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日本バーチャルリアリティ学会誌第 15 巻 2 号 2010 年 6 月

新しい飛躍の時代を迎えた複合現実感

特集 ■ 新しい飛躍の時代を迎えた複合現実感

ARToolKit：世界中で使われるマンモスツールの秘密と秘訣

加藤博一( 奈良先端科学技術大学院大学 )KATO HIROKAZU

今ものすごい AR ( 拡張現実感 ) ブームのようです．
当学会の主たる研究テーマの一つである AR は，Googleリブレーションする技術が必要になりました．そこで，マーカーをリアルタイムに画像処理し，その上に CG をで検索すると「Augmented Reality」で約 1,670 万件，「拡張現実」で約 236 万件がヒットし，YouTube には約 7 千重ねて出すようにしたのです．こうしたマーカーの認識件の動画がアップされている有様です．
その AR 分野で燦然と輝くのは，加藤博一先生が開発プルで，確実に動くことを重視しました．実際に動くよされた ARToolKit で，このツールの存在を知らない人はれでコンテンツ作ったら，外部にアピールできるね」と言い出して，1999 年の SIGGRAPH に楽しいデモを出すは，目新しい技術ではなかったのですが，なるべくシンうになると，周りの連中が喜んで，「これは面白い」「こいないと言っていいでしょう．いや，名前は知らなくことになり，そのプロジェクトが立ち上がりました．
ところが，僕は 1999 年に日本に帰って来て，すぐ広ても，あの黒地に白の正方形マーカーを見たことがあるはずです．世界中の研究者やアーティストに広く使われている実績が高く評価され，昨年，加藤先生は IEEE の島市立大学に移ったので，SIGGRAPH に出展するため

Virtual Reality Technical Achievement と日経 BP 技術賞とに，海を隔てた共同作業をやった訳です．ワシントン大いう二つの賞を受賞されました．海外の学会と国内の産学にいる連中は，アプリケーションやコンテンツしか業界から，ほぼ同時に表彰されるという事実が，このツー作らず，位置合わせ技術は持っていなかったので，そこルが果たした学術的意義と社会的意義を雄弁に物語っては僕がやるしかない．日々連携してやる訳には行かないいると言えるでしょう．
既に ARToolKit に関する報道や解説は沢山あるので，から，彼らが自分たちだけで使えるようにするには，あ本特集号では，開発者の加藤先生の生の声で，その開発る程度まとまった形で提供する必要があった．それで，1998 年に開発した技術をベースに，それなりに綺麗にと普及に関するエピソードを語って頂くことにしました．
［インタビュア：木村朝子 ( 立命館大学 )］位置合わせ技術をまとめ上げて，パッケージ化したのがARToolKit の始まりだったのです．
― 既に帰国されていたことが，良かったのでしょうか．
離れた所にいる人にも使えるよう，完成度の高いものをPart 1：ARToolKit の成り立ちと広まり提供された訳ですから．
そういうことになりますかね．よく ARToolKit はワシントン大学 HITLab で開発されたと報道されていま日本に帰ってきたゆえの完成度― この特集号では，他では読めない本音のお話をお加藤願いします（笑）
．まず，ARToolKit の歴史を振り返り，すが，実は僕が 1999 年に広島市立大学で作ったものです．最初，HITLab のホームページ [1] からダウンロー

その成り立ちからお話し下さい．
加藤 1998 年にアメリカのワシントン大学 HITLab に，ドできるようにしていたので，そういう誤解が生まれた

在外研究員として約 1 年間滞在する機会があり，そこで初めて拡張現実感 (AR) の研究に関わることになりましようです．
― その年の SIGGRAPH には，どんなものを出展された．光学式シースルー HMD を使った AR システムを作たのですか？

ろうとすると，上手く位置合わせができず，しっかりキャ加藤 日本的に言えば神経衰弱ゲームのようなものです．

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図 2 ARToolkit プログラミングの解説書

図 1 これが記念すべきエイリアンの襲来

カードを裏向きに置いておき，パッと表に向けるとそこにマーカーと漢字が描かれていて CG がその上に飛び出す ( 図 1)．二つのカードの上に出てくる CG に関連性があ意味か？」と言われてしまいました（笑）．

