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Title 切紙細工に基づくARマーカーのデザインと検証 Author 翁, 姫雅
Title Author Publisher Jtitle Abstract Genre URL Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 切紙細工に基づくARマーカーのデザインと検証 翁, 姫雅(Weng, Jiya) 太田, 直久(Ota, Naohisa) 慶應義塾大学大学院メディアデザイン研究科 修士論文 (2011. 3) 切紙細工模様の有するデザイン性と手作り性に着目し、その特徴を活かしたARマーカーをデザイ ンし、デザイン性を検証するとともに、実際のAR認識システムを試作して実用性を評価した。AR ツールキットを用いた基礎的な実証実験により、AR技術上の認識の制約と切紙模様の特性との関 係を明らかにし、AR応用に適用可能な切紙模様を加えたARマーカーを提案し、評価した。また今 後切紙模様の魅力を活かすためのアプリケーションの可能性を考察した。 Thesis or Dissertation http://koara.lib.keio.ac.jp/xoonips/modules/xoonips/detail.php?koara_id=KO40001001-00002010 -0074 修 士 論 文 2010 年 度 （平 成 22 年 度 ） 切紙細工に基づく AR マーカーのデザインと検証 慶 應 義 塾 大 学 大 学 院 メディアデザイン研 究 科 翁 姫雅 修 士 論 文 2010 年 度 （平 成 22 年 度 ） 切 紙 細 工 に基 づく AR マーカーのデザインと検 証 論文要旨 切紙細工模様の有するデザイン性と手作り性に着目し、その 特 徴 を 活 か し た AR マ ー カ ー を デ ザ イ ン し 、 デ ザ イ ン 性 を 検 証 す る と と も に 、 実 際 の AR 認 識 シ ス テ ム を 試 作 し て 実 用 性 を 評 価 し た 。AR ツ ー ル キ ッ ト を 用 い た 基 礎 的 な 実 証 実 験 に よ り 、AR 技術上の認識の制約と切紙模様の特性との関係を明らかにし、 AR 応 用 に 適 用 可 能 な 切 紙 模 様 を 加 え た AR マ ー カ ー を 提 案 し 、 評価した。また今後切紙模様の魅力を活かすためのアプリケー ションの可能性を考察した。 キーワード AR、 拡 張 現 実 、 AR マ ー カ ー 、 デ ザ イ ン 、 切 紙 細 工 、 手 作 り 慶 應 義 塾 大 学 大 学 院 メディアデザイン研 究 科 翁 姫雅 Abstract of Master ’s Thesis Academic Year 201 0 Design and Verification of AR Markers Based on Paper-Cutting Summary This paper explored the design of AR markers using paper-cutting, which can be easily designed and is hand-made. Other than verifying the paper-cutting’s easily designed characteristic, the author also made a system to recognize AR colored markers based on paper-cuttings using the ARToolkit, which was then evaluated through experiments. The results indicated that there were restrictions in using conventional paper-cuttings as AR markers. Thus, the author proposed improved AR marker paper-cutting designs based on these marker recognition restrictions. Future AR applications using paper cuttings as AR markers were also considered. Keyword AR, Argument Reality, Colored Marker, Design, Paper-Cutting, Hand-Made Keio University Graduate School of Media Design JIYA WENG 目次 第 1 章 序論 ...................................................................................................1 1.1 研 究 の背 景 .............................................................................................. 1 1.2 研 究 の目 的 .............................................................................................. 1 1.3 本 論 文 の構 成 ........................................................................................2 第 2 章 背景.........................................................................................................3 2.1 世 界 各 地 の切 紙 細 工 .............................................................................3 2.1.1 切 紙 細 工 の概 論 ...............................................................................3 2.1.2 世 界 各 地 の切 紙 細 工 .......................................................................3 2.1.2.1 中 国 の切 紙 ................................................................................4 2.1.2.2 日 本 の切 紙 ................................................................................6 2.1.2.3 スイスの切 紙 ..............................................................................7 2.1.2.4 イギリスの切 紙 ..........................................................................8 2.1.2.5 メキシコの切 紙 ...........................................................................9 2.1.3 世 界 各 地 の切 紙 細 工 のま とめ .....................................................10 2.1.3.1 切 紙 の特 徴 ............................................................................12 2.1.3.2 切 紙 の問 題 点 ........................................................................12 2.2 AR マーカーの現 状 ...............................................................................13 2.2.1AR マーカーの概 説 .........................................................................13 2.2.2 形 状 自 由 でデザイン性 の高 い AR マーカー .................................15 2.2.3 カラーコー ドのデザイン性 と AR マーカー との比 較 ......................16 I 第 3 章 研 究 の位 置 付 け ..........................................................................17 3.1 切 紙 デザインの意 義 .............................................................................17 3.2 切 紙 による AR マーカーデザインのモチベーション ............................. 18 3.3 考 察 ........................................................................................................19 第 4 章 切 紙 模 様 を加 えた AR マーカー 認 識 シ ステ ムの試 作 ..................20 4.1 FLART oolkit を選 択 した理 由 .............................................................. 20 4.2 FLARToolkit による切 紙 模 様 の AR マーカーを認 識 する時 の 問 題 点 ...................................................................................................21 4.3 認 識 シ ステムの試 作 .............................................................................22 4.3.1AR マーカーの数 値 化 .....................................................................22 4.3.2 カラー フィルタ .................................................................................23 4.3.3 FLARTo olkit を用 いた認 識 システムの 完 成 ............................... 24 4.4 実 験 と分 析 ............................................................................................. 