卒業制作最終発表
動的な分散配置を可能にする
マルチディスプレイシステム
DYNAMIC MULTIPLE DISPLAY
ARRANGEMENTS
mikito 2009.02.04
nazo, (okada, macchan)
2009年2月2日月曜日
本研究の目的
•
近年注目を浴びている屋外広告,
空間演出,可搬デバイスの融合による,
「新しい映像表現手法」の模索.
2009年2月2日月曜日
キーワード統合
•
空間演出と可搬デバイス
➡ユビキタス
•
屋外広告と空間演出
➡デジタルサイネージ
•
可搬デバイスと屋外広告
➡マルチディスプレイ
2009年2月2日月曜日
ユビキタス+デジタルサイネージ+マルチディスプレイ
2009年2月2日月曜日
ユビキタス+デジタルサイネージ+マルチディスプレイ
DYNAMIC MULTIPLE DISPLAY ARRANGEMENTS
(以下DMDA)
2009年2月2日月曜日
本研究が想定する将来の
DMDA利用シーン
2009年2月2日月曜日
本研究が想定する将来の
DMDA利用シーン
2009年2月2日月曜日
本研究が想定する将来の
DMDA利用シーン
2009年2月2日月曜日
既存マルチディスプレイシステム
統合型マルチディスプレイ
2009年2月2日月曜日
分散型マルチディスプレイ
既存システムにおける問題点
統合型マルチディスプレイ
•
静的な位置に設置されたデバイスを統合し,
空間演出としての高解像度ディスプレイを
構築する.
•
映像等の動的コンテンツを表示可能.
•
統括者による管理.
•
特定の視点は考慮されておらず,視点の差異
による幾何学的ひずみが生じる.
2009年2月2日月曜日
既存システムにおける問題点
分散型マルチディスプレイ(マスゲーム)
•
動的な位置変化が可能なデバイスを統合し,
空間演出としての可変ディスプレイを
構築する.
•
単色ボード,又は身体といったコンテンツに
変化を与える事のデバイスであるため,
静的コンテンツの表示となる.
•
観察者によりデバイスの物理的位置を
管理する.
•
観察者以外の視点は考慮されておらず,視点
の差異による幾何学的ひずみが生じる.
2009年2月2日月曜日
既存システムとの比較
デバイスの
表示する
設置位置
コンテンツ
デバイス位置の コンテンツ
観察方法
表示者
デバイス
特定視点の
幾何学的
有無
ひずみ
なし
なし
統合型
静的
動的
なし
分散型
動的
静的
観察者
各デバイス
静的
なし
DMDA
動的
動的
観察者
各デバイス
動的
あり
2009年2月2日月曜日
統括者
既存システムとの比較
デバイスの
表示する
設置位置
コンテンツ
デバイス位置の コンテンツ
観察方法
表示者
特定視点の
幾何学的
有無
ひずみ
なし
なし
デバイス
統合型
静的
動的
なし
分散型
動的
静的
観察者
各デバイス
静的
なし
本研究
動的
動的
観察者
各デバイス
動的
あり
=DMDAと一致
2009年2月2日月曜日
統括者
既存システムとの比較
デバイスの
表示する
設置位置
コンテンツ
デバイス位置の コンテンツ
観察方法
表示者
デバイス
統合型
静的
動的
なし
分散型
動的
静的
観察者
各デバイス
本研究
動的
動的
観察者
各デバイス
2009年2月2日月曜日
統括者
特定視点の
幾何学的
有無
ひずみ
?
なし
あり
静的
あり
動的
既存システムとの比較
デバイスの
表示する
設置位置
コンテンツ
デバイス位置の コンテンツ
観察方法
表示者
デバイス
統合型
静的
動的
なし
分散型
動的
静的
観察者
各デバイス
本研究
動的
動的
観察者
各デバイス
統括者
特定視点の
幾何学的
有無
ひずみ
?
なし
あり
静的
あり
動的
デバイス間の物理的位置関係性の欠如
2009年2月2日月曜日
既存システムとの比較
デバイスの
表示する
設置位置
コンテンツ
デバイス位置の コンテンツ
観察方法
表示者
デバイス
統合型
静的
動的
なし
分散型
動的
静的
観察者
各デバイス
本研究
動的
動的
観察者
各デバイス
統括者
特定視点の
幾何学的
有無
ひずみ
?
