最初にクイズ ヒューマンメディア工学 Human Media Engineering 「情報環境」って何だ？ （ネットでも検索してみよう） 情報環境 ヒューマンインタフェースと 体感メディア技術 加藤 俊一 Toshi KATO 人間と情報環境とのインタラクション 情報環境 人間と情報環境とのインタラクション 情報の創造・処理加工・伝達・蓄積を行う過程で、 それを実現するための情報メディア・ソフトウエア・データベース などの利用可能な環境をいう。 cf. 環境 （三省堂「大辞林 第二版」） 情報を取り巻く環境のことである。環境情報ということもあるが若 干意味合いが異なる場合が多い。 情報に対してアクセス（収集・発信）する環境と情報を加工する環 境があるとされている。 情報環境の要素としては、一般的にネットワークやコンピュータと いったものが連想されやすいが、図書館や書店、テレビやラジオ といったものも情報に関わっているので、これらも要素といえる。 （三省堂「大辞林 第二版」） 取り囲んでいる周りの世界。 人間や生物の周囲にあって、意識や行動の面でそれ らと何らかの相互作用を及ぼし合うもの。 また、その外界の状態。 自然環境の他に社会的、文化的な環境もある。 「―が良い」「―に左右される」「家庭―」「―破壊」 周囲の境界。まわり。 （Wikipedia 2006年６月18日、2008年６月２日） Wikipediaの説明は、ちょっとヘンだな。。。 人間と情報環境とのインタラクション 人間（あるいは人間の集まり） ↓↑ 接点で相互作用(interaction) 情報環境 人間の知的活動や身体的行動を支援するための 様々な情報サービスを実現するための環境。 マルチメディアコンテンツ・データベース・知識ベース・ 情報処理・ ネットワーク・センサー・表示装置 などから構成される。 人間と情報環境とのインタラクション interact (vi) interaction (n) interactive (adj) 相互に作用する, （～と）互いに影響しあう [with] 相互作用 [with]; 相互連関 [between]. 相互に作用する; 【コンピュータ】対話式の, インタラクティブな. 1 人間と情報環境とのインタラクション interface (n) （復習）ヒューマンインタフェース （異なる物の）境界面, 中間共通面; 共有領域; 【コンピュータ】インタフェース interface (vi, vt) 人が 「機器」と接する部分 「サービス」と接する部分 「人・社会」と接する部分 連結する [with]; 調和（整）する［させる］; 【コンピュータ】インタフェースをとる. 何を書いてほしかったか、、、 何を書いてほしかったか、、、 （復習）ヒューマンインタフェース 人に優しいヒューマンインタフェース 何を書いてほしかったか、、、 何を書いてほしかったか、、、 （復習）ヒューマンインタフェースの視点 （例） 使いやすい、見やすい、押しやすい、、、 わかりやすい、練習いらず、失敗なし、、、 満足感、楽しい、ストレスなし、、、 → 実は「やわらかアタマ」で考えてほしかった。 ネット上には、古いパラダイムの 考えばかりがめだつ！ そんなのを参考にしてたら、 「２０世紀の製品・サービス」しか企画できない人に なっちゃうョ！ 身体的側面 機器と身体的な特性との整合性 → ボタンの押しやすさ・画面の見易さ（１９８０年代まで ＝大量生産時代の観点） 情報の表現方法の自然性 知識的側面 操作方法の明快さ 類推可能性 操作ミス（エラー）からの回復 何を書いてほしかったか、、、 何を書いてほしかったか、、、 （復習）ヒューマンインタフェースの視点 感性的側面 提供する機能の粒度・規模・過不足 常識、要求される背景知識 類推可能性 → 人間への「メンタルな負荷」「ヒューマンエラー」に 対する配慮が始まる（１９９０年代から） 主観的な特性との整合性 嗜好・価値観・目的意識 カスタマイズ可能な範囲 目的との整合性 個人情報 機能の体系の明快さ マルチメディア マルチモーダル → マルチメディア時代＆バリアフリーへの配慮が始ま る（１９８０年代後半からの観点） 何を書いてほしかったか、、、 何を書いてほしかったか、、、 （復習）ヒューマンインタフェースの視点 形状 運動能力（操作性） 知覚能力（視認性） 表層的 vs 深層的 再利用・高度利用 セキュリティ → 人間は何に満足感を求めようとしているのか？