論文 長野県工技センター研報 No.2, p.I19-I24 (2007) 映像におけるQRコードの活用と新サービスへの応用* 桃井貞美** 武久泰夫*** 中牧誠**** 久保田哲司***** 久保田悟司***** Experimental Use of QR code in Video Contents and Application to New Service Sadayoshi MOMOI, Yasuo TAKEHISA, Makoto NAKAMAKI, Tetsuji KUBOTA and Satoshi KUBOTA 印刷物の分野ではウェブへのリンクや双方向サービスの実現を目的として，QRコードが一般的に用 いられている。このQRコードを映像に応用することを目的に，QRコードの画面上でのサイズやディス プレイの表示条件など，携帯端末による可読性に影響する様々な条件について実験を行った。その結 果，液晶ディスプレイと最近の携帯端末の組み合わせにより，実用的なレベルでの活用が可能である ことが確認できた。またこの研究では，QRコードを用いた双方向サービスの具体的な活用モデルを提 案するため，QRコードを組み込んだDVDコンテンツとウェブを組み合わせた製品拡販システムの試作も 行い，実務への適用も可能であることを確認できた。 キーワード：QRコード，映像，DVD，携帯端末，双方向サービス １ 緒 的でない現状においては，ウェブへのリンク機能はほと 言 QRコードは，株式会社デンソーウェーブが開発し特許 んど実用化されていないと言える。 を公開している２次元コードの名称である。これまでの そこで，本研究では，QRコードを映像中に埋め込み， バーコードと比較して，より多くの情報や文字種を収納 これを携帯端末で読み取ることにより，ウェブへのリン することができる。収納できるデータ量は数字で7,089 ク機能を実現する方法について，基礎的な実験を行った 文字，英数字で4,296文字，漢字で1,817文字である。物 上で，活用方法の一つの提案として，商品拡販のための 流管理の分野や，雑誌からウェブへの誘導，情報伝達な クイズキャンペーンというモデルを設定し，システム化 どの分野で盛んに利用されている。国内の携帯端末では， 実験を行った。 2005年3月の時点で約4割がQRコードに対応している（株 式会社ニックネーム・ドットコム調査，http://pittari -mail.net/question/research/pi39/01.html）と言われ ２ ２．１ QRコードの作成 QRコードの規格について QRコードはセルと呼ばれる白黒の点の配列で構成され る。 映像におけるQRコードの利用は，実験的なものを除き ており，セルの数によりバージョン１（21セル四方）か ほとんど事例がない。これは，印刷物と比べ鮮明度が低 く，またブラウン管式のディスプレイでは走査線の周波 数の関係で均一に読み取りができないという問題がある ことが理由と考えられる。 最近，地上デジタル放送の開始に呼応してディスプレ イ装置の高精細液晶タイプへの買い換えが進み，QRコー ドの実用化にとってプラスの条件が整いつつある。デジ タル放送では双方向サービスは一般化しているが，ウェ ブへのリンクは難しい。また，DVDコンテンツにおいて 表１ 実験に使用した QR コード http://www.nagano-it.go.jp/ jyouhou/index-j.html データ (47Byte) 29 41 セル数 （周辺に４セル分 （周辺に４セル分 の空白） の空白） 誤り訂正 Low High レベル も，ディスプレイ装置自身のインターネット接続が一般 * 共同研究，集積活性化推進研究 QR コード ** 人間生活科学部 イメージ *** 通信基盤部 **** ㈱ブイ・エス・ピー QR コードⅠ ***** ㈲Motion Style - I 19 - QR コードⅡ らバージョン40（177セル四方）までのサイズが設定さ れている。データの誤り訂正レベル（L，M，Q，H）とバ ージョンによって格納できるデータ量が決定する。同じ データ量でも誤り訂正レベルが高ければそれだけ冗長性 が高くなり，QRコードのサイズは大きくなる。 ２．２ 実験に用いたQRコードの仕様 今回実験に用いた２種類のQRコードを表１に示す。QR コードⅠはバージョン3，QRコードⅡはバージョン６に 相当する。この２種類のQRコードは，同じ情報が格納さ れているが，誤り訂正レベルが異なるためサイズが異な る。外形を同じサイズに調整した場合には，誤り訂正レ 図１ ベルが高いほど，セルは細かくなる。格納したデータは ウェブリンクを想定して，当センター情報技術部門の 表２ URLとした。 撮影距離の計測 QR コードのサイズと撮影距離 （41 セル QR コードの場合） ２．３ 実験用QRコード映像の作成方法 サイズ（縦 方向のサイ ズ比） HD 解像度 SD 解像度 画面との 距離 （cm） 4.5% 1 0.44 1.9 などを設定して画面上に表示される画像をカット・アン 9.1% 2 0.89 4.4 ド・ペーストしてレタッチソフト（Photoshop CS2）に 18% 4 1.8 9.5 27% 6 2.7 14.2 46% 10 4.4 24.0 QRコードの作成はウェブ上でQRコード作成サービスを 提供している サイト（｢Q作くん・QR コード作成｣ ： Popdom, http://qr.popdom.jp/）を利用した。このサイト では，記録する情報内容と画像サイズ，誤り訂正レベル 読み込み，サイズの調整を行った。 背景の素材となる映像は，HD映像コンテンツ研究会制 作のハイビジョン作品「High Definition」を利用させ 走査線／セル比 ていただいた。映像の内容は，動きのある自然の景色が 中心となっている。 ３ 映 像へ の合成 は ，ノ ンリニ ア ビデ オ編集 シ ステ ム （Final Cut Pro HD）を使用し，HDサイズ（1920×1080 ３．１ 映像への合成と可読性基礎試験 QRコードサイズと画面撮影距離の関係 QRコードを実際に画面に表示した時にどのような距離 画素，16:9）の解像度で行った。これをSDサイズ（720 ×480，16:9スクイーズモード）にダウンコンバートし， で撮影が可能であるかを確認する実験を行った（図１参 最高画質のDVDに加工して，携帯端末による読み取り実 照）。表２にQRコードの各サイズとそれを撮影する際の 験を行った。QRコードのセルサイズは，HD画面サイズ 画面から携帯端末までの最適な距離の関係を示す。この （縦）に対する比率で4.5%，9.1%，18%，27%，46%の各 数値は，携帯端末の機種により異なると思われるので， 倍率（HD解像度の走査線比で１倍，２倍，４倍，６倍， 参考にしかならないが，感覚的にはなかり近くに寄らな 10倍の各倍率，SD解像度の走査線比で0.44倍，0.89倍， いと撮影ができない。通常28インチサイズの画面の場合， 1.8倍，2.7倍，4.4倍の各倍率）で作成し，配置位置は 2m程度の距離で見ることが多いので，テレビを見ながら 画面の中央と20%セーフティエリア内の左上に配置し， その場ですぐに撮影ができないということになり，この 比較を行った。映像は30秒の長さとし，この時間で認識 技術を普及する上でマイナスの要因となってしまう。し されなかった場合は，読み取り不可とした。 かし，携帯端末のカメラ機能は，高解像度化とズーム機 ２．４ 能の向上が進んでいるので，今後改善されていくものと 可読性試験の環境 QRコードの可読性を調べるための実験は次のような機 期待される。 ３．２ 器環境で行った。 QRコードサイズと可読性 図２にSD映像のQRコードを撮影した画像を示す。これ CRT：28インチ・D3対応（VICTOR） 液晶モニター：23インチCinema Display（Apple） を見るとダウンコンバートの過程でかなりぼやけた画像 携帯端末：V301SH（VODAFONE） になっていることがわかる。18%以下では，かなりぼや けてしまっており，CRTでは更に，インタレースによる また実験用DVDの作成環境は次のとおりである。 エンコーダ：Compressor Ver.2（ソフトウェアエンコ ーダ） 縞や画面周辺位置での色収差により画質が低下している ことがわかる。 