VR 空間の単純な視覚刺激が及ぼす体感音量への影響調査
小林 永実1

松田 裕貴1

渡邉 拓貴2

安本 慶一1

概要：安価で高性能な VR（バーチャルリアリティ）装置の登場に伴い，VR ゲームやメタバースなどの VRコンテンツが急速に普及しつつある．VR 空間では速度や落下といった様々な感覚・刺激を主に視覚情報・聴覚情報としてユーザに提示することができる一方で，人間が知覚する主観的な印象（例えば体感音量）は，ユーザを取り巻く VR 空間内の状況によって変化することから，状況に応じた音量調整により，情報提示のクオリティを向上させることが期待される．それに先立って本研究では，視覚刺激が主観的な音量に与える影響を明らかにすることを目指している．本稿では，単純化した視覚刺激として「色」，聴覚刺激として「テストトーン」に焦点を当て，それらを VR 空間内で提示する調査実験を行った．結果として，「色」の種類によって体感音量には差が生じることが示され，特に音量が小さくなる場合において寒色系の色について暖色系よりも音量変化が大きく感じられる（音量が小さく感じられる）ことが明らかとなった．

Investigating the effects of simpliﬁed visual stimuli on the perceived sound volume
in VR space
TOMA KOBAYASHI1

YUKI MATSUDA1

1. はじめに

HIROKI WATANABE2

KEIICHI YASUMOTO1

マートグラス上で再生する動画の再生速度が視聴後の作業速度に与える影響が報告されている [2]．また，新型コロ

近年の技術発展により，安価で高性能な VR（バーチャ

ナウイルス感染症といった社会情勢が，ある空間におけるルリアリティ）装置を手に入れることができるようになっ体感混雑度に影響を与えることが報告されている [3]．音た．また VR の種類として，VR グラスにスマホをセットについても，ユーザが感じる音の大きさ（体感音量）は，する「スマホセットタイプ」や，ケーブル接続によって高ユーザの状況によって異なることが先行研究から報告され度な VR を体験できる「PC・ゲーム機連動タイプ」，本体ている．例えば，ユーザの主観的な音量は，直前までに提のみで VR として機能する「スタンドアローンタイプ」と示されていた音量によって変化すること [4] や，同音圧のいった具合に，VR へのアプローチは多様化している．こ音源でも視覚効果の有無によって主観的な音量や音から受のような状況に伴い，VR ゲームやメタバースなどの VR コける印象が変化することが報告されている [5]．

ンテンツが今後，一般化すると考えられる．VR 空間では一方で，これらの研究では視覚刺激と音とは対応するも速度や落下などの様々な感覚・刺激をユーザに提示するこの（例えば，車の映像に対して車の音）を用いており，視とができる．そしてそのシステムの提示は，視覚情報と聴覚刺激と音とが対応していない場合（例えば，視覚刺激は覚情報で構成されることが多い．しかしながら，先行研究

公園の映像だが聴覚刺激は音声アナウンス）の影響についでは人間が知覚する主観的な印象は，ユーザの状況によっては言及されていない．これに対して渡邉らの研究では，て変化することが報告されている．

雑踏のような刺激の多い映像よりも，公園のような刺激の例えば，スマートグラス上に視覚刺激を提示することで少ない映像の方が，体感音量が上がる傾向にあることが確

主観的な時間の速さが変化するシステムの提案 [1] や，ス

認された [6]．この研究では，視覚刺激の多い・少ないと12

奈良先端科学技術大学院大学
Nara Institute of Science and Technology北海道大学
Hokkaido University

いったことを評価する基準が曖昧であるため，より単純化・一般化した刺激を用いた評価が必要があると考えた．視覚刺激の体感音量への影響を一般化された形で調査することで，イヤホンなどのヒアラブル機器において従来考慮されていた環境音に応じて情報提示の音量を変化させるだけでなく，視覚刺激にも応じて情報提示の音量を変化させることで適切な音量でのサービス提供が可能となる．

AirPods Pro

以上から本稿では，単純化した視覚刺激として「色」，聴覚刺激として「テストトーン」に焦点を当て，それらを VR
VR空間に部屋を再現空間内で提示することにより，視覚刺激が主観的な音量に与える影響について調査する．

