視点を自由に設定可能な人物の輪郭線スケッチ学習支援環境の構築
山田卓†

曽我真人‡

瀧寛和‡

これまでの学習支援システムでは，人物描画の自習システムの開発が進められていなかった．そこで本研究室では以前に人物が保持する関節間の距離・角度を正しく認識させることで人物描画の精度を向上させるシステムを構築が行われた．しかし先行研究では，描ける構図の数に制限があり，また描かれた人物画の一部分のみの診断しか行えなかった．本研究では視点を自由に設定できるようにし，身体全体の診断を行った．本システムが人物の輪郭線スケッチにおいて学習効果があるのかどうかを，評価実験を通して，検証した．そして評価実験で得られた情報を基に新たにシステムを構築している．

Development of a Sketch Learning Environment for Human Body
Contour by Free Viewpoint Setting
SUGURU YAMADA†MASATO SOGA‡HIROKAZU TAKI‡

There was not any learning environment that assists learners to learn skill for drawing of human body.
Therefore, our group developed a preceding learning environment that improved drawing of human body
contour by checking joint angles and interjoint distances of the sketches drawn by learners. However,preceding study had a limit to the number of composition. Additionally it was only able to evaluate a part ofdrawing of human body. The present learning environment enables learners to set viewpoint freely, and it
evaluates whole body of learner’s sketch. We evaluated learning effect of the learning environment.
Currently we are developing new learning environment based on information obtained from evaluation
experiment.て，人物画を描く際に骨格を描き，骨格を診断するこ

1. はじめに
1.1とによって人物画の評価，アドバイスを行うシステム

研究背景を構築した．しかし，先行研究では人物画の診断時に現在，人物画の学習方法としては本やインターネッ

片腕もしくは片足という体の一部しか評価することがトのサイトで紹介されている方法論を自身で読み，学できなかった．また，あらかじめ用意された人体の 2習する方法と，絵画教室に通い，講師から教わること次元画像を描く対象としていたので，決められた構図で学習する方法がある．また，通信教育という方法もでしか描くことができなかった．

ある．本などによる学習は手軽に行えるが対話性に欠

1.2

研究目的

け，成果物に対する助言といったアプローチが無く，本研究は，学習者が様々な方向から見た人物の全身自身の絵のどこが悪いのかを見つけ，理解することがの輪郭線を正しくスケッチできるスキルを身につける

難しい．講師に教わる学習は対話性があるが，通学時ことを支援する学習支援環境の構築を目的とする．こ間や金銭的に負担が掛かり，手軽に行うことが難しい．

こでいうスケッチとは人物の輪郭線を正しく描けるこ

通信教育による学習の場合では，通学する手間が省けととしている．そのためには人物の全身を診断できるるかわりに，成果物に対するアプローチに時間が掛か機能と，人物をあらゆる方向から表示できる機能が必り，上達するのが遅くなる．

要となる．

また，人体とは複雑な形状をし，さらに身体動作に本研究では人物画のより正確な診断を行うために，よって形状が変化する．そのため，人体がもつ関節間両腕両足を評価するシステムの構築を行った．また本の距離・角度を正しく認識することは人物画を描く上システムは視点を自由に設定できる仕様とするためにで必要不可欠となる．そこで，本研究の先行研究とし3DCG の人物をモデルとした．そうすることによって，あらゆる方向からの人物画が描けるようになるととも† 和歌山大学大学院

システム工学研究科

Wakayama University Graduate School of Systems Engineering‡ 和歌山大学システム工学部

Wakayama University Faculty of Systems Engineeringに，使用者が描きたい構図を選択しやすくしている．

情報処理学会 インタラクション 2011

2. 提案手法
2.1

システム構成本システムはパソコンとペンタブレットで構成される．学習者はディスプレイに表示されるシステム画面を見ながら，画用紙に人物をスケッチするという学習を行う仕組みになっている．
2.2
2.2.1

学習手順
フローチャート

まず，学習者は視点を移動させることで描きたい構図を決定する．視点は X 軸，Y 軸，Z 軸のそれぞれで回転させることができる．次にディスプレイに表示

図2 関節点の入力

される人物モデルをスケッチする．スケッチをする際に，表示される人物モデルの骨格を描き，その後に輪郭線を描くといった手順で行う．そして成果物の関節位置情報をペンタブレットで取得し，それを用いて成

