情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

1A-01
2024/2/28

研究者の利用を目的としたオープンな VR ゲームの試作柴田 光1,a)

前田 天良1飯田 和也1

林 大智2

簗瀬 洋平3

渡邊 恵太1

概要：我々はビデオゲームを用いた研究に使いやすいオープンビデオゲームライブラリを開発した．研究者はオープンビデオゲームライブラリのゲームを使用することで，ゲームを用いた研究を簡単かつ安心して行える．本論分では VR リズムゲームと VR テニスゲームの研究利用事例を調べ，研究用ゲームとして必要な要件を分析した．そしてオープンビデオゲームライブラリのゲームとして，VR リズムゲームと VRテニスゲームの 2 つの VR ゲームを試作した．

1. はじめに
我々は，研究者が開発したデバイスの評価実験やアプリケーション，デモンストレーションとして安心して利用できるオープンビデオゲームライブラリ [1][2](図 1) を開発した．オープンビデオゲームライブラリとは，ビデオゲー
ムを利用する研究の為のライブラリであり，研究者は研究に使うビデオゲームやツールを見つけたり，ビデオゲームを用いた研究の知識を深めたりできる．オープンビデ
オゲームライブラリのビデオゲームは，研究者のニーズを満たすように設計し，研究に利用しやすいように OSS(Open Source Software) として公開した．これまで，研究者のニーズに対応した 3 つのビデオゲームを開発した．その後，研究用ビデオゲームとして求められる構成要素を洗い出し，研究者が利用しやすいテニスゲーム [3] や FPSゲーム [4] を開発した．本研究では，研究での利用事例が多い VR (Virtual Reality) ゲームについて調査を行い，研究に利用しやすい VR ゲームを試作する．

VR はシュミレートされた環境にユーザが没入することを可能にする技術である．エンタテインメントコンテンツとしての利用が一般的だが，リハビリテーション [5] などのヘルスケア分野，自動車製造に使用する [6] などの製造分野，テニスのサービスリターントレーニング [7] などのトレーニング分野を例として，様々な分野へも応用される．VR コンテンツの人気のあるジャンルの一つに，体を積極的に動かすエクササイズとゲームを組み合わせたエクサゲームがある．
123a)

明治大学 総合数理学部 先端メディアサイエンス学科
明治大学大学院 先端数理科学研究科
先端メディアサイエンス専攻
ユニティ・テクノロジーズ・ジャパン株式会社
ev210509@meiji.ac.jp© 2024 Information Processing Society of Japan

図 1

オープンビデオゲームライブラリは，研究に利用しやすいビデオゲームを開発・提供し，ビデオゲームを用いた研究の発展を促進する．ビデオゲームはオープンソースで公開する．

VR エクサゲームの例として VR リズムゲームと VR テニスゲームがあり，様々な研究目的で利用される．
まず、VR リズムゲームの研究利用事例を挙げる．Lem-mens ら [8] は，市販の VR リズムゲームを用いて，VR リズムゲームにおけるスキルと難易度の一致がフロー体験に与える影響を調査した．Dongas らの研究 [9] では，人気のVR リズムゲームがどのように臨場感と没入感を活用してプレイヤを魅了しているか調査した．Albert らの研究 [10]では，音楽と運動の同期がユーザ体験，生理学的測定，認知負荷，およびゲームパフォーマンスに与える影響を調査するために，VR リズムゲームを使用した．
次に、VR テニスゲームの研究利用事例を挙げる．Saito
ら [11] は，テニスのサービス・リターンにおける経験者と初心者の違いを，VR テニスゲームを使用して調査した．

Hamanishi らの研究 [12] は，VR において高速で移動するオブジェクトの認識が難しい問題を解決，検証するシステ
ムとして，VR テニスゲームを製作した．Rahimi ら [13] の研究では，テニスの対戦相手 AI に関する提案モデルの学習と検証に VR テニスゲームを使用した．

176

情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

1A-01
2024/2/28

以上のように，VR リズムゲームと VR テニスゲームを者の動きの違いに着目した．そこで，プレイヤの視線や動用いた研究は多数ある．そのため，権利問題やゼロから制作をキャプチャできる自作の VR テニスゲームを用いて，作するコストを気にせず安心かつ手軽に研究利用できる熟練者と初心者のサービスとリターンの動作，またその動オープンな VR リズムゲームと VR テニスゲームは需要が作からのボールの軌道を比較した．参加者は，腰やラケッ見込める．