2. 関連研究2.1 聴覚刺激が体感音量に与える影響

MetaQuest 2

背面ボタンで体感音量を回答

聴覚に音刺激が持続的に提示されることで，体感音量が図 1: 実験の様子減少するということは古くから研究されている [7], [8]．矢高らは，騒音等の周囲の状況や会話中などの活動状況の影響に応じてイヤホンから提示する音量を動的に変更するシステムを提案した [9]．同じく矢高らは，体感音量が直前に聴取した音量の影響を受けることを利用し，システムからの音声情報提示によりユーザの感じる音量が一定とする機構を提案した [4]．
上記の研究では音の提示により体感音量が変化することに着目しており，本研究で対象とする異なる視覚刺激が音声情報提示の体感音量に与える影響の調査とは対象が異なっている．

対象として，音のみを提示した場合と，映像を付加して提示した場合について音の印象を調査した [15]．また，朝倉は都市環境音の主観的印象が視覚情報の有無や種類によって異なることを明らかにしている [16]. 結果として，視覚刺激のない場合に比べて滝や飛行機といった視覚刺激がある場合に体感音量が増大することが示されている. 上記の研究では，視覚情報が聴覚へ与える影響を調査しており，視覚情報と聴覚情報とに関連があることが示されている．しかし，これらの研究では対応のある視覚刺激と聴覚刺激を

2.2 視覚刺激が体感音量に与える影響視覚情報と聴覚情報とは相互に影響を及ぼす可能性があることが複数の先行研究から示されている．佐久間らは，視覚情報の変化によって体感音量が変化するか調査を行った [10]．Web カメラを搭載した HMD を用い，ユーザが指定した箇所に視覚効果を施すことにより，ユーザの体感音量を制御するシステムを実装した．安倍らは，視覚情報が環境音知覚に及ぼす影響について調査を行った [5]．刺激
音を提示する際に，対応する映像も同時に提示して評価実験を行なった結果，音の明るさ因子を除く各因子につい用いており，本研究で対象とする視覚刺激と聴覚刺激が対応していない状況での影響の調査という点で異なる．これに対して著者らは先行研究として，視覚刺激の体感音量に与える影響について調査しており，雑踏のような刺激の多い映像よりも公園のような刺激の少ない映像の方が，体感音量が大きくなる傾向にあることを確認している [6]．しかしながら，視覚刺激の大小を評価する基準が曖昧であったため，より単純化・一般化した刺激を用いた評価が必要と結論づけているところである．

3. 視覚刺激が体感音量に与える影響調査て，映像の付加による影響が確認されている．Tokunaga ら

本研究では，VR 空間内における単純な視覚刺激が体感は，自動車走行音を対象として，音のみの場合と，音と映像を与えた場合に，被験者の感じる主観的な音量が変化することを報告している [11]．藤本らも自動車騒音を対象として，現場で実騒音を聴いた場合，実験室内で騒音だけを聴いた場合，実験室内で映像と騒音を試聴した場合において，得られる大きさ，やかましさ，妨害感の評価が異なることを示している [12]．Szychowska らは，聴覚刺激のみ，視覚刺激のみ，聴覚刺激と視覚刺激を与えた場合で，環境騒音から得られる評価が異なることを検証している [13]．

Bangjun らは，騒音の音源が視覚的に確認できるかどうか音量に与える変化を調査することを目的とする．本稿では，著者らの以前の研究 [6] での設定（視覚刺激は街・公園の映像，聴覚刺激はニュースの音声）より刺激を単純化するため，視覚刺激として「色」，聴覚刺激として「テストトーン」に焦点を当てる．以降では，VR 空間内の部屋の「色」を変化させたときの視覚刺激の差が，主観的な音量に影響を与えるかどうかについて調査する．

