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とらふみはにうだ
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1 一般社団法人電子情報技術産業協会ディスプレイデバイス事業委員会主催フラットパネルディスプレイの人間工学シンポジウム /3/7 モバイル端末における快適な立体映像表現東京福祉大学教育学部准教授柴田隆史 1

2 講演内容視聴環境 ( 視距離 ) の違いによる視覚疲労を調べた実験視距離の違いと映像の再生位置モバイル機器を対象として視覚疲労を調べた実験観察時間の違いと映像の再生位置 2

3 近年における様々な 3D 視聴環境立体映像を様々な視聴環境 ( 視距離 ) で見るようになった視距離によって視覚疲労の程度や快適性は異なるのでは? 視距離の違いと立体像の再生位置の違いによる視覚疲労および快適性について検討した 3

4 自然視 vs. 3D ディスプレイでの立体視輻湊と調節が一致した刺激輻湊と調節が一致していない刺激自然視非交差性視差交差性視差 4

5 輻湊と調節 :3D ディスプレイでの立体視再生される立体像 display surface display surface Vergence distance Focal distance Vergence distance Focal distance 非交差性視差交差性視差 ( 立体像は画面よりも後ろに再生 ) ( 立体像は画面より手前に再生 ) 5

6 快適視域に関する二つの基準 Shibata, Kim, Hoffman, & Banks (2011), Journal of Vision 6

7 斜位 (phoria) 融像を妨げた場合の眼球の偏位であり一眼の視線が他眼の視線に対する偏位量を測定する一般に人により斜位の程度は異なり観察距離に対しても異なる視標外斜位正位内斜位 7

8 快適視域と 3D ディスプレイでの立体視 ZCSBV や Percival/Sheard comfort zone は眼鏡処方に関する知見に由来していて 3D ディスプレイ観察のためのものでないしかし 3D ディスプレイでの立体視において視覚的負担がどのように生じるのかを理解するのに役に立つだろうと考えている眼鏡処方と 3D ディスプレイでの立体視の違いは ; (1) 眼鏡処方では輻湊と調節の不一致の程度は常に一定であるが 3D ディスプレイでの立体視では様々に変わる (2) 眼鏡処方では日中の長い時間ずっと補正された状態にあるが 3D ディスプレイでの立体視では一般に明らかにもっと短い時間である 8

9 視聴環境 ( 視距離 ) の違いによる視覚疲労を調べる実験実験 1 視距離による違いはあるのか? ( 自然視 vs. 3Dディスプレイでの立体視 ) 実験 2 立体像の位置による違いはあるのか? ( 非交差性視差 vs. 交差性視差 ) 9

10 輻湊と調節を制御するディスプレイ Switchable lens assemblies and Mirror prisms 0.6 ディオプタ間隔で4つの調節力ワークスペースは 1.8 ディオプタ単焦点レンズを入れることでワークスペースを 1.2 ディオプタ分シフト Love, Hoffman, Hands, Gao, Kirby, & Banks (2009), Optics Express 10

11 タスクと刺激輻湊と調節を必要とするタスクを課した観察者は1から3のいずれかのボタンを押すことでどの刺激の波形の向きが異なるのかを答えた 4 arcmin disparity Random-dot stereogram depicting sinusoidal corrugation in depth Interval 1 Interval 2 Interval 3 Response TIME (sec) 11

12 眼精疲労の症状に関する質問眼精疲労や不快さを測定するためにそれぞれの刺激呈示後に質問紙に答えさせた - 5つの質問項目 ( 眼の疲れ明瞭さ首と背中の疲れ眼の痛み頭痛 ) -5 件法 How tired are your eyes? very fresh OK mildly tired moderately tired very tired How clear is your vision? very clear OK mild blur moderate blur much blur How tired and sore are your neck and back? very fresh OK mild ache moderate ache severe ache How do your eyes feel? very fresh OK mild strain moderate strain severe strain How does your head feel? very fresh OK mild ache moderate ache severe ache 12

13 実験 1 の条件近距離 (40cm) 中距離 (77cm) 遠距離 (10m) 13

14 実験 1: 自覚症状の結果 (N=24) 遠中間近遠中間近ストライプ : 3D ディスプレイでの立体視 ; 塗りつぶし : 自然視 Shibata, Kim, Hoffman, & Banks (2011), Journal of Vision 14