るものだと，近づけると CG に変化が起きます．例えば，ストで使う人も出て来ました．そして，PC やカメラがあるカードを表にするとエイリアンが，違うカードを表簡単に入手できるようになってからは，ホビーユースにも広がりました．ニコニコ動画とか YouTube にアップ

もともと研究者に使ってもらうことしか想定していなかったのに，特に予備知識なく使えたためか，アーティに向けると地球が映っていれば，近づけるとエイリアンが地球の周りを UFO に乗って回りながら攻撃します．
―

されているのも大半はホビーですね．そういう人向けに使い方を書いた本も出ています ( 図 2)．

CG を重ねて見るだけでなく，最初からそういうイ― ウチの大学では，学生実験にも使っています．

ンタラクションも実現しておられたのですね．

加藤

海外の大学の学生実験でも使われているみたいでもはや伝説のマンモスツール― 既に解説本も何冊か出ていて，世界中に広まっていす．プログラミング演習は生真面目な例題が多く，面白るようですが，現在の普及情況を教えて下さい．
加 藤 最 初 は HITLab の ホ ー ム ペ ー ジ だ け で し た が，を使うと「面白いことができる」と感じて，皆一生懸命

SourceForge という色々なフリーウェアをダウンロードできるサイトがあり，そこにも載せるようにしました [2]．

いモチベーションを与え，情報処理教育に貢献している

く感じない学生も多数いると思うのですが，ARToolKit
プログラミングをするので，そういう意味で，学生に良かなと思います．
― これまで，大きなバージョンアップは何回くらい

2004 年当時は 1 ヶ月で数百程度だったのに，2007 年あたりからググッと伸びました．最近は 1 ヶ月で約 1 万件，年間 10 万件くらい行っているようです．累計は約 30 万あったのですか？

くらいでしょうか．
― ひぇー，30 万件も！ ダウンロード数がそれなら，作って，2000 年，2001 年と続けて行く中で若干改良し実際のユーザはその数倍，体験者はもっといますね．ま格的に使われ出してからのバージョンアップはなく，10さにマンモスツールですね．

年前に作ったソフトウェアが今も皆さんに使って貰って加藤いるというのは，ある意味驚きです．

加藤 実はほとんどないですね．最初 SIGGRAPH 99 用にましたが，それはまだ余り普及してなかった頃です．本

サイズはそんなに大きくないのですが，ユーザの数は多いようです．この記事の題に「マンモスツール」

ただし，それとは別に商用版があり，そちらはバージョと書かれていたので気を良くしていたら，口の悪い先生から，「マンモス !? やがて絶滅して，化石になるというンアップがなされています．これは有償ソフトウェアなので，皆さんがダウンロードして使っているものとは，別バージョンです．また，ARToolKit から派生したものが色々あって，ARToolKitPlus [3] などですが，僕自身は関与していません．それをある種のバージョンアップだとも見なせますね．
もともとは C 言語で書いていますが，最近は Flash に移植したものも登場しています [4]．Flash を利用するのは Web コンテンツを作るデザイナやクリエータが多く，その業界の中で，AR に新しさを感じたのでしょうか，「マンモスツールは， やがて絶滅するそうです」

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日本バーチャルリアリティ学会誌第 15 巻 2 号 2010 年 6 月

Part 2：関連技術との比較
正方形は便利だが，黒縁は縁起が悪い？
― AR や MR の位置合わせ手法の研究は活発なようですが，ARToolKit の位置づけを，他の人工的なマーカーと比較してお話し下さい．
加藤

マーカーベース・トラッキングの中での位置づけをしろということですね．ARToolKit の開発は約 10 年前ですが，当時既にいくつか類似の提案はありました．
暦本さんが作られたソニーのサイバーコードはもう発表されていましたね．その中で ARToolKit の大きな違いは，

図 3 Hiro マーカー上にキューブが登場

マーカーのデザインやトラッキング技術の違いというよ
色々な Flash アプリが生まれて来ました．こうした環境り，ソフトウェアのパッケージとしての提供形態だと思の変化から，ますます普及するようになりました．
― ここまで広まった ARToolKit の成功要因は何だった

