home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Giga Games 1 / Giga Games.iso / net / vir_real / faq / schools / tokyo < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1991-12-30  |  16.3 KB  |  315 lines

  1. 91-10/AR.in.Japan
  2. From: rick@cs.arizona.edu (Rick Schlichting)
  3. Subject: Kahaner Report: Virtual Reality research in Japan
  4. Date: 9 Oct 91 15:18:05 GMT
  5.  
  6.  
  7. [MODERATOR'S NOTE:  This item is posted here by Rick Schlichting, moderator
  8. of comp.research.japan, one of the most solid and solidly useful newsgroups
  9. on the net.  Rick suggested this article would be of special interest to
  10. sci.virtual-worlds.  Thanks, Rick. -- Bob Jacobson]
  11.  
  12.  
  13.   [Dr. David Kahaner is a numerical analyst visiting Japan for two-years
  14.    under the auspices of the Office of Naval Research-Asia (ONR/Asia).  
  15.    The following is the professional opinion of David Kahaner and in no 
  16.    way has the blessing of the US Government or any agency of it.  All 
  17.    information is dated and of limited life time.  This disclaimer should 
  18.    be noted on ANY attribution.]
  19.  
  20.   [Copies of previous reports written by Kahaner can be obtained from
  21.    host cs.arizona.edu using anonymous FTP.]
  22.  
  23. To: Distribution
  24. From: David K. Kahaner ONR Asia, [kahaner@xroads.cc.u-tokyo.ac.jp]
  25. Re: Virtual Reality
  26. 9 Oct 1991
  27. This file is named "vr.991"
  28.  
  29. ABSTRACT. Comments on Virtual/Artificial Reality research in Japan
  30.  
  31. I recently wrote a short note [vr.791, 5 Sept 1991] summarizing papers
  32. at a Symposium on Artificial Reality, held this July in Tokyo. Since
  33. then I have had the opportunity to visit and speak with two of the
  34. meeting organizers.
  35.  
  36.         Professor Yoshio Tsukio
  37.         Professor of Mechanical Engineering 
  38.         Faulty of Engineering
  39.         University of Tokyo
  40.         Tokyo, Japan
  41.          Tel: 3812-2111 x6366, Fax: 3818-0835
  42. and
  43.         Professor Michitaka Hirose
  44.         Associate Prof of Mechanical Engineering
  45.         Faulty of Engineering
  46.         University of Tokyo
  47.         3-1 7-chome, Hongo, Bunkyo-ku
  48.         Tokyo 113, Japan
  49.          Tel: 3812-2111 x6367, Fax: 3818-0835
  50.          Email: HIROSE@IHL.T.U-TOKYO.AC.JP
  51.  
  52. VR or AR is now a "hot" topic both in the U.S. as well as in Japan;
  53. results are appearing almost daily. Rather than try to wait until a
  54. substantial body appears I intend to distribute short notes on
  55. interesting activities as I learn about them.
  56.  
  57. Most of the VR experiments I have read/seen involve some kind of hat or 
  58. helmet covering the eyes of the wearer/user. Small lcd displays within 
  59. give a three dimensional display of a computer generated scene.  
  60. Transmitter/receivers on the helmet allow detectors (mounted in a fixed 
  61. position nearby) to determine the exact location and orientation of the 
  62. user's head.  This information is passed to a computer that changes the 
  63. helmet image in concert with the head's changing viewpoint. It is also 
  64. common to allow the user some other means of manipulating the scene, for 
  65. example by giving him/her a steering wheel or joystick, etc. Instead of a 
  66. helmet some systems use a very large display such as would be viewed 
  67. while looking out the window of a plane or ship, but smaller displays are 
  68. far cheaper and have other advantages. At the moment the combination of 
  69. resolution of displays and computing power on the systems generating the 
  70. images leaves much to be desired in terms of image resolution, but this 
  71. will improve rapidly. There is also a problem with time delay between 
  72. head movement and scene movement, because a great deal of computing needs 
  73. to be done to generate even small motions, and this obviously increases 
  74. more than linearly with resolution improvements.  Nevertheless, most 
  75. users of even these low-resolution systems experience a strong sense of 
  76. realism.  (Wide-screen cinema can also disorient viewers, so this effect 
  77. is not too surprising.) Many VR systems also incorporate a "data-glove", 
  78. a fabric glove with sensors attached that a user will wear; a computer 
  79. generated image of the glove is placed in the visual scene and is made to 
  80. move in concert with the user's motion of the gloved hand. As the user 
  81. moves his/her hand in space, the image glove can be made to grasp objects 
  82. within the computer generated scene and move them around.  
