12特集

日本バーチャルリアリティ学会誌第 19 巻 1 号 2014 年 3 月

おもちゃと VR

特集 ■ おもちゃと VR

CG と体験型エンタテインメント宮田一乘

北陸先端科学技術大学院大学

Miyata Kazunori

テンツをダイナミックに変容させて「創作」を楽しむも

1．はじめにエンタテイメントという言葉には「もてなす」というのがある．身近な例では，前者は一般的なビデオゲーム意味が含まれており，体験型エンタテインメントは，主が，後者はプリントシール機などが該当する．再生型の体者の積極的な体験をもてなすことだととらえる．したエンタテインメントでは，あるシナリオにしたがってコがって，本稿では鑑賞を主とした受け身型の体験であるンテンツを作り込み，体験者の体験をデザインする．創映画や観劇などは対象とはしない．体験型エンタテイン

作型のエンタテインメントでは，体験者に体験の枠組みメントとしては，謎解きおよび脱出ゲームを実世界で体は提供するが，コンテンツの変容に関しては，基本的に験できるイベントや，体験ミュージアムなどが身近では体験者にゆだねられることになる．

ある．しかしながら，本特集のテーマであるおもちゃで体験型エンタテインメントの環境を提供する場合に，遊ぶ空間は，両手を広げた幅のおよそ一坪程度であるこ

体験者の「飽き」への対応が重要である [2]．「飽き」とから，広い体験空間を必要とするものも対象から除外への対応策のひとつとして，体験者の選択肢を増やすし話を進める．

ことが挙げられる．CG におけるプロシージャル技術にコンピュータグラフィックス ( 以降，CG) を用いた体は，超絶的な描画能力で，多くのバリエーションのコン

験型エンタテインメントの研究発表の場として，ACMテンツを，手間をかけずにコンピュータで自動的に生成主催の国際会議 SIGGRAPH が著名である．CG 技術とできるというメリットがある [1]．したがって，プロシーエンタテインメントは親和性が高く，センシング技術ジャル技術を活用し，体験者の振る舞いに応じて CG コ等を組み込んだ斬新なエンタテインメントのプロトタ

ンテンツをダイナミックに変容させたり，リアルタイムイプが SIGGRAPH で多数デモ展示される．本学会が主で体験空間の構成物を生成することで，体験者の飽きを催する国際学生対抗バーチャルリアリティコンテスト軽減することができる．

(IVRC) にて決勝まで勝ち進んだ作品は，毎年のように創作型のエンタテインメントでは，体験者が CG コンテSIGGRAPH に採択されている．以降の章では，CG コンンツを細部まで手作業で作成することは困難であるため，テンツの制作法および，IVRC などで展示したシステム創作を支援するひとつの手段としてプロシージャル技術がの事例を紹介し，体験型エンタテインメントシステムの活用される場合がある．また，体験型エンタテインメント構築における CG のあり方を述べる．

では体験時間もある程度限られることから，リアルタイムでの良質な CG コンテンツの生成が必須である．この要求事項もプロシージャル技術で満たすことが可能である．

2．CG コンテンツとエンタテインメント
CG コンテンツの制作法には，手作業で作り込む方法

一方で，プロシージャル技術では，アーティストやデと，コンピュータでプロシージャルに自動生成する方法

ザイナが制作するコンテンツとは異なり，開発者が使用とがある [1]．一方，体験型エンタテインメントには，場面を理解し，そのコンテンツの特徴をアルゴリズムと体験者がコンテンツを「再生」して楽しむものと，コンして設計・実装する必要がある．また，プロシージャル

12特集

おもちゃと VRJVRSJ Vol.19 No.1 March, 201413

技術には，アルゴリズムで取り扱う各種パラメータの有効範囲があるために，パラメータ空間内で生成可能なバリエーションに限定されるという，一種のフレーム問題も存在する．
体験型エンタテインメントシステムの構築には，体験者の体験をデザインし，そのデザインをインタラクションモデルに落とし込む必要がある．そして，インタラク
図 1 スパイダーヒーローの体験フローションモデルを，システムへの入力であるセンシング技術，システムからの出力である CG コンテンツの生成および，触覚・力覚提示装置などで実装する．次章では，される．移動中は腕に装着した張力提示システムが作動