トにトラッカーを取り付け，同じ球種で 3 種類の異なる

そこで本研究では，VR リズムゲームと VR テニスゲー

コースのサーブをリターンする実験と，同じコースで 4 種

ムの研究利用事例を調べ，研究においてゲームに求めら類の異なる球種のサーブをリターンする実験に参加した．

れる要素を整理する．その要素を基に，研究利用しやすい

その際に実験者は，参加者のリターン時の動作を記録した．

VR リズムゲームと VR テニスゲームを試作する．

2. VR ゲームにおける要件分析

テニスゲームでは対戦相手が AI によって制御されるものがあるため，学習 AI の研究に VR テニスゲームを利用した研究もある．Rahimi ら [13] は，テニスのような複雑研究において VR ゲームは，VR 特有の没入感や臨場感なタスクを処理し，戦略を組み立てる AI を開発し，そのに関する研究だけでなく，スポーツや音楽の学習トレーニ検証手段に VR テニスゲームを採用した．Rahimi らは提ングを対象とした研究も多い．本章では VR リズムゲーム案するシステムを VR テニスゲームに適用し，学習なし・と VR テニスゲームを用いた研究事例を挙げ，研究に利用

試合後に学習・試合中に学習の 3 種類に分けて実験を行い，しやすい VR ゲームの要件を分析する．

得点やボールの位置から AI の学習を評価した．
医療分野で VR テニスゲームを利用した研究も存在する．

2.1 VR リズムゲームを用いた研究例

Silva de Sousa ら [16] は，脳卒中患者に対して，過度に体VR リズムゲームの利用例として，音楽における楽器を酷使せずに有酸素運動を行う方法を調査するため，テニの習得やリズム感などのトレーニング手段がある．Pesek

スとボクシングの VR ゲームを利用した．Silva de Sousa

ら [14] は，VR を用いた学習の有用性とユーザーのリズムらは，Xbox 360 Kinect を用い，参加者がテニスゲームと感覚や知覚能力への影響を調査するため，タワーディフェボクシングゲームを交互にプレイすることで，心拍数と酸ンスをベースとしたリズムゲームを開発した．本ゲーム

素消費量を基に比較を行い評価した．

は，正面から迫る敵を仮想のドラムをリズミカルに叩くことで城を守ることが目的である．Pesek らは，リズムパ2.3 要件分析

ターンの異なる 3 種類の音楽を用いて 14 日間プレイして本節では，研究に利用しやすい VR ゲームを開発するたもらい，リズム感覚が向上するかを検証した．Rutkowski

めに，研究用 VR ゲームに求められる要件を分析する．分

ら [15] は，VR での音楽ゲームが楽器の習得を早めること

析は，VR リズムゲームと VR テニスゲームそれぞれの研につながるかどうかを検証するため，市販の VR リズム究利用パタンを基に行う．没入感の高い VR ゲームでは，ゲームである Beat Saber*1 を用いて，VR でのトレーニン

その没入感の要因や，より没入感を促進させるための手法

グが手と目の動きの協調性と反応時間に与える影響を調査の提案などに利用されることが多かった．モバイルゲー

した．本研究では，国立音楽学校の生徒 14 名が，1 日 1 回

ムやビデオゲームなどのプラットフォームに対して，VR15 分のトレーニングを 5 日間行い，初日と最終日に行われゲームはゲームの中に入り込んでプレイするため，没入感るテストの結果を比較した．の検証は VR ゲームならではの特徴である．

没入度の高い VR リズムゲームは，ユーザのゲーム体験その中でも VR リズムゲームは，正面から来る敵やブを評価する目的で利用される．Lemmens ら [8] は，リズムロックを自らの手で処理する操作方法であるため，リーチ

VR ゲームにおけるスキルと難易度の一致がフロー体験にングタスクによって評価実験が行われた [14]．同じ VR リ

どのような影響を与えるかを調査するため，先述した研ズムゲームである Beat Saber には，武器の種類を変更し究でも使用された市販の Beat Saber を研究に利用した．

たり，武器の幅や長さを変更したりする機能は初期設定とBeat Saber を用いた実験では，参加者のスキルに合わせたして備わっていない．そのため，武器の種類や細かいパラ難易度の曲を 8 種類用意し，フロー体験の評価を行った．

