(57)【要約】【課題】ディスプレーのように動画像を提示できる装置のみならず、印刷物のような静止画像メディアによっても観察者にリアルな運動（加えて、それらから派生する奥行）を体験させることが可能な運動表現手法の確立が課題である。【解決手段】錯視を誘起する図形を構成する要素を、線分や点というより単純な傾斜要素配列に還元して、この図形の構成要素としての必要条件を明らかにすることにより、観察者にリアルな運動（加えて、それらから派生する奥行）を体験させることが可能な、静止画像媒体における運動表現手法を確立できた。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜要素配列を用いた静止画像媒体における運動表現手法。
【請求項２】
回転、拡大（縮小）、剪断という運動の３つの基本要素を表現できる、傾斜要素配列を用いた静止画像媒体における運動表現手法。
【請求項３】
回転、拡大（縮小）、剪断という運動の３つの基本要素を組み合わせた、傾斜要素配列を用いた静止画像媒体における運動表現手法。
【請求項４】
傾斜要素配列として線分または点を用いる、傾斜要素配列を用いた静止画像媒体における運動表現手法。
【請求項５】
中央の点を注視しながら観察距離を変えると回転運動が体験される、傾斜要素配列を用いた静止画像媒体における運動表現手法。
【請求項６】
図形全体を回転させると拡大（縮小）運動が体験される、傾斜要素配列を用いた静止画像媒体における運動表現手法。
【請求項７】
矢印部分を注視しながら矢印方向に運動させると、矢印方向に直交する運動が体験される、傾斜要素配列を用いた静止画像媒体における運動表現手法。
【請求項８】
傾斜要素の配列が規則的ではない、傾斜要素配列を用いた静止画像媒体における運動表現手法。
【請求項９】
傾斜要素の配列が一重である、傾斜要素配列を用いた静止画像媒体における運動表現手法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
傾斜要素配列を用いた静止画像媒体における運動表現手法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディアのうちでも、印刷物などの静止画像メディアを用いた運動や奥行きの情報は、これまであまり検討が行われてきていない。しばしば動きを示唆する矢印や補助線を画像中に書き込むという表現手法が取られているが、これらの方法では観察者が実際の動きを体験すると言うことはない。
【０００３】
複数の長方形から構成される同心円により、静止画像媒体における動きを体験させることができるとの報告がある（非特許文献１）。図の中心を固定して、図との観察距離を変化させると円が回転しているように見え、図を回転させると拡大（縮小）されて見えるという報告である。長方形の方向性と図形の動く方向との関係について、現象論的なルールについての記述はあるが、この図形の構成要素としての必要条件については調べられていない。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｐｉｎｎａ，  Ｂ．＆  Ｂｒｅｌｓｔａｆｆ，  Ｇ．  Ｊ．，  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｒｅｓ．  ４０，  ２０９１−２０９６  （２０００）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明による提案手法を用いて、ディスプレーのように動画像を提示できる装置のみならず、印刷物のような静止画像メディアによっても観察者にリアルな運動（加えて、それらから派生する奥行）を体験させることが課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
提案手法の基本的技術は、線分や点を利用した傾斜要素配列を用いることにある。
【０００７】
本発明者らは、錯視を誘起する図形に必要な要素のための必要条件を見出すこと、錯視の基礎となっているプロセスを解明すること、錯視の原理を利用し、視覚コミュニケーションにおける運動表現手法を構築することを試みた。最初に、錯視のための必要条件を調べるため、図形を構成する要素をより単純な要素に還元することにより、図形を見る距離の変化により引き起こされる図形の回転がどのように影響されるかを調べてみた。Ｐｉｎｎａ  ａｎｄ  Ｂｒｅｌｓｔａｆｆ  により用いられた錯視図（図１）において、各々の平行四辺形の図形要素を輝度差のみで規定し、平行四辺形の斜めの線だけを残してみた（図２）。これにより観察者は、平行四辺形の図形要素を有する図を見ているときと同様に、錯視による図形の回転を見ることができた（図７）。このケースにおいて、錯視による図形の回転の方向は一貫性のあるものであった。