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第 27 回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集（2022 年 9 月）

やがて雪だるまになる
in time become snowman
若宮拓也 1)，水田将大 1)，若山陽登 1)，
志摩永喜 1) ，前田健裕 1) ，岡田千歳 1) ，篠原壮貴 1) ，木本 海 パトリック ミックグロウ 1)
Takuya WAKAMIYA， Shouta MIZUTA， Haruto WAKAMIYA，
Eiki SHIMA， Takehiro MAEDA，Chitose OKADA ， Soki SHINOHARA，
Kai Patrick McGraw KIMOTO1)

甲南大学 知能情報学部 （〒658-8501 兵庫県神戸市東灘区岡本 8-9-1）

概要：本企画では，VR 空間内で疑似的に雪玉を転がし，雪だるまを制作する体験を提供する．まず体験者は HMD を用いた視聴覚提示装置や雪玉を転がす際に感じることのできる温度感覚提示装置を装着する．それにより疑似的に雪の降る空間にいる体験を提示する．同時に，雪玉を転がす際に感じる重さ，雪玉の大きさを感じられるデバイスを用いる．それによって，実際に雪玉を転がす感覚と遜色のない感覚を体験できる．また，作成した雪玉とは別の雪玉を上に乗せて実際に雪だるまを完成させる体験も体験者へ提供する．
キーワード：雪玉，錯覚，雪だるま，感覚特性

1. はじめに

2. システム構成

雪玉を転がして雪だるまを作るという体験は，本来冬場で積雪のある地域でのみ体験することが可能であ る．しかしながら，現在地球規模で進行する温暖化現象により ，2.1. システム全体とそれに伴う装置
本企画で表現する雪玉の作成，雪だるまの表現 方法を
表 1 に示す ．

積雪量や積雪地域の縮小が見られる．実際に日本 でも将来的に降雪量は北海道を除いて減少するとされている [1]．その結果，多くの人が雪だるまを作成するという体験をすることが今後更に難しくなることが予期される[2 ]．そのため，疑似的な雪だるま制作を体験することにより，場所や時期に左右されずに体験が可能であると考えた．
さらに，現代の社会においては Society 5．0 に関する概念が浸透しつつある[3] ．そこでは「年齢や障害などによる行動範囲」制約からの解放も目的の 1 つとして挙げられている．つまり，これから将来を考えた際に，身体的に不自由があるような人であっても同じような体験を 疑似的に経験することができるような仕組みを考える必 要があ

表 1:再現装置概要
触覚による温度の提示
温度提示装置
接触位置移動装置
雪玉の大きさ変化の提示
視聴覚提示装置
雪の圧力感覚提示
圧力提示装置転がしながら歩く体験
歩行補助装置雪玉の頭部を雪玉の胴体へ
疑似雪玉設置機構
乗せる
雪玉が大きくなる事による
重量提示装置
重さの提示
システム全体図，全体概要ブロック図を図 1 に示す ．

る．
そこで，本企画では雪だるまを作りたいと思う人であれば環境や状況に左右される事なく，雪玉を転がして雪だるまを作成する体験を提供を目指す．

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体験者が「球体の一部だ」と認識できる程度の面積を持った大きさの雪玉を転がす所から始め，球体ではな く円筒状の触覚提示装置を用意することで，接触位置を 変化させることとする．また，ローラーの表面にはビー ズ入りシートを貼り付けることで，接触面を変形させて 平面であることの影響を小さくする．
具体的な実装方法としては以下の通りである．
まず、ローラーを設置することで雪玉の回転を 再現する．その上で、このローラーに雪の感触に近づけ たシートで覆うことで，触感を提示する．次に，電動ジ ャッキが組み込まれた接触位置移動装置を用いることで ，ローラーの位置を体験者に近づけるとともに，ローラ ーの高図 1: システム構成図

さを上げ，雪玉が大きくなった感覚を提示する．
そして，体験者と VR 空間内の雪玉との接触位置と，ローラーとの接触位置を同期させることで，視覚情 報に応体験者は，HMD に映し出された雪玉を転がす映像を見ながら，雪だるまの胴体に見立てた装置を手で押 して転じたフィードバックを体験者へ与える．
2.2.3. 雪玉が大きくなる事による重さの提示がすことにより，雪玉を大きくして胴体を作る体 験をす

雪玉を転がしていく内に増加する重量感覚を提 示するる．胴体を作成した後に雪玉の頭を再現した模型 を装置ため，雪玉の大きさに応じて触覚位置提示装置に対して抵の上に乗せる事で，雪だるまの完成とし体験は終 了する抗を与える事で実現する．

