される圧力値の補正値Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの時間的遷移を表したグラフである。また図７（Ｄ）は前述した仮想ボードに垂直方向に加わる圧力値Ｓｄの時間的遷移を表したグラフである。
【００９６】
これらのグラフは、横軸が時間、縦軸がプレーヤが入力ボード３０に乗って静止している状態を基準位置０としたときの各センサの出力値（本実施の形態の運動判定装置では各センサの出力波形をプレーヤの体重に基づき補正したもの）を表している。従って、例えばプレーヤが静止状態から右によける運動をすると、図７（Ａ）の出力波形は＋方向に、図７（Ｂ）の出力波形は−方向にふれることになる。
【００９７】
また図７（Ｅ）は仮想ボードの傾きとプレーヤの運動との関係を表すｘｙ平面図であり、ｆベクトルは時間ｔ₁のときの仮想ボードの傾きを表すパラメータである。すなわちｆベクトルは、前述した外積ベクトルをｘｙ平面上に投影したベクトルである。
【００９８】
この図７（Ｅ）のｘｙ平面図が示す仮想ボードの傾きとプレーヤの運動との関係について、図８を用いて明らかにする。
【００９９】
図８は、図７（Ｅ）と同様に、仮想ボードの傾きとプレーヤの運動との関係を表すｘｙ平面図である。このグラフのｆa，ｆb，ｆc，ｆd，ｆeの各ベクトルは、図７（Ｅ）のｆベクトルと同様、プレーヤの様々な運動時における、仮想ボードの傾きを表すパラメータである。
【０１００】
またこのグラフの鎖線で区切られた各領域ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）であらわすと、前記各領域は、プレーヤの各運動に特有の範囲を表している。すなわち、仮想ボードの傾きを表すパラメータであるｆa〜ｆeの各ベクトルの終点が前記領域のいずれに属するかによって、プレーヤの運動が特定できる。
【０１０１】
プレーヤの運動によって生じるベクトルの終点がｆaベクトルのように（ａ）の範囲内にある場合は、仮想ボードの傾きの変化が小さいので、プレーヤは上体の小さな運動（フットワーク）かまたは、入力ボード３０に対して垂直な動き（しゃがむ、ジャンプ）をしている。このとき（フットワーク）であるか（しゃがむ）であるか（ジャンプ）であるかは後述する各点の圧力値の遷移に基づき判断している。
【０１０２】
プレーヤの運動によって生じるベクトルの終点がｆbベクトル又はｆcベクトルのように、（ｂ）または（ｃ）の範囲内にある場合は、左右横方向に大きな変化が生じているので、プレーヤはパンチ等を左右に避ける運動か歩行運動をしている。この場合もいずれの運動であるかは、後述する各点の圧力値の遷移に基づき判断している。
【０１０３】
プレーヤの運動によって生じるベクトルの終点がｆeベクトルのように、（ｅ）の範囲内にある場合は、仮想平面は後ろ方向に大きく傾いているので、プレーヤは後ろ方向にパンチ等を避ける運動をしている。このとき傾きの大きさは運動の大きさを表している。
【０１０４】
プレーヤの運動によって生じるベクトルの終点がｆdベクトルのように、（ｄ）の範囲内にある場合は、仮想平面は前方向に大きく傾いているので、プレーヤは前方向にパンチ等を避ける運動（例えば、頭を下おろす運動）をしている。このとき傾きの大きさは運動の大きさを表している。
【０１０５】
このように仮想ボードの傾きによってプレーヤの運動は大まかに特定される。特に前後左右への傾き（避ける運動）はほぼ特定される。
【０１０６】
では避ける運動以外の運動、例えばしゃがむ、ジャンプ、フットワークの区別、左右に避ける運動と歩行運動の区別はどの様にするのであろうか。本実施の形態の運動判定装置では、そのような場合は、仮想ボードの傾きと各点の圧力値の遷移とを組み合わせることにより判定している。
【０１０７】
図９、図１０を用いて、そのような場合にどの様に判定されるのか説明する。図９はしゃがんだ場合のグラフである。プレーヤが直立の状態からしゃがむときは、仮想ボードの傾きが一定の範囲内で、圧力が一定以上ある状態である。従って、仮想ボードの傾きの範囲を図９（Ｅ）のｆベクトルの終点の属する範囲で判断し、圧力の状態をを図９（Ａ）〜（Ｄ）のグラフに示される各点の圧力値の遷移に基づき判断している。