2.2.3

診断結果

学習者には人物モデルと成果物の骨格を重ね合わせた図を提示する．
（図 3）

果物の骨格の関節角度と関節間の距離比を算出する．
その値を使い，成果物の整合性を診断し，評価結果を表示する．その後，学習者は評価結果を参考に人物画を修正する．
（図 1）

図3 骨格を重ね合わせた画面

文章で提示する診断結果の内容は，両腕両足の 4 箇所において，それぞれ 3 種類を設けてある．1 つ目は，モデルと成果物の各部位の関節角度を比べ，成果物の図1 システムフローチャート

2.2.2

関節位置情報の入力

今回，関節位置情報を入力するために WACOM 製の Intuos2 を使用した．入力方法はペンタブレット上関節角度がモデルの関節角度から，何度ずれているのかを表示する．またズレが 5 度以下ならば，誤差はほとんどないと表示する．2 つ目は，モデルと成果物の各部位の距離比率を比べて，成果物の距離比率がモデに成果物が描かれた画用紙を置き，その上から付属のルの成果物の距離比率よりも，1.2 倍より大きければ，ペンで成果物の関節点を押すと，その位置情報が入力

その部位は大きすぎると，0.8 倍より小さければ，小される．ペンタブレットで入力する箇所は，腕については肩，肘，手首で 3 点，足については股関節，膝，足首の 3 点，胴体については背骨の隆椎と呼ばれる首当たりの箇所と尾骨の 2 点である．腕と脚は左右両方に入力箇所を設けてあるので，入力する箇所は計 14点となる．図 2 に関節点の入力風景を示す．

さすぎると表示する．また比率のズレが 1.2 倍から0.8 倍の間ならば，その部位の大きさはちょうどいいと表示する．3 つ目は，腕の場合，モデルの上腕部と前腕部の比と成果物のそれとを表示する．足の場合，大腿部と下腿部の比を表示する．図 4 に右腕の場合の診断結果提示例を示す．

視点を自由に設定可能な人物の輪郭線スケッチ学習支援環境の構築

者が 1 枚目と 5 枚目に描いた人物モデルを示す．

図4 診断結果提示例

3. 評価実験
3.1

図6 図 5

実験目的

本実験により，システムを使用して人物画をスケッ

3.4

１枚目のモデル（左）と５枚目のモデル（右）実験結果チした場合とシステムせず人物画をスケッチした場合

表 1 に実験の結果を記載する．アルファベットで表においてその成果物を客観的に比較し，システムが学記されているものは被験者の事で，Ａ～Ｅを実験群，習者にどのような変化をもたらすか検証した．

Ｆ～Ｊを統制群としている．

3.2

実験手順

被験者は 20 代の男女 10 名の学生で，実験は下記の表1 評価結果
実験群

角度距離比率

A

向上

向上

B

悪化

悪化の人物画をスケッチしてもらい，その後にアンケート

C

向上

悪化

用紙に記入してもらった．その内の 1 枚目と 5 枚目をD

悪化

悪化

両群ともシステムを用いずにスケッチしてもらう．2

E

向上

悪化

システムを用いずにスケッチして練習してもらった．

統制群

角度距離比率

（図 5）

F

維持

向上

G

悪化

悪化

H

向上

悪化

I

悪化

向上

J

維持向上

手順で行った．被験者をシステム使用しスケッチをする実験群，システムを使用せずにスケッチをする統制群に分け，実験を行った．被験者には 1 人に合計 5 枚～4 枚目では，実験群はシステムを用いて，統制群は3.5

実験考察

本実験の結果では実験群，統制群ともに成績が悪くなった箇所が半数を占めた．最大の原因は 1 枚目と比
べて 5 枚目の構図が難しいことが考えられる．5 枚目
図5 実験の流れ

3.3

評価方法

評価は 1 枚目の関節角度のズレ，そして関節間の距が難しいと考えられるのは俯瞰の構図になっているからである．したがって，今回の実験ではシステムの有用性が検証されたとはいえない．

離比率のズレと 5 枚目のそれらとを比較することで行

今回のシステムはアドバイス機能がない．学習者はう． 比較方法は 1 枚目の値から 5 枚目の値を引くこシステムを使う事で，自身の誤りを認識することはでとで行う．そのため 5 枚目の成果物が改善されていれきるが，その修正方法に至ってはアドバイスしていな

