見えない動きを見、聞こえない音を聞く。すごい？ それとも気味が悪い？
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0:01 - 0:09過去数世紀に渡って
顕微鏡は世界を変えてきました -
0:09 - 0:14小さすぎて肉眼では見えない
物や生物や構造の世界を -
0:14 - 0:17顕微鏡が明らかにし
-
0:17 - 0:20科学や技術に対して
大いなる貢献をしました -
0:20 - 0:23今日ご紹介したいのは
新しいタイプの顕微鏡 -
0:23 - 0:26「変化を見る顕微鏡」です
-
0:26 - 0:29普通の顕微鏡のように
光学的に小さなものを大きく -
0:29 - 0:31見せるのではなく
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0:31 - 0:35ビデオと画像処理を使って
-
0:35 - 0:41肉眼では見えないような
人や物の微細な動きや -
0:41 - 0:44色の変化を
見えるようにします -
0:44 - 0:48これは世界に対する
まったく別の見方を与えてくれます -
0:48 - 0:50色の変化とは
どんなものかですが -
0:50 - 0:53例えば人の肌というのは
血の流れに応じて -
0:53 - 0:55色がかすかに変化します
-
0:55 - 0:58これはとても
微妙な変化であるため -
0:58 - 1:00隣に座っている人を
見たところで -
1:00 - 1:02肌や顔の色が
-
1:02 - 1:06変わっているようには
見えません -
1:06 - 1:10このスティーブの映像を見ても
静止画のように見えます -
1:10 - 1:14しかし私達の新しい顕微鏡を
通して見ると -
1:14 - 1:16まったく異なる
イメージが現れます -
1:16 - 1:20肌の色の小さな変化を
100倍増幅することで -
1:20 - 1:25目で見て分かる
ようにしています -
1:25 - 1:28脈拍を見て取る
こともできます -
1:28 - 1:31心拍の早さだけでなく
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1:31 - 1:37顔を血がどう流れているかも
分かります -
1:37 - 1:39脈拍を可視化
できるだけでなく -
1:39 - 1:43心拍数を正確に
-
1:43 - 1:44計測することもできます
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1:44 - 1:49普通のカメラでできて
患者に触れる必要もありません -
1:49 - 1:55ここでは普通のDSLRカメラで撮った
新生児の映像から -
1:55 - 1:57脈拍と心拍数を
取り出しています -
1:57 - 1:59これで計測した心拍数は
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1:59 - 2:04病院にある通常の計器によるのと
同様の正確さがあります -
2:04 - 2:07映像も自分で撮ったもの
である必要はなく -
2:07 - 2:10既存のビデオを使うこともできます
-
2:10 - 2:14これは『バットマン ビギンズ』の一場面から
-
2:14 - 2:15クリスチャン・ベールの心拍が
見えるようにしたものです（笑） -
2:15 - 2:17クリスチャン・ベールの心拍が
見えるようにしたものです（笑） -
2:17 - 2:19映画なのでメークも
しているだろうし -
2:19 - 2:21光の条件にも
難しい面がありますが -
2:21 - 2:24それでも映像から
彼の心拍を -
2:24 - 2:26非常にうまく
取り出せています -
2:26 - 2:28どうやっているのかですが
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2:28 - 2:33ビデオのそれぞれの
ピクセルに記録された -
2:33 - 2:35光の時間的変化を分析し
-
2:35 - 2:37その変化を拡大しています
-
2:37 - 2:39変化が見て分かるくらいに
大きくするわけです -
2:39 - 2:41難しいのは
捉えたい変化が -
2:41 - 2:44非常に小さなものだ
ということで -
2:44 - 2:47その変化を
録画につきもののノイズから -
2:47 - 2:51注意深く分離する
必要があります -
2:51 - 2:54それぞれのピクセルの
ごく正確な色を得るために -
2:54 - 2:58巧妙な画像処理を
行っています -
2:58 - 3:00それから色の
時間変化の仕方を捉え -
3:00 - 3:03それを拡大して
-
3:03 - 3:07変化が目で見て分かるよう
変化の強調された -
3:07 - 3:09映像を作ります
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3:09 - 3:13このようにして見えるようにできるものには
微細な色の変化だけでなく -
3:13 - 3:16微細な動きもあります
-
3:16 - 3:19カメラに記録される光は
色の変化によってだけでなく -
3:19 - 3:22物の動きによっても
-
3:22 - 3:24変化するからです
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3:24 - 3:28これは生後２ヶ月の頃の
私の娘です -
3:28 - 3:31３年ほど前に
録画したものです -
3:31 - 3:34親になったばかりの人は
赤ちゃんが健康か 息をしているか -
3:34 - 3:37生きているか
いつも気にかけています -
3:37 - 3:39私も娘の眠っている姿を
見られるよう -
3:39 - 3:41ベビーモニターを
買いました -
3:41 - 3:45普通のベビーモニターで見られるのは
このような映像です -
3:45 - 3:48眠っている様子は分かりますが
情報は大して得られません -
3:48 - 3:50見て分かる事は
殆どありません -
3:50 - 3:53もしこんな風に
見えたとしたら -
3:53 - 3:56もっと情報が得られて
有用ではないでしょうか？ -
3:56 - 4:02動きを30倍拡大することで
娘の動きがはっきり見て取れるようになりました -
4:02 - 4:06これで娘が確かに生きて
呼吸しているのが分かります -
4:06 - 4:08（笑）
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4:08 - 4:10並べて比較したところですが
