投影ディスプレイ環境の構築
共∗清水The Construction of Projection Display Environments
Tomo SHIMIZU

Abstract
This paper deals with how to construct of two projection-type display environments.
A spherical screen with a projector is constructed. An environment of the AMID
screen that is a transparent screen with a projector is built. The net for a screen door
to use by the AMID screen is estimated.

Keywords: Projection Mapping，AMID Screen, Spherical Screen, Transparent Screen

1

はじめにの学習意欲の低下が挙げられる。この学習意欲の向上を図る一つの手段として，学生の好奇心を擽る実

近年，プロジェクションマッピング (Projection験環境を整えることが重要である。また，小学生等

Mapping, PM）という言葉をよく耳にする。この技術は，プロジェクタを用いて CG 映像等を建物やを対象に子供の理科離れ対策や地域貢献活動の一環空間などに対して映し出す技術である。2012 年に年に渡って活動している 1) 。家庭電化製品（ゲームTV のニュース番組等で放映された代表的な PM 技や携帯等）の発展に伴い，かなり高度な研究成果も術の実例を 2 つ挙げると，一つは世界的イベント

小学生の関心を引くことは難しい昨今において，巨であるロンドンオリンピックの開会式で多用された大なシステムはそれ自体が与えるインパクトが大き映像であり，もう一つは東京駅丸の内駅舎の保存とく地域のイベント活動の活性化に大きな役割を果し復元を祝うイベントとして行われたプロジェクショている。

として，本校イベントチーム「Dreamland」が，数ンマッピング「TOKYO STATION VISION」が挙げられる。プロジェクタ技術を用いた身近な製品と本研究室では学生の好奇心を擽り学習・研究意欲しては，2000 年前後に安価な大型テレビの代表格を増進することを目的として，これらの需要と PMとしてリアプロジェクションテレビが販売されてい技術のブームに肖ってプロジェクタ投影技術を用いる。現在は液晶やプラズマ等によって日本で販売・た手軽に移動可能な巨大実験環境として二つの投製造から撤退している。また近年では，家庭向けシ影ディスプレイ環境を構築したので報告する。本環アターシステムも安価となり一般家庭にもプロジェ境の構築により，本研究室の学生が取り組む課題とクタが多く普及している。

して，システムの基礎開発には画像処理や代数学等

一方，本校教員としての身近な問題に昨今の学生（座標変換等）の講義で学んだ内容を実際のシステム開発で体感できることが，研究以外に対しても学習意欲の向上を大きく促進すると期待される。また，∗ 香川高等専門学校詫間キャンパス 電子システム工学科135

香川高等専門学校研究紀要 4(2013)

本システムの応用に関しては，未開拓の分野であり無限の創造性が学生の好奇心を擽ると考えられる。
今回構築した二つの投影ディスプレイ環境をそれぞれ，第 2 章に球体投影ディスプレイ環境，第 3 章にアミッド・スクリーン環境として報告する。

2

球体投影ディスプレイ環境
球体投影ディスプレイ環境の構築においては，情報通信研究機構（NICT）の見学でたまたま紹介して頂いた研究の一つであるダジック・アースを発端としている。ダジック・アースとは，齊藤昭則氏による京都大学大学院理学研究科の地球科学輻合部可図 1: 球体投影ディスプレイの展示：南飯山コミュ

視化グループが中心になって進めているダジック・ニティーセンターのクリスマスイベント会場の様子

プロジェクトのサブ・プロジェクトである 2) 。プロ
ジェクタを用いて球形のスクリーンに地球や惑星をてダジック・アースで利用しているアドバルーンを立体的に表示するプロジェクトである。

採用して，直径 1m と 2m を導入する。図 1 は，イ今回，球体投影ディスプレイ環境の構築にあたりベントチーム「Dreamland」が昨年末に開催した飯重視した条件は以下の 4 点である。

山南コミュニティーセンターのクリスマスイベント• 安価において，実際に球体投影ディスプレイを展示した• 大きなディスプレイ環境スコンテンツを利用している。写真からも，イベン様子である。2m 球のアドバルーンにダジック・アー• 安全トに参加した多くの親子連れが興味深く展示の見学する様が見られる。

