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1 ヒューマンメディア工学 Human Media Engineering ヒューマンインタフェースと体感メディア技術加藤俊一 Toshi KATO [ 復習 ]VR の基本的な要件 没入感 全感覚 ( 現状は視聴覚 ) で感じる外界が すべて計算機制御された空間 人間と対象 状況が ( 相互に ) 働きかけられる リアルタイム性 ( 相互 ) 作用した結果を直ちに反映 [ 復習 ] 立体視 遠近感の仕組み 近距離 : 輻輳角 ( 両眼視差 ) 中距離 : 運動視差など 遠距離 : vanishing point, vanishing line [ 復習 ] 立体視 両眼視差 ( 人間 ) 左目 右目の距離 輻輳角 距離 ( と大きさ ) [ 復習 ] 奥行きと遠近感 運動視差による奥行きの知覚 [ 復習 ] 奥行きと遠近感 ポンゾの錯視 奥行き知覚は 視差 だけではない 1

2 VR 系アトラクションの秘密を探る 近景 : 輻輳角 ( 両眼視差 ) 立体感 距離感 スケール感 遠景 : 遠近法など でも その前に 準備瞳孔間距離の計測 定規を目の上 ( 眉あたりに固定する ) 目の近くで定規を使うので 顔を定規で傷をつけないよう注意 右目を閉じて 左目の瞳の中心が定規のメモリ 0 になるように合わせる 次に反対の目 ( 左目 ) を閉じて 右目の瞳の中心がいくつになっているか計測 計測距離は1mm 単位です 日本人の平均 PD: 60~64mm ( 参考 ) 対象までの距離と輻輳角の関係 L θ tan = D L θ = arctan D L θ = arctan D θ/ L/ : 対象 輻輳角 θ 対象までの距離 D 瞳孔 ( カメラ ) の間の距離 L(m) 対象までの距離 0.1m 刻みで 0.1m~10.0mまでの輻輳角の変化を計算する 対象までの距離と輻輳角の関係をグラフ化 数値例瞳孔間距離 6.5cm=0.065mの場合 Excelを使う場合 角度 :radianと度の換算に注意 距離 (m) ラジアン 輻輳角 ( 度 )

3 [ 考察 1] 対象までの距離と輻輳角の関係 輻輳角 ( 度 ) 対象までの距離と輻輳角の関係 ( 瞳孔間距離 65mm の場合 ) 対象までの距離 (m) 輻輳角 ( 度 ) 距離 輻輳角 距離の解釈 ( 例 ) ~0.3m 大きく変化 摂食 手で操作する ~1.0m やや大きく変化 手を伸ばして掴む ~.0m 変化がわかる ジャンプして届く 逃げる ~3.0m 変化がややわかる ジャンプされたら捕まる 5.0m~ 変化がわかりにくい 遠い ほぼ遠景 [ 考察 1] 立体感から感じ取るのは? 輻輳角 立体感 両眼視差画像の対応点マッチング 距離感 輻輳角が意味を持つ近距離 (~ 数 m) 瞳孔間距離 ( 個人の体 ) 輻輳角 対象までの距離 ( 奥行き方向 ) を知覚する スケール感 & 対象の大きさ ( 広がり方向 ) も知覚する [ 質問 1] 立体テレビは成功するか? 技術的な制約 家庭用テレビサイズ (15~17 インチ ) で立体映像を表示する技術は ( ゴーグル有り ゴーグル無し ) 1990 年代中ごろには 既に製品レベル! 立体映像を撮影する技術もあった でも なぜ 立体テレビ コンテンツが登場しなかったのだろうか? [ 質問 ] 立体テレビは成功するか? コンテンツ的な制約 立体で見える ということは? 近距離での輻輳角 瞳孔間距離 ( 個人の体 ) 輻輳角 対象までの距離 ( 奥行き方向 ) & 対象の大きさ ( 広がり方向 ) を知覚する 対象は どのような大きさに見えてしまうか? どんなコンテンツ 対象を立体的に見せるのか? どんな画角 ( 視野 ) でコンテンツ 対象を見せるのか? [ 再 ]VR 系アトラクションの秘密を探る 近景 : 輻輳角 ( 両眼視差 ) 立体感 距離感 スケール感 遠景 : 遠近法など 3

