バーチャルリアリティ・ 制作 ~第十二回~ Virtual Realityとその応用 複合現実感・テレイグジスタンス 2つのバーチャル世界 された世界 現実空間のモデル 現実の空間だか直接認識できない空間 教育,訓練や設計 遠方,危険,など感覚器の限界の世界(テレイグジスタンス) フライトシミュレータ,バーチャルプロトタイピング 超現実空間のモデル 現実ではない架空の空間 相対性理論の世界 数学(ベクトル場など)の世界 アミューズメントやアート された世界 リアルタイムのテレイグジスタンス ロボットの遠隔制御 構成された世界 現実空間のモデル 直接認識できない世界の例 (Virtual Endoscopy) CT像より3次元画像を構 築, を変えることに より体内に入り込める ミクロの決死圏? 画像の読み方は難しい 構成された世界 現実空間のモデル 直接認識できない世界の例や超現実空間の例 実際には経験できないシーンを経験 例えば,台風の中の自分,分子構造の中の自分な ど 教育用途において大きな効果 アインシュタインの相対性理論の世界を体験する,力 学の世界を体験する,実際に行うのは危険な実験を体 験する,など から の理解へ,という教育システム 構成された世界 現実空間のモデル 教育・訓練・設計の例 バーチャルプロトタイピング バーチャルな製品で評価することにより無駄 な を作らない エネルギーや資源の節約 生産の実現 一人一人に合わせた製品が安価で制作可能 好みへの対応だけでなく,障害を持った人のた めの製品も同等に制作可能 住居や都市空間についても同様 構成された世界 現実空間のモデル 教育・訓練・設計の例 手技,特に外科手術のシミュレーション 教育用 ある手術で起こりうる可能性がある状態を想定し て,それに対応する手段の教育 計画用 手術を何度も疑似体験することにより実際の手 術前の具体的なイメージがわき,手術のさらなる バリエーションに対応できる 伝達された世界 VR+ネットワークで何が出来るか? Surrogate Travel Virtual Office Home Medical care Virtual Reality Network Data Base Virtual Public Facilities Museum,Zoo,Library,etc. Home Shopping Virtual Conference 伝達された世界の例 バーチャルユニバーシティ •Virtual空間の自分:アバタ •共同作業が可能 VRMLで 記述され た校舎 伝達された世界の例 バーチャルホスピタル CTやMRI画像などをVirtual空間に再現する事 により病状への理解を深める 患者の精神的ケア TV電話などによる「定期検診」 病状や検査についての患者の自己学習など 遠隔地にいる専門医によるケアや診断 伝達された世界の例 ロボットによる遠隔手術 ダビンチ・サージカルシステム ダビンチ・サージカルシステム 伝達された世界の例 高臨場感会議 バーチャル会議室をCGにより生成する 参加者もCGにより表示される 送信側の参加者の や は, 遠隔地の受け手に送られ,受け手側の の位置を考慮して に表示され る バーチャル空間を して が 可能 伝達された世界の例 Telexistence 人間の と の制約を解いて自由な空間で自 在に行動することを可能とする 自分の であるロボットのいる場所に自分が実際に 存在するような臨場感(視聴覚,力覚機能)を得ながら, その「 」ロボットを操る つまりは「ネットワークを介して を遠隔地 に瞬時に運び,そこにあたかも存在するような臨場感で 行動する技術」のこと 災害救助や実際に人間がやるには危険な作業(ロボット 漫画の世界?)などへも応用可能 Telexistenceの研究状況 実環境に存在する人間型ロボットに し, ロボットの手や腕が自分の手や腕であるかのような感覚 で作業を行う 積み木を積み上げる ランダムに動く台から生卵を握りつぶさずに知覚の人に手渡 す つり下げられたピンポンを打ち返す(不定な動きへの対応) HONDA人型ロボットのスーパーコクピットによる操作 包囲型ディスプレイと歩行移動機能,音響機能などの追加 テレイグジスタンス 操作 五感情報 Master side Slave side Presented by Tachi Labo. in University of Tokyo スーパーコクピットとロボットの操縦 もっと身近なTelexistence ネットワーク技術とロボット技術の結合 遠くにあるロボットを からでも からでも操作できるようにする で,世界中の 公共施設,公園,博物館,ショッピングセンター,家 庭などの を自由に操作できる 通信販売であるにもかかわらず, 確かめて買い物が出来る 遠隔地にいる家族との ふれあい Telexistenceの問題点 ロボットの操作者は現実空間と変わらない 感覚 Telexistenceされた側は? 例えば,Telexistenceシステムで家族とふ れあう状況を考えてみよう Telexistenceされる側にも が感じられなければならない すでに解決のための試作はある 「 」 Mixed Reality(複合現実感) 環境と 環境を重ねることにより,そ れぞれ単独では得られない情報を獲得する技術 Augmented Reality をベースに,その上に 世界を重ねる技術 Augmented Virtuality をベースに,その情報を 増強する技術 の情報により Mixed Realityの例 Augmented Virtuality 空間 virtual space 物体 (花) real information Digital Museum Mixed Realityの例 Augmented Reality Digital Museum 現実空間に解説文が 表示される Entertainment 現実空間でCG creature と戦う その他のAugmented Reality 医療応用 実際の人間の体に,CT等で作成した立体像を重ねて表示(人体 の透視) 頭部,視線,触覚センサとの合成により,体の外から「体の中を目 視し触診する」ことが可能 ウェアラブルコンピュータ,GPSとの組合せ の情報を現実世界へ投影 図鑑的情報 の重ね合わせ の配管構造の透視 ARの応用例 網膜へ直接投影:Nomad Augmented Vision System VR・ARの医療応用 支援 支援 キーワード: ARの要素技術と問題点 要素技術 型HMD 式 式 問題点 問題 反射剤を用いた 光学式シースルーHMD 光学式シースルーHMD 長所 は常に 見えているため安全 同様に, の把握(足下など)に 優れる 短所 バーチャル情報が常に に投影され るため が生じる 現実の物体とバーチャ ル情報との の違いにより違和感が 生じる 遮蔽矛盾とは 光学式 シースルー Virtual: 四角柱 Real: 円柱 CAVE Virtual: ボール Real: 自分の手 ビデオシースルーHMD ビデオシースルーHMD 長所 をいったん として 情報と 融合するため の問題が少ない を付ける事で 遮蔽矛盾を避けられる 現実とバーチャルを違和感 なく融合可能 短所 を合成する 際の 完全遮蔽型のため,電池切 れなどの場合 も見れなくなり危険 光学式シースルーにおける解決案 Head Mounted Projectorと再帰性反射材の利用 両眼用の画像を別々につくり投影する を用い眼の位置からスクリーンに向 かって画像が投影される スクリーンには「再帰性反射材」を用いる 投影された画像はスクリーンから 逆投 影される 必要な位置に再帰性反射材を塗布すれば,その位置に のみ を表示できるため, 問題, 問題が解決でき違和感のない空間融合表示が 可能 複雑な機構が無く立体視が可能 再帰性反射材とは? 光を受けると, 方向に反射を返す材料 通常の反射 (鏡面反射) 再帰性反射 ?その原理は? HMPの原理 左眼用画像投影 左目 ハーフミラー 右目 右眼用画像投影 再帰性反射材を塗布した スクリーン このように見えます 箱にのみ再帰性反射材が塗布されているため, 箱には映し出されるが手には映し出されない。 手による遮蔽問題が解決され,箱の中の物体 を違和感なく透視できる。
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