25 4.5 考 察 ........................................................................................................27 第 5 章 AR マーカー用 の切 紙 模 様 の提 案 ................................................29 5.1 デザインの基本方針 ...................................................................................29 5.2 AR マーカーデザインの例 ...........................................................................30 5.3 デザインの分析 ..........................................................................................31 5.4 実験と結果 .................................................................................................32 5.5 考察...........................................................................................................38 第 6 章 結 論 と今 後 の展 望 .......................................................................39 6.1 結 論 .......................................................................................................39 6.2 今 後 の展 望 ...........................................................................................40 6.2.1 アプリケーションの提 案 ...................................................................40 6.2.2 期 待 する成 果 ..................................................................................42 II 参 考 文 献 ..........................................................................................................43 謝 辞 ..................................................................................................................46 付 録 1 ソフトウェア環 境 の説 明 .....................................................................47 付 録 2 ウェブカメラの仕 様 .............................................................................48 付 録 3 AR マーカー制 作 実 験 のアンケート ..................................................49 III 図目次 図 1 中 国 切 紙 における図 柄 の種 類 ...........................................................4 図 2 中 国 切 紙 細 工 の 作 品 ..........................................................................5 図 3 日 本 切 紙 における図 柄 の種 類 ...........................................................6 図 4 日 本 切 紙 作 品 .......................................................................................6 図 5 スイス切 紙 名 作 「放 牧 人 」 ...................................................................7 図 6 イギリス切 紙 作 品 「ソネット」 ................................................................8 図 7 メキシコ切 紙 作 品 .................................................................................9 図 8 メキシコ切 紙 における図 柄 の種 類 .....................................................9 図 9 切 紙 細 工 の色 の種 類 のま とめ ......................................................... 11 図 10 従来型の四角形の AR マーカー..........................................................13 図 11 形 状 自 由 でデザイン 性 の高 い AR マーカーの例 ........................15 図 12 カラーコードのデザイン例 ....................................................................13 図 13 中 国 切 紙 模 様 による AR マーカーのデザイン .............................21 図 14 AR マーカーの数 値 化 .....................................................................22 図 15 システムの全 体 像 .............................................................................24 図 16 検 出 できない色 .................................................................................25 図 17 実 験 ２の結 果 .....................................................................................26 図 18 色 の活 用 による枠 のデザイン例 ....................................................27 IV 図 19 認 識 精 度 による デザイン上 の活 用 例 ...........................................28 図 20 AR マーカーデザインの例 .................................................................30 図 21 AR マーカーデザインに対 しての満 足 度 ........................................33 図 22 使 用 した工 具 ....................................................................................34 図 23 実 験 の経 過 ........................................................................................35 図 24 実 験 の結 果 ........................................................................................36 V 表目次 表 1 切 紙 細 工 模 様 の 基 本 特 徴 のまとめ ................................................10 表 2 AR を実 現 する方 法 .............................................................................14 表 3 AR マーカーデザインに対 してのコメン ト ...........................................32 表 4 AR マーカーデザインの平 均 点 ..........................................................33 VI 第1章 序 論 1.1 研 究 の背 景 Augmented Reality( AR )技 術 は 急 速 に 発 展 し て い る 。 AR を 実 現 す る 方 法 は マ ー カ ー 式 だ け で は な く 、Global Position ing System( GPS) や Parallel Track ing an d Ma pping (PTA M)な ど の 方 法 も あ る [1]。 認 識 精 度 か ら 見 る と 、 AR マ ー カ ー 式 は 他 の 方 式 と 比 べ て 、 不 十 分 な 面 が あ る 。し か し な が ら 、他 の 方 式 に 比 べ て 簡 単 で 、認 知 度 が 高 い 。現 在 人 々 に と っ て AR は カ メ ラ で 白 黒 マ ー カ ー を か ざ す と 何 か し ら の バ ー チ ャ ル の 物 が 飛 ん で く る と い う 認 識 で あ る 。 あ る 意 味 、 AR マ ー カ ー は AR の シ ン ボ ル で あ る と は 言 え る 。も し 今 後 多 く の AR 商 品 が 発 売 さ れ る 時 、技 術 だ け で は な く AR マ ー カ ー の デ ザ イ ン の 問 題 も 重 要となると考えられる。 一 方 、グ ラ フ ィ ッ ク デ ザ イ ン の 分 野 に お い て は 、デ ザ イ ン 性 を 高 め る た め に 抽 象 的 な 図 案 を 使 用 す る こ と は 珍 し く な い 。こ う い う 図 案 の 中には実は、切紙細工模様を参考にした場合もあると言われている [14]。ま た 、切 紙 細 工 は デ ジ タ ル 製 品 と 違 っ て 、手 作 り に よ る 楽 し さ と 、制 作 の 充 実 感 を 与 え ら れ る も の で あ て く れ る に も か か わ ら ず 、現 在 、 切 紙 細 工 に 関 す る 人 気 は 高 く な い [15] 。 本 研 究 は 切 紙 細 工 模 様 を AR マ ー カ ー の デ ザ イ ン と し て 活 用 す る こ と で 、デ ザ イ ン 性 の 高 い AR マ ー カ ー を 実 現 で き な い か 、ま た 切 り 紙 細 工 の 手 作 り の 楽 し さ を 活 か し た AR の 応 用 が 開 発 で き な い か と いうモチベーションのもとで、実際の模様のデザインと検証を行い、 そ れ に 基 づ く AR の 応 用 を 検 討 し た も の で あ る 。 1.2 研 究 の目 的 本研究の目的は切紙細工模様の有するデザイン性と手作り性に着 目 し 、そ の 特 徴 を 活 か し た AR マ ー カ ー を デ ザ イ ン し 、そ の デ ザ イ ン 性 を 検 証 す る と と も に 、実 際 の AR 認 識 シ ス テ ム を 試 作 し て 実 用 性 を 評 価 す る こ と で あ る 。ま た そ れ ら の 結 果 か ら 今 後 切 紙 模 様 の 魅 力 を 活 かすためのアプリケーションの可能性を明らかにする。 1 1.3 本 研 究 の 構 成 本研究の構成は以下の通りである。 2 章 で は 、世 界 各 地 の 切 紙 細 工 文 化 を 対 象 と し て 比 較 ・調 査 を 行 う と と も に 、切 紙 細 工 の 特 徴 と 問 題 点 を 論 じ る 。さ ら に 、現 在 の AR マ ーカーデザインに対しての考察を行う。 3 章 で は 、本 研 究 の 位 置 付 け を 論 じ る 。 何 故 切 紙 細 工 を AR マ ー カ ー に 使 う か と い う 問 題 に 対 し て 、 切 紙 デ ザ イ ン の 意 義 、 AR マ ー カ ー デ ザ イ ン の モ チ ベ ー シ ョ ン に つ い て 議 論 す る 。 ま た 、 実 際 に 「 AR に 対 し て の イ メ ー ジ は 何 ？ 」を テ ー マ と し て 、ブ ラ ン ド 認 知 度 の 角 度 か ら 、 AR マ ー カ ー デ ザ イ ン の 普 及 の 可 能 性 を 述 べ る 。 4 章 で は 、FLARToolkit を 用 い て 切 紙 模 様 を 加 え た AR マ ー カ ー 認 識 シ ス テ ム を 試 作 し た 上 で 、 色 範 囲 と 認 識 精 度 の 実 験 を 通 じ て 、 AR マーカーの認識上の制約と切紙模様の特性との間の関係を調べる。 AR に 適 用 な 切 紙 模 様 を 加 え た マ ー カ ー を 如 何 に デ ザ イ ン す る の か を 検討する。 5 章 で は 、 試 作 し た AR シ ス テ ム で 認 識 可 能 な 切 紙 模 様 の AR マ ー カ ー を デ ザ イ ン し 、デ ザ イ ン 評 価 、切 紙 の 制 作 を 伴 う 使 い 勝 手 、楽 し さの検討を実証実験として実施し、評価する。 6 章 で は 、本 研 究 の 結 論 を 述 べ る 。さ ら に 、今 後 の 展 望 と し て 、切 紙 細 工 を 基 づ く AR マ ー カ ー を 活 用 し た サ ー ビ ス 例 を 示 し 、期 待 す る 成果を述べる。 2 第 2章 背 景 本 章 で は 、世 界 各 地 の 切 紙 細 工 文 化 を 対 象 と し て 比 較・調 査 を 行 う と と も に 、切 紙 細 工 の 特 徴 と 問 題 点 を 論 じ る 。さ ら に 、現 在 の AR マ ー カ ー の 現 状 と 問 題 点 を 認 識 技 術 と デ ザ イ ン 性 の 観 点 か ら 述 べ る 。そ れ に よ り 、 切 紙 細 工 模 様 の AR マ ー カ ー へ の 利 用 可 能 性 を 考 察 す る 。 