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日本バーチャルリアリティ学会誌第 16 巻 3 号 2011 年 9 月

表現の幅を拡げる立体視特集 ■ 表現の幅を拡げる立体視

ゲストエディタ巻頭言

立体視の過去・現在・未来
小池崇文

日立製作所

TAKAFUMI KOIKE

1．はじめに言われているものは，左右の目に異なる映像，つまり両最初の立体視技術が発明されてから，すでに 170 年以眼視差を提示する方式であるが，この立体ディスプレイ上がたつ．立体視はとても古い技術であり，万博などのの中でも最も情報量が少ない方式であっても，2D の 2

展示会での立体映像だけでなく，雑誌の付録やシール，倍の情報を扱う必要がある．多眼方式やインテグラルイ

ポスターなども含め，読者の方々も，物心ついた時からメージングなどでは，数倍から数百，場合によって数千何らかの形で立体視技術に触れてきたと思う．30 年周倍の情報が必要となる．この今までよりケタ違いに多い期と言われているように，紆余曲折あったが，最近にな情報をどう取り扱っていくかが本質の一つ目であり，実り映画やテレビ，ゲーム機を中心に多種多様なコンテン用化に時間のかかった理由の一つでもある．
続いて，二番目の本質は，光の指向性を正確にコンツを楽しめるようになってきた．
では，立体視は，すでに過去の技術であるのだろうか ?

トロールし実現する光学デバイスである．立体映像をいや，もちろん，そうではないと断言したい．立体視実現するには，両眼視差であれ運動視差であれ，異なはようやく，1 世紀以上も前に発明された技術の普及る方向に異なる光を再現することが必要である．今まが始まった段階で，まだまだ未熟な技術であり，今後では，バリアやレンチキュラなどの静的な光学デバイ多いに発展の可能性がある技術，つまり古くて新しいスが主であったが，解像度や明るさの低下などを引き技術である．本巻頭言では，立体視の本質について述起こし，どうしても画質面で課題があった．最近になっべた後，立体視の歴史を振り返り，現状と，表現の可て，液晶でバリアやレンズを実現する技術が実用的に能性について述べる．

なり，裸眼立体映像の実用化に大きく貢献した．また，光学デバイスは，バーチャル（デジタルデータ）から2．立体視の本質リアル（現実世界）へ変換するインタフェースとして立体視とは，人間が立体知覚するための視覚的方法でも重要な役割を占めている．なお，光はカメラのように，あるが，一方で，現実世界の正確な光学的入出力も，技取得したデータを頑張って処理することはできず，ディ術の観点からの立体視と言えよう．

スプレイから出射したあとは制御が出来ないことが難筆者の，まだまだ短い（と本人は思っている）立体映しい点である．光学デバイスの分野では，負の屈折率

像研究の中で，立体視実現のための本質は次の三つの要を持つ物質など，メタマテリアルを中心に様々な新し素，1）膨大な情報 （ソフトウェア），2）光の指向性を正い光学材料が発見・発明されている．立体映像の研究

確にコントロールするデバイス（ハードウェア），3）人者にとっては，非常に期待が大きい．
三番目の本質は，人による知覚の要素である．立体による知覚（ヒューマン），が複雑に絡みあって構成さ視においては，知覚の中でも視覚を指すが，本原稿執れていると強く感じている．
まず，一番目の情報量の観点からは，当たり前である筆時にも，新しい錯視現象が発見されたというニューが情報量が 2D のディスプレイ・映像に比べて多いこと

スが流れており，人の視覚については，まだまだわかが挙げられる．メガネ方式を始めとするステレオ 3D とらないことも多い．どのような形であれ，人が立体知6

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表現の幅を拡げる立体視

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覚すれば良いとのスタンスに立てば，立体視を実現すり，この頃に，現在使われている立体視ディスプレイる技術は，もっと自由度が広がるであろう．実際に，の原理がほぼ出揃ったことになる．

DFD（Depth Fused 3D）方式は，二枚の液晶パネルやス

立体視ディスプレイの基本原理としては，デバイスのクリーンを少し離して設置し，前面と後面に出す映像違いはあれ，ここで紹介した各種方式からは大きくは進の輝度を調整することで，そのパネル間の任意の場所化していない．現在まで普及してこなかった原因は，コに定位する立体映像が提示可能な方式であるが，これンテンツも含めた周辺技術の未熟さのためであると考えは，錯視の一種とも言えるであろう．

