複合現実型視覚刺激が重心知覚に与える影響の基礎的実験
杣田明弘†

木村朝子‡

柴田史久†

田村秀行†

Fundamental Experiment of Psychophysical Influence on Sense of Gravity Centerby Mixed-Reality Visual Stimulation
AKIHIRO SOMADA†
1.

ASAKO KIMURA‡

FUMIHISA SHIBATA†

HIDEYUKI TAMURA†

はじめに現実と仮想を融合する複合現実 (Mixed Reality; MR)
空間では，実物体上に CG モデルを重畳描画することで，実物体の外観を変更することが可能である．
我々は，このような特徴をもつ MR の基礎研究の１
複合現実空間つとして，視覚・触力覚の相互作用や補完現象を分現実空間析・検討する研究を行っている．その第 1 段階としてこれまでに，実物体に CG モデルを重畳描画する

図 1 MR 型視覚刺激の提示「MR 型視覚刺激」による表面材質の変更が，触印象に与える影響を実験・分析してきた 1)．
本研究では次のステップとして，実物体の把持部に錘を取り付け，把持部以外（以下，本体）を CG とし

そこで本研究では，実物の把持部に重心の異なるCG モデルを重畳描画することで，重心知覚にどのような影響を及ぼすかを実験により確認する．て重畳描画することで，様々な外観の物体にそれらし

3. 実験

い重量感を付与することができるかを試みる（図 1）．

3.1 実験目的

その中で，本稿では MR 型視覚刺激が重心知覚に与最初のステップとして，以下の条件下で 2 つの MRえる影響に関する基礎実験を行ったので報告する．

型視覚刺激を比較し，実際には同じであるはずの重心

2.

MR 型視覚刺激と重心知覚

人は物を持ち上げるときに「重さ」を感じるが，そを異なると錯覚することはあるのか，ある場合はどのように錯覚するのか，を確認する．の他にも，物を振ることで長さを感じるなど「形状に• 把持部を含む実物体の質量・重心は同じ関する情報」も同時に知覚している 2) ．そのため，• 重畳描画する CG モデル（本体部分）は，容積「それらしい重量感」を付与するためには，質量だけが同じで重心（外形の縦横比）のみ異なるものでなく，その重心も考慮する必要がある．しかし，

3.2 実験内容MR 型視覚刺激として，共通の把持部に様々な本体の【実験対象】形状が比較的単純で，様々な大きさ，縦CG モデルを提示する場合，必ずしも CG モデルと実横比のものが存在するという理由から，実験対象とし物体（把持部＋錘）の重心が一致するとは限らない．てアタッシュケースを採用した．実験では，アタッシ

一方，Charpantier は同じ重さであっても大きさが異ュケースの「取っ手」の下に錘を取り付けたものを実なると小さい物体を重く感じる”Size-weight illusion”と物体として提示する．錘のサイズは 15.5 × 9 ×6.5

いう錯覚現象を報告している 2) ．重心にも同様の錯

cm ，取っ手と錘の質量は計 1.2 kg である（図 2）．

覚現象が存在し，さらにその影響の程度が既知で，意また MR 型視覚刺激として，実物の取っ手の下にア図的に利用することが可能であれば，CG モデルの変タッシュケースの CG モデルを描画する（図 3）．同

更のみでうまく重量感を提示する方法として活用でき形状（直方体）のアタッシュケースの把持部の位置をると考えられる．

90 度回転した CG モデルを 1 組とし，縦横比を段階† 立命館大学大学院理工学研究科的に変化させた 4 組（計 8 種類）を使用する（表 1）．

Graduate School of Science and Engineering, Ritsumeikan Univ.
‡ 科学技術振興機構 さきがけ
PRESTO JST【実験環境】実験で使用するシステムは，Canon 製
ヘッドマウントディスプレイ (VH-2002) および MR情報処理学会 インタラクション 2009

Platform System である．被験者の頭部及び実物体の位ても，重畳描画される CG モデルの重心位置が異なる

置姿勢の取得には Polhemus 社の磁気センサ 3SPACEと，それを手に持ち，振ったとき重心が異なるように

FASTRAK を使用する．

錯覚する傾向がある．

【実験方法】(ii) この際，実物体の重心よりも CG モデルの重心(1) まず被験者が重心の違いを正しく判断できるよう，質量は同じで重心の異なる 2 本の杖を提示し，それらを振り比べることで重心の違いを体感・学習させる．
(2) 次に HMD を装着した被験者に対し，2 種類のに近い位置に重心があるように知覚する傾向がある．
(iii) 実物体と CG モデルの重心位置を極端に変えた
場合，両者の重心とは全く違う位置に重心があるように知覚する場合もある．

CG モデル（表 1 の Pair 1～4 の各組合せ）が重畳描画ということがわかった．(i)(ii) は我々が期待した結果されたアタッシュケースの取っ手（図 2）2 組を順次であるが，今後さらに被験者数を追加するとともに，手渡す．被験者は 2 種類のアタッシュケースを振り比様々な実験を重ね，慎重に分析していく必要がある．

べ「どちらの方が，重心が下（手から遠い位置）にあ(iii) については，当初「重心の差はわからない」といると感じるか」を回答する．重心の違いを区別できなう回答が増えると予想していた．しかし，予想に反しい場合には「分からない」という回答も許す．て「B の方が重心を下に感じる」と回答する被験者が表 1 の 4 組の MR 型視覚刺激に対して(2)を繰り返し，実験後コメントを聴取する．被験者は 13 名である．
3.3 結果と考察増えたことは興味深い．

むすび

4.

本稿では，把持部を実物体，本体部分に異なる形状実験結果（図 4）より，全ての組合せで，実際にはの MR 型視覚刺激を重畳描画することで，重心知覚同じであるはずの重心を「異なるように感じる」といに影響を与えるか実験を行った．実験の結果，MR 型う回答となった．特に Pair 2 では，全被験者が「A視覚刺激によって重心知覚に影響を及ぼすことを確認の重心がより下にあるように感じる」と回答した．

した．本研究の一部は，科研費・基盤研究 A「三感融一方，実験後に聴取したコメントには「縦横比が大合型複合現実空間の構成法に関する研究」による．

きい組合せほど重心の差を顕著に感じる」という意見参が多かった．また，一部の被験者から「Pair 3，4 では，A の CG モデルを提示した場合，思ったよりも重心が手の近くにあるという印象を受け，A の重心をB より上に感じた」という意見や，「Pair 1 は，重心考文献家崎 他,“複合現実型視覚刺激による触印象への影響”, TVRSJ, 13 (2), pp. 129 - 139, 2008.
佐々木 他著，“アフォーダンスの構想”， 東京
大学出版会, 2001.

1)2)の差は感じるものの，他の組よりも分かりづらい」と
表 1 MR 型視覚刺激
Pair 1

Pair 3720

錘

A（縦長）

600

取っ手
磁気センサ

Pair 2480 (mm)(i) 把持している実物体の重量・重心は同じであっ

Pair 4840

いう意見があった．以上のことから，

360 (mm)288240

プラスチックケース(a) 外観(b) 内部206

B（横長）図 2 実物体※奥行きは全て150 (mm)
実物体＋ＣＧモデル

実物体

Pair 1377

23

Pair 23100

Pair 33(a) 現実空間(b) 複合現実空間

図 3 実験風景

回答数：各1385

Pair 43

1577
0%

0%

20%

20%

2340%

40%

Aが重心を下に感じる
Bが重心を下に感じる
分からない

60%

60%

80%

100%
80% 100%

図 4 実験結果