具体的な実装事例を紹介しながら，CG と体験型エンタし，実際に引っ張られる感覚を得ることができる．図 2

テインメントの関係を探る．に，ビルに向かって射出したクモの糸と構築した都市空間の例を示す．

3．事例紹介本章では，筆者の所属する組織で作成した CG を用いた体験型エンタテインメントの事例として，再生型コンテンツの事例（スパイダーヒーロー）および，創作型コンテンツの事例（風景バーテンダー，積み木キャッス
ル）を紹介する．
3.1 スパイダーヒーロー「スパイダーヒーロー」は，クモの糸を使ってビルの図 2 スパイダーヒーローのスクリーンショット

谷間を飛び回ることができる VR 作品である [3]．操作デバイスには，ウェブシュータ（ユーザの両腕に装着し，目標となる都市空間内のビルの選択およびクモの糸映像効果としてモーションブラーやフォーカス効果の射出に用いる）と圧力センサ（ユーザの足下に設置すを用いることで，空中移動中のスピード感と，スピーることで体重移動を検知し，体験空間内での視点移動にドが速くなるとともに，視野が狭くなる人間の視覚特用いる）を使用する．

性を再現している．また，都市空間内の環境音と空中体験者は，移動先のビルを選択する照準フェーズ，移動中の風の効果音を音響効果に用いている．環境音

腕を振ってクモの糸を射出する射出フェーズ，そしては，都市空間内に 9 個の音源を格子状に配置し，体験選択したビルに移動する移動フェーズの 3 つのフェー者の位置に応じて音の切換えを行う．風切りの効果音

ズを繰り返すことで，CG で構築した都市空間内を自由は基本的にループ再生されるが，移動スピードに連動に飛び回ることができる．ここで，体験者の腕を振るして風の効果音のピッチを変化させて，速度感を演出

勢いが不十分な場合，糸は目的のビルに張り付かず地した．これらの効果を併用させることで，体験者の都面に落ちてしまう．すなわち，体験者の腕を振る速度市空間への没入感を高めている．図 3 に展示の様子をが糸の飛距離を左右し，体験者は，より遠くのビルへ示す．

移動する場合，より速く腕を振る必要がある．また，空中を移動する際に，体験者は圧力センサ上で重心移動することで，視点を移動することが可能である．さらに，移動中にもう片方の腕で照準および発射フェーズの処理を行うことで，空中で移動先を自在に変更できる．図 1 に体験フローを示す．
クモの糸がビルに到達すると同時に，その糸によって引っ張られながらビルの間を移動するように視点が変更

図 3 スパイダーヒーローの展示の様子

13

14特集

日本バーチャルリアリティ学会誌第 19 巻 1 号 2014 年 3 月

おもちゃと VR

ど太陽が下のほうにくる．太陽と月をほぼ同量入れた

3.2 風景バーテンダー
カクテルには，「テキーラサンライズ」のように風場合，夕焼けの空を作ることができる．

景をモチーフにしたものが存在する．「風景バーテン（5）シェーカの振りによる変化

ダー」では，カクテルのアナロジを用いて CG の技法で操作デバイスであるシェーカの振り方により，景観風景要素を配合することで，オリジナルの風景画像を作

CG に様々な変化が起きる．縦に振ると地面の起伏が成して楽しむことができる [4]．

激しく，横に振るとなだらかになる．地形は 256×256

システムの概観と展示の様子を図 4 に示す．カクテルの解像度を持つ格子のハイトマップで表すものとすを作る素材，すなわち風景の要素は，それぞれのボトルる．このハイトマップに対し，図 5（a）のように半径に入った水とする．まず体験者は任意のボトルを選び，が 3.5 格子分の大きさの球をグリッド状に 40×40 個配適量の水をシェーカに入れて配合する．ここで，風景は置する．この球に対して，垂直方向の振りで大きさが砂，岩，水，植物，太陽，月，星，雲の 8 要素で構成さ分散し，水平方向の振りで球の大きさが平均化するとれるものとする．水の配合量は，風景の要素の割合などともに，左右に転がる処理を行う．以上，図 5（b）に影響を与える．そして，シェーカを振ることで地形ののように変化した球を用いて，重み付けされたフラク起伏や，構成要素の配置などを変化させる．

タル地形を GPU でリアルタイム生成する．
また，横方向の振りに応じて太陽や月が水平方向に移動する．さらに，細かい振りをすると大気中の水蒸気が拡散して，靄がかかったような空が生成される．