2.1 世 界 各 地 の切 紙 細 工 2.1.1 切 紙 細 工 の概 論 切 紙 と は 、紙 や 木 の 葉 や 本 革 を 使 っ て 、ハサミ で切 り抜 いた もの で ある。切紙細工の歴史が一番悠久なのは中国である。古 代 の 文 献 に よ れば中国切紙細工文化の歴史は紀元 6 世紀にまでさかのぼる。しか し 実 際 に は こ れ よ り も 数 百 年 早 い と 考 え ら れ て い る 。つ ま り 、世 界 中 の 切 紙 は 中 国 を 起 源 と し て 伝 承 さ れ て き た の で 、世 界 各 地 の 切 紙 作 品 を 鑑 賞 す る と 、多 尐 に 中 国 切 紙 細 工 文 化 の 息 吹 が 感 じ ら れ る 。切 紙 は 宗 教 儀 式 や 芸 術 品 な ど を は じ め の と こ ろ に 使 用 さ れ て い る が 、切 紙 模 様 は 年 賀 状 や 、ア ニ メ 作 品 や 、洋 服 デ ザ イ ン な ど を は じ め た と こ ろ に 使 用 さ れ て い る 。切 紙 の 題 材 は 各 国 の 伝 統 に 合 わ せ て そ れ ぞ れ で あ る が 、主 に は 植 物 、動 物 、神 話 人 物 な ど と な る 。切 紙 模 様 は 精 巧 で あ る が、切紙模様における基本的な図柄の種類が限られている。例えば、 三 日 月 紋 や 、丸 穴 紋 や 、三 角 紋 な ど の 種 類 が あ る 。切 紙 模 様 の 色 は 単 色 と 多 色 と な る が 、単 色 の 切 紙 模 様 が 最 も 多 い で あ る 。切 紙 模 様 の 色 は、白、黒、赤をはじめて、黄色、青色、紫色などがある。 2.1.2 世 界 各 地 の切 紙 細 工 世 界 的 に 見 る と 、中 国 、日 本 、ス イ ス 、イ ギ リ ス 、メ キ シ コ の 切 紙 は世界の切紙細工文化に対して大きな影響力を持っていると考えら れ て い る 。切 紙 の 用 途 。以 下 は 各 国 切 紙 の 用 途 、題 材 、図 柄 、色 か ら 述べる。 3 2.1.2.1 中 国 の切 紙 中国切紙はもともと民間で切りぬいて楽しむ手作りの工芸品とし て 見 ら れ て い る 。昔 は 宗 教 的 儀 式 や 、装 飾 、贈 り 物 、造 形 芸 術 な ど と し て 使 わ れ て い る 。現 在 、カ レ ン ダ ー 、年 賀 状 、ア ニ メ・C M、書 籍 ・ 雑 誌・新 聞 な ど の カ ッ ト 、映 画 タ イ ト ル の バ ッ ク 、フ ァ ッ シ ョ ン デ ザ イ ン な ど に 利 用 さ れ て い る 。題 材 は 主 に 吉 祥 な 文 字 、花 、鳥 、虫 、魚 、 動 物 、植 物 、伝 説 中 の 人 物 、古 典 文 学 作 品 に 出 た 人 物 、京 劇 の く ま 取 り な ど と な る [4] 。 中 国 切 紙 は 芸 術 と し て も そ の 存 在 価 値 を 広 げ て い る 。制 作 者 の 感 情 を 含 め て 、祝 い の 気 持 ち を 表 現 し た り 、現 実 の 生 活 を 反 映 し た り し て 、 切 り 紙 を 刻 ん で い る 。中 国 切 紙 模 様 は デ ザ イ ン 的 に は 、曲 線 美 が 特 徴 である。図柄はとても精巧であり、大体は以下のようになる： 図 1 中国切紙における図柄の種類 ま た 、中 国 切 紙 は 単 色 の 作 品 が 多 い が 、多 色 の 作 品 も あ る 。色 彩 の 構 成 は 、 中 国 独 自 の も の に イ ン ド 系 （ 仏 教 に よ る ）、 サ ラ セ ン 系 、 ギ リ シ ャ・ロ ー マ 系 な ど の 文 化 の 影 響 が 加 わ っ た も の で 、陰 陽 五 行 説 に よ る 五 色 、す な わ ち 、赤（ 火 ）、黄（ 金 ）、黒（ 木 ）、白（ 土 ）、緑 青（ 水 ） が 基 と な る [5]。 中国切紙細工は文化遺産として世界遺産一覧表に記載されている。 全世界の切紙細工文化に対して深遠な影響を及ぼしていると考えて い る 。例 え ば 、ア メ リ カ の 切 紙 は 中 国 か ら の 移 民 に よ っ て 、中 国 の 影 響を受けているようである。 4 図 2 <出 典 中国切紙細工作品 中国陕北黄鳳蓮剪紙芸術館の所蔵> 5 2.1.2.2 日 本 の切 紙 日 本 に は 、中 国 の 切 紙 の よ う に 、広 く 民 間 で 切 り ぬ い て 楽 し む 手 作 り の 工 芸 品 と し て の 切 紙 は 、従 来 な か っ た 。中 国 と 同 様 で 、昔 は 宗 教 的 儀 式 用 と し て 発 生 は し た が 、紙 工 芸 と し て は 発 展 せ ず 、染 物 用 の 型 紙としては非常に発達を遂げ、優れた作品を生んでいる。また他は、 欄 間 や 燈 籠 の 透 か し 彫 り も 見 ら れ て い る [ 4]。 現 在 、 切 紙 は マ ン ガ 、 イ ラ ス ト 、カ レ ン ダ ー 、年 賀 状 、洋 服 デ ザ イ ン な ど の 所 に 使 わ れ て い る。題材は神話、民話、人物、景色となる。 模 様 は 単 純 素 朴 で 粗 い 彫 り で あ る が 、そ れ ぞ れ 野 趣 に 富 ん で い て 自 然である。基本の図柄をまとめると、以下のようになる。 図 3 日本切紙における図柄の種類 日 本 の 切 紙 の 色 は 、祭 祀 に 使 わ れ る 時 が 多 い の で 、単 色 で 白 が よ く 使 わ れ て い る 。ま た 、穏 や か な 黒 と 優 美 な 薄 い 青 ・ 赤 ・ ピ ン ク ・ 緑 ・ オ レ ン ジ が 使 わ れ て い る 。中 国 切 紙 の 吉 祥 な イ メ ー ジ と 違 っ て 日 本 切 紙から、よく素朴で穏やかに感じられる。 図 4 <出 典 日本切紙作品 鹿児島県霧島神社の所蔵> 6 2.1.2.3 スイ スの切 紙 ス イ ス 切 紙 細 工 は 現 在 西 洋 切 紙 細 工 で 一 番 有 名 で あ る 。現 在 は 芸 術 品 や 飾 り な ど と し て 切 紙 愛 好 者 達 に 収 集 さ れ て い る 。題 材 は 農 民 の 生 活 を 中 心 と し て 、耕 作 、家 畜 、植 物 、田 園 風 景 な ど と な る 。昔 の ス イ ス 切 紙 細 工 模 様 に は 図 柄 が な く て 、色 も 単 色 の 白 黒 で 、輪 郭 だ け 描 写 す る と い う 表 現 方 法 で あ っ た が 、近 年 ス イ ス 切 紙 細 工 の 発 展 に し た が っ て 、ス イ ス 切 紙 細 工 作 品 は カ ラ フ ル で 、模 様 も 複 雑 で 精 巧 と な っ て きた。図 5 のように、現代のスイス切紙細工は写実風に近づいてい るので、特定の図柄が決まっていないようである。 図 5 <出 典 スイス切紙名作「放牧人」 陳 竟 主 (2007)『 中 外 剪 紙 精 品 』 中 国 軽 工 出 版 社 272pp. [4]> 7 2.1.2.4 イギリスの切 紙 イ ギ リ ス の 切 紙 は コ レ ク タ ー に 芸 術 品 と し て 収 集 さ れ て い る が 、現 在 イ ン テ リ ア 、洋 服 、挿 絵 、ア ニ メ 作 品 な ど に 使 用 さ れ て い る 。イ ギ リ ス 切 紙 は 主 に 文 学 作 品 を 題 材 と し て 、創 作 し て い る 。一 番 有 名 な 切 紙 作 品 は 「 ソ ネ ッ ト 」 (図 6)と い う も の で あ る 。 事 物 の 輪 郭 だ け 描 写 す る と い う 手 法 は 、イ ギ リ ス を 中 心 と し た 全 ヨ ー ロ ッ パ の 切 紙 分 野 で よ く 使 っ て い る 、中 国 と 日 本 の よ う な ア ジ ア 切 紙 に は な い 手 法 で あ る 。つ ま り 、切 紙 模 様 で 事 物 の 輪 郭 の 表 現 に 重 視 し 、図 柄 を 省 略 す る か シ ン プ ル に す る か と い う 方 法 が よ く 使 わ れ て い る。 イ ギ リ ス の 切 紙 は 切 紙 細 工 模 様 の 形 に 重 視 し て い る の で 、色 の 選 択 は主に白黒となる。 図 6 <出 典 イギリス切紙作品「ソネット」 陳 竟 主 (2007)『 中 外 剪 紙 精 品 』 中 国 軽 工 出 版 社 272pp. [4]> 8 2.1.2.5 メキシコの切 紙 メ キ シ コ 切 紙 細 工 は 1900 年 頃 発 見 さ れ た 。紙 ま だ 発 明 さ れ て い な い 時 に は 切 紙 は 革 と 木 の 葉 で 切 ら れ た 物 で あ っ た 。メ キ シ コ の 切 紙 細 工は最初メキシコに住んでいるインディアン人により切られたので、 イ ン デ ィ ア ン 文 化 の 影 響 を 受 け て き た 。メ キ シ コ の 切 紙 細 工 は 神 様 を 拝 む 時 、祖 先 を 祭 る 時 、ジ ャ ー マ ニ ズ ム の 時 な ど よ く 使 っ て い る 。 （図 7） 切 紙 細 工 は 神 様 と 交 流 の 媒 介 で あ る と 視 ら れ て い る 。 故 に 、 切 紙 細 工 の 題 材 は 竜 王 、山 の 神 、ア ポ ロ ン 、葡 萄 の 神 、マ ン ゴ ー の 神 な ど の 神 話 題 材 と な る 。 切 紙 細 工 模 様 に 図 柄 が 簡 単 で （ 図 8）、 模 様 表 現 の 補 助 方 法 と 視 ら れ て い る 。色 は 白 、黒 、 赤 、黄 色 、青 色 、紫 色 な ど を使用している。切紙細工の制作方法は中国切紙細工と類似である。 図 7 <出 典 図 8 メキシコ切紙作品 中 国 杭 州 国 際 剪 紙 芸 術 祭 (200 6) > メキシコ切紙における図柄の種類 9 2.1.3 世 界 各 地 の 切 紙 細 工 のま とめ 切紙細工模様の基本特徴のまとめ 世界各地の切紙細工の用途・題材・図柄・色をまとめると、表 1 の通りである。 基本特徴 用途 図柄 色 宗教的儀式や、装飾、 吉 祥 な 文 字 、 三 日 月 カラフル（陰 贈 り 物 、造 形 芸 術 、カ 花、鳥、虫、 紋 、 鋸 陽五行説五色に レ ン ダ ー 、年 賀 状 、ア 魚、動物、植 紋 、丸 穴 基づく色） ニ メ ・ CM、 書 籍 ・ 雑 物、伝説中の 紋 、柳 の 誌・新聞などのカッ 人物、古典文 葉紋 ト 、映 画 タ イ ト ル の バ 学作品に出た ッ ク 、フ ァ ッ シ ョ ン デ 人物、京劇の ザインなど くま取りなど 宗 教 的 儀 式 、染 物 用 の 神話、民話、 三角紋 白 、黒 、薄 い 型 紙 、欄 間 や 燈 籠 の 透 人物、景色 四角紋 青・赤・ピ ン かし彫り、 丸穴紋 ク・緑・オ レ マ ン ガ 、イ ラ ス ト 、カ 柳 の 葉 ンジなど レ ン ダ ー 、年 賀 状 、洋 紋 国家 ア ジ ア 切 中国 紙 日本 題材 服デザインなど 芸術品、 農 民 の 生 活（ 、 不 定 飾りなど 耕作、家畜、 カラフル 植物、田園風 スイス 景など） 西 洋 切 紙 イギリス 芸術品、インテリア、 文学作品 無 洋 服 、挿 絵 、ア ニ メ 作 （ 事 物 の 品など 輪 郭 だ け 白黒 描写する） メキシコ 神 様 を 拝 む 時 (祖 先 を 神話（竜王、 三 日 月 白、黒、赤、 祭 る 時 、ジ ャ ー マ ニ ズ 山の神、アポ 紋 、四 方 黄色、青色、 ムなど) ロン、葡萄の 紋 、丸 穴 紫色など 神、マンゴー 紋 、三 角 の神など） 紋 表 1 切紙細工模様の基本特徴のまとめ 10 切 紙 細 工 の色 の種 類 のまとめ ま た 、 切 紙 細 工 に お い て 、 白 (255,255,255) の 他 、 よ く 使 わ れ て い る 色 に 、 RGB 値 を 付 け て 、 ま と め た 。 図 9 の 通 り と な る 。 図 9 切紙細工の色の種類のまとめ 11 2.1.3.1 切 紙 の特 徴 統一性： 切紙細工のキーワードは「透かし彫り」と「連なり」である。 こ の 二 つ は 矛 盾 し て い る よ う に 聞 こ え る 。「 透 か し 彫 り 」 は 切 紙 の 制 作 方 法 を 意 味 す る が 、「 連 な り 」 は デ ザ イ ン と 制 作 方 法 の 両 者 を 総 合 し た 概 念 と な る [16] 。 デ ザ イ ン と し て み た 切 り 紙 細 工 は 統 一 性 が あ り 、制 作 の 際 に 、図 柄 と 図 柄 が つ な が っ て 一 つ の 模 様 になるという特徴になる。 図案化によるストーリー性： 切 紙 模 様 は 抽 象 的 に し て も 、具 象 的 に し て も 、創 作 者 の 感 情 を 入 れ て 図 案 化 さ れ た も の で あ る 。作 品 の 裏 に は 、ス ト ー リ ー が あ る わ けで、感情を述べ表したり、現在生活に対しての感動であったり、 切 紙 か ら 情 景 再 現 し 、自 分 の 喜 び や 悲 し み な ど を 皆 と 分 か ち 合 う と 考 え ら れ て い る [16]。 手作りの良さ： 切紙細工文化は手作り文化の一つとして、手作りの良さがある。 そ れ は 、手 の 動 き で し か 出 せ な い ラ フ な 可 愛 さ と 偶 然 の 楽 し さ で あ る 。心 を 込 め る こ と で 生 ま れ る 力 強 さ 。