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4:10 - 4:13元々のビデオでは
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4:13 - 4:14動きが分かりません
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4:14 - 4:18しかし動きを拡大した映像では
呼吸の様子がよく分かります -
4:18 - 4:20この「変化を見る顕微鏡」によって
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4:20 - 4:24明らかにできる身の回りの現象は
たくさんあります -
4:24 - 4:28体の中で静脈や動脈が
どう脈打っているか分かります -
4:28 - 4:31目が絶えずユラユラ
動いていることも -
4:31 - 4:33よく分かります
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4:33 - 4:34これは私の目で
-
4:34 - 4:37娘が生まれた頃に
撮ったので -
4:37 - 4:42あまり寝ていないのが
分かるかと思います（笑） -
4:42 - 4:44じっと座っている人からでさえ
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4:44 - 4:46多くの情報が得られます
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4:46 - 4:50呼吸のパターンとか
小さな顔の表情とか -
4:50 - 4:52このような動きから
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4:52 - 4:55その人の思っていることや
感情も分かるかもしれません -
4:55 - 4:58エンジンの振動のような
小さな機械の動きも -
4:58 - 5:00拡大して見えるようにできます
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5:00 - 5:03機械の問題の検出や診断を技術者がするのに
役立つかもしれません -
5:03 - 5:08建物や構造物が風に揺れたり
反発したりする様子も見て取れます -
5:08 - 5:13こういった動きを計測する方法なら
以前からありましたが -
5:13 - 5:15その動いている様子を
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5:15 - 5:17実際に目で見えるようにする
というのは -
5:17 - 5:20また別の話になります
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5:20 - 5:23私達はこの技術を開発して以来
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5:23 - 5:27ネット上でプログラムを公開して
誰でも実験できるようにしています -
5:27 - 5:29とても簡単に使え
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5:29 - 5:31自分のビデオで
試すことができます -
5:31 - 5:34私達の協力者のQuanta Researchは
ご覧のようなサイトも用意していて -
5:34 - 5:37ビデオをアップするだけで
結果を見られます -
5:37 - 5:40だからコンピュータサイエンスや
プログラミングの知識がまったくなくても -
5:40 - 5:43簡単にこの顕微鏡で
実験ができます -
5:43 - 5:46これを使ってみんなが
どんなことをしているのか -
5:46 - 5:48いくつかご覧に入れましょう
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5:48 - 5:54このビデオはTomez85という
YouTubeユーザーが作ったもので -
5:54 - 5:55どういう人なのか知りませんが
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5:55 - 5:58私達のプログラムを使って
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5:58 - 6:01妊婦のお腹の動きを
拡大しています -
6:01 - 6:03ちょっと不気味ですね
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6:03 - 6:05（笑）
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6:05 - 6:09ここでは手の静脈の拍動を
拡大しています -
6:09 - 6:13しかしモルモットを使わなくちゃ
科学っぽくなりませんよね -
6:13 - 6:17このモルモットは
ティファニーという名前で -
6:17 - 6:20作者はこれが
微細な動きを拡大された -
6:20 - 6:22最初の齧歯類だと
主張しています -
6:22 - 6:24美術作品を作ることもできます
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6:24 - 6:28イェール大のデザイン科の学生が
送ってきたもので -
6:28 - 6:30友人の身動きの仕方に
違いがあるか -
6:30 - 6:31知りたかったのだそうです
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6:31 - 6:35じっとしているように頼んで
それから動きを拡大したものです -
6:35 - 6:39写真が動き始めたみたいな
感じがします -
6:39 - 6:41これらの例の良いところは
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6:41 - 6:43我々自身何もする必要が
なかったことです -
6:43 - 6:47ただ新しい道具と
世界を見る新しい方法を提供するだけで -
6:47 - 6:52いろんな人が新しくて面白い
創造的な使い方を見つけてくれます -
6:52 - 6:54しかしそれで終わりではありません
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6:54 - 6:57このツールは世界に対し
新しい見方ができるようにするだけでなく -