（２１ 世紀の視点） （表層）製品の個別性（例：差別化欲求） （深層）サービスを利用する本来の目的（例：つなが り感、癒し、自己実現欲求 など） 2 GUI (Graphical User Interface) 計算機のユーザインタフェース 40年代： 電気配線＋ランプ 50年代： 紙テープ ＋ プリンタ 60年代： キーボード ＋ キャラクタディスプレイ 入出力装置の「電子」化 70年代： キーボード ＋ グラフィックディスプレイ 航空管制データのグラフ化・マップ化 GUI (Graphical User Interface) 計算機のユーザインタフェース Scientific Visualization コンピュータシミュレーションと可視化技術 （ビデオ資料を見ながら） 可視化とはどういうことか？ 不可視情報を可視化することによって、 大幅に理解が容易になり、 便利になると考えられるものを、 列挙してみよう。 その理由は？ 90？ 00？ 10年代？： ビジュアルエージェント 執事メタファ 00？ 10年代？： 実世界インタフェース 実世界メタファ Scientific Visualization 70年代： データの２次元グラフ化 計測・記録されたデータの把握 80年代： コンピュータグラフィックス 物理法則に基づくシミュレーション 忠実に可視化（２次元） 90年代： ステレオ表示 可視化（２次元→３次元） 人為的ルール 00年代： どこに向かう？ 現実世界の中で？ ［課題１］ Scientific Visualization 80年代： キーボード ＋ マウス ＋ ビットマップ デスクトップメタファ 「実世界」のモデル化と投影 可視化技術 物理現象： 物理化学法則のシミュレーション（分子運動CG） 物理化学的な計測値（AMEDAS） 論理・ルール： アルゴリズム（フローチャート、アニメ） 法律上の制約（建築基準法） 感性： 感性モデル（相関関係、モデルの対比） （参考）不可視情報 そのほんの一例 （狭義） 目には見えない情報 （広義） 人間が直接感じ取ることが難しい情報 赤外線・紫外線・電波 小さすぎるもの（原子・分子）、大きすぎるもの（天体・宇宙） 表面に現れてないもの（皮下、内臓、骨格；地下；水中） 振動、超音波（高周波）・低周波 流れ（水、空気；交通；情報） 温度・湿度の分布 早すぎるもの（化学反応）、遅すぎるもの（成長） 危険、安全 健康状態、体力、疲労 エネルギー 学習、知識 感情、感性 3 VR: Virtual Reality （仮想現実） virtual (adj) 〔限定〕（名目上はそうではないが）実質上の、 事実上の、実際上の virtual memory（仮想記憶） 〔光学〕虚の、仮の 注意： vain (adj) VR: Virtual Reality （仮想現実） Virtual Reality 人間の五感（視覚、聴覚、触覚＋味覚、嗅覚）である 感覚器官に知覚させるための技術 物理法則やルールに基づいた「世界」の構築 × Animated cartoon physics 計算機内に現実世界を「模擬｣ 「投影｣ 参考： CG: Computer Graphics 〔「カラの、実質のない」が原義〕 むなしい、中身のな い；つまらない、価値のない； 虚栄心の強い、うぬぼ れの強い Vanity Fair（虚栄の市） Virtual Realityの基本的な要件（１） Realityの基本的な要件（１） 没入感 immersion, immersive： 全感覚（現状は視聴覚）で感じる外界が、すべて 計算機制御された空間 Cf. 計算機制御された空間を、全感覚（現状は視聴覚）を 通して知覚 質感 e.g. 高精細・高品位 Virtual Realityの基本的な要件（３） Realityの基本的な要件（３） 主として視覚情報 次世代のＣＧをＶＲだと言う人もいる。 Virtual Realityの基本的な要件（２） Realityの基本的な要件（２） インタラクティブ性 interactivity： 人間が対象・状況に働きかけられる Cf. 特定の対象を選び出して Cf. 対象群のおかれている状況に対して 対象・状況が人間に働きかけられる Cf. 