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第 23 回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集（2018 年 9 月）

モバイルデバイスを用いた縮退化 VR に関する研究
水口直哉 1) ，吉田成朗 1) ，鳴海拓志 1) ，谷川智洋 1) ，廣瀬通孝 1)1) 東京大学大学院 情報理工学系研究科（〒 113-0033 東京都文京区本郷 7-3-1, {mizuguchi, shigeodayo, narumi, tani, hirose}@cyber.t.u-tokyo.ac.jp）
概要: 主観的な体験を行うことができる VR は物事の理解を深めるため博物館展示などに活用されつつあるが，その体験には HMD を始め特殊なデバイスが必要であるため，一般の人々にまで普及しているとは言い難い. VR の普及のためには，場所・デバイスを問わず体験できることが必要である．そこで，人が VR 体験と感じる必要最小限の要素を抽出して一般に普及しているモバイルデバイス上に提示することで，場所・デバイスを問わず擬似的に VR 体験を行うことを考えた．本研究では，このように必要最小限の要素のみで構成された VR を縮退化 VR と呼称し，そのアプリケーションについて提案する．
キーワード： 縮退化 VR, モバイルデバイス，インタラクション，プレゼンス

1.

はじめにと示した [4]．したがって，縮退化 VR では，この 3 要素を主体的な体験を行うことができる VR は，その体験を通満たす必要があると考えられる．このうち，自律性は VRじて物事の理解を深めることが知られており，博物館展示空間の物理モデルを意味しており，PC やモバイルデバイスなどに活用されつつある．Kondo らは，HMD を用いた展でも保持されていると考えられる．そこで本研究では，対示において，恐竜の骨格標本に合わせて生きていた頃の姿話性および臨場感について論じる．

を重畳して表示することで，恐竜の標本への理解が深まっこれまでの PC やモバイルデバイスを用いた VR 体験とたことを示した [1]．また Narumi らは，HMD を用いた展

して，google street view やルーブル美術館の Virtual Tour示において，博物館内に展示されている文化財に，それがなどの WebVR によるウォークスルー型 VR がある．ウォー

使われていた風景などの情報を付加することで，現在と過クスルー型 VR では，撮影された映像の中を動き回ること去の姿の違いへの理解が深まったことを示した [2]．

ができるが，その場にいる感覚が少なく，非没入的である．

このように VR は物事の理解の大きな助けとなるが，上また，モバイルデバイスの一つであるスマートフォンを使記の例に見られるように，VR を体験するためには HMD を用し，google 社の Day Dream などのゴーグルに入れて簡始めとした特殊なデバイスが必要である．そのため，自宅易的な HMD を作成し，VR を体験する手法がある．このなどデバイスがない場所において VR を体験することがで簡易 HMD 型 VR では没入感が増しているが，見回し以外きず，一般の人々が上記のような VR 体験のメリットを享のインタラクションをすることが難しく，対話性に乏しい．

受することは難しい．VR の普及のためには，場所・デバイその上，簡易 HMD 型 VR の体験には，ゴーグル等の特殊スを問わず体験できるようになることが必要である．

な機材が必要である．

人が VR 体験と感じる必要最小限の要素を抽出し，それこのように，現状の PC やモバイルデバイスを用いた VRを誰もが持っているデバイス上で提示することで，場所・デ体験では，対話性と臨場感の両者を同時に提示することはバイスを問わず擬似的に VR 体験を行うことを考えた．本難しい．縮退化 VR は対話性と臨場感の両者を生起する必研究では，このような必要最小限の要素により構成された要がある．しかしながら，モバイルデバイスにおける入出擬似的な VR を，縮退化 VR と呼称する．

力は限られているため，対話性と臨場感をそれぞれ完全に本研究では，このような縮退化 VR を行うデバイスとし再現することは困難である．て，PC やモバイルデバイスを使用する．総務省の調査によ

そこで筆者は，以下のようにすることで，対話性と臨場ると，2016 年における PC の世帯保有率は 73.0%，モバイ感の獲得を目指している．対話性の獲得のために，低自由ルデバイスの世帯保有率は 94.7%であり，これらのデバイ度のインターフェースの入力から，擬似的に高自由度の入スは一般に十分普及している [3]．

力を受け取る手法を確立する．臨場感の獲得のために，低縮退化 VR の実現にあたり，再現すべき VR の構成要素臨場感のディスプレイから，没入感をはじめとした様々な感について考える．Zeltzer らは，VR は自律性 (Autonomy)・覚を生起する手法を確立する (図 1)．そして，これらの機能