．

具体的には,VR 空間上の雪玉の大きさに応じてロ ーラー

2.2. システム概要についての回転に負荷を高めるブレーキをもつ重量提示装 置を組

2.2.1. 触覚による温度の提示

み込む．

「雪玉を転がす」という体験をするにあたって，雪玉の温度を手のひらへ提示することは重要である．そのため今回の体験では，雪玉を転がす際にはスキー用の手袋を装着しているという設定のもと，手袋に温度デバイスを内蔵する事で手袋越しに伝わる「雪玉の冷たさ」を提示する温度提示装置を作成する．既存の研究より,手の平にて 提示する温度刺激によって温度感覚，ディスプレイインターフェイスの可能性が示唆されている[4] ．そのため，実際の雪玉は氷で出来ており温度が摂氏 0 度以下では有るものの，手袋越しに伝わる温度は摂氏 0 度を下回らないと想定して，冷感提示には冷水あるいはペルチェ素子をデバイスとして用いるものとする．
体験者は，雪玉に触れると冷感提示装置によって雪玉の冷たさを感じることが出来る．雪玉へ触れているかどうかの判定はローラーの回転を検知するセンサを用いて行い ，雪玉に触れていることを確認すると冷感提示装置 に制御指令を送り,冷感を提示する．

ーメントを擬似的に提示し，雪玉の重量感覚を提示する．
2.2.4. 疑似雪玉設置機構
雪だるまを作る上で，欠かせない体験の 1 つが雪玉の頭部パーツを胴体パーツの上へ載せ実際に雪だるま を完成させる体験である．疑似的にではあるが，雪玉の頭部パーツ(以下，疑似頭部という)を持ち上げ設置する体験を提供する．触覚提示装置のローラー上部に疑似頭部を設置可能な機構を設ける．地面から持ち上げて腰よりも高い位置に置くという仕様上，実際の大きさに対する重さを再現する
ことは安全面の観点から落下・破損等の危険があると考え，疑似頭部は子供でも持ち上げられる程度の重さとする．この重量を支えるための機構として，疑似頭部内部にはある程度の重りとしての役割と設置を安定させる役割 を兼ねた磁性体を入れ，また．設置機構側にも磁石を配置し，球体が沈む程度の窪みとハニカム構造の弾性マット を設けることで，簡易的な固定機構を形成する．

2.2.2. 雪玉を転がす事による大きさ変化の提示
雪だるまを作成する過程において，雪玉の大き さの変化を提示する．要素としては，「回転モーメントの増加」と「雪玉の大きさの増加」が挙げられる．
しかしながら，実際に半径が増加する球体を機械的に実現することは困難であるため，大きさの変化は HMD に映し出された映像による効果と触覚体験を併用す ることで，実際の感覚に近づける．
球体と手のひらの接地面は半径が大きくなるほ ど平面に近くなる性質が有る．そのため今回の体験では ，予めⒸ 2022 日本バーチャルリアリティ学会

それによって,段々増加していく地面との摩擦や ， 回転モ

2.2.5. 歩行補助装置
雪だるまを作成するにあたって，「押しながら前進する」という動作が必要不可欠である．しかしながら，本企画のコンセプトは「足が不自由な人でも雪だるまを作る体験が出来る」というものであるため，仮想空間内での移動方法を２つ用意する．
１つ目は，足首に装着する衝撃提示装置のマイコン(M5Stack) に内蔵された加速度センサーを用いて，足踏みを検知し，移動する方法である．この方法は，足が自由に動かせる人を想定しており，雪玉を歩きながら 転がす-1A3-09-1A3-09
体験を提供する．

2.3.2. 雪玉が拡大する感覚の提示

２つ目は，車椅子に座りながら，雪玉のスピー ドに合雪玉を転がす体験を提供する上で小さい状態か ら転がわせて車椅子を数度傾ける事で ，擬似的な加速度 を与えし始めた雪玉が，雪面を転がしていくことによっ て徐々る方法である．この方法では，足を動かす必要が 無いたに拡大していく感覚を得ることが重要だと考えら れる ．

め，実際に雪だるまを作成可能な環境に移動する 事無くそのため，システム上で接触位置移動装置を用い て触覚，体験が可能である(図 2) ．

での体験を提供する．それに加え，触覚上だけで なく実際に映像として体験者へ雪玉が実際に大きくなる ような映像を提示する事により，雪玉が大きくなってい るような体験を提供する事が可能となる．
2.3.3. 雪玉の頭部を載せる体験の提示
雪だるまを製作する過程において，頭部部分の雪玉を胴体部分の雪玉上へ載せる事が大きな醍醐味の 1 つと考える．そこで，体験者が胴体部分に当たる大きな雪玉を転がして製作した後，すでに用意してある頭部に該当 する雪玉を模したトラッキングデバイスを利用し，胴体 の上に頭部の雪玉を設置する体験を提供する．また，映 像上で他のキャラクターが頭部パーツを持ち上げる動作 を手伝うような映像を提示し，パーツの重量が安全のた めに実際の雪玉と比較して軽量であることに対する違和 感を感