常時モニタ可能 初期のVR システム (VPL) 初期のVRシステム ヘッドマウント ディスプレイ リアルタイム性 real-time： （相互）作用した結果を直ちに反映 Cf. （相互）作用の高速な計算 Cf. 計算結果の高速な可視化（可感化） データ グローブ 現実の世界と同じ時間スケールで再現 Cf. 現実の世界と同じ空間スケールで再現 Cf. 現実の世界と同じ刺激スケールで再現 4 立体視 奥行きの知覚 筋肉： 水晶体（レンズ厚）、両眼の輻輳角 画像： 両眼視差、運動視差 画像： 陰影、テクスチャなど 両眼視差 （人間） 左目・右目の距離 ×輻輳角 →距離（と大きさ） ランダムドットステレオグラム 遠近法 ネッカーのキューブ 立体視 立体視 視差をつけた撮影 （機械） ［実験１］立体視 視差をつけた画像の計算・生成（ＣＧ） 左目・右目の距離 ×輻輳角 →距離（と大きさ） を 再現する 感じさせる 右目画像 左目画像 東京タワー ［実験２］立体視 運動視差による奥行きの知覚 六本木ヒルズ 5 ［実験３］奥行きと遠近感 （参考）ネッカーのキューブ ポンゾの錯視 奥行き知覚は 「視差」 だけではない http://www.p.u-tokyo.ac.jp/~kitajyo/projects.html 立体視 コンピュータビジョン カメラの輻輳角 対応点マッチング テクスチャ解析 立体視 バーチャルリアリティ バーチャルリアリティ 両眼交互刺激 刺激の限界提示時間（上限）と解像度（密） 両眼同時刺激 解像度（粗） Head Mounted Display 両眼交互刺激 限界提示時間（上限） 解像度（密） 液晶シャッター 偏光メガネ 赤青メガネ（モノクロ） 6 時分割表示＋液晶シャッターメガネ 偏光スクリーン＋偏光メガネ CAVE（多面ディスプレイ） WALL（大画面） ＋Head Tracking 広視野角ディスプレイ ＋ ビデオ資料 全天周・広視野角ディスプレイ コンテンツ（大画面・遠景）を工夫すれば 「奥行き」を感じる 視差を与えれば 「立体感」を感じる 7 裸眼立体視の仕組み 裸眼立体ディスプレイ( 裸眼立体ディスプレイ(WoW) WoW) レンティキュラーレンズによる両眼同時刺激 空間解像度（粗） 裸眼立体ディスプレイ( 裸眼立体ディスプレイ(Synthagram) Synthagram) 球状裸眼立体視ディスプレイ(prospecta) prospecta) SeeSee-through type Head Mounted Display （透過型HMD ） （透過型HMD） SeeSee-through type Head Mounted Display （透過型HMD ） （透過型HMD） 8 力覚ディスプレイ（Phantom ） 力覚ディスプレイ（Phantom） 力覚（加速度）＋視覚 力覚（加速度）＋視覚 嗅覚ディスプレイ 加速度感（スピード感）と視覚のマルチ モーダル性 VR: Virtual Reality （仮想現実） Virtual Reality Ride (Simulation Ride) データグローブ＆データスーツ Virtual Realityを利用した入力・操作 利用者→システム 計算機内部に構成された仮想世界に「働きかけ｣ 視覚： アイカメラ（視線） 聴覚： 音声 触覚： 力の向き・強さ、 位置（Data Glove, Data Suit, 磁気センサ）、 速度（加速度） 9 Motion Capture（１） Capture（１） Motion Capture（３） Capture（３） ユビキタス空間内での動作の検出 Motion Capture（２） Capture（２） OpenCVを使った顔認識 OpenCVを使った顔認識 OpenCV: インテルが開発・公開している オープンソースのコンピュータビジョン（画 像処理・画像認識）のライブラリ 景色の中から人間の顔（らしい部分）を検 出する機能も提供されている。 視線入力装置 顔を抽出できれば、視線も検出できる！ QuickGlance3 アイトラッキングシステム 例： キーボード・音声に代わる文字入力手段 （マルチモーダルインタフェース） http://yamashita.dyndns.org/blog/face-detection-with-opencv/ 10 視線追尾システム （参考）ちょっと未来の視線検出 VIEW-TRACKER （例）飛行機操縦の視線解析 水平メーターと着陸する位置を何度も確認してい る様子が分かる。 