ただし、各々の線分を、各線分の末端に存在する２つの点に変更した場合は、観察者が複数回の試験を行った場合に、錯視による図形の回転はほとんど知覚されない（図３）。また、この図形に対し、図形の回転を知覚できた場合も、回転方向に一貫性は認められなかった（図７）。これらの２つの点の間に、さらに点を追加した場合（図４）、あるいは２つの点の間の距離を減少させた場合（図５）には、観察距離を調整することにより、観察者は、錯視による一定の方向への回転を見ることができた。これらの結果から、錯視による図形の回転を引き起こすためには、群化の原理（近接性）に適合した斜線要素配列として、視覚系が局所的斜線要素を組織化する必要があることが明確になった。お互いに充分に隣接している点（図４、図５）を観察する場合には、特に周辺領域において、斜線のコンポーネントを視覚における低空間周波数対応チャンネル的過程におけるアウトプットから容易に派生させることができる。
【０００８】
発明者らが観察したように、回転の錯視は、複数の点や線からなる傾斜要素配列の処理と関連している。傾斜要素の処理は、対象運動（Ｏｕｃｈｉ  ｉｌｌｕｓｉｏｎ）と方向性（Ｚｏｌｌｎｅｒ  ｉｌｌｕｓｉｏｎ）の知覚と関係して、異なるタイプの錯視の基礎となっていることが指摘されている。すなわち、視覚系は、傾斜要素に対して検出した２つのベクトルを統合している。発明者らの観察結果は、現在の錯視による動きもまた、傾斜要素を処理するベクトルの統合化によって説明できる。すなわち、直線の両端に沿って配置された運動検出器は、局在した動きの信号（図８のＶｏおよびＶｐ）を発生させるであろう。視覚系は、これらのベクトルを統合して、単一の動き信号を得ることができる。カメラのアパチャー（ａｐｅｒｔｕｒｅ）問題（「窓問題」とも言う）に関する以前の研究結果から、視覚系は局在する輪郭に直行するベクトルを好むことを示唆している。従って、Ｖｏに対するより大きなウエイトを有する線形結合（Ｖｃ）の結果により、知覚された錯視による動きの方向性に対して、合理的な説明を与えることができる（図７）。すなわち、図形に接近することにより、観察者は図形要素が中心から周辺領域にシフトすることを知覚することになり、また、同心円に沿ってシフトすることも知覚することになる（図８の場合は、反時計方向に）。  図３に示したように、動きの錯視の発生は、各々の傾斜要素を検出する２つのベクトルの統合に依存していることを、本発明者らは提案している。脳のＭＴ野におけるニューロンが、運動している物体の多数の運動方向から派生し得るパターン全体の運動に反応していることが提案されている。このような処理は、各々の図形要素に平行なベクトル信号と各々の図形要素に垂直なベクトル信号を統合することによって傾斜要素配列から運動信号を検出できることの根拠となると考えられる。
【０００９】
傾斜要素配列が規則的に整列している限り、傾斜要素配列から構成されている錯視図形の配置（形状、外形）は、同心円状である必要はない。例えば図２から外側の円を削除した時に、斜線によって配置されている１個の円に一致した方向に、観察者は錯視による回転を知覚した（図７）。また、回転の知覚には、図形要素を円形の配置上に存在させる必要もなかった。例えば直線が、直線状の配置に整列していたならば（図６）、観察者は、一致した方向に錯視による運動を見ることができる（図７）。Ｏｐｔｉｃ  ｆｌｏｗ  ｆｉｅｌｄ  の相対運動のパターンは、回転、拡大（縮小）、変形の総和として記述できることが知られている。これら３パターンの全ての知覚が、傾斜要素配列の利用によって喚起できることは重要である。すなわち回転の知覚は、傾斜要素が円状に配置されている図に対して、視線の距離を変化させることによって喚起されうる（図１、図２、図４および図５に記述したように）。拡大（縮小）の知覚は、同じ図を回転させることによって喚起されうる。変形の知覚は、傾斜要素配列が連続した配置を形成している図をシフトさせることにより喚起できる（図６）。
【００１０】
円形輪郭上に配置された図形要素のそれぞれが、円の半径と同じ方向に傾いている場合は、もしも長さ、位置および各々の傾斜要素の角度が変化したとしても（図９）、観察者は錯視による一貫した回転を知覚した。この結果は、もしも局所的な運動信号方向が、お互いに近似的に一致しているならば、視覚系は局所的な検出器（ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）からの運動信号を統合化できることを示している。しかしながら、もしも幾つかの要素配列の方向性が放射線（  ｒａｄｉａｎｔ  ｌｉｎｅ  ）を超えている場合には、視覚系は局所的な検出器からの運動信号を統合化できない。たとえば、傾斜線の３分の１が図２とは逆向きになっている図１０を見ると、一部の観察者は多数の傾斜要素の方向性によって指定された方向に回転を見ることができたが、多くの観察者は錯視による回転を見ることは困難であった（図７）。
