Apple Watchの「粒子雲」ペアリング方式が新特許で明らかに

Apple Watchで導入された派手なハードウェア技術の海に埋もれていたのが、「パーティクルクラウド」効果を特徴とする新しい画像ベースのペアリング技術だった。火曜日、Appleはこの独自のペアリング手順の基盤と思われる詳細を記した特許を取得し、将来の製品への採用を示唆している。

米国特許商標庁は、Appleに対し、連続して米国特許9,022,291号および9,022,292号を付与しました。いずれも「コンピューティングデバイス間で情報を転送するための不可視光学ラベル」と題されており、Apple Watchに見られるような機械可読コードの基礎を築きました。具体的には、本発明は、エンドユーザーには認識されない方法で、データリッチな光学ラベルをエンコードおよびデコードする方法を概説しています。

特許によると、光学ラベルは、UPCバーコードから派生したクイックレスポンスコード（QRコード）のように、電子機器間でデータを送信するために使用されている。実際、Appleの発明は従来の2D機械可読方式をサポートしているが、静的または動的な背景に対してマトリックスを見えなくする表示処理を適用している。

この発明は人間の心理視覚的知覚に大きく依存しています。Appleは、マトリックスの特定の部分を2つの交互のフレームでエンコードし、色付けすることで、ユーザーがその領域の時間的な彩度、つまり画像の色をどのように認識するかを制御できます。

例えば、フレームAの最初の部分と2番目の部分は、青とマゼンタといった2色でエンコードされています。フレームBで生成される3番目と4番目の部分は、フレームAの最初の部分と2番目の部分にそれぞれ反対色のオレンジと緑が適用されていることに対応しています。2つのフレームを交互に表示することで、時間的な平均は色の欠如、つまりグレーに相当します。彩度空間の変化が目立たないようにするため、フレームは60fpsから120fps以上の周波数で交互に表示されます。

マトリックス全体に時間平均を選択的に割り当てることで、アイコンから壁紙まで、様々な背景画像に溶け込ませることができます。例えば、交互のフレームの一部を、画像の青い部分に対応する青色の時間平均を出力するようにエンコードし、別の領域をオレンジ色の部分に対応させることができます。

人間の目は彩度よりも輝度の変化に敏感であるため、特別にエンコードされた光学ラベルの色の変化は、おそらく認識されないでしょう。しかし、イメージングセンサーでは彩度の変化は容易に識別できます。送信デバイスが表示するフレームとは異なるレートでエンコードされたフレームをキャプチャすることで、受信デバイスはデコードと処理のための基となるマトリックスを判別することができます。

最後に、マトリックスを交互のフレームで表示することで、動画への埋め込みが可能になり、静的な白黒またはカラーの QR コードからの大きな変化が生まれます。

Appleは新たに取得した特許をすでにApple Watchに適用しているようです。この記事の冒頭の画像にあるように、AppleはWatchとiPhoneを連携させるために視覚的なペアリング方式を採用しています。セットアッププロセスでは、ユーザーはiPhoneを使って、Watchに表示される、渦巻くオールトの雲のような動的に生成される光学コードを撮影するよう指示されます。

Appleの発明は人間の目を欺くように設計されているため、Apple Watchのペアリングプロセスに組み込まれていることを証明するのは困難です。しかし、出荷版のペアリング速度、精度、そして洗練度を考慮すると、Appleの目に見えない光学ラベル技術は適しているように思われます。

Apple の目に見えない光学ラベルの特許は 2014 年 7 月に申請され、発明者は Rudolph van der Merwe 氏と Samuel G. Noble 氏とされています。