芸術科学会論文誌 Vol.3 No.4 pp.244-249
Pocket Cosmos
~手のひらに宇宙を~
Pocket Cosmos
~Cosmos in my hand~
文 奈美† 曽根
順治‡ 夏井
伸隆
‡
長谷部 智宏‡ 吉田
康一‡
†
東京工芸大学 芸術学部メディアアート表現学科 〒243-0297 神奈川県厚木市飯山 1583
‡
東京工芸大学 工学部光工学科 〒243-0297
E-mail:
神奈川県厚木市飯山 1583
†
[email protected][email protected]
MUN Nami†, SONE Junji‡,NATSUI Nobutaka‡, HASEBE Tomohiro‡ and YOSHIDA Kouichi‡
†
Department of Media Art, Faculty of Arts, Tokyo Polytechnic University,
1583 Iiyama, Atsugi, Kanagawa, 243-0297 Japan.
‡
Department of Photo-Optical Engineering, Faculty of Engineering, Tokyo Polytechnic University,
1583 Iiyama, Atsugi, Kanagawa, 243-0297 Japan.
概要:「普段見上げている夜空の星たちを、時には、手のひらに抱いてみたくはならないだろうか…」
本作品は手のひらの上で宇宙を表現する事をテーマに、3 次元コンピュータグラフィックスを霧ディスプレイに投
影し、加速度センサーを入力機能として、インタラクティブな作品として制作された。
キーワード :宇宙、ファンタジー、立体視、インタラクティブ、霧ディスプレイ
Abstract:
On the theme of expressing the cosmos on the palm, this work made the interactive work
using 3D computer graphics projected on the fog display and the acceleration sensor for input device.
Keywords:
Cosmos, Fantasy, 3 dimensional vision, Interactive, Fog display.
1.作品背景
大自然の中で、海の水は手のひらですくう
事ができるが夜空の星は見上げる事しかでき
ない。人は掴めぬ夜空や宇宙を仮想空間にお
いて手に入れようと様々な再現したビジュア
ル作品やコンテンツを生み出した。その一例
として、誰でも親しめる映画[1]ではスターウ
ォーズシリーズ、テレビでは NHK スペシャル
「 宇 宙 未 知 へ の 大 紀 行 」 [2] な ど の コ ン テ ン
ツを思い起こす事ができる。また、私たちが
普段利用できる宇宙空間体験映像としてプラ
ネタリウムなどもあげられる。しかし、それ
らは離れた位置の平面スクリーンや半球ドー
ムディスプレイに映し出されるために、宇宙
を遠くから眺めている体験しかできない。
通常の投影ディスプレイは平面であり立体
的には見られないが、立体視の研究や実用化
も 進 め ら れ て お り 、 文 献 [3][4] に お い て は そ
の技術が説明されている。また、多面型全天
周ディスプレイ[5]を用いたり、複数の人が立
体視できる研究[6]もあるが、多くのプロジェ
クタを使用したり、両眼視差を活用するため
に液晶シャッターメガネ必要とし、機能は複
雑となる。
そ こ で 、 本 作 品 で は 霧 デ ィ ス プ レ イ [7][8]
を採用し、霧幕内で映像が多重反射して擬似
的に立体的に見える効果を活用し、幻想的な
立体映像を生成する事を可能とさせた。文献
[7] の 霧 デ ィ ス プ レ イ と の 違 い は 、 霧 の 噴 出
を下から行っている点である。また、霧ディ
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スプレイの基礎研究は文献[8]で行われている
が、本研究は,装置の簡易化のために水を媒
体として用いた。
こ の 様 な 技 術 を 用 い て 、「 遠 く 大 き な 宇 宙 と
いう存在を、手のひらの中に小さく、自在に
操 る 」 と い う コ ン セ プ ト か ら 「 Pocket
Cosmos ~ 手 の ひ ら に 宇 宙 を ~ 」 は 制 作 さ れ た 。
