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ARもVRもMRもまとめてドドンドーン!
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2017/07/15 Tokyo HoloLens Meetup vol.o4 登壇資料です。 https://hololens.connpass.com/event/59676/
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ARもVRもMRもまとめてドドンドーン!
1.
ARもVRもMRも まとめてドドンドーン! 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
2.
・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 http://satoshi-maemoto.hatenablog.com/
3.
属性関連図 3 株式会社 システムフレンド 取締られ役 取締役 兼任 株式会社ホロラボ Co-fouder
(共同創設者) 一般社団法人T.M.C.N Co-fouder (共同創設者) Microsoft MVP Windows Development (Windows Mixed Reality) 前本 知志 US Microsoft Corp. パートナー AR・MR・VR開発 センサー&デバイスコミュニティ HoloLens専門
4.
https://www.facebook.com/TokyoMotioncontrolNetwork
5.
数年前から KINECT と Unityで いろいろ作ってきました
6.
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☆~
7.
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
8.
http://www.systemfriend.co.jp/charamirror
9.
ユニティちゃんと踊れる! 抱っこだってできる!(オクルージョンしてる) 2015/08/28 CEDEC 2015 https://youtu.be/ZSXwhj8HqkE
10.
KINECTを使った MixedReality 実現に必要となった考え方
11.
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
12.
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
13.
たのしいことになったw https://youtu.be/M8e9mCI-u80
14.
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
15.
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; }
16.
現実空間とCGのMix -> MixedReality https://youtu.be/YxCGnmfChKk
17.
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!
18.
では世界の覗くカメラが 複数になったら 一体何がおこるんです?
19.
通常のコンテンツ
20.
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
21.
単一の世界をシェアするには
22.
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
23.
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
24.
まずは 基準座標系を定義する
25.
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。 これで「おれワールド」が定義され た。 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。
26.
ところでなぜこれを始めたか ひとつの対象物を複数のKINECTでスキャンしなければならない仕 事が舞い込んだ デモの時は会議室に機材を持ち込んで短時間で設営・稼働させる 必要があった
KINECT位置を完全固定できるリグを作る時間もお金もないw じゃあ、適当にKINECTを配置してもキャリブレーションがとれる仕組みを 勝手に作ろう
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ところでなぜこれを始めたか ということで、2016年のGW中にプロトが完成し、以後ブラッシュアップが続いています。 今はオブジェクト同期のためのカスタマイズが容易な通信フレームワークの追加、 KINECTに加えHoloLensやTangoとのシェアリング、Spectator View対応も実施中、 MicrosoftのSharingより現状優れた点が多いということで導入が進んでいます。
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Depthセンサーの キャリブレーション
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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
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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
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X X X カメラ回転は3点でできる面の法線ベクトルNをもとに算出する。 つまり、リアル映像から求まる法線Nrと、 Unity内バーチャルカメラから見たVR空間内の法線Nvが一致するような Quaternionを求めればよい(結構大変だったw N
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P1 複数のKINECTそれぞれのおれワールド原点Oに対する 相対設置位置、注視方向を計算から求めることができた! O P2 P3
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Depthセンサーであれば大丈夫 RealSenseでもうごいています
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(demo)
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まとめてドドンドーン!
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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
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要はこういうのが作れる
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他のデバイスを 世界に参加させる
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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
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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。
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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!)
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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 ARKitはSLAM能力すごいのですんなり入れそう
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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
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(demo)
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https://youtu.be/kfslVIxSV-k
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https://youtu.be/O9F4Pi1R6xE
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https://youtu.be/Fm8khHTCp24
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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
基準作りと位置トラック(キャリブレーション)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
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