(57)【要約】【課題】色点滅光の視覚負荷度を測定する。【解決手段】色特性入力部１は、点滅光を構成する二色の色特性と、点滅光の時間周波数を入力する。入力された色特性に基づいて色点滅光作成部２において、点滅光が作成される。作成された点滅光はあらかじめ入力された二つの色をもつフレーム（画面）を、入力された時間周波数により交互に提示することで点滅光提示部３で提示する。色特性測定部４により、点滅光提示部３から提示された点滅光の色特性を提示する。そこで得られた色特性値を用いて、視覚負荷度計算部５において、点滅光を構成する二色の錐体応答量から視覚負荷度を計算する。あるいは色特性入力部１に入力された色特性値を直接視覚負荷度計算部５へ送ることによっても、同様に視覚負荷度を計算する。このように計算された視覚負荷度は視覚負荷度出力部６でユーザに提示される。【選択図】    図１
2004344237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点滅光を構成する色の色特性と、該点滅光の時間周波数を入力するステップと、
入力された色特性と時間周波数に基づいて点滅光を作成するステップと、
作成された点滅光を提示するステップと、
提示された点滅光の色特性を測定するステップと、
測定された色特性を用いて、前記点滅光を構成する各色の錐体応答量を計算し、該応答量と前記時間周波数から視覚負荷度を計算するステップと、
計算された視覚負荷度を出力するステップを有する視覚負荷度測定方法。
【請求項２】
点滅光を構成する色の色特性を入力するステップと、
入力された色特性を用いて、前記点滅光を構成する各色の錐体応答量を計算し、該応答量と前記時間周波数から視覚負荷度を計算するステップと、
計算された視覚負荷度を出力するステップを有する視覚負荷度測定方法。
【請求項３】
点滅光を構成する色の色特性と、該点滅光の時間周波数を入力する手段と、
入力された色特性と時間周波数に基づいて点滅光を作成する手段と、
作成された点滅光を提示する手段と、
提示された点滅光の色特性を測定する手段と、
測定された色特性を用いて、前記点滅光を構成する各色の錐体応答量を計算し、該応答量と前記時間周波数から視覚負荷度を計算する手段と、
計算された視覚負荷度を出力する手段を有する視覚負荷度測定装置。
【請求項４】
点滅光を構成する色の色特性を入力する手段と、
入力された色特性を用いて、前記点滅光を構成する各色の錐体応答量を計算し、該応答量と前記時間周波数から視覚負荷度を計算する手段と、
計算された視覚負荷度を出力する手段を有する視覚負荷度測定装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の視覚負荷度測定方法をコンピュータに実行させるための視覚負荷度測定プログラム。
【請求項６】
請求項１または２に記載の視覚負荷度測定方法をコンピュータに実行させるための視覚負荷度測定プログラムを記録した、コンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、色点滅光の視覚的負荷を測定する方法と装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
単色の一様な背景を二面用意し、素早く繰り返し提示することにより作り出される点滅光は、テレビや映画の映像における視覚効果として頻繁に用いられてきた。しかし点滅光を構成する色の選択に関する理論的研究は進んでいない。そのような知識の欠如もあり、テレビの視覚的効果として赤青の組み合わせによる点滅光を用いたところ、多くの視聴者が光感受性発作をおこし社会問題となった（１９９７）。その後、１９９８年４月８日に「アニメーション等の映像手法に関するガイドライン」が策定された（非特許文献１）。このガイドラインでは、以下の３点について、細心の注意を払う必要があることが喚起されている。
【０００３】
１．映像や光の点滅、特に「鮮やかな赤」の点滅
２．コントラストの強い場面の反転や急激な場面転換
３．規則的なパターン模様の使用
【０００４】
【非特許文献１】
「アニメーション等の映像手法に関するガイドライン」解説資料、１９９８年６月  社団法人日本民間放送連盟
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