図 4 風景バーテンダーの概観と展示の様子（a） 初期配置（b） 変化後

図 5 プロシージャルな地形の変形

風景生成のアルゴリズムの概略を，以下に示す．
（1）地面と空の割合

以上のアルゴリズムに基づいて生成された風景 CG

砂，岩，水，植物には大地の，太陽，月，星，雲は空の例を，図 6 に示す．の属性を持たせる．この 2 つの属性の比率により生成する景観 CG の地面と空の割合が変化する．
（2）地形の起伏の変化
砂と岩の比率は地形の起伏に関係する．砂が多いとな
だらかな，岩が多いとごつごつとした起伏の激しい地形が生成されやすくなる．
（3）樹木の生成
樹木の要素に加えて，水の要素と土壌となる岩か砂の要素が備わったとき，土壌要素の箇所に樹木を生成す
る． 高度による樹木の違いは，低いところだと椰子や羊歯系植物，中程度のところだと広葉樹，高いところでは針葉樹を中心とする．
（4）空と時間の変化

図 6 風景バーテンダーの作例 ＊口絵にカラー版掲載

太陽と月の割合に応じて時間が変化し，太陽や月の高さが変化する．太陽が月より多い場合， 昼間となり，体験者は，コンピュータ環境を直接的に感じさせない

逆の場合には夜になる．月の量が太陽の量に近づくほ

バーの雰囲気を演出した環境下で，カクテルを作るような

14特集

おもちゃと VRJVRSJ Vol.19 No.1 March, 201415

一連の手順で気軽に楽しみながら風景 CG を制作すること積み木から城のパーツへの変換は，周囲の積み木の位ができる．提案するシステムでは，シェーカとボトルとい置関係によって変化する．ただし，円柱の積み木には依う日用品をインタフェースとして用い，パラメータを実世存関係はなく，常に図 8（a） に示した城のパーツにな界の物理量にマッピングすることで，直感的かつ調合の楽る．図 8（b） に示すように，三角柱は円柱形の積み木

しみと発見につながるような操作を可能にしている．

上に積まれたときは円筒型の屋根モデルに，それ以外は，切妻屋根モデルに変化する．四角柱に関しても CGモデルへの複数の変換ルールを適用して，図 8（c）に3.3 積み木キャッスル「積み木キャッスル」では，実世界で積み上げた積み示すような多様な城のパーツモデルに変換する．この木が，仮想世界でダイナミックに城に変化する体験を楽ように，決められたルールに従って城の CG をプロシー

しむことが出来る [5]．仮想世界と実世界をシームレスジャルに生成していく．最終的な積み木の位置と生成しにつなぎ合わせる積み木遊びのインタラクションを実現た城の対応例を図 9（a）に，背景との合成後の作例をするために，タンジブルなインタフェースを設計した．

図 9（b）に示す．

本システムの概観と展示の様子を図 7 に示す．体験者
は，自分のイメージに沿って，図 8（a）に示す 4 種類の積み木を自由に積んでいく．システムには透明アクリルで作られた 5×5 のスロットを有するケース（図 7（b））
を設置しており，体験者はその中に積み木を落として入れて，任意の形状に積み上げていく．ケースの中に積み（b） 三角柱の変換木が落ちると，積み木の落とされた位置と積み木の種類を自動識別するとともに，ケースの底面に設置した照明システムが，積み木を照らし出す．積み木がケース内に入った直後，仮想世界でも同じように積み木が出現し，（a） 積み木と城の CG パーツとの対応

実世界と同期して積み上がっていく．仮想世界の積み木は，リアルタイムで精巧な 3DCG の城の一部へと変換（c） 四角柱の変換例（一部）

図 8 積み木から城の CG への変換

される．仮想世界での積み木の形状と配置位置は，実世界で積まれた積み木のものと同じにする．
城を作り終えたら，システム側であらかじめ用意した風景パターンの中から好みの風景を選び，好きな角度から自分の作成した作品を確認し楽しむことが出来る．