  83.  
  84. Research in VR seems to fall into several broad categories. (1) 
  85. Experimenting with the hardware, software and the computational models in 
  86. order to enhance the sensations of realism to the user. This involves 
  87. improving the display hardware, understanding the meaning of "realistic 
  88. sensation" in terms of visual factors such as field of view, resolution, 
  89. stereo, audio, etc. (2) Developing applications, (3) Developing tools to 
  90. aid researchers and users. Applications are limited only by the 
  91. imagination of the researchers; games are the obvious first ones, but 
  92. there are many opportunities related to training, from pilots to 
  93. surgeons. 
  94.  
  95. VR is at the intersection of computer graphics and human computer 
  96. interface, and is a natural extension of both. For example, Yusen Marine 
  97. Science has developed a simulator for maneuvering of large container 
  98. ships. The simulator uses six workstations for setting various navigation 
  99. environments, which are reproduced on a several large screens allowing a 
  100. 240 degree field of vision. The screens are in a chamber patterned after 
  101. a ship's bridge and the view on the screen is changed to conform with 
  102. steering and speed changing operations. Human factors such as 
  103. nervousness, misjudgments and misconceptions are incorporated into the 
  104. system to enable trainees to get more realistic simulations. 
  105.  
  106. Tsukio and Hirose have developed a sophisticated laboratory at the 
  107. University of Tokyo for experiments in VR.  As at many other places (also 
  108. in the West) theirs contains a collection of purchased and built-up 
  109. equipment to allow them to (a) experiment with existing VR techniques and 
  110. (b) build upon these for new work.  Most of their purchased equipment is 
  111. from the US, although I was told that they are considering changing to 
  112. some UK products which they felt were more cost effective.  They admitted 
  113. that at the moment the US is furthest along in this area and has some of 
  114. the most creative ideas. But this is certainly not the only lab studying 
  115. VR in Japan, and not even the only one at the University.   Hirose 
  116. explained to me that most of the large Japanese companies have some 
  117. hardware/software research in general VR topics. He mentioned 
  118. specifically NTT's Human Interface Lab, the ATR lab in Kansai (see below 
  119. about ATR), as well as Matsushita and Fujitsu. These companies are ready 
  120. to jump in once the market solidifies I was told. At University of 
  121. Tokyo's "suburban" campus, Professors Fujimasa and Tachi also have a VR 
  122. lab associated with the University's Research Center for Advanced Science 
  123. and Technology (RCAST).  There is also a committee composed of more than 
  124. a dozen university researchers who coordinate, informally, activity in 
  125. VR. Participants are from Tokyo, Keio, RCAST, Kyoto, Tokyo Inst of Tech, 
  126. Tsukuba, etc., and include computer scientists, engineers, medical 
  127. doctors, and others.  There is also a journal, Human Interface News and 
  128. Report,  published several times each year, that contains the proceedings 
  129. of the annual Human Interface Conference, as well as other papers and 
  130. lists of meetings.  The titles and authors of Vol 6 No 2 are attached 
  131. below. Japanese are very active in the development of computer games and 
  132. there is already at least one product incorporating a data-glove, 
  133. although Hirose told me that the company that manufactured the glove has 
  134. gone under and that large quantities of them are now available very cheaply.  
  135.  
  136. Projects at Hirose's laboratory are described briefly below.
  137.  
  138. (1a) See-through helmet mounted display. The idea is to optically
  139. superimpose a virtual 3D object onto a real environment. The system
  140. consists of Sony view finders, a lens system and half mirrors; the
  141. image displayed on the view finder screen is focused about 1m before the
  142. eye using the lens system and half mirror, and has a view of about 20
  143. degrees. In other head mounted displays, narrow fields of view can cause 
  144. loss of spatial direction, but in this system the user has a "real" world 
  145. to orient with.  
  146.  
  147. (1b) Light weight helmet mounted display (HMD). Of course the lighter
  148. the better--ideally no more than eyeglass weight is desired. Hirose
  149. claims they have developed the world's smallest HMD, with 5.0 by 7.5cm
  150. LCDs having 200 by 300 line resolution and weighing 170g including 
  151. cables. I tried this system. It works, but the display is not 
  152. illuminated, and so is only visible in bright background light; 
  153. nevertheless its size and weight make it an impressive step forward.