• 構造・構築が簡単今回，研究室で構築した球体投影ディスプレイ環一点目の「安価」であるという条件は，限られた研境をまとめる。球体ディスプレイとして，塩ビ製白究費を効率よく無駄なく利用するためのやりくりで色無地のアドバルーンを採用する。展示スペース等あり，言うなれば一身上の都合である。残りの 3 点を考慮して，直径が 1m と 2m のアドバルーンをそに関しては，システムの開発時というよりはむしろれぞれ導入する。前述の環境構築条件である「安価」

システム利用時の想定が大きな制約となる。実際にでは，直径が 2m の特注のアドバルーンが 2 万円程

この球体投影ディスプレイの利用に際しては，現在と比較的安価であり条件を十分満足する。光源であのところ本校イベントチーム「Dreamland」によるるプロジェクタは RICHO の IPSiO(PJWX5150) を地域イベント活動を想定している。そのため，二つ採用する。このプロジェクタは HDMI 入力端子を目の条件である「大きなディスプレイ環境」は展示持ちリアル解像度が WXGA の仕様を持つが，最大の対象となる小学生に対して巨大なシステムはそれの仕様上の決め手は出力光束 (明るさ) が 4000lm と自体が与えるインパクトが大きいという信念に基づ他社製品に比べ出力光束が高く安価ということであいている。三つ目と四つ目の「安全」と「構造・構築る。出力光束の大きさは学外でのシステム利用に際が簡単」の条件は，利用場所が校外の小学校や地域して非常に重要な因子である。図 1 は比較的天候ののコミュニティーセンターであり，地域のお祭りや良い昼間に，アドバルーン周辺の室内照明を落としイベント会場等であるため，老若男女の不特定多数て周辺のカーテンを閉めた状態で展示・撮影した様の人々が参加するため安全性は大きな問題である。

子である。会場は特に暗いわけではなく，写真からまた，展示場所への運搬作業も重要な問題である。

もアドバルーン上の映像は十分鮮明に投影されていそこで，これらの問題を解決するため既存のシスることが分かる。残り 3 つの条件に関しては，空気テムを利用しているダジック・プロジェクトの齊藤を詰めて利用する塩ビ製アドバルーンの特性として氏から助言を頂いている。その際にダジック・アー安全性がかなり高く，未利用時はコンパクトに収納スのコンテンツデータも頂いている。今回は総合的が可能であり，利用時も小型電動エアポンプ等の使に検討した結果として，球体投影ディスプレイとし用によって簡単にセッティング可能である。この球136

清水共 ： 投影ディスプレイ環境の構築

体投影ディスプレイ環境をイベント等で小学生の理科離れ対策として利用するメリットとして，システ
ム全体がさほど複雑ではないため小学生でも大まかな投影原理が比較的容易に理解でき好奇心を芽生えさせることが期待できる。現在流行の PM 技術の説明にも利用可能である。

3

アミッド・スクリーン環境
アミッド・スクリーン技術は，空間投影の一般化技術として青木敬士氏により開発されオープン化さ

図 3: アミッド・スクリーンのフレーム完成図

3)れている 。一言で説明すると，家庭用網戸をプロジェクタ投影のスクリーンとして利用する技術であ道管等として利用されるために比較的強固な材料でる。既製品として背面投影型の透過スクリーンが販軽量である。完成したフレームは，網戸用ネットを売されているが非常に高価である。そこで，非常に掛けて利用するには十分な強度である。フレームサ

安価な技術として，アミッド・スクリーンが登場しイズは，幅と高さがともに 1m となる。ている。青木氏によってアミッド・スクリーンの作

ここでは，スクリーンとして使用する網戸用ネッ成方法が公開されているが，ここでは，より簡易型，トを 3 種類用意し透過型スクリーンとしての性能をすなわち，スクリーンの製作過程において極力人力評価する。表 2 が，今回使用する網戸用ネットであを必要としない材料選びをする。アミッド・スクリー

る。これらはホームセンターなどで網戸張替用ネッン環境を実際に製作してその性能を評価する。表 1トとして販売されている。価格は寸法 (幅 91cm，高は今回製作するアミッド・スクリーンの材料一覧でさ 2m) で安価な商品では数百円程度である。アミッある。