【０１０８】
まず、図９（Ｅ）のｆベクトルの終点は図８に示す（ａ）の範囲内にあるので、プレーヤは上体の小さな運動（フットワーク）かまたは、入力ボード３０に対して垂直な動き（しゃがむ、ジャンプ）をしていると判断される。このとき（フットワーク）であるか（しゃがむ）であるか（ジャンプ）であるかは（Ａ）〜（Ｄ）のグラフに示される各点の圧力値の遷移に基づき判断している。図９（Ａ）〜（Ｄ）のｔ２において、一定以上の圧力値が検出されているので、この時点で、しゃがんだ状態であると判定される。
【０１０９】
一般に、プレーヤがある方向に避けたとき、その前に避けた方向と、１８０゜反対方向に踏み込みのための力が加わっている。この力は動作が機敏であれば大きくなる力である。同様にしゃがむ場合も、その前に傾きが小さくなり圧力が低くなる状態がある。
【０１１０】
このように意図的な運動には必ずその前に踏み込むための力（動作しようとする方向と反対の向き）が存在している。この力を認識することによって、意図的な運動と、無意識な運動或いは体の揺れと区別できる。
【０１１１】
またジャンプは入力ボード３０に圧力が係らない状態である。その後の着地は、逆にジャンプを認識した後に、入力ボード３０に力が掛かる状態である。また、ジャンプの高さは、ジャンプする直前の圧力値（踏み込み）より求められる。
【０１１２】
図１０は歩行運動の場合のグラフである。図１０（Ｅ）のｆベクトルの終点は図８に示す（ｃ）の範囲内にあるので、プレーヤは左右に避ける運動か歩行運動をしていると判断される。このとき左右に避ける運動であるか、歩行運動であるかは（Ａ）〜（Ｄ）のグラフに示される各点の圧力値の遷移に基づき判断している。
【０１１３】
プレーヤが歩行運動をするときは、図１０に示すようなプレーヤの体重の範囲内で右（Ａ）と左（Ｂ）に交互に圧力が移動する特有の波形図を示す。足をあげたときは、乗る人の体重によって、圧力の移動する幅が一定の範囲内であるので体の揺れ等と区別が可能である。従って、検出波形がそのようなパターンを示したら、歩行運動と判断する。
【０１１４】
本実施例の運動判定部１００ではこのように、予め判定の対象となる運動を特定したうえで、仮想ボードの傾きと各点の圧力値の遷移とを組み合わせることによりプレーヤの運動の判定を行っている。
【０１１５】
図１１は運動判定部１００が判定を行うときの手順を示したフローチャート図である。
【０１１６】
まず傾き演算部１２０が仮想ボードの傾きを表すパラメータであるｆベクトルを演算する（ステップ１０）。次に第一判定部１３０はｆベクトルが図８の（ａ）〜（ｅ）のいずれの領域に属するかを判定する（ステップ２０）。
【０１１７】
このときｆベクトルの属する領域が（ｄ）又は（ｅ）であれば前述したように前又は後ろに避ける運動をしていると特定出来る。しかしｆベクトルの属する領域が（ａ）又は（ｂ）又は（ｃ）であれば前述したように数種類の可能性があり運動を特定することが出来ない。従って、ｆベクトルから運動を特定可能であるかどうか判断し（ステップ３０）、可能であれば第一判定部１３０は、ｆベクトルのみからプレーヤの運動を判定し（ステップ４０）、特定不可能であれば、第二判定部１６０はｆベクトルから推定される数種類の運動について圧力値の遷移を判定してプレーヤの運動を判定する（ステップ５０）。
【０１１８】
なお、本実施の形態の運動判定装置の入力ボード３０では、３つの圧力センサ３４ａ，３４ｂ、３４ｃは、正三角形の各頂点にあたる位置に配置されて、ステップ３２を支持しており、プレーヤが入力ボード３０に乗ってプレーを行う際、足の位置がその正三角形に入るように形成されている。しかし、三角形の大きさはこれに限られず、運動判定装置が用いられるゲームやシミュレータ、測定したい運動の内容によっては配置される位置や、その位置によって決定される。
【０１１９】
