情報処理学会 インタラクション 2017
IPSJ Interaction 2017

1-502-14
2017/3/2

時分割混合による中間的な視覚的質感提示デバイス
岡田陽平†1 岩瀬英治†1
概要：本研究では，“つやつや”や“ざらざら”といった，見た目の質感である“視覚的質感”を時分割による混合により，中間的な視覚的質感を提示するデバイスを実現した．2 つの異なる視覚的質感をもつ表面を放射状に並置し，DC モータを用いた回転機構により眼の時間分解能を上回る速さで回転させることで，2 つの視覚的質感が混合し中間的な視覚的質感が提示できることを示した．また，2 つの表面の面積比に応じて視覚的質感が変化することを確認した．

Intermediate Visual Texture Display Device
Using Time-Division Mixing
YOHEI OKADA†1EIJI IWASE†1Abstract: In this study, we realized an intermediate visual texture display device using time-division mixing. We aligned twosurfaces with different visual texture in a radial pattern, and we have shown that intermediate visual textures can be displayed byusing DC motor to rotate at higher speed than time resolution of human eyes. In addition, we have confirmed that the intermediate
visual texture can be changed according to area ratio of the two surfaces.

1. 序論

異なる色を配置する空間分割による混色の他に，眼の時間分解能を上回る速さで異なる色を提示する時分割による混本研究では，“つやつや”や“ざらざら”といった，見た色がある．時分割による混色のなかで，「回転混色」と呼ば目の質感である“視覚的質感”に関して，“つやつや”な表れる手法は，高速回転する円盤上の 2 種類以上の色刺激が面と“ざらざら”な表面の時分割混合により，中間的な視網膜の同じ箇所に分解能を超える速さで交互に入射するこ

覚的質感の提示が可能なデバイスの実現を目的としている．とにより生じる継時加法混色である．一般に，眼の時間分

一般的に質感とは，「材質の違いから受ける視覚的・触覚解能は約 50 ms から 100 ms 程度と言われており[6]，この的感じ」という意味であるが，本研究において “視覚的質時間よりも短い色刺激の変化は混色する．また，原色の面感” とは質感の視覚的な要素，すなわち光沢，つやなしと積比を変化させることにより，比によって混色の結果が変いったものを指す．この視覚的質感は，照明と物体を見る化することが明らかになっている．そこで，本研究では，角度の関係によって見え方，すなわち散乱光強度が異なる

図 1(a)に示すような並置による空間分割ではなく，図 1(b)ことに起因すると考えられている[1]-[3].に示すような回転による時分割の視覚的質感の混合を行う

我々は，視覚的質感の異なる 2 種類の表面の面積割合を変えて微細に並置することで，空間分割による中間的な視こととした．
回転を用いた時分割による視覚的質感の混合を行う利点

覚的質感を提示できること，またその中間的な視覚的質感を正反射光強度と散乱光強度の比により定量的に説明できることを示した [4][5]．しかしながら，空間分割による質感表示デバイスは，1 つ区画の画角の大きさが眼の分解能を上回る距離まで離れて観察する必要があり，解析的な検証はしやすいものの，実証的な検証は難しい．そこで，本研究では，並置を用いた空間分割による視覚的質感の混合ではなく，回転を用いた時分割による視覚的質感の混合を用いることで，混合による中間的な視覚的質感が知覚できるデバイスの実現を目指した．

2. 設計
色の混色においても，眼の空間分解能を上回る細かさで

図 1 視覚的質感の混合方法 (a) 空間分割 (b) 時分割．
Figure 1 Mixing methods of visual texture (a) space-division,†1 早稲田大学
Waseda University© 2017 Information Processing Society of Japan(b) time-division.

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図 2 (a) 1 点から と (b) 平面からの散乱光の角度強度分布．
Figure 2 Angular reflection from (a) single point, and (b)plane.
として，大きな面積の混合面を容易に実現できることが挙げられる．これまで我々は，視覚的質感の評価に関して，

図 3 作製したサンプル (a) アクリル板，(b) 画用紙，

図 2(a)に示すような，表面の 1 点からの散乱光の角度強度(c) アクリル板：画用紙＝3:1，(d) アクリル板：分布を指標として用いてきた．一方で，ヒトはある表面に画用紙＝1:1，(e) アクリル板：画用紙＝1:3．

対して，蛍光灯の映り込みなどから，“つやつや”や“ざらFigure 3 Samples: (a) acrylic plate, (b) drawing paper, (c)ざら”を認識していることからも，ヒトは 図 2(b) に示す

acrylic plate : drawing paper = 3:1, (d) acrylic plate :ように，平面からの散乱光の角度強度分布を一度に観察す

drawing paper = 1:1, (e) acrylic plate : drawing

ることで，視覚的質感を認識していると考えられる．光学paper = 1:3.