そ し て 、完 成 の 充 実 感 で あ る [13]。 2.1.3.2 切 紙 の問 題 点 切紙細工の発展の停滞： 確かに素晴らしいデザインの中に良く切紙模様の姿が見られ て い る が 、世 界 各 地 の 切 紙 細 工 の 現 状 を 見 る と 、発 展 の 停 滞 状 況 に 陥 っ て い る 。一 つ の 原 因 と し て 、切 紙 細 工 自 身 の 魅 力 、つ ま り デザインの美しさと感情を込めた手作りの感動さを伝えていな いようと考えている。 立体的な表現の不足： 立 体 的 な 表 現 の 現 在 切 紙 に 対 し て の 再 創 出 と し て も 、平 面 的 な 作 品 の 形 で 展 示 さ れ て い る 。実 際 切 紙 作 品 に は 、切 紙 専 門 家 は 腕 を 生 か し て 、平 面 的 な 切 紙 模 様 の 奥 行 き を 感 じ さ せ た り 工 夫 し て き た が 、普 通 の 鑑 賞 者 達 の 意 見 で あ る と 、彫 刻 の よ う な 立 体 的 な 作 品 と 比 べ て 、ビ ジ ュ ア ル コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン の イ ン パ ク ト が 今 一 つ で あ る と 指 摘 さ れ て い る [14]。 12 2.2 AR マーカーの現 状 2.2.1 AR マーカーの概 説 AR を 実 現 す る 技 術 と し て 、 現 状 広 ま っ て い る の は 、 さ ま ざ ま な セ ン サ ー で AR を 実 現 す る「 セ ン サ ー 式 」、 “ 目 印 ”を 使 う「 マ ー カ ー 式 」、 人 や モ ノ 、位 置 な ど の 特 徴 を 読 み 込 ん で デ ー タ を 表 示 す る「 マ ー カ ー レ ス 式 」 の 3 つ が 挙 げ ら れ る 。（ 表 2） AR マ ー カ ー 式 は 1996 年 登 場 以 来 、 さ ま ざ ま な 研 究 室 や 企 業 で 研 究されているため、いまや成熟した技術、というより「枯れた技術」 に な っ て い る [6] 。し か し な が ら 、AR マ ー カ ー 型 は エ ン タ ー テ イ メ ン トやビジネスの場において安定して使いやすいというメリットがあ る の で 、 カ メ ラ さ え あ れ ば AR の コ ン テ ン ツ が 楽 し め る 。 AR マ ー カ ー の 形 は シ ン プ ル な 図 形 か ら さ ま ざ ま の 形 に な っ て い る 。特 に 現 在 注 目 さ れ て い る 顔 認 識 技 術 も AR マ ー カ ー 型 の 延 長 線 上 の 産 物 で あ る 。 従 来 型 の 四 角 形 の AR マ ー カ ー （ 図 10） は 四 角 形 の 外 枞 で 囲 わ れ た 中 に 、何 か し ら の パ タ ー ン が 描 か れ て い る も の で あ る 。パ タ ー ン の 内 容 は 自 分 で 好 き な デ ザ イ ン を す る こ と が で き 、色 は 白 黒 で も 、カ ラ ー で も 認 識 可 能 で あ る 。 AR マ ー カ ー デ ザ イ ン す る 際 に 、 幾 つ か の 原 則 が あ る [24]： 基 本 は 四 角 形 で あ る 。外 枞 と パ タ ー ン か ら 構 成 さ れ 、図 ＊ に 示 す ように、内部の白領域の割合が、1 : 2 : 1 になる。 外 枞 線 は 変 更 可 能 で あ る が 、一 般 的 に 外 枞 と 白 領 域 の 割 合 は 、3 : 14 : 3 が 最 低 ラ イ ン に な る 。 外 枞 で AR マ ー カ ー の 存 在 を 検 出 し 、 白 領 域 内 の パ タ ー ン フ ァ イ ル に 応 じ て AR マ ー カ ー を 判 別 す る 。 白 領 域 内 の パ タ ー ン フ ァ イ ル は 、点 対 称 ・線 対 称 を 避 け 、デ ザ イ ン部分に細い線を用いないことが求められる。 白領域 外枞 パターン 図 10 従 来 型 の 四 角 形 の AR マ ー カ ー 13 方式 説明 カメラやディスプ 実例 レイ以外で 必要と なるハードウェア/ 装置 位置情報 GPS か ら 緯 度 ・ 経 度 ・ 高 度 デ バ イ ス 側 に GPS セ カ イ カ メ ラ を使う を、地磁気センサー（電子 や 地 磁 気 セ ン サ ー AR エ ヴ ァ コンパス）から端末が向い ( 電 子 コ ン パ ス ）、 加 La y ar ている方向を、加速度セン 速度センサーなどが サーから端末の傾きをそれ 必要 ぞれ取得。これらの位置情 報を基に関連するデジタル 情報を配置する。 マーカー 2 次元パーコードのような 対象となる空間にマ スマイレージ を使う 白黒パターンや、あらかじ ーカーを設置する必 バ ー チ ャ ル ボ ッ ク め登録した画像、赤外線 要 が あ る （ 既 に あ る ス・シ ミ ュ レ ー タ ー LED な ど を マ ー カ ー と し 標 識 な ど を マ ー カ ー 電脳フィギュア ARis て使う。画像認識技術など として使う場合は、 によってマーカーが置いて その画像などをデバ ある場所をリアルタイムに イス側にあらかじめ 追跡し、マーカーの上など 登録する必要があ にデジタル情報を配置す る） る。 マーカー 映像から平面をリアルタイ レス ムに推定して、その平面上 (Parallel にデジタル情報を配置す Tracking る。英オックスフォード大 and 学のゲオルグ・クライン氏 Mapping) とデービッド・マレー氏が M ik u M ik uD a nce の 特になし 再生 2007 年 に 開 か れ た AR の 国 際 シ ン ポ ジ ウ ム ｢ ISMAR 2007 ｣ で 発 表 し た 最 新 手 法。 CAD :Co mp ute r A ide d De s ig n 表 2 ＜出典 AR を 実 現 す る 方 法 日 経 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン (2 009)『 AR の す べ て 』 日 経 BP 社 2 40pp.[1]＞ 14 2.2.2 形 状 自 由 でデザイン性 の高 い AR マーカーの可 能 性 こ こ で は 、 AR 技 術 の 角 度 か ら AR マ ー カ ー デ ザ イ ン に 対 し て の 背 景を示す。 AR マ ー カ ー の 認 識 に お い て は 、 2.2.1 に お け る 原 則 の よ う に 黒 い 四角形の領域内のパターンを認識することである。しかしながら、 2.2.1 に お け る 原 則 に よ っ て 、 AR マ ー カ ー は 四 角 に 限 定 さ れ 、 デ ザ イ ン 上 の 制 限 と な る こ と が 指 摘 さ れ て い る [21]。一 方 、デ ザ イ ン 性 を 高 め る た め に 、形 状 自 由 で デ ザ イ ン 性 の 高 い AR マ ー カ ー シ ス テ ム を 提 案 し て い る 例 も あ る 。例 え ば 、ト ポ ロ ジ ー 情 報 を マ ー カ ー 候 補 領 域 の 選 定 に つ か い 、 そ の 後 、 Geometric Has hing な ど の 手 法 を 用 い て AR マ ー カ ー の 同 定 を 行 う 手 法 が 有 名 で あ る 。 こ れ に よ り 、 形 状 の 自 由 さ や デ ザ イ ン 性 の 高 さ を 保 っ た AR マ ー カ ー を 利 用 で き る 技 術 が 使 え る よ う に な っ て き た 。デ ザ イ ン 性 に 着 目 し た AR マ ー カ ー の 例 も あ る 。 図 11 の よ う に 、 従 来 型 の 四 角 形 の AR マ ー カ ー と 違 っ て 、 形 状 が 自 由 で あ り 、 カ ラ フ ル な AR マ ー カ ー を 用 い て 、 AR の 実 現 で き た 。し か し な が ら 、こ の AR マ ー カ ー は ま だ 商 品 の デ ザ イ ン と 結 び つ いていない。 図 11 形 状 自 由 で デ ザ イ ン 性 の 高 い AR マ ー カ ー の 例 15 2.2.3 カラーコー ドのデザイン性 と AR マーカー との比 較 こ こ で は 、デ ザ イ ン の 角 度 か ら カ ラ ー コ ー ド と AR マ ー カ ー を 比 較 するため、まずカラーコードの特徴を示す。 カ ラ ー コ ー ド と は 、 色と配列を認識するというユニークで先進的な 特 長 の た め 、QR コ ー ド で は で き な か っ た 高 度 な デ ザ イ ン 性 と 色 に よ る コ ー ド 認 識 と イ ン デ ク シ ン グ さ ら に サ ー バ ー で の 管 理 ･監 視 を 実 現 し た コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン ･ツ ー ル と し て 発 展 し た 先 進 の モ バ イ ル ･マ ー ケ テ ィ ン グ メ デ ィ ア で あ る 。カ ラ ー コ ー ド の 場 合 は QR コ ー ド と の 違 い ど ん な URL と 繋 が っ て い る か ネ ッ ト ワ ー ク 上 で 監 視 で き る 仕 組 み に な っ ているためセキュアなコードシステムである。またアクセス数の急激 な増加に対応できるピーク時対策がとられている 。 カ ラ ー コ ー ド の デ ザ イ ン 性 と い う 美 的 な 優 位 性 は 世 界 に 600 以 上 も あるといわれているいろんなコードの中でも特筆に値 する。白黒の 2 次元コードに比べ、圧倒的に美しいデザインにより商品や企業のイメ ー ジ ア ッ プ そ し て ブ ラ ン ド 価 値 を 高 め る こ と に も 役 立 つ [29]。カ ラ ー コ ードは所謂アートとデジタル技術の融合物であると言っても過言では な い 。（ 図 12） カ ラ ー コ ー ド と AR マ ー カ ー は ど ち ら も 同 様 に QR コ ー ド の 延 長 線 に あ る 。 し か し 、 カ ラ ー コ ー ド の よ う な デ ザ イ ン 性 の 高 さ を 、 AR マ ーカーのデザインについても実現できないであろうか。 図 12 カラーコードのデザイン例 16 第 3章 研 究 の位 置 付 け 本 章 で は 、本 研 究 の 位 置 づ け を 論 じ る 。何 故 切 紙 細 工 を AR マ ー カ ー に 使 う か と い う 観 点 か ら 、 切 紙 デ ザ イ ン の 意 義 、 AR マ ー カ ー デ ザ イ ン の モ チ ベ ー シ ョ ン に つ い て 議 論 す る 。 ま た 、 実 際 に 「 AR に 対 し て の イ メ ー ジ は 何 ？ 」 を テ ー マ と し て 調 査 を 行 な っ て 、 AR 認 知 度 の 角 度 か ら 、 AR マ ー カ ー デ ザ イ ン の 将 来 性 を 述 べ る 。 3.1 切 紙 デザインの意 義 優美な切紙細工模様の構成を分析すると現在グラフィックデザイ ン 理 論 に お け る デ ザ イ ン 原 則 の 6 つ の 原 則 に 合 致 し て い る 。即 ち 、 「視 覚 的 な バ ラ ン ス 、近 接 ・ ユ ニ テ ィ 、整 列 、 繰 り 返 し ・ 統 合 性 、コ ン ト ラ ス ト 、ホ ワ イ ト ス ペ ー ス 」と い う 原 則 に 沿 っ て 、黄 金 比 に 従 っ て 仕 上 が っ た も の で あ る 。簡 潔 で あ り 美 し い で あ り 、創 作 者 の 知 恵 が 溢 れ る 。よ っ て 、切 紙 の 知 識 が あ っ て 、デ ザ イ ン 原 則 を 守 っ て い け ば 、誰 でも手軽に切紙を作ることができる。 ま た 、デ ザ イ ン 歴 史 に 遡 る と 、現 在 グ ラ フ ィ ッ ク フ ァ ッ シ ョ ン デ ザ インにおいて、用いた図案デザインの素材は 7 割ぐらい切紙細工模 様 を 参 考 し た も の で あ る [17]。よ っ て 、現 在 、切 紙 細 工 文 化 の デ ザ イ ン分野に対する影響力は無視できない。 17 3.2 切 紙 による AR マーカーデザインのモチベーション 現 在 デ ジ タ ル 社 会 に お い て 、ネ ッ ト の 便 利 さ に よ る 人 と 人 の コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン は 、手 紙 の 代 わ り に 、電 子 メ ー ル (E-ma il)や ソ ー シ ャ ル ネ ッ ト ワ ー ク サ ー ビ ス (S NS)な ど の と こ ろ に 移 り つ つ あ る 。更 に 、切 紙 細 工 の よ う な 手 作 り 物 は 手 間 が か か る た め 、人 気 が な く な っ て い る 。 だ が 、ネ ッ ト 上 の や り 取 り は 相 手 の 気 持 ち が き ち ん と 理 解 で き る か ど う か に 対 し て の 懸 念 が あ る と い う 事 を よ く 指 摘 さ れ て い る 。更 に 、パ ソコンに依存症によるコミュニケーション障害傾向がある若者達が、 普 通 の コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン が で き な く な る 例 も 報 告 さ れ て い る [18]。 