システム構成シミュレーター

インタラクティブメディアインスタレーションのシステム構成をシミュレーションできるツールです。 解像度、マシン構成、レンダリングパターンを変更して、機材構成・難易度・コストを確認できます。

背景

3画面ディスプレイ(70インチ以上縦置き)、中央リアクティブオブジェクト、センシングペデスタル、2レイヤー音響(スピーカー + オープン型ヘッドフォン)で構成されるインスタレーション作品のシステム設計において、構成要素の組み合わせによる影響を視覚的に理解できるようにしました。

主な検討項目

  • 解像度: 4K / WQHD / FHD のトレードオフ
  • マシン構成: 1台PC vs 複数PC vs メディアサーバー
  • レンダリング: リアルタイム vs プリレンダ vs ハイブリッド

シミュレーター

構成の推奨度

100
  • WQHD×3 + 1台PCはバランスの良い構成です
  • ハイブリッドレンダリングは安定性と柔軟性のバランスが良好
  • 4日間の短期展示に最適な構成です

1. 解像度

縦置き時: 1440x2560 (縦)

3画面合計: 約11.1Mピクセル

バランス良好。視認距離3m以上で十分

2. マシン構成

案B: 1台PC + WQHD/FHDx3

解像度を下げて単一PCで安定運用

[PC (RTX 4080)] ─── HDMI/DP ─┬─▶ [Display 1: WQHD]
                             ├─▶ [Display 2: WQHD]
                             └─▶ [Display 3: WQHD]
実現可能性
5/5
コスト
4/5
同期のしやすさ
5/5
運用のしやすさ
5/5

PC台数: 1

GPU要件: RTX 4080

RAM要件: 64GB

PC概算: 40-50万円

3. レンダリングパターン

背景プリレンダ + センサー部分リアルタイムオーバーレイ

GPU負荷
実装難易度
柔軟性
  • バランス良好
  • 柔軟性を確保しつつ負荷軽減
  • 4日間展示に推奨

総合難易度

1.5
解像度負荷
2/3
運用複雑度
1/5
実装難易度
2/3
同期難易度
1/5

コスト概算

購入の場合

270450万円

ディスプレイ + PC + 音響 + 構造

レンタルの場合(4日間)

2346万円

機材のみ(搬入・設営費別)

機材リスト

制御PC

品目仕様数量備考
ワークステーションPCRTX 4080, 64GB RAM, 2TB NVMe1-
UPS1500VA以上1-

映像出力系

品目仕様数量備考
縦型ディスプレイ70インチ以上、縦設置対応3薄ベゼル推奨
ディスプレイスタンドカスタムメタルフレーム1特注製作
HDMIケーブル4K対応、5m3-

センシング系

品目仕様数量備考
生体センサー心拍(MAX30102)/GSR1ペデスタル内蔵
マイコンArduino/ESP321センサー制御
USBケーブルUSB 2.0/3.01-

音響系

品目仕様数量備考
スタジオモニターGenelec 8030C相当2耳高さ設置
ヘッドフォンオープン型 AKG K712 Pro等1外音も聴こえる
オーディオI/FMOTU Ultralite mk51確定
オーディオケーブル1/4" TRS2-

中央オブジェクト

品目仕様数量備考
彫刻本体カスタム製作1アーティスト製作
LED照明アドレサブルLED (WS2812)1-
LEDコントローラーArduino/ESP321-

設置・構造

品目仕様数量備考
メタルフレームステンレス/アルミパイプ1特注製作
ヘッドフォンペデスタル円筒形スタンド1-
電源タップ8口以上、サージ保護2-

システムアーキテクチャ図

システムアーキテクチャ

データ
映像
音声
制御
👤 来場者センシング心拍/GSR/近接ヘッドフォンオープン型センサー処理TouchDesigner映像生成オーディオエンジンMOTUUltralite mk5Display L縦4KDisplay C縦4KDisplay R縦4KSpeaker LSpeaker R彫刻LED
来場者
ヘッドフォンペデスタル
メイン制御PC
オーディオI/F
映像出力
音響出力
中央オブジェクト

データフロー図

データフロー

入力層処理層出力層Serial/USBOSCHDMI×3ch1-2HP outArt-Net💓心拍センサーGSRセンサー👁️近接センサーArduino/ESP32データ集約センサー処理ノーマライズTouchDesignerマッピング/生成📺映像3×4K縦🔊共有音スピーカー🎧個人音ヘッドフォン💡照明LED

信号フロー(レイテンシ)

信号フロー(レイテンシ)

合計レイテンシ: 54ms
センサー~10msMCU~5ms処理~10msTD~16msDisplay~8msAudio~5ms0ms54ms入力から出力まで: 約50-70ms
ステージ遅延累積
センサー応答~10ms10ms
サンプリング~5ms15ms
センサー処理~10ms25ms
TouchDesigner~16ms41ms
ディスプレイ遅延~8ms49ms
オーディオバッファ~5ms54ms

前提条件

このシミュレーターは以下の前提に基づいています:

  • 展示期間: 4日間(設営含む)
  • メインソフトウェア: TouchDesigner
  • オーディオI/F: MOTU Ultralite mk5(確定)
  • ディスプレイサイズ: 70インチ以上
  • 音響構成: 共有音(スピーカー)+ 個人音(オープン型ヘッドフォン)

推奨構成

短期展示において安定性とコストのバランスを重視する場合:

優先度 構成 理由
第1候補 案B + WQHD + ハイブリッド コスト・運用のバランス最良
第2候補 案E + 4K + プリレンダ 高画質を維持しつつ負荷軽減
第3候補 案C + 4K + リアルタイム 4K品質が必須でフルインタラクティブの場合

技術的考慮事項

TouchDesigner + Windows推奨

  • TouchDesignerはWindows優先で開発されている
  • macOS版は機能制限あり、M2 Ultraでも4K×3は課題が報告されている
  • Windows + RTX 4080以上を推奨

事前準備の重要性

レンタルPCの場合、展示直前にしか機材が届かないリスクがあります。 対策として:

  • 類似スペックの自前PCで事前開発
  • プリレンダ中心の構成で安全マージン確保
  • レンタル業者への事前貸出依頼(追加費用)

関連ノート

ソースコード

GitHub: prototypes/system-config-simulator/src