4 Star Tours (Tokyo Disney Land) Storm Rider (Tokyo Disney Sea) なぜ 多人数で乗り込むのか? Star Tours (Tokyo Disney Land) Storm Rider (Tokyo Disney Sea) なぜ 多人数で乗り込むのか? イベントは全て遠景で起こっている 視覚 聴覚 加速度感 ゴーグルを使わない ( 両眼視差無し ) 遠景 ( 運動視差 遠近感 ) 映像からスケール感を推定 なし Magic Lamp Theater (Tokyo Disney Sea) なぜ 主たるコンテンツ ( 登場人物 ) がジーニーなのか? Magic Lamp Theater (Tokyo Disney Sea) なぜ主たるコンテンツ ( 登場人物 ) がジーニーか? 遠景から近距離まで飛び回る 視覚 聴覚 ゴーグルを使う 大画面 ( 遠景 )+ 輻輳角 ( 近距離 ) 対象のスケール感 ( ジーニー >> 自分 ) なし Micro Adventure (Tokyo Disney Land) なぜ 観客が小さくならないといけないのか? Micro Adventure (Tokyo Disney Land) なぜ 観客が小さくなるストーリーなのか? 遠景から近距離まで 視覚 聴覚 触覚 ゴーグルを使う 大画面 ( 遠景 )+ 輻輳角 ( 近距離 ) 対象のスケール感 ( 博士 犬 >> 自分 ) なし 4

5 AR: Augmented Reality ( 強化現実 ) Virtual Reality 計算機内部に現実世界を投影 (= 仮想空間 ) 仮想空間を 可感化 Augmented Reality 計算機内部の情報を現実世界に投影 現実空間を情報で 強化 MR: Mixed Reality ( 複合現実 ) Mixed Reality VR を現実世界の情報で強化 ( 高品質化 ) 現実世界を VR 情報などで強化 ( 便利にする ) これらの技術の総称 [ 課題 ] AR MR 技術と応用可能性 ( ビデオ資料を見ながら ) 各 AR MR システムの技術的ポイント 利点と制約 応用可能性などを整理してみよう AR: Augmented Reality ( 強化現実 ) Augmented Reality を利用した出力 提示 システム 利用者 計算機内部の情報を現実世界に 投影 視覚 : See-through 型 Head Mount Display Digital Desk 聴覚 :? 触覚 :? AR: Augmented Reality ( 強化現実 ) Augmented Reality を利用した入力 操作 利用者 システム 現実世界での 普通の動作 視覚 : アイカメラ ( 視線 ) 指差し聴覚 : 音声触覚 : 位置 ( 磁気センサ ) MR = VR + AR Mixed Reality 仮想世界と現実世界の密な融合 現実世界のオブジェクト モデル化して仮想世界に取り込む仮想世界のリアリティ 仮想世界の情報 可感化して現実世界に重畳する現実世界の情報化 高機能化 5

6 体感メディア ( 仮想メディア ) 五感を通して体で感じるメディア技術 物理的実在 論理的情報 感性的評価 これらの情報を五感を通して知覚し また 操作するためのメディア を提供する [ 宿題 1] Virtual Reality 技術の応用 Human Interface に VR 技術を導入すれば 機器の操作性やサービスの使い勝手 品質が改善されると期待できるものをいくつか例示して 機器 サービス 現状 VR による改善点 期待される効果 技術的な課題 を説明してみよう [ 宿題 ] Augmented Reality 技術の応用 生活空間などにAR 技術を導入すれば 格段にその空間での活動や状態が改善されると期待できるものをいくつか例示し 空間 場所 現状 VRによる改善点 期待される効果 技術的な課題 を説明してみよう [ 次回 ] VR 施設の見学会 いつもの教室 でグループ分けをして スケジュールに従って 3つの部屋を見学 課題があります 各機器 装置の見るべきポイントを指示します 定刻には いつもの教室 に集合! [ 次回 ] VR 施設の見学会 加藤研究室 (6 月 日 ) 3D 物体検索システム + 立体視 Silicon Graphics WS + 液晶シャッター眼鏡 SHARP PC + 裸眼立体視 モバイル EYE-TREK 慧眼 透過型 HMD + 情報提供サービス 電脳ショップ ユビキタスセンサー群 Extra HI モニタディスプレイ 世界に数台しかない 最高の質感表示 他 [ 次回 ] VR 施設の見学会 情報 (6 月 日 ) CAVE 大画面偏光立体視スクリーン CAVE アプリ コンテンツ開発環境 Phillips 製 4 インチ裸眼立体視ディスプレイ WoW 6

7 速報 (1) 特別講演会 矢吹瑛明さん 6 月 9 日 高度情報化社会の技術やビジネスのあり方についての研究家 ビジョナリスト & セレンディピティ 速報 () 特別講演会 小阪裕司さん 7 月 13 日 感性を大事にしたビジネスのデザインの仕方 実践の仕方を説く超売れっ子コンサルタント & エバンジェリスト 参考図書 情報処理学会編 エンサイクロペディア情報処理 第 4 章マルチメディアとバーチャルリアリティ 野村 澤田 バーチャルリアリティ 朝倉書店 1997 年 7

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