AeroPixels：身近なディスプレイをシュリーレン光源として活用する気流インタラクション

Abstract

空気の流れ（気流）は目に見えませんが、日常のあらゆる環境に存在し、呼気、熱対流、換気など、人の活動や環境の状態に関する豊富な情報を含んでいます。本研究では、身近なディスプレイ面を気流センシングの基盤として活用する手法 AeroPixels を提案します。 AeroPixels は、光の屈折によって気流を可視化する光学技術である焦点シュリーレン法に必要な光源格子パターンを、表示するコンテンツに埋め込み、相補的なパターンを高フレームレートで交互に表示することで知覚的に隠します。これにより、ユーザには本来の映像だけが見えます。ディスプレイのリフレッシュに同期したシュリーレンカメラが各相補フレームを独立に撮影し、気流の情報を再構成します。 埋め込んだ光源格子パターンとセンシングカメラとの幾何学的なずれや、コンテンツに依存するノイズといった、ディスプレイを用いたセンシングの課題にも対処し、プロジェクションマッピング環境のような理想的でない条件でも、安定したシュリーレン撮像を可能にしました。試作システムを構築し、人が見る本来の映像を保ったまま、投影面上で安定した気流の可視化ができることを示しました。最後に、AeroPixels によって実現できる、呼気の可視化、呼気による入力、教育・エンターテインメントを含む、ヒューマンコンピュータインタラクションのための3つの代表的な投影モードを紹介します。

Applications

投影面を、映像の表示媒体と気流のセンシング基盤の両方に使い、3つの投影モードを示しました。

直接可視化

計測した気流を、実際の位置や形に合わせて投影します。会話中の呼気の拡散や、密度差による流れの教育デモを試作しました。

アウェアネス投影

気流を、環境に溶け込むアンビエントディスプレイとして提示します。換気の状態や、はんだごての放置といった安全上のリスクを伝えます。

インタラクティブ投影

計測した気流を入力に使い、非接触で投影内容を変えます。両手がふさがるはんだ付け中に息を吹きかけて作業手順を進めるシステムや、エアダスターで空間に絵を描くインタラクションを試作しました。