都道府県名群馬機関番号１０ページ１５アナグリフ画像の地学教材への応用の試み群馬県総合教育センター指導主事大島１修はじめに理科学習において、一般に補助教材と資料集やビデオ等の映像教材を利用する機会はとても多い。特に地学領域においては、大きなスケールの時間と空間を扱う内容が多く、頻繁に補助教材を利用しているのが現状である。このような資料は写真などが多く、平面的に表現され、立体的な物体や現象をとらえることが難しい。本研究では、地学領域において物体や現象の立体的なイメージ化を図り、児童生徒の科学的な理解を支援し、科学的な見方や考え方を向上させるために、アナグリフ画像の教材への応用を試みた。２立体画像の利用について (1) 画像利用について立体画像の地学領域は、天体などの大きな空間から鉱物や微化石などを扱うことが多い。それらを児童生徒が見て、実際の物をイメージしていく。しかし、それら平面的な写真では立体的にイメージすることのできない児童生徒も多く、科学的な理解や見方・考え方へ至らないことがある。本研究は、立体感を持った教材資料画像として提示して、物体や現象などの立体的イメージの向上を図る一方策である。 (2) 平行法と交差法による立体視の実践を通して裸眼による立体視には、平行法と交差法がある。両者は右図のような方法で立体視する。しかし、児童生徒にこの方法で実践したが、平行法ができない人が５割近くに、交差法ができない人が３割以上に及んだ。また、大画面での平行法は理論上不可能であり、加えて、何回も見ていると頭が痛くなる児童生徒があったことが、本研究のアナグリフ画像の利用につながった。 (3) アナグリフ画像による立体視の有効性平行法や交差法での実践結果から、比較的身体に影響の少ないアナグリフ画像の利用を試みた。アナグリフ画像とは、ステレオ撮影された２枚の写真を右に青、左に赤を強調した画像にして、赤青メガネ(アナグリフメガネ)を通して見るものである。この方法によって、左右の目が違った画像を見ることになり、立体的にとらえられることになる。そのためには、赤青メガネが必要となってくる。３立体写真の撮り方とアナグリフ画像への処理 (1) 立体写真の撮り方立体写真は、少し左右にズレた位置から２枚の写真を撮影すれば良い。つまり、２台のカメラを利用して撮影する方法や専用のステレオカメラにより撮影したり、１台のカメラを平行移動して撮影する方法や図のようにレンズ付きフィルム（使い捨てカメラ）２台を使う方都道府県名機関番号ページ群馬１０１６法がある。まず、同じカメラに２台を水平に固定する。簡単な方法として、レンズ付きフィルムなどを２台ガムテープで並べて固定する。２台のカメラの距離は、被写体までの距離の1/30 が理想とされているが、慣れないうちは気にすることはなく、8cm～16cmの範囲で適当である。この間隔を広げると、遠近が誇張された写真になる。次に２台が同じ方向を向くようにカメラを平行に固定する。そして、２台のカメラが水平になるようにかまえて同時にシャッターを切る。さらに、１台カメラの場合は、被写体に向けて撮影位置を平行に左右ずらして２コマ撮影すれば、簡単にステレオ写真が撮れる。デジタルカメラが利用できると、コンピュータへの読みとりなどの画像処理を簡略できる。 (2) 立体感の強調空間的に大きな事象を観察・提示する場合、どうしても立体感に欠けてしまう。たとえば、火山、河川、雲、天体など実際に現地で観察した場合、児童生徒は何となく立体感を感じることができるが、それを写真としてみた場合には、多くの児童生徒が平面的なものとして理解してしまう。それには、あらかじめ立体感を強調した撮影方法が望まれる。つまり、２つのカメラの距離を大きくとることである。立体感を出すためにカメラの間隔は、被写体までの最低距離の 1/20以上が必要である。つまり、100ｍ先の被写体であれば２ｍ以上必要となる。このように２台のカメラの間隔を広げることで、立体感が強調される。実際には、２台のカメラを使うことが困難なので、１台のカメラを移動させて同じ被写体を撮ることになる。また、天体の場合はさらに難しく、月面地形などは同じ月齢で月の秤動を利用するしかないが、この方法は天体の動きを熟知した撮影技術が必要である。 (3) アナグリフ画像への変換ステレオ撮影された画像２枚をスキャナーでコンピュータに取り込む。アナグリフ画像作成用ソフト「Anagly ph Maker」(関谷隆司氏：フリーソフト) などで簡単に作成できる。このソフトは、『ステレオeye.com』(http ://www.stereoeye.com /software/)から、ダウンロードできる。