IPSJ-Z65-6R-07.

6R-7
情報処理学会第65回全国大会
Non-Videorearitsic Rendering
|ウェーバーの法則を考慮した動きの自動強調|
藤島 智子
藤代 一成
お茶の水女子大学 大学院 人間文化研究科
1
背景と目的
近年コンピュータグラフィックス（ CG ）の普及はめざ
ましく，日常生活の中でも，映画や CM などのさまざ
まなメディアを通して目にする機会が増えてきた．そ
のなかでも，架空のキャラクタが人間らしく振る舞う
ヒューマンアニメーションは，エンターテイメントで
の需要がもっとも高い分野の一つである．CG における
ヒューマンアニメーション制作の技法に，ビデオリア
リスティックレンダリング (Videorealistic Rendering：
VR) [1] がある．現実のビデオカメラで撮影した映像
にどれだけ近いかが重要で，少しでも現実と異なった
部分があると違和感を与えてしまう．そのため，本物
らしさを極限まで追求していかなくてはならず，一般
のユーザにとって作品を制作することは困難である．
そこで，我々は一般ユーザを対象として，簡易なレ
ンダ リング法を用いながらも，特徴的な動きを強調
することで，より効果的な人物の映像を受け手に与え
ることができるという考え方を発展させて，ノンビデ
オリアリスティックレンダリング (Non-Videorealistic
Rendering：NVR) [2] を提案してきた．
本研究では，NVR アニメーションに着目して，認
知的に本物らしい NVR アニメーション制作を目的と
する．特徴的な動きを強調する際には，主観的な表現
や，あまりにも大げさな誇張表現を避けて強調表現を
行う．そのため，広く一般に通用する客観的な指標が
必要となる．そこで本稿では，知覚心理学で知られて
いるウェーバーの法則を適用して，NVR アニメーショ
ンにおける適切な強調表現を試みる．
2 NPR と NVR の比較
2.1
NPR アニメーション
静止画を対象として効果的に強調を加えた手法とし
て，ノンフォトリアリスティックレンダリング (NonPhotorealistic Rendering：NPR) [3] がある．ヒュー
マンアニメーションにおける NPR の代表例は，似顔
絵 [4] である．NPR のスナップショットを連ねて制作
したアニメーションを，NPR アニメーションとよぶ．
2.2
NVR アニメーション
NPR アニメーションは，個々の静的な強調だけを行っ
ているため，動きに関しても効果的に強調されている
保証はない．一方，NVR では個々の部品の静的な強
Non-Videorealistic Rendering
|Automatic enhancement of motions
taking into account Weber's law|
Tomoko Fujishima and Issei Fujishiro
Graduate School of Humanities and Sciences
Ochanomizu University
2-1-1 Otsuka, Bunkyo-Ku, Tokyo 112-8610, Japan.
調に加えて，対象の全体的な動きそのものに注目し ，
特徴的な動きを強調する．これにより，さまざまな効
果が考えられる．主なものを以下に示す．
発話を補う共感覚現象：口の動かし方を強調して
聴覚効果を向上する．聴覚効果に視覚効果を付加
することで，共感覚現象を喚起してより聞こえや
すいように感じさせる．
表情理解を補助：喜怒哀楽の表情を強調すること
で言語理解を補助する．同じ言葉でも表情を付加
することで，どのような意味なのかを相手に理解
させやすくする．
芸術観を増強：芸術的に美を増強する．静と動の
動きの差を広げることで \静" と \動" の両面を強
調して芸術的な美を表現する．
医学分野への応用：損傷部分にフィルタとして適
用する．表情や動作に対して NVR を用いること
で，損傷を軽減させたような効果を与える．
既存の NVR アニメーションとしては，モーションフィ
ルタリング [5] や，軌跡制御によるキャラクタアニメー
ション誇張手法 [6] が提案されている。これらは，大
げさな強調表現が用いられており，コミカルに表現さ
れている．また，強調の度合いは，ユーザが調節する．
本研究では，認知的に本物らしい強調表現を行うこと
を目的とするため，広く一般に通用するための客観的
な指標を導入する．
3 知覚心理学 [7]
知覚心理学では，人間が外部の情報をどのように感じ
て行動しているかという分野を扱っている．人間はま
ず，刺激として与えられた情報を，個々の感性や経験
を通して心理量として記憶する．しかし，心理量は直
接測ることができないため，客観的に評価できる物理
量へと変換する必要がある．
3.1
刺激測定法
刺激量と心理量の関係を測定するための主な方法を以
下に示す．刺激量を調節する側を実験者，刺激を受け
る側を被験者とよぶことにする．
調整法：被験者が対象の刺激量を調整する方法で
ある．音響のボリューム調整がこれにあたる．
極限法：実験者が刺激量を一方通行的に調節する
方法である．視力検査に用いられることが多い．
恒常法：被験者がランダムな刺激を受ける方法で
ある．順応などの感覚を測る際に用いられる．
上下法：実験者が被験者の反応を見ながら刺激量
を上下に変化させて，それを繰り返すことで平均
をとる方法である．例として化学反応の実験があ
げられる．
4−209
最も簡単な刺激測定法は，\調整法" である．しかし誤
差が大きかったり，何度も測定しなくてはならないと
いう欠点があるため，実際はこれらを組み合わせて実
験が行われている．本研究では，比較的短時間に確実
な結果を測定することができる \上下法" を用いる．
3.2
ウェーバーの法則
心理量を物理量へ変換する法則として，ウェーバーの
法則，フェフィナーの法則，スティーブンズの法則が
知られている．ここでは最も基本的で，応用範囲が広