さらに圧力センサの個数も３個に限られない。体全体としての傾きを調べるには最低３個で可能であるが、より詳細に調べるためにそれ以上設けるようにしてもよい。とくに各点の荷重値の遷移は測定点が多いほどプレーヤの運動を細かに調べることができるため、圧力センサを多く設けることが好ましい。このとき荷重値の遷移は全ての点で測定し、傾きはその中の適当な点をいくつか選んで演算するようにしてもよい。また状況に応じて、前記適当な点の設定をかえられるように形成してもよい。
【０１２０】
また本実施例では圧力値の遷移を判定条件として第二判定条件記憶部１５０に記憶させておいて、それに適合するかどうかで判定を行っていたが、図７、９、１０の（Ａ）〜（Ｄ）のようなプレーヤの運動に特有な各種波形パターンを予めメモリに記憶させておいて、検出された波形と照合することによって判定するようにしてもよい。
【０１２１】
図１２にはこのような構成としたときの機能ブロック図が示されている。図１のブロック図と比較すると、第二判定条件記憶部１５０の代わりに波形メモリ１７０が設定された構成となっている。第二判定部１６０では第一判定部１３０の判定結果に基づき、圧力遷移記憶部１４０に記憶された圧力値の遷移を読み出して、波形メモリ１７０に記憶されている波形パターンと照合することにより、プレーヤの運動の判定を行っている。
【０１２２】
また本実施例ではプレーヤの運動による圧力値の変化を仮想ボードの傾きとして求めたが、圧力センサの検出値から重心を演算して、その重心によりプレーヤの運動を判定するようにしてもよい。
【０１２３】
２．第二の実施の形態
次に本発明の運動判定装置を用いたゲーム装置の好適な実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【０１２４】
図１３には、本発明が適用された業務用格闘技ゲーム装置の好適な一例が示されている。
【０１２５】
この３次元ゲーム装置は、ゲーム画面（視界画像）が映し出されるディスプレイ４０と、ゲーム音声が出力されるスピーカー５０ａ、５０ｂとを含む。そしてプレーヤがゲーム操作を行う操作部として、釦やレバー等で構成される手動操作部２０と、プレーヤが足で乗り運動を行い入力する入力ボード３０で構成されている。
【０１２６】
なお、本実施例のゲーム装置では、プレーヤがコンピュータの操作する敵ゲームキャラクタと対戦することもできるし、マルチプレーヤゲームとして、２人のプレーヤ同士がお互いのゲームキャラクタを戦わせることもできる。後者の場合は２台のゲーム機が連結されて、各プレーヤは同一のゲーム空間をそれぞれのディスプレイに見ながら、ゲームを行う。
【０１２７】
ゲームが開始されるとプレーヤは、図１４（Ａ）に示すゲームキャラクタ５１４、５１６から自己のゲームキャラクタを選択し、図１４（Ｂ）に示すようなゲーム画面を見ながら自己のゲームキャラクタ５１０の動作を指示し、敵ゲームキャラクタ５１２との対戦を行う。
【０１２８】
この様なゲーム装置では、いかにゲームキャラクタを動かし、ゲーム画面上に再現するかがゲームの面白味を左右する重要なポイントとなる。
【０１２９】
従来、このようなゲーム装置には、レバーや釦のみからなる手動操作部２０のみで、プレーヤが足で乗り運動を行うことにより入力する入力ボード３０は設けられていなかった。従って、プレーヤは図１３に示す手動操作部２０のみでゲームキャラクタの動作を入力していた。具体的には、レバー２８といずれかのボタンを組み合わせて操作することによりゲームキャラクタを前後左右に動かしたり、ジャンプさせたり、しゃがませたりしていた。
【０１３０】
しかし、方向指示手段としてレバー２８、複数のボタン等を用いた場合に、指示できる方向の数は限られている。例えばゲーム画面上にＸＹ軸が設定され奥行き方向にＺ軸が設定されている場合に、ＸＺ平面上での移動を１つのレバー２８で行わせると、このレバー２８を用いてゲームキャラクタをジャンプさせたりしゃがませたりすることはできない。しかし従来は、釦とレバー２８の操作を組み合わせることにより、このような入力（ジャンプ、しゃがむ）をおこなっていたため、操作が複雑化してしまい、ゲームキャラクタの動きと操作が遊離してわかりにくいものであった。
【０１３１】
