研究報告書概要 2019 実施

人間と遊び

HMD 機 器 に よ る 視 覚 誘 導 性 自 己 運 動 感 覚 の 研 究
京都大学大学院文学研究科教授 蘆田宏

動画像呈示とヘッドトラッキングを行えるため、視覚によるベク目的近年、仮想現実(virtual reality: VR)環境を手軽に得ることがでションと姿勢制御を調べるための実験ツールとして有用である。

きるヘッドマウント型のディスプレイ(head mounted display:

本研究では、主にOculus社のHMDを用いて、視覚運動とベクHMD)が比較的安価に利用できるようになってきた。その恩恵ション、身体運動を統合的に検討する実験を行った。

を受け、様々な分野でVR の活用が進められているが、ゲーム、アミューズメント用途が依然として VR 市場の大部分を占めて方法の頭や身体の動きに従った画像を生成できるシステムにより、VR 環境作成に適したソフトウェアである Unity を用いて、HMDを用いたゲームでは高い没入感を得ることができる。

HMD (Oculus Rift) に動くランダムドットのオプティックフロ

フィクションの世界では、VRゲームの未来像として、五感なー刺激を30-60秒間呈示し(図１)、ヘッドトラッキング機能によど感覚入力がほぼ完全に再現され、見た目だけでなく身体能力もり刺激観察中の頭部位置を記録した。実験によっては、ボタンか拡張された形で新たな世界に生きる様子が描かれている作品がジョイスティック機器を用いて実験参加者に自己運動感をオン数多く発表されている。しかしながら、現状では VRと言ってもラインで報告してもらった上、各試行後にベクションの強さと方精細に表現されるのは視覚のみであり、聴覚は与えられるものの向の主観評価を求めた。研究３では HMDとしてHTC Viveを原理的に世界の奥行きを十分に再現することは難しい。味覚、嗅用いた。特に記さない限り、参加者は立位姿勢でHMD を装着覚や触覚の再現もまだ実現にはほど遠い。
視覚以外の感覚再現技し、視覚刺激を観察した。

術が未だ発展途上であるにもかかわらず、現時点の VR 体験で実験は、京都大学心の先端研究ユニット倫理審査委員会の承認を受け、大学生、大学院生の参加者に対して実施した。

もなかなかの臨場感が得られるのは、人間が視覚に頼って生きて助成研究Ａ︵１年間︶2いることの表れだろう。中でも、VRのプレゼンスを支える身体運動感覚は、これまでの心理学的知見から、視覚の影響が非常に強いことが示されている。
身体の動きは耳の前庭器官が検知するが、得られるのは加速度情報のみである。そのため高速で安定飛行する飛行機の中ではほとんど動きを感じられない。
それを補うため視覚だけでかなり強い自己運動感覚が生成され、それはベクション(vection)と称される。
ベクションの研究は心理学において長く研究されてきた。
しかしながら、多くの研究ではベクションの測定を主観的報告に頼っ

図1 視覚刺激の様子。残像を重ねて動きを表現しているが、実際ており（そもそも主観的現象であるから）、動く視覚刺激が主観はほとんど残像が生じない。文献[1]より。

的効果と無意識的な身体制御のそれぞれにどのように影響する
研究１ 上下視野と前後運動かについて、十分な検討がなされてきたとは言えない。姿勢制御については運動生理学の分野で幅広く研究されてきたが、心理的ベクション生起の効果は上視野より下視野の方が強く、また、効果との関係は必ずしも重視されておらず、研究を進める必要が拡大運動より縮小運動のほうが強いことが知られている。
本実験ある。また、視覚により加速感も得られるが、それは前庭感覚とでは、HMDを用いて上下視野と前後運動方向の違いを調べた結果、矛盾を生じるので不快感のもとにもなる。
無意識の身体制御の解

頭部運動においても同様に縮小運動と下視野の効果が大きいこ

明により不快感の軽減につながる可能性もあるだろう。とがわかった(図2)。ベクション評定は下視野のみより全視野のほうが強かったが、頭部運動では下視野と全視野で大きな差がな

