2013 Fiscal Year Research-status Report

ミクストリアリティのための裸眼立体表示方式

Research Project

Project/Area Number	25330244
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution	Kanagawa Institute of Technology
Principal Investigator	谷中一寿神奈川工科大学, 情報学部, 教授 (30298278)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords	裸眼立体表示 / ミクストリアリティ / インテグラルフォトグラフィ
Research Abstract	ミクストリアリティにおいて特殊なメガネなしで現実空間と仮想空間とを重ね合わせるための立体表示方式としては、横だけでなく縦方向にも視差を生ずるインテグラルフォトグラフィ（IP）方式が望ましい。仮想空間と現実空間の重なる領域を増やすには、大きな飛出し量が必要であり、ディスプレイから遠くても光線の密度を高く保つ必要があるので、高精細なディスプレイと、焦点距離が長いフライアイレンズを組み合わせる必要がある。そこで非常に高精細な液晶ディスプレイ（対角9.7インチ、2,048 x 1,536画素、264 ppi）を搭載したタブレットPC（iPad Retinaディスプレイモデル）を用いて、メディアアートにも適用可能な高品質なIPが実現可能なことを実験で示した。フライアイレンズについては、当初筆者らは、3Dプリンタを用いれば焦点距離が長いレンズを安価に作れると考えていた。しかし焦点距離を長くするには、レンズの曲率半径を大きくしなければならず、最新の3Dプリンタを用いても、精度が不十分なことがわかった。そこで方針を転換し、フライアイレンズを、屈折率が空気とレンズ素材との中間であるような液体（水）に浸すことで、等価的な焦点距離を伸ばした。一方、ミクストリアリティへの応用を想定した場合、ユーザの操作に応じて実時間で立体表示された物体を動かす必要がある。しかしPCでのCPUだけでは処理能力不足であり、GPUを用いる必要がある。使うGPUの種類と、表示するオブジェクトの数を変えて、得られる毎秒フレーム数を測定した結果を、SIGGRAPH 2014で発表した。ネットショッピングはこの種のシステムの将来有望な応用分野の１つである。筆者らは、現実の書店の書棚をエミュレートした、オンライン書店の陳列法をWebGLで構築した。現段階では普通の3DCGなので両眼視差は得られないが、今後機能を拡張する計画である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 交付申請書では、研究の目的として、ミクストリアリティの利用者の負担を減らすため、裸眼立体表示を用いることができるようにすることを挙げている。この場合、裸眼立体表示は3Dメガネ式に比べ飛出し量が小さいので、実空間と仮想空間が重なり合う領域を大きくするため、この点の改善が求められている。そして平成25年度の計画としては次の３項目が挙がっている。 ①フライアイレンズの独自設計による飛出し量の増加 ②実写の場合の解像度の向上 ③CGの場合の応答速度の向上このうち①については、「研究実績の概要」で述べたように、研究方針を変更したが、レンズを水に浸す方式を適用することと、Retinaディスプレイを搭載したタブレットPCを組み合わせることで、裸眼立体表示の飛出し量を従来よりも大きくすることができることが実験で確かめられた。③については、GPUを用いることでIP画像の合成に要する時間を大幅に短縮できることがわかった。②については、近年のビデオカメラの進歩は著しく、今年度になって4kのビデオカメラが次々に発表されているので、これから機種選定を行おうとしているところである。レンズの歪の補正については、シミュレーションで検討中である。よって概ね順調に推移していると考えている。
Strategy for Future Research Activity	裸眼立体表示については、引き続き、飛出し量を増やすための検討を進める予定である。 CGによる立体画像制作については、GPUを活用することが極めて有効であることがわかった。今後、近年注目されているWebGLを用いることによって、ネット環境でもWebブラウザでインタラクティブな立体表示ができるようにしてゆきたいと考えている。実写による立体画像制作については、より解像度の高いビデオカメラの採用と、レンズ系の歪補正アルゴリズムの適用により、高画質化を目指す予定である。そのほか、応募時の書類には書かれていないが、プロジェクタを用いた立体画像表示方式の検討も進める予定である。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	平成25年度当初の計画では、平成25年度(2013年度)の研究成果を、平成25年度のうちに国際会議で発表する予定であった。そのため年度内に開催される国際会議に投稿し、かつ出張に必要な費用を確保していたが、残念ながら不採択であった。一方、平成26年4月にフランスで開催される国際会議には採択された。そこで、その出張旅費にあてることにした。次年度使用額は、平成26年4月にフランスのラバル市で開催される、バーチャルリアリティ分野では世界最大規模と言われる国際会議であるLaval Virtual（ラバル・バーチャル）の出張旅費に概ね当てる計画である。Laval Virtualには、VRICという論文の口頭発表部門と、ReVolutionという実演部門とがあるが、その両部門に採択されている。