| Project/Area Number |
23K24877
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| Project/Area Number (Other) |
22H03621 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
坂本 雄児 北海道大学, 情報科学研究院, 特任教授 (40225826)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
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| Keywords | ホロリアリティ空間 / 電子ホログラフィ / ホログラフィックルーム / 視覚特性 / ストレスフリー |
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| Outline of Research at the Start |
大きな視野と視域を持つ電子ホログラフィの実用化を阻む計算機リソース、表示デバイスの情報バンド幅不足の問題を視覚情報量的なアプローチで解決するために、以下の項目について研究を行う。
1. 人間の視覚が必要とする立体視の情報量を理論的に検討するとともに、電子ホログラフィ装置を用いてホログラフィとしての視覚への影響を実験的に研究する。
2. この情報量を実現するための電子ホログラフィ装置の構成(光学系および計算アルゴリズム)を提案し、これを基に装置を開発し、その原理実証を行う。
3. 被験者による実験を行い、その有効性を検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和４年度において、ホログラフィの視覚系より見た情報量の理論的検討を行い、その情報量を得るためのホログラフィの特性を明らかすることにできた。
令和５年度はこの結果からFovearted Rendering がホログラフィの情報量を大幅に削減できる方式であることを明らかにした。これを原理実証実験で確かめるた。Fovearted Rendering とは、人間は注視している中心では解像度が高く（中心視）、離れるほど解像度が低い特性（周辺視）を用いるものである。ここで、注視点より離れた周辺視部分では解像度を下げ、ホログラフィの情報量を減らすことが原理的に可能となる。これを実現するために、再生像の解像度を自由に変えることのできるホログラムデータの生成アルゴリズムを提案し、プログラムを開発した。これを用いた実験により周辺視では計算量が減少し、ホログラム全体としても約2倍の高速化が実現できることが明らかになった。
人間にとってこのアルゴリズムを用いた再生像が、従来の全体が高解像度な再生像と比べて画像品質で同等であることを実験において証明した。このために、中心視および周辺視も含めた広視野の表示が可能なホログラフィ装置を開発した。この装置は視野角15度を持ち、ベンチトップ型の電子ホログラフィ装置としては、世界でトップクラスの視野角である。 この装置を用いて、基礎的な確認実験を行い、 中心視の角度は7度程度必要であり、その外側の周辺視の部分は解像度が低く、提案したアルゴリズムによって得られた再生造は、本来の再生像とほぼ同じ画像品質を得られることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画では令和５年度は、令和４年度に続き基本アルゴリズムとプログラムの開発，新たに大型電子ホログラフィシステムの開発とアルゴリズムの改良としていた． 令和５年度はこの計画通り、アルゴリズムの提案とプログラムの開発、大型電子ホログラフィシステムの開発及びこれによる実験を行った。令和５年度は，本研究の申請時に予定したスケジュール通りに研究が進んだと言える．
この結果、次の点を明らかにした。(a) Fovearted Rendering がホログラフィの情報量を大幅に削減できる方式であり、ホログラム全体としても約2倍の高速化が実現できること、(b)このアルゴリズムに適したベンチトップ型の電子ホログラフィ装置の開発を通じて設計方法の知見の獲得、(c)この装置を用いて、アルゴリズムが人間の視覚系において、従来の全体が高解像度な再生像と比べて画像品質で同等であること。
これをまとめると、人間の視覚系の情報量を元とした電子ホログラフィが、計算量及び、情報量的に有効であることを基礎的な実験において証明した。この様な視覚情報論的なアプローチによるホログラムデータの作成やこのための装置の提案は、世界的に見ても他にあまり例を見ないものであり、電子ホログラフィの計算量、装置自体の開発に有効な指針を与えるものである。これらの成果を国内及び国外の学会において発表を行なっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度の実験は、あくまでも原理確認にとどまっており、正確な実験とは言えなかった。そこで令和6年は、表示装置をより高画質なものに改造するとともに、より精度の高い実験を実施する。
開発した電子ホログラフィ装置は、 十分な視野角と解像度を 持ってはいるが、測定値の精度不足、不要光などの問題があり、画質的には問題があった。これらは組み立て等の誤差であり、電子ホログラフィ装置の改良と再組立を行い、研究協力者による実験に適したものとる。実験では、令和5年度に行ったアンケート形式の評価のほかに、オプトメータによる客観評価も組み入れた実験を行う。このために、電子ホログラフィ装置にオプトメータを組み入れた装置とする必要があり、これも考慮して制作する。
複数のコンテンツを用い、画像の特性や動画としての特性による影響も検討する。最後に、これらの測定結果を分析し、提案法が統計的に 本来のホログラムと同等の画質品質を持つ顔確認する。最後に研究の総括を行う。
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