メータを調節できれば，様々な種類でのリーチングタスクを行える可能性がある．また，VR リズムゲームでは，初2.2 VR テニスゲームを用いた研究例

心者に対して VR ゲームを用いてリズム感のトレーニング

VR テニスゲームを利用した研究には，スポーツ初心者を行う利用パタンが多かった．これは，リズム感を鍛えるへの学習トレーニングの研究がある．Saito ら [11] は，スために，実際に体を動かしてプレイすることが多いからでポーツを初心者にトレーニングするために，熟練者と初心ある．このようなモーションコントロールは，初心者を対象とした VR ゲームでのトレーニングや，ゲームの没入感*1https://beatsaber.com© 2024 Information Processing Society of Japanの分析において重要な役割を果たす．そのため，ゲームコ

177情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

図 2

1A-01
2024/2/28

Melody Crashers のプレイ画面 (左)，イメージ図 (中央), パラメータ調整の様子 (右)ントローラのボタン操作ではなく，実際に身体を動かす操付属のコントローラを両手に持ち，実際に身体を動かすこ作手法は必須である．以上の分析によって得られた VR リとでゲームをプレイする．また，様々な研究に対応できるズムゲームに求められる要件を以下に示す．

よう，ゲーム内の各種パラメータを調節できる機能を実装• 武器の調節機能した．

• 実際に身体を動かすことによる操作

3.1.2 ルールと終了条件

VR テニスゲームでは，テニス初心者に向けたトレーニ

プレイヤは HMD 付属のコントローラを両手に持ち，立っングが多かった．現実におけるテニスの指導に比べて，VRた状態でプレイする (図 2)．また，1.5m 四方のバーチャル

ではボールの挙動やラケットでボールを当てる位置，ス環境内を移動できる．ターゲットはプレイヤの 2.5m 奥かトロークの動作を数値化できる．そのため，仮想空間でトら出現し，HMD の高さを h としたとき，8/9h を中心としレーニングをする際，経験者の動きを記録することで，初た一辺 1.5h の正方形の範囲内にランダムに飛んでくる．1

心者の模倣が容易になる点から，ストロークの打点や動つのターゲットを切るごとにスコアが 10 点増える．

作を数値化できる機能が役立つ可能性がある．また，対戦ゲームは，設定したプレイ時間が経過すると終了する．

相手の動きを制御する自作 AI を検証する利用パタンも多

その後，最終的なスコアが表示される．

かった．テニスの対戦相手を制御する AI を開発する際，3.1.3 パラメータ調節機能

球種の使い分けや打つ方向など複雑な戦略が必要であるため，AI 開発の検証にテニスゲームが採用される．オープン

パラメータ調整機能では，ゲーム内のパラメータを調整できる．調整できるパラメータ (図 2) を以下に示す．

ビデオゲームライブラリは，オープンソースのゲームを提• 武器の幅供しており，研究者は自分の研究に合わせてプログラムを• 武器の長さ編集できる点が大きな魅力である．そのため，自ら開発し• プレイ時間た AI を，既にベースが作られたビデオゲームに組み込め• 左右それぞれの武器の種類る機能があれば，研究者の助けになる可能性がある．この• ターゲットの大きさような考えから，自作で開発した AI を対戦相手に組み込• ターゲットの速度

む機能は必要である．以上の分析によって得られた VR テ

• ターゲットが生成される位置

ニスゲームに求められる要件を以下に示す．

• ターゲットのタイミング• ストロークの記録機能「武器の幅」では，所持する武器の幅を変更できる．
「武• 自作 AI を組み込む機能器の長さ」では，所持する武器の長さを変更できる．
「プレ3. 実装手法
3.1 VR リズムゲームの試作イ時間」では，ゲームを開始してから終了するまでの時間を変更できる．「左右それぞれの武器の種類」では，Laser

Sword，No Weapon，Hummer，Gun，Sword の中から左2 章で述べた研究用 VR リズムゲームの要件を基に，右で 1 種類ずつ選べる．なお，Hummer は先端のみ当たり

研究利用に冗長な不必要なゲームの構成要素は排除し，判定が付いており，持ち手の部分がターゲットに当たってVR リズムゲームを試作した．また，本ゲームを Melodyも破壊できない．また，Gun は放った弾丸に当たり判定がCrashers(図 2) と名付けた．

あり，連射できる．
「ターゲットの大きさ」では，ターゲッ

3.1.1 ゲームの概要

トの大きさを変更できる．
「ターゲットの速度」では，ターMelody Crashers は，両手に持った剣を使って，前方かゲットが出現しプレイヤに向かうスピードを変更できる．

