2017年9月21日

VR2.0の世界

東京大学大学院情報理工学系研究科

廣瀬通孝

1

１．ＶＲ技術のいま
２．五感情報通信技術

３．空間を超える
４．時間を超える
５．感覚に作用する
６．仮想化する

2

１．VR技術のいま「バーチャルリアリティ」とは、コンピュータの作り出した空間の中に入り込み、そこでいろいろな体験をしようという技術のこと。その名前が社会に登場したのは1989年のことであるが、ルーツは宇宙航空技術である。

米空軍 VCASS（1982）VPL （1989）

米航空宇宙局（NASA)
VIEW （1987）

現実感とは？現実とは？

１．はっきり見えること
２．その場にいるように
３．いじりまわせる４．首尾一貫した法則が感じられる

5

バーチャル世界とは
感覚 提示

操作
6

VR技術における3つの重要なキーワード

Data Glove

インタラクション： （約束事のない操作）

HMD : Head Mounted Display

臨場感：

Haptic Display（VR空間への没入）

多感覚操作：（いろいろな感覚モードを使ったインタフェース）

7

CABIN (Computer Augmented Booth for Image Navigation)

This Immesive Projection Technology (IPT)
had 5 stereo screens and could provide wideview field of more than 270 degrees.
Laminated tempered glass was used for thefloor screen.

8Mixed Reality：複合現実感
Mobile, Wearable
Life-logVR最初のVRから25年が経過し、VR技術は第2世代に突入しつつある技術の世代交代が進み、驚異的な高性能化低廉化が進んだほか、当時存在していなかった周辺技術 (WEB, IOT…)も充実しつつある。

第二世代VR技術

第一世代VR技術

第0世代VR技術星海社
11https://mine.place/12

高い臨場感の映像をインタラクティブに体験する
技術基盤はそろいつつある。

２．五感情報通信技術

五感とは五感とはわれわれが世界を感じるための感覚すべてを指す。
われわれは、日常、いわゆる「五感」を駆使して生活している。にもかかわらず、これまでの情報通信技術のチャネルは視覚や聴覚に限定されてきた。

感覚の種
○特殊感覚
視覚、聴覚、味覚、嗅覚、前庭感覚○表面感覚
触圧覚、温覚、冷覚、痛覚○深部感覚
運動覚、位置覚、深部圧覚、深部痛覚○内臓感覚
有機感覚（空腹感、吐き気）、内臓痛
15

従来の五感ディスプレイ

ユーザ

視覚視覚ディスプレイ

聴覚聴覚ディスプレイ

触覚

触覚ディスプレイ

嗅覚

嗅覚ディスプレイ

味覚

味覚ディスプレイ16

触覚:
ハプティックディスプレイ
Wearable Haptic Display:“Haptic Gear”

17

Phantom: Conventional Haptic Display

擬似触覚

acceleration

Virtual Friction→No haptic device is required !

A. Lecuyer et.al18三次元のなぞりに対する効果の検証
実際の様子(形状A)

提示映像(形状B)

提示映像の形状に合わせて手の映像の出現位置を調整

1919

五感相互作用ディスプレイ

視覚

聴覚ユーザ

触覚

嗅覚

味覚

視覚ディスプレイ
感
覚
相互
作
用
ネット
ワー
ク

聴覚ディスプレイ

触覚ディスプレイ

嗅覚ディスプレイ

味覚ディスプレイ20

メタクッキー
拡張現実感によって提示する視覚・嗅覚情報の組み合わせに
よってクッキーの味を変える21

拡張満腹感食品の見た目のサイズをARで変化させ，得られる満腹感を操作

22

リダイレクション関数

実空間

VR空間

回転量操作
実空間

VR空間

並進移動量操作

実空間

VR空間

曲率操作

23

空間知覚の構成要素
空間知覚とは、視覚、聴覚、前庭覚、体性感覚、化学感覚（嗅覚など）などほぼすべての感覚を動員して統合し、３次元的な外界空間を脳内で表現する過程である。

音による空間把握

前庭感覚電気刺激による空間知覚操作 出典：脳科学辞典24Unlimited Corridor:
視触覚間相互作用を用いたリダイレクテッドウォーキング

視覚操作に加えて触覚的手がかりを与えることで，空間知覚をより強く操作

従来は直径44m必要とされたトラッキング
空間を直径6mまで圧縮
25

無限階段
視触覚間相互作用を用いた疑似昇降感覚の提示

現実空間

VE

四角のテーブルを三角に

27

現在の問題点 個別の手法（並進移動量操作，回転量操作，曲率操作，etc…）を適切に使うタイミングや手法の組み合わせ方に関するアルゴリズム（メタ手法）が十分考察されていない
 経路設計がインタラクティブではなくユーザは予め設計された経路に沿って歩かなければならない
 ユーザ間の干渉等を考慮できないため複数人が同時に体験できない28