15 実験 2 の条件非交差性視差近距離 (40cm) 中距離 (77cm) 交差性視差遠距離 (10m) 15

16 実験 2: 自覚症状の結果 (N=14) 遠近遠中間近濃い色 : 非交差性視差 ( 画面より奥 ); 明るい色 : 交差性視差 ( 画面より手前 ) Shibata, Kim, Hoffman, & Banks (2011), Journal of Vision 16

17 快適な 3D 視聴の範囲 (Comfort Zone) 快適範囲の境界線実験の結果を基に視距離の違いによる快適な 3D 視聴の範囲を推定した眼精疲労に関する質問項目のスコアを用いた複数の調節位置に対して画面よりも手前 (near) と奥 (far) の境界位置を推定した Shibata, Kim, Hoffman, & Banks (2011), Journal of Vision 17

18 快適な 3D 視聴の範囲 (Comfort Zone) 非交差性視差 (1) 快適域は短い視距離ほど広くなる (2) 交差性視差 ( 画面より手前 ) は長い視距離でより快適になる交差性視差 (3) 非交差性視差 ( 画面より奥 ) は近い視距離でより快適になる Shibata, Kim, Hoffman, & Banks (2011), Journal of Vision 18

(2) 輻湊調節が一致している場合 (natural viewing) 長い視距離の方が短い視距離よりも快適である * 明るい色はより快適な視聴となる

19 快適な 3D 視聴の範囲 (Comfort Zone) Small conflict Large conflict (1) 輻湊調節のずれが小さい場合 (small conflict) は大きい場合 (large conflict) よりも快適である Viewing at short distance (2) 輻湊調節が一致している場合 (natural viewing) 長い視距離の方が短い視距離よりも快適である * 明るい色はより快適な視聴となる輻湊と調節の組み合わせであることを表す Shibata, Kim, Hoffman, & Banks (2011), Journal of Vision 19

20 快適な 3D 視聴の範囲 : 視差角による表現 Shibata, Kim, Hoffman, & Banks (2011), Journal of Vision 20

21 近い視距離で 3D を見ることの特徴 : 輻湊と調節立体映像観察における輻湊調節問題近くを見るために輻湊と調節をより強く働かせる 3D 映画や 3D テレビ 3D モバイル Focal distance Vergence distance 近距離になると Focal distance Vergence distance 21

22 近い視距離で 3D を見ることの特徴 : 個人特性の違い全ての人が基本的に同じ視距離で同じコンテンツを見る人それぞれ瞳孔間隔が異なるため再生される立体空間に差が生じる再生位置の違い瞳孔間隔が狭い人瞳孔間隔が広い人 22

23 本研究のモチベーション 30cm 程度の短い視距離で利用する実用場面では同一のコンテンツを様々な人が観察する本研究で映像の再生位置 ( 手前 or 奥 ) による違いによる眼精疲労と見やすさについて実験を行った SHARP LYNX 3D(2010 年 12 月 ) 任天堂 NINTENDO 3DS(2011 年 2 月 ) SHARP AQUOS PHONE SH-12C (2011 年 6 月 ) SHARP AQUOS PHONE SH-06D (2012 年 3 月 ) 23

24 実験参加者と実験環境参加者 31 名 ( 裸眼 10 名眼鏡 5 名コンタクト16 名 ) 年齢 19~24 歳頭部はあご台により固定して視距離 30cm 3D 端末 (SH-12C, SHARP) ーディスプレイサイズ 4.2 インチー解像度ドット 24

25 実験条件 1: 映像の再生位置奥条件の映像再生範囲 2.1cm 3.4cm 画像呈示面 1.3cm 30cm 1.7cm 3.3cm 手前条件の映像再生範囲 1.6cm 観察者 25

26 実験条件 2: 観察時間 3 分間 9 分間 15 分間 Evaluation Evaluation Evaluation 0 min 3 min 9 min 15 min Evaluation 0 min 3 min Evaluation 0 min 9 min Evaluation 0 min 15 min 26

27 実験条件 3 観察時間が異なる 3 セッション再生位置が異なる刺激 2 種類計 6 条件 3 minutes 9 minutes 15 minutes Cond. F Cond. F Cond. F Cond. B Cond. B Cond. B 27

