ARもVRもMRもまとめてドーン

Satoshi Maemoto
Satoshi MaemotoDeveloper of Mixed Reality. at HoloLab Inc. / T.M.C.N / SystemFriend Inc.
ARもVRもMRも
まとめてドーン!
株式会社ホロラボ
一般社団法人T.M.C.N
株式会社システムフレンド
前本 知志
・KINECTやHoloLens等のセンサーデバイスを使ったアプリ
(イベントコンテンツ、画像処理、画像認識、医療系)
ARアプリ、VRアプリ、MixedRealityアプリなどを作っています。
http://www.systemfriend.co.jp/kinect_nui https://youtu.be/ZSXwhj8HqkE
・株式会社ホロラボ Co-founder(共同創設者)
http://hololab.co.jp/
・TMCN (Tokyo MotionControl Network) Co-founder(共同創設者)
https://www.facebook.com/TokyoMotioncontrolNetwork
・著書「Intel RealSense SDK センサープログラミング」
https://www.shoeisha.co.jp/book/detail/9784798139630
・Microsoft MVP for Windows Development
https://mvp.microsoft.com/ja-jp/PublicProfile/5002154?fullName=Satoshi%20%20Maemoto
前本 知志
2
https://www.facebook.com/TokyoMotioncontrolNetwork
http://peatix.com/event/259305
このあとすぐw
KINECT と Unityで
いろいろ作ってきました
ダンス系コンテンツ
 アキバで学べるパーティAKIPARTY vol.3 ~くりすますだお☆~
オタ芸とめっちゃ合う
(横浜 岩崎学園ISCプログラミングコンテスト)
https://youtu.be/ivL6ZxukTlo
http://www.systemfriend.co.jp/charamirror
ユニティちゃんと踊れる!
抱っこだってできる!
2015/08/28
CEDEC 2015
https://youtu.be/ZSXwhj8HqkE
現実空間とCGのMix -> MixedReality
https://youtu.be/YxCGnmfChKk
KINECTを使った
MixedReality
実現に必要となった考え方
現実世界と仮想世界の
座標系を合わせる
 KINECTの3D骨格情報を取得(メートル座標系)
 Unity座標系と対応させる
(1Unity=1メートル設定で考える)
X
Y
Z 1メートル
↓
1Unity
現実世界と仮想世界の
カメラ位置と方向をシンクロさせる
 KINECTのリアル設置位置とUnity内のカメラ位置、角度、視野を合わせる
 KINECTの場合SDKのCoodinateMapperを駆使しリアルカメラ映像とCGのシンク
ロを取る
<三種の神器>
• メジャー
• 養生テープ
• 三角関数
3Dモデルを操る(オプション)
 KINECTで取得した骨格情報をリアルタイムに3Dモデルのリグに反映してみると…
このコンテンツは、『ユニティちゃんライセンス』で提供されています。
たのしいことになったw
https://youtu.be/M8e9mCI-u80
さらに…
リアルとバーチャルの重なりを考慮する
 KINECTのDepthとCGのZバッファをGPUで高速に比較し物体の前後関係を判定
し表示する
GPUでの処理 – UnityでShaderを書く
 基本的にはこんなに簡単
if (KINECTのDepth値<CGのZバッファ値)
{
return KINECTのColor;
}
else
{
return CGのピクセル;
}
だが言うは易し…
発生する課題
 スムーズな体験をするためには秒間30フレームを下回らない処理スピードを保
持する
 メインメモリ→GPU転送は低速だが、下記は転送しなければならない
1. RGBカラー映像(1920x1080 Full-Color Full-HD)
2. KINECTのDepthデータ(512×424)
3. RGBとDepthのマッピングデータ(1920x1080 )
 Zバッファに書き込みをしないshaderを使っているオブジェクトやパーティク
ルは表示されなくなる
異なる世界をMixするには
モノサシと基準を一致させる
超重要!
