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MR(複合現実)システム MR(複合現実)システム

現実空間とCGがシームレスに融合する世界

MR(複合現実)システム

現実空間に、開発中の新型車や建設予定の建物が、実際に目の前にあるかのように現れる。キヤノンが開発したMixed Reality(以下、MR:複合現実)は、現実空間と仮想空間とを融合し、360度どんな視点からでも体感できる映像技術です。光学技術と映像技術を結集したMRシステムにより、幅広い分野にソリューションを提供しています。

2020/02/20

仮想のCGが目の前の現実にあるかのような体験

次々に新たな視覚体験をもたらす映像技術の進化。視界を覆うように頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ(以下、HMD)により、人々はそこにいながらにして、バーチャル(仮想)で世界中を旅したり、アバターになりきって仮想世界に没入するメタバースなど、さまざまな体験ができるようになりました。

キヤノンが開発を進めるのは、「Mixed Reality」。コンピューターグラフィックスのみで表現されるVirtual Reality(VR)から一歩進んだ、複合現実の世界です。現実空間と仮想空間を融合させ、現実空間の映像に、実物さながらの3Dデータを可視化することを可能にしています。

キヤノンの最新HMD「MREAL DISPLAY MD-20」。装着者にストレスのない軽量・高画質設計を実現。

キヤノンの最新HMD「MREAL X1」。小型・軽量・高画質に加え、MREALシリーズで最大表示面積を実現

仮想の3D CGモデルがあたかも現実の中にあるかのように、リアルサイズ、自由視点で表示します。

仮想の3D CGモデルがあたかも現実の中にあるかのように、リアルサイズ、自由視点で表示

ものづくりやセールスなど幅広い用途で活躍

今、MRの活用が広がっているのが、ものづくりの現場です。近年、3D CAD(コンピューターによる設計支援ツール)による設計が増え、試作品をつくらずに3Dモデルを活用することで、早い時点で問題点を洗い出す「フロントローディング開発」が行われています。開発のスピードアップとコストダウンが図れる手法で、MRはその一翼を担う存在となっています。MRでは、CADデータなどから生成した3Dモデルを、現実に見える空間と合成して、その場にあるように実寸大で表示できるため、モックアップ(デザインを確認するための試作品)をつくる手法に迫る、リアルな検証・確認が可能になります。

利用用途はものづくりにとどまりません。建設現場で完成後の姿を関係者にプレゼンテーションして意思の疎通を図ったり、車の販売店で店舗にないカラーやバリエーションを見せてお客さまに新しい購入体験を提供したり、臨場感あるスポーツ選手の動きを間近で見ることで感動を味わうことができるようになります。

あたかも目の前に存在しているかのような視覚表現を実現

キヤノンが開発したMRシステム「MREAL」は、HMDをはじめとしたハードウエアと、MREALの基盤ソフトウエアである「Canon MREAL Platform」、3Dデータを表示するために「Canon MREAL Visualizer」をはじめとする「MREAL表示アプリケーション」で構成されます。HMDに取り付けたカメラで撮影する現実空間(撮像イメージ)と、仮想空間の3D CG映像をリアルタイムで合成したMRイメージを、HMDの表示パネルに投影するビデオシースルー方式を採用。ハーフミラーで合成する光学シースルー方式に比べ、精度やリアリティの面で多くのアドバンテージがあります。

MREALの基本構成 MREALの基本構成

MREALの基本構成

光学シースルー方式

光学シースルー方式

ゴーグルを通して見える現実空間と、ハーフミラーに映写したCG映像を同時に見る方式。CG像は半透明で現実感が弱い(イメージ)

ビデオシースルー方式(MREALが採用)

ビデオシースルー方式(MRが採用)