6:57 - 7:00カメラで出来ることを再定義し
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7:00 - 7:03可能性の限界を
押し広げもします -
7:03 - 7:05科学者として
私達は考え始めました -
7:05 - 7:09カメラで計測できる
微細な動きを生み出す物理現象として -
7:09 - 7:12他にどんなものがあるだろう？
-
7:12 - 7:16そのような現象の１つとして
我々が最近取り組んでいるのが「音」です -
7:16 - 7:18音というのは基本的に
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7:18 - 7:20空気中を伝わる空気圧の変化です
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7:20 - 7:24圧力の波が物にぶつかる時
小さな振動を生じ -
7:24 - 7:26それを使って私達は音を聞いたり
録音したりしています -
7:26 - 7:30しかし音は視覚的な
動きも作り出します -
7:30 - 7:33肉眼では見えなくとも
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7:33 - 7:36カメラを使って適切に処理すれば
見えるようになります -
7:36 - 7:37例を２つお見せします
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7:37 - 7:40これは私が素晴らしい歌唱力を
披露しているところです -
7:41 - 7:43アー
-
7:43 - 7:44（笑）
-
7:44 - 7:47声を出している時の喉を
高速度カメラで撮影しました -
7:47 - 7:49元の映像を見ても
-
7:49 - 7:51ほとんど動きは見られませんが
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7:51 - 7:55動きを100倍拡大してやると
発声に関わる首の部分に -
7:55 - 7:59波のような動きが広がっているのが
分かります -
7:59 - 8:01音の痕跡が映像に
残されているわけです -
8:01 - 8:04歌手は特定の音程の声を出して
グラスを割れる -
8:04 - 8:05という話は
良く知られています -
8:05 - 8:07ここではグラスの
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8:07 - 8:10共鳴周波数の音を
-
8:10 - 8:12横のスピーカーから
出しています -
8:12 - 8:16その時の動きを
250倍拡大すると -
8:16 - 8:19グラスが音に共鳴して
振動しているのが -
8:19 - 8:22はっきり分かります
-
8:22 - 8:25あまり日常で目にする光景では
ありませんね -
8:25 - 8:28しかしここから
突飛なアイデアを思いつきました -
8:28 - 8:34この過程を逆にして 映像から音を
復元できないでしょうか？ -
8:34 - 8:38音波が物の表面に作り出す
微細な振動を解析して -
8:38 - 8:42元になった音を
生成するのです -
8:42 - 8:47そのようにすれば 身の回りにある物を
マイクに変えることができます -
8:47 - 8:49私達はまさにそれを
やってみました -
8:49 - 8:52テーブルの上にポテトチップの
空き袋があります -
8:52 - 8:55これをビデオ撮影して
音により生じた — -
8:55 - 8:56微細な動きを
解析することで -
8:56 - 9:00ポテトチップの袋をマイクロフォンに
変えようというわけです -
9:00 - 9:02この部屋では
こんな音楽を流しています -
9:02 - 9:07(曲『メリーさんのひつじ』)
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9:10 - 9:13そしてポテトチップの袋を
高速度カメラで撮影しました -
9:13 - 9:14これを見ても
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9:14 - 9:18何かが起きているようには
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9:18 - 9:19見えませんが
-
9:19 - 9:22映像の中の微細な動きを
解析することで -
9:22 - 9:24このような音を
再現できました -
9:24 - 9:27(曲『メリーさんのひつじ』)
-
9:41 - 9:42私はこれを—
-
9:42 - 9:48（拍手）
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9:50 - 9:52「ビジュアル・マイクロフォン」
と呼んでいます -
9:52 - 9:56ビデオ信号からオーディオ信号を
取り出しているのです -
9:56 - 9:59動きの大きさが
どれくらいかというと -
9:59 - 10:04かなり大きな音でも
ポテトチップの袋の動きは１ミクロン未満です -
10:04 - 10:07１ミリの千分の１です
-
10:07 - 10:10そのような小さな動きでも
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10:10 - 10:14映像の中で物に反射する光を
観察することによって -
10:14 - 10:16検出できるのです
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10:16 - 10:19他の物を使うこともできます
たとえば植物とか -
10:19 - 10:25(曲『メリーさんのひつじ』)
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10:27 - 10:29声を復元することもできます
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10:29 - 10:32こちらでは部屋の中で
人が話しています -
10:32 - 10:36Mary had a little lamb whose fleece was white as snow,
(メリーさんは小さな羊を飼っていた 雪のように白い毛をして) -
10:36 - 10:40and everywhere that Mary went, that lamb was sure to go.