さらに釦とレバー２８の操作のみではゲームキャラクタの動きが限定されてしまい、その場で避ける運動や、姿勢の変化等は操作入力出来なかった。
【０１３２】
また、実際にプレーヤがゲームキャラクタと同様にうごきながら、敵ファイターと戦うという模擬体験はできなかった。
【０１３３】
ところが本実施の形態のゲーム装置では、入力ボード３０上でプレーヤ自身がジャンプしたりしゃがんだりすることでＹ軸方向の入力がおこなえ、その場で避ける運動や、姿勢の変化等もプレーヤが該動作を行うことで入力できる。従って、ＸＺ平面上の移動はレバー操作によっておこない、ＸＹ平面の移動は、プレーヤの動作（ジャンプ、しゃがむ）で行う。
【０１３４】
すなわち、ゲームキャラクタの姿勢（前後左右に避けたり傾いたりする運動）や、ジャンプしたりしゃがませたり（上下方向の運動）などの入力は、プレーヤが入力ボード３０上で当該動作を行うことによって入力する。
【０１３５】
また、パンチボタン２２を押すことで、自己のゲームキャラクタが相手キャラクタに対してパンチ攻撃を加えることができる。また、キックボタン２４を押すことで、相手キャラクタに対してキック攻撃を加えることができる。また、投げボタン２６を押すことで、相手キャラクタを投げ飛ばすことが可能となる。但し、この投げボタン２６はゲームキャラクタ間の距離が所定値より小さい場合にのみ投げボタンの機能を果たすものである。
【０１３６】
このようにプレーヤは、手動操作部２０及び入力ボード３０よりゲームキャラクタの動作を入力し、対戦型のゲーム（格闘技ゲーム）を楽しむ。
【０１３７】
図１５には、実施例の業務用格闘技ゲーム装置の機能ブロック図が示されている。
【０１３８】
実施例の業務用格闘技ゲーム装置は、プレーヤ操作部１０と、運動判定部１００、ゲーム演算部２００と、ディスプレイ４０とを含んで構成されている。
【０１３９】
前記プレーヤ操作部１０は、レバー２８、パンチボタン２２、キックボタン２４、投げボタン２６等の手動操作部２０と、プレーヤが足で乗り運動することにより入力する入力ボード３０とで構成される。レバー２８、ボタン２２、２４、２６等の手動操作部２０からの入力信号は、ゲーム演算部１００のゲーム空間設定部１１０に入力される。
【０１４０】
また入力ボード３０は、図２に示すようにプレーヤの乗る載置台であるステップ３２と、ステップ３２に加わる圧力を検出する３個の圧力センサ３４ａ、３４ｂ、３４ｃを含んで構成され、圧力検出手段としても機能するよう構成されている。プレーヤがステップ３２の足マーク３１上に立ち、前後左右に避けたり傾いたりする運動や、ジャンプ等の運動を行うと、圧力センサ３４ａ、３４ｂ、３４ｃは運動に伴う圧力を検出する。
【０１４１】
入力ボード３０で検出された圧力は、まず運動判定部１００に入力され運動の判定がおこなわれ、運動判定部１００の判定結果が、ゲーム演算部２００に入力される。
【０１４２】
運動判定部１００は、入力ボード３０で検出された圧力に基づきプレーヤの行った運動を判定する運動判定手段として機能し、第一判定条件記憶部１１０、傾き演算部１２０、第一判定部１３０、圧力遷移記憶部１４０、第二判定条件記憶部１５０、第二判定条部１６０を含んで構成されている。各部の機能は第一の実施の形態と同様なので具体的な説明は省略する。
【０１４３】
ゲーム演算部２００は、あらかじめ決められたプログラムと前記手動操作部２０からの操作信号及び運動判定部１００の判定結果とに基づき動作するものであり、ゲーム空間設定部２１０、表示物情報記憶部２１２、画像合成部２２０を含んで構成されている。
【０１４４】
ゲーム空間設定部２１０は、手動操作部２０からの操作信号すなわち、プレーヤがレバー２８、ボタン２２〜２６、また運動判定部１００の判定結果によりどのような動作指示を行ったかの情報を受け付け、これらの情報を一時的に格納し記憶する（以下、これらの情報を動作指示情報と呼ぶ）。さらにゲーム空間設定部２１０には、現在、ゲームキャラクタ、ゲーム設定等がどのような状態にあるかについての情報が記憶される。即ち、基本姿勢状態、相手から攻撃を受けている状態、相手に対して攻撃している状態、ジャンプ中、回避動作中、投げ動作中等の状態情報が記憶されている。更に、相手ゲームキャラクタとの距離についても状態情報として記憶されている。
