第2回 ナチュラルビジョンによる高色再現映像ディスプレイ技術

平成 17 年度第 2 回 VIRI 研究会
日時：平成 17 年 7 月 8 日（金） 16:30-18:30
HDTVのものを開発した．これらのシステムに
講演者：山口 雅浩 先生（東京工業大学 像
よりスペクトルベースのデータが得られ，忠実
情報工学研究施設）
な色再現が可能になる．16バンドではCIELabで
講演題目：ナチュラルビジョンによる高色
の色推定精度が1以下であった．
再現映像ディスプレイ技術
出席者（敬称略）：富永，河合秀，Hild，
3
6原色表示システム
土居，西，海老原，来海（以上教員），大
表示系の色域を拡大するため，6原色表示シス
槻，高部（以上土居研院生），中村，原口，
テムを開発した．プロジェクタ2台のそれぞれに
中嶋，中川，林，辰巳，中島（以上富永研
色フィルタを挿入して6バンドを実現する．歪補
院生）
正も行っている．実現例の1つとして，SXGAの
プロジェクタを8台用い，高さ2m，約2000x2000
1 ナチュラルビジョン・プロジェクト
映像通信システムの普及と発展に伴い，忠実
な色再現の必要性が増している．従来技術は3
画素のシステムを系を構築した．画面を4分割し
て各2台ずつのプロジェクタに担当させ，さらに
境目が見えないようにする工夫を行っている．
原色に基づいており，色管理の限界，画像入力
また動画表示を目的として，ダイクロイック
機器と視覚系の分光特性の不一致，異なる照明
プリズムの異なるDLP（松下）を2台用いたシス
への対応，色再現範囲の限界，個人差への対応
テムを構築した．色域はsRGBを完全に包含し，
などの点で問題が生じている．これを解決する
色域体積は自然反射物体（PointerおよびSOCSデ
目的で，通信・放送機構（TAO）においてナチ
ータベースによる）の99%に及ぶ．紫は暗い領
ュラルビジョン・プロジェクトが発足した．研
域で広いという特徴がある．
究期間は1999年10月∼2006年3月にわたり，現在
またリアプロジェクションのものや液晶ディ
は情報通信研究機構（NICT）に移っている．研
スプレイでの実現も目指している．後者では
究拠点は赤坂ナチュラルビジョンリサーチセン
LEDバックライトとして異なるスペクトルのも
ターに設置されている．
のを時分割で切り替える方法を考案し，4原色デ
ナチュラルビジョンが目指すものは，「自分
がその場にいる」あるいは「実物が運ばれてき
ィスプレイを試作した．また計算レベルで6原色
LEDの最適分光分布を導出している．
た」かのような映像提示，鮮やかな色の実現，
色（物理量，スペクトル）の精密計測と保存，
4 多原色への分解
などであり，そのための入力系と表示系の開発
再現しようとする色を多原色から合成するた
を行っている．入力系においては，特性補正，
めに，多原色への分解の方法を考える必要があ
照明光スペクトル計測，人間の視覚と同等なカ
る．これには測色値から多原色映像信号（3→M）
メラ特性の実現，スペクトル画像入力など，ま
への分解，およびマルチバンド画像入力系を想
た表示系においては，特性補正，照明光スペク
定した多原色入力信号値から多原色映像信号へ
トルへの対応，3原色の設計，多原色による色域
の分解（N→M）の2通りが考えられる．前者で
拡大，等色関数の個人差への対応などを研究テ
は行列切替法，メタメリックブラック法などが
ーマとしてきた．
提案されており，これらが後者にも応用できる．
このうちメタメリックブラック法は6D空間の
2 マルチバンド画像入力システム
入力系として，16バンド干渉フィルタホイー
ルのもの，および動画用を目的とした6バンド
うちの3D空間の最適決定法であり，6原色の変
化に対して再現色の変化が最小になるようにヌ
ル成分を決める．しかし再現目標の色の変化が
連続的であっても実際には色の不連続（擬似境
表示，映像信号変換，コーデックなどデバイス
界）が現れる．例えばL，C一定で周回しても6
開発を進めなければならない．
原色信号値が不連続になる．これはディスプレ
