JP2017146830A - Texture presentation device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、観察者に対して仮想空間中に表示するオブジェクトの質感を提示する質感提示装置および方法に関する。 The present invention relates to a texture presentation apparatus and method for presenting the texture of an object to be displayed in a virtual space to an observer.
バーチャルリアリティの分野では、観察者に対して仮想空間中に提示したオブジェクトの実在感を向上させるため、オブジェクト映像の提示と同時に、触覚提示装置を用意し、観察者が仮想オブジェクトに触れたことを検知して、オブジェクトの凹凸感など、あたかも本物のオブジェクトに触れているような刺激を呈示することが行われる(例えば特許文献1)。 In the field of virtual reality, in order to improve the realism of the object presented to the observer in the virtual space, a tactile presentation device is prepared at the same time as the object video is presented so that the observer touches the virtual object. It is detected and a stimulus such as a feeling of unevenness of the object as if touching a real object is presented (for example, Patent Document 1).
また、温度を制御する装置を用意し、オブジェクトに触れたときの温冷感を提示するものもある(例えば特許文献2)。 In addition, there is a device that prepares a device for controlling the temperature and presents a thermal sensation when the object is touched (for example, Patent Document 2).
しかしながら、現実の物質に触れた時の温冷感は、素材の材質や観察者の置かれた環境によって変化する。そのため、オブジェクトごとに決められた温度を提示するだけでは、低温下に置かれた金属や、高温下に置かれた木材などに触れたときに受ける質感を十分再現することができない。 However, the thermal sensation when touching an actual substance changes depending on the material and the environment where the observer is placed. For this reason, simply presenting the temperature determined for each object cannot sufficiently reproduce the texture received when touching a metal placed under a low temperature or wood placed under a high temperature.
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、素材と観察者の置かれた環境とに応じた実在感を向上できる、仮想空間内のオブジェクトの温冷感を与える、質感再現装置および方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and can provide a texture reproduction device that can improve the sense of reality according to the material and the environment in which the observer is placed, and can provide a thermal sensation of objects in the virtual space. And to provide a method.
このような目的を達成するための本発明の第一の態様は、固体素材を仮想的に提示する質感提示装置であって、固体素材ごとに、固体素材の映像を生成するための情報と、固体素材の熱浸透率を含む情報とを記録したデータベースと、固体素材の選択を受け付ける手段と、選択された固体素材についての映像を生成するための情報を、データベースから取得し、選択された固体素材の映像を生成し、当該映像を表示する機構と、気温計と、選択された固体素材についての熱浸透率を含む情報を、データベースから取得し、気温を気温計から取得し、選択された固体素材についての熱浸透率を含む情報と、気温とから、選択された固体素材に触れたときに人体が受ける温度を再現し提示する機構とを含む、質感提示装置である。 A first aspect of the present invention for achieving such an object is a texture presentation device that virtually presents a solid material, for each solid material, information for generating an image of the solid material, A database that records information including the thermal permeability of the solid material, a means for accepting selection of the solid material, and information for generating a video about the selected solid material are obtained from the database, and the selected solid Information from the database, including the mechanism to generate and display the video, the thermometer, and the heat penetration rate for the selected solid material, the temperature from the thermometer, and the selected It is a texture presentation apparatus including a mechanism for reproducing and presenting a temperature received by a human body when touching a selected solid material from information including a thermal permeability of the solid material and an air temperature.
本発明の第二の態様は、固体素材を仮想的に提示する質感提示装置のコンピュータが実行する質感提示方法であって、固体素材の選択を受け付けるステップと、固体素材ごとに、固体素材の映像を生成するための情報と、固体素材の熱浸透率を含む情報とが記録されたデータベースから、選択された固体素材についての映像を生成するための情報と熱浸透率を含む情報とを取得するステップと、データベースから取得した選択された固体素材の映像を生成するための情報から映像を生成し、当該映像を表示するステップと、気温計によって気温を測定するステップと、データベースから取得した選択された固体素材の熱浸透率を含む情報と、気温を測定するステップにおいて測定した気温とから、記観察者の選択した固体素材に触れたときに人体が受ける温度を再現し提示するステップとを含む、質感提示方法である。 A second aspect of the present invention is a texture presentation method executed by a computer of a texture presentation device that virtually presents a solid material, the step of accepting selection of the solid material, and an image of the solid material for each solid material Information for generating an image of the selected solid material and information including the thermal permeability are obtained from a database in which information for generating the information and information including the thermal permeability of the solid material are recorded. Generating a video from information for generating a video of the selected solid material acquired from the database, displaying the video, measuring the temperature with a thermometer, and the selected acquired from the database Touch the solid material selected by the observer from the information including the thermal permeability of the solid material and the temperature measured in the step of measuring the temperature. And a step of reproducing the temperature of the body is subjected presenting a texture presentation method.