ド・スクリーンとしてネットの色が黒色である「黒ネット」と灰色である「灰ネット」と今後呼称する網戸用ネットを今回使用する。これらは一般的に普表 1: アミッド・スクリーンの材料一覧

及している安価なネットである。「銀ネット」と名部品価格 (円)

個数

塩ビパイプ 13(1m)987

TS チーズ 13
TS エルボ 13

つマジックネットという商品であり昼間に家の中が383082

見えにくいと宣伝された商品である。網戸用ネット

銅管継手エルボ 15A

656

網戸用張替ネットている規格は 16～24 メッシュである。このメッシュ

300 − 1000

付けた網戸用ネットは銀色の表面と黒色の裏面をもにはメッシュサイズに規格がある。一般的に普及し規格は 1inch の網目の数を表している。
表 2: 網戸用ネット一覧

今回製作したアミッド・スクリーンのフレーム価
格は 1500 円程度であり非常に安価である。図 2 は表 1 で紹介した実際のフレーム材料である。

名称

材質

メッシュ規格黒ネット

ポリプロピレン24

図 3 は，実際にアミッド・スクリーンのフレーム

灰ネット

ポリプロピレンを組み立てた様子である。構成パーツと組み立て写

銀ネット

ポリエステル

2420

真から分かるように，フレームは運搬・保管等を考えてはめ込み式を採用する。これらのパーツは，水図 3 のフレームに表 2 の網戸用ネットを掛けることでアミッド・スクリーンが構成される。ここでは，この 3 種類のネットに対して透過型スクリーンとして利用可能かその性能を評価をする。定量的評価を用いた客観的な評価ではなく，写真画像を用いて主観的に評価する。
図 2: アミッド・スクリーン構成パーツ一覧

図 4 が今回の評価に使用した 2 つの表示テストパ137

香川高等専門学校研究紀要 4(2013)(A) パターン BALL

(B) パターン MIKU

(A1) 黒ネット(B1) 黒ネット(A2) 灰ネット(B2) 灰ネット(A3) 銀ネット(B3) 銀ネット

図 4: アミッド・スクリーンの表示テストパターン

ターンである。図 4(A) の一つ目のテストパターン
は，グラデーションを付加した 6 色 (青，赤，黄，紫，緑，白) それぞれの円により構成する。プロジェク
タによる透過型スクリーンを有効に利用するために背景色は黒色とする。図 4(B) は二つ目のテストパターンであり，3DCG アニメーション動画を作成するフリーのソフトウェアである MMD(Miku MikuDance) に付属の標準モデルデータである初音ミク
Ver2 を利用する。現在インターネット上のニコニコ動画や YouTube でアミッド・スクリーンの利用報告が多数なされているが，そのコンテンツのほぼすべてが MMD を用いた作品紹介である現状を踏まえて二つ目のテストパターンを MMD による 3DCG

図 5: 透過方式アミッド・スクリーンのテストパターモデルとする。この 2 つのテストパターンをそれぞン表示：(A)BALL と (B)MIKU

れ図 4 のように BALL と MIKU と呼称する。
アミッド・スクリーンを透過型ディスプレイとして利用するためのシステム構成は大きく 2 つの方式

図 5 が，透過方式アミッド・スクリーンに対してに分かれる。前述したように，アミッド・スクリーテストパターンを実際に投影した結果である。使ン技術はスクリーンとなる網戸用ネットへパソコン用したプロジェクタは前章と同じ RICHO の IP-

で作製・加工した映像をプロジェクタにより投影することで実現される。よって，「プロジェクタ」とSiO(PJWX5150) であり，アミッド・スクリーンから1.2m 後方に配置する。今回，網戸用ネットをフレー「スクリーン」と「システム利用者 (スクリーン閲

ムに洗濯ばさみで固定しているために，スクリーン覧者)」の位置関係により次の 2 つに方式が分かれにかなりの歪みが生じているが，本質的な問題ではる。一つはリアプロジェクションテレビと同様にスないためスクリーンの歪みを特に補正しない。図の

クリーンの背面からプロジェクタで投影する方式でように，3 種類のスクリーンに対してテストパターあり，位置関係は，(「プロジェクタ」,「スクリーン (A)BALL とテストパターン (B)MIKU を投影すン」,「システム利用者」) の順に並んでいる。このる。各画像中央に縦に筋が見られるのは，スクリー方式を透過方式と名付ける。もう一方の方式は，通ン中央部の歪みに伴い照度が高いためである。図 5