（a） 積み木と城との対応例（b） 作例

図 9 積み木キャッスルの作例（a）積み木キャッスルの概観（b）積み木の落とし入れ

積み木キャッスルでは，ケース内の間仕切りによる物理的な制約から，どのように積み木を積んでもバランスを崩して崩壊することはない．この点は，現実空間での積み木遊びとの決定的な違いであり，楽しみながらも物理を自然に学べるという設計には至っていない．一方で，間仕切りの存在により，一度積み上げたブロックを再配置できないという制約は，パズル的な要素も含んでおり，体験者は構造物を計画的に作り上げるプロセスを（c）積み木キャッスルの展示の様子楽しむことができる．

図 7 積み木キャッスルの概観と展示の様子 ＊口絵にカラー版掲載

15

16

特集

日本バーチャルリアリティ学会誌第 19 巻 1 号 2014 年 3 月

おもちゃと VR

映像情報メディア学会誌 Vol.66, No.1, pp.J11-J16（2012）

4．まとめと今後
以上，CG コンテンツの制作法を俯瞰するとともに，[4] 野田貴彦，野村健太郎，小室直之，鄭韜，楊深，宮いくつかの体験型エンタテインメントの事例を紹介し

田一乘：風景バーテンダー：カクテルのアナロジをた．再生型コンテンツの例では，テーマに沿った体験空用いた風景生成 , 芸術科学会論文誌 Vol.8, No.2, pp.81-89

間を CG で構築し，体験者の動作に連動して都市空間を（2009）移動するとともに，視覚効果や効果音および，力覚提示[5] J. Nagai, T. Numano, T. Higashi, M. Tessier, and K.

装置を用いて体験者の没入感を高める演出に注力した．

Miyata:TSUMIKI CASTLE: Interactive VR System Using Toy

創作型コンテンツの例では，テーマに沿った映像演出とBlocks, Proc. of the VRIC 2013, doi=10.1145/2466816.2466844

システムデザインを施した体験環境を提供するのみで，（2013）

体験者が得るものは自身で自由に制作できるオリジナル[6] http://www.youtube.com/mytlabの高品質な CG コンテンツである．事例に挙げた創作型のコンテンツでは，再生型のコンテンツとは異なり，【略歴】

体験空間への没入感を向上させることよりも，プロシー

宮田一乘（MIYATA Kazunori）

ジャル技術を用いて制作支援を行うとともに体験者の自北陸先端科学技術大学院大学知識科学研究科教授．1984

由度を高めることに重きを置いている．また，体験者の年東北大学工学部応用物理学科卒．1986 年東京工業大

創作意欲を刺激したり，試行錯誤を継続して楽しめるよ

学総合理工学研究科物理情報工学専攻修士課程修了．

うな発見的要素を加味したデザインを心掛けて設計し1986-1998 年日本アイビーエム（株）東京基礎研究所．

た．本稿で紹介した事例を含む作品は，参考文献 [6] の1997 年東京工業大学博士（工学）．1998-2002 年東京工動画を参照されたい．

芸大学芸術学部助教授．2002 年北陸先端科学技術大学

体験型エンタテインメントシステムの構築には，コン院大学知識科学教育研究センター教授を経て，2012 年

テンツの体験者の体験デザインに注力し，常に体験者のより現職．専門はコンピュータグラフィックス，メディ視点で考えることが重要である．すなわち，目標とする

アインテグレーション．

コンテンツで体験者に何をさせ，どのようなことを感じてもらい，それがどのような楽しみや驚きを与えるのかをデザインする必要がある．体験型エンタテインメント
コンテンツ制作は総合技術的な性格が強く，センシング技術や映像表現法などのシステムの実装に関するスキル以外に，意匠やストーリーデザインなどのソフト面のスキルも必須である．
体験型エンタテインメントを含むインタラクティブシステムの研究に関しては，日本は国際的な競争力が極めて高く，SIGGRAPH の E-Tech やアルスエレクトロニカなどの著名な研究発表の場における活躍がそれを証明している．今後とも精力的な研究が継続されることを期待したい．
参考文献[1] 宮田一乘：プロシージャル技術とデザイン，日本デザイン学会誌 Vol.17-3, No.67, pp.22-29 （2010）[2] 白井暁彦：白井博士の未来のゲームデザイン，ワークスコーポレーション（2013）[3] 石橋賢，Toni Da Luz，Remy Eynard，北直樹，姜南，
瀬木宏，寺田圭祐，藤田恭平，宮田一乘：スパイダー
ヒーロー：張力提示によるエンタテインメント VR，

16