28 質問項目それぞれの観察直後には眼精疲労についての簡単な質問 2 回の観察後には 2 条件の映像観察を比較する質問質問 1: どちらの映像観察の方が目が疲れましたか? 質問 2: どちらの映像の方が見やすかったですか? 質問 3: どちらの映像の方が空間的な広がりがありましたか? 質問 4: どちらの方が自然な立体映像に見えましたか? 質問 5: どちらの映像を好みますか? 28

29 結果 : 観察直後の眼の疲れ眼がとても疲れている 7 6 (N=31) 自覚症状の評定点 Symptoms p<0.01 p<0.05 none 眼が全く疲れていない 1 Front 手前 Behind 奥 Front 手前 Behind 奥 Front 手前 Behind 奥 3 min 分間 9 min 分間 15 分間 min 手前と奥のいずれの条件も観察時間が長くなるにしたがい疲労の訴えが大きくなった 29

30 結果 : 観察直後の眼の疲れ眼がとても疲れている 7 6 (N=31) 自覚症状の評定点 Symptoms p<0.01 p<0.05 none 眼が全く疲れていない 1 Front 手前 Behind 奥 Front 手前 Behind 奥 Front 手前 Behind 奥 3 min 分間 9 min 分間 15 分間 min 手前と奥のいずれの条件も 9 分 15 分となると疲労の程度が大きくなった 30

31 結果 : 観察直後の眼の疲れ眼がとても疲れている 7 6 (N=31) 自覚症状の評定点 Symptoms p<0.01 p<0.05 none 眼が全く疲れていない 1 Front 手前 Behind 奥 Front 手前 Behind 奥 Front 手前 Behind 奥 3 min 分間 9 min 分間 15 分間 min 全ての観察時間で映像が手前に再生される条件の方が疲労の訴えが大きかった 31

32 結果 : 観察直後の眼の疲れ眼がとても疲れている 7 6 (N=31) 自覚症状の評定点 Symptoms p<0.01 p<0.05 none 眼が全く疲れていない 1 Front 手前 Behind 奥 Front 手前 Behind 奥 Front 手前 Behind 奥 3 min 分間 9 min 分間 15 分間 min 9 分間と 15 分間の条件で手前と奥とに顕著な差があった 32

33 結果 :2 条件の観察の比較条件 B( 奥 ) の方を好む同じ質問 5: どちらの映像を好みますか? Session Comparison 評定点 (N=31) 3 min 条件 F( 手前 ) の方を好む Phoria (prism diopter) 外斜位近見斜位 ( プリズムディオプタ ) 内斜位 (r=0.35, p<0.10) 33

34 結果 :2 条件の観察の比較質問 5: どちらの映像を好みますか? Session Comparison 評定点 min Session Comparison 評定点 min 近見斜位 Phoria ( プリズムディオプタ (prism diopter) ) 近見斜位 Phoria ( プリズムディオプタ (prism diopter) ) 9 分間と 15 分間の条件では相関関係は見られなかった 34

35 まとめ立体映像観察による眼の疲れは視距離と立体像の再生位置により異なる ( 例えば映画テレビモバイル ) 特にモバイル機器に注目すると 3 分間の映像観察 ( 手前と奥 ) では観察直後の眼の疲れに差はないが映像に対する好みは個人の斜位の程度と関係性がある 9 分間と15 分間の映像観察 ( 手前と奥 ) では観察直後の眼の疲れは立体像が手前に再生される方が大きいが再生位置に関する映像の好みと個人の斜位特性との関係性は低くなる 35

36 Acknowledgements 視距離の違いによる疲労実験は Martin S. Banks( カリフォルニア大学バークレー校 ) の協力の下日本学術振興会科学研究費補助金特別研究員奨励費 (08J09022) 日本学術振興会優秀若手研究者海外派遣事業研究者海外派遣基金 NIH Research Grant(R01-EY12851) により実施されたモバイル機器を用いた疲労実験は河合隆史氏 ( 早稲田大学 ) 畑田豊彦氏 ( 東京眼鏡専門学校 ) の協力の下電気通信普及財団研究調査助成 (2011 年度 2012 年度 ) により実施された 36

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