情報処理学会 インタラクション 2017
IPSJ Interaction 20173-505-24
2017/3/2

PhysicalMapper:身体的操作を用いる
デジタルマップインタフェース
加納俊平†1柳英克†1

概要：“PhysicalMapper”は，体験者に対し地図上を実際に移動する感覚を与えるデジタルマップのインタフェースである．PhysicalMapper の体験者は身体の重心移動によって床面に映るデジタルマップの操作を行う．体験者がデバイ
スの上に立ち全方位可動式デバイスを傾けることで，その方向にデジタルマップの上を進行することができる．そのため体験者は PhysicalMapper の身体的操作によってデジタルマップ上を自由に移動することができるため体性感覚を伴ったインタラクションを実感できる．

PhysicalMapper: Interface of Digital Map by Using Physical Control
SHUMPEI KANO†1HIDEKATSU YANAGI†1

Abstract: “PhysicalMapper” is the interface of digital map that give the really move sensation on the map. PhysicalMapper’ suser operate the projected digital map on the floor by user’ s moving center of gravity. By the user stand the device and cant thisall directions movable device, can move the direction on the map. By the physical operation of Physical Mapper’ s user, user canmove free on the map. So, user can feel an interaction with somatic sensation.

1. はじめに伝送することで他の利用者とのコミュニケーションを図るものである．SyncFeel はデジタルコンテンツを制御するコ

近年では，インターネットの普及により情報を扱うインントローラーとしての有用性も想定されている．加えて，タフェースの重要性は高まっている．しかし画面上のグラ“BodyBalance”という健康器具は SyncFeel と同様に不安フィックユーザインタフェース(GUI)を用いた操作による定なボードの上に乗り身体の重心移動によって体幹とバラ

フィードバックは実世界の身体を用いたものとはかけ離れンス力を鍛えることができるものである[4]．さらに同様のている．平野[1]によると，コンピュータは，ユーザインタ操作を行う遊具として“バランス円盤(図 2)”がある．バラ

フェースのあり方について論じられることが多い．その理

ンス円盤は山梨県南アルプス市の御台使南公園にある遊具

由としては，実態がわかりにくく，直感的でないからであであり，足腰の筋力や足首の柔軟性を向上できる遊具である．GUI において，スクリーン，マウス，キーボードなどる[5]．これらのように SyncFeel も利用者に対して健康面のに縛られ，我々の生活空間である物理世界を体現すること向上効果が期待できる． 画面上の操作をする，身体性を伴はできず，現実世界とコンピュータが実現するサイバスペったインタフェースの事例として Wii Fit[6]が挙げられる．

ースとのギャップが存在すると述べている．加えて角[2]は，

Wii Fit の体験者は，ボードの上に立ち画面上のアクション

パソコンの中の情報を利用する動機や課題自身は実世界にに合わせ体重の移動やしゃがみ，立ち上がりなどの動作をあるにもかかわらず，デスクトップインタフェース自体は行う．この時加えた重圧によって画面上に動作のフィード

実世界の文脈とは関係なく動作している．携帯電話のようバックが反映されるようになっている．例えばスキージャに日常的な活動の現場で利用される場合デスクトップイン

ンプの場合，体験者は初め膝を曲げた状態からスタートし，タフェース的なデザインのままではユーザや社会は混乱す

飛び跳ねる瞬間から前傾姿勢を保った状態で左右のバランると述べている．さらに柳ら[3]によると，情報機器のインスを均等に保ちつつ膝を伸ばす動作を行う．この動作をよ

タフェースはキーボードやマウスといったボタンやダイヤり正確なタイミング，体重移動で行うことによって飛距離ルを用いた入力方法であり，操作結果は，人が実世界上でが伸び，高得点が得られる．このように Wii Fit は全身を動アナログツールを使うときに実感する触覚や力のフィードかしながらゲームを楽しめるインタフェースとなっている．

バック等とは違い，不自然な操作感を与えているとされてしかし体験者に対する身体的なフィードバックは存在せず，いる． そこで柳ら[3]は現代の人が体性感覚を取り戻し，視実際にスキージャンプを行った時のスキー板の傾きや空気覚と体性感覚の統合がもたらす現実感を体験できるデバイ

圧などは再現されていない． 従来のデジタルマップのインス“SyncFeel(図 1)”を開発した．SyncFeel の利用者は不安

タフェースはマウスやタッチパネルであり距離的制約や時定なデバイスは上に乗り重心を移動し非言語情報を相互に間的な制約なく見たい場所を閲覧できる．しかしこれらの†1 公立はこだて未来大学
Future University Hakodate© 2017 Information Processing Society of Japan766

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操作は手や指で完結しており身体的なフィードバックはほ1)，デジタルマップに表示される場所を擬似的に浮遊し距ぼない．飯塚ら[7]は，空間知覚と姿勢は密接連しているた

離的制約や時間的制約がない．また本デバイスが体験者にめ，もし，自己運動や前庭感覚を伴わずにインタフェース

対して従来のデジタルマップの操作に比べどのような影響

装置が視覚情報のみを空間情報としてユーザに伝えた場合，があるかを検証することを目的とする．

視覚だけが動き，対象物や世界が揺れたと知覚することになる．つまり，身体性に伴った運動と視覚では世界は正しく認識されるが，身体性が崩れると当然認識も崩れると述べている．すなわち，デジタルマップにおいても表示されている環境を認識するためには前庭感覚などの感覚を伴った身体的体験と視覚などの感覚を伴った知的体験の両方が重要である．一方セグウェイは対照的に，身体的なフィードバックを得ながら走行し，視覚や聴覚を通して知的な体験を提供している．しかし距離的，時間的な制約が存在するため体験者は身の周りの環境からしか知的な刺激を受けられない．
図3

デジタルマップのインタフェース

Figure 3

The interface of digital map.