なし
あり
静的
あり
動的
デバイス間の物理的位置関係性の欠如
幾何学的ひずみによる情報の劣化
2009年2月2日月曜日
DYNAMIC MULTIPLE DISPLAY ARRANGEMENTS
アプローチ
•
デバイス間の物理的位置関係性の欠如
➡デバイス間の物理的位置関係の把握
➡デバイス間の情報共有
•
幾何学的ひずみによる情報の劣化
➡物理的位置空間の補正
2009年2月2日月曜日
関連研究
Siftables
•
MITの開発した複数の小型ディスプレイを用いた
分散マルチディスプレイシステムによる
センサー・ネットワーク・ユーザ・インターフェイス
•
フルカラー有機エレクトロルミネッセンスによるスクリーン,赤外線,
3次元可速度センサー,Bluetooth,フラッシュメモリ,充電式バッテリ
を搭載した低処理速度のコンピュータ
•
デバイス
•
Bluetoothを用いた位置情報共有
•
位置情報:3次元加速度センサーを用いたデバイス間の相対的位置
-
相対的位置:デバイスの画面の正面に対して上下左右
2009年2月2日月曜日
関連研究
iPong
•
株式会社ユビキタスエンターテイメントの制作した
iPhone(Apple社)用のPong.
•
同一ネットワーク上のデバイスとP2Pで情報共有を行い,
デバイス間でボールを移動させる.
•
デバイス間の物理的位置関係は考慮されていない.
-
ゲームに参加しているデバイスを順番にまわす.
2009年2月2日月曜日
関連研究
Virtual Global Race
•
Intelブラジル社の開発した複数のマシン上で仮想的に
サーキット場をつくるスクリーンセーバ・システム.
•
各デバイスの物理的位置関係に適したサーキット場のパーツを
取得し,手動でスクリーンセーバとして起動.
•
デバイス間の情報共有は行っていない.
•
サーキット場をみるためにデバイスに対して高さを持つ位置に視
点を設ける必要性がある.視点の変化に対する物理的位置空間の
補正は行っていない.
2009年2月2日月曜日
関連研究との比較
Siftable
iPong
VGR
DMDA
2009年2月2日月曜日
デバイス間の物理的
物理的位置空間の
デバイス間の
位置関係の把握
補正及び描画
情報共有
なし
Bluetoothでの共有
3軸加速度センサー
による相対的位置
なし
手動入力による
相対的位置
具体的位置
なし
同一LANでの
情報共有
なし
なし
あり
無線ネットワーク
関連研究との比較
Siftable
iPong
VGR
DMDA
2009年2月2日月曜日
デバイス間の物理的
物理的位置空間の
デバイス間の
位置関係の把握
補正及び描画
情報共有
なし
Bluetoothでの共有
3軸加速度センサー
による相対的位置
なし
手動入力による
相対的位置
具体的位置
なし
同一LANでの
情報共有
なし
なし
あり
無線ネットワーク
関連研究との比較
Siftable
iPong
VGR
DMDA
デバイス間の物理的
物理的位置空間の
デバイス間の
位置関係の把握
補正及び描画
情報共有
なし
Bluetoothでの共有
3軸加速度センサー
による相対的位置
なし
手動入力による
相対的位置
具体的位置
なし
同一LANでの
情報共有
なし
なし
あり
無線ネットワーク
物理的位置空間の補正に焦点を当てる.
2009年2月2日月曜日
DYNAMIC MULTIPLE DISPLAY ARRANGEMENTS
アプローチ
•
デバイス間の物理的位置関係の把握
- 特定の視点に対するデバイスの物理的位置を取得.
- 位置測定方法はデバイスに依存する.(本制作では手動入力)
•
物理的位置空間の補正
- 特定の視点に対して正しいコンテンツを表示する.
- 仮想ディスプレイによる分散されたデバイスの統合.
•
デバイス間の情報共有
- デバイス間の物理的位置関係の把握,物理的位置空間の補正を
まとめる機能.
2009年2月2日月曜日
仮想ディスプレイ
•
物理的空間に分散配置されたデバイスを,
仮想的に統合し,一枚のディスプレイとし
て見立てる.
•
カメラ注視点上に設置する.