られている．特に近年デジタル技術で扱えるようになったことも大きい．

3．立体視の過去〜情報技術との融合〜

皆さんがご存知のように，一般への普及は順風満帆

ここで，簡単に立体視技術の歴史を振り返っておきたではなかったが，過去にも，立体視は表現技術としてはい．映画やコンテンツの歴史などは既に様々に語られて多く用いられてきている．例えば，まだまだ実用化に程いるし，本特集でも森山氏に詳しく解説頂いているので，遠いと思われているホログラフィであるがデジタル（電研究者らしく，技術の観点から述べることにする．

子）ホログラフィの実用化が困難なだけであり，フィル

ま ず，1838 年 に Wheatstone に よ り， 最 初 の 立 体 視

ムベースのホログラフィは完成度が高く，表現技術とし技術であるステレオスコープが提案された．左右に対て早くから利用されている．実際に，1970 〜 80 年代に応する 2 枚の異なる絵を鏡で折り返すことで，左右の各地で展覧会が開かれるなどしている．筆者も，小中学目で異なる絵を見る方式で，いわば，HMD やメガネ生の頃に美術館の企画展示でホログラフィを見た記憶がを用いるタイプの立体視技術の元祖と言える．ステレ

朧気ながら残っている．

オスコープは，仕組み上クロストークが 0 であるため，

人 の 立 体 視 機 能 に 関 す る 研 究 は，1600 年 前 後 に現在でも立体視の実験に多く用いられている．なお，

Kepler が始めたとされており，歴史が古い．一方で，Wheatstone は，電気回路の教科書の始めに必ず登場す

情報理論的な研究は歴史がそれほど古くなく，1991 年

るあの Wheatstone である．に “Checker Shadow Illusion” などの錯視の研究で著名な

その後，しばらく空いて 1903 年に Ives により裸眼

Adelson と Bergen により，Plenoptic Function が提案さ方式の元祖であり，いわゆる二眼バリア方式と呼ばれれ，ようやく始まったと言える．Plenoptic Function はている Parallax Stereogram が発明されている．続いて，目に映る光を記述するための関数として導入され，光1908 年 に Lippmann に よ り Integral Photography が 提 案の出射位置を表す 3 次元とその方向を表す 2 次元とをされた．Integral Photography はハエの眼レンズ（レン合わせた 5 次元の関数である．この 5 次元に，色に対ズアレイ）を用いて写真を撮影する立体写真技術とし応する波長の 1 次元と，時間の 1 次元をあわせて 7 次て提案されている．撮影後に，フィルムを現像し，写元で Plenoptic Function と考える場合もある．Plenoptic

真を同じレンズアレイを通して閲覧すると，ちょうどは，ラテン語で “ 全ての（full）” を意味する Plenus

1 レンズが 1 視点に対応する多視点映像が観察できると Optic の造語であり，“ 全ての光 ” を意味する．一方仕組みである．この原理を応用した立体ディスプレイ

で，Hologram は，ギリシャ語で “ 完全な（whole, entire,はインテグラルイメージングと呼ばれているが，近年complete）” を 意 味 す る holo と “ 記 録 ” を 意 味 す る

では光線再生方式と呼ばれることも多い．1918 年にはgram の造語である．両者が同じような意味を持つこKanolt によって，Ives の Parallax Stereogram を拡張するとはとても興味深い． 1996 年には，5 次元から，位置形で，いわゆる多眼方式である Parallax Panoramagramを表す 3 次元のうち，奥行きに対応する 1 次元を減らが提案されている．少し離れて 1948 年に Gabor によっした，4 次元空間で記述する，4D Light Field が Levoyてホログラフィが着想されている．なお，Lippmann は，と Hanrahan に よ っ て 提 案 さ れ て い る．4D Light Field

カラー写真の改良でノーベル賞を 1908 年に受賞していは，元々は Image-Based Rendering の流れでの自由視点る．ホログラフィの中に，Lippmann Hologram という方映像のための方法であり，カメラを平面上に多数並べ式が存在しているが，後に，彼が過去に提案した写真て撮影する場合に対応するが，2000 年に Chai らによ方式がホログラフィの一方式と原理がほぼ同じである

り Plenoptic Sampling が提案され，多眼カメラのピッチことがわかり，この名前がついたそうである．1970 年と奥行解像度の関係などが示されて，さらに，同年に代にはボリューム方式の原型がいくつか提案されておIsaksen ら に よ り 4D Light Field と Integral Photography