常のプロジェクタ利用と同様にスクリーンの前面方から分かるように，灰ネットは，テストパターンの向からプロジェクタで投影する方式であり，位置関発色が豊かで，かつ，スクリーン全体に渡り鮮明で係は，(「プロジェクタ」と「システム利用者」,「スあり，非常にアミッド・スクリーンとして有効であクリーン」) の順に並んでいる。この方式を反射方る。一方，材質やメッシュ規格が同じスクリーンで式と名付ける。

ある黒ネットはスクリーンの歪みの影響が非常に強次に，表 2 に示す 3 種類の網戸用ネットへ図 4 のいことが分かる。また，銀ネットは，スクリーン全テストパターンを投影してアミッド・スクリーンと体でテストパターンを視認することがほぼ不可能でしての性能を評価する。アミッド・スクリーンへのあり，アミッド・スクリーンとして実用化には耐え投影方法として，上述の透過方式と反射方式に対しない結果を得る。
図 6 は，反射方式アミッド・スクリーンに対するてそれぞれ評価する。

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清水共 ： 投影ディスプレイ環境の構築(A1) 黒ネット(B1) 黒ネット

図 7: 反射方式アミッド・スクリーンとゴースト映像(A2) 灰ネット(B2) 灰ネット

るリスクは存在しないが，スクリーンへ投影された映像が，スクリーンを透過して背面の壁等へゴーストとして投影される。図 7 は，反射方式においてゴースト映像が部屋の窓側へ映り込んでいる様子をを示している。画面手前の MIKU 画像はアミッド・スクリーン上の映像である。

(A3) 銀ネット(B3) 銀ネット4

図 6: 反射方式アミッド・スクリーンのテストパター

おわりに
本研究室で利用可能な 2 種類の投影ディスプレイ

ン表示：(A)BALL と (B)MIKU環境が構築されたことを報告する。球体投影ディスプレイ環境と透過型ディスプレイであるアミッド・スクリーン環境である。研究室の学生がこの二つのテストパターン投影の結果である。スクリーンとプロジェクタは透過方式と同様に 1.2m の間隔をとる。
透過方式と比較してスクリーンの歪みによる照度へ投影ディスプレイ環境を有効活用した研究・実験を行うことが今後の課題である。の影響がかなり低減されていることが分かる。評価
として，灰ネットは透過方式と同様にテストパター

参考文献

ンの発色が豊かで，かつ，スクリーン全体に渡り鮮ある。黒ネットと銀ネットを比較すると，ほぼ同等

1) 大畑正樹, 村上純一, 田嶋眞一, 西川和孝, 宮武
明義, 徳永修一, 白石啓一, 清水共, 村上浩, 河の発色を得ているがメッシュ規格の差により網目が口尚弘: ”高専生が教師役として活動する理科

粗いため画像の鮮明度において銀ネットが劣る。透

啓蒙イベント―地域連携型イベントチーム「ド過方式と比較すれば十分アミッド・スクリーンとしリームランド」の活動―” , 論文集「高専教育」て活用できるレベルである。しかしながら，灰ネッ第 33 号, pp.869-874 (2010 年 3 月)

明であり非常にアミッド・スクリーンとして有効でトの性能が非常に高いため，黒ネットと銀ネットを2) ”ダジック・アース”, http://www.dagik.net/使用するメリットは現在見いだせない。以上の結果(参照 2013 年 3 月 28 日)

から，灰ネットがアミッド・スクリーンの材料とし

3) 青 木 敬 士: ”ア ミッド ス ク リ ー ン 研 究 室”,
http://textalk.moe-nifty.com/amid/, (参 照て非常に優れていることが分かる。
投影方式に関しては今回のテストパターンの投影2013 年 3 月 28 日)

結果から次のようなデメリットが得られている。まず，透過方式に関しては，プロジェクタがスクリーン背面から投影されるためシステム利用者とプロジェクタとの位置関係によっては光源が直接目に入るためプロジェクタと利用者の位置関係を十分配慮する必要がある。一方，反射方式では直接光源が目に入139