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

3A-152024/2/28

VR における雲上行動の触感表現
布施皓輝†1

兼松祥央†1松吉俊†1

三上浩司†1

概要：近年バーチャルリアリティ（以下「VR」）デバイスが普及しており，それに伴い VR に関する研究も盛んに行われている．その中でも視聴覚のほかに触覚を追加して，VR 体験の向上を目指す研究は数多く存在する．しかし，そのなかでも実現不可能な体験や架空の物質の触感を表現している研究は少ない．そこで，本稿では雲の上を歩行するという実現不可能な体験に焦点を当てて，その触感を提示することで VR 体験に更なる没入感を与えることを目指す．そのために，雲上歩行を表現する触感提示デバイスとそれを体験するコンテンツを開発した．

1. はじめに
近年，クロスリアリティ（Extended Reality：以下「XR」とする）市場は成長を続けている．その中でもバーチャルブを組み合わせ，浮遊物体に搭乗しているかのような浮遊感を提示するデバイスである「OGRone」を開発した．また，体験者が浮遊感を感じるかどうかについて実験を行い，浮遊感の提示が可能なことを示した．

リアリティ（Virtual Reality：以下「VR」とする）は国内の

黄[5]は地面における地面テクスチャとそれが作る物理

ヘッドマウントディスプレイ（Head Mount Display：以下刺激による「歩く」感覚と臨場感を再現・構築することを「HMD」とする）の普及によりアミューズメント施設，家目的に，地面テクスチャの物理的臨場感を足裏に提示する

庭用など様々な場面で体験できる機会が増加し，XR 市場システムを提案した．黄らはモータアレイを足裏の足先，における主流なカテゴリーとして成長を続けている[1]．そ

前足部，中足部，後足部に搭載したスリッパ型の歩行臨場れに伴い，VR に関する研究も盛んに行われており，その中感提示デバイスを開発した．このシステムにより，視覚コでも映像や音声といった視聴覚のインタラクションを中心ンテンツの特定の部分を振動情報として得ることが可能にとした VR コンテンツに加えて，触力覚を利用した新たななった．

デバイスを追加することで，VR の体験を向上させる研究

2.2 歩行感覚提示デバイスに関する研究に注目が集まっている．具体的には，搭乗体験など身近なKAT VR 社 の 『 KAT WALK 』 シ リ ー ズ [6] や Freeaim

体験を仮想空間内で実現する研究[2]や，物質の触感を再現

Technologies 社の『Freeaim VR Shoes』[7]などの歩行型 VRする研究[3]が多く存在する．しかし，実際には実現不可能デバイスが多数開発されており，現実に近い歩行を再現しな体験や，存在しない架空の物質の触感を表現する研究はて VR 体験を向上させている．

少ない．実現不可能な体験の例として雲上での行動があげ

大島ら[8]は両足の上下運動による歩行運動感を高く維られる．ビデオゲームやアニメーション作品では，キャラ持したまま，座位姿勢での歩行感覚提示インタフェース

クターが雲の上に乗り，歩行する表現がよく用いられてい「Virtual ISU」を開発した．このデバイスは座位姿勢で両大る．これは VR コンテンツでも同様である．このような実腿部を上下に動かすことで大腿部の下に設置された圧力セ

際には実現不可能な体験に対しても，視聴覚以外のインタンサユニットが反応して仮想空間での歩行動作を可能にしラクションを付与することで，VR コンテンツ体験時の没ている．

入感を高めることができる．

2.3 本研究との差異

そこで，本研究では「雲上行動」に焦点を当てた．そし足の感覚を使用するデバイスは，浮遊物体に搭乗する体て，雲の上に乗っている触感や歩行している触感の提示を

験や様々な地面を歩く体験など，実現可能な体験を仮想空目的とした．そのため，本研究では雲上を表現した足元触間内で可能にする研究が多い．そこで，本研究では実現不感提示デバイスと体験者の動きと連動したコンテンツを開可能な体験に焦点を当てた．これにより，現実ではできな発した．

い表現ができる仮想空間での体験に更なる没入感を与える

2. 関連研究ことができる．

2.1 足の感覚を使用するデバイスに関する研究

3. 雲上歩行について

小黒ら[4]は，座位姿勢では大腿部の動きで下半身の感覚

雲上歩行を表現する前提として「乗ることができる雲」

を得ることができると仮定した．そのために推力を与えるの挙動を定義する必要がある．そこで本章では提案システ

マルチローターとそれを支えるためのトレーニングチュー

ムで表現する「乗ることができる雲」の定義を述べる．ま†1 東京工科大学© 2024 Information Processing Society of Japan1133