よ っ て 、言 葉 で き ち ん と 伝 え ら れ な い 人 達 に 対 し て 、心 を 込 め た 手 作 り の 物 を「 言 葉 」と し て 、デ ジ タ ル 技 術 を 「 手 段 」と し て 、も し 効 果 的 に 融 合 す れ ば 、新 た な コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン の 手 段 と し て 有 効 と 考 え られる。 AR に 対 し て の 注 目 度 を 測 定 す る た め に 、慶 應 義 塾 大 学 日 吉 キ ャ ン パ ス に お い て 、 AR 技 術 研 究 に 関 わ っ て い な い 30 名 の 大 学 学 部 生 （ 19~22 歳 ） を 対 象 と し て 調 査 を 行 な っ た 。 調 査 は 先 ず 「 拡 張 現 実 (A R)が 知 っ て い ま す か 」 と 質 問 し た ら 、 30 名 の う ち に 19 名 が 知 っ て い ま す と 答 え た 。 約 63.3%と な っ た 。 そ し て 、 こ の 19 名 の 学 生 に 「 AR の イ メ ー ジ は 何 で す か 」 に つ い て イ ン タ ビ ュ ー を 行 な っ た 。答 え が そ れ ぞ れ で 、 「 AR マ ー カ ー 、初 音 ミ ク 、 電 脳 フ ィ ギ ュ ア 、 物 が 飛 び 出 す 、 ハ イ テ ク 、 QR コ ー ド 」 な ど の キ ー ワ ー ド が 出 て き た 。特 に 、11 名 が AR に 対 し て の 印 象 に は「 AR マ ー カ ー 」 と 言 及 し た 。 約 58%と な っ た 。 調 査 の 結 果 に よ り 、 現 在 の 若 者 達 の AR に 対 す る 注 目 度 は 高 い こ と が 予 想 さ れ る 。 実 際 に 手 作 り の 切 紙 細 工 を 「 言 葉 」 と し て 、 AR 技 術 を「 手 段 」と し て 新 た な コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン の 応 用 が 作 れ な い か と い うモチベーションを得るに至った。 ま た 、 切 紙 の 立 体 感 の 不 足 と い う 問 題 点 に 対 し て 、 AR 技 術 を 使 用 し て 付 加 情 報 が 加 え ら れ る こ と に よ り 、切 紙 の 中 に 伝 え た い メ ッ セ ー ジ を 具 象 的 な 表 現 で 表 示 す る こ と に よ り 、切 紙 の 表 現 力 を 一 層 強 め る こ と が で き 、切 紙 を 加 え た AR マ ー カ ー を 通 じ て 、相 手 の 気 持 ち を 理 解するための補助ツールとして情報伝達分野において有用と考えら れる。 18 3.3 考 察 AR マ ー カ ー 式 は GPS や PTAM と 比 べ て 、 認 識 精 度 は 不 足 し て い る 。 し か し な が ら 、 AR マ ー カ ー を 用 い た 商 品 を 考 え る と 、 認 識 精 度 の 観 点 だ け で は 議 論 は 不 十 分 で あ る 。3.2 に お け る 調 査 の 結 果 よ る と 、 AR 通 じ た 商 品 に 注 目 し て 、特 に 認 知 度 が 高 い AR マ ー カ ー に 対 し て 、 AR マ ー カ ー そ の も の の デ ザ イ ン 性 、手 作 り の 面 白 さ に つ い て 検 討 す ることも重要と考えられる。 QR コ ー ド や カ ラ ー コ ー ド を 見 る と 、美 し く て 、商 品 に 相 応 し い デ ザインの例がたくさん見受けられる。 ま た 、従 来 型 の 四 角 形 の AR マ ー カ ー と 違 っ て 、形 状 の 自 由 さ や デ ザ イ ン 性 の 高 さ を 保 っ た AR マ ー カ ー を 利 用 で き る 技 術 が 使 え る よ う に な っ た 。し か し な が ら 、イ ン タ ー ネ ッ ト 時 代 に お け る 情 報 デ ザ イ ン * 1と い う 観 点 か ら 、 AR マ ー カ ー の 本 来 の 目 的 は 、 有 用 な 情 報 の 存 在 を 知 ら せ る マ ー カ ー と い う シ ン ボ ル で あ る 。ま る で 、ホ ー ム ペ ー ジ の ボ タ ン の よ う な 役 目 で あ る 。ボ ダ ン ら し く な い と 、使 用 者 は ウ ェ ブ カ メ ラ を ど こ に か ざ せ ば い い の か と 戸 惑 っ て し ま う 可 能 性 が あ る 。従 っ て 、外 枞 を 四 角 形 で 囲 ん だ AR マ ー カ ー の デ ザ イ ン は 情 報 デ ザ イ ン の観点からメリットがあると考えられる。 また、第 2 章で考察したように、切紙細工の魅力としてデザイン 性 と 手 作 り の 楽 し さ が あ る 。実 に 現 代 の グ ラ フ ィ ッ ク デ ザ イ ン に は 切 紙 模 様 が 数 多 に 応 用 さ れ て い る 。今 後 の A R マ ー カ ー デ ザ イ ン に も 切 紙 細 工 が 適 用 で き る と 考 え ら れ る 。ま た 、切 紙 細 工 は 制 作 者 の 心 を 込 め た 手 作 り の 平 面 作 品 な の で 、立 体 的 な 表 現 が 不 足 し て い る 。そ れ に 対 し て 、 AR 技 術 を 用 い る と 平 面 作 品 で あ る AR マ ー カ ー に バ ー チ ャ ル の 立 体 的 な 情 報 を 表 す 事 で 、立 体 的 な 表 現 を 補 足 す る 事 が 可 能 と も 考 え ら れ る 。よ っ て 、切 紙 細 工 を 使 っ た A R マ ー カ ー デ ザ イ ン は 切 紙 細 工 文 化 の 普 及 に も 、AR 技 術 の 新 し い 展 開 に も 有 効 で あ る と 考 え ら れる。 *1 情 報 デ ザ イ ン と は 、 情 報 を 対 象 者 に 的 確 に 伝 え る た め の 手 法 で あ る []。 19 第 4章 切 紙 模 様 を加 えた AR マーカー 認 識 システムの試 作 本 章 で は 、FLARToolkit を 用 い て 切 紙 模 様 を 加 え た AR マ ー カ ー 認 識 シ ス テ ム を 試 作 し た 上 で 、 色 範 囲 と 認 識 精 度 の 実 験 を 通 じ て 、 AR マーカーの認識上の制約と切紙模様の特性との間の関係を調べる。 AR に 適 用 な 切 紙 模 様 を 加 え た マ ー カ ー を 如 何 に デ ザ イ ン す る の か を 検討する。 4.1 FLA RToolkit を選 択 した理 由 本 研 究 で は AR を 実 現 す る た め に 、 FLAR Toolkit を 使 用 し て い る 。 FLARToolkit は ARToolkit か ら 移 植 さ れ て Action Script 3.0 用 の AR アプリケーションを開発するためのソフトウェアライブラリ群であ る 。FLARToolk it を 使 用 せ ず に AR ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 開 発 す る こ と は専門的な知識や技術を必要とする部分があり困難であるが、 FLARToolkit は そ の 部 分 を ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス 化 し て 、AR ア プ リ ケ ー シ ョ ン の 開 発 を よ り 容 易 に す る 。 ま た FLARToolk it は A ction Script3.0 に 対 応 で あ り 、 Flex Bu ilder の ソ フ ト 環 境 に も 対 応 す る ラ イ ブ ラ リ な の で 、AS3.0 の 知 識 を 有 す る デ ザ イ ナ ー や ア ニ メ ー タ ー に と っ て AR 制 作 が 容 易 と な る 。従 っ て 、他 の Java 用 の NyARToolKit や Silve rlight 用 の SLARToolK it な ど の ラ イ ブ ラ リ ー で は な く FLARToolkit を 選 択 し た 。 20 4.2 FLA RToolkit に よる切 紙 模 様 の AR マーカーを認 識 する時 の問 題 点 本 研 究 に は 世 界 の 切 紙 細 工 の 起 源 で あ り 、模 様 が 一 番 細 か い 中 国 切 紙 模 様 を AR マ ー カ ー に デ ザ イ ン し た も の （ 図 13） を 例 と し て 、 切 紙 模 様 を 加 え た AR マ ー カ ー 認 識 シ ス テ ム を 試 作 し た 。 図 13 中 国 切 紙 模 様 に よ る AR マ ー カ ー の デ ザ イ ン <筆 者 が デ ザ イ ン し た 物 > FLARToolkit で 中 国 切 紙 模 様 の AR マ ー カ ー を 認 識 シ ス テ ム を 試 作する時、以下のような問題点が認識された： 色認識の問題： 一 般 的 に は FLARToolKit で 使 わ れ る マ ー カ ー の パ タ ー ン は ， 黒 い 正 方 形 の 太 枞 の 中 に ，白 黒 ま た は カ ラ ー の 図 案 が あ る も の が 使 用 で き る 。 だ が 、 切 紙 模 様 の AR マ ー カ ー に お い て は 、 四 角 形 の 外 枞 は 赤 と な る 。ま た 、切 紙 模 様 に は 、赤 の 他 青 や 緑 な ど も 使 っ て い る 。 FLARToolk it 中 の ラ イ ブ ラ リ を そ の ま ま で 使 う と AR マ ー カ ー が き ち ん と 認 識 で き な い た め 、 カ ラ ー AR マ ー カ ー を 認 識する際に、色を黒に変換するカラーフィルタが必要である。 図柄認識精度の問題： 切 紙 細 工 に は 、た く さ ん の 図 柄 が あ り 、 特 に 中 国 切 紙 細 工 の 図 柄 は と て も 細 か く て 裸 眼 で 見 え な い ほ ど で あ る 。そ う い う 図 柄 が あ る 場 合 に 、 切 紙 模 様 の AR マ ー カ ー は シ ス テ ム で 認 識 で き る か ど う か 、且 つ ど の ぐ ら い の 細 か さ ま で 認 識 で き る か を 検 証 す る 必 要がある。 21 4.3 認 識 システ ムの試 作 本 研 究 に 制 作 し た シ ス テ ム は Flash Bu ilde r 4.0 の ソ フ ト 環 境 に お け る FLARToolkit の ラ イ ブ ラ リ を 書 き 換 え た 上 で 、AR マ ー カ ー を 数 値化し、自ら作成したカラーフィルタを使って、切紙模様を加えた AR マ ー カ ー 認 識 シ ス テ ム を 実 際 に 設 計 し 、 実 装 し た も の で あ る 。 4.3.1 AR マーカーの数 値 化 AR マ ー カ ー を 認 識 さ せ る た め に は 、 先 ず 、 読 み 込 ん だ AR マ ー カ ー の画像から外枞の内部のパターンを分離し、更にそれを分割し、解像 度 を 元 に デ ー タ 化 す る 。通 常 、外 枞 の 内 の 画 像 を 16(4×4)分 割 し て 数 値 化 す る 。 (図 14) こ こ で は 、ARToo lk it Marker Generator を 用 い て 、 AR マ ー カ ー の 数 値 化 を 行 な っ た 。 数 値 化 さ れ た AR マ ー カ ー は PAT フ ァ イ ル * 2の 形 と な る 。 PAT フ ァ イ ル は 、 最 後 FLARToolk it で 使用することができる。 図 14 AR マ ー カ ー の 数 値 化 *2 PAT フ ァ イ ル と は 複 数 の グ ラ フ ィ ッ ク ス プ ロ グ ラ ム に イ ン ポ ー ト す る こ と が で き る パ タ ーンとして使用されるビットマップ画像である。一般的に正方形のファイルで、サイズは 8 × 8 ピ ク セ ル か ら 2 5 6 × 25 6 ピ ク セ ル と な る 。 22 4.3.2 カラー フィルタ の作 成 FLARToolKit で マ ー カ ー 検 出 の 基 本 流 れ は 、 カ メ ラ の 映 像 を 画 像 と して取得し、その画像をグレースケール化し、その後、閾値に従って 白黒の 2 値画像に変換する。さらにその白黒画像を反転させてから、 白い四角形の枞とその内部を切り出し、四角形から黒枞の割合分内側 の四角形を切り出す。切り出した四角形とパターンファイルの値を比 較し、一致率を算出する。検出の基本流れのうちに、 閾値に従って白 黒の 2 値画像に変換する事が一番重要である。 AR マ ー カ ー の 色 は 赤（ R）、 緑（ G）、 青 （ B）の 組 み 合 わ せ た も の で あ る 。各 色 を 適 当 な 閾 値 を 調 整 す る こ と に よ っ て 、色 を う ま く 白 黒 の 2 値画像に変換する事が、カラーフィルタの主な役割となる。