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パノラマ写真を用いた仮想空間システムの研究
教科・領域教育専攻
生活・健康系コース(技術・工業・情報) 王 宜 明
1. はじめに
理科教育において、既存の多くの教材 は視点を多角度に変えた観察ができない、
インタラクティブな操作ができない、動 植物の生育環境の多様な情報を得られな いといった問題が指摘されており、新た な教材や学習方法が提供される必要があ ると考えられる。そこで本研究では、理 科教育，特に生物や地学分野における自 然観察に関する教材の充実を図ることを
目的として、植物の垂直分布に対応する パノラマ写真を用いた仮想空間システム を開発し，高校理科の授業に導入する可 能性を検討した。
2. 仮想空間の検討
情報分野における仮想空間とは、現実 に存在しない、コンビュータの上に構築 された現実を模した「世界」である。大 きく 3次元CG仮想空間とパノラマ写真 を用いた仮想空間とに分類される。実際 に両方の仮想空間を試作した経験から、
仮想空間の制作しやすさ、真実性の高い 表現力、制作に要する手間や費用の点で，
パノラマ写真を用いた仮想空間が優れて いると判断した。そこで本研究では，理 科の自然観察を目的とした仮想空間を，
PAN02VRで開発したパノラマ写真を用い た仮想空間によって制作した。
3. パノラマ写真を用いた仮想空間シス テムの設計
① パノラマ写真の制作方法の検討 パノラマ写真の作成方法について、コ ンビュー上で、写真編集やノ号ノラマ写真作 成専用の合成機能が提供されているソフ トウェアを利用し、複数枚のデ、ジタノレデ、
指 導 教 員 宮 下 晃 一
ータ写真を合成する手法が最も一般的に 使われている。しかし撮影と編集の容易 さから、本研究では、一度の撮影で上下 左右方向の360度写真を簡単に撮影でき るRICOH社のTHETAS(図1)と呼ばれ る全天球カメラを利用して、パノラマ写 真を撮影した。
図1 RICOH社のTHETAS
② 仮想空間システムの開発過程
RICOH社のTHETASで撮影した複数の パノラマ写真を Pano2VRに読み込み、そ れらを編集することによって仮想空間シ ステムを制作した。
4. パノラマ写真を用いた仮想空間シス テムの試作例
① 鳴門教育大学の仮想空間によるキャ ンパスマップと留意点
PAN02VRの使い方を明確に理解した上 で、鳴門教育大学のキャンパスを対象と
してパノラマ写真を用いた仮想空間シス テムを試作した。そして、鳴門教育大学 を対象として制作した仮想空間システム を例としてシステムの機能を説明した。
次に、仮想空間システムを制作した経験 を通して、全天球カメラは普通のカメラ 以上に環境の明るさの影響を大きく受け ること、撮影したパノラマ写真の画素不 足などを明らかになった。
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② 鳴門公園の侃想空間システムの紹介 と評価
前回の鳴門教育大学のキャンパスに関 する全天球パノラマ写真を用いた仮想空 間システムの制作を通して、 CGによる 仮想空間システムと比べて，短時間に真 実性が高い仮想空間を簡単に制作できる などの知見が得られた。そこで、パノラ マ写真を用いた仮想空間システムの特徴 と利点を考察するために、鳴門公園の観 光案内用のパノラマシステムを制作した。
さらに鳴門公園について従来の案内方法 と本システムについて案内効果の比較評 価を行った、その結果、本研究で提案す る仮想空間システムは理科教育に応用す ることができることを明確にした。
図2 鳴門公闘低想空間システム主画面
5. 植物の垂産分布に関する仮想空間シ ステムの開発と評価
鳴門教育大学と鳴門公園を対象とした 仮想空間システムの制作経験と，鳴門公 園に関する仮想空間システムの評価結果 に基づき，パノラマ写真を用いた仮想空 間システムは短時間に真実性が高い仮想 空間を簡単に制作できるだけではなく，
簡単な機材で制作できることを明らかに した。そこで、高校理科における植物の 垂直分布に関する教材を充実させること を目的として，徳島県三好市の剣山を対 象としたパノラマ写真を用いた仮想空間 システムを制作した。次に学習効果を検 討するため、剣山に関する仮想空間シス テムと，剣山にある木に関する写真と文
宇の資料とを比較評価した。
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図3 剣山低想空間システムの主画面
図4 剣山低想空間システムの一例
闘5 詳細な画像や文字を提示できる様子
6. ま
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め本研究では、仮想空間システムの試作 を通して、仮想空間システムの開発方法 を明らかにした。さらに、この仮想空間 システムと一般的な平面写真とを比較評 価して、仮想空間システムの特徴と利点 を明らかにした上で、さらに仮想空間シ ステムは理科教育に応用することができ ることを明確にした。最後に剣山に関す る仮想空間システムと従来の授業でよく 利用されている写真と文字の資料とを比 較し、両者を評価実験した。 RICOH社の THETASで撮影したパノラマ写真の画素 不足のため、今回は実際に理科授業に導 入して教育効果を検証することができな かった。今後、さらに画質が良い全天球 カメラを利用して、剣山の仮想空間シテ ムを完成させて、高校理科の授業に導入 する計画である。