います．ソースコードを公開したので，誰でも好きに改のか，ご自分で分析してみて下さい．

良することもできたし，AR の位置合わせの仕組みを勉何を成功とするのかによりますが，これだけ沢強することもできた訳です．
ARToolKit は正方形のマーカーを使っていますが，同山の人に興味をもってもらったのには，最初に面白そう

心円パターンも以前から有ったし，円の中にパターンをなデモを見せ，きちんと宣伝したということですかね．
SIGGRAPH でのデモの効果は大きかったと思います．少し流行り出してからは，工学ナビというホームページ [5]描いたマーカーも登場しています．位置合わせには現実

加藤世界の特徴点を複数個見つける必要があります．正方形で紹介されたことも大きかったようです．研究者以外のや長方形は頂点から四つ情報が取れますが，円だと基本的には中心の 1 点しか取れないので，円形マーカーは複ホビーユースには，それでどんどん使われるようになっ数配置しないと位置決めできない．そうした実用上の利たということですね．
― AR や MR の魅力的なデモは沢山ありましたから，便性から，正方形マーカーが一番よく使われているのかなと想像しています．

やはり容易に使えるしっかりしたパッケージだったとい

その後の研究開発でもそれほど新しいものはなく，ロうことではないでしょうか．
僕もプログラミングのプロフェッショナルではな

バスト性の向上や，精度の向上に主眼が置かれています[6]．ARToolKit でも少し照明が変化すると，今まで出ていいのですが，整理したものを作る時の心がけとして，位た CG が出なくなったり，ちょっと指が被っただけで消え置合わせなどを知らない人が使うことを想定して作ったてしまうという問題がありました．CG がブルブル震えるというのはありますね．自分が使うためのツールとしてように見える現象を抑えるためのアルゴリズムの工夫な作ったのではなく，最初から予備知識のない，専門外のど，精度向上を図る研究も多く見られるようになってきま

アプリケーションだけを作る人たちに使ってもらうことを前提に整備したので，少し試しただけですぐ AR が実した．また，正方形の中のパターンの識別は，ARToolKit行できるようになっていました．
ARToolKit は基本的にはライブラリなのですが，サを識別できるような技術が登場しています．研究的には

加藤

では高々数十種類くらいが限界ですが，千種類のマーカーンプルプログラムもあり，simpleTest.c をコンパイルし大きな変化はなくても，マーカーをデザインし，配置し，AR の実用的な問題を解決してくれるサービスとして，ビて実行したら，Hiro っていうマーカーの上にキューブが出ます ( 図 3)．それができたら，それをベースに少しジネスにしている企業もいくつかありますね．
ARToolKit のマーカーは白黒がはっきりしたコントラずつ手を加えていけば，後は好きなようにカスタマイズできるようになります．少し C 言語をかじっていて，ストで，これを沢山使うとあまり見た目も良くありませ

OpenGL の概略が分かれば，あまり深く勉強しなくても，（笑）．そのためか，あまり景観に影響を与えないような色々自分なりの工夫ができたのだと思いますね．だかタイプのマーカーを使った位置合わせ技術というのも研ら，マーカーの中のパターンは何でもいいのですが，皆さん Hiro と書いたマーカーを必ず使い，中にはこれ究されるようになってきています．

を使い続ける人もいるので，このマーカーが僕以上にマーカーは永久に不滅です― マーカーレス手法に関しては，どう見ておられますか？

ん．日本だと，黒縁というのは縁起が悪いと言われます

有名になっています（笑）．

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加藤JVRSJ Vol.15 No.2 June, 20101989

人工的なマーカーを使わずに，自然特徴だけで簡単に位置合わせできるなら，それに越したことはないのは誰でも分かりますね．僕自身も勿論マーカーレス技術の研究はしていて，2003 年頃から論文発表 [7] もしているのですが，どうも ARToolKit の印象が強くて，マーカーだけだと思われているようで ……（笑）
．
古くからマーカーレスの研究は沢山あり，マーカーではない普通の紙をパッと出して，そこに CG を表示させる完成度の高いものもあります．携帯電話でもリアルタイムで動くものもできています．しかし，いきなり屋外

図 4 マーカーをつけた Paddle で家具を操作＊口絵にカラー版掲載に出て，マーカーを全く使わずに確実に位置合わせしよ
うとなると，簡単ではありません．そのためにビジョンフェースの実現方法としての使い方も残るんじゃないか