表 1 PhysicalMapper の位置付け
Table 1The position of PhysicalMapper.

デジタルマ

セグウェイップ図1
Figure 1

SyncFeel

PhysicalMapper

知的体験

○○

○

身体的体験

×○

○

距離，時間○×○

的制約

SyncFeel.

3. プロトタイプ概要
3.1 筐体の設計
SyncFeel で用いられていたデバイスを用いてプロトタイピングを行った．このデバイスの中には Arduino Uno と加速度センサを用いて(図 4)デバイスの縦方向と横方向の傾きを検出するようにした．また，操作性を向上させるために筐体の下部にウレタンフォームを挟み，デバイスを傾ける際にクッション性を与え水平を維持しやすく，また傾けたい方向に傾けやすい設計にした．
デジタルマップを床面に投影するために超短焦点型のプロジェクターを用い，体験者の正面から床面に光が向かう
図2

バランス円盤

Figure 2

Balance disk.

ような配置にした．体験者の後ろに映るため体験者の視界に入りづらくマップの操作に集中できると考えたためである．

2. 目的
本研究では体性感覚を用いて床面に投影されるデジタルマップを操作するインタフェースを開発する(図 3)．このインタフェースは知的体験と身体的体験の両方を提供し(表© 2017 Information Processing Society of Japan767

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ス群(男子 8 名，女子 4 名)と本デバイスで操作する
PhysicalMapper 群(男子 9 名，女子 3 名)の 2 つの群に分けた．
両群とも共通で，最初に被験者に対し対象の操作方法を説明し，2 分間で世界のおもしろい場所を探し続けるよう教示した．その後アンケート用紙を配布し回答してもらった．アンケートの評価項目は下記であった．
1. 本デバイスを操作しマップを動かすことが楽しかった
2. 集中してマップを操作することができた
3. 飽きずに操作することができた
4. 実際に移動する感覚を持てた
5. 没入感を持って操作することができた
図4

PhysicalMapperのプロトタイプ

Figure 4

6. 浮遊感を持って操作することができた

The prototype of PhysicalMapper.
それぞれの評価項目に対し 1 から 10 の 10 段階評価で評

3.2 システムの設計

価してもらった．さらに，マップ操作でどのようなことを床面のデジタルマップにはデバイスと連携できるように思ったか，没入感をどのように考えるかを自由に記述してGoogle Maps Api を用いた．加速度センサでデバイスの傾きもらった．2 つの群の実験の様子を図 5 と図 6 に示す．

を検知し Arduino Uno が PC に縦方向と横方向における傾きの程度を送信する．ライブラリ Johny-five を使用することでプログラミング言語 Javascript による Arduino から送られる値を計測している．そしてこの値を Web サービス
Milkcocoa に送信する．この際 Milkcocoa に送られる値をweb ブラウザ側の javascript で監視し，この値を Google Maps
Api で提供されている地図の中心座標を，指定した位置座標に変更するメソッドに加算した．このようにしてデバイスの傾きによってデジタルマップの中心座標がリアルタイムに変動しデジタルマップの上を進行するシステムを実現した． 現実の世界や町並みを浮遊している感覚を持ってもらう目的でデジタルマップにはテキストやズームレベルのボタンの名前を非表示に設定した．

図5
Figure 5

実験の様子(マウス群)

The situation of experiment (mouse group).

4. 実験
4.1 日時と場所
本実験は平成 28 年 12 月 12 日(月)，13 日(火)，14 日(水)に公立はこだて未来大学のミュージアムで行った．
4.2 被験者
公立はこだて未来大学の学生で年齢は 19 歳から 25 歳までの計 24 人であった．
4.3 目的製作したプロトタイプを用いた操作がマウスによる操作と比較して身体の重心移動による操作と手でマウスをスライドさせる操作の間にどのような差があるかを調査することを目的として行った．
4.4 手続き
床面に投影されたデジタルマップをマウスで操作するマウ© 2017 Information Processing Society of Japan

図 6 実験の様子(PhysicalMapper 群)
Figure 6

The situation of experiment (PhysicalMapper group).