カメラで撮影した現実映像とCG映像を映像合成したうえで表示するため、CG像が透過することもなく、リアリティの高い表現が可能

例えば、オブジェクトを手で持つしぐさをした場合、オブジェクトの裏側にまわる指は画像処理で消され、あたかも実際に手に持っているかのような視覚を実現できます。自分の手とCGとの距離感や前後関係をより正確に描画できるため、精度が重要になる設計や製造現場の要求に応えることが可能です。

現実空間の距離感と、CGの位置、サイズ、形状を踏まえて映像処理することで、CGオブジェクトに実際に触っているような視覚表現が可能

キヤノンの光学技術と映像技術が結集したHMD

キヤノン独自のディスプレイパネルと長年培った光学技術の搭載により、高画質でありながらディスプレイサイズの小型化と軽量化を達成。手のひらに収まるMREAL X1の本体は重量約158gで、使用時の負担を軽減しています。また、現実とCGをより違和感なく融合させるために、装着者の瞳に対してカメラと表示パネルを直線的に配置する光軸一致と、カメラと瞳の位置を近づける薄型化を実現しています。

高画質と小型化を両立

高画質と小型化を両立

光軸一致により、大きさや距離感の違和感を低減

光軸一致により、大きさや距離感の違和感を低減

本体の薄型化で実寸感覚を向上

本体の薄型化で実寸感覚が向上

装着性能のこだわり

使いやすく快適な装着系をめざし、これまでのMREALシリーズで培ったノウハウとキヤノンが持つ人間工学の知見を生かして、フィット感と着脱の容易性を両立したヘッドマウントユニットに仕上げています。

快適な装着感をもたらす4つの調整機構

頭の大きさ調整、本体の高さ調整、眼幅調整により、個人差調整を向上。角度調整(視野確保)とフリップアップ機構により、装着したまま周囲の安全を確保したり、メモをとることができます

快適な装着感をもたらす4つの調整機構




さまざまな姿勢でも安定した装着機構

最適な重量バランス配分と額や後頭部に接触するパッド素材を見直すことで、頭を大きく傾ける姿勢でも、つねに快適な装着感を実現しています

さまざまな姿勢でも安定した装着機構

空間特徴を把握して位置合わせを行う先端テクノロジー

MRでもうひとつ重要なことが、合成する仮想空間の位置合わせです。例えば、車の3D CGモデルを表示させる場合、位置がずれたり、挙動が不安定ではMRでの観察に支障が出ます。かつては、マーカー(目印)や光学式センサーを必要としていましたが、キヤノンは「空間特徴位置合わせ技術」を開発。床の模様や机などの静止物をマーカー代わりにすることで、一定の環境下でHMD単体での位置合わせを可能にしました。準備の手間は大幅に減り、センサーの配置が難しい屋外などでもすぐに利用できるようになり、MRの活用の場が大きく広がっています。

従来

従来

マーカーやセンサーを設定した利用イメージ(車は3D CG)

「MREAL DISPLAY MD-20」利用時

MREAL DISPLAY MD-20利用時

空間特徴位置合わせ技術による利用イメージ(左側の車は実物、右側の車は3D CG)

空間特徴位置合わせでは、HMDで撮影された撮像イメージから特徴点を抽出し、ユーザーの位置と3DCGの位置を特定

空間特徴位置合わせでは、HMDで撮影された撮像イメージから特徴点を抽出し、ユーザーの位置と3D CGの位置を特定

空間特徴位置合わせ技術とモバイルワークステーションに対応したシステム構成により、屋外や現場に持ち出して利用できます

空間特徴位置合わせ技術とモバイルワークステーションに対応したシステム構成により、屋外や現場に持ち出して利用可能

MRで新たなリアルを創出

現実空間と仮想空間を高度に融合させるMRは、プロダクトデザインの検討や工場の製造工程の改善、建築物の設計シミュレーションなど、さまざまな分野での活用が始まっています。実物がなくても、リアルサイズで目の前に現れ、自由な視点で確認できる。MRが生み出すこの新たなリアルによって、開発や設計の手戻りを減らすだけでなく、ものづくりに新たな気づきをもたらします。

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