http://www.ditect.co.jp/appli/case_025_00121.html Interactive Data Eyeglasses、フラウンホファー研究機構（ドイツ） 現状のヘッドマウントディスプレイの問題は「高い・重い・でかい・人間工学的 じゃない」。 彼らはアイトラッキング機能を備えたCMOSチップを19.3 x 17mmというサイ ズで設計。このチップをメガネのヒンジに取り付ければ、どこかを見つめたり 視線を動かしたりするとコンテンツの選択やスクロールが行えるメガネが出 来るという目論見です。 「私達はメガネを、新しいアプリケーション分野が登場するような、双方向で 対話的ものとしたいのです」と、同機構のMichael Scholles博士。 メガネはPDAなどと接続することで表示コンテンツを取得、コンテンツはメガ ネに埋め込まれたマイクロディスプレイに投影されます。マイクロディスプレ イは環境光に負けないコントラストにするため、OLEDを利用。着用者からす ると、1メートル先に像があるように見えるとのことです。 http://www.fraunhofer.de/EN/bigimg/2009/rn06fo3g.jsp http://japanese.engadget.com/2009/06/05/bidirectional-data-eyeglass/ 「自動車技術展 人とくるまのテクノロジー展2009」 運転者状態認識システム（東芝、参考出展） （参考）ちょっと未来の視線検出 http://robot.watch.impress.co.jp/docs/news/20090528_170341.html 画像処理で、ドライバーの顔の向きから視線を検出し、注視 している装置やエリアなどをシステムが認識していることを 教えてくれる。 ドライバーの状態を認識し、安全で快適な運転環境を提供 するシステム 将来：ドライバーの状態や嗜好に応じた情報提供を行なう 「自動車技術展 人とくるまのテクノロジー展2009」 運転者状態認識システム（東芝、参考出展） ドライバーの頭部全体のワイヤーフレームモデルを作成 作成したワイヤーフレームモデルと、その時々の頭部の映像を照合 ドライバーの顔の向きを推定 顔の向きをもとに視線の方向を推定 最終的に注視方向を推定する （将来） 個人認証 （将来） 開眼状態検出（＝居眠りの検出） （将来） 表情認識 「自動車技術展 人とくるまのテクノロジー展2009」 運転者状態認識システム（東芝、参考出展） 頭のワイヤーフレームモデル 顔の輪郭 顔の向き 目の抽出 虹彩の抽出 これらを総合して 「視線」 http://robot.watch.impress.co.jp/docs/news/20090528_170341.html 11 （参考）次世代メディアデザイン アイコンタクト（ATR） （参考）次世代メディアデザイン アイコンタクト（ATR） 単眼視線推定技術 広視野・高解像度カメラで捉えた画像から3次元眼球 お よび虹彩モデルを生成し、カメラ画像と照合して眼球中心 と虹彩を結ぶ視線方向を推定する。 1台のカメラ画像で視線推定が行え、かつ生成したモデ ルから視線方向を直接推定するためキャリブレーション 作業が不要。 （将来の応用）来場者の視線を検出することにより、見て いる場所や商品に関する情報提供が行える。新製品の プロモーション用途やミュージアムメディアとしての応用を 目指している。 