【０１４５】
ゲーム空間設定部２１０は、動作指示情報と、状態情報とに基づいて、ゲームキャラクタがどのような動作を行うかを決定する。即ち、まず手動操作部２０及び運動判定部１００からの入力を受け付けられるか否かを状態情報に基づいて判断する。そして、入力を受け付けた場合には、手動操作部２０及び運動判定部１００からの入力、ゲームキャラクタ間の距離等に基づいてゲームキャラクタをどのように動作させるかを決定する。例えば、投げボタン２６が押され、ゲームキャラクタ間の距離が所定値以内であれば、ゲームキャラクタが相手をなげる動作をするという決定をする。また、ゲームキャラクタ間の距離が所定値以上であれば投げボタン２６の入力は無効となる。
【０１４６】
ゲーム空間設定部２１０がゲームキャラクタの動作を決定すると、ゲーム空間設定部２１０内の動作パターン発生部２１４は、この決定された動作のパターンを発生する。例えば、しゃがむ動作が決定された場合には、ゲームキャラクタの姿態（体全体、手、肩、肘、手首、足等）が図１６（Ａ）の状態から図１６（Ｂ）の状態に変化するような動作パターンを発生する。また、さらにジャンプが決定された場合には、ゲームキャラクタの姿態（体全体、手、肩、肘、手首、足等）は図１６（Ｂ）の状態から図１６（Ｃ）の状態に変化するような動作パターンを発生する。
【０１４７】
表示物情報記憶部２１２には、表示物であるゲームキャラクタの頭部、胴体、手足及び剣等についての座標情報、回転情報、該表示物を表すオブジェクトを指定する情報であるオブジェクトナンバー（以下、これらの情報を表示物情報と呼ぶ）が記憶されている。本実施例では、ゲームキャラクタの頭部、胴体、手足及び剣等の表示物を表すオブジェクトは、複数のポリゴンを組み合わせることで表現されている。
【０１４８】
ゲーム空間設定部２１０は、動作パターン発生部２１４から発生した動作パターンに基づいて、表示物情報記憶部２１２に記憶される表示物情報を１フィールド（１／６０秒）毎に更新する。そして、この更新された表示物情報は、画像合成部２２０に出力される。
【０１４９】
なお、ゲーム空間設定部２１０では、例えばパンチと敵ゲームキャラクタとのヒットチェック等の演算も行われ、ヒットした場合にはヒットに応じた演算処理（ヒットされたゲームキャラクタの体力ポイントを下げる等）も行われる。
【０１５０】
また、画像合成部２２０は、ポリゴンにより表される画像情報を供給する３次元演算部２３０、各オブジェクトの画像情報が記憶されたオブジェクト画像情報記憶部２６０、３次元演算部２３０から入力されるポリゴンの情報に基づいてポリゴン内の画像情報を求める画像描画部２４０を含んで構成されている。
【０１５１】
画像合成部２２０内のオブジェクト画像情報記憶部２６０には、ゲーム空間設定部２１０から入力された表示物情報の中のオブジェクトナンバーにより指定されるオブジェクトの画像情報が記憶されている。
【０１５２】
３次元演算部２３０は、このオブジェクトナンバーに基づきこのオブジェクト画像情報を読み出す。ここで、オブジェクトは、ゲームキャラクタの頭部、胴体、手足及び剣等に対応して設けられており、このオブジェクトは複数のポリゴンの集合となる。３次元演算部２３０は、オブジェクトを複数のポリゴンに分解し、これらポリゴンの頂点座標情報、頂点テクスチャ座標情報等（以下、これらの情報をポリゴン情報と呼ぶ）等に対して視点座標系への透視変換、クリッピング処理、ソーティング処理等を施す。そして、処理後のポリゴン情報は画像描画部２４０に送られる。
【０１５３】
画像描画部２４０では、ポリゴン情報に含まれる頂点座標情報、テクスチャ座標情報等に基づいて、ポリゴン内部の色、輝度等の画像情報を求める演算を行う。これにより、視界画像（ゲーム画面）を構成する全ての画像の情報が求められ、求められた画像はディスプレイ４０により画像表示され、これにより視界画像が形成される。
【０１５４】