ば 5 枚目の値が小さくなっているはずなので上記の比い．そのため，学習者は誤りを認識できても，それを較方法を行った結果，値は正の値をとり，悪化してい修正する方法は学習者に模索してもらうしかなかった．

れば不の値をとる．また，ペンタブレットで入力するアドバイス機能が搭載されることで，描画パターンの14 点で導き出したそれぞれ 8 箇所の角度と距離比率再構成が促進され，短期間で上達する可能性があるでもって評価する．向上した箇所が半数より上回れば，今回のシステムではモデルと成果物の背骨の長さや向上とみなし，下回れば悪化とみなした．図 5 に学習

角度を合わせることで双方の大きさや向きを合わせた

情報処理学会 インタラクション 2011

後に，評価を行ったが必ずしも背骨に合わせることが付属のペンで成果物の輪郭線をなぞることで実現でき良いとは限らない．もしかすると，右前腕部で大きさる．それを画面上に表示する．
（図 8）や角度を合わせた方がより良い評価が表示されるかも取得した成果物の輪郭線情報とあらかじめ保存してしれない．今回，モデルと成果物の大きさや向きを背おいた 3DCG モデルの輪郭線情報を用いて，診断を骨でもって合わせた理由はその方が後の修正が尐し楽行う．になると考えたからである．しかし評価の事を考えると，また違った大きさの合わせ方を検討する余地があると考えられる．骨格のみを評価して輪郭線の評価を行っていない．そのため，大まかな形のみしか評価しておらず，詳細な評価が行えていない．

4. 新システムにおける改善点
評価実験の考察を踏まえて，新たにシステムの再構築を行っている．以前のシステムでは輪郭線の診断を行えず，描いた人物の全身を十分に評価ができたとはいえない．そのため，輪郭線を診断する環境を整える必要がある．
4.1

図8 成果物の輪郭線描画

人物モデルの輪郭線取得

モデルの輪郭線は視点が移動することによって変化

5. 今後の展望する．そのため，あらかじめ輪郭線の情報を用意する

今後は短期間での上達を促すために，診断機能の改ことができないので，その都度モデルの輪郭線を求め良、アドバイス機能の搭載を行いたいと考えている．

なければならない．そこで，3DCG モデルの頂点の中診断機能については、また，3DCG モデルの特徴点をで輪郭線となっている点を取り出し，2 次元の情報に取る際に輪郭線でない頂点を取得してしまう場合があ変換し保存する．そしてそれを輪郭線の診断に利用しる．そのため，より精度の高い特徴点抽出を行う．そようと考えている．

れらの課題を解決した後に，再びシステムの有用性をまた保存する際に，特徴点を人体の部位ごとに保存検証する．

しておく．そうすることで評価時に部位ごとに評価やアドバイスを提示できると期待できる．
図 7 に抽出した特徴点を表示したときの画面を示す．

図7 特徴点抽出

4.2

輪郭線による診断

成果物の輪郭線はペンタブレットを用いて取得する．
輪郭線の位置情報の取得方法は関節位置と同じく，ペンタブレット上に成果物を描いた画用紙を置いた後，参考文献1) 曽我真人，福田貴久，瀧寛和: 関節間長と関節角度の診断機能を持つ人物画模写学習支援環境，
電子情報通信学会技術研究報告 109(160)，pp. 16(2009)2) 曽我真人，福田貴久，瀧寛和: 関節間長と関節角度の診断機能を持つ人物画模写学習支援環境，
電子情報通信学会技術研究報告 109(160)，pp. 16(2009)3) 藤原達達朗，亀田昌史: 初心者向け対話的デッ
サン学習支援システムの基礎的検討 : 比率の捉え方と陰影表現の学習，情報処理学会研究報告2008 (98)，pp. 11-16(2008)
4) 城内和也: 仮想モチーフと仮想デッサンスケー
ルを用いたスケッチ学習支援システムの提案，
和歌山大学卒業論文，(2008)．
5) A・ルーミス (著), 北村孝一 (訳): やさしい人
物画，マール社，(2000)
6) ブルース・ロバートソン (著), 川本道彦 (訳):
基礎からのデッサン，MPC，(1997)