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日本バーチャルリアリティ学会誌第 16 巻 3 号 2011 年 9 月

表現の幅を拡げる立体視との関連性が示されてから，これらの技術の立体視体映像が普及するにはまだまだ時間がかかる状態であ分野での重要性が急速に高まっている．最近では，ホる．デジタルホログラフィも精力的な研究が行われてログラフィの特徴である光の位相も扱えるように 4Dいるが，残念ながら，ホログラフィに関しては，アナLight Field を 拡 張 す る 議 論 も さ れ て お り，Plenoptic

ログからデジタルへの橋渡しがちゃんと出来ておらず，Display とも言うべき究極のディスプレイのための理論今後の研究に多いに期待したい．
立体映像と AR 技術との融合も様々に試みられてい的下地ができつつある．
ま た，Integral Photography や 4D Light Filed は， 撮 影る．残念ながら，現在の二眼方式などは視域の狭さから技術の新しい流れである Computational Photography にも視点やデバイスが自由に移動する AR 技術との相性は良

様々に応用されている．カメラとディスプレイは双対なくない．それぞれ最適な方式の検討や実装含めて，VR関係であり，この関係を利用した研究も多数行われてい学会に寄せられる期待は大きいと思われる．

る．一つのデバイスで立体映像の入出力が可能になる日
5．立体視の未来もそう遠くないと思われる．

〜道具から表現へ〜

従来，立体視技術は，あくまで映像を飛び出させる，4．立体視の現在〜普及期の始まり〜

奥行きを持たせる，といった道具の一種であった．対応

長年，アナグリフや偏光メガネを中心とし，立体映機器で専用メガネをかければ立体に見えますという具合

像は特殊なものとしての域を出なかったものが，ようやである．また，立体映像を導入する目的の多くは，驚き

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く，昨年の 3D 映画でのヒット作の登場やテレビの発売，や新鮮さであった．しかしながら，立体視の本質が分かっ

ゲーム機の対応が始まることによって，メガネ方式は普てくることで，表現技術として成熟してきているし，さ及期に入ったように思われる．メガネ方式は，解像度のらに新しい表現についても既に技術の芽は出ている．

劣化なくフル HD で 3D に対応したことの意義は大きい．

例えば，ステレオ方式であれば，原則として視点が3D 対応プロジェクタも容易に手に入るようになってき固定で，ある顔の位置からの立体映像しか提示できなたため，表現技術としては，誰でも利用可能な状態になっい．一方で 4D Light Field Display を考えると，観る角度たと言えよう．一方で，3D テレビの販売が思ったようによって違う立体映像を呈示できるので，不可能物体に伸びない，やはりコンテンツが不足であるなど，様々のような，今までのディスプレイでは不可能であった映な不安要因や不満がクローズアップされることも多い．

像を表現することが可能となる．筆者も，たまに座標系

実際に，筆者も，発売前から，「3D はテレビの付加機能を間違えて逆方向の視差を持つ立体映像を表示してしの一つでしかない」との声を技術者含めて多方面から聞まうことがあるが，これも現実に存在しえない映像であいており，関連研究者としては大きな期待をする一方で，る．また，構造色を持つ蝶の羽根の質感といった，本当過度な期待をするべきでないと感じている．しかしながの意味での質感の再現や，視点が自由に移動するようなら，映像機器の各種規格で 3D 対応が完了しており，徐々状況でのインタラクション技術との自然な融合も可能とに定着することは間違いないと思われる．

なる．ただし，質感に関しては，現状の最新立体ディス裸眼方式は，携帯機器を中心にラインナップが増え，プレイであっても，4D Light Field までの再現であって，ようやく受け入れられ始めている状況である．このこ

5D Plenoptic Function の再現が完全には出来ていない．とは，ディスプレイパネル自体の解像度の向上と，3D例えば，人体の皮膚で起こるような表面下散乱も厳密に専用パネルが作られるようになったことが大きい．今は 5 次元を必要とするため，現状の技術では再現が難しまでは，主にバリアが使われてきたため明るさなどがく課題もある．

課題であったが，最近では，明るさに優れる液晶レンリアリティが増すに連れて，サイズや現実との小さなズの開発もだいぶ進んでおり，今年末から来年にかけ差分の問題も課題となるかもしれない．ロボットや CGて液晶レンズを搭載した 3D 液晶が多く登場すると思わにおける不気味の谷現象と同様に，立体映像の不気味のれる．しかしながら，裸眼方式は，技術的困難度がディ谷が現れるかもしれない．元々は，ロボット工学者の森スプレイサイズに大きく依存するため，大型の裸眼立政弘先生が提唱した概念であり，ロボットの外見や動作が人間に近づくにつれて，ある時点で非常に不気味に感