本発明によれば、素材と観察者の置かれた環境とに応じた温冷感を提示することで、より実在感のある仮想オブジェクトを提示することができる。 According to the present invention, it is possible to present a more realistic virtual object by presenting a thermal sensation according to the material and the environment in which the observer is placed.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る質感再現装置の全体の構成図である。質感再現装置は、オブジェクトとその表面素材とを表示する映像提示部100と、温度を制御して観察者に温冷感を提示する温度提示部101と、観察者周辺の気温を測定する気温計102と、素材の映像と接触温冷感を提示するために必要な情報を保存した質感データベース103と、それらを制御する制御部104とから構成される。映像提示部100は、例えば、タブレット型コンピュータの表示画面、ヘッドマウントディスプレイを使用する。温度提示部101は、例えばペルチェ素子を使用する。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a texture reproduction apparatus according to an embodiment of the present invention. The texture reproduction device includes an
図2は、質感データベース103に記録する質感情報一覧の一例である。質感情報一覧は、質感データベース103の検索キーとなる素材名200と、映像提示部100に出力する素材の映像を生成するための映像生成パラメータ201と、温度提示部101で制御する温度を計算するために使用する温冷感再現パラメータ202とから構成される。映像生成パラメータ201は、例えば、3Dオブジェクト、オブジェクトへマッピングするための素材表面の反射マップや法線マップなどである。温冷感再現パラメータ202は素材の熱浸透率を含む。
FIG. 2 is an example of a texture information list recorded in the
図3は、温冷感提示装置の概念図である。温冷感提示時には、観察者の指や掌など、皮膚300を温度提示部101に接触させる。制御部104は、気温計102にて測定した周囲の気温301と、質感データベース103に記録された温冷感再現パラメータ202とに基づいて、接触温度302を計算し、温度提示部101の温度を調整し、観察者の皮膚300へ提示する。
FIG. 3 is a conceptual diagram of a thermal feeling presentation device. When presenting the thermal sensation, the
図4は、制御部104が行う質感提示処理を示すフローチャートである。観察者から素材名200の指定を受け付けると(S100)、制御部104は質感データベース103から、指定された素材名200に該当する映像生成パラメータ201と温冷感再現パラメータ202とを取得する(S101)。映像生成パラメータ201より、提示映像を生成し(S102)、映像提示部100より出力する(S103)。一方、気温計102により観察者周辺の気温301を計測する(S104)。温冷感再現パラメータ202と気温301とから接触温度302を計算し(S105)、温度提示部101が接触温度302となるように、温度調整する(S106)。なお、ステップS100において、素材名200の指定の方法は、多様なユーザーインターフェイスで実現でき、とくに限定されない。また素材は、観察者が選択するのではなく、予め所定の素材が定められていても良い。
FIG. 4 is a flowchart showing the texture presentation process performed by the
図4のS105における、固体素材に触れたときの接触温度302は、梅原半二、「人間工学の周辺散歩」(人間工学、Vol.11、(1975)、No.4)に開示の方法で求めることができる。すなわち、2つの固体物体の接触直後の温度T0はT0=(b1*T1+b2*T2)/(b1+b2)として表され、それぞれT、bは接触前の素材の温度と、熱浸透率である。b1を素材の温冷感再現パラメータ202として、T1を気温301とし、b2を人間の皮膚300の熱浸透率、T2を体温として、計算されるT0を接触温度302とする。
The
素材の熱浸透率は既存の方法、例えば、特許第4980147号公報に開示されている熱物性測定装置にて事前に測定しておく。人間の皮膚300の熱浸透率も、例えば、上述の「人間工学の周辺散歩」に開示された手法(接触法)にて測定しておく。観察者の体温は、例えば、人間の標準的な体温とされる36.4℃として良い。
The heat permeability of the material is measured in advance by an existing method, for example, a thermophysical property measuring apparatus disclosed in Japanese Patent No. 4980147. The heat permeability of the
本発明の具体的な実施例を図面に基づいて説明する。 Specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図5は、実施例1で用いる質感再現装置の装置図である。本実施例では、質感再現装置は、制御部104が組込まれたタブレット型コンピュータ500において、表側に映像提示部100があり、裏側には温度提示部101が取り付けられて構成される。また、裏面または表面に気温計102を取り付けている。質感データベース103は、タブレット型コンピュータ500に保存されていても良いし、ネットワークを経由して外部から取得しても良い。
FIG. 5 is a diagram of the texture reproduction device used in the first embodiment. In the present embodiment, the texture reproduction device is configured such that in the
図6は、図5の質感再現装置の使用例である。観察者600はタブレット型コンピュータ500の背面を掴んで持ち上げる。表面の映像提示部100にはユーザが選択した素材の表面画像を表示する。裏側の温度提示部101は接触温度302に調整され、タブレット型コンピュータ500の背面を掴んでいる観察者600の手の皮膚300へ、素材の温冷感を伝える。
FIG. 6 shows an example of use of the texture reproduction device of FIG. The
このように質感再現装置を使用することで、観察者600はあたかも本物の素材板を掴んでいるかのような質感を得ることができる。
By using the texture reproduction device in this way, the
図7は、実施例2で用いる質感再現装置の装置図である。本実施例では、質感再現装置は、制御部104が組込まれたコンピュータ700にヘッドマウントディスプレイ701とグローブ702とが無線または有線にて接続されて構成される。ヘッドマウントディスプレイ701が映像提示部100であり、グローブ702の指先に温度提示部101を取り付けている。ヘッドマウントディスプレイ701またはグローブ702に気温計102を取り付けている。質感データベース103は、コンピュータ700に保存されていても良いし、ネットワークを経由して外部から取得しても良い。
FIG. 7 is an apparatus diagram of the texture reproduction apparatus used in the second embodiment. In the present embodiment, the texture reproduction apparatus is configured by connecting a head mounted
図8は、図7の質感再現装置の使用例である。観察者600はヘッドマウントディスプレイ701とグローブ702を装着する。ヘッドマウントディスプレイ701を通じて、観察者600が現実のオブジェクト800、例えばテーブル、を見る。ヘッドマウントディスプレイ701はオブジェクト800の表面を、指定した素材表面画像で重畳させた映像を提示する。グローブ702がオブジェクト800に触れると、グローブ702に取り付けた温度提示部101が接触温度302を出力し、観察者600の指先に、オブジェクト800の温冷感を伝える。