点滅光により、観察者が感じる視覚的な負荷に関する定義がなされていなかった。そのため点滅光を作り出す色をどのように選択するかに関する定義も確立されていなかった。また、点滅光における色の選択やそれによりもたらされる視覚的な負荷度と、人間の視覚系における神経生理学的メカニズムとの関連性も知られていなかった。
【０００６】
本発明の目的は、色点滅光に対して観察者が感じる視覚的な負荷である視覚負荷度を測定する方法、装置、プログラム、および記録媒体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の視覚負荷度測定方法は、点滅光を構成する色の色特性と、該点滅光の時間周波数を入力するステップと、入力された色特性と時間周波数に基づいて点滅光を作成するステップと、作成された点滅光を提示するステップと、提示された点滅光の色特性を測定するステップと、測定された色特性を用いて、前記点滅光を構成する各色の錐体応答量を計算し、該応答量と前記時間周波数から視覚負荷度を計算するステップと、計算された視覚負荷度を出力するステップを有する。
【０００８】
以下、本発明の原理について説明する。
【０００９】
点滅光が、同時に提示される他のパターンの見えやすさをどれだけ損なうかを視覚負荷の測度とする。すなわち、他のパターンを見えにくくするような点滅光は、視覚的負荷度が高いとする。後述する実験の結果から、点滅光を構成する色の組み合わせと色の輝度差、そして点滅の時間周波数により、他のパターンの見えやすさが大幅に変わることがわかった。ある種類の色点滅光では、それにかぶさって提示されるパターンの見えやすさを大幅に減じる一方で、別の種類の色点滅光は、パターンの見えをさほど阻害しない。そこで、後者よりも前者の方が、色点滅光の視覚的負荷度が高いと仮定する。実験の結果から、二色からなる点滅光においては、視覚負荷度は以下の式で表されることがわかった。式（１）の値が大きいほど、視覚負荷度が高いとする。
【００１０】
【数１】
2004344237.tif 000003
ここで
【００１１】
【数２】
2004344237.tif 000004
である。
【００１２】
式（１）のＬＭは式（２）で表わされるＬＭ反対色信号における二色間の差分、式（１）のＳは式（３）で表わされるＳ反対色信号における二色間の差分、式（１）のＬｕｍｉｎａｎｃｅは式（４）で表わされる二色間の輝度の差分である。詳細は後述する。α、β、γはＬＭ、Ｓ、Ｌｕｍｉｎａｎｃｅそれぞれの項の重み付け係数を示す。式（２）、（３）、（４）中のＬ１、Ｍ１、Ｓ１は点滅光を構成する一方の色がもたらすＬ錐体、Ｍ錐体、Ｓ錐体の応答量、Ｌ２、Ｍ２、Ｓ２はもう片方の色がもたらすＬ錐体、Ｍ錐体、Ｓ錐体の応答量である。また、ｆ（ｔ）は二色間の色差と輝度差によりもたらされる効果が、点滅光の時間周波数（１秒間に点滅する回数）によりどのように変化するか示す関数であり、式（５）で表わされる。ここで、ｔは点滅光の時間周波数（単位Ｈｚ）、ｔｐｅａｋは点滅光の効果がピークとなる時間周波数、ｓｄは関数の広がりを示す標準偏差である。重み付け係数（α、β、γ）と時間周波数の効果（ｆ（ｔ））は後述する実験により求めた。その結果、重み付け係数は
α＝１
β＝０．２
γ＝１
となり、また時間周波数の関数ｆ（ｔ）における２つのパラメータはそれぞれ
ｔｐｅａｋ＝８
ｓｄ＝４
となる。
【００１３】
人間の網膜には、錐体と呼ばれる３種類の光受容細胞（Ｌ、Ｍ、Ｓ錐体）が分布している。錐体の応答量は、視覚パターンを観察者が見たときに、その観察者の網膜に存在する錐体が活性化する量である。３錐体はそれぞれ異なる分光特性を持つため、光刺激が与えられると、それに対して独自の応答をする。この３錐体からの応答が私たちの色覚の基礎となる。
【００１４】
各錐体の応答量は、各錐体の分光感度特性（各錐体の各波長に対する感度関数）と、画面上に提示される色の分光放射輝度から求めることができる。各錐体の分光感度特性には大きな個人差がないため、一般には基本感度関数と呼ばれる平均値が用いられる（Ｖ．  Ｃ．  Ｓｍｉｔｈ，  Ｊ．  Ｐｏｋｏｒｎｙ，  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，  Ｖｏ．１５，  ｐｐ．１６１−１７１  （１９７５））。錐体の応答量（Ｌ、Ｍ、Ｓ）は、次式（６）で表される。
【００１５】
【数３】
2004344237.tif 000005
