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3 次元画像の表示方法

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3 次元画像の表示方法
浅山研究室
I08I001 赤木康平, I08I002 赤松孝哉
I08I035 滝谷将平, I07I023 金山真人
2.2 偏光表示方式[2]
1.はじめに
プロジェクター投影方式,ハーフミラー合成表
昨今,3D という言葉を耳にする機会が増えた.
示方式,液晶光路変換表示方式など様々な方式が
ここ数年で 3D テレビ,3D カメラ,3DS と家電から
ある.本方式は,左目,右目画像を同一画面に重
携帯ゲーム機など幅広く 3D 技術が普及してきて
ねて偏光表示し,偏光フィルタメガネを使用して
いる.だが,3D 画像を見るためには 3D 画像専用
左,右目画像に分離する.アナグリフ方式と比べ
の画像表示ソフトと,専用の機器が必要である.
色の再現性に優れるのが長所である.また,メガ
そこで,本研究ではアンドロイド携帯やタブレッ
ネもアナグリフ方式と同様に安価である.しかし,
トといった現在普及しているデバイス上で,多数
3D で表示した時に解像度が 2D の時の半分になる.
枚の 2D 画像を 3D に見せる研究を行った.
2.3 フレームシーケンシャル方式[3]
時間を分割し,右目用画像と左目用画像を交互
2.既存の 3D 技術と研究した手法
に表示することで立体的に映像を見ることが出
2.1 アナグリフ方式[1]
来る方式である.メガネはテレビの表示と連動し,
1853 年にロールマンによって原理が導かれた
右目用の画像が表示されている時は左目のシャ
ものである.アナグリフ方式では,アナグリフ画
ッターを閉じ,左目用の画像が表示されている時
像と呼ばれる左右別角度で撮影した2枚の画像
は右目のシャッターを閉じる.これを毎秒 60 回
をそれぞれ赤色と青色で重ねて表示したものを,
という高速で繰り返すことにより,左右の目で異
赤と青のフィルターが貼られたメガネを通して
なる映像が得られる.(図2)
見ることで立体写真として見ることが出来る.
(図1)
図2.フレームシーケンシャル方式
図1.アナグリフ方式
A-3-1
2.4 擬似 3D
MP ファイルのままでは撮影したカメラでしか
本方式は、今までに説明した 3D 表示方式と異
画像を表示することができないため,前年度の研
なり,
「遠いモノの方が,小さく,ボヤけて見え,
究で用いたプログラムを使い,MP ファイル(3D
動きは遅く見える. 」[4]といった脳の奥行きを
画像)を 15 枚の JPEG ファイル(2D 画像)に分
判断する働きを利用し, 3D であるかのように錯
割する.
覚させている.この方式では既存の画像に擬似的
プログラムの説明の前に SOI と EOI という二つの
に 3D 効果を付加して立体的に見せている.
マーカの説明をする.SOI は JPEG ファイルの起
例えば,GIF アニメーションを用いた擬似 3D の
点を表すマーカであり, 多くのソフトが SOI を
手法がある.これは左右別角度から撮影した複数
読み取り判別するため SOI マーカがない場合画
枚の画像を時間経過による画像切り替えを行う
像を表示できない.EOI は JPEG ファイルの終わ
ことで 2D 画像に立体感を付加する手法である.
りを表すマーカであり, SOI マーカと違い EOI マ
ーカはなくても画像を表示することができる.
2.5 本研究の表示方法
プログラムは MP ファイル内にある 15 枚の各画像
本研究の目標は擬似3D のような時間経過に
の SOI マーカを検索し,画像の EOI マーカと次の
よる画像切り替えを行うのではなく,人の動きに
画像の SOI マーカを境に画像を切り離すこと
対して画像切り替えを行うことでより自然な 3
で,MP ファイルから JPEG ファイルを取り出す仕
次元を感じることができるのではないかという
組みである.(図 4)
考えの下,アンドロイド端末やタブレットで人の
動きに連動した画像切り替えについて研究した.
3.画像分割[5]
本研究で使用するカメラは Sony-Cyber Shot
DSC-TX10 で,特性として 3D スイングマルチアン
グル撮影[6]ができる.3D スイングマルチアング
ル撮影とは,カメラを一振りすることで,加速度
センサーが動きを感知し,撮影角度を変えた 15
枚の画像を自動生成する機能である.生成された
画像は、MP ファイルで蓄積される.(図 3)
図 4.画像分解プログラムの仕組み
4.画像の使用枚数と使用パターン
4.1 表示枚数
画像を表示する際に分割した 15 枚全てを用い
ると,データ容量や画像切り替え時のタイムラグ
が発生するため,15 枚未満で 3D を感じる画像切
り替え表示枚数を調べた.画像を時間経過で切り
図 3.3D スイングマルチアングル撮影の概要[6]
替えるプログラムを作成し,11 枚,9 枚,7 枚,5
A-3-2
枚,3 枚のパターンで実験した.