•
仮想ディスプレイの構成
- x軸上最小点:ディスプレイAの左点
- x軸上最大点:ディスプレイCの右上点
- y軸上最小点:ディスプレイBの下点
- y軸上最大点:ディスプレイCの右上点
2009年2月2日月曜日
௬᝿䝕䜱䝇䝥䝺䜲
䝕䜱䝇䝥䝺䜲
C
䝕䜱䝇䝥䝺䜲
A
䝕䜱䝇䝥䝺䜲
B
物理的位置空間の補正
カメラキャリブレーションと逆3D変換の検討
取得する位置情報
取得する位置情報
の精度
補正精度
カメラキャリブレーション
動的
低い
低い
逆3D変換
静的
高い
高い
2009年2月2日月曜日
物理的位置空間の補正
カメラキャリブレーションと逆3D変換の検討
取得する位置情報
取得する位置情報
の精度
補正精度
カメラキャリブレーション
動的
低い
低い
逆3D変換
静的
高い
高い
2009年2月2日月曜日
物理的位置空間の補正
カメラキャリブレーションと逆3D変換の検討
取得する位置情報
取得する位置情報
の精度
補正精度
カメラキャリブレーション
動的
低い
低い
逆3D変換
静的
高い
高い
補正精度を優先=逆3D変換を使用
2009年2月2日月曜日
物理的位置空間の補正
アフィン変換による逆3D変換
手動入力する位置情報
•
カメラ視点からカメラ注視点までの距離:distanceF
•
カメラ視点からデバイスまでの距離:distanceD
•
カメラ注視点からデバイスまでの距離:distanceFD
•
デバイスの横軸に対する角度:theta
2009年2月2日月曜日
物理的位置空間の補正
アフィン変換による逆3D変換
アフィン変換
•
ユークリッド幾何学的な線型変換と平行移動の
組み合わせによる座標変換.
•
4×4の行列演算で表現する.
|x2|
|y2|
|z2|
| 1|
=
=
=
=
|cos
|0
|sin
|0
0
1
0
0
-sin
0
cos
0
0|*|x1|
0|*|y1|
0|*|z1|
1|*| 1|
関数:y軸を中心とした回転
2009年2月2日月曜日
物理的位置空間の補正
アフィン変換による逆3D変換
逆3D変換
•
視点を中心とした,デバイス上の全ピクセルを
ワールド座標に変換(2D→3D).
•
変換したワールド座標と,カメラ注視点を中心とした
仮想ディスプレイ上の座標を透視法を用いて対応させ,
対応表をつくる.
•
複数デバイスを統合した仮想ディスプレイ上のピクセルを,
対応表をもちいて各デバイスに反映させる(3D→2D).
2009年2月2日月曜日
実装
実装環境
言語
OS
モジュール
Java
•
-
Processing
手動入力された位置情報を基に,
各デバイスの仮想ディスプレイを求める.
Mac OS X 10.4
•
開発環境
状態把握モジュール(クライアント)
Xcode
仮想ディスプレイ管理モジュール
(サーバ)
-
Processing1.0
各デバイスにおける仮想ディスプレイを統
合し,全体の仮想ディスプレイを求める.
ライブラリ Interfasia
•
画像描画モジュール(クライアント)
-
2009年2月2日月曜日
各デバイスの表示するコンテンツの領域
を,全体の仮想ディスプレイにスケーリン
グされたコンテンツから切り出し,描画す
る.
評価
実機を用いた実験
•
物理的位置空間の補正,及び描画のアルゴリズムが,
本研究で想定する将来の利用シーンにおいて有効的であるかを
考察する.
-
シングルディスプレイ => 回転差による補正精度を検証
-
ツインディスプレイ => デバイス間の距離差による補正精度を検証
2009年2月2日月曜日
評価
実機を用いた実験
実験環境
• 120cm×190cmの机上にカメラ視点を
設置し,以下の位置情報を設置した.
• カメラ注視点
奥行き50cm,100cm,150cm
• デバイス位置
各カメラ注視点に対して,
水平距離10cm,20cm,30cm
• デバイス角度
各デバイス位置に,
カメラ注視点に向かって
20°,40°,60°,80°
2009年2月2日月曜日
評価
実機を用いた実験
実験環境
• 使用した実機
Apple社MacBook Pro(MA610J/A)
×2台
• 使用した撮影用カメラ
Canon社 Kiss Digital
(50mm,1728×1152pixels,Glay Scale)
• 使用したコンテンツ
横14 本,縦10 本の格子状,数字を併記.
2009年2月2日月曜日
評価
実機を用いた実験
実験の様子
各デバイス位置
使用したコンテンツ
2009年2月2日月曜日
評価
実機を用いた実験
実験手法 - 概要
•
実機を用いて補正したコンテンツを特定の視点から撮影する.