この様にプレーヤが画面上のゲームキャラクタの動作を入力するゲーム装置においては、釦やレバー等の操作でなく、プレーヤ自身の動作によって画面上のキャラクタの動作の入力を行うことが出来るようになる。従って、釦やレバーのみの入力に比べて幅広い動作の入力が可能となり、しかもプレーヤの動きはゲームキャラクタの動きに対応しているので、プレーヤは違和感なくゲーム操作がおこなえ、ゲームキャラクタと一体となって体全体でゲームを楽しむことが出来る。
【０１５５】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で各種の変形実施が可能である。
【０１５６】
例えば前記実施例では、入力ボード３０を入力装置の一部として用いていたが、入力ボード３０のみをゲーム入力とするゲーム装置でもよい。また前記実施例では、入力ボード３０をゲームキャラクタの動作を入力するために用いたが、ゲームキャラクタが登場せずプレーヤ自身が各種運動や動作の模擬体験を楽しむゲームでもよい。
【０１５７】
また例えば、前記実施例では格闘技ゲーム装置を例に取り説明したが、スキーやスケートボードや仮想的な乗り物（フライングボード）等の体の傾きや体重移動を伴うゲームや、よける運動を伴うゲームやその他座禅ゲーム（動きをチェックする）等にも利用が可能である。
【０１５８】
例えば宇宙空間を自在に飛行するフライングボードを操縦するゲームでもよい。本発明の入力ボードを入力装置として用いれば、前述したような仮想ボードをフライングボードにみたてて、その力の掛かる向きと大きさにより、移動方向を決定することが出来る。このようなゲーム装置の場合、画面上には隕石や浮遊物や宇宙船が登場し、プレーヤは入力ボード３０に乗り、重心移動を行うことによって、フライングボードを操縦し障害物を避けながら飛行を行うゲームを楽しむ。
【０１５９】
また、ゲームに限らないシミュレーション装置の入力装置としての利用も可能である。たとえば入力ボード上での人の運動を再現し、画像表示する装置として様々な分野に用いることが出来る。また入力ボード上での人の運動を測定することができるので、その結果を評価することにより、様々なスポーツの練習装置としても応用できるし、運動機能評価や訓練用の医療器具にも応用できる。
【０１６０】
本発明によれば、プレーヤの歩く、ジャンプ、しゃがむなどの運動状態や、姿勢などを判定することが可能なので、プレーヤの当該動作をそのまま各種スポーツ等のシミュレーション装置の入力として用いることできる。従って、プレーヤは実際に競技をしているような模擬体験を楽しむことが出来るシミュレーション装置の提供が可能となる。さらにプレーヤの動きを画面上に再現することも可能となるので、プレーヤは自分の動きが画像に反映されるのを見ながら臨場感にあふれる模擬体験を楽しむことが出来るようになる。
【０１６１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の運動判定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の運動判定装置の入力ボードの説明図である。
【図３】同図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態の運動判定装置の入力ボードの具体的構成を示すブロック図である。
【図４】同図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態の運動判定装置の仮想ボードの傾きを説明するためのセンサの位置を表すｘｙ平面図である。
【図５】同図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態の運動判定装置の仮想ボードの傾きを説明するための３次元空間図である。
【図６】本発明の実施の形態の運動判定装置の仮想ボードに対して垂直にかかる圧力値の演算方法の説明図である。
【図７】同図（Ａ）〜（ｄ）は、プレーヤの運動によって生じる圧力値の遷移のグラフであり、同図（Ｅ）は仮想ボードの傾きとプレーヤの運動との関係を表すｘｙ平面図である。
【図８】プレーヤの運動と仮想ボードの傾きとの関係を説明するためのｘｙ平面図である。