このソフトで、読込める画像は、BitmapまたはJPEGである。また、作成したアナグリフ画像をBitmapまたはJPEG にて保存できる。操作は、ソフト画面上の｢U｣､｢D｣ボタンを押すことにより画像の上下のずれを、同様に｢L｣､｢R｣ボタンを押すことにより、左右のずれを修正し画面を見ながら立体感を調整することができる。 (4) 赤青メガネの製作都道府県名群馬県機関番号１０ページ１７赤と青のセロファン紙を用意し、右の図のように画用紙で型紙を作り、右目に青、左目に赤のセロファン紙を挟むようにして張り合わせる。できたメガネは写真のように使う。４作例地学教材をアナグリフ画像で鑑賞させて、児童生徒の立体的な事象の理解や見方や考え方を向上させるには、現実では見られない事象やスケールの大きい時間や空間を要する事象への利用が効果的である。ここでは、作例を紹介するがカラー印刷できないために、本報告書から立体的にとらえられないのが残念である。 (1) 地震の震源地分布近年日本付近で起こった地震を震源地をもとに立体視できるようにしたものである。震源の分布図の作成については、香川県教育センター久保静央氏の報告書 (平成10年度全理セ地学部会研究発表左：震源分布上：利根川収録)を参考にさせていただいた。 (2) 河川の浸食地形下：阿蘇カルデラ河川の浸食作用は、河岸段丘や崖など立体的に特徴のある地形に変えていく。本研究では、平面的な写真ではとらえられない様子を強調した。立体感の強調は、３(2)を参考にしてカメラの間隔を撮る。間隔については、数ｍ以上とり撮影する。 (3) 火山の形火山には、カルデラや成層火山等特徴的な形がある。これを立体的にとらえさせることは、科学的な思考への理解を助ける。国土地理院からは、航空写真の有料提供があり、標高データをもとに「カシミール」というフリーソフトで立体視することができる。写真は『立体写真館kawagoe』に紹介されている阿蘇火山のカルデラ地形である。 (4) 雲の高さと形雲の形を立体的なとらえることは、形の理解だけでなく、発生する高さの違いの理解をとらえることができ、雲形と高度との関係がつかみやすくなる。都道府県名群馬機関番号１０ページ１８左：地上からの雲右：上空からの雲 (5) 化石や鉱物化石の撮影は、デジタルカメラの接写モードで、また、鉱物については、双眼実体顕微鏡ので撮影した。化石については、生体の凹凸の様子が、また鉱物については立体的に鉱物の結晶形をとらえることができるので、名称の決定に役立つ。特に、輝石、角閃石、磁鉄鉱など特徴がよくとらえられる。二枚貝の化石角閃石 (6) 天体天体については、彗星や流星以外は２枚のステレオ写真から立体画像を作ることはできない。彗星は、時間をおいて撮影した写真が必要である。また、流星については、地上距離が 500ｍ～2kmほど離れた地点で２台のカメラをセットして、同じ視野向けるという方法をとる。太陽プロミネンスは、活動的なものを長時間観測して、太陽の縁やダークフィラメントの観測から、部分的に前後を判断して画像処理によって立体視に似せた画像を作る。また、星座や星雲などは、あらかじめ距離が分かっている恒星で処理し、明るい恒星は近い、暗い恒星は遠いという一般論で画像処理をすることとなるが、科学的に遠近の根拠はない。プレアデス星団プロミネンス５授業等での利用と課題理科の授業での直接の実践はしていないが、科学教室や天体教室等で活用してきた。まず、赤青メガネの製作に小学校中学年で10～15分程度必要とし、その後にプレゼンテーション形式でコンピュータよりスクリーンに投影して鑑賞させた。また、カラープリンターで印刷物にいて掲示して鑑賞させた。多く児童生徒が驚きとともに立体感を把握することができた。児童生徒からは、「星には遠いのと近いのがあるんだ。」「流れ星は、星より近いところにあるのね。」「鉱物の結晶形がよく分かる。」などという感想が多かった。課題として、授業においては、感じ取った立体感から科学的根拠への説明も必要となろう。また、赤青メガネを少なくとも学級分作っておくと効率よく授業が行える。参考文献：オクユキのステレオ写真館 (http://www.ne.jp/asahi/okuyuki/stereo/) 立体写真館kawagoe (http://www2c.airnet.ne.jp/kawa/) カシミール３Ｄのページ (http://www.kashmir3d.com/) 天文と科学のページ (http://www.sunfield.ne.jp/~oshima/) (著者)