技術だけではなく，GPS と組合せてセンサフュージョと考えています．

ンでやる方法が研究されています．
― PTAM が話題のようですが ……．

Part 3：AR ブームをどう見るか

加藤 オックスフォード大学で開発された手法で，ParallelTracking And Mapping の略ですね．マーカーレスの手法

初音ミクで騒がれると不機嫌に― 今の AR ブームは，どう見ておられますか？

としては，他の研究と大差ありませんが，事前の準備が不要というのが大きな特徴かと思います．この PTAM も加藤

最 近 の ブ ー ム に は， 二 つ の タ イ プ があります

ARToolKit と同様，ソースコードが公開され，ダウンロードして利用できます [8]．ダウンロードしてインストール

ね．一つは，さっき話した面白いコンテンツをホビーですれば，準備なしですぐに位置合わせができるというと登場させたり，自分の好きなキャラを実際の机の上に登ころから，人気が出て広まっているようです．
今も世界中で研究されていますが，現状のマーカーレ場させたり，CG コンテンツの新しい楽しみ方として面白がられているようです ( 図 5)．ARToolKit を使うだけでスのトラッキングは，どんな環境でも使える万能の方法なく，物理シミュレーションのエンジンを組み込んだり，はなく，精度的にも十分良いものは実現できていないの踊らせるためのモーションデータも提供したりとか．相で，今後もまだまだ研究が続くと思います．それを見越当気合が入っていますね．YouTube やニコニコ動画を見して，いま複合現実感研究会では位置合わせ手法のベンると，完成度の高いコンテンツが多いのに感心します．

チマークテストのやり方やテスト用データを検討しています．TrakMark というのですが，この特集号でも解説

そういう趣味の世界に刺激されてか，広告媒体としてAR コンテンツ作成を請け負う会社も，何社か出て来たがあるはずです．

ようです．

作っている世界です．バーチャルタレントの初音ミクをそうしてマーカーレス技術がどんどん進んでくると，マーカーを使う技術はもう不要かというと，そうはならないと思います．マーカーレスの完成度がいかに上ろうとも，人工的なマーカーも残るはずです．マーカーはコンピュータのためだけでなく，人間のためのマーカーでもあるからです．分かりやすいマーカーがないと，どこに情報が隠されているのか分からない．マーカーがあれば，そこを見ればコンピュータの中の情報が重なって出て来るというのが一目瞭然なので，そういう使い方は残ると思います．
もう一つ考えられるのは，3 次元ユーザインタフェー

図 5 AR ブームを巻き起こした大スタースとして，この種のマーカーを使うやり方です．僕の研究としては，Magic Paddle [9] と名付けたデモシステ

もう一つのブームというのは，携帯電話を使った利ム ( 図 4) で，しゃもじ状のデバイスの表面にマーカーを貼り，それを対話デバイスとして使いました．3 次元マ用形態ですね．もう携帯電話にカメラがついているのは当たり前で，最近は GPS やコンパスなども付くようウスのような機能を持たせた訳ですが，こうしたインタになりました．となると目の前の映像は画面に映せる

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し，大体の位置も分かるので，その場所に応じた情報を重ねて出せる．携帯電話のアプリとしては，何か他と差別化したいという点で，AR が注目されるようになったのかと思います．特に，iPhone のアプリとして，セカイカメラ [10] がインパクトを与える登場の仕方をしたので，注目を集めましたね．もう日本だけのブームではなくて，刺激されて，ヨーロッパでもアメリカ「初音ミクが出て来るのは， AR の本来の姿じゃないですよ」

でも似たブームが始まっているようです．
ブームで話題になるのはいいのですが，最近のクリエータのやっているホビーは，実写と CG の合成技術でるべきだし，小さなモニターがついたデバイスをかざして，そこに AR の結果が表示されるというのは，かなりあっても，それが本当に AR なのか少し首をかしげたくなります．本来の AR を目指してきた者からすると，初のギャップがあると感じています．モバイル AR もかな

音ミクを出してワァーワァー騒ぐことを目指していた訳

究極の形，理想形に近づくことにはならないと思います．
もう少し HMD の研究開発が進み，AR/MR 用の良いり進んで，役に立つ使い方はされるでしょうが，AR のではないという思いもあります．技術をアピールするために，我々も SIGGRAPH でエイリアンを出していたか