作品名は手のひらの大きさで体験できる事か
ら 「 Pocket 」 と い う 表 現 を 用 い た 。 ま た 、
「 Cosmos 」 と い う 表 現 に は 「 秩 序 と 調 和 を 持
つ宇宙」の意味がある。それに対し、同じ宇
宙 を 表 す 「 Universe 」 と い う 表 現 は 銀 河 系 と
いう特定性、あるいは無限の広がりを意味す
る部分がある。本作品では特定の銀河は存在
せず、鑑賞者の鑑賞方法によってある程度制
御され、秩序が保たれ肉眼で確認可能な CG 映
像による数個の星によって構成されるため、
前 者 の 「 Cosmos 」 と い う 表 現 を 選 択 し 、 本 作
品 名 を 「 Pocket Cosmos 」 と 命 名 す る に 至 っ
た。
に取り付ける。そして、霧化ユニットには 48V
の交流電圧を付加して駆動する。ボールの上
部には、8mmX90mm のノズルが取り付けられて
おり、12V の送風ファンにより霧が膜状に上部
に噴出される仕組みになっている。
2.2 加速度センサー
3 軸の加速度センサーを図 2 の様に霧化ユニ
ットの下に取り付け、人間の動作を感知する。
鑑賞者は図 3 の様にディスプレイを把持する
事になる。加速度センサーには、半導体 2 軸
加速度センサー[アナログデバイス社
ADXL202]を 2 個用い、センサーの出力電圧を
A/D コ ン バ ー タ [ TURTLE 工 業 製 、 TUSBADAPIO ] を介し て、 USB イ ン ターフ ェイ スに
より、制御用 PC に取り込んでいる。
2.システム構成
図 1 は、本システムの構成を表している。
本システムは、以下の 3 つの部分から構成さ
れる。霧ディスプレイを構成する a)霧化ユニ
ット、b) 鑑賞者の手の動きを加速度として感
知 す る セ ン サ ー 部 分 、 c) セ ン サ ー か ら の 入 力
を基に映像を生成する制御用ソフトウェアで
ある。 以下にその機能を説明する。
図 2
図 3
図 1
:システム構成
2.1 霧ディスプレイ
ディスプレイは霧を噴出して生成する。霧
の生成には霧化ユニット[秋月電子通商販売、
USH-400]を用い、水を貯めるボールの最下部
:霧ディスプレイ各部名称
:霧ディスプレイ把持例
2.3 ソフトウェア
制御用ソフトウェアは、C++言語を用いて開
発し、また、映像は OpenGL[9]、音は、Wave
ファイルを DirectSound の機能を用いて生成
している。ここでは、映像の表示と加速度セ
ンサーのデータ入力は、別々に行っている。
加速度センサーのデータは 200Hz で入力し、
そのデータを 2 次のデジタルバターワースフ
ィルタを用いて高周波成分をカットする。そ
のデータを積分する事により、速度、位置の
データに変換している。また、映像の表示は
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10Hz で更新し、加速度センサーの位置データ
を用いて、Pocket Cosmos 全体の位置を制御
する事により、霧スクリーンが動いても、映
像が追従して動く様にしている。ここで加速
度センサーの特性として、傾けた場合[90 度で
1G]に安定した出力が得られることがわかって
いるので、本作品ではセンサーを傾けたとき
の 加 速 度 値 を 用 い て Pocket Cosmos を 表 現
する。また、Pocket Cosmos 内の星の生成は、
加速度に比例して生成数を決め、生成位置や
大きさは乱数を用いて決めることにより、鑑
賞者との相互作用を生み出している。また、
衛星を持つ星か否かも、速度データを用いて
決めている。
3. Pocket Cosmos の 表 現 ~ 誕 生 か ら 終 焉
まで
本作品を鑑賞するにあたって暗室環境にお
いて鑑賞者は両手で霧化ユニットを持ち、プ
ロジェクタの映像を霧ディスプレイに投影さ
せる。
3.1 Pocket Cosmos の鑑賞の流れ
図 4 は本作品を鑑賞する時の流れを概略し
たものである。
図 4
ニットから霧が噴射されスクリーンを生成す
る。鑑賞者が霧化ユニットを持つと同時に、
PC を操作する人間がプログラムを実行させる。
霧スクリーンには大爆発を模したビッグバン
が映り、初期 Pocket Cosmos が現れる。この
時 ス ク リ ー ン に は 視 界 の 中 心 に Pocket
Cosmos の成長の軸になる青みを帯びた若干大
きめの星が映し出される。
