理系エンタメマガジン　ゆるりぃ

ジョニーデップの隣にいるのはキミだ！

ある日、あなたは１枚のチケットを手に映画館へと入る。通路の途中で、あなたの周りを光線が飛び交い、頭のてっぺんから足のつま先までがスキャンされる。
やがて通路の先には巨大空間が広がり、数十個ものドアが現れる。

そこであなたは手元のチケットに目を落とすだろう。チケットに記されたのと、ナンバーが一致したドアを開けることになるからだ。ドアの向こう側は個別シアターになっており、そこであなたは最新の映画を見ることになる。

しかしいつもと違う点がひとつだけある。
それはあなた自身が映画に実写で登場しているところなのだ。

憧れのヒーローと恋に落ちる女の子だったり、恐竜時代にタイムスリップした冒険家であったりする。これは実際現場で撮影されたものなのか？
いや違う。実は、先ほど通路でのわずか数分の間に、あなたの表情、体の動き、声すべてが読み取られていたのだ。その処理データがすぐさま映画に反映された結果、あなたはいとも簡単に憧れのスターと共演することが出来たのである。

そんな夢のようなことが、はたして実現するのだろうか。




フューチャーキャストシステムとは


２００６年愛知万博の三井・東芝館で１６５万人を動員して話題となった、フルＣＧのＳＦ映画「グランオデッセイ」を覚えているだろうか。
これには、来場者ひとりひとりの顔を取り込んでＣＧ映画に登場させるという「フューチャーキャストシステム」を利用したもの。

このシステムを開発、サポートしていたのが早稲田大学理工学部応用物理学科の森島繁生教授である。

スキャンした顔をリアルなCGで再現することが出来るそのしくみは、顔の立体形状の凸凹具合から、約９０個程度の特徴となる『頂点』を選びだす。これで顔のかたちが決まる。次にあらかじめパターン化されているワイヤーフレームという『動く骨組み』を、先ほどの特徴点と組み合わせるのだ。すると、ＰＣ上で簡単な操作をするだけで、個性のある顔が動きだすのである。しかもこれがハイスピードで処理されているから驚きだ。

実際、来場者はレンジスキャナーという機械に顔を当て、二回シャッターを切られるだけで、あとは各シアターへ移動し１３分の映画を鑑賞するのみ。わずか数分で、一度に２４０人の来場者を映画の中にＣＧ登場させるのだから、その処理速度と正確性には相当高いものがある。




愛知万博から学んだこと

愛知万博は成功に終わったが、課題はいくつか残った。

「みんなスクリーン上で自分自身を見つけるのに夢中すぎて、内容を覚えていないというひとが少なくなかったんだ。

映画っていうのは『没入感』が大切だからね」と森島教授は言う。それ以外にも、個人の特徴（たとえば表情のくせ、声、動作など）が反映されない点などが上げられた。
しかし同時に、夢みたいな体験をして多くの人がとても感動したことも確かであり、手ごたえを感じている。特に全国からアトラクションに参加した、障害者や自閉症の人たちの手紙が届いたことは森島教授にとっても予想しなかった喜びだった。

「これは我々がやってきた研究にとって、とても励みになりましたね」と森島教授は、これからの研究にますますの意欲を示している。




新たなプロジェクトで目指すもの

いずれの課題にせよ、ポイントはいかに短時間で処理するかである。
森島教授は「いまの技術だと、お金と時間を掛ければいくらでも高精度なものは作れるんだよね。でも我々がやりたいことはそれではない。ハリウッドのおっかけをしてもしょうがないでしょ」と言う。


森島研究室では平成１８年度から、文部科学省「重要課題解決型研究等の推進」プログラムに採択され、プロジェクト『ダイブ　イントゥ　ザ　ムービー』通称ＤＩＭプロジェクトが発足した。このプログラムは「フューチャーキャストシステム」を更に技術的に発展させて、ＣＧだけではなく実写、アニメ、映像などすべてのジャンルで、参加者が全身三次元ＣＧ化してストーリーに参加できる、新しい映像技術を作り出すことを目的としている。

つまり、顔のみに限らず、あなたの個人を識別できるものならなんでも再現してどこにでも登場させてみせますという、すごいことの実現を目指しているのだ。

顔の表情に関しては、３２パターンあるキーシェイプをブレンドさせて表現する方法がひとつある。また、表情筋モデルを土台として「顔形状は表情筋によってのみ変化する」ように制約を設けると、特徴点よりも少ない２０個程度の制御点だけで表情合成できるという方法もある。表情筋を動かすのはクリエーターによる手作業だが、これを自動推定させるシステムの模索が行われている。今後は、このふたつの方法を上手く組み合わせていく予定である。