いウェーバーの法則をとりあげる．
ウェーバーの法則は，測定する対象の刺激量 s と，
外部から受けるすべての刺激量により決定するs に
よって，対象以外の刺激量を一定とした場合に，以下
のように定義される：
る．これを図 1(b) の状態に適用すると，ウェーバーの
法則より，萎縮率が 70%となり，顔の膨張率は 110%と
なる．初期状態からの腰の変位角度は近似的に 40と
なる．また，図 1(c) に適用すると，ウェーバーの法
則より，萎縮率が 65%となり，顔の膨張率は 130%とな
る．初期状態からの腰の変位角度は近似的に 50とな
る．強調表現を行っていない図 2 と，法則を適用した
図 3 を比較してみると，図 3 の方が本物らしいと判断
できる．
s = k（ 一定）
s
s は差異を認識することができる最小の大きさと定
義し，この k をウェーバー比とよぶ．
例えば，50g の重りを持ったときに感じる重さを s
とすると，s=50 である．s=51，s=52 と s を増やし
て，s=60 となったときに初めて重くなったと感じる
とすると s ＋s=60 となり，s=10 となる．しかし，
もしはじめに 500g の重りを持ったとすると，人間は
500g と 510g の違いには気付きにくい．ウェーバーの
法則によると，この場合s/s=10/50=0.020（ 一定）
である．よって s=500 ならば s=100 となり，はじめ
に 500g の重りを持ったときには，100g の差異があっ
て初めて重さの違いに気づくことになる．
ウェーバーの法則が一般的に成立するとはいえない
が，基本的な手続きを用いて，多くの異なった物理的
次元，主観的次元を関連づけられるという点で，応用
価値が高い．実際に成立することが確認されている
ウェーバー比として，明るさが 0.079，音の大きさが
0.048，線の長さが 0.029 という数値が知られている．
4
実験
ウェーバーの法則が ，動きに対しても成立するかど
うかは一概には決められないため，アニ メーション
に 適用するための 基礎実験を 行った ．実験環境に
は，DELL Dimension XPS B933r(CPU:Intel PentiumPro x 1GHz,RAM:512MB,OS:Windows 98)，キ
ャラクタ制作には，LightW ave3DTM (Ver. 7.5) y [8]
を用いた．キャラクタには，多関節体の簡単なモデル
を使用して，キャラクタの動きとしては，\謝る" 動作
をとりあげた．謝ると体は萎縮して小さく表現され，
顔はカメラに近づいて膨張して表現されるため，体の
萎縮率と，顔の膨張率を強調度として表現する．対象
モデルを，図 1 に 3 タイプ示す．
腰から上の長さを l ，顔の膨らみを f とする．謝って
いるときの腰から上の長さを l0 ，顔の膨らみを f 0 ，腰
の変位角度を とすれば，謝ったときの強調度は (l
l0 )(f
f 0 )cosと表される．まず，Type 1 を用いて
本物らしく見えるウェーバー比を求める実験を行う．
萎縮率を 70%として，実際のお辞儀の仕方 [9] より，
=45という値を代入すると，ウェーバーの法則より，
s/s=(l l0)(f f 0)cos/l=k=0.2545584…が導かれ
;
;
;
;
PentiumPro は Intel 社の商標である．
LightWave3D は以下の各社の商標または登録商標である．
開発元：newtek 社
x
y
日本総販売元：株式会社ディ・ストーム
(a) Type1
図
図
図
1:
(b) Type2
(c) Type3
対象モデル
2: Type2 のデフォルト
3: Type2 にウェーバーの法則を適用
5 まとめと今後の課題
本稿では，認知的に本物らしい動きの強調を表現する
ために，NVR にウェーバーの法則を考慮することを
提案した．また，予備的実験結果から，ウェーバーの
法則が動きの強調表現に適用できることを確認した．
今後の課題としては，上下法を用いて，強調表現が
認知的に本物らしいかど うかのユーザテストを実施す
ることを考えている．また，ウェーバーの法則を他の
動作へ適用して，さまざ まな NVR アニメーションを
制作する予定である．
参考文献
[1] T. Ezzat, G. Geiger, T. Poggio, \Trainable Videorealistic Speech Animation," In Proc. ACM SIGGRAPH 2002,
pp.388{398, Jul. 2002.
[2] 藤島 智子, 藤代 一成, 「 TVML を用いたノンビデオリアリス
ティックフェイシャルアニメーション」, 情報処理学会研究報告
2002-CG-108-4, pp.19{24, 2002 年 8 月
[3] B. Gooch, A. Gooch, Non-Photorealistic Rendering,
A K Peters, 2001.
[4] 長谷川 純一, 画像処理の基本技法 技法入門編, 技術評論社, 1986
年8月
[5] L. Bai, K. Kondo, \Motion Emphasis Using Continous
Motion Division Method" In Proc. CAD/Graphics2001,
vol.1, pp.367{371, Aug. 2000.
[6] 初山 和秀, 近藤 邦雄, 「軌跡制御による動作誇張モデルを用い
たキャラクタアニメーション生成手法」, 第 64 回情報学会全
国大会, 2002 年 3 月
[7] 大山 正, 色彩心理学入門, 中公新社, 1994 年
[8] http://www.dstorm.co.jp
[9] http://www.asahigp.co.jp/kihondosha4.html
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