  154.  
  155. (1c) Virtual holography. The idea is to avoid using either a helmet or a 
  156. data glove. A key application here is to CAD systems which require higher 
  157. resolution than available with current HMDs. Hirose has substituted a 
  158. conventional stereo CRT, but uses a head-tracker to allow the kind of 
  159. interaction usually associated with a helmet. This system cannot generate 
  160. the sense of an all encompassing universe sometimes associated with HMDs, 
  161. or very large screens which are very exciting visually, but they can 
  162. generate sophisticated and high resolution displays in small regions of 
  163. space, and these might be perfect for detailed CAD/CAM applications. In 
  164. addition to high resolution, this system also adds a mechanism for 
  165. providing tactile feedback. Data-gloves can move around freely in the air 
  166. even when the computer generated hand hits a solid object. Hirose's 
  167. system requires the user's finger to be placed in a magnetic ring which 
  168. is free to move within a guide. Four magnetic sensors located on the the 
  169. ring measure the location of the finger and move so as not to touch the 
  170. finger.  However, once the finger intersects the computer generated 
  171. object, motion to the object's surface is disabled by locking the unit. 
  172. My sense is that force feedback is an essential element in providing 
  173. effective applications of VR technology; I am not aware of too much work 
  174. in this direction in the US; the Japanese are doing advanced work in 
  175. tactile feedback.
  176.  
  177. (3a) Software visualization. Hirose's idea here is to use VR to
  178. generalize flow charts and block diagrams by adding a third dimension. 
  179. His applications are to large, complex software systems such as network 
  180. control software.  (Hirose's example is the regional power system around 
  181. Tokyo.) There are many other attempts to simplify programming of such 
  182. systems, and a graphical programming environment is common. He wants to 
  183. fuse both block diagrams and time into a three dimensional 
  184. representation. The idea would be that users could directly manipulate 
  185. the blocks, move around the 3-D representation, etc. Several tools are 
  186. being developed.  
  187.  (i) Virtual editor to define, modify, and delete processes and message
  188. passing among processes.
  189.  (ii) Virtual Measure/Ruler to measure the exact synchronization of
  190. processes. 
  191.  (iii) Virtual path finder to locate and display the critical path to
  192. determine the total network throughput for a given network.
  193.  (iv) Network simulator.
  194. A virtual 3D object is necessary for this kind of system, and thus this 
  195. represents a very nice application of object-oriented programming. A 
  196. prototype is being developed using an Ikegami 80inch 120Hz stereo 
  197. projector with CrystalEyes LC glasses which generates a realistic 3D work 
  198. space. Also a VPL DataGlove through which the user can handle virtual 
  199. objects. This runs under an Iris 4D 210 VGX workstation for graphics and 
  200. a Sun Sparc station for text. Hirose is planning to add his virtual 
  201. holography techniques in order to enhance the sensation of handling 
  202. processes in 3D.  Personally, I have a "show-me" attitude about this 
  203. approach. But having said that I hasten to add that understanding 
  204. distributed computing is so difficult, and there are so many look-alike 
  205. efforts, that a really new idea like this one is definitely worth 
  206. cheering for.  
  207.  
  208. (3b) Virtual physical space simulator. This is more game-like. Hirose is
  209. thinking about altering some physical parameters (gravitational
  210. constant, air viscosity, light velocity, etc.) interactively while
  211. viewing a virtual world. His audience for this seems to be mostly students. 
  212.  
  213. Hirose is planning to describe some of his latest work at Human Interface 
  214. '91, (Nov 23-25, 1991, Tokyo) and has a preprint that will be available 
  215. at that time. (A symposium on VR is also planned for 31 Oct-1 Nov.) Many 
  216. of the papers from Hirose and Tsukio's lab are written in English (this 
  217. is not the case with most of the other Japanese research in this subject) 
  218. and Hirose can be contacted via electronic mail.  
  219.  
  220. Work at the ATR lab in Kansai has focused on developing an effective video 
  221. conferencing system as part of a larger project "Fundamental Research on 
  222. Intelligent Communications". In their system, a user sits in front of two 
  223. large lenticular screens that form a "V" facing him, with images of other 
  224. people on the screens generated by liquid crystal projectors. ATR wants 
  225. to enhance the sense that the people are really in the same place by 
  226. improving their sense of "being there". They do this by monitoring eye 
  227. movement of the participants and adjusting the images synchronously. At 
  228. the moment their system reflects light off a user's pupil to follow 
  229. movement of the cornea (non-contact eye movement detection). For related 
  230. experiments, there is also a contact-type detector that is mounted on a 
  231. pair of eyeglasses.  This is one of the more basic research projects in 
  232. the VR field, although its application is very specific.  