対話性 (Interaction)・臨場感 (Presence) の 3 要素からなるを対話性と臨場感における必要最小限の要素とし，この２条件を満たすことができれば VR を縮退化できると考えた．

Naoya Mizuguchi, Shigeo Yoshida, Takuji Narumi,
Tomohiro Tanikawa, Michitaka Hirose© 2018 日本バーチャルリアリティ学会- 22E-2 -本研究では，上記のようなシステムを開発するためのプ

22E-2に，自分の手とゴムの手に同時に刺激を与えるとラバーバ
ンドに身体所有感を感じることが知られている [9]．この例
では，現実と同期させた刺激を提示することで身体要素を知覚させ，没入感を提示している．
本研究では，タッチ入力によるインターフェースに指の歩行動作を使用し，身体要素の提示を目指す．

縮退化 VR の設計

3.

本研究では，2 自由度入力であるタッチスクリーンを入力として，没入感のあるウォークスルー型 VR システムを

図 1: 縮退化 VR の概念図提案する．このシステムにおける対話性と臨場感の提示は，「2 自由度入力であるタッチスクリーンロトタイプとして，を入力として」「没入感がある」ウォークスルー型 VR シス
テムを提案する．

2.

関連研究

2.1

擬似多入力インターフェース

図 2 のように行われる．歩きたい，回りたい，などの意図をタッチスクリーンに入力し，ディスプレイに表示された結果から，動作の結果だけでなく，没入感を得ることを目指す．

低自由度のインターフェースから擬似的に多様な入力を実現している例を示す．
丹羽らは，2 本のバーを入力とし，人間の意図通りにロボットを動かすことができるつもり制御を考案した [5]．このシステムでは，2 自由度のバーを 2 本用いて，合計 4 自由度の入力から，それより大きい自由度を持つロボットを動かすことを可能にしている．一方，Sugiura の Walky は，スマートフォンのタッチスクリーンを入力としてロボット

図 2: 提案手法の概念図を操作するシステムである [6]．Walky では入力が指を足に見立てて行い，前進，回転，キックを行うことができる．

3.1

これらの例では，多自由度の動きを「前進」「キック」な提案システム

どのデバイスでも体験可能なようにウェブブラウザ上でどの意味単位で分割し，低自由度の入力に対応付けること動くようにプロトタイプを作成した．このシステムは htmlによって実現している．本研究では，タッチスクリーンに対+ javascript で記述されており，node.js および three.js のし，「歩く」「回る」の動作を関連付け，入力することを行う．

ライブラリを用いている．作成したプロトタイプは，図 3

2.2

没入感のようである．PC 画面を出力装置として使用し，モバイルまず，没入感の生起を実現している例を示す．

デバイスを入出力装置として使用する (図では ipad を使用

没入感は，立体感や質感などからなる「空間要素」，リしている)．図 3 のように，PC 画面を前面に，またモバイ

アルタイム感，同時感などからなる「時間要素」，自己存在ルデバイスを平面に置き，モバイルデバイス上で指の歩行感，情動などからなる「身体要素」の感覚要素からなる複合を行う．低自由度の入力インターフェースとして，モバイル感覚である [7]．今までの PC やモバイルデバイスを用いた端末のタッチスクリーンを使用する．ユーザは，移動した

VR 体験においては，「時間要素」「空間要素」の提示は可能

い，回転したいという意図を元に，指の歩行動作によって，であるが，自己運動感覚や身体感覚などの「身体要素」のタッチスクリーンに指の歩行により入力を行う．PC の出力提示は難しい．そのため，没入感の欠如が起こったと考えは視点に，モバイルデバイスの出力は地面に相当し，それられる．よって，縮退化 VR における没入感の獲得のためぞれ対応するテクスチャを提示する．その入力はネットを介には，時間要素や空間要素に加え，身体要素を提示するこして同期され，システムにおいてユーザの入力を読み取り，とが必要であると考えた．

それに応じてディスプレイに出力を行う．このとき，PC 画身体要素の一つである身体所有感は，「これが自分の身体である」という感覚のことである．Nojima らは，指で歩く面およびモバイルデバイスにおけるテクスチャの移動をタッチ箇所の変位と一致させる．

動作と VR 空間での移動を同期させることによって，VR 空

このシステムは，Sugiura ら [6] や Nojima ら [8] の指の間内での身体所有感を感じることを示した [8]．この例では，歩行インターフェースと比較して，視点と地面のテクスチャ指と足の構造的類似性を利用し，指の歩行を足の歩行のメが同時に表示されており，その上を指で歩くように操作すタファとして使用している．また，ラバーバンドイリューることができる．それにより，実際に VR 空間に入ったとジョンと呼ばれる錯覚では，ゴムの手を観察しているときいう感覚が生起され，没入感が上がると考えた．