髪の毛や体の動き、声についても、同様に特徴的な『頂点』をマークして、母音や骨格などといった『動く骨組み』を加える。

これを自動化することにより、少ない情報と時間で最大のパフォーマンスを表現することを目指している。



技術だけではなく、ＤＩＭプロジェクトが本当に実現すれば、映画だけではなくゲームやテーマパークのアトラクションといった様々場面で応用され、エンターテイメントの新たな境地を開拓することが出来るだろう。


しかし、あなたは本当に、自分そっくりの自分を画面の中に見たいだろうか？
顔の形から表情、体型、声、しぐさまでそっくりの、もうひとりの自分を客観視するのは、楽しいことばかりではないかもしれない。



「そこで問題となってくるのは、どこまで似せるか、なんだよね」と森島教授は切り出した。
「我々は技術を発展させるのと同時に、ひとが似せられて不快と感じ始める境目はどこなのか、その許容範囲を見定める作業をしなければならない」と指摘した。


ただ単に技術だけを追求すればよいというわけではない。エンターテイメントを通して夢を与えることが最終目的だとすれば、心理的影響も考えた総合的なプロデュースが必要になってくる。

ここに森島教授のエンターテイメント研究に対する熱意を感じる。




感動の定義が変わる

２１世紀、これから技術がますます高精度化し、技術に必要な時間も短縮される。
するとあなたの住む世界はどうなるのだろう。

例えばＣＧ技術が進みすぎてしまうと、これまで想像力でカバーしてきた箇所までＣＧで補われ、想像力を働かせてイメージする隙がなくなる可能性がある。それが普通になる未来がきたとき、どんなことになら、あなたは胸をときめかせ、ワクワクするのだろうか。


「だからこそ、これからは技術を見せるのではなく、楽しませることが必要になってくるんだ」と森島教授は再度念を押した。

技術の進歩とともに、人々の感動の定義がゆっくりと再構築されていく。

その進化を見据えて、これからも最新のエンターテイメント研究が行われていくだろう。

いつか映画館でジョニー・デップの最新映画を見るとき、彼と共演しているかっこいいあなたが隣にいる、そんな未来もそう遠くはないだろう。(孟　芊芊)

ギザギザ葉っぱのメカニズム

太陽の光が降り注ぐこの季節，

草木たちはこれでもかとたくさんの葉を茂らせています。丸いものや細長いものなどさまざまなかたちがある中、ギザギザした葉を見つけたことはありませんか。

鋸歯(きょし)とよばれるこのギザギザの形成には、CUC(クック)と呼ばれる遺伝子の働きが関わっていると考えられてきました。シロイヌナズナという植物で，CUC遺伝子に異常が起きると，葉の縁<ふち>がなめらかになったからです。

しかし，東京大学の塚谷裕一さんは，CUCが葉の縁に切れ込みを入れるという考えに疑問を感じていました。

そこで，正常な葉と異常が起きた葉の大きさを比較してみました。もし，切れ込みができて葉の鋸歯がつくられるのなら，2つの葉の大きさは変わらないはずですが，実際は縁がなめらかな葉の方が小さかったのです。

この発見をきっかけにして，研究が大きく進みました。葉がつくられるとき，その縁には細胞増殖を促すオーキシンという物質がつくられますが，放っておくと拡散してやがて均一になってしまいます。ですが，CUCが葉の縁のとがらせたい部分の両端でのみ働くことにより，オーキシンは拡散せず，その部分にとどめられます。するとその部分は，細胞増殖が促されて盛り上がり，鋸歯のとがった部分となります。

つまり，CUCは葉の縁に切れ込みを入れるのではなく，「オーキシンの流動を防いで細胞増殖を促す」ことで鋸歯をつくっていたのでした。

何気ない景色の中に，葉の鋸歯のような精巧なしくみがいくつもあります。普段目にするものごとの中に，新たな発見につながりそうな種を探してみるのもおもしろいかもしれませんね。（文・林 慧太）

骨トレのすゝめ

こんにちは、酒井です。

私は、東京工業大学というところで運動と骨の関係について研究をしています。

突然ですが、皆さんは自分の「骨」について考えたことはありますか？

健康ブームで筋トレをする人はいても、骨トレをしようと思う人はあまりいないと思います。しかし骨は、私達の体を物理的に支えているだけでなく、血液を作る場として、カルシウムやリンの貯蔵庫として、健康を守る上で大事な役割を担っています。

丈夫な骨を作ることは、私達にとって大切なことなのです。

しかし、骨を丈夫にするにはカルシウムを摂るだけでよいと思っていませんか？カルシウムはもちろん大切ですが、それだけでは十分ではありません。カルシウム摂取量が多くても、骨折者数が日本より多い国はたくさんあります。カルシウムは、運動による刺激がないと効果的に吸収されないのです。