カラーフ ィ ル タ は 予 め 設 定 さ れ た R,G,B の 閾 値 に よ り 各 色 の 明 る さ が 閾 値 よ り 高 い 場 合 は 白 、低 い 場 合 は 黒 と 判 定 す る 。ま た 、閾 値 の 数 値 は 重 要 で 、 実験を行いながら調整する必要がある。 こ こ で は 、 Pixe l Ben der Toolkit * 3を 用 い て 、 カ ラ ー フ ィ ル タ を 作 成 し た 。 ま た 、 作 成 し た フ ィ ル タ は 最 後 FLARToolkit で 使 用 す る た め に PBJ フ ァ イ ル * 4に 変 換 し た 。 *3 Pixe l Be nde r To o lk i t と は 、 ア ド ビ が 独 自 に 開 発 し た 高 パ フ ォ ー マ ン ス イ メ ー ジ プ ロ セ ッ シ ン グ 言 語 で あ る 。 こ れ に よ っ て 、 ク リ エ イ タ ー 自 身 が Pi xe l Be n de r を 使 っ て 作 成 し た カ ス タ ム フ ィ ル タ や カ ス タ ム エ フ ェ ク ト を 、 Fl a s h 開 発 で 利 用 で き る よ う に な っ た 。 *4 PB J フ ァ イ ル と は 、 P ixe l Be nde r By te co de Fi le の 略 称 で あ る 。 Pi xe l Be n de r To o lk it か ら エ ク ス ポ ー ト し た カ ー ネ ル で あ る 。 PB J フ ァ イ ル は F l a sh ソ フ ト 環 境 で 利 用 可 能 で あ る 。 23 4.3.3 FLARTo olkit を用 いた認 識 システムの 完 成 Flash Bu ilder 4.0 の ソ フ ト 環 境 に お い て 、 FLARToolk it の ラ イ ブ ラ リ の 処 理 流 れ は 図 15 の よ う に な っ て い る 。 切 紙 模 様 の AR マ ー カ ー フ ァ イ ル の ロ ー ド （ PAT フ ァ イ ル ） は FLARToolkit の 初 期 化 に 書 き 込 む 。 作 成 し た カ ラ ー フ ィ ル タ の イ ン ポ ー ト （ PBJ フ ァ イ ル ） は 3D オ ブ ジ ェ ク ト 表 示 の ラ イ ブ ラ リ の 初 期 化 の 際 に 、 つ ま り カ メ ラ の 画 面 を 起 動 し 、目 標 と し た マ ー カ ー を ト ラ ッ キ ン グ す る 時 に 書 き 込 む 。 元 の ラ イ ブ ラ リ に カ ラ ー フ ィ ル タ に 対 応 す る 言 語 を 書 き 換 え て 、認 識 システムの完成となる。 図 15 システムの全体像 24 4.4 実 験 と結 果 実験１ 目的：検出できる色の範囲を検証する。 実 験 方 法： 第 2 章 に お け る 切 紙 細 工 の 色 の 種 類 の ま と め に 基 づ い て 、今 回 デ ザ イ ン し た サ ン プ ル マ ー カ ー（ 図 13）に 図 9 の 色 を 付 けて、実験を行なった。 図 9 切紙細工の色の種類のまとめ ＜第 2 章の再掲＞ 実験１の結果： 試 作 し た 認 識 シ ス テ ム で は 図 16 の 色 が 認 識 で き な い こ と が 判 明 し た 。こ れ ら の 色 の 共 通 点 は 、薄 い 色 で あ り 、背 景 色 と の コ ン ト ラ ス ト が 強 く な い 色 と な る 。し か も 、認 識 で き た 色 で 、色 が 薄 け れ ば 薄 い ほ ど 、 生 成 し た 3D モ デ ル が 不 安 定 な 可 能 性 が あ る と わ か っ た 。 図 16 検出できない色 25 実験２ 目的：図柄として認識されない最低ノイズレベル（ピクセル数） の測定 実 験 方 法：切 紙 模 様 を 使 っ た AR マ ー カ ー の サ ン プ ル（ 図 13）の 図 柄 と な る 部 分 は 白 で あ り 、図 柄 が 細 か け れ ば 細 か い ほ ど 白 画 素 数 が 小 さ く な る 。画 像 の 非 線 形 フ ィ ル タ リ ン グ 処 理 の 一 つ で あ る 最 小 値 ア ル ゴ リ ズ ム [18]を 使 っ て 、 画 像 の ノ イ ズ を 増 加 す る と と も に 白 い 領 域 を 減 ら し て 認 識 精 度 を 調 べ た 。ノ イ ズ の 増 量 は 1pixel と 設 定 し た 。 使 用 さ れ た AR マ ー カ ー の サ ン プ ル の 全 体 の ピ ク セ ル 数 は 222784(472×472)で あ る 。 実 験 場 所 は 64 ワ ッ ト 蛍 光 灯 を 使 用 し た 明 る い 場 所 で 行 な っ た 。 ま た 、 AR マ ー カ ー と ウ ェ ブ カ メ ラ の 距 離 は 50cm と な る 。 ウ ェ ブ カ メ ラ は Elecom の UCAM-DLG200HBK (付 録 2)を 用 い た 。 実験２の結果： 実 験 を 通 じ て 、2 pixel の 量 の ノ イ ズ を 増 加 す る と 、元 の 切 紙 模 様 を 使 っ た AR マ ー カ ー に 対 す る 認 識 が で き な く な っ た 。 即 ち 、 AR マ ー カ ー 全 体 の ピ ク セ ル 数 は 472×472 で あ り 、相 対 ピ ク セ ル 数 は 2/472 未 満 の ノ イ ズ は 識 別 に 影 響 を 与 え な い 。（ 図 17） 図 17 実験２の結果 26 4.5 考 察 実 験 １ の 結 果 に よ る と 、認 識 シ ス テ ム は 検 出 で き る 色 の 範 囲 を 判 明 し た 。つ ま り 、薄 い 色 を 避 け 、切 紙 模 様 の 色 と 背 景 色 と の コ ン ト ラ ス ト を 鮮 や か に す る こ と が 望 ま し い 。こ の 結 果 か ら 、外 枞 と 切 紙 模 様（ パ ターン）の基準色の選択は鮮やかにする事が推奨される。 一 方 、薄 い 色 が 認 識 で き な い 結 果 か ら 、薄 い 色 と 活 用 し て 外 枞 に 図 柄 を 加 え 、切 紙 模 様 の 視 覚 効 果 を 上 げ 、 AR マ ー カ ー デ ザ イ ン を 充 実 す る こ と が 考 え ら れ る 。例 え ば 、単 色 の マ ー カ ー だ け で 美 し い と は 言 え な い の で 、 AR マ ー カ ー の 外 枞 に お い て 、 図 18 の よ う に 基 準 色 と の コ ン ト ラ ス ト が 強 く な い 色 を 使 用 す る 事 に よ り 色 の 変 化（ 図 18（ a）） や 図 柄 （ 図 18（ b）） な ど の デ ザ イ ン を 加 え る 。 精 巧 な 切 紙 模 様 と 美 しい枞を合わせてより一層デザイン性を向上する事が考えられる。 ま た 、 図 18 の 枞 を 使 っ た AR マ ー カ ー の 実 験 を 通 じ て 、 認 識 で き る事を判明した。 色の変化を用いた 図柄のデザイン デザイン 図 18 色の活用による枞のデザイン例 27 実 験 ２ の 結 果 に よ っ て 、AR マ ー カ ー デ ザ イ ン す る 時 、相 対 ピ ク セ ル 数 は 2/472 未 満 の 図 柄 の 変 化 は 識 別 さ れ な い 可 能 性 が 高 い 。 と て も 精 巧で細かい切紙に対して魅力がきちんと伝えられない可能性がある一 方 で 、 AR マ ー カ ー デ ザ イ ン を 充 実 す る た め に 役 立 つ 可 能 性 も あ る 。 実 験 ２ か ら の 発 想 は 、 相 対 ピ ク セ ル 数 は 2/472 未 満 の 図 柄 が 認 識 で き な い と い う 事 に 基 づ き 、 AR マ ー カ ー の デ ザ イ ン 性 を 高 め る た め に 、 相 対 ピ ク セ ル 数 は 2/472 未 満 の 図 柄 を 使 っ た と し て も 、 マ ー カ ー 認 識 に対して影響がないと言える。よって、例として、同じ四角の外枞に 細 か い 図 柄 の デ ザ イ ン し た 。（ 図 19） 認 識 シ ス テ ム を 動 か し て み る と 、 AR マ ー カ ー の 認 識 に 影 響 を 与 え な い こ と が 判 明 し た 。 図 19 認識精度によるデザイン上の活用例 本 章 で は FLARToolkit を 用 い て 切 紙 模 様 を 認 識 す る た め の シ ス テ ム を試作した。色検出範囲と認識精度の実験を行い、その結果、切紙模 様 の 色 と 細 か さ に 関 し て 、 FLARToolkit に て 認 識 さ れ る 範 囲 が お お よ そ予想できることがわかった。実際の応用では、この認識制限を目安 にして、更に詳しい条件を導く必要があるが、これにより デザイン性 を 高 め て い く と い う 方 向 に 対 し て 、如 何 に AR マ ー カ ー 用 た め の 切 紙 模 様をデザインすれば良いかの基本条件が確認できた。 28 第 5章 AR マーカー用の切紙模様の提案 本 章 で は 、実 際 の 応 用 に お い て 予 想 さ れ る AR マ ー カ ー 認 識 上 の 制 約 の も と で 、使 用 可 能 な 切 紙 模 様 の AR マ ー カ ー を デ ザ イ ン し た 。更 に、実証実験を行って、その有効性を確認した。 5.1 デザインの基 本 方 針 4 章 に お け る 検 証 結 果 を 踏 ま え て 、即 ち 、細 か い 図 柄 や 薄 い 色 が 認 識 で き な い と い う 問 題 を 考 慮 し て 、AR マ ー カ ー 用 途 に シ ン プ ル で 美 し い 切紙模様を提案する。 ま た 、前 章 の 内 容 を 踏 ま え て 、AR マ ー カ ー 用 の 切 紙 模 様 を デ ザ イ ン する時、以下の基本方針に従った ： 単 色 の 時 、色 の 選 択 は 薄 い 色 即 ち 背 景 と の コ ン ト ラ ス ト が 弱 い 色 を避けること。 多色の時、色 の 選 択 は 薄 い 色 即 ち 背 景 と の コ ン ト ラ ス ト が 弱 い 色 を 避けること。 切 紙 図 柄 の 相 対 ピ ク セ ル 数 2/472 以 上 に す る こ と 。 切 紙 模 様 若 し く は 四 角 枞 に 図 案 を デ ザ イ ン す る 時 、色 の 選 択 は 基 準 色 と 強 い コ ン ト ラ ス ト の 色 を 避 け 、 図 案 の 幅 を 相対ピクセル数 2/472 未 満 の 範 囲 で 控 え る こ と 。 対称切紙模様の使用を避けること。 29 5.2 AR マーカーデザインの例 世 界 各 地 の 切 紙 細 工 の 特 徴 を ま と め て 、中 国 、日 本 、ヨ ー ロ ッ パ の 切 紙 細 工 文 化 に 基 づ い て 、 切 紙 模 様 を デ ザ イ ン し た 。 ま た 、 AR マ ー カ ー の 認 識 上 の 制 約 と 切 紙 模 様 の 特 性 と の 間 の 関 係 を 踏 ま え た AR マ ーカー用の切紙模様をデザインの基本方針を参考して、マーカーデザ イ ン の 例 を 挙 げ た 。（ 図 20） 図 20 AR マ ー カ ー デ ザ イ ン の 例 30 5.3 デザインの分 析 図 20 の 中 で 、 (a)(b)( c)は 中 国 切 紙 細 工 に 基 づ く マ ー カ ー デ ザ イ ン で あ る 。 ( d) (e)は 日 本 切 紙 細 工 に 基 づ く マ ー カ ー デ ザ イ ン で あ る が 、 (f) (g)は ヨ ー ロ ッ パ 各 国 の 特 徴 を ま と め た 上 で デ ザ イ ン し た AR マ ー カーとなる。 (a) は 12 支 中 の 一 つ で 、ウ サ ギ の 模 様 と な る 。中 国 切 紙 の 用 途 の 一 つ は 旧 正 月 の 時 、年 に 応 じ た 12 支 の 一 つ に し て 、窓 や ド ア な ど に 貼 っ て 吉 祥 を 祈 る 飾 り と し て 使 っ て い る 。ち ょ う ど 2011 年 は ウサギ年なので、赤で複雑な図柄を加えて、新春の賑やかさと 新春を迎える喜びの気持ちを表す。 (b) は 、 中 国 伝 統 な 結 婚 式 の 時 、 よ く 使 っ て い る 模 様 で あ る 。「 囍 」 と い う 漢 字 は 結 婚 式 に は 必 ず 使 う 漢 字 で あ る 。意 味 は 、 「 喜 」が 二 つ 並 ん で い る の で 「 双 喜 」 (s huang xi) と 言 い 、 お め で た い こ とを表す造字である。ただの漢字「囍」とした模様は最も基本 の形であり、カササギ、オシドリ、ニワトリ、鳳凰、龍などの ネタと一緒にデザインした例もある (c) は 同 じ (a) で 新 年 を 祝 賀 す る と い う テ ー マ と し て 作 成 し た も の である。使ったネタは鳳凰とめでたい言葉となる。鳳凰という 姿形は、前は麒麟、後ろは鹿、首は蛇、背は亀、頷は燕、嘴は 鶏 と な る 。鳳 凰 が 来 る と 、幸 運 を も た ら す と い う 意 味 を 持 っ て 、 めでたい言葉を合わせて祝祭日に良く使われている。 (d) は 「 自 由 ・ 幸 運 」 と い う コ ン セ プ ト に 基 づ い た デ ザ イ ン で あ る 。 