3.1 実験条件

で生じる影響について検討しており，同じ騒音環境であれ

実 験 環 境 を 図 1 に 示 す ．被 験 者 は ，没 入 型 HMD

ば，騒音源が視認できる方が不快感が高まることが報告さ（MetaQuest 2*1 ）を装着し視覚刺激を，耳にはイヤホンれている [14]．宮川らは日常聞かれる 62 種類の環境音を*1

https://www.meta.com/quest/products/quest-2/

基準の部屋音量【小】

部屋色： 白， 音量： 50（ 0dB）

基準音量音量【大】

▼刺激音量
体感音量

50

69 78
Vdiff = 69-78 = -9音量
【小】

基準音量
▼体感音量

22音量
【大】

刺激音量

40

Vdiff = 40-22 = +1850

図 3: 提示音量と体感音量との差 Vdiff の計算方法回答するよう指示した．
この手順を 1 セットとし，1 セットが終わると再び白い部屋・基準音を提示する場面に戻り，次のセットが開始さ暖色系

れる．上記の手順を 24 回（部屋各 6 色× 4 回）行う．視覚刺激と聴覚刺激の組み合わせと提示順は，被験者毎に異なるようにランダムに設定した．被験者は 20 代から 30 代の男女 20 名である．

寒色系

3.3 実験結果
対象の部屋

部屋色： 赤・橙・黄・紫・青・緑， 音量： 20〜80（最大 6dB）

図 2: VR 空間上における表示画面

実験では，基準音（=音量 50）と比較し，提示した刺激音の音量（以降，提示音量）がどの程度大きく（あるいは，小さく）聞こえるのかを体感音量として回答してもらっていることから，基準音を中心として算出された提示音量（Apple AirPods Pro*2 ）を装着し，聴覚刺激をそれぞれ受ける．視覚刺激としては，図 2 に示すような VR 空間におけ（Vtrue ）と体感音量（Vsubj ）の差（Vdiff ）を分析に用いる

橙，黄，紫，青，緑といった異なる色に変化する．聴覚刺こととする．算出方法の概要を図 3 および下記に示す．
{
Vsubj −Vtrue (Vtrue >= 50)(1)
Vdiff =Vtrue −Vsubj (Vtrue < 50)

激には，1 kHz の正弦波（テストトーン）を基準音として■ 全データを用いた分析る部屋を Unity で作成した．この部屋は縦 8m ×横 4m ×高さ 3m の空間として表示され，部屋の壁色が，白，赤，定義し， 音量を ±6dB の範囲で変化させることで異なる刺激を提示する．

まず，収集した全データについて，提示音量と体感音量の差 Vdiff を視覚刺激（部屋の色）別に示したものが図 4 である．全体の傾向として狭い範囲での回答が得られている

3.2 実験手順が，これは本実験では基準音以外は被験者に提示していな

上記の実験環境を用いて，以下の手順でデータを収集すいことに起因することに留意されたい（被験者は各自の基る．本実験では，聴覚刺激について音量 50 を基準とし，準によってどの程度音量が変化したかを報告している）．

0〜100 の段階で相対的に表現する．

このデータについて有意水準 5%の Shapiro-Wilk 検定にまず，視覚刺激・聴覚刺激の基準として，HMD 上に白より正規性を検定したところ，p = 0.010（ p < 0.05）となっい部屋が表示された状態で基準音（音量 50）を提示する．

たことから，本データセットは正規分布に従っていないと

次に，HMD 上に色付きの部屋（赤，橙，黄，紫，青，緑かいえる．そこで，視覚刺激（部屋の色）による差が生じてらランダムに選択）を表示するとともに，基準音の音量をいるのかを調べるために，有意水準 5%の Kruskal-Wallis 検±6dB の範囲でランダムに変化させた音（本実験では −6dB定を適用した結果， p = 0.034（ p < 0.05）を得た．このこは音量 20，+6dB は音量 80 と設定した）を提示する. 最後とから，視覚刺激による体感音量の影響が存在することがに，被験者は基準音と比較して刺激音がどの程度と感じたわかった．加えて，Bonferroni 法に基づく多重検定を行っか，音量 0〜100 の間で回答する．例えば，基準音（音量た結果は，いずれの組においても差があるとは言えないこ50）に対して，刺激音が少し大きいと感じたら 70 などととがわかった．これについては，比較対象群が多すぎるこ*2https://www.apple.com/airpods-pro/とによる検出力の低下が一因と考えられる．

