双曲面ハーフミラーを用いた超広視野頭部搭載型プロジェクタのためのレンダリング手法

摘要

双曲面ハーフミラーを用いた頭部搭載型プロジェクタ（HHMPD，Hyperbolic Head Mounted ProjectiveDisplay）は，180度を越える水平視野を供することが可能であり，一般的なHMD（Head Mounted Display）に比べ，没入感や状況認識において有利である．一方で，その投影映像の品質には光学系や構造に由来する課題を残している．本研究では，その課題のうちの，幾何歪みと輝度の不均一を補正し，映像の品質を向上するレンダリング手法について検討した．幾何歪みについては，キューブマッピング様のマルチパスレンダリングの手法を用いて補正し，輝度差については，ピクセルどとの減衰率を導いた上で，これを相殺するようレンダリング時に補正する．幾何歪み補正については，実際にGPUベースで実装し，十分な処理速度と画像品質が得られることを確認した．%Our HMPD design, Hyperbolic HMPD or HHMPD, theoretically achieves more than 180 degrees of horizontal FOV by utilizing a half-silvered hyperbolic curved mirror. The HHMPD is superior to conventional HMDs in terms of immersion and situation awareness. On the other hand, observed image quality has a number of undesirable problems derived from its structure and optical system. In this paper, a set of a rendering methods to improve the image quality are proposed. The image distortion correction algorithm is a standard multi-pass rendering technique similar to cube mapping. A hardware accelerated fast rendering algorithm for image distortion correction has been implemented and it has been confirmed that the projected image quality and rendering speed are sufficient. Spatial relationships between parameters for the uneven brightness correction algorithm are examined and necessary equations are derived.