FPDの人間工学シンポジウム2015: 4A 法政大学 情報科学部 ビデオシースルー型HMDを用 いた実写一人称視点と三人称視 点における作業の比較 2015年3月6日 (金) 法政大学 情報科学部 小池 崇文 <takafumi (at) hosei.ac.jp> 1 法政大学 情報科学部 実世界指向メディア研究室 Computational Reality Laboratory • 2013年4月に発足 • 修士 3名，卒論 9名，学部3年生 9名 • 研究分野 • 三次元映像技術 / コンピュータグラフィックス・ビジョン • コンピュテーショナルディスプレイ / カメラ • バーチャルリアリティ (VR) / 拡張現実感 (AR) • 食メディア / 実世界データ解析 • フィジカルコンピューティング • 研究室web: http://tk-lab.org 2 はじめに 本日の発表内容は， ・ACM SUI (Spatial User Interaction) 2014 Poster Presentation (2014/10/5発表済み) ・映像情報メディア学会 立体映像技術研究会 (2014/ 10/28発表済み) に基づいています． 3 研究背景 • ビデオゲーム，バーチャリルリアリティ (VR)，拡張現実感 (AR)，複合現実感 (MR)，などの用途向けの安価なHMDが 急速に普及 • HMDは大きく分類すると，光学シースルー型とビデオシー スルー型の2種類 • • ビデオシースルー型の方がコンテンツ自由度は高い ISO/IS 9241-303 Annex.E (2008)で規定 Oculus Rift SONY Morpheus 4 CANON HM-A1 研究背景 • ビデオゲームでは様々な視点が提案されている • 自由に空間を動きまわることが可能 • HMDでも自由な視点を体験可能に • どの視点が最も良いのか? 固定三人称視点 追従型三人称視点 5 一人称視点 users can effectively see objects up to 180°, and that overall detection rate is 62.2% for the display versus 89.7% for the naked eye. Author Keywords peripheral region of the display. The prototypes, which are modified versions of the Oculus Rift, are shown in A and B of Figure 1. In our design, binocular vision is achieved by undistorting the pixels in the central field of view, as in other models. The big difference is that images presented in the peripheral view are shown to the user as if viewed through a fisheye lens, as can be seen through the left eye camera in D of Figure 2, but with several modifications. 関連研究 Wide field of view; fisheye lens; spatial compression; augmented reality; safety; head mounted display. ACM Classification Keywords H.5.2 [User Interfaces]: Prototyping INTRODUCTION In recent years, head mounted displays (HMDs) have finally achieved a form factor that can be worn comfortably Permission to make digital or hard copies of all or part of this work for personal or classroom use is granted without fee provided that copies are not made or distributed for profit or commercial advantage and that copies bear this notice and the full citation on the first page. Copyrights for components of this work owned by others than the author(s) must be honored. Abstracting with credit is permitted. To copy otherwise, or republish, to post on servers or to redistribute to lists, requires prior specific permission and/or a fee. Request permissions from [email protected]. SUI '14, October 04 - 05 2014, Hololulu, HI, USA Copyright is held by the owner/author(s). Publication rights licensed to ACM. ACM 978-1-4503-2820-3/14/10 $15.00. http://dx.doi.org/10.1145/2659766.2659771 日産アラウンドビューモニター