HMD ができてくれたらと思っているのですが，これら，偉そうには言えないんですが（笑）
．
― どういうところを目指されていたのですか？

は誰が研究するのでしょうねぇ？ 僕らもそういうとこ

それは，AR とは何なのかという原点に戻って来ろからきっちりと研究しないと行けないのでしょうが，HMD はそれができる人にやってもらいたいなという想ます．
「拡張現実」という言葉の通り，AR は現実を拡いはありますね．最近 HMD の進歩がほとんどないのが張すること，我々の日常生活の場である実世界の中での活動をサポートしたいという想いがあったからです．そ残念です．
― その点に関しては，歴代委員長の座談会も全く同じれは，工場での組立て作業や点検作業であったり，医療意見だったようです．もし今の携帯電話での AR ブームでの診断のサポートであったり，何か現実世界の困難な仕事の支援をしたい，役立てたいという想いが強かったが火付け役になって，HMD 開発が見直されればいいですが，逆に AR はこの程度のものかと思われて，そこで訳です．別に初音ミクが出てきて，我々の日常生活での終わってしまうと残念ですね．

作業が支援される訳ではない．中にはそれで潤いを感じ加藤る人もいるでしょうから，少しは役立っているのでしょ

研究者としては，やはり我々がどんどん技術を積み重ね，うが，やっぱりこういう騒ぎばかりだと，当初の意図とはだいぶ違うなと ……．

理想形に近づくよう研究して行くべきですね．そうなって初めて AR 本来の特長が現れて，世の中を良くする技―術になるのだと思います．

加藤

ブームになればなるほど加藤先生が不機嫌だと聞い残念というより，ブームのあるなしにかかわらず，ていましたが，その理由がわかりました（笑）
．

Part 4：AR 研究の進むべき道

本来はハンズフリーであって欲しい
加藤

無政府状態には情報フィルタリングを― 理想形に近づくためには，日本や世界の AR/MR 研

もう一方のモバイル端末のブームの方も，それで携帯電話に色々なセンサがつくのはいいのですが，手に何かを持って，かざして見るというやり方は，AR とし究はどこに向かうべきでしょうか？ あるいは，当学会の SIG-MR の委員長として，どういう方向に誘導して行ては不本意だし，我々の活動や作業の支援には限界がありますね．本来 AR 技術が持っているコンセプトを満たかれるおつもりでしょうか？
加藤 AR/MR 研究の最先端は，これまで重心がかなりしていないし，潜在能力の全てを引き出せるわけではな
いと感じます．
そもそも AR や MR は，ヘッドマウントディスプレイトラッキングに寄っていましたね．それも大事ですが，のようなデバイスを使って，普通にしていても，まさに移してもいいのではと思っています．そうしないと，本この目の前に情報や物があるように見えることを目指し当に使える技術として育って行かない気がします．実問てきたのです．HMD をかけるのも煩わしいことは事実ですが，本質的には AR はハンズフリーで自然な立体視題に直面してこそ，重要な研究課題が見つかり，解決策ができる形態です．究極の形は HMD もない方がいいでその一つとして，情報フィルタリングもしっかり考えるべきですね．今のモバイル機器での AR でオモチャもう少しアプリケーションを意識して，そちらに重心をも見つかり，発展するはずです．

すね．手に持つなら，何か別の対話機能のデバイスであ20

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2191のようなアプリケーションが始まっていますが，AR で確実にそういう風潮が感じられますね．

重ねて見る情報を取捨選択してくれるメカニズムがないと，利用者は混乱するだけです．例えば，いまの Web研究課題の一つとして挙げただけです．AR 技術が情報コンテンツが何でこれだけ伸びたかと言えば，Googleを提示するプラットフォームとなって行くには，そうしのような情報検索のツールが頑張っていて，それを誰でた要素技術や関連技術を整備して，アプリケーションをもが普通に使えているからです．情報を探してくれると開発する人が適宜使い分けできるようなレベルにまで到同時に，大事なものをしっかり順位付けしてくれている．