2020101000101020203030
redorangeyellow

purplebluegreenred

次に，著者らの以前の研究 [6] では実音量の音量によっ

yellow

purplebluegreen

bluegreen

bluegreen(a) 音量・小（音量 20〜40）

図 4: 提示音量と体感音量との差（全データ）■ 音量別での分析

orange20
10て視覚刺激の影響が異なることが示されているため，本実験のデータセットについても同様の分析を試みる．本実験

0では，音量 20〜80（±6dB）の間で被験者に提示しているこ10とから，データセットを小（音量 20〜40）・中（音量 40〜60）・大（音量 60〜80）のグループに分割した．各音量グ20

ループについて提示音量と体感音量の差 Vdiff を視覚刺激30（部屋の色）別に示したものが図 5 (a)(b)(c) である．

red

このデータについて有意水準 5%の Shapiro-Wilk 検定にorangeyellow

purple(b) 音量・中（音量 40〜60）

より正規性を検定したところ，それぞれ p < 0.05 となった．
そこで，視覚刺激（部屋の色）による差が生じているのかを調べるために，有意水準 5%の Kruskal-Wallis 検定を適用した結果，各音量グループについて，小（ p = 0.01，p < 0.05）
・2010

中（ p = 0.76，p > 0.05）
・大（ p = 0.20，p > 0.05）を得た．
このことから，実音量が小さい場合においてのみ，視覚刺激による体感音量の影響が存在することがわかった．なお，

010

これは以前の研究 [6] を支持する結果となっている．加えて，Bonferroni 法に基づく多重検定を行った結果は，いずれの組においても差があるとは言えないことがわかった．
■ 音量別・色カテゴリ別での分析
最後に，視覚刺激を個別の色ではなく「色の温度」とい2030
redorange

yellow

purpleう観点から見た際に，体感音量に影響するかどうかについ(c) 音量・大（音量 60〜80）て分析する．本実験では，大きく分けて暖色系（赤，橙，

図 5: 提示音量と体感音量との差（音量別）黄）と寒色系（紫，青，緑）を用いていることから，それらをカテゴリ分けしたデータセットを作成した．それらにて暖色系の方が有意に音量減少を感じづらくなる（寒色系

ついて，各音量グループの提示音量と体感音量の差 Vdiffの場合よりも相対的に音が大きく感じられる）ということを示したものが図 6 (a)(b)(c) である．

が示された．寒色系よりも暖色系の色の方が視覚刺激は強このデータについて有意水準 5%の Shapiro-Wilk 検定にいと考えられるが，この結果は以前の研究 [6] の結果（街・より正規性を検定したところ，それぞれ p < 0.05 となっ公園の映像を提示したとき，より刺激が大きい「街」の方た．そこで，視覚刺激（部屋の色）による差が生じているのが音が小さく感じられる）とは異なっている．以前の研究かを調べるために，有意水準 5%の Mann–Whitney-U 検定

では複数の要因が重なる視覚刺激となっているため，本研を適用した結果，各音量グループについて，小（ p = 0.01，究の結果に加えて，今回は取り扱わなかった「視界の動き

p < 0.05）
・中（ p = 0.50，p > 0.05）
・大（ p = 0.81，p > 0.05）の激しさ」といった「色」とは異なる視覚刺激についても，の結果を得た．このことから，実音量が小さい場合におい今後調査を進める必要があると考えられる．

202020101010000101010202020303030(a) 音量・小（音量 20〜40）(b) 音量・中（音量 40〜60）(c) 音量・大（音量 60〜80）

図 6: 提示音量と体感音量との差（音量別，暖色系・寒色系で集約）

4. まとめ[6]

VR 空間では速度や落下といった様々な感覚・刺激を主に視覚情報・聴覚情報としてユーザに提示することができる一方で，人間が知覚する主観的な印象（例えば体感音量）[7]は，ユーザを取り巻く VR 空間内の状況によって変化する
ことから，状況に応じた音量調整が求められる．その実現に向け，視覚刺激が主観的な音量に与える影響を明らかに[8]するべく，本稿では単純化した視覚刺激として「色」，聴覚[9]刺激として「テストトーン」に焦点を当て，VR 空間内においてそれらを提示することによって視覚刺激の体感音量に対する影響調査実験を行った．結果として，「色」の種類に[10]よって体感音量には差が生じることが示され，特に音量が小さくなる場合において寒色系の色について暖色系よりも音量変化が大きく感じられる（音量が小さく感じられる）[11]