ここで、ｌ（λ）、ｍ（λ）、ｓ（λ）は各錐体の基本感度関数、Ｃ（λ）は画面に提示された色の分光放射輝度を表す。また、画面上に提示される色の分光放射輝度が計測できない場合でも、色のｘｙ色度座標値（ｘ，ｙ）と輝度値（Ｌｕｍ）を測定すれば（あるいは画面に色提示する前にあらかじめ定めておけば）、錐体応答量を計算することができる。まず、ｘｙ色度座標値（ｘ，ｙ）と輝度値（Ｌｕｍ）をＸＹＺ表色系における三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚに変換する。
【００１６】
【数４】
2004344237.tif 000006
そして、三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚから錐体の応答量を次式（８）により求めることができる。
【００１７】
【数５】
2004344237.tif 000007
ここで、ｋは正規化のための定数、また（ｘｌ、ｙｌ、ｚｌ）（ｘｍ、ｙｍ、ｚｍ）（ｘｓ、ｙｓ、ｚｓ）はそれぞれＬ、Ｍ、Ｓ各錐体のｘｙ色度座標における混同線の収束点であり、Ｌ、Ｍ、Ｓ各錐体をそれぞれ一意に同定するｘｙ色度値を意味する。これらの値はＳｍｉｔｈ  ＆  Ｐｏｋｏｒｎｙ（１９７５）に記されている。
【００１８】
また、画面に提示する色をあらかじめＲＧＢ値で規定する場合でも、錐体の応答量を算出することができる。まず、次式（９）により、三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを求める。
【００１９】
【数６】
2004344237.tif 000008
（ｘＲ、ｙＲ、ｚＲ）、（ｘＧ、ｙＧ、ｚＧ）、（ｘＢ、ｙＢ、ｚＢ）は使用する画像提示装置におけるＲ、Ｇ、Ｂ信号のｘｙ色度座標値である。これらの値は使用する装置により異なるため、あらかじめ測定しておくことが必要になる。（ＬＲ、ＬＧ、ＬＢ）は、点滅光の各色をもたらすＲ、Ｇ、Ｂ各信号の輝度値である。式（９）から得られた三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを式（８）に代入し、三錐体（Ｌ、Ｍ、Ｓ）の応答量を求めることができる。
【００２０】
以上のように、錐体応答量（Ｌ１、Ｍ１、Ｓ１、Ｌ２、Ｍ２、Ｓ２）は、色特性測定部により測定された点滅光を構成する各色の諸特性（点滅光各色のｘｙ色度座標値、点滅光各色の輝度値、点滅光各色の分光感度特性）と、既知である３錐体の分光感度特性（Ｓｍｉｔｈ  ＆  Ｐｏｋｏｒｎｙ，  １９７５）から計算できる。あるいは、色特性入力部において、あらかじめ入力された色特性値（画像提示装置のＲＧＢ信号のｘｙ色度座標値、点滅光各色のＲＧＢそれぞれの輝度値）から錐体応答量を計算することもできる。
【００２１】
点滅光を構成する二色それぞれが３錐体にもたらす応答量（Ｌ１、Ｍ１、Ｓ１、Ｌ２、Ｍ２、Ｓ２）と点滅光の時間周波数（ｔ）がわかれば、式（１）から視覚負荷度を算出することができる。式（１）は、点滅光の二色間における色差と輝度差を示す項を持つ。式（１）のＬＭ項は、Ｐａｒｖｏ細胞経路という神経細胞群が運ぶＬＭ反対色と呼ばれる色信号（Ｌ錐体とＭ錐体の応答の差分）の差分である（Ｄｅ  Ｖａｌｏｉｓ  ＆  Ｄｅ  Ｖａｌｏｉｓ，  ２０００，  Ｓｅｅｉｎｇ，  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ）。点滅光を構成する一方の色のＬＭ反対色成分は（Ｌ１−Ｍ１）／（Ｌ１＋Ｍ１）、もう片方の色のＬＭ反対色成分は（Ｌ２−Ｍ２）／（Ｌ２＋Ｍ２）である。式（１）のＬＭ項では、このＬＭ反対色成分の差分の絶対値を算出する。式（１）のＳ項は、Ｋｏｎｉｏ細胞経路という神経細胞群が運ぶＳ反対色と呼ばれる色信号（Ｌ錐体とＭ錐体の応答の和とＳ錐体の応答との差分）の差分である。点滅光を構成する一方の色のＳ反対色成分はＳ１−（Ｌ１＋Ｍ１）、もう片方の色のＳ反対色成分はＳ２−（Ｌ２＋Ｍ２）である。式（１）のＳ項では、このＳ反対色成分の差分の絶対値を算出する。式（１）のＬｕｍｉｎａｎｃｅ項はＭａｇｎｏ細胞経路という神経細胞群が運ぶ輝度信号（Ｌ錐体とＭ錐体の応答の和）の差分である。点滅光を構成する一方の色の輝度成分はＬ１＋Ｍ１、もう片方の色の輝度成分はＬ２＋Ｍ２である。式（１）のＬｕｍｉｎａｎｃｅ項では、この輝度成分の差分の絶対値を算出する。
【００２２】