VR技術には何ができるのか

１．空間を超える

２．時間を超える
３．感覚に作用する
４．バーチャル化する３．VR技術には何ができるのか

空間を超える30

臨場感通信
仮想空間を広帯域ネットワークを介して共有するための技術開発。

1997－2002：総務省

MVL:Multimedia Virtual Laboratory

155Mbps

Gigabit Network
COSMOS/Gifu

CABIN/Tokyo31テレプレゼンス（遠隔臨場感）
遠隔臨場感技術によって、空間を超えての就労が可能となる。
テレプレゼンスは存在感と臨場感を体現できる新たなメディアである

臨場感：遠方の世界を体験できること

存在感：遠方の世界に自分を感じさせること

http://ic.pics.livejournal.com/telepresence_rm/19729670/42785/42785_original.jpg

簡易ロボット(Double Robotics)を用いた遠隔授業のこころみ超現実テレプレゼンス（従来）いかに遠隔地の状況をそのまま伝えるか
情報にフィルタをかけられることこそが知的通信の利点
対面よりも豊かなコミュニケーションを実現できないか34

SmartFace: テレカンファレンスにおける創造性の向上
相手の顔が笑っているようにみせると，ブレストで出るアイデアが増える

ＲＣでのテーマについて：
ブレインストーミングの回答数はお互いに笑顔に見せた時に，有意に多い
回答数

N=20

16＊
＊

＊

14

* p < .05

1210

8
64
2

8.3

12.2

6.9

0

変化なし

笑顔

悲しい顔

自分の顔

36

SmartFaceの進歩形: 表情を時間的に同期させる

37想定する使用シーンの例

コールセンター
オンライン講師

画像処理による疑似的な笑顔顧客*

N=12*p<0.05

面白いことに…

相手ともう少し話したいと思いましたか38

４．VR技術には何ができるのか

時間を超える

39

Life Log
この言葉はもともとは DARPA によって使われたもので、コンピュータの記憶容量が莫大となった現在、様々な事象を記録して、創造のできないような用途に役立てることができるのではないかという発想に基づいている。

コンピュータは記録の道具である。
われわれは色々な事柄をなんとなく忘れてしまうが、コンピュータは明示的に忘れろと指示されない限り、忘れることはしない。
電子メールの記録はデフォルトで永久に残る。
40

現実化する

Life Log 技術

毎日16時間、見たものをMPEG品質で、70年間にわたって動画に記録したとしても、必要容量は10Tバイトほどである。この容量はあと十年以内にラップトップ上に実装されてしまうぐらいのものである。

Vision
Audio
Ambience
Location

GPSで位置を取得
PDAで記録保存
ビデオ･カメラで画像取得

Emotion41

大量の写真から3次元空間の再構成

42

10号御料車の記録

43

44

電車の思いでのぞき窓• 記録映像撮影時の動きを真似ると車両が走り出す＋見方を誘導

45

JR神田万世橋ビル 竣工式 (2013/1/17)「万世橋 思い出のぞき窓」
JRステーションリテイリング，東日本鉄道財団間で，システム導入を調整中

JR神田万世橋ビル

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約100年前 万世橋駅

交通博物館

地域住民とのコミュニケーション

地域の記憶の記録
何でも残しておくことが重要
世界遺産のようにどんな人にとっても大事なものではなく，一部の人にとっては，とても思い入れのあるモノはたくさんある．

しかし，何でも残すことには限界がある
気が付いたときにはなくなっている．なくなってから気が付く．
ただし，特定のモノに対し思い入れのある誰かは写真を残している
画像として残るだけでなく，いつでも追体験できることが重要

FoodLog Meeting - May 28, 201247

東京文化資源区構想「東京文化資源区」とは、東京の北東部の谷根千、根岸一帯にはじまり、上野、本郷、秋葉原、神田、神保町、湯島に至る地区の名称で、これらの地区はわずか半径2km の徒歩圏に集中的に立地する。
この「東京文化資源区」には近世・近代・現代と、時代をまたぐ文化資源が集積している。たとえば、谷根千は町屋と路地の街並み等の「生活文化資源」、上野は博物館群と東京藝術大学の「芸術文化資源」、本郷は東京大学の「学術文化資源」、湯島は湯島天満宮や湯島聖堂などが集積している。
「東京文化資源区」は高度成長期以降の大規模な開発から免れることで、東京における文化資源の宝庫としての価値を維持し続けており、文化、環境、観光等の様々な視点から街としての新たな可能性が注目されている。