【図９】同図（Ａ）〜（ｄ）は、プレーヤの運動によって生じる圧力値の遷移のグラフであり、同図（Ｅ）は仮想ボードの傾きとプレーヤの運動との関係を表すｘｙ平面図である。
【図１０】同図（Ａ）〜（ｄ）は、プレーヤの運動によって生じる圧力値の遷移のグラフであり、同図（Ｅ）は仮想ボードの傾きとプレーヤの運動との関係を表すｘｙ平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態の運動判定装置の運動判定部の判定の手順を表すフローチャート図である。
【図１２】他の実施の形態の運動判定装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態の運動判定装置を業務用のゲーム装置に適用した場合の外観図である。
【図１４】同図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第二の実施の形態のゲーム装置のゲーム画面の説明図である。
【図１５】本発明の第二の実施の形態のゲーム装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】同図（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施の形態のゲーム装置のゲームキャラクタの動作の説明図である。
【符号の説明】
１０ プレーヤ操作部
２０ 手動操作部
３０ 入力ボード
３２ ステップ
３３ 切替スイッチ
３４ 圧力センサ
３５ インターフェース
３６ 電源
３７ ８ビットバイナリカウンタ
３８ ラッチ
３９ コントローラ
４０ ディスプレイ
４２ クロック回路
９２ Ｉ／Ｏポート
１００ 運動判定部
１１０ 第一判定条件記憶部
１２０ 傾き演算部
１３０ 第一判定部
１４０ 圧力遷移記憶部
１５０ 第二判定条件記憶部
１６０ 第二判定部
１７０ 波形メモリ
２００ ゲーム演算部
２１０ ゲーム空間設定部
２１２ 表示物情報記憶部
２１４ 動作パターン発生部
２２０ 画像合成部
２３０ ３次元演算部
２４０ 画像描画部
２６０ オブジェクト画像情報記憶部

Claims (7)

1. プレーヤの運動を判定する運動判定装置であって、
   プレーヤが姿勢、歩行、上下方向の運動を入力する運動入力手段と、
   前記入力手段からの入力信号に基づきプレーヤの姿勢、歩行、上下方向の運動を判定する運動判定手段とを含み、
   前記運動入力手段は、
   プレーヤが足で乗るプレーヤ載置手段と、
   前記プレーヤ載置手段を非直線的に配置された少なくとも３点の各支持点で支持し、前記各支持点に加わる圧力を検出する圧力検出手段とを含み、
   前記運動判定手段は、
   予め判定対象となる姿勢、歩行、上下方向の運動を、前記圧力検出手段の検出した前記各支持点に加わる圧力に基づき判定するため判定条件が記憶された判定条件記憶手段と、
   前記判定条件記憶手段に記憶された判定条件と圧力検出手段の検出した前記各支持点に加わる圧力とに基づき、プレーヤの姿勢、歩行、上下方向の運動を判定するプレーヤ運動判定手段と、
   前記圧力検出手段の検出した前記各支持点に加わる圧力に基づき前記各支持点の座標を仮想３次元空間に配置し、前記仮想３次元空間に配置された各支持点の座標に基づき決定される仮想平面の傾きを演算する傾き演算手段と、
   前記圧力検出手段の検出した各支持点の圧力値の遷移を記憶する圧力遷移記憶手段とを含み、
   前記判定条件記憶手段は、
   プレーヤの姿勢が、前記判定対象となる姿勢のいずれに該当するかを、前記仮想平面の傾きに基づき判定するための判定条件が記憶されている第一判定条件記憶手段と、
   プレーヤの姿勢、歩行、上下方向の運動が、前記判定対象となる姿勢、歩行、上下方向の運動のいずれに該当するかを、前記各支持点圧力値の遷移に基づき判定するための判定条件が記憶された第二判定条件記憶手段とを含み、
   前記プレーヤ運動判定手段は、
   前記傾き演算手段の演算した仮想平面の傾きと前記第一判定条件記憶手段に記憶された判定条件とに基づきプレーヤの姿勢を判定する第一判定手段と、