•
撮影したコンテンツと理想値となるコンテンツを比較し,
対応するポイントにおける誤差を測定する.
-
理想値
アフィン変換による逆3D変換を用いて計算した理論値を基に
仮想ディスプレイを生成.この仮想ディスプレイの幅/高さに
スケーリングされたコンテンツを理想値とする.
-
測定するポイント
デバイス上の4隅に最も近い特徴点4つをメインポイントとする.
デバイス上の中央点と4隅の2分点に最も近い特徴点4つをサブポイントとする.
2009年2月2日月曜日
評価
実機を用いた実験
実験手法 - データ収集
•
誤差測定
-
実機で補正したコンテンツと理想値となる
コンテンツをデスクトップ上で比較.
-
対象となるポイントの最短ピクセル数を測定する.
-
比較したピクセル数を,撮影ファイル上で
各デバイスが表示されているピクセル数と比較し,
誤差単位をピクセルから割合(%)に変換した.
2009年2月2日月曜日
実験結果
シングルディスプレイ(回転角度差による補正精度)
2009年2月2日月曜日
実験結果
シングルディスプレイ(回転角度差による補正精度)
角度が増加するに伴って誤差が小さくなる傾向が見られるが,
理論上では角度が小さくなるに伴い補正誤差も減少する.
2009年2月2日月曜日
実験結果
シングルディスプレイ
•
低解像度化による情報の劣化
-
幾何学的ひずみによって,撮影ファイル上で表示される
デバイスのピクセル数が変化する.
-
表示されるピクセル数:少
=対応するピクセル数:多
=低解像度化
-
補正が必要
2009年2月2日月曜日
実験結果
シングルディスプレイ
•
低解像度化による情報の劣化の補正
-
奥行き50cm,水平距離0cm,角度0°に位置するデバイスが持つ
ピクセル数を基準にする.
-
基準に対して,各デバイス位置でのデバイスが持つピクセル数を比較し,
割合を求める.
-
誤差(%)にピクセル数差の比率を掛け合わせる.
2009年2月2日月曜日
実験結果
シングルディスプレイ(回転角度差による補正精度)
低解像度化による情報の劣化を考慮
2009年2月2日月曜日
実験結果
ツインディスプレイ 低解像度化による情報の劣化を考慮
(奥行きのない場合の水平距離差による補正精度)
水平距離の増加に伴い,デバイスがカメラから
フレームアウトしたことによって収集データが減少
2009年2月2日月曜日
実験結果
ツインディスプレイ 低解像度化による情報の劣化を考慮
(奥行きのある場合の水平距離差による補正精度)
水平距離の増加に伴い,デバイスがカメラから
フレームアウトしたことによって収集データが減少
2009年2月2日月曜日
実験結果
ツインディスプレイ(回転角度差による補正精度)
低解像度化による情報の劣化を考慮
40°,60°に設置された2台のデバイスが
物理的に重複する事によって収集データが減少.
グラフに見られるのは距離差による誤差の違い.
2009年2月2日月曜日
まとめ
‣
既存マルチディスプレイシステムの問題
デバイス間の物理的位置関係性の欠如
- 幾何学的ひずみによる情報の劣化
-
2009年2月2日月曜日
まとめ
‣
アプローチ
•
•
デバイス間の物理的位置関係の把握
-
サーバ・クライアントモデルの使用により位置情報共有
-
各デバイスに位置情報を手動入力
物理的位置空間の補正
-
仮想ディスプレイ:分散配置されたデバイスを仮想的に統合
-
アフィン変換による逆3D変換
2009年2月2日月曜日
まとめ
‣
物理的位置空間の補正精度の検証
•
実機を用いた実験
-
シングルディスプレイ:回転角度差による補正精度
-
ツインディスプレイ:奥行き,水平距離差による補正精度
-
補正精度99%以上を測定
2009年2月2日月曜日
今後の課題
•
動的位置情報の取得
-
•
多種類のデバイスの使用を検討
-
•
デバイスによるコンテンツ表示方法の差異を考慮する.
人間工学に基づいた設計の検討
-
•
動的な視点の変化への追従を考慮する.
両眼を用いた観察による深度の差を考慮する.
コンテンツの描画領域の検討
-
最適なコンテンツ表示のためのアルゴリズムを模索する.
2009年2月2日月曜日
ご清聴ありがとうございました.
2009年2月2日月曜日
ダウンロード

動的な分散配置を可能にする マルチディスプレイシステム DYNAMIC