イのモデル化誤差，等色関数の誤差により，多
8 議論
原色信号値から求めたクロマは一定にならない
単色光（レーザ）による11原色を用いれば
ためであると考えられる．
色度図のすべての領域をカバーできる．
6原色以上は色再現の効果は小さい．
5 高彩度3原色表示と多原色表示の比較
3原色であっても，狭帯域かつ高エネルギーの
メタメリックブラック法は正則化法と似て
いるか．
原色光を用いることにより高彩度の3原色が表
3原色に落として伝送しているのは，プロジ
示できる．一方，多原色表示の実現には複数枚
ェクタ側の3→6原色変換装置がネックとな
パネル，時分割変調，画素配列色フィルタなど
っているため．
の方法があるが，3原色表示と比べてそれぞれ一
負値の色も扱える体系もあり，色域の拡大
長一短がある．しかし実際には等色関数には個
に使える．
人差があり，観察者によりメタメリズムの発生
伝送路は3次元情報で十分．
の仕方が異なる．そこでは測色値を3原色のみで
等色関数に個人差を測定したところ，
合わせる方法より6原色の方が色差が少なくな
CIELabで8ほども認められた．
り，スペクトルをより忠実に再現可能な多原色
等色関数の個人差についてはJuddの補正方
表示の方が有利であることが確かめられた．
法が知られている．
等色関数の測定装置として，マクセル光学
6 スペクトルベース色再現システム
系に基づき，グレーティング反射光をDMD
多原色入力・表示システムをさらに展開する
で変調し，別のグレーティングで再集光す
には，スペクトルベース色再現システムの枠組
るシステムを開発した．スペクトル次元は
みを構築する必要がある．現在は6バンドカメラ
32チャネル．問題は歯型が必要なこと．
からの入力を6原色表示システムで動画として
多原色表示システムのうち，実現が最も容
表示するシステムを構築している．間のデータ
易なのはフィルタホイール時分割方式と思
転送は3原色に落としている．
われる．
このようなシステムは，皮膚病変など病理の
多原色表示に力を入れているのはサムスン，
診断，顕微鏡による観察，電子カタログなどへ
LG，フィリップス．サムスンやフィリップ
の応用が考えられる．これまでアステカ文明（メ
スの多原色表示システムでは，ガマット拡
キシコ）のCodiceやオーロラの色再現を試み，
張に重点を置いている．
またワイドガマットCGシステム（IRODORI）や
カメラのガマットも設計の余地があるだろ
マルチスペクトルBRDF/BTF計測システムの開
う．人間の視覚特性に近づけるとバンド間
発も行った．現在は国際標準化について話し合
の重なりが増えるが，重なりを持たせると
う機関（CIE TC8-07）が発足している．また多
耐雑音性が低下する．この解決にはチャネ
原色表示システムの開発に乗り出している企業
ル数を増やす必要がある．
も出てきている．
なぜ「ナチュラルビジョン」なのか．人間
の視覚そのものを模倣してはいないので
7 今後の展開
今後は高色再現映像の有効性を検証する必要
「アンナチュラル」ではないか．
人間の目に入ってくる光そのものという意
がある．また表示系だけでなく，入力系・伝送
味で「ナチュラル」といっている．
系においても色域拡大を図る必要がある．撮像，
現在，研究員6名（最大8名）が在籍してい
る．SEがソフト開発を担当．その他フェロ
グ情報に基づき，環境に合わせて表示を行
ー（アドバイザー）がいる．
う機能が必要である．
医者の要望に直接応えられるようなシステ
ナチュラルビジョンシステムの普及には，
ムの実現は難しいので，研究方針として医
カメラの方から手をつけ，コンテンツを世
者のニーズに合わせるようなことはしない．
間に流して需要を呼び起こしていきたい．
人種・環境による視覚の違いを示す定量的
CIE TC8-07では入力信号の波長範囲，チャ
なデータはあるか．
ネル数は任意フォーマットとされている．
等色関数は錐体の特性のみ考慮すればよい．
一旦は380∼780nmで決まる共通色空間に
ナチュラルビジョンシステムの実現にはそ
落とす．
れに適した環境，すなわち環境のセンシン