情報処理学会 インタラクション 2020
IPSJ Interaction 2020

3P-80
2020/3/9

AR コンテンツにおける影と音の錯覚に関する研究
細井一成†1児玉幸子†1

概要：近年，リアルとバーチャルを融合させる技術が注目を集め，その例となるプロジェクションマッピングや，変幻灯は，魅力的な視覚体験を生み出しているが，3 次元上の効果については実現していない．そこで本研究では物体の位置の推測に対して大きな手掛かりとなっている陰影を，AR で表現し，実物体の影に適応することにより，新たな視覚体験が得られないか実験し，得られた結果をもとに AR コンテンツの開発を目指した．実験結果から AR の影情報が周辺より低輝度の特性を有していた場合，影が移動すると，実物体の奥行運動知覚を高い確率でもたらすことが示され，AR 情報が実物体の知覚にも変調することを示した．今後は制作した映像作品のような表現が舞台演出や動画の表現の手助けになることが期待される．

DarkShadow （D条件） と明らかに影には見えない周辺よ1. 研究の目的および背景り明るい領域を提示するLightShadow （L条件） の2 種類

近年，リアルとバーチャルを融合させる技術が世界中で用意した．大きさは実物体のボールの大きさに合わせ，輪注目を集めている．その技術の例として，建造物や製品な郭はぼかした．また，それぞれの影の透過度を高/ 中/ 低

どの立体物をスクリーンにして映像を投影するプロジェクに変化させ，計 6 種類の影を用意した．（以下の文章ではションマッピングや，色付きの静止画像に輝度変化の情報

DarkShadow で透過度中のことを Dm 条件のように表す）を重ねることにより，錯覚的な動きを与える変幻灯[1]とい

背景にはチェッカーボードパターンを用意し，その上に実うものがある．これらの技術はリアルとバーチャルを組み物体のボールを重ねるように配置した．視距離は253 cm で合わせることにより魅力的な視覚体験を生み出しているが，あり，実物体は注視点の位置から4.1 deg 右に位置した．影

3 次元上の効果については実現していない．その実現方法として，本研究では，陰影手掛かりに着目した．
陰影手掛かりについての先行研究では，3D グラフィッは実物体より 1 cm 下に提示した．影は，実物体から直下に 3 cm の位置までを，2 cm/s の速さで 6 s の間3 回往復運動した．

ク上で表現した条件で，影の動き，位置関係が物体の位置の推測に対して大きな手掛かりになっていることが報告されている[2]．これらの研究は，3D グラフィック上で表現した報告であり，拡張現実（AR）で影を表現し，その影情報が実物体の知覚位置に影響を及ぼすかは明らかではない．
実物体の影情報を AR で表現した場合にも，AR 影情報が実物体の位置の推測に影響し，新たな視覚体験を生み出す可能性がある．
本研究では AR の影情報を用いた表現で，どのような表現が実物体の知覚位置に影響を及ぼすか実験を通して検討

図 1：刺激の例
被験者は注視点を見ながら，用意した 6 種類の影の動し，得られた実験結果をもとに，AR コンテンツの開発を目きを見てもらい，ボールが動いて見えたかをYes / No で判指した．

断した．それぞれの種類の影の動きを 3 回ずつ見てもらい
計 18 試行行った．被験者は正常な視力（矯正視力を含む）を有する 20 代の大学生 20 名であった．

2. 実験
2.1 AR 影情報の輝度および濃さ
この実験では AR の影情報の輝度と濃さが錯覚に影響するか調べる．

DarkShadow を用いた試行の56.7% ，LightShadow を用いた試行の16.7% がボールが動いて見えたと答えた．D かL の影の特性と影の透過度の2要因の分散分析を行ったと

2.1.1 実験内容および被験者
ARの影情報はUnityにより作成した． 実物体には緑色のボールを使用した．ARの影情報には一般的な影を模した†1 電気通信大学大学院