【００１１】
本発明の運動錯視の底流にある、ヒトの視覚処理の性質を利用することにより、静止画像において運動を表現させる方法を革新させることができた。画家たちは静止画において、矢印、線または対象物の残像により、物体の運動を表現してきた。これらの伝統的な手法は、観察者への運動感覚を強制的に呼び起こすことはできなかったけれど、本発明は静止画上に傾斜要素配列を用いることにより、観察者への運動感覚を喚起することができた。ここで、静止画への傾斜要素配列の利用により、強制的な動きを表現させる方法を確立したことを考慮するにあたって、非常に重要なポイントを記しておきたい。すなわち観察者は、錯視を導く傾斜要素だけでなく、それら自身はいかなる錯視効果も有していない他の物体に対してもまた、錯視運動を知覚させることができるという事実である。例えば、傾斜要素で構成されている同心円を含む図を見る場合に、視線の距離を変化させても方向性に関していかなる情報も有していないディスク配置（図１２）の場合と同様に、観察者は傾斜要素と一緒に、一定の方向へのディスクの回転を知覚することができる（図７）。このディスクの配置の錯視回転は、モーションキャプチャーに起因している。  視覚システムは運動信号を割り当て、この運動信号は斜線の配列から局地的な運動信号の統合化によって蓄積されるが、ディスクに対してはそれら自身による顕著な運動信号は提供していない。この結果は、画像上に傾斜要素配列を重ね合わせて提示することが、画像上の特定の対象に対して、異なるタイプの運動、例えば回転、拡張、縮小およびそれらの組み合わせを喚起できることを示唆している。さらに、運動感覚のほかに、奥行き感覚も喚起できることにも注目すべきである。観察者の頭部の運動に同期した運動信号が、運動視差奥行き手がかりにより、奥行き感覚を誘起できることは既に知られている。これを利用して、静止画の利用により奥行きを表現させることができる。すなわち、傾斜要素の網膜運動の方向性が頭部運動の方向と直交しているならば、観察者は錯視運動信号により特定される運動視差に起因する奥行き感知できる。実際に、もしも図６が上方に移動したとすると、そして観察者の頭部が左方向に動いたとすると、ちょうど注視のための矢印の下にある配列は、底部にある配列よりもより近くに存在していると知覚できる。
【００１２】
以上のように、傾斜要素配列の操作法、および図形の動かし方あるいは適切な方向に視点を置くことを観察者に教示することにより、静止画に対する種々の強制的な運動感覚（および奥行き感覚）を誘起することが可能となった。この運動錯視のための最適条件を明確に指定したことにより、静止画における視覚によるコミュニケーションの潜在的可能性を、拡張することができた。
【００１３】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を、実施例にもとづき図面を参照して説明する。
【００１４】
【実施例】
１１名の観察者は、女性  ６名および男性  ５名であり、観察者の年齢は２１−５８歳の範囲であった。観察者全員が、正常または矯正による正常な視覚の鋭敏さを有していた。図形は白紙上に印刷した後、厚紙に貼り付けて試験に用いた。図中では、局所的な要素配列は、その方向が逆になっている他の要素配列とのペアで用いた（従って環状の要素配列は、同心円として描いた）。全部で９種類のタイプを用い、その要素は同心円に沿って配列した（図１−５および図９−１１として、部分的に描かれている）。それらの図を拡大し、外側および内側の円の直径は、それぞれ１５．０および１２．５ｃｍとした。図２の内側および外側の円における斜線の長さは、それぞれ０．５および０．６ｃｍであった。固定点として、円の中心に十字記号（＋）を置いた。
【００１５】
図６として描かれた線形配列に沿って配置された要素において、刺激（ｓｔｉｍｕｌｕｓ）が存在した。図を拡大して、各々の配列の長さを１２．０ｃｍとした。各々の傾斜線の長さは、０．５ｃｍであった。２つの配列は、上側および下側の双方において、中心点から２．６ｃｍおよび４．１ｃｍの位置に置いた。固定のために、両方向矢印を中心に配置した。
【００１６】
その他の刺激は、モーション  キャプチャー（ｍｏｔｉｏｎ  ｃａｐｕｔｕｒｅ）を試験するために作製した。刺激として、内側の円内０から１．３ｃｍの距離に、１１個の円板を配置させた。円板の直径は、０．１から０．４ｃｍの範囲であった。図３、４および５における各要素に含まれている点のサイズは、０．１ｃｍであった。
【００１７】