最近のVR 用HMD は、有機EL ディスプレイによる精細な54- 1 -研究報告書概要 201財団レポート
9 実施

2019・2020

ろ向きに倒れることは考えにくいだろう。

かった。
通常は地面(床面)がある下視野の効果が強いことは理解でき

いずれにしても、立位と座位で身体反応が異なることは、ゲーる。
縮小運動は身体が後退することを意味し、拡大運動（前向き）

ム等でも利用姿勢によって視覚刺激の効果が潜在的に異なることを示唆するため、さらに検討することで想定する姿勢に応じた不快感の軽減などの応用につながるかもしれない。
（初期データを学会発表 [2]、追加実験を含む論文[3]が審査中）
研究３ 側臥位におけるベクションと重力方向の影響
研究1で示された上下視野の違いは、網膜位置の制約によるのか、あるいは、外界の上下を計算に入れているのだろうか。この

図2 オプティックフロー刺激観察時の頭部運動。左：縮小、右：拡大。

違いは網膜座標と環境座標が一致しない場合に現れるため、
本研全視野(Full)、上視野(Upper)、下視野(Lower)別に図示。

究では実験参加者に側臥位でHMDを着用してもらい、上下左右の半視野にフロー刺激を呈示した。研究1，2 とは異なる、地面あに比べて経験が少ないため、前庭感覚等による補正が生じにくく、るいは壁のように見えるテクスチャ面を用いた。
側臥位では有意後ろ向きの転倒がより危険であることからも大きな効果に意味な頭部運動が生じないため主観的評価のみとした。
得られた効果の大部分は網膜位置に依存するものであった。
つがあると推測される。
（文献[1]論文発表済）

まり、姿勢によらず網膜座標の下半分への呈示によるベクションが強かった。しかしながら、側臥位における環境座標の影響は小研究２ 立位と座位における姿勢制御さいながらも有意に見られ、意識的なベクションにおいては環境

家庭では座ってHMDを着用することも多いと考えられるが、これまでの研究では立位での測定がほとんどであった。
本実験では、座標の上下が影響することが示された。(論文投稿準備中)

研究 1 と同様のベクションと頭部運動の測定を立位と座位で行結論

い、比較した（全視野のみ）。

一連の実験より、HMD機器が視覚運動情報による身体制御の得られた基礎科学的な知研究に有用であることが再確認された。
見を実際のゲーム制作にどのように応用するかは今後の課題と助成研究Ａ

謝辞

2

実験実施に際し、京都大学大学院文学研究科博士課程、藤本花

図3 立位と座位における頭部運動の平均値。移動方向が逆にな音氏の多大な協力を得た。

ることが見て取れる。文献[2]より。

︵１年間︶

ッキング測定が有効であることが示された。

なるが、評価指標の一つとして、追加機器が必要ないヘッドトラ

文献

ベクションにおいては立位と座位で顕著な差がみられなかった。頭部運動について、立位ではこれまで知られているとおり、視覚運動によって誘導される身体運動感覚の逆方向に体が動い[1] Fujimoto, K. &Ashida, H. (2019) Larger head displacement
to optic flow presented in the lower visual field. i-Perception,
10(6) 1-17.

た。つまり、転倒しないために身体感覚と逆に動いてバランスを[2] 藤本花音・蘆田宏 2019 座位姿勢下と立位姿勢下におけるオ取っていると解釈できる。一方、座位では全く逆に、身体運動感プティックフローへの異なる姿勢反応 信学技報, vol. 118,

覚と同方向への頭部運動が観察された。また、拡大刺激の効果がno. 493, HIP2018-87, pp. 25-28.

大きかった。特になぜ逆方向に動くのかは明らかでないが、座位[3] Fujimoto, K. & Ashida, H. (under review). Different head

では立位のようにバランスを取らなくても転倒の恐れはなく、
他

sway responses to optic flow in sitting and standingの要因が優位になると考えられる。たとえば、乗り物の座席に座

postures with a head mounted display. i-Perception.って加速するとき、若干前に傾いた方が安定するが、後退時に後- 2 -55