2.1.2 実験結果および考察

情報理工学研究科

ころ，D ，L 間で有意な差がみられた（p = :0001） ．一方で，影の透過度の効果および，交互作用は認められなかっ情報学専攻© 2020 Information Processing Society of Japan1074

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た（それぞれp = :15，p = :45） ．この結果を図 2 に示す．
この結果より，AR の影情報が周辺より低輝度の特性を有していれば，どの透過度条件であっても実物体の奥行運動知覚をより高い確率でもたらすことが示された．

図 3：速さの実験結果
2.3 AR 影情報の大きさ
この実験ではAR影情報の大きさの変化がどのように錯覚に影響するか調べる．
図 2：輝度および濃さの実験結果
2.3.1 実験内容および被験者
2.2 AR 影情報の動きの速さ
この実験ではAR影情報の動きの速さが錯覚にどのように影響するか調べる．

ARの影情報はUnityにより作成した． 実物体には青色のボールを使用した．ARの影情報では一般的な影を模したものを用意し，大きさはボールの大きさに合わせ，輪郭はぼかした．背景は実験室の無地の壁でその上に実物体のボー2.2.1 実験内容および被験者ルを重ねるように配置した．視距離は253 cm であり，実物ARの影情報はUnityにより作成した． 実物体には青色の体は注視点の位置から4.1 deg 右に位置した．影は，実物体ボールを使用した．ARの影情報では一般的な影を模したもから直下に 3 cm の位置までを，3 回往復運動した．速さのを用意し，大きさはボールの大きさに合わせ，輪郭はぼは1 cm/s，3 cm/s，6 cm/s の 3 種類用意した．また，大きかした．背景は実験室の無地の壁でその上に実物体のボーさの変化として，直下の 3 cm までの位置にたどり着くまルを重ねるように配置した．視距離は253 cm であり，実物でに影の半径が小さくなり，元の位置に戻るまでに大きさ

体は注視点の位置から4.1 deg 右に位置した．影の動きの速は元に戻る変化と，その逆の半径が大きくなる変化の 2 パ

さは，1 cm/s，2 cm/s，3 cm/s，6 cm/s，7.5 cm/s，10cm/s のターン用意した．

6 種類を用意した．それぞれの影は実物体から直下に 3 cmの位置までを 3 回往復運動した．
被験者は注視点を見ながら，用意した 6 種類の動きを見てもらい，ボールが動いて見えたかをYes / No で判断した．それぞれの種類の動きを 3 回ずつ見てもらい計 18試行行った．被験者は正常な視力（矯正視力を含む） を有

図 4：刺激の例する大学生 8 名であった．

（左：小さく変化，中心：変化なし，右：大きく変化）

2.2.2 実験結果および考察

被験者は用意した大きさの変化パターン 2 つと，何も

1 cm/s の速さを用いた試行の37.5％，2 cm/s の速さを用大きさに変化のないパターンをそれぞれ用意した 3 種類

いた試行の62.5％，3 cm/s の速さを用いた試行の70％，6の速さで見てもらい，ボールが動いて見えたかをYes / Nocm/s の速さを用いた試行の79.2％，7.5 cm/s の速さを用いで判断した．それぞれを 2 回ずつ見てもらい，計 18 試行た試行の70.8％，10 cm/s の速さを用いた試行の70.8％がボ行った．被験者は正常な視力（矯正視力を含む） を有するールは動いて見えたと答えた．この6水準で一要因分散分析

大学生 8 名であった．

を行ったところ速さの効果は見られなかった（p = :14）．この結果を図 3 に示す．この結果より，比較的に影の動きが2.3.2 実験結果および考察

遅いと錯覚が起こりにくく見えるが，実際にはAR影の同じAR影が大きく変化する試行の70.8％，小さく変化する試

動きの中での速さの違いは，実物体の奥行運動知覚に影響

行の47.9％がボールは動いて見えたと答えた．速さの特性を及ばさないことが示された．と，大きさの変化についての2要因の分散分析を行ったところ，この実験の条件下では速さと大きさの変化の間に有意な差がみられた（それぞれp = :0073，p = :036）．一方で，交互作用は認められなかった（p = :52） ．この結果を図 5 に© 2020 Information Processing Society of Japan1075