表３にDVD映像を用いて様々なモニター装置と携帯端 エンコード条件：MPEG2，8Mbps，CBR オーサリング：Scenarist 末による読み取り実験を行った結果を示す。CRT画面で - I 20 - 表３ 映像 種類 ディスプレイ 機 種 SD HD 各種ディスプレイと携帯端末による可読性試験結果 QR コードⅠ（21 セル） 携帯機種 QR コードⅡ（41 セル） 2.70% 5.40% 11% 16% 27% 4.50% 9.10% 18% 27% 46% Victor MEUA A1 (CRT) au CDMA W31H（バーコー ドリーダ v.2.05 × × × ○ ◎ × × × ○ ◎ SONY KV14GT2 (CRT) docomo P900iv × × × ◎ ◎ × × × ◎ ◎ SONY KV21VH1 (CRT) au W21SA 2P CODE DBADBR v.2.04 × × × × × × × × × × SONY PVM14M4J (CRT) au w31SA リー ダーv.6.0.ba × × × ◎ ◎ × × × ◎ ◎ MotionstyleTV (CRT) au w31SA リー ダーv.6.0.ba × × × × ◎ × × × × ◎ Victor AV28MP900BS (CRT） Vodafone V301SH × × × × ◎ × × × × ◎ PC モニタ (液晶) au w31SA リー ダーv.6.0.ba × × △ ◎ ◎ × × △ ◎ ◎ PowerBook 15' (液晶） Vodafone V301SH × × × ◎ ◎ × × × ◎ ◎ Apple CinemaDisplay (液晶） Vodafone V301SH × ◎ ◎ ◎ ○ × ◎ ○ △ △ （◎100%認識，○80%以上認識，△80%未満認識，×認識不可） CRT 4.5% CRT 9.1% 液晶 4.5% 液晶 9.1% 図２ CRT 18% 液晶 18% CRT 27% CRT46% 液晶 27% 液晶 46% QR コードの各サイズにおける撮影画像（画面縦サイズ比） は多くの組み合わせで，27%以上でないと認識が困難で ログ放送停波に向けて，液晶大画面テレビへの買い換え あった。 が急速に進んでいることから，将来的にはQRコードを利 これに対し，HD映像と液晶画面の組み合わせでは， 9.1%でも認識が可能であった。 用できる環境が整うものと期待される。 ３．３ 誤り補正レベルによる可読性への影響 CRTタイプのディスプレイでは，QRコードの活用がか 誤り補正レベルの違うQRコードの可読性を比較してみ なり厳しい状況ではあるが，テレビ放送の2010年のアナ ると，SD解像度では違いが確認できなかった。このこと - I 21 - は，誤り補正レベルを低く設定した方がQRコードのサイ ズが小さくて済むということを示している。画面構成上 も自由度が高くなるので，レイアウトがしやすいという ことになる。 HD解像度では，誤り補正レベルが低い方が可読性が高 いという結果が得られた。これは，撮影距離が遠くなる ことにより，背景映像の明るさの変化が露出調整に悪影 響を及ぼすことや，画面の反射による影響を受けやすく なるためであると思われる。携帯端末の機種の特異性も 考えられる。 印刷物と異なり，汚損の可能性が低い半面，反射の影 響や画面明度の変化が悪影響を及ぼすと考えられること から，映像に用いるQRコードは誤り補正レベルを低く設 定した方が有利であることがわかった。 ３．４ CRT特有の問題 液晶画面とCRT画面の可読性を比較してみると，液晶 画面の方が可読性が高いことがわかった。同じ携帯端末 で比較すると，１レベル小さいサイズでも読み取りが可 能であった。この主な原因は，CRTは走査線と画素が１ 対１に対応していないのに対し，液晶では画像の画素と 液晶の画素が完全に１対１で対応する正方画素のため画 質が劣化しないこと，液晶は画素間のマスクの面積が小 さくモアレが発生しにくいこと，CRTはインタレースの ため走査線の横縞が発生してしまうことなどが原因と考 えられる。 図３ ３．