Figure 1. Our A) first and B) second prototypes of the FishEye Vision (2014) Fisheye Vision display with 180° and 238° FOV lenses, and C) testing of the 238° prototype in a tennis rally. Demonstrations 180 又は 238 のFOV UIS 54 Figure 3 points ar spherical mated LiveSphere (2014) Flying Eyes (2011) 6 Figure 2. LiveSphere system configuration. A Body user wears the headgear and transmits surrounding scene images that are obtained from head-worn cameras. A Ghost user is allowed to look around stabilized 360 degree spherical streaming. 予備実験 • • 手 を使った作業と， 足 を使った作業を検討 手を使った作業 • ホワイトボード上の例を見ながら，マス目の同じ位置に印を書き写 す作業 • • 経過時間，ミスの回数を測定 足を使った作業 • 決められた経路を前向き，後ろ向きに歩く作業 • ゴールまでの経過時間，歩数，ぶつかった回数を測定 手を使った作業 7 足を使った作業 予備実験結果 予備実験の結果，以下の項目について注意して実験を実施す る必要があることがわかった． 1. 一人称視点実験時のOculus Riftの有無の影響 2. Oculus Riftを装着した一人称視点と三人称視点の影響 3. 視角の広さと狭さの影響 4. 三人称視点の動作に対する慣熟の有無の影響 5. 死角の有無の影響 8 実験環境: ハードウェア • HMD: Oculus Rift DK1 • コンシューマ向け低価格HMD • パネル: LCD • 解像度: 1280 800画素 (片目: 640 800画素) • 画角: 110度 • トラッキング: 3DOF (3-axis rotational tracking) • Video camera: Playstation Eye 2台 (ステレオ視対応) • Playstation3用カメラ • 640 480 ピクセル時 60fps、320 240 ピクセル時 120fps • スタンダードビュー（56 ）∼ワイドアングルビュー（75 ） • PC 9 実験環境: 3つの視点 camera camera camera (a) (b) (c) (d) (e) 一人称視点 (FPV) 追従型三人称視点 (TTPV) 10 (f) 固定三人称視点 (FTPV) 実装上の注意点 • 画角の違い: カメラ画角よりHMD画角の方が 広いため，HMD画面端を黒塗りすることで 対応 • 追従型三人称視点: 背中に固定 11 実験内容: 2つのタスク • タスク: maze • 室内に机や椅子で簡易な迷路を 作成，脱出時間を計測 • 空間把握 • タスク: block • 写真に提示したブロック配置を行う • 両眼視差 12 実験前の予想 • タスク: maze • 車庫入れは俯瞰視点 (追従型三人称視点)， 迷路脱出型ゲームは三人称視点が多い • 固定・追従型三人称視点が優位? • タスク: block • 死角が無い方が良い • 一人称視点，追従型三人称視点が優位? 13 実験動画 14 実験結果 • 被験者: 6人 20代 男性 • 全体にFPV (一人称視点)が優位 • 一人称視点を中心に映像酔いが観察された • maze • どの被験者も同じ，動作時間の傾向 • TTPVよりFTPVの方が早い被験者も1名 • block • 非常に苦労する被験者がいた．早い被験者と遅い被験者で， 作業時間に2倍以上開きが見られた • FPVよりTTPVの方が早い被験者も1名 maze block FPV 37.8s 62.2s TTPV 61.3s 72.3s 15 FTPV 84.2s 101.2s 考察・議論 • maze • 実験部屋の物理的な制限から，固定三人称視 点にとって必ずしも有利な環境 (一人称視点 では死角ができるなど)ではなかった • 一人称視点でも映像酔いが観察されたことも考 慮すると，HMDの解像度，フレーム遅延など の影響が大きく出ていると考えられる • 習熟性も大きく影響 • 実験環境に対してセンシティブである 16 システムの課題 • フレーム遅延は100ms程度 → 1フレーム(16ms∼ 33ms)程度まで縮めたい • HMDの解像度が低い → DK2で実験予定 • OLED，HD解像度 • 一人称視点: カメラの位置が実際の目の位置より 150mm程度前に出ている → カメラ取り付け方法の 改良，画像処理等で対応予定 • 追従型三人称視点: 頭の動きには追従してない，距 離，角度のパラメータ設計方針が未解決 • ビデオゲームよりは視点の自由度が低い 17 今後の予定 • 高品質なHMDを用いた実験 • DK2にバージョンアップ • Light Field HMDも視野に入れて • フレーム遅延の削減 • 視点自由度の拡張 • 一人称視点，三人称視点の改良 • ロボット(ルンバなど)やDroneなどを使った自由視 点の導入 • さらなる予備実験・基礎実験の実施 18 結論 • 現時点では，一人称視点以外の視点の優位 性を示すことは出来なかった • 実装技術の点から優位性が示せなかった可 能性が高い • 但し，事前予想に合致する傾向を持つ被験 者もいたため，引き続き検討を続けていく 19
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