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とって直感的であったと考察する．また操作に慣れているマウスと比べ PhysicalMapper のインタフェースが新鮮であ

4.5 結果アンケートに記入してもらった 1 から 6 まで各評価項目をそれぞれ楽しさ，集中，飽き，実際に行った感覚，没入感，浮遊感とし 2 つの群の平均値を表 2 に示す．

ることから飽きにくいと考えた．
マップ操作に対する自由記述からは床面に映るデジタルマップの上に立ってもマウス操作の場合は人によって没入しにくいことが分かった．PhysicalMapper は操作が新鮮で

表2
Table 2

評価項目の平均値あり難しく感じるため操作性を向上することで評価も変わThe average value of Evaluation item.

る可能性があることが分かった．また，没入感に 2 つの群マウス群

PhysicalMapper 群の間で差がなかったことからどちらの操作後にも没入感の楽しさ

4.333

8.083

考え方を変えることはないことが分かった．

集中

6.417

6.500

今回の実験で身体の重心移動によるマップ操作が従来に飽き

6.167

7.833

比べ被験者に対してどのような効果があるかを調査するこ

実際に移動する感覚

3.583

6.417とができた．次にマウス操作でディスプレイと床面のデジ没入感

5.417

6.333

タルマップにどのような差があるかを調査することにした．

浮遊感

4.000

5.667

この調査により，普段のマップ操作と PhysicalMappwe の操作において床面投影による効果，身体的操作による効果のまた，各評価項目に F 検定を行なった結果実際に移動す影響を明らかにする．

る感覚は非等分散でありそれ以外の項目は等分散であることが分かった．これらから，2 標本による両側 t 検定を行い，結果を表 3 に示す．
表3
Table 3

5. 結論
5.1 まとめ評価項目の検定結果

The sanction result of Evaluation item

楽しさ有意である(.000, p <.05)

集中有意でない(.938, p >.1)

飽き有意傾向である(.006, .05< p <.1)

実際に移動する感覚有意である(.011, p <.05)

没入感

有意でない(.379, p >.1)

浮遊感

有意でない(.118, p >.1)

本研究の目的は，体性感覚を用いて床面に投影されるデジタルマップを操作するインタフェースを開発し，体験者に対して従来のデジタルマップの操作に比べどのような影響があるかを検証することであった．そのためにPhysicalMapper を製作し，体性感覚を持ちいることによる体験者への影響を明らかにする実験を行った．結果としてPhysicalMapper を用いて身体的操作は楽しく，実際に移動する感覚が伴うことが分かった．また操作が飽きにくいことも分かった．
5.2 今後の展望
実験の考察でも述べた通り，ディスプレイに移されるデマップ操作に関してどのようなことを思ったかを自由記

ジタルマップをマウスで操作する実験を行う．そこでは同述してもらった内容を 2 つの群の間で比較すると，マウス様のアンケート調査を行う予定である．また，操作が群では没入感を感じることはなく大きなマップを操作してPhysicalMapper の操作が難しいという意見が多かったためいる感覚になるという記述が多く見受けられた．

移動速度や加速度，ズーム精度の微調整を行い，PhysicalMapper 群は操作が難しい，新鮮であるというった

PhysicalMapper の操作性が向上したかを実験により明らか記述が多かった．没入感に対する考えに関して 2 つの群のにする．この実験では同大学の学生ではなく一般市民に対間に差は見受けられなかった．

して体験，アンケート調査を行い一般向けでも同様の効果4.6 考察が得られるかを明らかにする．

実験結果より PhysicalMapper の操作はマウス操作に比べまた本デバイスのインタフェースには健康面での向上効て楽しく，実際に移動する感覚が伴うことが分かった．さ

果も期待できる．そのため医療現場でのリハビリテーショらに飽きにくい傾向にあることが分かった．これは被験者ンや身体の発達途中である子供に向けた遊具としても有用にとって新鮮なインタフェースを操作することで床面に映性があると考える．床面への投影内容もマップだけでなくされるデジタルコンテンツがインタラクティブに反応するバランスをとりながら道を進むゲームや向かってくる障害ことに起因すると考えた．また，移動する感覚で有意差が物を避けるゲームなど様々な発展が期待される．

生じたことから，デバイス上で身体を傾けるという動作によって床面のデジタルマップ上を進行する行為が被験者に© 2017 Information Processing Society of Japan769

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参考文献
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[2]

[3]

[4]
[5]
[6]
[7]

平野光徳，“タンジブルユーザインタフェースとその応用例，”電気学会誌，124 巻，9 号，pp. 587，(2004).
角康之，“体験メディア:グループ活動の文脈に埋め込まれた実世界メディア，”情報処理学会誌，51 巻，7 号，pp. 826，(2010).
柳英克，河瀬裕志，土谷幹，“SyncFeel:遠隔非言語コミュニケーション・デバイスの構築，”デザイン学研究作品集，17
巻，17 号，pp. 30-35，(2011).
La-vie，“Body Balance”http://www.joinus1980.com/SHOP/3B4738.html，(2016).
株式コトブキ，“バランス円盤”
https://midaiminamikoen.com/park/stretch/，(2016).
任天堂，“Wii Fit”https://www.nintendo.co.jp/wii/rfnj/，(2016).
飯塚博幸，丹羽真隆，近藤大祐，安藤英由樹，前田太郎“身体性に基づく実世界インタフェース，”情報処理学会誌，51
巻，7 号，pp. 768，(2010).

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