ことが明らかとなった．今後は，「視界の動きの激しさ」といった異なる視覚刺激についても同様の実験を行っていく
ことで，視覚刺激と体感音量の関係性を明らかにする．

[12]

参考文献
[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

長谷川瑛一, 磯山直也, 酒田信親, 清川清. 動画の再生速度が視聴後の作業速度に与える影響. インタラクション
2021, pp. 41–48, 2021.
Tomoyuki Shimizu, Kyosuke Futami, and etc. In-clock manipulator: information-presentation method for manipulating
subjective time using wearable devices. In Proceedings ofthe 16th International Conference on Mobile and Ubiquitous
Multimedia, pp. 223–230, 2017.
Yuki Matsuda. IoPT: A Concept of Internet of Perceptionaware Things. In The 12th International Conference on theInternet of Things (IoT ’22), pp. 201–204, 2022.
矢高真一, 寺田努, 塚本昌彦. ウェアラブルコンピューティ
ングのための主観的音量に基づく音声情報提示手法. 情報処理学会研究報告（2011-UBI-29）, pp. 1–8, 2011.
安倍幸治, 小澤賢司, 鈴木陽一, 曽根敏夫. 視覚情報が環境音知覚に与える影響. 日本音響学会誌, 第 56 巻, pp.

[13]

[14]

[15]

[16]

793–804, 2000.
渡邉拓貴, 松田裕貴. 視覚情報が音声情報提示の主観的音量に与える影響の調査. マルチメディア, 分散, 協調とモバイル（DICOMO 2022）シンポジウム論文集, pp. 1318–1322,2022.
Sylvie Charron and Marie-Claire Botte. Frequency selectivity in loudness adaptation and auditory fatigue. The Journalof the Acoustical Society of America, Vol. 83, No. 1, pp. 178–187, 1988.
立木孝. 聴覚の順応現象について. 耳鼻咽喉科臨床, 第 58
巻, pp. 741–751, 1965.
矢高真一, 田中宏平, 寺田努, 塚本昌彦, 西尾章治郎. ウェ
アラブルコンピューティングのための状況依存音声情報
提示手法. 情報処理学会論文誌, 第 51 巻, pp. 2384–2395,2010.
佐久間一平, 寺田努, 塚本昌彦. 視覚効果を用いた主観的音量の制御システムの設計と実装. エンタテインメントコ
ンピューティングシンポジウム 2015 論文集, pp. 357–364,2015.
Yasunobu Tokunaga, Takane Terashima, and Ayumi
Ishikawa. Inﬂuence of visual information on subjective
evaluation of road trafﬁc noise. In In INTER-NOISE andNOISE-CON Congress and Conference Proceedings, Vol.
249, pp. 3607–3611, 2014.
藤本一寿, 坂田展甫, 谷田雅敏. 自動車騒音の不快感に関する現場実験と実験室実験の比較. 日本建築学会計画系論
文報告集, 第 364 巻, pp. 10–19, 1986.
Malina Szychowska, Honorata Hafke-Dys, Anna Preis, Jedrzej Kociński, and Paweł Kleka. The inﬂuence of audiovisual interactions on the annoyance ratings for wind turbines. Applied Acoustics, Vol. 129, pp. 190–203, 2018.
Zhang Bangjun, Shi Lili, and Di Guoqing. The inﬂuence ofthe visibility of the source on the subjective annoyance due toits noise. Applied Acoustics, Vol. 64, No. 12, pp. 1205–1215,2003.
宮川雅充, 鈴木真一, 青野正二, 高木興一. 視覚情報が種々の環境音の印象に与える影響. 日本音響学会誌, 第 56 巻,
pp. 427–436, 2000.
朝倉巧. 聴感実験における視覚情報の影響. 日本音響学会
誌, 第 74 巻, pp. 655–662, 2018.