ら迫ってくる立方体のターゲットをタイミング良く切り，「ターゲットが生成される位置」では，ターゲットが生成さ高得点を目指す研究用 VR リズムゲームである．プレイヤれる位置の奥行き具合を変更できる．「ターゲットのタイはヘッドマウントディスプレイ (HMD) を装着し，HMDミング」では，ターゲットが生成される間隔が変更できる．

© 2024 Information Processing Society of Japan178

情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

図 31A-01
2024/2/28

Minimum Tennis VR のプレイ画面 (左)，パラメータ調整の様子 (右)3.1.4 プレイ中における音楽の変更機能

手がボールに反応して動き始めるまでの時間をそれぞれ変プレイ時に流れる曲は利用者が任意の曲を設定でき，実更できる．「対戦相手のショットに辿り着くまでの移動距験に合わせて曲を変更できる．利用者は，JSON ファイル離」では，敵がプレイヤからどの程度離れた位置を狙ってを Unity 内に読み込むことで好きな曲で遊べる．

ボールを打つか変更できる．
「試合終了条件」では，試合を終了するまでのセット数とゲーム数が変更できる．

3.2 VR テニスゲームの試作

3.2.3 ストローク記録機能

また，2 章で述べた研究用 VR テニスゲームの要件を基本ゲームでは，プレイヤがゲーム中に行ったラケットのに，以前開発した Minimum Tennis[3] の VR 版を試作した．

ストロークの軌跡と打点を記録できる．これにより研究者

非 VR 版と区別するため，本ゲームを Minimum Tennis VR

は実験後，プレイヤの動作を確認，比較できる．と名付けた．

3.2.4 自作 AI 搭載機能

3.2.1 ゲームの概要

自作 AI 搭載機能では，研究者が自作 AI についての調査

Minimum Tennis VR(図 3) は，現実のテニスの仕様やを行う際，簡単に自作 AI を本ゲームに組み込める．これルールに則った研究用 VR テニスゲームである．以前開発により，自作 AI についてスムーズに実験，調査できる．

した Minimum Tennis を基にして制作した本ゲームでは，非 VR 版にも実装したパラメータ調節機能に加え，スト4. おわりにロークの打点や動作を記録する機能と，自作で開発した AI

本研究では，研究に利用しやすい VR ゲームとしてを対戦相手に組み込む機能を追加した．プレイヤは HMD

Melody Crashers と Minimum Tennis VR を 試 作 し た ．

を装着し，HMD 付属のコントローラを片手に持ち，ラケッゲームを実装するにあたり，先行研究における VR ゲームトのように振ることでゲームをプレイする．の利用パタンを分析し，研究用 VR ゲームに求められる機3.2.2 パラメータ調節機能能を明らかにした．また，先行研究での利用パタンを踏ま調節できるゲーム内パラメータ (図 3) を以下に示す．

え，VR ゲームを実装した．開発したゲームの主な特徴は，• プレイヤと対戦相手の移動速度実験において余分な干渉や過度なエフェクトを避けた最小• プレイヤと対戦相手の加速度限のゲームデザインであることと，研究者が自分の研究に• プレイヤと対戦相手の打つボールの速度合わせてコードを編集し利用できるオープンソース性に• プレイヤと対戦相手の反応速度ある．最低限の構成要素を持つため，多様な研究分野の実• 対戦相手のショットに辿り着くまでの移動距離

験に適応可能であり，自身の研究のためにゲームを開発す• 試合終了条件る研究者の負担を減らせる．今後は，Melody Crashers と「プレイヤと対戦相手の移動速度」では，プレイヤと対Minimum Tennis VR が研究に利用しやすいかを調査する

戦相手それぞれの移動速度の最大値を変更できる．「プレユーザスタディを行い，多くの研究者が使いやすいと思えイヤと対戦相手の加速度」では，プレイヤと対戦相手が止るように，グラフィックやゲームシステム，利便性の改善

まった状態から動き出し，移動速度の最大値に達するまでを行う．の加速度をそれぞれ変更できる．「プレイヤと対戦相手の打つボールの速度」では，プレイヤと対戦相手の打つボー

謝辞

ルの速さがそれぞれ変更できる．「プレイヤと対戦相手の本研究は JSPS 科研費 JP22K12336 の助成を受けたもの

反応速度」では，プレイヤの移動を自動化した際の，プレです.