視覚負荷度に対して、これらの３つの成分（ＬＭ、Ｓ、Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）がどのような割合で影響するか（α、β、γ）、また点滅光の頻度（時間周波数ｔ）がどのように影響するか、を以下に示す心理実験に基づいて導出した。まず、ある輝度コントラストを持つパターン（正弦波格子縞パターン）をコンピュータで作成する。続いて、点滅光を構成する背景色を二色選び、観察者に対してパターンと点滅光を同時に提示する（図２）。観察者は、パターンが見えるか否かを判断する。階段法（Ｈ．  Ｌｅｖｉｔｔ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ，  Ｖｏｌ．４９，  ｐ．４６７  （１９７１））のアルゴリズムにより、観察者が正答したら輝度コントラストを下げ、観察者が誤答したら輝度コントラストを上げる。このようにパターンの輝度コントラストを再度計算し、パターンと点滅光を再び提示する。この試行を繰り返すことにより、観察者がパターンを発見できる最小の輝度コントラスト値（コントラスト閾）を決定する。このコントラスト閾が大きいほど点滅光の存在により他のパターンが見えにくくなることを示しているため、この値を視覚的負荷量として定義する。そして、点滅光を構成する色を変えて、同様の測定を行う。その際には、二色の錐体応答量を様々な組み合わせを用いることにより、用いる出力装置で提示可能な色空間を全面的に調査する。この結果、コントラスト閾と錐体応答量は式（１）で表される関係にあり、先に記した重み付け係数値（α、β、γ）で実験結果を説明できることがわかった。すなわちＬＭ項（α）とＬｕｍｉｎａｎｃｅ項（γ）がコントラスト閾を増加させる強い効果を及ぼす一方、Ｓ項のコントラスト閾に対する効果（β）は、ＬＭ項やＬｕｍｉｎａｎｃｅ項の１／５である。また、点滅光の時間周波数特性は、時間周波数が約８Ｈｚ近辺で最大となるバンドパス型である（ｔｐｅａｋ＝８、ｓｄ＝４）。すなわち、二色が８Ｈｚで点滅する時にコントラスト閾の上昇が最大となり、その時間周波数値から逸脱するにつれてコントラスト閾の変化量が小さくなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
図１を参照すると、本発明の一実施形態の視覚負荷度測定装置は色特性入力部１と点滅光作成部２と点滅光提示部３と点滅光測定部４と視覚負荷度測定部５と視覚負荷度出力部６で構成されている。
【００２５】
色特性入力部１は、点滅光を構成する二色の色特性と、点滅光の時間周波数をキーボード等から入力する。時間周波数は１秒間に何回色を切り替えるかを示す値である。入力された色特性に基づいて点滅光作成部２において、点滅光が作成される。点滅光はあらかじめ入力された二つの色を持つフレーム（画面）を、入力された時間周波数により、交互に提示するものである。この点滅光は、点滅光提示部３で画像提示装置（不図示）に提示される。色特性測定部４により、点滅光提示部３で提示された点滅光の色特性を測定する。そこで得られた色特性値を用いて、視覚負荷度計算部５において、点滅光を構成する二色の各々の色の錐体応答量（Ｌ１、Ｍ１、Ｓ１、Ｌ２、Ｍ２、Ｓ２）を計算し、これらの値を式（２）、（３）、（４）に代入してＬＭ、Ｓ、Ｌｕｍｉｎａｎｃｅを求め、別途算出したｆ（ｔ）（式（５））および重み付き係数α、β、γの値とともに式（１）に代入して視覚負荷度を計算する。なお、点滅光作成部２における作成、点滅光提示部３における提示、点滅光測定部４における測定を回避して、色特性入力部１に入力された色特性値を直接視覚負荷度計算部５へ送ることによっても、同様に視覚負荷度が計算できる。このようにして計算された視覚負荷度は、視覚負荷度出力部６によりディスプレイに表示され、またはプリンタで印刷されて、ユーザに提示される。
【００２６】
前者（図１）の装置と後者の装置（入力された色特性を視覚負荷度計算部５へ送る）との差は、画像提示装置の表示特性や画像提示装置がおかれている環境による影響を考慮に入れるか入れないかにあり、画像提示装置の表示特性や観測環境が重要な場合には、前者の測定装置が有効であり、色特性のみの負荷を測定するには、後者の装置で簡易に測定することができる。
【００２７】