  233.  
  234. At the recent Computer World '91 in Osaka we were treated to a 
  235. description of the future of VR by Robert Jacobson of University of 
  236. Washington. Jackson commented that fundamental breakthroughs are not 
  237. needed and that research capabilities were well distributed, but that 
  238. industrial work was undercapitalized.  He felt that by 1995 the industry 
  239. will sort itself out and by 1999 various high end markets will become 
  240. evident.  I do not think that anyone in the audience disputed the 
  241. directions that VR will take.  However, I doubt very much that today's 
  242. computer graphics leaders are simply going to sit around and wait for the 
  243. VR guys who are now working in their basements or university labs to 
  244. gobble up their users.  What is more likely is that the graphics vendors 
  245. with resources to commit to R&D will incorporate more and more VR into 
  246. their own products by internal development, joint ventures, acquisitions, 
  247. etc.  
  248.  
  249.  
  250.  
  251.  
  252.  
  253. 1991 Human Interface
  254. News and Report, Vol. 6, No. 2
  255.  
  256. Performance Evaluation of Recognition and Manipulation of Virtual Objects by
  257. Force Display
  258.      H. Iwata, H. Noma, T. Nakashima (Institute of Engineering Mechanics,
  259.      University of Tsukuba)
  260.  
  261. Virtual Block World
  262.      T. Mizuguchi, Y. Hirata, M. Sato, H. Kawarada ((Research Laboratory of
  263.      Precision Machinery and Electronics, Tokyo Institute of Technology)
  264.  
  265. Robot's Teaching by Operator's Movement in Virtual Reality
  266.      T. Takahashi (NTT Human Interface Laboratories)
  267.  
  268. The Dependence of Tactile Characteristics on the Skin Surface Temperature
  269. Obtained by Mechanical Stimuli Applied on a Human Finger
  270.      T. Izumi, S. Ino, M. Takahashi, T. Ifukube (Res. Inst. App. Elec.,
  271.      Hokkaido Univ)
  272.      H. Kimura (NTT Appl. Elec. Lab.)
  273.  
  274. "Virtual Scienc" of Accuracy in Generated Environments - Focussing on the
  275. Effect of Time Delayt in Virtual Space -
  276.      R. Kijima, M. Hirose (Faculty of Engineering, the University of Tokyo)
  277.  
  278. Reality on Binocular Head - Mounted Display -
  279.      T. Maeda, E. Ohyama (Mechanical Engineering Laborlatory)
  280.      S. Tachi (RCAST, the University of Tokyo)
  281.  
  282. Artificial Reality with Virtual Creature
  283.      K. Hayashi, T. Fujita, K. Hirota, C. Matsumoto, S. Hishiyama, K. Murakami
  284.      (Fujitsu Laboratories Ltd. Human Interface Laboratory)
  285.  
  286. Musical Virtual Space
  287.      S. Ohteru, S. Hashimoto, A. Sato (Department of Applied Physics, Waseda
  288.      University)
  289.  
  290. The Application of Virtual Reality of Mechanical Design
  291.      K. Kameyama, K. Ohtomi (Toshiba R&D Center Mechanical Engineering
  292.      Laboratory)
  293.  
  294. A Discussion about Some Applications of Artificial Reality
  295.      T. Onitsuka
  296.  
  297. Analyzing Body Shape of Japanese Women - Can Computers Take the Place of Human
  298. Eyes? -
  299.      T. Kurokawa (Faculty of Engineering and Design, Kyoto Institute of
  300.      Technology)
  301.      T. Kishimoto, A. Shinozaki (Wacoal Corp.)
  302.  
  303. Sensibility for Liquor Making
  304.      S. Imai (Research Laboratories of Distilled Spirits and Liqueur, Suntory
  305.      Ltd.)
  306.  
  307. Report on Tutorial for Human Interface '90
  308.      M. Kurosu (Design Center, Hitachi Ltd.)
  309.  
  310. Report on Human Interface '90 Workshops
  311.      M. Suwa (Electrotechnical Laboratory)
  312.  
  313.  
  314. --------------------------END OF REPORT----------------------------------
  315.