3.3 星の誕生
鑑賞者が、天地を維持しながら霧化ユニッ
トを揺りかごのように左右に傾ける事で、傾
きに応じた加速度,速度,位置を算出し映像
に反映していく。映像内で軸となっている星
の自転速度はこれによって決まる。同時に軸
の星の周りには新たに星が誕生し、軸の星に
沿って公転をする。その速度も同じく霧化ユ
ニットの移動時加速度によって変化する。誕
生する星の増減は鑑賞者がどれほど霧化ユニ
ットを傾斜、移動させるかによって変化する。
この時、星の色はランダムで 8 種類の中から
選択されるため、様々な色が混在する Pocket
Cosmos となる。
3.4 Pocket Cosmos の成長
星が増えるに従い Pocket Cosmos は成長す
る。軸となる星を原点とし Pocket Cosmos 自
体を球として考えると半径を増す形で成長す
る。また、その速度は鑑賞者がどれほどディ
スプレイに傾斜や移動を与えるかによって変
化してくる。
Pocket Cosmos の 成 長 過 程 に お い て 鑑 賞 者
は霧化ユニットを傾けながらその速度によっ
て変わる星の誕生を楽しみながら本作品を鑑
賞 で き る 。 図 5 は 鑑 賞 者 が 実 際 に Pocket
Cosmos を鑑賞している様子である。
:Pocket Cosmos の鑑賞フロー
※図内では「Pocket Cosmos」を「Cosmos」と略称
図 5:本作品と鑑賞者
3.2 Pocket Cosmos の誕生
霧ディスプレイの電源を入れると、霧化ユ
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名の内訳である。アンケート内容は 4 つの設
問で構成され、作品の評価に関しては 5 段階
評価とした。それ以外には自由記述欄を設け
た。図 6-9 は、鑑賞者の作品評価の結果を示
す。
3.5 Pocket Cosmos の終焉
Pocket Cosmos は霧化ユニットの傾斜や移動
に応じて成長していくが、ある一定の大きさに
達 す る と 終 焉 を 迎 え る 。 終 焉 は 、 Pocket
Cosmos の中心から強い光が拡散していく映像
に変化するように設定してある。作品鑑賞の
終了タイミングが Pocket Cosmos の半径に基
づくため、作品の成長度合いによって半径の
広がるスピードが異なり、作品の鑑賞時間に
個人差が生じる。この終焉は Pocket Cosmos
自体が死を迎える事を意味し、作品の鑑賞が
終了となる。なお、本作品の鑑賞時間は
Pocket Cosmos の誕生から終焉までを含めて
約 1 分となっている。
4.1 霧ディスプレイ表現の検証
本作品ではメイン装置としてより幻想的な
世界観を演出するために霧をスクリーンとす
る特殊なディスプレイを使用した。図 6 の
「霧表現と宇宙のマッチ度」に対する回答が
他のアンケート結果に比べて YES 回答が多か
っ た 事 や 、「 水 や 霧 の 雰 囲 気 と 宇 宙 の 神 秘 性 は
マッチ」などの感想が多かったことにより、
霧ディスプレイの有効性が確認できた。
また、霧ディスプレイに映し出される 3 次
元 CG 映像による宇宙表現に対して「3DCG だ
ったのでリアリティがあった」といった感想
や図 7 の結果からも明らかな様に 3 次元 CG と
霧スクリーンの組み合わせにおいてリアルな
立体感演出が行えたと考える。以上の様な点
から意図していた幻想的な世界観の演出は十
分達成できたと考える事ができる。
3.6 効果音
Pocket Cosmos の誕生を表すビックバンと
呼ばれるフェーズでは爆発音が鳴る。星の生
成時は「キラーン」などという響きの効果音
が数種用意され、その中からランダムで一種
類が流れる。Pocket Cosmos の終焉時にはガ
ラスの割れる様な効果音が使用されている。
この効果音の違いは、人によって異なる異次
元体験の演出に役立てている。
3.7 映像効果
Pocket Cosmos の作品で最も魅力的な部分
として霧の中に映る映像が挙げられる。霧の
粒子は噴射口から徐々に拡散しているため映
像が映し出される部分には一定の厚みのある
スクリーンが現れる。映像はプロジェクタを
基点としてスクリーンの手前から奥へと立体
的に映し出される。
Pocket Cosmos の映像部分は OpenGL [9]
によって作成され、リアルタイムでセンサー
から速度データを算出し、3 次元 CG の星に移
動命令を出す。このように、リアルタイムに