後者の場合は、使用する画像提示装置におけるＲＧＢ信号のｘｙ色度座標が既知であれば、その値を用いて視覚負荷度を算出することができる。画像提示装置におけるＲＧＢ信号のｘｙ色度座標が未知である場合には、各画像提示装置において、一般的なＮＴＳＣ色度座標［（ＸＲ＝０．６７，ＹＲ＝０．３３），（ＸＧ＝０．２１，ＹＧ＝０．７１），（ＸＢ＝０．１４，ＹＢ＝０．０８）］を使うことができる。すると、色特性部１から入力した色パターンのＲＧＢ値（ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ）から三刺激値ＸＹＺが計算される（式（９））。この値を式（８）に代入することにより、錐体応答量を求めることができる。
【００２８】
この装置により、点滅光がどの程度の視覚負荷をもたらすのかを定量的に示すことができる。式（１）は、視覚負荷度が、点滅光を観察する観察者の網膜上における錐体の応答量に基づいていることを示している。式（１）からわかるように、点滅する色の間で、各色の反対色応答と輝度の違いが大きくなるにつれて、視覚負荷量が大きくなる。特にＬＭ反対色応答の差が視覚負荷度を大きくする。したがって、図３（１）に示したような色の組み合わせ（赤と青緑）による点滅光の視覚負荷度は大きい。視聴者に光過敏症を引きおこしたことで問題になったテレビ番組で用いられていた色の組み合わせは、ＬＭ反対色応答における色差が大きく、また点滅の頻度（時間周波数）が１２Ｈｚと最適値（８Ｈｚ）に近いため、１９．４という高い視覚負荷度を示した（図３（２））。
【００２９】
また、式（１）およびそのパラメータ値からわかるように、点滅光を構成する色により、点滅光を構成する二色の間でＳ反対色信号の応答量が変化しても、視覚負荷量は大きくは変化しない。このことから、Ｓ反対色信号の応答変化のみにより知覚される色による点滅光（例えば紫と黄緑）（図３（２））は、強い視覚負荷をもたらさない。実際上式に当てはめると、光過敏発作を引き起こす可能性のある赤と青の点滅光は、紫と黄緑の点滅光に比べて８倍以上視覚負荷度が高いことがわかった。このように、映像における視覚効果として色点滅光を用いる場合、今回の発明により、その視覚的負荷度を定量的に測定することができる。
【００３０】
推定されたパラメータ値からわかるように、点滅光を構成する二色間に輝度差がない場合、視覚負荷度はほぼＬＭ反対色信号の強さ（式（１）におけるＬＭ）に依存する。また、時間周波数の効果（式（１）におけるｆ（ｔ））は８Ｈｚを中心にした比較的広い範囲で大きく変化しない。したがって、輝度差がない場合には、式（１）のうちのαＬＭの項だけから視覚負荷度を推定することもできる。ただし、実際には二色間の輝度差をないという状況は稀であると考えられ、式（１）により全要因を考慮するほうが妥当である。
【００３１】
なお、図１に示した処理は専用のハードウェアにより実現されるもの以外に、その機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フロッピーディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、インターネットを介してプログラムを送信する場合のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体もしくは伝送波）、その場合のサーバとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含む。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、テレビや映画における視覚効果として用いられている点滅光の視覚負荷度を、人間の視覚生理学的メカニズムに基づいて推定することにより、視覚効果としての点滅光の視覚負荷度を適切に調節することが可能になる。この手法を用いれば、例えばビデオゲームやインターネットで配信されるコンテンツに含まれる視覚負荷が大きな刺激を選択的に排除したり、負荷が小さくなるように変調したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の視覚負荷度測定装置のブロック図である。
【図２】式（１）を導き出す実験において用いた視覚パターンの例を示す図である。
【図３】視覚負荷度と色の組み合わせの関係例を示す図である。
【符号の説明】
１    色特性入力部
２    点滅光作成部
３    点滅光提示部
４    点滅光測定部
５    視覚負荷度計算部
６    視覚負荷度出力部
【図１】
2004344237.tif 000009
【図２】
2004344237.tif 000010
【図３】
2004344237.tif 000011