運動をすると骨の中でどんなことが起こるのか、どんな運動が骨に良いのか、私の研究内容を交えて紹介したいと思います。

骨は日々作りかえられている
無機質なイメージの骨ですが、骨の中には沢山の細胞が住んでいて、カルシウムを取り込んで骨を作る骨芽細胞と、骨を溶かす破骨細胞によって、骨は常に作りかえられています。

古くなった部分を破骨細胞が溶かし、骨芽細胞が新しく作り直すことで、骨はいつも新鮮で丈夫でいられるのです。しかしこの働きは年齢と共に衰え、骨の総量は30歳くらいをピークに減少していきます。

70歳になると、約半数の人がピーク時の70％程度の骨量になってしまうと言われ、それ以下になると骨粗鬆症という深刻な病気になってしまいます（特に女性に多いです）。いつまでも元気でいるためにも、適度な運動で骨芽細胞を刺激して、丈夫な骨を蓄えておくことがとっても大事なのです！

骨芽細胞はどうやって目を覚ます？
では骨芽細胞を刺激するとはどういうことなのでしょうか。実は骨の表面を覆う「骨膜」という薄い膜に、普段あまり働かない休眠中の骨芽細胞がたくさんいることが分かっています。この骨芽細胞の目を覚ましてやることで、いつもより多めに骨が作られるというわけです。

適度な運動を繰り返すと、骨膜中の骨芽細胞が目を覚まして増殖を始め、骨膜は通常の何倍もの厚さになります。その後、増えた骨芽細胞によって骨が作られるのですが、骨芽細胞は全ての刺激に対して同様に目を覚ますわけではありません。

骨芽細胞はどんな刺激を感じ取って目を覚ますのか、骨の研究者にとって、これは大きな謎でした。

骨芽細胞は押しつけられると目を覚ます
この謎を調べるために、実験動物であるネズミ達を使って、様々な実験が行われてきました。

例えばネズミの脚にプレス機を使って多様な刺激を与え、その影響を調べます。力の大きさ、力を与える間隔、頻度を調節しながら、骨芽細胞の数や骨のでき方を細かく調べていきました。その結果、骨芽細胞には次の3つの習性があることを突き止めました。

(1)押しつけられる刺激を受けると骨芽細胞が増える

(2)連続で受ける刺激より、急な刺激を受けた方が骨芽細胞は増えやすい

(3)押しつけっぱなしでは、骨芽細胞が増えない

(1)から詳しく見ていきましょう。運動で骨に力がかかると、骨は僅かに歪みます。この歪みによって、骨表面が押しつけられる場所と、引っ張られる場所（図）ができます。押しつけられる場所では骨がたくさん作られ、引き伸ばされる場所ではあまり作られませんでした。骨芽細胞は、引っ張られても反応しませんが、押されると目を覚ますようです。

(2)はどういうことでしょう？連続の刺激というのは、例えば歩いている時のように、等間隔で刺激がかかる状態です。急な刺激とは、高いところからジャンプして着地するときのように、突然かかる刺激です。骨芽細胞は、急な刺激に敏感なのです。

(3)は、骨にずっと同じ大きさの力を与え続けた状態です。ずっと押し続けるだけでは、新しい骨はほとんど作られませんでした。骨芽細胞はどうやら、急な刺激でびっくりさせないと目を覚まさないようです。

3つの習性をまとめると、骨芽細胞は「押し縮められる場所で急にくる刺激によってよく増える」という変わった性格があるようです。

骨芽細胞に限らず、外からの力が細胞に与える影響は良く分かっておらず、色々な細胞の習性を調べていくことで、細胞に力が伝わるメカニズムが世界中で研究されています。

骨トレをしよう！
骨芽細胞のちょっと変わった性格がわかりましたか？

では、骨の効果的なトレーニングにはどんな運動が良いのでしょう。筋トレとは少しやり方が違います。

常に何十キロもの体重を支えている骨にとって、10～20kgのダンベル運動では効果が薄そうです。骨トレの場合は体重を使った運動、つまりジャンプをするなど、瞬発力を使う運動が効果的です。

ジャンプすると、足の骨には体重の3～5倍もの力がかかります。体重60kgの人なら180～300kgです。この力は足の骨から背骨まで伝わり、体中の骨を刺激します。ジョギングしたり縄跳びをしたり、時にはスキップしてみたり、骨芽細胞をびっくりさせるような運動で、丈夫な骨を作りましょう。(酒井大輔)

【参考文献】
自分の骨のこと知ってますか　(著：桜木晃彦　講談社)
新・骨の科学　（著：須田立雄ら　医歯薬出版）
硬組織研究ハンドブック（著：松本歯科大学大学院硬組織研究グループ　MDU出版）