VR: Virtual Reality （仮想現実） インタフェースの多様化： 人間の五感（視覚、聴覚、触覚＋味覚、嗅覚）を通して インタラクションするための技術 物理法則やルールに基づいた「世界」の構築 計算機内に現実世界を「模擬｣ 「投影｣ システム→利用者 計算機内部に構成された仮想世界を「体験｣ 利用者→システム 計算機内部に構成された仮想世界に「働きかけ｣ VR: Virtual Reality （仮想現実） Virtual Realityを利用した入力・操作 利用者→システム 計算機内部に構成された仮想世界に「働きかけ｣ 視覚： アイカメラ（視線） 聴覚： 音声 触覚： 力の向き・強さ、 位置（Data Glove, Data Suit, 磁気センサ）、 速度（加速度） VR: Virtual Reality （仮想現実） Virtual Realityを利用した出力・提示 システム→利用者 計算機内部に構成された仮想世界を「体験｣ 視覚： Head Mount Display、液晶シャッター、 広視野角 聴覚： ステレオ音源、 触覚： 力覚ディスプレイ、 位置、 速度（加速度） バーチャルリアリティ 「視差」 自分の体（位置・大きさ）を基準とした量 → 立体に見える ＆ 対象の「絶対的な大きさ」も知覚 → コンテンツ制作上の課題 12 ［宿題1 ［宿題1］ Virtual Realityの基本要件 Realityの基本要件 世間的に「ＶＲ」と思われているシステムを いくつか取り上げて、 ＶＲの基本要件から批評してみよう。 没入感 インタラクティブ性 リアルタイム性 （例）アーケードゲーム、運転シミュレータ、ミクロ アドベンチャー、など Star Tours (Tokyo Disney Land) Storm Rider (Tokyo Disney Sea) 感覚 没入感・立体感 インタラクティブ性 なぜ、多人数で 乗り込むのか？ http://www.tokyodisneyresort.co.jp/tdr/japanese/fun/movie/#/movie/tdl_021 http://www.tokyodisneyresort.co.jp/tdr/japanese/fun/movie/#/movie/tds_014 Star Trek Experience (Las Vegas Hilton) Micro Adventure (Tokyo Disney Land) 感覚 感覚 没入感・立体感 没入感・立体感 インタラクティブ性 インタラクティブ性 (*)Borgのアトラクションでは、簡易 ゴーグルを使用 なぜ、観客が 小さくならないと いけないのか？ http://www.tokyodisneyresort.co.jp/tdr/japanese/fun/movie/#/movie/tdl_042 Magic Carpet (Tokyo Disney Sea) バズ・ライトイヤーのアストロブラスター (Tokyo Disney Land) 感覚 感覚 没入感・立体感 没入感・立体感 インタラクティブ性 インタラクティブ性 リアルタイム性 なぜ、 主たるコンテンツ （登場人物）が ジーニーなのか？ http://www.tokyodisneyresort.co.jp/tdr/japanese/fun/movie/#/movie/tds_028 http://www.tokyodisneyresort.co.jp/tdr/japanese/fun/movie/#/movie/tdl_032 13 速報（１） 特別講演会 矢吹瑛明さん ６月２９日 高度情報化社会の技術やビジネスのあり 方についての研究家・ビジョナリスト＆セレ ンディピティ 速報（２） 特別講演会 小阪裕司さん ７月８日または１３日 感性を大事にしたビジネスのデザインの仕 方・実践の仕方を説く超売れっ子コンサル タント＆エバンジェリスト 速報（３） VR施設の見学会 速報（３） VR施設の見学会 加藤研究室（６月１５日または２２日？） ３D物体検索システム＋立体視 牧野研究室＠情報（６月１５日または２２日？） CAVE 大画面偏光立体視スクリーン CAVEアプリ・コンテンツ開発環境 Phillips製42インチ裸眼立体視ディスプレイWoW Silicon Graphics WS + 液晶シャッター眼鏡 SHARP PC + 裸眼立体視 モバイルEYE-TREK 慧眼 電脳ショップ Extra HI モニタディスプレイ 他 透過型HMD + 情報提供サービス ユビキタスセンサー群 世界に数台しかない、最高の質感表示 参考図書 情報処理学会編 「エンサイクロペディア情報処理2000-2001」 第4章マルチメディアとバーチャルリアリティ 野村、澤田 「バーチャルリアリティ」 朝倉書店、1997年。 14
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