1．ここでは現在の慣例にならって「3D」表記とするが，本巻頭言では「立じられる現象である．映像でも，映画などにおける CG体」と同じ意味である．

で描かれた人間にも同様な現象が起きたと言われてい8

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る．立体の場合は，例えば，あなたの良く知っている身違った良さがあり，是非，読者の方々にも機会を作っ

長 160cm の人物が 155cm で非常にリアルな立体映像とて実際に見ていただきたいと思う．

して目の前に現れたとしよう．この時，我々はどのように感じるのであろうか ? 映画館で感じられたリアリティ

7．おわりにが，同じコンテンツを家庭用 3D テレビでは感じられな立体ディスプレイとしては，今後，多眼方式，インいといった意見も聞き，非常に興味深い話題になるかもテグラルイメージングや超多眼，ホログラフィへとマしれない．

イルストーンがだいぶ見えてきた．実用化がすすみ，

このように技術制約や課題はあるが，立体映像は従来リアリティがますます上がっていくことは間違いないの飛び出し映像を飛び出し新しい表現の可能性を見せはであろう．

じめている．こうした技術を元に様々な作品が生まれる一方で，他の感覚とどのように融合していくかは大ことを楽しみしている．

きな課題である．様々な試みが行われているが，触覚の導入が難しいことは読者もよくご存知であると思わ

6．特集内容についてれる．テーマパークなどで飛び出す立体映像に子供た

まず，斎藤先生により，日本発で，非常にオリジナちが手を伸ばして触ろうとするのを見かけるたびに，リティの高い立体ディスプレイ技術である「レーザ励VR 学会の一会員として，何とか解決せねばとの気持ち

起プラズマによる空間立体描画」について解説いただになる．

く．非常に特殊なハードと，それを使いこなすための他にも，書割効果，箱庭効果など，以前からよく知ソフトウェア技術，アプリケーション例まで豊富な内られている立体知覚に関する現象について，十分な解容が述べられている．佐藤氏と高澤氏の「「花粉」の明がされてない状況である．こちらも精力的に研究は

3D データ化及び 3D 造形への試み」は野心的な試みで行われているが，人の視覚について，より多くの理解ある．人の目では簡単に見えない花粉の 3 次元構造を，が必要であろう．

様々な試行錯誤の上取得できたことは素晴らしい成果

今後は，超臨場感に対する取り組みが興味深い．高であり，3D コンテンツの可能性が大きく拡がることと解像度化などの高臨場感の方向性は，数値性能を高め，思う．森山氏からは，「3D / 立体視による作品表現の歴より忠実に光を再現するといった観点から，今後も重史と拡がり」と題して，1990 年代からの様々な試みに要であるのは間違いないが，それを超えた超臨場感について網羅的に解説いただく．本巻頭言でも述べていついても，研究の発展を期待したい．例えば，ある映るように，立体視は早くから表現手法として用いられ像を誇張して飛び出させたり，脳内で美化されているてきた．その歴史についてよく理解できると思う．森

過去の記憶の可視化など，取り組むべき課題は多い．

野氏には，「3D 作品『ドーン』にみる 3D 表現と技術」

以上，本巻頭言では，立体視の過去を振り返りつつ，と題して，実際の 3D 映像の制作について解説いただく．

未来への思いを馳せさせていただいた．本特集が古く制作プロセスや具体テクニックまで述べられており，て新しい技術である立体視分野へ興味を持つきっかけ

今後の 3D 映像制作に大いに役立つ内容である．西氏のになれば幸いである．

「日本発の 3D 立体視コンテンツを世界に」では，静止画の様々な 3D コンテンツについて紹介頂く．高精細な静止画 3D は，動画やインタラクティブコンテンツとは【略歴】
小池崇文 （KOIKE Takafumi）
日立製作所

横浜研究所

主任研究員

1995 年東京工業大学理学部卒業，1997 年東京大学大学院工学系研究科修士課程終了．1997 年日立製作所入社．
2009 年東京大学大学院情報理工学系研究科社会人博士課程終了．博士 ( 情報理工学 )．2009 年より現職．専門は立体映像技術全般とその応用．

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