結果は 9 枚,7 枚,5
センサーがタブレットを傾けたとき,どの程度の
枚までなら 3D を感じることができた.最終的に
値になっているのかを調べた.Web 上で加速度セ
は,画像切り替え枚数は 5 枚となった.
ンサーの値を調べるプログラムがあるので,今回
はそのプログラム[7]を利用した.(図 5)
4.2 使用画像
次は 15 枚の画像から,どの画像を用いるかの
実験を行った.具体的な選択パターンとしては,
1:始めの 5 枚を用いる,2:真ん中の 5 枚を用
いる等様々なパターンで実験を行った.(図 4)
図 5.加速度センサー(上)と傾きセンサー(下)
調べてみた結果,加速度センサーの他に傾きセン
サーと呼ばれるものがタブレットに内蔵されて
いた.加速度センサーはタブレットを動かした際
の速度から傾きを算出しなければならないが,傾
図4.画像使用パターン 一例
きセンサーは算出する必要がない.そのため,使
い勝手の良い傾きセンサーを用いてプログラム
結果は中央から隣り合う 5 枚の画像(図 4 のパ
を作成する.なお,この傾きセンサーは端末によ
ターン2)を使用すると 3D をよりよく感じるこ
って搭載されていない場合がある.
とができた.
プログラムが完成し,先ほど調べた傾きの値を
プログラムに設定してタブレットを傾けてみる.
すると,タブレットが傾きすぎていて画面を見る
5.タブレットの傾き取得
ことができない.傾きの最大値は 45°を想定し
今回用いた言語は,JavaScript である.比較
ていたが,調整の結果,15°となった.(図 6)
的容易にプログラムを作成でき,Web 上でプログ
ラムが動作するためアンドロイド携帯やタブレ
ットで手軽に表示ができる.動作させる Web ブラ
ウザは Firefox を使用する.Firefox だと容易に
加速度センサーの情報を取得できるためである.
プログラムの仕組みはシンプルで,タブレット
に内蔵されている加速度センサーの値が一定の
値に変化すると,画像を切り替えるものである.
図 6.タブレットでの実行結果
そこで,本研究で用いていたタブレットの加速度
A-3-3
3D に用いられる画像は背景の変化を大きくした
6.傾きに対する画像表示
り,ピントを極端に調整したりと写真を 3D 表示
1枚1枚の画像の切り替えを,どの様な角度で
用に合成しているものが多く見られた.また,画
行うのかを実験した.4章で述べた中央から隣
像切り替えのトリガーを端末の傾きにした事も
り合う 5 枚で,中央の画像に広い角度を持たせた
3D を感じにくい要因の一つであった.人が見て
場合,両端の画像に広い角度を持たせた場合,1
いる風景は人が目や頭を動かす,または移動する
枚1枚の画像の角度を均一にした場合で実験し
事で変わるものであるので,より自然な 3D を感
た.(図 6)
じさせるには手の動きだけでは不十分であった
と考えられる.
改善案としては,上記の 3D を感じにくい要因
の改善に加え,画像切り替えの際にエフェクトを
かける事で,より 3D を感じる効果を得ることが
期待できる.
参考文献
[1] アナグリフ(日本女子大学 2006 目白祭
物
理分野)
http://mcm-www.jwu.ac.jp/~physm/buturi06/si
図 6.角度の調整 一例
kaku/st2a.html
[2] 偏光メガネを用いた立体視の実現(床井研究
結果は,中広の場合(図6の最上段)が一番立
室)
体に感じやすいパターンであった.角度の値は中
http://www.wakayama-u.ac.jp/~tokoi/opengl/l
央画像に左右 10°で計 20°,左右の画像の切り
inebyline.html
替えは 5°で行った.
[3] 3D 表示方式(3DxTV.jp)
http://www.3dxtv.jp/3D-TV/3D-display-method
#frameSeq2
7.まとめ
[4] 3D の原理(中原機械設計事務所)
画像切り替えを,時間軸から人の動き(端末の
http://www2.aimnet.ne.jp/nakahara/3dart/3ge
傾き)に対して行うことでより自然な 3 次元を感
nri.html
じることができるのではないかという考えの下
[5] 浅山研究室 2010 年度卒業論
で研究を行い,以下の結論となった.
[6] 3D ス イ ン グ マ ル チ ア ン グ ル 機 能 (Sony
研究開始当初の目的の一つである端末の傾きに
Marketing (Japan))
合わせた画像の切り替えは,HTML と JavaScript,
http://www.sony.jp/cyber-shot/products/DSC-
Firefox の傾き API を組み合わせる事で実現する
TX9/feature_4.html
ことが出来た.しかし,従来の 3 次元画像表示技
[7] Android3.0 端末の傾きを JavaScript で取得
術に比べ 3D を実感できているとは言い難い.
(NI-Lab.)
なぜならば,今回使用した画像が未加工の写真
http://www.nilab.info/z3/20110613_01.html
であったことが考えられる.調べてみると擬似
A-3-4
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