日本切紙細工文化における意味というのは、春になると若い青春 の男女同士ではうらやましさの対象となる。儒教社会で決められ た結婚をする人とは違って自由に相手を探すことをためらわなか ったからです。人々には蝶々が自由な恋愛と幸福の象徴として考 えられている。 (e) は 宗 教 儀 式 に 基 づ い て デ ザ イ ン し た も の で あ る 。 模 様 は 現 実 世 界 に存在がない霊獣をデザインした。 鋸紋の模様は太陽の象徴とな る。加えた図柄は和式の波となり、色の選択は他のマーカーと違 っ て 、濃 い 藍 色 を 使 用 し て 、荘 厳 、落 ち 着 い て い る 感 じ を 与 え る 。 (f) は ロ マ ン チ シ ズ ム を 持 っ た デ ザ イ ン で あ る 。 色 は ロ マ ン チ ッ ク 的 な紫色を選択した。シンプルなハート形に図柄を加えてグラデー ションを与える。また、 ハートの両側に翼を付けて、 奔放なヨー ロッパ人好きな事物に対しての情熱を表現する。 (g) は ミ ニ マ リ ズ ム を 持 っ た デ ザ イ ン で あ る 。 ヨ ー ロ ッ パ 切 紙 を イ ン テリアとしてよく使用された模様である。 緑色は暖色に近いほう に選択した。温かくてシンプルな生活スタイルを表現する。 31 5.4 実 験 と結 果 切 紙 模 様 を 使 っ た AR マ ー カ ー デ ザ イ ン に 対 し た ユ ー ザ の フ ィ ー ド バ ッ ク を も ら う た め に 、実 験 を 行 な っ た 。実 験 １ は 切 紙 細 工 の デ ザ イ ン 性 の た め の 実 証 で あ る が 、実 験 ２ は 切 紙 細 工 作 り と AR 融 合 し た 楽しさをユーザに感じさせるための実験である。 実験 1 切 紙 細 工 を 使 っ た AR マ ー カ ー デ ザ イ ン に 対 し て の 評 価 実 験 実験内容 慶 應 義 塾 大 学 日 吉 協 生 館 に お け る 23 名 で 、年 齢 は 23 か ら 30 歳 の 若 者 を 対 象 と し て 、 デ ザ イ ン し た AR マ ー カ ー （ 図 20） に 対 し て 、 インタビューを行なってデザインに対してのコメントをもらった。 結果 各 AR マ ー カ ー デ ザ イ ン に 対 し て の コ メ ン ト は 表 3 の 通 り と な る 。 (a) (b) (c) (d) ウサギ年、時節 よ く わ か ら な カラフル 好き！ に合う い 複雑 日本っぽい 新春の感じ めでたい 吉祥 芸術っぽい 可愛い 吉祥 芸術感 配色が良い 中国っぽい 複雑 ( f) (e) (g ) カッコいい バ レ ン タ イ ン 可愛い 神秘 の雰囲気 素朴 宗教儀式用 彼 氏 に 送 り た 温かい よ く わ か ら な くなった シンプル い 可愛い 表 3 AR マ ー カ ー デ ザ イ ン に 対 し て の コ メ ン ト 32 また、 「 色 、切 紙 模 様 、図 柄 」に そ れ ぞ れ に 対 し て の 満 足 度 に つ い て 、 10 点 を 満 点 と し て 、 点 数 を 付 け て も ら っ た 。 こ の 7 個 の AR マ ー カ ー デ ザ イ ン の う ち に （ 表 4）、 (a)と ( d） は デ ザ イ ン に 似 合 っ て い る と う 理 由 で 点 数 が 一 番 高 く て 、 8.9 と な っ た 。 切 紙 模 様 デ ザ イ ン に 対 し て 、 (a) ウ サ ギ が 可 愛 い い と い う 理 由 で 点 数 が 一 番 高 い と な っ た 。 図 柄 の 方 、 (d) の 枞 の デ ザ イ ン に 対 す る 評 判 が 高 か っ た の で 、 一 位 と な っ た 。（ 図 21） (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) 色彩 8.9 6.5 8.2 8.9 8.6 7.8 8 切紙模様 9.2 6.7 9.1 9 8.6 8.8 8.3 図柄 8.9 7 8.8 9 7.7 8.8 7.3 表 4 AR マ ー カ ー デ ザ イ ン の 平 均 点 色彩 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 図柄 切紙模様 図 21 AR マ ー カ ー デ ザ イ ン に 対 し て の 満 足 度 33 (g) 実験２ 切 紙 細 工 模 様 を 使 っ た AR マ ー カ ー の 制 作 実 験 実験内容 デ ザ イ ン し た 切 紙 模 様 の AR マ ー カ ー の 手 作 り 性 を 体 験 さ せ る た めに、5 名の学生を対象として切紙細工の作り方を簡単に紹介して、 デ ザ イ ン し た AR マ ー カ ー を 手 作 り し て も ら い 、 AR マ ー カ ー 認 識 シ ス テ ム を 動 か し て 、 AR 上 の 効 果 を 見 せ る 。 使用した工具 ケ ン ト 紙 、切 紙 用 の 有 色 紙 、ハ サ ミ 、デ ザ イ ン ナ イ フ 、パ ッ ド ・ プ レ ー ト 、 の り 、 定 規 と な る 。（ 図 22） 図 22 使用した工具 34 経過 切 紙 を 制 作 す る 時 、切 紙 細 工 文 化 を 簡 単 に 紹 介 し て か ら 、デ ザ イ ン し た AR マ ー カ ー の 作 り 方 を 説 明 し た 。そ し て 、切 紙 細 工 模 様 を 使 用 し た AR マ ー カ ー の 制 作 を 始 め た 。 切 り ぬ い た 模 様 （ 図 23（ a）） を のりでケント紙に貼ってもらった。 （ 図 23（ b））最 後 ウ ェ ブ カ メ ラ で 出 来 上 が っ た 手 作 り の 切 紙 模 様 を か ざ し て 、AR マ ー カ ー 認 識 シ ス テ ム を 動 か し た 。実 際 に 作 っ た AR マ ー カ ー は 何 か 出 て く る の か 、ユ ー ザ 達 が 自 分 で 検 証 し て も ら っ た 。（ 図 23（ c））実 験 が 終 わ っ た ら 、本 実験に対する感想をアンケート記入の形でもらった。 (a) (b) (c) 図 23 実験の経過 35 結果 試 作 し た 認 識 シ ス テ ム で 、 ユ ー ザ 達 が 手 作 り の AR マ ー カ ー に ウ ェ ブ カ メ ラ を か ざ す と 、 AR マ ー カ ー の デ ザ イ ン に 合 わ せ て 、 図 24 の よ う に 3D コ ン テ ン ツ が 出 て き た 。 図 24 実験の結果 36 ま た 、ユ ー ザ の 今 回 の 実 験 に 対 す る 感 想 を ア ン ケ ー ト（ 付 録 3）記 入の形で取得した。 ア ン ケ ー ト の 結 果 に よ り 実 験 の 満 足 度 の 質 問 に 対 し て 、5 名 の う ち に 、 3 名 は 「 満 足 」 と 答 え 、「 非 常 に 満 足 」 と 「 や や 満 足 」 と 答 え た ユーザは各 1 名となった。 こ の 実 験 に お い て 一 番 満 足 な 部 分 は ど こ か と い う 質 問 に 対 し て 、全 員 は「 自 分 が 作 っ た AR マ ー カ ー が 認 識 で き た 」と い う 部 分 に 満 足 と 答 えた。 切 紙 細 工 制 作 に 対 し て の 難 易 度 評 価 は 、「 難 し い 」 と 答 え た ユ ー ザ は 3 名 、「 や や 難 し い 」 と 答 え た ユ ー ザ は 2 名 で あ っ た 。 また、ユーザ全員は「今後時間があったら、また切紙を切りたい」 と 言 及 し た 。理 由 は「 最 初 難 し い と 思 っ た が 、意 外 と 簡 単 で 楽 し か っ た 」、 「 リ ラ ッ ク ス で き る 」、 「 紙 を 開 け る 時 の 楽 し み が 良 か っ た 」な ど と答えた。 切 紙 模 様 を 使 用 し た AR マ ー カ ー の デ ザ イ ン と 白 黒 AR マ ー カ ー を 比 べ る と 、全 員 は「 切 紙 模 様 を 使 用 し た A R マ ー カ ー の デ ザ イ ン 」の 方 が い い と 答 え た 。皆 が カ ラ フ ル で 、デ ザ イ ン 性 が 高 い AR マ ー カ ー が気にいるとわかった。 切 紙 模 様 を 使 用 し た AR マ ー カ ー が 付 い て い る 商 品 と 普 通 の 商 品 を 比 べ て 、全 員 は「 切 紙 模 様 を 使 用 し た A R マ ー カ ー が つ い て い る 商 品」を買うと答えた。 し か し な が ら 、商 品 に 付 い て い る AR マ ー カ ー の デ ザ イ ン に 関 し て 、 ユ ー ザ か ら の 意 見 は 様 々 で あ っ た 。例 え ば 、商 品 に 対 応 し た デ ザ イ ン であるべき、具象的な切紙模様がわかりやすい、などであった。 今 後 、商 品 に 付 い て AR マ ー カ ー を 用 い る 場 合 は 、有 望 で あ る も の の 、デ ザ イ ン に 関 し て は 更 に 、商 品 情 報 が あ る こ と や 、具 体 的 に わ か りやすいことを考慮することが重要であると考えられる。 37 5.5 考 察 実 証 実 験 を 通 じ て 、今 後 の 切 紙 模 様 を 加 え た AR マ ー カ ー の デ ザ イ ン性と手作り性が高いということを明らかとした。 切 紙 模 様 を AR マ ー カ ー に 使 う と す る 時 、デ ザ イ ン 上 の 考 察 が き わ め て 重 要 と な る 。商 品 に 応 じ て AR マ ー カ ー す る 事 だ け で は な く 、色 の 選 択 や 模 様 の 細 か さ と 、AR マ ー カ ー の 認 識 上 の 制 約 と 切 紙 模 様 の 特 性 と の 間 の 関 係 を き ち ん と 調 べ て 理 解 し た 上 で 、デ ザ イ ン す る 必 要 がある。 切 紙 制 作 の 実 験 の 結 果 に よ っ て 、AR マ ー カ ー の 認 識 精 度 が 高 い と し て も 、切 紙 の 手 作 り 性 の 面 を 考 え て 、複 雑 な パ タ ー ン の デ ザ イ ン す る の が 適 切 で は な い 場 合 も あ る 。ユ ー ザ 達 が 切 紙 の 専 門 で は な い の で 、 複 雑 な パ タ ー ン の デ ザ イ ン と 比 べ 、手 軽 に キ レ イ な 模 様 が 切 れ る こ と により、楽しさと充実感を感じさせる事のほうが重要であると思う。 ま た 、作 っ た 切 紙 の AR マ ー カ ー を 実 際 に AR シ ス テ ム で 動 か し た 実 験 に お い て 、ユ ー ザ 達 が 自 分 で 作 っ た A R マ ー カ ー が 認 識 さ れ た こ と に 対 し て 非 常 に ポ ジ テ ィ ブ に 反 応 が 観 察 さ れ た 。こ の こ と か ら 、今 後 切 紙 の よ う な 手 作 り マ ー カ ー と AR を 融 合 し た ア プ リ ケ ー シ ョ ン が 有 望 と 考 え ら れ る 。例 え ば 、正 月 、バ レ ン タ イ ン 、誕 生 日 な ど の 記 念 日 に 、心 を 込 め て 作 っ た AR マ ー カ ー を 物 に 貼 っ て プ レ ゼ ン ト と し て 、 AR シ ス テ ム で そ れ を 認 識 し て 動 か す こ と に よ り 、 作 り 手 の 気 持 ちを伝える応用として喜ばれると考えられる。 実 証 実 験 に よ っ て 、切 紙 模 様 の AR マ ー カ ー は 従 来 の AR マ ー カ ー と 比 べ る と 、デ ザ イ ン 性 も 高 く 、手 作 り の 楽 し さ も 得 ら れ る こ と 、ま た 、手 作 り の 切 紙 に よ る AR マ ー カ ー を 用 い た AR 応 用 シ ス テ ム の 有 望性が示された。 38 第 6章 結 論 と今 後 の展 望 本 章 で は 、本 研 究 の 結 論 を 述 べ る 。さ ら に 、今 後 の 展 望 と し て 、切 紙 細 工 を 基 づ く AR マ ー カ ー を 活 用 し た サ ー ビ ス 例 を 示 し 、期 待 す る 成果を述べる。 6.1 結 論 切 紙 細 工 模 様 の 有 す る デ ザ イ ン 性 と 手 作 り 性 に 着 目 し 、そ の 特 徴 を 活 か し た AR マ ー カ ー を デ ザ イ ン し 、デ ザ イ ン 性 を 検 証 す る と と も に 、 実 際 の AR 認 識 シ ス テ ム を 試 作 し て 実 用 性 を 評 価 し た 。 AR ツ ー ル キ ッ ト を 用 い た 基 礎 的 な 実 証 実 験 に よ り 、A R 技 術 上 の 認 識 の 制 約 と 切 紙 模 様 の 特 性 と の 関 係 を 明 ら か に し 、AR 応 用 に 適 用 可 能 な 切 紙 模 様 を 加 え た AR マ ー カ ー を 提 案 し 、 評 価 し た 。 FLARToolkit を 用 い て 切 紙 模 様 を 加 え た AR マ ー カ ー 認 識 シ ス テ ム を 試 作 し た 。検 出 で き る 色 の 範 囲 を 検 証 す る 実 験 を 通 じ て 、検 出 で き る 色 の 範 囲 を 判 明 し た 。