AR・VR・MR
(xR)
知っておくと頭が良さそうに思われる?表
日本語名 見分けるポイント 必要な処理能力
AR(エイアール) 拡張現実 カメラ映像で現実世界が見え
る
CGに自分の手をかざすと絶対
手より前にCGが表示される
低
VR(ブイアール) 仮想現実 宇宙とか体内とか女の子の部
屋とか、ありえない場所に放
り込まれる
振り向くとゾンビがいる
中~高
MR(エムアール) 複合現実 カメラ映像または普通に眼鏡
越しで現実世界が見える
CGに自分の手をかざすと手よ
り前のCGは見えるし、手より
奥のCGは手に隠れる
中~高
これらは基本的には現実と仮想の比率が変わるだけで同じものです。
この表は学術的には正しくないですが、普通人に知ったかぶりするには十分です。
まとめてドーン!
AR・VR・MRデバイスに関わらず、
“マルチデバイス”で
現実世界と重ねあわされた世界
を同時に体験するために必要な考え方
これはパラレルワールドをつくる話です。
要はこういうのが作れる
HoloLensのSharing
通常のコンテンツ
O
各デバイスで固有の仮想空間が作られ
るデバイスローカルワールド。
各世界同士の関連はない。
O
O
単一の世界をシェアするには
O
P1
P2
P3
世界の絶対中心Oを定義し、
そこを中心とした基準座標系を定義する。
各デバイスは自分が世界のどこにいてどこを見つ
めているかがわかっている。
めざすもの
O
O
O
課題
デバイスはそれぞれが原点Oとなってそれぞれの座標
系で世界を見つめてしまう。
→現実空間と位置が合わせられない
まずは
基準座標系を定義する
O
床面に原点Oを定義する。
Oから赤マーク方向のベクトルが
世界の前方と決める。
青マーク、緑マークは後述するカメ
ラ位置逆計算のための補助マーカー
である。
O
KINECTのカメラ映像からKINECTが
原点Oに対し3次元的にどの位置に配
置され、どこを注視しているのかを
逆計算する。
※これはGPSの測位計算と似てる計算方法
みたいです。
算出にはカメラから最低3点への距離情報が
必要です。
O
http://www.systemfriend.co.jp/node/708
https://youtu.be/WY2PDLq2dzo
X
X
X
カメラと点の距離を半径とした3球の交点を求めるとそれがカメラの位置となる
回転は3点でできる面の法線ベクトルNをもとに算出する。
N
P1
KINECTを使って世界の中心と座標系が決定できた( ^ω^ )。
O
他のデバイスを
世界に参加させる
P1
参加デバイスに共通世界の中心と向きのベクトルを教えてあげる。
各デバイスは世界の中心の見え方から自分の位置を逆計算しつつ
コンテンツを表示する。
O
HoloLensの場合
世界の中心点と世界の向きを定義するARマーカーを
Vuforiaで認識し世界にJoinする。
Google Tangoの場合
世界の中心点と世界の向きを定義するマーカーをタップして世界にJoinする。
(VuforiaとTango Cameraが同時に使えなかったので教えてエロい人!)
Android!!
その他のデバイス
 HTC VIVEやOculusのようなポジショントラックでき
るコントローラーがあるデバイスは世界中心にコン
トローラーを置いてキャリブレーションできる
 スマホはARマーカーを認識してExtended Trackingを
有効にすれば誤差は生じるがキャリブレーション可
能
自分が中心だったデバイスが、
ひとつの世界を覗く覗き窓に
役割を変えた
https://youtu.be/kfslVIxSV-k
https://youtu.be/O9F4Pi1R6xE
https://youtu.be/Fm8khHTCp24
 AR,VR,MRの違いはあれど仮想空間または現実世界に
仮想世界を重ね合わせてみることに違いはない
 現実世界はたった一つしかないのだから、そこを基
準に仮想世界を作り重ね、デバイスは世界をのぞく
のぞき窓になればよい
 基準作りが大切
 各のぞき窓が世界をどのように眺めているかが判断
できれば一つのものを様々なデバイスから同時に見
たり、操作ができる
まとめ
http://satoshi-maemoto.hatenablog.com/entry/2016/12/30/182332
http://holomagicians.azurewebsites.net/
http://hololab.co.jp/
https://github.com/HoloMagicians/
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ARもVRもMRもまとめてドーン