５ MPEG圧縮による影響 試作した QR コード活用コンテンツのモデル 今回の実験では，より多くの携帯端末とモニタ装置の 組み合わせを調べるため，DVDによる可読性試験を行っ ４ た。DVDではMPEG2による映像の圧縮が行われ，ソース映 像よりも画質が劣化してしまう。しかし，MPEG2の特性 ４．１ で動きの少ないカ所は画質の低下がそれほど発生しない コンテンツへの応用実験 試作コンテンツの概要 今回活用モデルとして想定した内容は，次の２項目で ことが知られている。実際に圧縮前の映像と圧縮後の映 ある。 像を視認で比較してみたが，ほとんど差が認められなか ① ったので，高ビットレートの圧縮では可読性への影響は の誘導（図３−①） ほとんど無いものと思われる。 ② ３．６ 背景映像の影響 キャンペーンとウェブサイトとリンクした顧客情報の収 QRコードは白と黒にセルを塗り分けることにより情報 30秒テレビCM内でのQRコードによるウェブサイトへ DVDカタログの中で商品拡販のためのクイズによる 集（図３−②） を記録する。画面上で白と黒に表示されていても，実際 一般的なテレビのCMは，15秒，30秒の２種類がほとん に撮影された時には携帯カメラの露出補正機能の働きで どである。このうち15秒CMでは携帯端末を準備して読み 最適なダイナミックレンジにならないことが起こりうる。 取るには十分な時間とはいえない。そこで，30秒のCMに QRコードの周りに４セル分の白いエリアがあるが，携帯 的を絞って，コンテンツを試作し，QRコードの読み取り の露出補正機能はその外側のエリアの影響も受ける可能 が可能かどうか評価実験を行った。 性がある。 ４．２ テレビCMを想定した実験 そこで，背景の色と可読性の関係を調べた。表４にそ DVDコンテンツのコマーシャルを想定した内容で30秒 の結果を示す。５回の読み取りで認識にかかった時間と の映像となっている。30秒の間にQRコードを読み取り， 読み取り成功率で比較した。実験はHD解像度で9.1%のサ ウェブサイトへ誘導するという機能を組み込み，実際に イズのQRコードを使用した。認識率，読み取り時間とも 様々な環境で動作実験を行った。 白の背景が最も良く，黒背景が最も悪かった。この結果 使用したQRコードは，URL(46バイト)を記録した29セ から，背景映像が可読率に大きく影響していることがわ ルのものを画面縦サイズ比21%に加工したものである。 かった。 素材となる映像は，HDCAMフォーマットでオリジナルに - I 22 - にマスタリングし，マスターテープからのフルHD解像度 (1920×1080ピクセル)ディスプレイでの再生を始め， DVDへダウンコンバートしての再生によりQRコードから ウェブに正常にリンクできるかどうか実験を行った。 結果は，良好にウェブにリンクすることができ，実際 に応用可能であることを実証できた。 ４．３ DVDカタログを想定した実験 DVDカタログを想定したコンテンツの概要を図４に示 す。DVDに商品の紹介映像を納めた電子カタログを想定 し，その中に販売促進のためのクイズキャンペーン告知 のページと回答用のページをDVDのメニュー機能を使っ て構成し，回答ページからQRコードを介してウェブサイ トに誘導後，顧客情報をフォームにより取得するシステ ムを，実際に構築して，実用可能かどうかを評価した。 具体的な内容は，鉄道マニア向けDVD商品の発売記念 キャンペーンとして，クイズに正解した人に抽選で携帯 ストラップをプレゼントするというストーリーである。 このクイズの回答の中で，応募者の個人情報を収集し， 営業活動のためのデータベースとして活用するというも のである。応募は１回のみ可能で，DVD中の３者択一の 回答ページにウェブサイトのリンクを埋め込み，ジャン プ先のウェブページでは正解者・不正解者全ての個人情 報を収集した後，最後にクイズの正解がわかるように構 成した。 素材となる映像，QRコードはテレビCMと共通のものを 使用した。編集も同様に行った。ビデオテープにマスタ リングした後，HDビデオレコーダのダウンコンバータを 経由して，EN-250（三菱）エンコーダでMPEG2に変換後 Scenarist（ダイキン工業）を用いてオーサリングを行 い，完成したコンテンツをDVD-Rに書き込んだ。