3 次元 CG アニメーションを用いた初等教育教材の開発

西田隼人　古谷信吾

卒業論文発表会 2008.1

東京情報大学 総合情報学部 環境情報学科 松下研究室

Development of Teaching Materials using 3D-CG Animation in Elementary Education

研究の背景

初等教育機関への PC の普及

PC の処理機能及び描画機能の高性能化

CG の視覚的効果による興味の喚起と理解の促進

3 次元 CG 動画による一層の興味の喚起と理解の促進

3 次元 CG アニメーション教材の開発

CG 教材

経済的制約を受けない教材

短時間で修正・拡張が可能な教材

Flash による電子紙芝居

→ 描画は 2 次元的なものが中心

C 言語と OpenGL による天体教育教材

→ 使用環境の制約、修正・拡張は容易ではない

良好な成果をあげている CG 教材例（従来研究の例）

初等教育現場への導入を容易に行いたい

初等教育現場での修正・拡張を容易に行いたい

本研究における教材の開発方針

• 教材の適切さ– 教科書・学習指導要領に準拠。

• 標準的な PC で動作可能– 初等教育機関では計算機環境が限られている。

• 修正・拡張が容易– 初等教育機関では教材開発時間が限られている。

• 優れた統合開発環境を装備。• フリーソフトのため経済的制約が無い。• 入手が容易。• 初学者でも修正・拡張が容易。• モデリングツールとの連携が可能。

本研究では POV-Ray により教材を開発

理由

POV-Ray を用いた理由

POV-Ray とは

POV-Ray 公式サイト http://www.povray.org/

POV-Ray （ Persistence of Vision Ray Tracer ）とはモデリングからレンダリングまでを行う CG 開発用のフリーソフトウェア（ CG 用言語）である。記述形式は C 言語と類似している。

POV-Ray の統合開発環境

#include “colors.inc”#include “shapes.inc”

camera{location<3, 3, -10>look_at<0, 0, 0>angle 30

}

light_source{<-3, 5, -5>color White}

object{Spherepigment{color Orange}

}

ライト

物体

視点

POV-Ray のシーンファイルの基本構造

POV-Ray の基本図形

:#include “textures.inc”

::

object{Spheretexture{DMFWood4}

}

::

object{Spherenormal{agate 0.9}

}

POV-Ray のマッピング

テクスチャマッピング

バンプマッピング

開発環境

• 計算機　 DELL Dimension (Pentium D 2.8GHz)

• OS 　 Windows XP Professional

• CG 開発 POV-Ray Ver.3.5

• モデラー　 Rokkaku-Daioh Super Ver.5

• AVI 作成 AVI-Maker Ver.1.71

※ モデラーと AVI 作成ツールに関しては必要に応じて使用する。

教材

シーン１ シーン２ シーン３

1. カラスの子が月明かりを感じて空を見上げています。カラスの子は月が綺麗に見えるところを探しに出かけることにしました。

2. しばらくすると月見をしているタヌキと出会いました。カラスの子は「どこに行けばもっと月が良く見えますか」とタヌキに聞きました。タヌキは「あの山に登ればきっと綺麗に見えるよ」と言いました。

3. 山へ向かっていると迷子になって泣いているリスと出会いました。カラスの子はリスに「ぼくが空から見ればきっとお家が見つかるよ」と言いました。そして空からリスの家を探してあげました。

教材（続き）

シーン６シーン４ シーン５

4. 今度はキツネに会いました。カラスの子はキツネに「月が一番良く見えるのはどこですか」と聞きました。キツネは「あの森を通れば良いよ」と言いました。

5. しかし森の出口が見つかりません。カラスの子は森の中を飛び回りました。そんなとき，一羽のフクロウが「どうしたのかい」と話かけてきました。フクロウは「あの嘘つきキツネに嘘を教えられたのだね」と言いました。フクロウは森の出口を教えてくれました。

6. 夜も遅いのでカラスの子は家に帰りました。そして、月が一番綺麗に見えるのは自分の住んでいる森にある一番高い木の上からだということに気づきました。

※ 物語及び原画は当研究室において独自に作成したものです。

教材（時系列表示）

シーン 2

シーン 4

教材（再生）

※ 絵をクリックすると AVI 動画が再生されます。

シーンファイルの構成

オブジェクト制御部

オブジェクト記述部

背景記述部

コメントを行を記述する。コメントには移動方向などや標準的移動量も記述しておく。

動作の伴わない背景部は最後にまとめて記述しておく。

union 命令で動作オブジェクトごとにまとめて記述しておく。

結論

• 3 次元 CG アニメーションによる初等教育教材を開発した。

• 教育現場において修正・拡張を容易にするため、ソースコードのオブジェクトとその制御部分を明確に分離して記述しておくことが必要である。

今後の課題

• 和文および英文の挿入• 音響効果の適用• 実践での使用および教育効果の評価

Div. of Environmental Information,Tokyo University of Information Sciences

Lab. Homepagehttp://www.rsch.tuis.ac.jp/~matusita/