© 2018 日本バーチャルリアリティ学会- 22E-2 -22E-2

このシステムにおいてできる行動は，(1) 前進 (2) 回転の 2 種類である．それぞれについて説明する．

入力として，没入感のあるウォークスルー型 VR システムを提案する．
今後は，移動・回転以外の動作を導入することによる対話性の向上や，没入感以外の感覚の提示による臨場感の向上など，システムの改良に努めたい．また，意図通りの入力を受け付けられているか，臨場感は向上しているかをユーザ評価を元に検証することも今後の展望である．
謝辞 本研究は，文部科学省科学研究費補助金基盤研究 (A)(16H01762) の助成を受けたものである．
図 3: 縮退化されたウォークスルー型 VR システムの参考文献

プロトタイプ[1] Kondo, Tomotsugu, et al. ”Practical uses of mixed re3.1.1

前進ality exhibition at the national museum of nature and

モバイルデバイスにおけるタッチ操作のうち，スワイプ

science in tokyo.” Joint Virtual Reality Conference of

操作を行った際に，そのインプットの大きさに応じて前進

EGVE-ICAT-EuroVR. (2009).

を行う．移動量は，指のテクスチャ上での動きに比例させ，[2] Narumi, Takuji, et al. ”Digital diorama: AR exhi-

指の歩行と視点の移動が同期するようにした．そうするこbition system to convey background information forとで，指の歩行動作と視点の動きが一致し，没入感が向上

museums.” International Conference on Virtual andすると考えた．

3.1.2

Mixed Reality. Springer, Berlin, Heidelberg, (2011).

回転[3] 総 務 省「 統 計 調 査 デ ー タ：通 信 利 用 動 向

モバイルデバイスにおけるタッチ操作のうち，回転操作

調 査 」(最 終 閲 覧 日：2018を行った際に，そのインプットの大きさに応じて視線を回転

年7月28日)させる．この際，視線の回転は PC 画面のみで行った．こ

http://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/statistics/statistics05.html

れは，人間が歩行中に周りを見渡す際には視線のみが動き，[4] Zeltzer, David. ”Autonomy, interaction, and pres-

身体は正面を向いていることを表している．そして，身体

ence.” Presence: Teleoperators & Virtual Environments 1.1 (1992): 127-132.

方向と視線方向が異なる方向へ進むとき，地面のテクスチャを回転するようにした．これにより，人間の歩行とシステ[5] 丹羽真隆, 飯塚博幸, 安藤英由樹, 前田太郎. ”つもり制
御: 人間の行動意図の検出と伝送によるロボット操縦ムの挙動が一致し，没入感が向上すると考えた．

3.2

特集 テレイグジスタンスのためのロボティクス・グラ

まとめフィクス・インタフェース”. 日本バーチャルリアリティ

このシステムにより，ユーザはウォークスルーをするの学会論文誌 17.1 (2012): 3-10.に十分な行動を行うことができると考えた．また，地面のテクスチャが貼られたモバイルデバイス上を指で歩行し，視[6] Sugiura, Yuta, et al. ”An operating method for abipedal walking robot for entertainment.”ACM SIG-

点を変えるという体験から，実際に VR 空間に入ったといGRAPH ASIA 2009 Art Gallery & Emerging Tech-う感覚が生起されると考えた．

nologies: Adaptation. ACM, (2009).

4.

[7] 安藤広志. ”2. 人が感じる臨場感の知覚認知メカニズム

まとめと今後の展望と評価技術.” 映像情報メディア学会誌 63.12 (2009):

本研究では，VR 体験を縮退化し，一般に普及しているデ1727-1730.

バイスで体験することを目的とし，縮退化 VR システムの提案を行った．縮退化 VR の実現のために必要な要素を対[8] Nojima, T., D. Reiners, and O. Staadt. ”Interpretation of tactile sensation using an anthropomorphic

話性と臨場感と定め，対話性の獲得のために，低自由度の

finger motion interface to operate a virtual avatar.”

入力から擬似的に高自由度の入力を受け取ることを，臨場感の獲得のために，低臨場感のディスプレイから没入感を始めとした様々な感覚を生起することを目指した．そして(2014).
[9] Costantini, Marcello, and Patrick Haggard. ”The

プロトタイプとして，指の歩行動作を入力とするインターフェースを構築し，2 自由度入力であるタッチスクリーンを© 2018 日本バーチャルリアリティ学会- 22E-2 -rubber hand illusion: sensitivity and reference frame
for body ownership.” Consciousness and cognition
16.2 (2007): 229-240.