的な観点から言えば，図 2(a)の場合には入射光角度が一定で受光角度を変えているのに対し，図 2(b)の場合には入射光角度を変えて受光角度を一定としている条件となる．また，図 2(b) の場合には，“同じ視覚的質感”の表面がある一定の大きな面積で必要となる．空間分割方式では，図 1(a)に示すように，眼の空間分解能よりも細かく並置しなくてはならないため，大面積を得ることは困難であるが，図 1(b)に示すように回転を用いた時分割方式では大面積を得ることは容易である．

3. 製作・評価
3.1 サンプル
図 4 回転装置．

回転を用いた時分割による中間的の視覚的質感提示を行

Figure 4

うため，つやつやな表面をもつ白色アクリル板（三菱レイRotational equipment.

ヨン製）とざらざらな表面をもつ白色画用紙（サンフラワーM 画用紙，ミューズ製）を用いてサンプルを作製した．

一定とならないためである．画用紙の割合を変えることに

図 3 に示すように，100 mm × 100 mm のアクリル板の上に，より，アクリル板と画用紙の面積割合が 1:1，3:1，1:3 の 3

放射状にカットした画用紙を等間隔で貼り付けた．これは，種類のサンプルを作製した．

例えば図 2(a)のような矩形配置であると，回転させた時に3.2 回転装置

つやつやな表面とざらざらな表面の面積割合が半径方向で© 2017 Information Processing Society of Japan

作製したサンプルを眼の時間分解能を上回る回転数で回

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図 5 蛍光灯を映り込ませた画用紙とアクリル板．
Figure 5 Drawing paper and acrylic plate with fluorescentlamp.

図 7 蛍光灯の映り込みを用いて撮影したサンプル（シャッタースピード 1/20 sec，絞り値 F20）(a) アクリル板，(b) 画用紙，(c) アクリル板：画用紙＝3:1，(d) アクリル板：画用紙＝1:1，(e) アクリル板：画用紙＝1:3．

図 6 蛍光灯とカメラを用いた評価セットアップ．
Figure 6 Experimental setup for visual texture using

Figure 7 Photographs of sample shot with fluorescent lamp
illumination (shutter speed 1/20 sec, aperture value

fluorescent lamp and camera.

F20). (a) Acrylic plate, (b) drawing paper, (c)転させるため，DC モータを用いて図 4 に示すような回転

acrylic plate : drawing paper = 3:1, (d) acrylic plate :装置を作製した．回転装置として，DC モータ（FP030-KN，drawing paper = 1:1, (e) acrylic plate : drawing

Standard Motor 製）とギヤボックス（タミヤ製）を用いて，

paper = 1:3.

ギヤ比 8.5 とした．基本電圧 3 V における回転数の参考値

るため，視覚的質感の違いを認識することが可能である．

は 736 rpm，トルクの参考値は 42 gf·cm である．シャフトを用いてサンプルの裏面中央部と接続し，回転させた．
3.3 評価4. 結論
本研究では，DC モータを用いた回転装置を用い，時分割

サンプルを回転装置に取り付け，電圧 3V を印加し回転による視覚的質感を混合する提示デバイスを作製した．蛍させた．図 5 に蛍光灯をうつりこませたアクリル板と画用光灯の映り込みを利用することで，平板からの散乱光の角紙を示す．つやつやした表面をもつアクリル板では蛍光灯度強度分布を一度に示せることから視覚的質感を提示でき，のうつりこみが見られるが，ざらざらした表面をもつ画用また元にした表面の面積比によって視覚的質感が変化する紙では蛍光灯の映り込みは見られない．このことから，蛍ことを示した．今後は画像による評価がヒトの眼が受ける光灯の映り込みを用いてヒトへ視覚的質感の提示が可能と感覚と一致することを示すため，官能評価を行う予定であ考え，各サンプルの視覚的質感を評価した．図 7 にシャッる．

タースピード 1/20 sec，絞り値 F20，ISO 感度 100 で撮影した回転中の各サンプルの画像を示す．図 7 より，各サンプ
ル間で蛍光灯の映り込みが異なることがわかる．アクリル板の割合が多いサンプルほど，蛍光灯がよく映り込んでい© 2017 Information Processing Society of Japan

参考文献
[1]

本吉勇. “視覚的質感の知覚メカニズム”. 映像情報メディア
学会誌, 2012, vol. 66, no. 5, pp. 338-342.
[2] 津村徳道，平井経太，山本昇志，中口俊哉，三宅洋一. “質感160

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IPSJ Interaction 2017と工学”. 光学, 2009, vol. 38, no. 11, pp. 550-560.
小松英彦. “質感の科学への展望”. 映像情報メディア学会誌.
2012, vol. 66, no. 5, pp. 332-337.
[4] 岡田陽平, 岩瀬英治. “視覚的質感の光学的定量化および提示”. 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会.
2016, 1A2-14a6.
[3]© 2017 Information Processing Society of Japan

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2017/3/2[5]

岡田陽平, 岩瀬英治. “異なる視覚的質感を有する表面の並置による中間的な視覚的質感の提示”. 第 21 回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集. 2016, 33C-04.
[6] “JIS ハンドブック色彩”. 日本規格協会. 1994.

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