レンダリングを行う事で、作品を鑑賞する際
のインタラクティブ性を向上させている。
8% 0%
40%
25%
1.はい
2
3.ふつう
4
5.いいえ
27%
図 6 :「 Q 1 . 霧 で の 宇 宙 表 現 は マ ッ チ し て い た か ? 」 の 結 果
4%
19%
4.作品分析
2004 年 5 月 20-21 日、芸術科学会 DiVA 展
会場にて、作品鑑賞者を対象にアンケートを
行った。その結果を基に本作品の分析を行い、
以下にまとめる。アンケートは 20 日に 75 名、
翌 21 日に 67 名、合計 142 名によって記述さ
れ、男性が 91 名、女性が 45 名、無記入が 6
247
11%
30%
36%
1.はい
2
3.ふつう
4
5.いいえ
図 7 :「 Q 2 . リ ア リ テ ィ は あ っ た か ? 」 の 結 果
芸 術 科 学 会 論 文 誌 Vo l . 3 N o . 4 p p . 2 4 4 - 2 4 9
4.2 インタラクティブ性の検証
本作品は鑑賞者の操作によって霧スクリー
ンに映し出される映像が変化するインタラク
ティブ性を持つ。アンケートでは「手を動か
す事で自分だけの宇宙が成長していく様は他
の作品にはない体験だった」という回答があ
り 、 宇 宙 を テ ー マ と し た 過 去 の 作 品 [10] で は
体験できなかった鑑賞形態だった事が鑑賞者
の興味を引いたと推察される。
しかし、図 8 で明らかな様に多くの鑑賞者
は 各 々 の 操 作 に よ っ て 映 し 出 さ れ る Pocket
Cosmos の成長を強く感じる事ができなかった。
その原因としては加速度センサーの感度不足
が考えられる。アンケートにおいてセンサー
の改良やデータ取得方法の多様化を促す意見
もみられた。本作品の鑑賞時に、個人差が現
れる霧ディスプレイの操作を、より自然に反
映させるために、センサー部分の改良をさら
に検討する必要がある。
8%
7%
19%
18%
48%
1.はい
2
3.ふつう
4
5.いいえ
図 8 :「 Q 3 . 手 を 動 か し て 宇 宙 の 成 長 を 感 じ た か ? 」 の 結 果
4.3 ユーザーインターフェイスの検証
9%
13%
23%
18%
1.はい
2
3.ふつう
4
5.いいえ
37%
図 9 :「 Q 4 . 宇 宙 が 自 分 の モ ノ に な っ た か ? 」 の 結 果
本作品においてはディスプレイ自体がユー
ザーインターフェイスになるという形を用い
ている。作品鑑賞時このインターフェイスが
どの様な影響を与えたかについて、アンケー
トから検討すると、霧ディスプレイの形状、
重量、把持性についてぎこちなさを感じたと
の回答が寄せられた。
また、映像投影において、鑑賞者がディス
プレイとプロジェクタの間に位置する方式を
採 用 し た た め に 、「 映 像 が 円 柱 状 に な り ぎ こ ち
な か っ た 」、「 光 軸 方 向 と 視 線 を 頭 で さ え ぎ ら
ない工夫が必要」などの感想や助言もあった。
上記二点の問題点から作品鑑賞時インター
フェイスの検討不足が図 9 の様に世界観や雰
囲気を存分に満喫できない結果を導いたと考
えられる。
4.4 作品分析に基づいた総評
上記の 4.1-4.3 の分析を総合すると、本作
品において意図した世界観とアイデアは霧に
よる表現を用いた事で効果的に展開する事が
で き た 。「 見 上 げ る 星 空 を ま っ す ぐ の 目 線 で 見
ら れ て 宇 宙 に い る 様 だ っ た 」、「 世 界 観 が ロ マ
ンチックであり、SF やファンタジーなどの不
思議な世界を体験している様な感じになる」
などの感想からも幻想的な世界観を演出でき
た事がわかり、本作品の提示する世界に入り
込める事が実現できたと推測される。つまり、
普段人々が抱いている空想の世界を具象化し、
フィクションの世界を疑似体験させる事が、
癒しや安らぎを感じさせる要素となったと考
えられる。
科学と芸術の融合する領域で過去にも様々
な 研 究 や 作 品 [11] が 提 案 さ れ て い る 。 本 作 品
の試みは、芸術的アイデアを科学的原理で応
用する事により初めて達成する事ができるも
のであった。インターフェイスなどの改良点
は残るが、科学と芸術の融合が効果を生み出
した展示であったと考える事ができる。
5.まとめ
本作品を鑑賞する事により、鑑賞者が宇宙
の誕生から成長過程を手のひらの中で見守る
事を実現できた。心の動きを画面や音に表す