イヤがボールに反応して動き始めるまでの時間と，対戦相© 2024 Information Processing Society of Japan179

情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

1A-01
2024/2/28

付録[13]

オープンビデオゲームライブラリ GitHub

https://github.com/open-video-game-library
オープンビデオゲームライブラリ Web サイト[14]

https://openvideogame.cc
[15]

参考文献
[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

岡拓也, 川島拓也, 林大智, 渡邊恵太. 研究利用しやすく標準性を目指したビデオゲームの設計と開発. エンタテイン
メントコンピューティングシンポジウム論文集, 第 2021
巻, pp. 181–186, aug 2021.
Kazuya Iida, Yuma Ina, Daichi Hayashi, Yohei Yanase,and Keita Watanabe. Open video game library: Developing a video game database for use in research and experimentation. In Proceedings of the 29th ACM Symposium
on Virtual Reality Software and Technology, VRST ’23,
New York, NY, USA, 2023. Association for Computing
Machinery.
飯田和也, 岡拓也, 川島拓也, 簗瀬洋平, 渡邊恵太. 研究者が利用しやすいオープンなスポーツゲームの試作. インタ
ラクション 2022 予稿集, feb 2022.
林大智, 岡拓也, 川島拓也, 簗瀬洋平, 渡邊恵太. FPS ゲー
ムの要素分析とそれに基づくオープンな FPS ゲームの開発. No. 11, mar 2022.
Tyler Rose, Chang S. Nam, and Karen B. Chen. Immersion of virtual reality for rehabilitation - review. AppliedErgonomics, Vol. 69, pp. 153–161, 2018.
Glyn Lawson, Davide Salanitri, and Brian Waterfield.
Future directions for the development of virtual reality within an automotive manufacturer. Applied Ergonomics, Vol. 53, pp. 323–330, 2016. Transport in the
21st Century: The Application of Human Factors to Future User Needs.
Katsutoshi Masai, Takuma Kajiyama, Tadashi Muramatsu, Maki Sugimoto, and Toshitaka Kimura. Virtual reality sonification training system can improve anovice’s forehand return of serve in tennis. In 2022 IEEEInternational Symposium on Mixed and Augmented Reality Adjunct (ISMAR-Adjunct), pp. 845–849, 2022.
Jeroen S. Lemmens and Constantin Freiherr vonMünchhausen. Let the beat flow: How game difficultyin virtual reality affects flow. Vol. 232, p. 103812, 2023.
Robert Dongas and Kazjon Grace. Designing to leverage
presence in vr rhythm games. Multimodal Technologies
and Interaction, Vol. 7, No. 2, 2023.
Iannis Albert, Nicole Burkard, Dirk Queck, and Marc
Herrlich. The effect of auditory-motor synchronization inexergames on the example of the vr rhythm game beatsaber. Proc. ACM Hum.-Comput. Interact., Vol. 6, No.
CHI PLAY, oct 2022.
Kei Saito, Katsutoshi Masai, Yuta Sugiura, Toshitaka
Kimura, and Maki Sugimoto. Development of a virtualenvironment for motion analysis of tennis service returns.
In Proceedings of the 1st International Workshop on
Multimedia Content Analysis in Sports, MMSports’18,p. 59–66, New York, NY, USA, 2018. Association for
Computing Machinery.
Natsuki Hamanishi and Jun Rekimoto. Ttt: Time synchronization method by time distortion for vr training
including rapidly moving objects. In Proceedings of the25th ACM Symposium on Virtual Reality Software andTechnology, VRST ’19, New York, NY, USA, 2019. As-© 2024 Information Processing Society of Japan[16]

sociation for Computing Machinery.
Elham Rahimi and Ali Ahmadi. An ai-based tennis gameby application of virtual reality components. In 2017 Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE), pp.
2165–2170, 2017.
Klara Žnideršič et al Matevž Pesek, Nejc Hirci. Enhancing music rhythmic perception and performance with avr game. 2023.
Pastula A Gos E Luque-Moreno C Rutkowska ARutkowski S, Adamczyk M. Training using a commercial immersive virtual reality system on hand-eye coordination and reaction time in young musicians: A pilotstudy. 2021.
Julio Cesar Silva de Sousa, Camila Torriani-Pasin,
Amanda Barboza Tosi, Rafael Yokoyama Fecchio, Luiz
Augusto Riani Costa, and Cláudia Lúcia de Moraes Forjaz. Aerobic stimulus induced by virtual reality games instroke survivors. Vol. 99, pp. 927–933, 2018.

180