刺激の提示は、３つのブロックに分類される。最初のブロックには、図１−５を示した。第２のブロックとして、図９−１１を示した。第３のブロックにおいて、図６と１２および一重円の傾斜要素配列（図２の外側の円がない図形）が示されている。各々の提示ブロックにおいて、ブロック化された刺激およびそれらの鏡映像は、各々の観察者に対して、ランダムな順番で１０回の刺激提示を行った。エレメントが同心円に沿って配置されている刺激に対しては、観察者は、図形に接近したり後退したりを繰り返しながら、各々の刺激とその鏡映像を観察した。この場合の目と図形との距離は、おおよそ２０から５０ｃｍの範囲で変化させた。観察中は、観察者は中央の十字形（＋）を注視していた。観察者は、円状の図に対して、錯視による回転があったかどうかを判定した。観察者が錯視による回転を知覚した場合は、回転の方向（図形に接近したときに時計回りか反時計回りか）を、報告してもらった。
【００１８】
直線状に配置された傾斜要素における刺激に関しては、図中の矢印に沿って前後に図を繰り返し動かしながら、各々の刺激と鏡映像を観察してもらった。なお、この場合の観察距離は５０ｃｍであった。観察の間、観察者は矢印あたりを注視していた。その後に、傾斜要素配列の錯視による動きがあったかどうかを判定してもらった。動きを知覚した場合には、図形が情報に移動した時の動きの方向（右方向または左方向）を報告してもらった。
【００１９】
モーション  キャプチャーを試験するための刺激に対しては、錯視による円板の回転があるかどうかを、観察者に判定してもらった。感知できた場合には、円板の回転の方向（図に接近したときに、時計回りか反時計回りか）を報告してもらった。
【００２０】
図２および図３の場合、中央の点を注視しながら観察距離を変えると、回転運動が体験される。また、図形全体を回転させると、拡大（縮小）運動が体験される。図６については、矢印あたりを注視しながら矢印方向に刺激全体を運動させると、矢印に直行した運動が体験される。この方法は傾斜要素配列に対しては、実際の網膜上の運動（図８のＶｍ）ではなく、傾斜要素に直行する運動ベクトル（図８のＶｏ）に偏位した運動信号（図８のＶｃ）が検出されるという、人間の視覚特性を利用している。
【００２１】
傾斜要素の配列は、規則的である必要はなかった（図４）。また、１重でも良かった。ただし、反対方向の傾斜要素を組み合わせて提示した方が顕著な運動体験を喚起できる。重要なのは、傾斜要素配列を用いることによって、この要素配列だけではなく、その周囲の対象の動きも表現できることである（図４）。
【００２２】
【発明の効果】
傾斜要素配列を用いた静止画像媒体における運動表現手法を使えば、回転、拡大（縮小）、剪断という３つの基本要素を表現できるため、これらを組み合わせることによって、あらゆるタイプの運動を表現できる。また本手法を用いれば、印刷物などの静止画像媒体を用いた運動表現の可能性を、飛躍的に広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】平行四辺形を傾斜要素配列として用いた、Ｐｉｎｎａ  ａｎｄ  Ｂｒｅｌｓｔａｆｆ  による運動表現の例である。
【図２】図１の平行四辺形の一部を削除して、線分を傾斜要素配列として用いたことにより、回転と拡大（縮小）運動を表現できた一例である。
【図３】図１の平行四辺形の四隅の位置に点だけを配置して、傾斜要素配列として用いたが、回転と拡大（縮小）運動は表現できなかった例である。
【図４】図２の線分を、点で表示して傾斜要素配列として用いたことにより、回転と拡大（縮小）運動を表現できた一例である。
【図５】図３の点配列において、点と点の距離を縮小させることにより、回転と拡大（縮小）運動を表現できた一例である。
【図６】矢印あたりを注視しながら水平に前後に移動させることにより、移動方向と直交する方向に運動を表現できた一例である。
【図７】各図形に対し、一貫した方向での運動が知覚された頻度（白いバー）、それ以外の運動が知覚された頻度（黒いバー）を示す。
【図８】傾斜要素配列を用いた運動表現の原理を説明する図である。
【図９】線分による傾斜要素配列が完全に規則的でなくても、回転と拡大（縮小）運動を表現できることを示した例である。
【図１０】線分の長さや角度が規則的であっても、傾斜の方向に一貫性がなければ、錯視が生じ難くなることを示した図である。同心円のそれぞれにおいて、１／３の線分だけ傾斜方向が逆転されている。
【図１１】線分の数が少ないと、錯視が生じ難くなることを示した例である。
【図１２】線や点によって構成された傾斜要素配列だけでなく、黒い円盤のようなその他の刺激因子も、傾斜要素配列と同様に動いているように体験させることが可能であることを示す一例である。
【図１３】線分による傾斜要素配列は、一重でも良いことを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004364420.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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