回答選 択画面は背景の動画にQRコードを合成してあるものと DVDの静止画表示機能を使用してQRコードを表示する方 法の２種類を用意した。静止画はSD解像度の16:9モード 図４ DVD カタログを想定したコンテンツの概要 にあたる864×480ピクセルで作成し，QRコードは画面縦 サイズ比23％に加工して配置した。この画像全体を720 ×480ピクセルのSD解像度サイズに縮小して使用した。 表４ セル 41 29 背景色による可読性の変化 このDVD-Rを用いて様々なモニター装置による動作実 区分 黒背景 グレー 背景 成功率 × 40% 100% 読み取 り時間 − 16.8 1.2 成功率 70% 100% 100% 読み取 り時間 6.4 2.2 1.2 白背景 験を行った。動作実験の結果を，表５に示す。16:9のス クイーズモード表示では，良好にQRコードが示すURLを 認識し，クイズの解答を行うことができた。レターボッ クスの表示モードでは，家庭用のテレビで認識できなか った。家庭用のテレビは業務用のディスプレイに比べて サイズが大きいにもかかわらず，解像度や歪みの面で劣 っていることが原因と考えられる。また，レターボック スモードでは、上下に空白エリアを設け横幅を合わせる よう縮小されるため、実質的な解像度が低下することも 一つの原因と考えられる。液晶画面は，CRTに比べサイ 撮影したものを使用した。これをノンリニアビデオ編集 ズがかなり小さいが，解像度の高さと色収差がないこと， システムで非圧縮編集した。これをHDCAMビデオテープ またプログレッシブ表示であることなどプラス要因とし て働き，同様にQRコードを認識することができた。 - I 23 - 表５ 試作システム動作実験結果 映像中に合成した QR コード ディスプレイ装置 ワイド画面 レターボックス 静止画表示による QR コード ワイド画面 家庭用ハイビジョンテレビ ○ × SONY KW28HDF7(CRT) 業務用 14 インチ SD モニタ ○ ○ SONY PVM-14M4J(CRT) カーナビ液晶ディスプレイ ○ − TOYOTA NHXT-W55V（液晶） 車載用 8 ｲﾝﾁ・アナログディスプレ × − イ TOYOTA V8T-R55（液晶） （携帯端末：au W51P(Panasonic)，au W51S(SONY)，au W41H(Hitachi)の 3 機種） 注）車載の液晶ディスプレイ２機種は，レターボックスモードがないため非計測。 レターボックス ○ × ○ ○ ○ − ○ − 以上の実験結果から，DVDによる商品カタログのコン 実験の結果を基に，活用方法の一つの提案として， テンツとQRコード及びウェブサイトを組み合わせること DVDカタログ中の商品拡販のためのクイズキャンペーン により，今まで困難であったウェブサイトとリンクした による顧客情報の収集システムというモデルを設定し， クイズ，アンケート調査，商品販売，商品解説など様々 システム化の実験を行った。その結果，一般的な携帯端 なサービスや情報収集が実現可能であることを実証する 末から、URLを記録した実用的なサイズのQRコードを良 ことができた。 好に認識することが可能であることがわかり，また，試 作したモデルシステムにより，これまでにない双方向な ５ 結 DVDコンテンツのモデルを実証することができた。 論 今後は，この成果を基に，実務への技術移転を進めて QRコードを映像に応用することを目的に，QRコードの 画面上でのサイズやディスプレイの表示条件など，携帯 いきたい。 端末による可読性に影響する様々な条件について実験を 行った。その結果，液晶ディスプレイと最近の携帯端末 謝 の組み合わせにより、QRコードを良好に読み取ることが 可能であることがわかった。 辞 実験用の映像素材を提供してくださったHD映像コンテ ンツ研究会関係者に謝意を表します。 - I 24 -
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