所望の画質で3D映像を再生するための光線像再生式テーブル型3Dディスプレイの研究

Research Project

Project/Area Number	22K12139
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
Research Institution	Kyoto Tachibana University
Principal Investigator	吉田俊介京都橘大学, 工学部, 教授 (90395153)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000) Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords	立体映像 / 3Dディスプレイ / レンダリング / ゲームエンジン / 裸眼立体視 / シミュレータ / コンピュータグラフィックス / バーチャルリアリティ / 裸眼3Dディスプレイ / ライトフィールドディスプレイ / ヒューマンコンピュータインタフェース
Outline of Research at the Start	光線像再生式テーブル型3Dディスプレイにおいて、所望の画質で3D映像を再生するための原理を解明して技術を確立することにより、より広く社会に普及させるための研究を実施する。過去に我々が提案した方式は、原理的に大量のプロジェクタを必要とすることが実装上の課題であった。これを解決する手段として円筒鏡によりバーチャルにプロジェクタ台数を増加する構成を考案したが、画質面での検討が課題として残された。そこでプロジェクタ毎の解像度や画角、台数や円筒鏡の半径などの各種パラメータの関係性を明らかにし、所望の画質を計算機に伝えることによって、トレードオフを鑑みて最適値を設計する手法の確立をこの研究では試みる。
Outline of Annual Research Achievements	多数のプロジェクタを光線源として用いる光線像再生式テーブル型3Dディスプレイにおいて、所望の画質で3D映像を再生するための技術を確立する研究に取り組んでいる。本方式の画質向上には、原理的に大量のプロジェクタを円環状に配置する必要があり、これが実装上の課題であった。本研究を通じてプロジェクタ毎の解像度や画角、台数や円筒鏡の半径などの各種パラメータの関係性を明らかにすることにより、所望の画質を計算機に伝えることでトレードオフを鑑みて最適値を設計する手法が確立できると考える。 2年目となる本年度は、初年度で検討した各種パラメータに従って立体映像を再構成するための原理をモデル化し、計算機上でシミュレーションした結果について一部学会報告し、本原理によって立体映像を再生するために必要なプロジェクタの機能について検討を進めた。例えば、本原理では立体映像を構成する光線群が放射される場所（光線源）が、円周方向に大量かつ密に必要であるが、所望する像の大きさ・解像度に対して、光線源の配列密度がどの程度真に必要であるのかは未だ明らかでなかった。そこで光線源の配列密度や投射する要素画像の画角、光路に挿入する円筒鏡の有無などが、どのような形で観察される立体映像の画質に現れるのか検討を進めた。結果として、光線源を密にする目的で円筒鏡を用いた反射条件での画像再生が有用ではあるが、円筒鏡を用いない条件に比べてプロジェクタの投射画角を半分にし、投射画像の左右端に向かって画素ピッチが小さくなるような特殊なプロジェクタが理想的には必要であることが判明した。これらの知見を踏まえつつ、最終年度に向けて実機環境として構成するための機器の検討を並行して進め、それらを連携して動作させるための予備実験を実施した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初の計画通り、初年度に進めた計算機上でシミュレーションするためのモデル化の結果を用いて、実機での実験環境を構築するための予備実験を進めた。特に、実験環境を構築するに当たっての重要な部材を調達し、テスト運用を行っている。また、本年においてもシミュレーション部分の開発と検討は引き続き進めており、実機での検討結果を反映しつつモデルの更新を行っている。
Strategy for Future Research Activity	最終年度では、シミュレーションで得られたパラメータを用いて実機の試作を行い、実験を通じてモデルを評価する。その際、プロジェクタを全て揃えて完全な実機試作を行うには莫大な費用がかかると容易に予想されるため、費用対効果を考慮して、実機試作は原理検証に必要な部分のみに限定し、シミュレータ上で実機を模擬する環境の構築を目指す。また、実機開発と同時にシミュレータの開発も並行して行い、理論値との差異を補正するためのデータを実機から取得する方法を確立したり、光学的な合成処理を活用して限られたプロジェクタ数での再生結果をバーチャルに増やす方法の検討を引き続き行う。