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2020/3/9示す．この結果より，大きさの変化は錯覚に影響する可能性があることが示された．

図 7：色付きの影
また音の表現は，錯覚によって見えることが予測されるボールの動きに合わせ，効果音が聞こえるようにし，より錯覚が感じられるように制作する．
図 5：大きさおよび速さの実験結果
また，実験の感想として，大きさの変化を見た後に，大4. 結論
4.1 考察きさの変化のないものを見ると不自然に感じるといった意

実験を通してAR の影情報が周辺より低輝度の特性を有見や，注視点を見ず，実物体を見たほうが，錯覚は起こりしていれば，どの透過度条件であっても実物体の奥行運動やすいという意見，影の大きさが小さく変化する際に，ボ知覚をより高い確率でもたらすことが示された．

ールの大きさが楕円になって見えるなどの意見があった．

3. AR コンテンツの開発
3.1 コンセプト

この結果を用いて開発したARコンテンツが，限られた空間や，絶対に動かせないものに対して，錯覚を用いて動かすことのできるARコンテンツとして使用されるのではないかと考える．また，付着性陰影は物体の3 次元的な形を実際には動いていない実物体 を AR の影情報を用いて知る手がかりとなる[3]．影の表現の改善として，この手が動いて見えるようにすることをテーマに開発．現実世界のかり組み合わせることにより，新たな視覚体験を生み出せ

動いていない実物体をスマートフォンで読み取り，そこにるのではないかと考える．

AR 影情報による錯覚とその錯覚がより強くなるようなアニメーションを表示させる．これにより，スマートフォンを通して様々なものが動きだして見えることのできる ARコンテンツを開発する．

4.2 今後の課題
今後の展望として，AR の影情報や適応するアニメーシ
ョンの改善という点も考慮しなければならないが，先行研
究の別の実験では，動いている物体に，異なる陰影の動き

3.2 システム概要を与えることにより実物体の異なった動きの印象を与える

図 6 にシステムの概要を示す．Unity で AR 影情報の表という報告がある[1]．図 8 のように画像上では同じ位置で現や CG を作成する．スマートフォン上で実物体を読み取同じの大きさの球体であるのにも関わらず，影の与え方にり，そこに作成した AR を重ね，観察する．スマートフォ

よって，球体の位置が手前か奥かで違って知覚される．こンを通して，実際に動いていない物体が動いて見え，掛けのように，動いている物に対して，陰影を適応させること合わせたアニメーションにより新たな視覚体験を提供する．

により，新たな視覚体験を提供できると考えられる．

図 8：動きの例
謝辞

AR 影情報の輝度および濃さの実験に関し，ご指導頂いた高知工科大学の繁桝博昭先生に深く感謝いたします．
図 6：システム概要

参考文献
3.3 影と音の表現実験から得られた結果をもとに，AR で表示する影の大きさの変化，速さを用いて錯覚が生まれたり壊れたりするさまを表現した．また，コンテンツに使用する影の表現として，色付きの影を用意した．用意した色付きの影を図 7に示す．

© 2020 Information Processing Society of Japan[1] Fukiage, T., Kawabe, T., Sawayama, M., & Nishida,
S.,"Deformation Lamps: AProjection Technique to Make a Static
Object Dynamic", （2015）.
[2] Kersten, D., Mamassian, P., & Knill, D. C. （1997）. "Moving
cast shadows induceapparent motion in depth. Perception", 26（2）, 171-192.
[3] 勝山成美, "人間の視覚情報処理～陰影による奥行き知覚の例～" 映像メディア学会誌, Vol. 68, No. 1, （2014）, 46-58.

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