伊藤滋 東大名誉教授

吉見俊哉

東大教授

万世橋

５．VR技術には何ができるのか感覚に作用する情動の技術

49

可視化技術の意味

解剖学

可視化技術の目的は、本来見えないもの体験できないものを、見えるようにし体験できるようにし、対象の理解を深めることである。VRは可視化の技術である。
立花隆：

百聞は一見にしかず。
百見は一体験にしかず。

数値流体力学

DNA解析

可視化技術はなぜ必要か
・直観的理解・頭で理解することと体で理解することは違う。

実際に体験できない世界を、知覚可能な世界の枠組みに組み入れてくれるという意味において、バーチャルリアリティ技術は単なるシミュレーションの域を超えている。

特殊相対性理論の世界

52

行動や情動は感覚から生まれる

行動

意志能力

認知
情動

統合知覚

気持ちよさ

基礎知覚

視覚

聴覚

触覚

嗅覚

味覚

目（光）

耳（音）

皮膚
（振動）

鼻（匂い）

舌（味）

臨場感

・・・ おいしさ

知覚感覚

「扇情的な鏡」

54

表情変形フィードバックによる感情喚起
鏡は自身のありのままを映し出すという経験則
鏡を通して表情の変化を認知させる55

快・不快感情の喚起：実験結果
n=19

n=19

全被験者のポジティブ感情・ネガティブ感情の平均値
笑顔と悲しい顔で有意差
笑顔：ポジティブ感情

56

悲しい顔：ネガティブ感情

S.Yoshida et al.: Manipulation of an Emotional Experience by Real-time Deformed Facial
Feedback, The 4th International Conference on Augmented Human (AH2013), Mar, 2013

表情変形フィードバックの検証実験
快感情がより喚起されるときに身に着けていた物が好きになる

S.Yoshida et al.: Manipulation of an EmotionalExperience by Real-time Deformed Facial Feedback,The 4th International Conference on Augmented Human(AH2013), Mar, 2013

n=6p<.05

快感情：笑顔 ＞ 表情変化なし ＞ 悲しい顔(i) 1・2日目とも快感情が喚起される表情のマフラーを選んだ割合(ii) 1・2日目とも快感情が喚起されない表情のマフラーを選んだ割合(iii) 表情を変えていないのに選好が変化した割合

57

約40%は狙い通りに選好が変化。約5%は逆の変化。

SmartFace: テレカンファレンスにおける創造性の向上
相手の顔が笑っているようにみせると，ブレストで出るアイデアが増える

６．VR技術には何ができるのか仮想化する

59

VIRTUAL
バーチャルとは、「実際には存在しないが、機能や効果として存在するも同等の」という意味である。

Actuation
User

Media

Sensing

WorldVIRTUAL
バーチャルとは、「実際には存在しないが、機能や効果として存在するも同等の」という意味である。

Actuation
User

Media

SensingWorld媒体への広告掲載のバーチャル化
広告主A
広告主B
広告主C
広告主D

広告主A

RTB

広告主B
広告主C
広告主D

63

労働力の仮想化

細分化された高齢者
労働力（高エントロピー）

クラウド型メディア

技能や知識の要素化・構造化
再構成

MOSAIC 労働力（常識的な）労働力（低エントロピー）
たとえば： 設計士1名

営業1名

高齢者の新しい就労形態：モザイク
仮想労働者
X

エントロピーの高さを労働力を合成するモザイク型
就労により克服する分野Aの経験・ スキル
分野Bの経験・ スキル
運動機能
認知機能

労働力合成標準的労働者レ ベル

時間モザイク空間モザイクシ ニア
A

分野Aの経験・ スキル分野Aの経験・ スキル

分野分野Bの経験・ スキル

分野Bの経験・ スキル

分野

運動機能

運動機能

運動

認知機能

認知機能

認知シ ニアB

若者

スキルモザイク

65高齢者クラウドによる社会構造の変化
社会参加促進システム・新規ビジネス創出システムにより「社会参加の度合い」を向上
65歳以上（2740万人）
cf. 15歳～64歳（8280万人）

100

新規ビジネス創出
システム

0

家事

就業

通学

無職

人口比率

社会参加指数

社会参加指数100

社会参加促進システム

100※就業状態は総務省統計局「平成19年就業構造基本調査」より

0

人口比率

シニア非就業者の4割が就業22.6兆円の経済効果
社会参加指数の応用可能領域- 街づくり効果の尺度として- 個人のライフプランニングの指標としてステージII～IIIにおいて、統計データや研究データにもとづき厳密で多面的な指標の確立を目指す

100

就業状態別社会参加指数の仮定値
10050
50
2020
105

有業者 - 仕事が主な者
有業者 - 仕事は従な者 - 通学が主な者
無業者 - 通学している者
有業者 - 仕事は従な者 - 家事が主な者

有業者 - 仕事は従な者 - 家事・通学以外が主な者
無業者 - 家事をしている者
無業者 - その他

66

まとめ
１．現在のVR技術は第1世代に比べて、いくつかの質的な違いがある。これをVR2.0と呼ぶ。その違いを認識することが重要。
２．VR2.0は、技術単体でなく、その周辺の技術まで含む生態系が重要。その生態系が整ってきたのが「VR元年」。
３．VRは、現実のコピーではなく、現実を超えることを目的とすべき。「VRでなければできないことは何か」が重要である。
67

１．ＶＲ技術のいま
２．五感情報通信技術

３．空間を超える
４．時間を超える
５．感覚を超える
６．仮想化する

68