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た，この定義に基づいて実装したデバイスを用いた体験について述べる．
3.1 乗ることができる雲の定義
雲に乗る表現をしている作品として『ドラえもん』[a]が挙げられる．この作品では雲かためガスという，雲にガスを吹きかけて乗ることができる雲を作るひみつ道具がある．
作中ではこの道具で作られた雲に乗ると足元が雲に沈み込み，跳ねる動作を行うと地上よりも高く跳ねるように描写している．本研究では，この描写を参考に「乗ることができる雲」の挙動を定義した．
乗ることができる雲の挙動に必要な要件は次の 3 つである．本研究ではこれらの挙動を表現することを目標にデバ
図 1イスの開発を行った．
⚫

雲上に立つ際，踏んでいる箇所は沈み込む

4.1 コンテンツ⚫

歩行時に雲を踏んでいない際は踏む前の状態に戻す

4.1.1 コンテンツの概要⚫

雲上で跳ねようと強く踏み込む際は，強力な押し返す力を与えて強く反発させるデバイスの全体図

本研究では雲上歩行の触感を立位姿勢で体験するコンテンツを開発した．図 2 にコンテンツの体験時に表示する映像を示す．このコンテンツは，体験者が指定の位置で足踏3.2 実現する体験みをすることで仮想空間内のプレイヤーが前進し，両足を3.1 でも示したように，踏む力によって沈み込む，反発さ一緒に曲げた後に元の姿勢に戻ると，仮想空間内のプレイせる触感提示デバイスを用いたコンテンツで実現する体験

ヤーが跳ねるといったアクションができる．このコンテンは次の 3 点である．これらの体験を実現することを目標に，ツを用いて体験者の動作と映像を連携させることで，触感デバイス，コンテンツの開発を行った．

提示デバイスに加えて VR 体験の向上を図る．

⚫

雲に乗る⚫

雲の上で歩行する⚫

雲の上で跳ねる

4. 体験コンテンツの開発
本章では本研究で開発したコンテンツと足元触感提示デバイスについて述べる．コンテンツは Unity Technologies 社の「Unity」[9]，VR システムに Meta 社の HMD である「MetaQuest2」[10]を使用している．足元触感提示デバイスはトラ

図 2

コンテンツの映像

ンポリンと複数のスポンジ，体験者保護のための補助装置により構成されている．図 1 にデバイスの全体図を示す．

4.1.2 コンテンツの構造
このコンテンツは仮想空間の開発に Unity，足踏みなどの動作を取得するために Sony 社のモバイルモーションキャプチャーである「mocopi」[11]，仮想空間を表示するための VR デバイスに Meta Quest2 を組み合わせて開発した．
コンテンツのシステムフローは図 3 のとおりである．

a) ©藤子プロ・小学館・テレビ朝日・シンエイ・ADK© 2024 Information Processing Society of Japan1134

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Unity
足の動きの判定

プレイヤーキャラクターの動作

両足の曲げ伸ばし判定

跳ねる動作

足踏み判定

歩行動作

方向指定

図 4

プレイヤーの足の位置情報

プレイヤーの頭の回転情報

足元触覚提示デバイス

4.2.2 デバイスの構造

映像

本デバイスはトランポリンの上部に硬さや弾性力が違うスポンジを層にして設置した．図 5 に示すように，スポンHMD

mocopi
図 3

コンテンツのシステムフロー

ジは弾性の異なる縦 350mm，横 200mm 厚さ 50mm の 4 種類のスポンジを用意した．それらを組み合わせて試した結果，提示したい触感に最も近いと感じた組み合わせを採用した．また，トランポリンは直径 1180mm のサイズの製品

青色の矢印は送信を示し，橙色の矢印は制御を示す．こを使用した．のシステムでは，mocopi のベータ機能である下半身優先モードを使用して，下半身のモーションデータを取得し，そのデータを UDP 通信でリアルタイムに Unity 側へ送信する．また，HMD からは頭の回転方向などのモーションデータを取得して Oculus Link を用いて Unity へ送信する．送信されたモーションデータを Unity 側で取得して，足踏みの動作をしているか，両足を曲げて伸ばしているか，どこを向いているかなどの判定を行い，判定の結果から仮想空間でのプレイヤーの動作を制御する．そして，Unity で制御している映像は随時 HMD へ送信して，体験者に表示する．
なお，各デバイスからのデータを送受信するために，
mocopi 及び Oculus の Unity 専用 SDK を使用している．
図 5