(メリーさんの行くところは どこにでも付いてきた) -
10:40 - 10:43前と同じ
ポテトチップの袋の映像から -
10:43 - 10:46復元した声です
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10:46 - 10:51Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow, -
10:51 - 10:56and everywhere that Mary went,
that lamb was sure to go. -
10:56 - 10:58『メリーさんのひつじ』を使ったのは
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10:58 - 11:00エジソンが1877年に
蓄音機で -
11:00 - 11:05最初に録音したのが
この歌だったからです -
11:05 - 11:08それは音を記録する
最初の装置の１つでした -
11:08 - 11:11音を振動板で受け
-
11:11 - 11:15その振動を針に伝え
それが筒に巻いたアルミ箔に -
11:15 - 11:17記録される仕掛けでした
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11:17 - 11:23これはエジソンの蓄音機で
録音し再生するデモです -
11:23 - 11:26（録音）Testing, testing, one two three.
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11:26 - 11:30Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow, -
11:30 - 11:34and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go. -
11:34 - 11:36（再生）Testing, testing, one two three.
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11:36 - 11:40Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow, -
11:40 - 11:46and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go. -
11:46 - 11:50137年後の今日
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11:50 - 11:54音に振動する物の映像だけから
同程度のクオリティの音を -
11:54 - 11:58再現できるようになりました
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11:58 - 12:00しかも防音ガラスの
向こう側にある -
12:00 - 12:04５メートル離れた物を使って
それができるのです -
12:04 - 12:07そうやって復元した音がこれです
-
12:07 - 12:13Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow, -
12:13 - 12:17and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go. -
12:17 - 12:21すぐ思いつく応用は
スパイ活動でしょう -
12:21 - 12:24（笑）
-
12:24 - 12:28しかし他のことにも使えます
-
12:28 - 12:31もしかしたら
将来宇宙の向こうの音を -
12:31 - 12:33再現できるように
なるかもしれません -
12:33 - 12:37音は宇宙を伝わりませんが
光なら伝わるからです -
12:37 - 12:39私達は
この新しい技術の可能性を -
12:39 - 12:42探り始めたばかりです
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12:42 - 12:45これまで存在するのは
知っていたけれど -
12:45 - 12:49自分の目で見られなかった物理現象を
見えるようにしてくれるのです -
12:49 - 12:50これが私の仲間です
-
12:50 - 12:53今日お見せしたものは
みんなここに出ている人達の -
12:53 - 12:55協力の結果
得られたものです -
12:55 - 12:58みなさんにもぜひ
私達のウェブサイトを訪れ -
12:58 - 12:59自分で試してみて
-
12:59 - 13:02一緒に微細な動きの世界を
探索していただきたいと思います -
13:02 - 13:04ありがとうございました
-
13:04 - 13:05（拍手）
- Title:
- 見えない動きを見、聞こえない音を聞く。すごい？ それとも気味が悪い？
- Speaker:
- マイケル・ルービンスタイン
- Description:
-
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肉眼では見られない微細な動きや色の変化を拡大する「顕微鏡」をご紹介します。画像技術者マイケル・ルービンスタインは、驚くばかりの映像を次から次へと見せ、この技術によって普通の映像から人の心拍を読み取ったり、音波により生じるポテトチップ袋の振動を拡大して会話を再現できることを示します。恐ろしい応用の可能性も秘めたこの驚きの技術は、実際に目にするまで信じられないかもしれません。
- Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 13:18
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Yasushi Aoki approved Japanese subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | |
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Eriko Tsukamoto edited Japanese subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | |
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Eriko Tsukamoto accepted Japanese subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | |
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Eriko Tsukamoto edited Japanese subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | |
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Eriko Tsukamoto edited Japanese subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | |
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Eriko Tsukamoto edited Japanese subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | |
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Eriko Tsukamoto edited Japanese subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | |
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Yasushi Aoki edited Japanese subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide |