情報処理学会 インタラクション 2023
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TENGUN Ogijima：計測データに基づく
視覚・聴覚・触覚を通じた高臨場 VR に関する研究
松元 崇裕1,a)

駒﨑 掲2,b)

槙 優一1,c)

千明 裕1,d)

望月 崇由1,e)

概要：バーチャルリアリティ（VR）観光は，観光・旅行業界で ICT の大きな革新が期待されると共に，地域創生にも寄与する重要な領域の１つである．一方で現状の VR 観光において，高い臨場感で広範囲を移動して風景・自然を楽しむ体験の実現は，精緻で巨大な 3D ポリゴン作成に高いコストが必要なこと，家庭に設置可能な簡易な装置で歩行感の再現が難しいことから課題となっていた．そこで本研究では，広範囲でも簡易に計測できる点群データを用いた視覚的な空間構築と，簡易な装置を通じた音声・振動による歩行感の提示により，課題を解決するアプローチを試みる．本報告では香川県の男木島を対象として同アプローチで構築したプロトタイプについて，データ収集方法，システム設計を述べ，少人数実験に基づく質的評価の結果について報告する．

1. はじめに世界の GDP に対する旅行・観光産業の寄与は 2019 年において全体の 10.3%であり，日本でも GDP への寄与額は福感に大きな影響を与え，実際の訪問行動にも影響することが示されている [8]．そのため VR 観光において楽しさ・没頭状態を生み出す技術・体験デザインを明らかにすることは観光産業・地域創生にとって重要である．

3,590 億ドルにのぼるなど，旅行・観光が経済に与える影

現在，VR 観光は研究から商用サービスまで，様々な実響は大きい [1]．また高齢化・人口減少の課題を抱える日本現方法が試みられている．しかしながら楽しさ・没頭状態の地方地域では，多くの経済活動が大都市圏に集中していを阻害する共通の課題として，リアルな観光と VR 観光とることから，観光の経済効果・雇用創出効果は，より重要の臨場感の乖離があげられる．特に広い範囲を移動しながとなっている．

ら風景・自然を楽しむ形式の観光では，精緻で巨大な 3D

一方で近年の VR 利用者数は，一般消費者向け端末の普モデル作成に高いコストが必要であること，家庭に設置可及に伴い急速に拡大している．VR はゲーム・360 度映像

能な機材で歩行感を再現するのが難しいことから，高い臨視聴・会議などでの利用が進んでいるが，現実の建造物・場感を提供する VR 観光サービスの実現は困難であった．

史跡・景観をサイバー上に再現して体験可能にする VR 観

そこで本研究では，広範囲でも簡易に計測できる点群

光は革新が期待される領域の１つである．VR の観光活用

データを用いた視覚的な空間構築と，簡易な装置を通じたは 1990 年代後半から試みられており [4]，日本でも歴史的音声・振動による歩行感の提示によって，上記の課題を解

建造物の VR 観光 [10]，博物館・美術館の VR 観光 [9] な決するアプローチを試みる．本報告では，香川県の男木島どが提案されてきた．

を対象として上記のアプローチで構築した VR 観光プロト

多くの先行研究により VR 観光の体験はユーザの観光地タイプについて，各データの収集方法，システム設計，およへの興味を高め，実際の訪問へと繋がることが報告され

び少人数調査を通じたプロトタイプの評価結果を述べる．ている [5][6][7]．特に VR 観光が成功する要因を分析した

Myung らの研究では，VR 観光は『楽しさ』が重要な要素であり，楽しさは没頭状態を作り出し，利用継続意欲や幸12a)b)c)d)e)

NTT 人間情報研究所
NTT コミュニケーション科学基礎研究所
takahiro.matsumoto.ab@hco.ntt.co.jp
kakagu.komazaki.sn@hco.ntt.co.jp
yuuichi.maki.cf@hco.ntt.co.jp
hiroshi.chigira.ve@hco.ntt.co.jp
takayoshi.mochiduki.nk@hco.ntt.co.jp© 2023 Information Processing Society of Japan

2. 関連研究2.1 観光地を視覚的に再現する関連研究
現実を視覚的に表現して，利用者が移動して体験可能にする手法には，フォトグラメトリで 3D ポリゴンを作成する方法や，複数の場所の 360 度画像を遷移しながら視聴する方法などが提案されている．フォトグラメトリで 3D ポリゴンを作成する方法は，1990 年ごろより多くの研究が行530

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われ [11]，現在では多くの商用化ソフトウェアに実装されそこで本研究では，視覚に加えて聴覚・触覚を通じて空利用が進んでいる．フォトグラメトリは高解像度カメラを間を演出する Vibro-scape[2][17] の考え方を用い，歩行時用いることで，高いテクスチャ解像度をもつ 3D ポリゴンの視覚情報に合わせて，現実空間で計測した足音および振を作成できる．しかしながらフォトグラメトリで現実のテ動感覚を提示することで，ＶＲ空間における場所の違いにクスチャ・形状を正確に再現するには膨大な数の撮影が必応じた歩行感の提示を試みる．

要となり，生成された 3D ポリゴンには歪みが発生しやす
く，人手による修正は多くの時間が必要となる．そのため

3. データ計測

広域空間のフォトグラメトリ構築には多くの手間が必要と本研究では香川県高松市の男木島を，VR 観光構築の場なり，VR 観光構築における課題の１つになっている．

所として選定した．男木島は高松港から北に 8 キロの瀬

また複数の 360 度画像を遷移して視聴する方法は，代戸内海の中央に位置し，周囲が約 4.7 キロメートル，人口表的なサービスとして Google ストリートビューが知られ160 名程の小さな島である．男木島では瀬戸内国際芸術祭ている．本方法は各画像の撮影点でのみ風景を体験させが 3 年に１度開催され，島の中にはアート作品が多く点在る場合は，360 度の画像を表示することで簡単に実現できしている．また男木島はアート作品だけでなく，島の斜面る．一方で空間内を連続的に移動するには，撮影点と撮影に沿った複雑な細い路地や，現在も残る多くの古民家など，点のあいだの視点画像を補完をする必要がある．近年の研島を巡って独特の景観も楽しむことができる．そのため男究では，視点補完の手法として機械学習ベースの画像生成

木島の VR 観光では，本研究が対象とする，広域な範囲をモデルである NeRF が提案されている [12]．しかしながら移動して風景・自然を楽しむ体験の実現が重要となる．

NeRF を用いる手法も，広域な環境への適用や撮影点から大きく離れた地点の視点再現には課題が残る．

3.1 点群データ計測

そこで本研究では，フォトグラメトリと比べて簡易に構

男木島の VR 観光システムの構築にあたり，まず我々は築できる 3D 点群で広い空間を再現し，フォトグラメトリ

島の 3D 空間を色付きの点群データとして計測した．点群による 3D ポリゴン化は空間の一部に留めることで，現実計測において方式の選定は，体験品質や計測時間に関わる的な計測時間で広範囲な観光地の再現を試みる．

重要な要素となるが，計測方法は大別すると，レーザーセンサを搭載した三脚を地面に設置して計測する固定型の方

2.2 歩行感提示についての関連研究
VR 空間で歩行感を再現する研究には，利用者が足を動法と，人や車にセンサを搭載し移動しながら計測する可搬型の方法の 2 つに分けられる．

かして VR 空間を移動するトレッドミル型の手法が提案さ固定型は 1 箇所あたり数分で計測できるものの，空間全れている．トレッドミル型の代表研究には，足下のベルト体を欠損少なく計測するには，位置を何度も変更して繰りを動かして 8 方向の水平歩行を実現する手法 [15]，回転す返し計測する必要がある．特に男木島は細い道が複雑に入る小型の球体を床に並べて実現する手法 [14] がある．しかり組んでいるため，見通しの悪い場所が多く，固定型にはし両手法とも大きな装置を必要とするため，一般家庭での不利な地形条件となっていた．また固定型の方法は，計測利用には問題があった．また小さい装置で実現する提案に中にセンサを動かすことができないため，細い路地では通は，小型のロボットの上を交互に歩行する手法 [13] も存行者の妨げとなる問題があった．

在するが，安全性において実用上の課題が残っていた．ま一方で可搬型においても Mobile Mapping System のよ

た床の表面を滑るように歩く制約を置くことで実現する手うな車を用いる方法は，路地の細さから適用が難しかった．

法 [16] では，トレッドミル型の中では簡易な装置で安全にそのため本研究では，可搬型の中でも人が計測装置を担い実現できるため商用化も多くされているものの，歩行方法で計測する方法を選定した．計測装置には 4 台の魚眼カメの不自然さから歩行感が低下する問題があった．

ラと 2 つの LiDAR が搭載されており，装置から数十メー

またトレッドミル型以外の実現方式として，足首や足裏トル先まで空間計測が可能である．本手法はドローンによへのアクチュエータ刺激，電気刺激で歩行感を提示する方る空中測量とは異なり，屋根などの地上から直接観測でき法も提案されている [18][19]．本方式はトレッドミル型よない場所は，点群データを計測できず欠損してしまうといりも簡易な装置で実現可能であり，アクチュエータ刺激のう課題がある．しかし本課題は，現実の人と同程度の視線変化させることで歩行面の柔らかさも表現できることが報の高さで VR 空間を体験する場合は，大きな障害にはなら告されている [19]．しかしながら従来手法では，雪面・砂なかった．

浜・コンクリートなど，現実空間の場所の違いで生じる歩計測した魚眼画像・LiDAR データは，PC 上の後処理に行感の差異をどのように捉えて，アクチュエータや電気刺より最小 5mm 間隔の色付き 3D 点群データとして生成し激の制御を変えれば良いか明らかにされていなかった．

た．生成された 3D 点群データ例を図 1 に示す．

© 2023 Information Processing Society of Japan531

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図 3

図 1

点群データ (左) とフォトグラメトリデータ (右) の比較計測された男木島の色付き 3D 点群データ例

点群化対象エリア
収音用マイク (手持ち)

収音用マイク (足元)図 4100m

図 2

男木島における点群計測エリア

音声・歩行振動データ計測の様子 (左)，足元の拡大画像 (右)度であるが，点群計測した図 2 のエリアにおいて，6 つのアート作品は極一部の領域であるため，点群の方がフォトグラメトリよりも，単位時間ではずっと多くの領域が計測できる結果となった．

点群データは男木島のアート作品を含むエリアを中心に
図 2 に示す範囲を計測した．計測は全範囲を計 44 箇所に分

3.3 音声データ・歩行振動データの計測割し，1 箇所あたり 20〜40 分をかけて，全行程をのべ 3 日

音声データは男木島の各場所の環境音を三脚に固定した半で実施した．全 44 か所の計測データの点総数は 42.4 億

マイクで計測した．環境音は Ambisonics の B フォーマッ

点，ファイルサイズは位置情報（XYZ）
・色情報（RGB）
・反ト，サンプリング周波数 48kHz，量子化ビット数 24bit で射強度（I）をもつ ply フォーマットで 88.4GByte となった．

計測され，図 2 のエリアを網羅するように，69 箇所で計測した音データをプロトタイプ構築に利用した．

3.2 フォトグラメトリデータ計測

次に歩行振動データは，歩行の動きによって生じる振動

男木島の観光では点在するアート作品の鑑賞は重要体験を計測して収集した．計測は図 4(左) に示すように，人がの１つである．そこで点群計測エリアの中にある 6 つの野

計測機材を装着した状態で歩行することで実施されてお外アート作品は，高解像度カメラを用いたフォトグラメト

り，図 4(右) のようにマイクを足元に装着することで歩行リにより，点群空間より高精細なテクスチャをもつ外観の面に近づけ，歩行の振動を忠実に計測できるよう工夫した．

再現を試みた．フォトグラメトリには市販ソフトウェアでまた歩行振動データの計測では，足元のマイクとは別に，ある RealityCapture を用い，3D モデル化された各作品の手で顔の正面に持ったマイクで歩行時の周辺音声の収録も平均ポリゴン数は 212 万，テクスチャ解像度は 5.59 億ピ行った．

クセルとなった．

計測はコンクリート・砂浜・浅い海面など，図 2 のエリ

図 3 に点群・フォトグラメトリの両手法による美術作品

アでも特徴的な歩行感覚が得られる場所を選定して行った．の外観の差異を示す．両データを比較すると，図 3（右）の計測した歩行振動データのうち，プロトタイプでは計 9 箇

フォトグラメトリによる３ D モデルの方が，点群データと所のデータが用いられている．また歩行振動データは 1ch比べて，自然な外観を表現できていることが分かる．のモノラル音声として，歩行時の周辺音声は 2ch のステレ

一方で，計測したアート作品は 1 辺が数ｍ〜10 数ｍの立体物であるが，6 作品の計測にはのべ 3 日間を必要としてオ音声として収録され，サンプリング周波数は 48kHz，量子化ビット数は 24bit であった．

いる．点群とフォトグラメトリに費やした計測期間は同程© 2023 Information Processing Society of Japan532

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HMD
頭部方向デスクトップPC

頭部方向信号

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視点映像HMDディスプレイ

木製の箱台

Unreal Engine5

スピーカー/ヘッドセット
HMD
コントローラ操作

振動子

操作信号

点群データ
音声・歩行振動コリジョンデータ
フォトグラメトリ
データ

音声

オーディオ
分配器

音声データ

歩行振動

歩行振動アンプ

振動子

歩行振動データ

図 5

VR 観光システムの構成図

図 6

VR 体験の様子（左）と歩行振動提示装置（右）の装置の上に立って体験を行う．振動子は図 6（左）にあ

4. システム設計

るように，利用者が立つ面の裏側に取り付けられ，歩行振動データの再生に合わせて箱ごと揺れることで，足へ歩行

男木島で計測した点群・フォトグラメトリ・音声・歩行振感を提示する．本プロトタイプの歩行振動提示装置は，木動データを組み合わせて，VR 観光システムのプロトタイ製の箱台と振動子のみで実現されるシンプルな構成であプを作成した．本プロトタイプは Unreal Engine5（UE5）り，従来研究の歩行感を提示する装置と比べ，非常に簡易を用いて実装している．図 5 にシステムの全体構成を示す．

な機材で実現できる．また本手法では VR 空間の移動は手

各点群データは LiDAR Point Cloud プラグインによりに持ったコントローラで行うため，利用者は箱の上で静止UE5 内にアセットとして読み込みを行った．そして全てのして体験することができ，足を動かす歩行感提示システム

点群データと，フォトグラメトリで作成した 3D モデルのより安全に利用できる．

位置を UE5 上で合わせることで，１つの 3D 空間を作成し最後にシステムの動作環境について，本プロトタイプはた．ただし島の周囲にある海面は，点群やフォトグラメト点群データをグラフィックボードのビデオメモリに読みリでの計測は困難であるため，既存の CG モデルにより表込んで描画を実施するため，十分な領域のビデオメモリが現した．また空の表現は UE5 のデフォルトのモデルを利必要となる．本プロトタイプは GeForce RTX 4090（メモ用し，男木島の周辺にある島については，男木島で撮影しリ：24GByte）を搭載したデスクトップ PC を用い，HMDたカメラ画像から周辺の島だけを切り出した画像を，遠景として Meta Quest Pro を Link Cable で PC 接続した状態の海の CG 上に並べることで実現した．

で動作させた．

次に音声データは収録した環境音声を，UE5 へサウンドアセットとして取り込み，VR 空間の計測場所と対応する

5. 設計システムの簡易評価実験と考察位置に配置した．本プロトタイプでは，体験者の VR 空間

本報告では，VR 観光のプロトタイプに対する簡易評価での移動に合わせ，近い位置のサウンドアセットを再生す

実験の内容と結果を述べる．簡易評価実験は，多くの量的ることで，場所に応じた環境音の表現を実現している．

データを集めて有意差を導くための前調査として，少数参また本プロトタイプでは，点群空間を移動できるように加者の質的評価を通じてプロトタイプの効果・課題についするため，点群中の歩行可能なエリアをコリジョン領域とて仮説を導くことを目的として実施した．実験は 3 名の参して設定した．さらにコリジョンはコンクリート・砂浜・加者（ID1：36 歳 女性，ID2：36 歳 男性，ID3：45 歳 女

浅い海辺など，再生する歩行振動データが異なる場所ごと性）を対象とし，プロトタイプを利用した感想を自由回答に別の領域として設定され，体験者が移動しているコリしてもらった．また実験の参加者は男木島の訪問経験がな

ジョンに応じて，再生する歩行振動データを変えることで，い人を対象とした．

場所に応じた歩行感の提示を実現している．また歩行時のプロトタイプへの評価結果を収集するにあたり，楽しさ・音声・振動の提示は，各エリアで計測した歩行振動データ

臨場感は絶対値として回答することが難しいため，ベースに周辺音声をミックスし，そこから短い音声データとしてラインとなる比較対象があることが望ましい．そこで最初切り出して，移動に合わせて繰り返し再生することで実現に各参加者には，Google Map のストリートビューを HMDした．振動子には Clark Synthesis 社の TST209，振動子で体験できるアプリケーションを用いて，360 度画像遷移用のアンプには S.M.S.L 社の SA-98E を用いている．

しながら男木島を観光する体験を 2 分間実施させた．スト本プロトタイプの利用者は，図 6（左）に示すように，HMD を装着した状態で，振動子が取付られた木製の箱状© 2023 Information Processing Society of Japan

リートビュー体験では，音声・歩行振動による刺激は含まれず，HMD を通じた視覚刺激のみが与えられる．

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次に，各参加者は本研究のプロトタイプを通じた VR 観から無い状態へ変わると，空中に浮かんで移動するような光として，VR 空間を１人で自由に移動してもらい，島の感覚に陥り，歩行感が消える可能性が仮説として得られた．

風景およびアート作品を眺める体験を実施した．しかしな

ID3 は「浮遊感を感じてから急に VR 酔いがきつくなっがら構築した VR 空間は広域に及ぶため，場所による歩行た」とも報告しており，歩行感覚が消えた状態で移動する感の違いまで体験できるように，空間を網羅的に移動する違和感は，VR 酔いを引き起こし易くする可能性についてのは多くの時間が必要となる．そこで歩行感の異なる 3 箇も確認された．VR 酔いと振動の関連性に関する先行研究所の観光開始ポイントを予め設定し，各ポイントを起点とでは，VR 空間で自動車を運転するタスクにおいて，走行して自由な移動体験を繰り返す方法とした．また歩行振動時の振動を与えることで VR 酔いが軽減されることを報告の有無による歩行感の違いについても仮説を得るため，実しており [20]，本回答で報告された事象が定量的に示され験では歩行振動が無い状態で VR 空間の移動を体験する時

れば，VR 空間の歩行移動においても同様の事象が言及で間を設けた．

きることになる．

実験の結果，全参加者がストリートビュー体験と比較しまた本調査では全参加者より，歩行振動から場所の違いて，プロトタイプの VR 観光の方が楽しく，没入感があるを明確に感じることができたという回答が得られた．特に，という回答が得られた．視覚的な空間表現への回答では，

ID2：「砂利を移動する感覚や，水辺をジャボジャボと移ID1：「景色やアートを色々な角度で前後から体験できる動する感覚は，特に，その場所を歩いている感じがした」，ので長い時間楽しむことができた」，ID2：「興味が湧いたID3「コンクリートと，海では体感が明らかに違った．足場所に近づいたり，覗き込んだり，色々な角度から楽しめ元にくる空気感が変わった感じがして，視覚的な錯覚かもた．空間の中にいる，没入している，楽しさはストリートしれないが，水の感じが得られた」という回答からは，木ビューでは得られない感覚としてあった」という言及があ製の箱台を通した振動刺激でも，視覚・聴覚・触覚を組みり，点群の空間表現でも VR 観光の楽しさ・没入感を与え合わせて提示することで，砂浜・海水面など木とは全く異られる可能性が仮説として得られた．また普段 VR サービなる材質面上の歩行感を伝えられる可能性が確認できた．

スを利用する参加者（ID2）からは「普段利用する VR と一方で歩行感の課題となる回答には，ID1：「デコボコし比べて，空間に色々なオブジェクトが配置されている．空た形状の道は振動だけだとフラットに感じられてしまっ

間に色々な物があって情報量が多いことで，それらを眺めた」，ID2「足から来る振動が強すぎる場所があり，そのて楽しむことができた」という言及があり，空間を簡易な場で強く踏み鳴らして歩いているように感じる場所があっCG として作成するのではなく，点群計測で現実の細かなた」などがあり，歩行面にある大きな凹凸は振動では表現対象まで再現することが，VR 観光の楽しさに繋がる可能し辛いという問題や，振動刺激は適切な強さに調整されな性が仮説として得られた．