4.2 足元触感提示デバイス

用意したスポンジ

4.2.1 デバイスの概要
足元触感提示デバイスとして必要な要素である踏む力にスポンジとトランポリンを触覚提示に使用する上で足元よる反発を表現するために，本デバイスでは図 4 に示すよの不安定感とコンテンツで使用する HMD の視界不良にようにスポンジとトランポリンを組み合わせて使用する．こる転倒の危険性は無視できない問題である．この問題を解れによりスポンジによる踏む位置の沈み込み，トランポリ決するため対策として，体験する箇所の四方を金属パイプンによる強力な反発を体験者の足に与えることができる．とクッションで囲い，体験者を支える補助装置を設置した．
これにより，体験者は四方に囲まれた補助装置を掴みながら動作を安全に行うことができる．

5. 実験
5.1 予備実験
本実験に入る前に開発した体験コンテンツを実際に体験© 2024 Information Processing Society of Japan1135

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してもらった．体験者が考える雲の触感とその触感に近いどうか，またコンテンツや足元触感提示デバイスの改善点

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2024/2/28[11] “モバイルモーションキャプチャー mocopi | ソニー”.
https://www.sony.jp/mocopi/, (参照 2023-12-05).などを回答してもらった．予備実験参加者は 20 代の男性 3人である．
予備実験の結果，触感提示デバイスについて全員が雲の触感に近いと感じたと回答した．また，スポンジの組み合わせについて，組み合わせを変更すれば雲の触感により近くなるという回答もあった．
コンテンツについて，ただ歩いて跳ねるだけではいつ実験を終了させればよいのか分からないという意見を頂いた．
このことから今後の評価実験では，体験者が仮想空間内のプレイヤーを操作して，歩く，跳ねるといったアクションを駆使して雲の上に存在するアイテムを全て拾うというゲーム要素をコンテンツに追加する．これにより動作を促すと同時に，本実験の流れを円滑に体験者へ示すことができる．

6. まとめ・展望
本研究では，立位姿勢で体験するコンテンツと足元触感提示デバイスを用いて雲上歩行の触感を体感することで，VR 体験の没入感をさらに高めるシステムを開発した．
今後は，開発した体験コンテンツを使用した実験を行う予定である．

参考文献“令和 5 年版 情報通信白書”.
https://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/whitepaper/ja/r05/html/nd245220.html, (参照 2023-11-22).
[2] 塩野入央空, 櫻木怜, 小玉亮, 岡崎龍太, 梶本裕之. 自動車をモーションプラットフォームとした VR システムにおける振動表示（第 3 報）：直動アクチュエータと振動子の組み合わせによる検証. 第 23 回日本バーチャルリアリティ学会論文集. 2018.
[3] 田島優輝, 加藤史洋, 井上康之, 舘暲. 力・振動・温度を触原色とする触感提示デバイスにおける触感再現手法. 日本バー
チャルリアリティ学会論文誌. 2019, vol. 24, no. 1, p. 125-135.
[4] 小黒由樹, 兼松祥央, 三上浩司. OGRone：マルチローターを用いた浮遊感覚提示デバイスの開発. 映情学技報. 2019, vol.
43, p. 183-186.
[5] 黄訓達. 仮想現実感に向けた足底部の触覚刺激による地面テクスチャ再現手法の提案. 関西大学. 2017.
[6] “KAT VR”. https://www.kat-vr.com/, (参照 2023-12-05).
[7] “VR Shoes | Freeaim VR”. https://www.freeaim.com/, (参照2023-12-05).
[8] 大島登志一, 枝元蛍, 舘脇望, 柴田龍輝. Virtual ISU : 座位姿
勢での擬似歩行運動による歩行感覚提示インタフェース(第 3報). エンターテイメントコンピューティングシンポジウム.
2016, p. 295-300.
[9] “Unity のリアルタイム開発プラットフォーム | 2D/3D、VR/AR エンジン”. https://unity.com/ja, (参照 2023-12-05).
[10] “Meta Quest 2: 没入感あふれるオールインワンの VR ヘッドセット | Meta Store | Meta Store”.
https://www.meta.com/jp/quest/products/quest-2/, (参照 2023-1205).
[1]© 2024 Information Processing Society of Japan1136