達させる必要がある．研究している人間が言うのも変でそれが有り難いわけです．
― セカイカメラのエアタグなど，皆が勝手に登録するので，無政府状態で無茶苦茶になっているという意味ですが，その意味では，まだこの分野は未成熟です（笑）
．
― まだ化石になるには早過ぎるのですね（笑）
．
加藤 VR 学会の中で SIG-MR ( 複合現実感研究委員会 )すか？

を中心に，MR のコミュニティが出来上がっていますが，

加藤

情報フィルタリングは，これから取り組むべき沢山のそうです，そうです．AR で情報を重ねて表示す研究者だけでなく，もう少し色々な分野の人にこの輪のる機能だけをリリースしても，コンテンツがあまりにも中に入って来てもらい，皆で一生懸命この分野を盛り上膨大になってくると，管理し切れなくなる．AR のアプげて行きたいと考えています．

リケーションを提供するなら，表示する情報を取捨選択
参考文献 / URL[1] http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/[2] http://artoolkit.sourceforge.net/

できるフィルタリングの機能を一緒に組み込んでおくべきだと思います．
もう少し正確に言うなら，AR での情報の出し方は 2[3] http://studierstube.icg.tu-graz.ac.at/handheld_ar/artoolkitplus.php[4] http://www.adobe.com/jp/newsletters/edge/february2009/

つに大別できます．一つは，工場での組立てやミュージアムでの案内のように，限られた場所での限られた用途

articles/article1/index.html[5] http://kougaku-navi.net/

でのアプリケーションには，コンテンツも一緒に仕込んでおけばいいわけです．どの場所でどういう状況で何を出すかを , 予め決めておいて作り込めば済みます．もう[6] 加藤博一：AR/MR における幾何位置合わせ手法のの場合には，全部画面に出て来ても困るし，大切な情報

現状 − 人工マーカを使った手法の研究動向と課題 −，第 14 回日本 VR 学会大会論文集 (2009)[7] H. Kato, K. Tachibana, M. Billinghurst, M. Grafe: “Aだけを選り分ける情報フィルタリングの機能が不可欠だ

Registration Method Based on Texture Tracking Using

一つは，さっき出たエアタグのように，誰もが好き勝手に色々な情報をどんどん登録できるような世界です．こARToolKit,” Proc. Augmented Reality Toolkit Workshopと言っているわけです．
― ビューマネージメント機能が必要だということです(ART03), pp. 77 - 85 (2003)[8] http://www.robots.ox.ac.uk/~gk/PTAM/

よね？
加藤[9] H. Kato, M. Billinghurst, I. Poupyrev, K. Imamoto, K.

いや，ちょっと違います．ビューマネージメン

トは表示すると決まった情報の見せ方ですから，それ以Tachibana: “Virtual Object Manipulation on a Table-Top

前にまず情報の取捨選択の仕組みが要ります．ビューマ

AR Environment,” Proc. Int. Symp. on Augmented Reality(ISAR 2000), pp. 111 - 119 (2000)[10] http://support.sekaicamera.com/

ネージメントはそれからの話で，見やすいように見せるとか，網膜には映っていても人間に理解できないと困るので，見やすいように見せるとか，見せ方の工夫や演出法の研究です．光学的整合法も関係してくるので，これは AR というより MR 寄りの技術になりますね．

【略歴】

化石になるにはまだ早い

大大学院修士課程修了．1989 年同助手．1996 年講師．
1998 年ワシントン大学 HIT Lab 客員研究員．1999 年広加藤加藤 博一（KATO Hirokazu）
1986 年大阪大学基礎工学部制御工学科卒業．1988 年同

本当に言いたかったのは，AR や MR にはまだまだ研究すべきことが一杯あるということです．これだ
け ARToolKit が広く使われ，マーカーレスもある程度で島市立大学情報科学部助教授．2003 年大阪大学大学院

きて，PTAM もダウンロードできるようになったことか

基礎工学研究科助教授を経て，2007 年奈良先端科学技術大学院大学情報科学研究科教授．博士 ( 工学 )．拡張現ら，AR 技術の成熟度はかなりのところまで来たと考え実感，ヒューマンインタフェースの研究に従事．本学会る人が結構いるのです．VR 学会の会員はそうではないでしょうが，最近 AR/MR に興味をもった一般人には，複合現実感研究委員会委員長，ヒューマンインタフェー
ス学会，電子情報通信学会，IEEE 等各会員．

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