いと歩行感が減じてしまう課題が確認された．

一方，ID1：「木の葉などが欠けている場所があり気に最後に VR 観光を通じて，現地の興味が増したかというなった」，ID2：「静止した絵の中に入り込んだ感覚で，空間・質問には，ID1：「景色が自然豊かそうで，綺麗そうだな物体が動かないので寂しさを感じた」といった点群によると思って，体験前よりも興味は上がった」，ID2：「自分は空間構築の課題も確認された．点群空間の表現は TOKYO（VR 空間にあった）海・神社には興味を惹かれないが, 港GEIDAI DIGITAL TWIN において『点のサイズが小さくにあった浜焼き屋さんや，お土産屋さんなどは行って見たなり壁を透過する』
・『各点が浮遊して動く』など，点群でいと感じた」，ID3：「素朴な場所なんだなと感じて，どうあることを生かしたアート表現が試みられており [3]，点群いう島なんだろうという興味は増えた」という回答が得らが絵のように見える違和感，空間が静止していることでのれ，VR 観光が現地への興味増加に寄与する可能性を確認

寂しさといった課題については，アート表現を用いることすることができた．

で緩和できる可能性が考えられる．
また振動による歩行感の提示についても，全ての参加者

6. まとめから振動があるほうが歩行感を感じるという回答が得ら

本研究では VR 観光の楽しさ・没頭状態を生み出すため，れた．本結果より提案する簡易な装置でも，VR 観光時に広い範囲を移動して風景・自然を楽しむ観光行動を対象に，歩行感を高められる可能性が仮説として得られた．さらに高い臨場感を再現するシステムの検討を行った．特に本研

ID2：「足元のドンドンという振動で歩いている感覚が得ら

究では，一般消費者が日常的に体験できる方法で高い臨場れた．振動が無いとぬるっと床の上を滑っている，幽霊の感を実現するため，フォトグラメトリと比べて簡易に取得ように移動している感覚だった」，ID3：「音がある方が歩い可能な点群データによる視覚の表現と，音声・振動を用いている感じを実感できた，音が無くなると浮遊感があってた簡易な装置による歩行感の提示を試み，プロトタイプシ

不思議な感覚に陥った」という回答から，振動が有る状態ステムの構築を行った．

© 2023 Information Processing Society of Japan534

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プロトタイプ構築にあたり，本研究では香川県の男木島を対象として，VR 化に必要なデータ収集を行なった．

[7]

データ収集では，広域な空間を対象としたカラー 3D 点群データ，島内にある野外アート作品を対象とした 3D モデ
ルデータ，複数の場所の音声・歩行振動データを計測した．

[8]

各計測データは UE5 上に読み込むことで統合され，HMDと簡易な歩行感提示装置を通じて体験できるように設計・構築された．

[9]

また本報告では設計・構築した VR 観光プロトタイプの効果・課題について，仮説を導くための簡易評価実験につ[10]いて述べた．実験の結果，点群の空間表現でも VR 観光の楽しみ・臨場感を十分に感じられる可能性があること，点[11]群の情報量の多さが VR 観光の楽しさに寄与する可能性のあること，歩行振動は歩行感を与えるだけでなく様々な歩行場所の違いを表現できる可能性があること，VR 観光に[12]より現実の場所へ興味が増す可能性があることが仮説として得られた．また点群が静止した絵のように見えることが違和感に繋がること，振動による歩行感提示は適切な強度[13]で提示される必要があり大きな凹凸は表現が難しいことが課題として抽出された．本実験結果は少人数を対象とする[14]

質的評価であり，従来の VR 観光との比較による統計的に有意な差異は示すものではない．今後の研究では，定量的な評価により本システムの効果，さらに本システムが実際の場所へ訪問する意欲に与える効果を明らかにしていく．

[15]

本研究が，多くの『観光客候補』に，VR 観光を通じて，地方・離島の魅力を知ってもらう機会の創出に繋がり，旅行・観光業の活性化と，ひいては関係人口創出・地方活性化の一助となれば幸いである．

[16]

謝辞 本研究を進めるにあたり，NTT コミュニケーショ
ン科学基礎研究所の渡邊淳司様には，多くのアドバイスと[17]システム構築における協力をいただきました。心より感謝を申し上げます。
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