FIG. 8 shows an example of use of the texture reproduction device of FIG. The
このように質感再現装置を使用することにより、観察者600はあたかも現実のオブジェクトの素材とは異なるオブジェクトに、触れているような質感を得ることができる。
By using the texture reproduction device in this way, the
本発明の質感再現装置は、例えば、住宅の展示場において、その場に設置してある本来の内装や家具の素材とは異なる素材の質感を提示することで、複数の住宅や家具の実物を用意しなくても、様々な素材を組み合わせたシミュレーションを行うことが可能である。 The texture reproduction device of the present invention, for example, in a housing exhibition hall, presents a texture of a material different from the original interior or furniture material installed on the spot, thereby allowing a plurality of actual houses and furniture to be displayed. Even without preparation, it is possible to perform a simulation combining various materials.
100 映像提示部
101 温度提示部
102 気温計
103 質感データベース
104 制御部
200 素材名
201 映像生成パラメータ
202 温冷感再現パラメータ
300 皮膚
301 気温
302 接触温度
500 タブレット型コンピュータ
600 観察者
700 コンピュータ
701 ヘッドマウントディスプレイ
702 グローブ
800 オブジェクト
DESCRIPTION OF
Claims (6)
固体素材ごとに、前記固体素材の映像を生成するための情報と、前記固体素材の熱浸透率を含む情報とを記録したデータベースと、
前記固体素材の選択を受け付ける手段と、
選択された固体素材についての映像を生成するための情報を、前記データベースから取得し、前記選択された固体素材の映像を生成し、当該映像を表示する機構と、
気温計と、
前記選択された固体素材についての熱浸透率を含む情報を、前記データベースから取得し、気温を前記気温計から取得し、前記選択された固体素材についての熱浸透率を含む情報と、前記気温とから、前記選択された固体素材に触れたときに人体が受ける温度を再現し提示する機構とを含む、質感提示装置。 A texture presentation device that virtually presents a solid material,
For each solid material, a database that records information for generating an image of the solid material and information including the thermal permeability of the solid material,
Means for receiving selection of the solid material;
Information for generating a video about the selected solid material is acquired from the database, a video of the selected solid material is generated, and the video is displayed.
A thermometer,
Information including the thermal permeability for the selected solid material is obtained from the database, the temperature is obtained from the thermometer, the information including the thermal permeability for the selected solid material, and the temperature. And a mechanism for reproducing and presenting the temperature received by the human body when the selected solid material is touched.
前記固体素材の選択を受け付けるステップと、
固体素材ごとに、前記固体素材の映像を生成するための情報と、前記固体素材の熱浸透率を含む情報とが記録されたデータベースから、前記選択された前記固体素材についての映像を生成するための情報と熱浸透率を含む情報とを取得するステップと、
前記データベースから取得した前記選択された固体素材の映像を生成するための情報から映像を生成し、当該映像を表示するステップと、
気温計によって気温を測定するステップと、
前記データベースから取得した前記選択された固体素材の熱浸透率を含む情報と、前記気温を測定するステップにおいて測定した気温とから、前記観察者の選択した固体素材に触れたときに人体が受ける温度を再現し提示するステップとを含む、質感提示方法。 A texture presentation method executed by a computer of a texture presentation device that virtually presents a solid material,
Receiving a selection of the solid material;
In order to generate an image of the selected solid material from a database in which information for generating an image of the solid material and information including the thermal permeability of the solid material is recorded for each solid material Obtaining the information of and the information including the thermal permeability,
Generating an image from information for generating an image of the selected solid material acquired from the database, and displaying the image;
Measuring the temperature with a thermometer;
The temperature received by the human body when touching the solid material selected by the observer from the information including the thermal permeability of the selected solid material acquired from the database and the temperature measured in the step of measuring the temperature. The method of presenting a texture, including the step of reproducing and presenting.
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JP2019185604A (en) * | 2018-04-16 | 2019-10-24 | アルプスアルパイン株式会社 | Controller, temperature perception presentation device, temperature perception presentation system, method for control, and program |
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