図 2: 歩行補助装置じさせない仕組みを構築する．

3. 体験の流れ
疑似頭部を床に置いておき，触覚提示装置を所定の位置に移動させる．体験者は HMD ，冷感提示装置，各々の身2.3. 視聴覚提示装置
人間の持つ感覚情報の中で映像や聴覚といった 視聴覚体特性に適した 2 種類の歩行補助装置のどちらかを装着

情報は人間が日常生活を過ごす感覚情報の中で約 94%と，する．

最も重要としていると言える [5] ．また，既存の研究によシステムの起動とともに，体験者は触覚提示装置に搭載さり同形状の実在する物体へ重畳描画を行うこと，外観や材れたローラーを手で前方へと転がし始める．ローラー位置質を変更することが可能であり[6] ，これら視聴覚情報のは触覚位置提示装置によって仮想空間内での雪玉 との接提供に関する装置によって，実際に雪玉を触っているよう触位置と同期され，体験者は触覚によるフィードバックとな錯覚を引き起こすことが可能である．また，触覚刺激の歩行補助装置による疑似移動感覚を得ながら雪だ るまの提示により，視覚的触感の程度は触覚刺激の触印象に近づ胴体を作成していく．胴体の完成後，床に置いてある疑似く事が判明している[7] ．視覚的触感が触覚情報により影頭部をスタッフの補助を受けつつ接触位置提示装 置の上響をもたらされる事が見てとれる．よって，雪玉を再現す部にある設置場所に置くことで，雪だるまは完成となり体るデバイスを転がす事で，雪玉を作成する体験を提供する

験は終了する．

事を目的とした．そのため，視聴覚提示装置とデバイスに3.1. 体験する上での注意点よる触覚提示との連携が，実際に雪玉を転がしている感覚を提供する上で極めて重要となると言える．

本企画では,ジャッキを用いてローラーの高さを 調節するが,ストッパー等を設計に組み込むことで横転や 分解な3D モデル作成ツールを用いて，雪原のような周りの風景や雪だるま，体験者のアバターとなる 3D モデルを制作

どが起こらない安全な設計になっている．

4. まとめし，Unity 上に実装する．体験者は HMD を使用すること

気象現象の変化や,身体的な不自由等からくる空 間的制

で，3D 空間上で体験者が雪の降る世界にいるような感覚

約,身体的制約が「雪だるまの制作」を含めた雪遊び全般のを与え，雪原の中で雪玉を作るような体験を視覚 面で表機会損失に繋がり,問題となっていた．これらの問 題を解現することで視覚的にも冬の寒さを感じながら雪 玉作り決する事を目標とした我々は,従来の視覚技術を主 としたに取り組むことができる．

HMD を用いた VR 技術に加え,触覚技術によって温度や圧2.3.1. 体験者への立体音響を用いた体験提示

力感覚を提示する手法をも用いる事で,より人間の 感覚へ

Unity 上で実装された体験システム内で雪玉の回転時に発生する「雪の上を進む音」や「地面に踏んだときに出る更に深く作用し,誰でも場所に囚われず現実の「雪 だるまの制作」と同等の体験を提供する事を可能とした．

音」を HMD から効果音として流すことで雪玉転がし体験の説得力を向上させるⒸ 2022 日本バーチャルリアリティ学会-1A3-09-1A3-09の評価; 日本感性工学会論文誌， Vol.11，No.3，

参考文献

pp.419-425 (2012)[1] 川瀬宏明: 地球温暖化で変わる日本の雪; 気象庁気[5] 『産業教育機器システム便覧』; 日科技連出版社， 教象研究所応用気象研究部 (2019) （参照 2022-05-28）

育機器編集委員会編， p.4，
「図 1．2 五感による知覚[2] 雪遊び・ウィンタースポーツ、やったことがある？ ;浜松市子育て情報サイトぴっぴ (2017)（参照 2022-の割合」 (1972)[6] 大島登志・山本裕之・田村秀行: “実態触知機能を重視

05-28）

した複合現実感 システム ― 自動車インテリア・デhttps://www.hamamatsu-

ザイン検証への応用 ―”; 日本 VR 学会論文誌，Vol．

pippi.net/blog/report/interview/4656.html

9，No.1，pp.79-87 (2004)[3] 内閣府． Society 5.0 とは（参照 2022-05-28）[7] 山本健太郎・崔原齊・三浦佳世:視覚的触感に触覚情

https://www8.cao.go.jp/cstp/society5_0/

報が及ぼす影響， The Japanese Journal of Psychonomic[4] 土井幸輝・西村崇宏・瀬尾明彦・串山久美子・馬場哲
晃: ヒト手掌部における温度感覚特性及び識 別特性Ⓒ 2022 日本バーチャルリアリティ学会-1A3-09-

Science，Vol.33，No.1，pp.9-18(2014)