つ ま り 、薄 い 色 を 避 け 、切 紙 模 様 の 色 と 背 景 色 と の コ ン ト ラ ス ト を 鮮 や か に す る こ と が 望 ま し い 。ま た 、図 柄 と し て 認 識 さ れ な い 最 低 ノ イ ズ レ ベ ル（ ピ ク セ ル 数 ）の 測 定 実 験 を 通 じ て 、AR マ ー カ ー デ ザ イ ン す る 時 、相 対 ピ ク セ ル 数 は 2/472 未 満 の 図 柄 の変化は識別されない可能性が高いことを判明した。更に、実際の応 用では、この認識制限を目安にして、更に詳しい条件を導く必要があ るが、これによりデザイン性を高めていくという方向に対して、如何 に AR マ ー カ ー 用 た め の 切 紙 模 様 を デ ザ イ ン す れ ば 良 い か の 基 本 条 件 が確認できた。 作 っ た 切 紙 の AR マ ー カ ー を 実 際 に A R シ ス テ ム で 動 か し た 実 験 に お い て 、ユ ー ザ 達 が 自 分 で 作 っ た AR マ ー カ ー が 認 識 さ れ た こ と に 対 し て 非 常 に ポ ジ テ ィ ブ に 反 応 が 観 察 さ れ た 。こ の こ と か ら 、今 後 切 紙 の よ う な 手 作 り マ ー カ ー と AR を 融 合 し た ア プ リ ケ ー シ ョ ン が 有 望 と考えられる。 実 証 実 験 に よ っ て 、切 紙 模 様 の AR マ ー カ ー は 従 来 の AR マ ー カ ーと比べると、デザイン性も高く、手作りの楽しさも得られること、 ま た 、手 作 り の 切 紙 に よ る AR マ ー カ ー を 用 い た AR 応 用 シ ス テ ム の 有望性が示された。 39 6.2 今 後 の展 望 6.2.1 アプリケーションの提 案 今 後 の 展 望 と し て 、切 紙 と AR を 融 合 し た AR を 楽 し め な が ら 手 作 り の充実感が感じられる 3 つのアプリケーションを提案する。 AR を 自 分 で 作 れ る 「 DIY-AR」 概要： 手作りの楽しさと充実感からの発想である。スマートフォン向けに、 切 紙 細 工 を 中 心 と し た 手 作 り 物 を AR マ ー カ ー に す る と 、カ メ ラ で AR マ ー カ ー を 読 み 込 ん だ ら 、AR マ ー カ ー 上 の バ ー チ ャ ル コ ン テ ン ツ は プ リクラのように好みでキャラクターや自由に加えることができるアプ リケーションである。 使用方法： 先ず、スマートフォンでアプリケーションをダウンロードする。 作 り 手 は 切 紙 細 工 を は じ め の AR マ ー カ ー を 手 作 り し て 、ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 起 動 し 、作 っ た AR マ ー カ ー の 写 真 を 撮 る 。ア プ リ ケ ー シ ョ ン に お い て バ ー チ ャ ル コ ン テ ン ツ を 作 成 す る た め の ネ タ が あ り 、AR マ ー カーの上に好みでネタを選択し、組み合わせる。作り上げたバーチャ ルコンテンツをエクスポートし、ファイル の形で保存され、本アプリ ケ ー シ ョ ン の 専 用 ウ ェ ブ に ア ッ プ さ れ る 。作 っ た AR マ ー カ ー を カ ー ド や本などに貼って、友達に贈る。 受け取り手は予め本アプリケーションのダウンロードが必要である。 ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 起 動 し 、カ メ ラ で AR マ ー カ ー を か ざ す と 、ウ ェ ブ でアップされたファイルを自動的にダウンロードされ、作り手からの メッセージを読み取る。 用途： 切紙を、若しくは年賀状や印刷物に貼る物を、プレゼントとして相 手に送ると予想している。恥ずかしくて、気持ちがきちんと伝えられ ない人間に向けのコミュニケーションツールとなる。 40 切紙ファンへのアプリケーション 概要： 切 り 紙 を 切 る 時 、紙 を 折 る こ と が 必 要 で あ る 。紙 の 折 り 方 は 、2 回 折 り、3 回折り、5 回折り、6 回折り、7 回折り、9 回折りがある。折り たたまれた切紙を切る時、最後に紙を開けたらどういう模様になるの か直観的に知りたい人に向けて、提案したツールである。カメラで折 りたたまれた切紙をかざすと、紙を開けた時の切紙模様が表現できる アプリケーションである。 使用方法： パソコンでアプリケーションをインストールする。そして、紙を折 って、切紙制作の準備をする。アプリケーションを起動し、先ず折っ た 紙 の 回 数（ 2,3,5,6,7,9）を 選 択 す る 。カ メ ラ を 起 動 し て 、切 紙 制 作 を 始める。好みで紙を切る。切りかけた紙をカメラでかざすと、システ ムの計算により、紙を開ける時の切紙模様がスクリーン上で表現され る。 用途： 切紙に興味があって、切紙を学んでいる初心者に向けのツールであ る。 切紙による気持ちが読める 概要： 切紙は制作者の気持ちを込めた作品というポイントからの発想であ る。カメラで撮影しながら切紙を作る。システムは、ユーザが切紙を 切る時の動きと出来上がった作品の形から判断し、マーカーから出た コンテンツを自動的に作成するアプリケーションである。 使用方法： パソコンでアプリケーションをインストールする。アプリケーショ ンを起動し、カメラは切紙制作のプロセスをとるために、適切な距離 をおいて設置する。「スタート」ボタンを押すとともに、切紙制作を 始める。紙を開ける時、システムは切紙制作のプロセスにより制作者 の気持ちを分析し、切紙上に制作者の気持ちに合わせたバーチャルコ ンテンツを付加する。 41 用途： 恥ずかしくて、気持ちがきちんと伝えられない人間に向けのコミュ ニケーションツールとなる。特に、臨床心理学分野において、自閉症 のようなコミュニケーション能力障害がある人達の治療に対して役に 立つと予想している。 6.2.2 期 待 する成 果 今 後 、 切 紙 細 工 と AR を 融 合 し た ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 開 発 さ れ 、 更 に 商 品 化 さ れ る と い う こ と を 期 待 す る 。切 紙 細 工 に 基 づ く AR ア プ リ ケ ーションにより、切紙細工文化が広げられ、人と人のコミュニケーシ ョンを促進できたり、コミュニケーション能力障害の患者への治療に も役に立つことを願う。 42 参考文献 [1]日 経 コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン (2009)『 AR の す べ て 』 日 経 BP 社 240pp. [2] 藤 井 増 蔵 (1989)『 新 技 法 シ リ ー ズ ・ 改 訂 新 版 切 り 紙 』 美 術 出 版 社 146pp. [3] 近 藤 恒 夫 (1992)『 色 彩 学 』 理 工 図 書 館 154pp. [4] 陳 竟 主 (2007)『 中 外 剪 紙 精 品 』 中 国 軽 工 出 版 社 272pp. [5] 川 田 十 夢 (2010)『 AR 三 兄 弟 の 企 画 書 』 日 経 BP 社 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http://words.transmote.com/wp/ [25] Sixwish [26] 工 学 ナ ビ http://sixwish.jp/Flartoolkit/ http://kougaku.blog28.fc2.com/blog -entry-289.html [27] AR marker generator http://flash.tarotaro.org/ar/MGO2.swf [28] 切 り 絵 店 ・ 燕 京 http://enkyouhyakka.com/kirie/kirie.htm [29] カ ラ ー コ ー ド http://www.manbouchan.com/ip_studio/ip -colorcode/ccoder-01.html 45 謝辞 こ の 研 究 を 遂 行 す る に あ た り ，多 大 な ご 助 言 、ご 指 導 を 頂 き ま し た 太田直久教授に厚くご礼を申し上げます。 本 研 究 に 関 す る 貴 重 な 助 言 や 指 摘 を 頂 き ま し た 稲 見 昌 彦 教 授 、杉 浦 一徳准教授に深く感謝致します。 張 智 英 さ ん 、馬 佳 妮 さ ん 、陳 麗 文 さ ん を 始 め 同 窓 生 の 皆 さ ん に は 常 に 刺 激 的 な 議 論 を 頂 き 、精 神 的 に も 支 え ら れ ま し た 。あ り が と う ご ざ います。 ま た 、偶 然 で 会 え た AR 三 兄 弟 の 長 男 川 田 十 夢 氏 に 、本 研 究 に 対 す る多大な助言を下さって、本当にありがとうございます。 3D モ デ ル の 制 作 に ご 協 力 い た だ い た 慶 應 義 塾 メ デ ィ ア デ ザ イ ン 研 究 科 博 士 課 程 の Johnson Leu に 深 く 感 謝 致 し ま す 。 AR に 関 す る 調 査 に 回 答 し て く だ さ っ た 慶 應 義 塾 大 学 日 吉 キ ャ ン パ スの学部生達に深く感謝致します。 実 証 実 験 に ご 協 力 を 頂 い た 川 鍋 有 利 枝 、 A ngela Liu、 林 偉 良 、 Charith Fe rnando な ど 、 合 計 28 名 学 生 達 に 心 よ り 深 く 感 謝 を 申 し 上げます。 最 後 に な り ま し た が ，自 ら 苦 労 し て 作 り 上 げ た ラ イ ブ ラ リ を 一 般 に 広 く 公 開 し て く れ た A RToolk it の 開 発 者 奈 良 先 端 科 学 技 術 大 学 院 加 藤 博 一 教 授 、 及 び FLARToolkit の 開 発 者 小 山 智 彦 氏 に 感 謝 の 意 を 表します。 46 付録 1 ソフトウェア環 境 の説 明 OS Windows Vista Home AR マーカーの デザイン Photoshop CS2 プログラム作 成 Illustra tor CS2 Pixel Bender( カ ラ ー フ ィ ル タ ) Flex Builder CS4(FLARToolki t) 3D モデル制 作 3DSMax9.0 Flash Player WIN 10,1,102,64 (Debug Player あ り ) バージョン 47 付録 2 ウェブカメラの仕 様 品名： Elecom UCAM-DLG200HBK ■Windows CPU Intel Pentium4（1.4GHz 以上） OS Windows 7/Vista（SP1 含む）/XP（SP2～SP3） メモリ 512MB 以上 HDD 容量 空き容量 260MB 以上推奨 グラフィックメモリ 64MB 以上 DirectX 9.0c 以降 ■Macintosh CPU Power PC G5 以上/Intel Mac 対応 OS Mac OS X(10.4.9～10.4.11 、10.5～10.5.6) 画素数 200 万画素 受像素子 1/4 インチ CMOS センサ 最大解像度 1600×1200 ピクセル 最大フレームレート 30fps（～640×480 ピクセル時） 20fps（800×600 ピクセル時） 9fps（1280×960 ピクセル時） 5fps（1600×1200 ピクセル時） 色数 約 1677 万色（24bit） 最大消費電力 待機時：0.025W、動作時：0.5W インターフェイス USB2.0 専用（タイプ A オス） ※本製品は USB2.0 インターフェイス専用です。 USB1.1 インターフェイスでは動作しません。 ケーブル長 0.8m クリップ最大開口寸法 18mm 外形寸法 幅 77.5×奥行 43.5×高さ 31.5mm（台座含まず） 48 付録 3 切 紙 模 様 の AR マーカー制 作 実 験 のアンケート 1.今 回 の 体 験 に 対 し て 、 満 足 で す か ？ （ い ず れ か Ｏ を 付 け て く だ さ い ） 非常に満足 満足 やや満足 やや不満足 不満足 2.一 番 満 足 な 部 分 は ど ち ら で す か ？ （ い ず れ か Ｏ を 付 け て く だ さ い ） a.切 紙 細 工 に つ い て の 説 明 b.切 紙 の 作 り 方 に つ い て の 説 明 c.切 紙 の 作 り d.自 分 が 作 っ た AR マ ー カ ー が 認 識 で き た 3.切 紙 制 作 の 難 易 度 は ど う で す か ？ （ い ず れ か Ｏ を 付 け て く だ さ い ） 非常に難しい 難しい やや難しい 簡単 非常に簡単 4.時 間 が あ っ た ら 、ま た 切 紙 を 切 り た い で す か ？ 理 由 を 教 え て く だ さ い 。 5. 切 紙 模 様 を 加 え た AR マ ー カ ー と 普 通 の 白 黒 マ ー カ ー と 比 べ て 、 ど ちらか面白いと思いますか？理由を教えてください。 6.同 じ 商 品 で 、切 紙 模 様 を 使 っ た AR マ ー カ ー が つ い て い る 商 品 と 普 通 の商品を比べで、どう選びますか？ 49