   前記圧力遷移記憶手段に記憶された各支持点圧力値の遷移と第二判定条件記憶手段に記
   憶された判定条件に基づきプレーヤの姿勢、歩行、上下方向の運動を判定する第二判定手段とを含むことを特徴とする運動判定装置。
2. 請求項１において、
   前記第二判定手段は、
   前記第一判定手段がプレーヤの姿勢を特定できなかった場合に、前記圧力遷移記憶手段に記憶された各支持点圧力値の遷移と第二判定条件記憶手段に記憶された判定条件に基づきプレーヤの運動が左右に傾ける姿勢であるのか歩行運動であるのかを判定することを特徴とする運動判定装置。
3. 請求項１または２において、
   前記第一判定条件記憶手段は、
   前記仮想３次元空間内に運動判定用の基準平面を想定し、前記仮想平面に基づき決定される外積ベクトルを前記基準平面上に投影した際に該投影ベクトルの基準平面上の属する領域を、前記判定対象となる運動毎に対応づけた判定条件が記憶され、
   前記第１判定手段は、
   前記傾き演算手段が演算した仮想平面に基づき決定される外積ベクトルを前記基準平面上に投影した際に該投影ベクトルが属する領域と、前記第一判定条件記憶手段に記憶された判定条件とに基づきプレーヤの姿勢を判定することを特徴とする運動判定装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記第二判定条件記憶手段は、
   前記判定対象となる運動によって生じると予測される各支持点の圧力値の遷移を表す波形データのパターンを記憶しておく波形メモリを含み、
   前記第二判定手段は、
   前記圧力遷移記憶手段に記憶された各支持点圧力値の遷移を前記波形メモリの波形パターンと照合することによりプレーヤの姿勢、歩行、上下方向の運動を判定することを特徴とする運動判定装置。
5. 請求項１〜４のいずれかの運動判定装置と、
   前記運動判定装置を介しプレーヤの入力する姿勢、歩行、上下方向の運動と、所定のゲームプログラムとに基づきゲーム演算を行い、ゲーム画面をディスプレイに表示するゲーム用演算手段とを含むことを特徴とするゲーム装置。
6. プレーヤが自ら運動を行うことにより画面上のプレーヤキャラクタの姿勢、歩行、上下方向の運動を入力する、請求項１〜４のいずれかの運動判定装置と、
   前記運動判定装置からの入力と、所定のシミュレーションプログラムに基づきプレーヤキャラクタの姿勢、歩行、上下方向の運動を演算し、画面上に前記プレーヤキャラクタ表示するシミュレーション演算手段とを含むことを特徴とするシミュレーション装置。
7. プレーヤが足で乗るプレーヤ載置手段を非直線的に配置された少なくとも３点の各支持点で支持し、前記各支持点に加わる圧力を検出し、プレーヤの姿勢、歩行、上下方向の運動を判定する運動判定方法であって、
   前記各支持点に加わる圧力を検出する圧力検出ステップと、
   予め判定対象となる姿勢、歩行、上下方向の運動を、前記検出圧力に基づき判定するために設定されている判定条件と検出された圧力とに基づき、プレーヤの姿勢、歩行、上下方向の運動を判定する判定ステップとを有し、
   前記判定ステップは、
   前記圧力検出ステップにおいて検出された前記各支持点に加わる圧力に基づき前記各支持点の座標を仮想３次元空間に配置し、前記仮想３次元空間に配置された各支持点の座標に基づき決定される仮想平面の傾きを演算する傾き演算ステップをさらに含み、
   前記判定条件として、
   プレーヤの姿勢が前記判定対象となる姿勢のいずれに該当するかを、前記仮想平面の傾きに基づき判定するための判定条件と、
   プレーヤの姿勢、歩行、上下方向の運動が前記判定対象となる姿勢、歩行、上下方向の運動のいずれに該当するかを、前記各支持点の圧力値の遷移に基づき判定するための判定条件が予めさらに設定され、
   前記判定ステップにおいて、
   前記傾き演算ステップにおいて演算された仮想平面の傾きと前記判定条件とに基づきプレーヤの姿勢を判定し、
   前記各支持点の圧力値の遷移を加味してプレーヤの姿勢、歩行、上下方向の運動を判定することを特徴とする運動判定方法。

Images