事が「表現」である。本作品は思い描く事を
手 の ひ ら の 上 に 仮 想 的 に 再 現 さ せ る 事 で 、「 表
現」から得られる充足感や安らぎを鑑賞者に
フィードバックする事ができたと考える。
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「 Pocket Cosmos ~ 手 の ひ ら に 宇 宙 を ~ 」
は宇宙の成長速度、星の色などにおいて実際
の宇宙像よりも、より人間の思い描いた空想
的宇宙像を再現しているといえる。またそれ
は太古の昔より人類が思い描きつづける宇宙
[10] を 、 ヘ ッ ド マ ウ ン ト デ ィ ス プ レ イ な ど の
装置を用いる事なく、肉眼で鑑賞するという
新たな手法で再現している点において新規性
があるといえる。
参考文献
[1]John Willis, SCREEN WORLD 2000 FILM ANNUAL,
Barry Monush, (2001)
[2]NHKスペシャル-宇宙 未知への大紀行,
http://www.nhk.or.jp/special/, (2001)
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究会雑誌,6,1,(1993), pp11-14
[4]増田千尋,3 次元ディスプレイ,産業図書,(1990)
[5] M.Hirose, T.Ogi, S.Ishiwata and T.Yamada,
"Development and Evaluation of Immersive
Multiscreen Display "CABIN"", Systems and
6.今後の展開
宇宙空間の再現性を向上させ、鑑賞者がよ
り 自 然 に 作 品 世 界 を 鑑 賞 す る た め に 、「 プ ロ ジ
ェ ク タ 設 定 位 置 の 改 良 」、「 霧 デ ィ ス プ レ イ の
小 型 化 」、「 投 影 さ れ る 3 D C G 画 像 の パ タ ー ン の
充実化」という三つが今後の改善点があげら
れる。また、鑑賞者が一人だけではなく、複
数人で作品を鑑賞する事が可能になれば、鑑
賞者同士の関係性を作品の中に反映していく
事ができる。ここで、宇宙は鑑賞者の数だけ
作成され、全く新しい空間を演出する事がで
きると考えられる。
さらに、占星術や多くの人が興味を抱く事
象を取り入れる事によって、コンテンツの充
実を図る事ができる。また、鑑賞する度に宇
宙の成長記録を残し、次回鑑賞時にそのデー
タを利用し更なる宇宙の表現を展開する要素
を加えるなどすれば、エンターテインメント
性はより高まるといえる。
Computers in Japan,scripta
Technica},30,1,(1999),pp13-22.
[6] Y. Kitamura, T. Konishi, S. Yamamoto, F.
Kishino.
"Interactive stereoscopic display for three or
more users",Computer Graphics,(2001),pp.231-239.
[7] Ismo Rakkolainen, Mika Piirto,Jan
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Fog Screen Experience,SIGGRAPH Emerging
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[8] 堀内陽一、久米祐一郎、曽根順治:"気液 2 相流による
3 次元自由空間ディスプレイの基礎的検討",映像情報メデ
ィア学会技術報告,27,23,(2003),pp.29-32.
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(1995)
[10]Jay Belloli, The Universe-A Convergence of
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Arts(2001)
[11]EXPLORING THE INVISIBLE-Art, Science, and
the Spiritual-, Princeton University
Press(2002)
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