.

、計測自動制御学会東北支部第279回研究集会(2013.
3.
4)
資料番号 279‑4

同一映像複数回視聴による 3D映像の生体影響評価
BiologicalAssessmento
fThree‑DimensionalScenographybyRepet
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ideoP
icture0新沼大樹仁杉田典大ぺ吉津誠ぺ阿部誠七本間経康ぺ山家智之桝，仁田新 ~tDaikiNiinuma.
，NorihiroSugita¥MakotoYoshizawa・¥MakotoAbe¥NoriyasuHomma'~，tTomoyukiYambe."，Shln‑ichiNi
抗a*東北大学大学院工学研究科 **東北大学サイバーサイエンスセンター，***東北大学加齢医学研究所?東北大学名誉教授*GraduateSchoolofEngineering，
TohokuUniv
ersity，**CyberscienceC
enter，
TohokuUniv
ersity，***Insti同teofDevelopment，
AgingandCancer，
TohokuU
niv
er
sity，

tEmeritusprofessor，TohokuUniversity
キーワード:3D映像σhree‑dimensionalscenography)，生体影響(
Biologicalassessment)，
自律神経活動(Autonomicnerv
ousactivity)，同一映像複数回視聴(Repetitiv
ev
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ingofthesamev
ide
opicture)

連絡先:干 980‑8578 仙台市青葉区荒巻字青葉 6・3，
東北大学サイバーサイエンスセンター先端情報技術研究部吉津・本間研究室
新沼大樹， Tel:(022)795‑7130，F以:(022)795‑7129，E‑
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ma@
yoshizawa.
ecei.tohoku.
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jp

1. はじめになわち映像内容に対する興味・関心あるいはこれまで経験したことのない実験に対する不安・緊張などの外乱を受ける可能性がある.
従来の研究では，生理的指標に含まれるこのような心理的影響が十分考慮されていなかった1.2)

近年，電子映像技術の進展により，広視野・高精細ディスプレイによる 3D 映像を家庭でも手軽に視聴することができるようになった.
また 3D 映画製作も本格化するなど，一般市民が 3D 映像に触れる機会がますます増加している. 3D映像は， 2D映像に比べて没入感や臨場感が高いことが特徴となっているが，いわゆる 3D酔いや眼精疲労等の問題が報告されており， 3D映像の生体影響を改めて検討する必要がある.
3D映像を含む映像刺激の生体影響を評価する指標として，アンケートに基づく主観的指標や，心拍数変動などから求められる生理必引6
的指標がある 1‑観的であり机，時間的に連続的な評価が可能となるため有用でで、あるとされる一方， 3D酔いや眼精疲労とは直接関係のない心理的影響，すそこで本研究では，心理的影響が順応により減衰する可能性があることを利用し，被験者に同一映像を複数回視聴させる実験により映像内容および実験自体に順応させ，これにより生理的指標に含まれる心理的影響を低減できるかどうかについて検討した.

2. 3D映像に関する生体反応の評価
2.
1 従来のアプローチと問題点
3D映像の生体影響を評価する研究では，主として，アンケートやレバー押しなどによる主観評価による指標，視機能に関する生理的.•••.

指標，循環系に関する生理的指標による評価，これら 3つの指標に基づくアブローチがなされてきた.主観評価指標に基づく研究 1，2)では，評価方法が容易であり，最も頻繁に用いられている.視機能に関する生理的指標に基づく研究 3，のでは，瞳孔径，水品体・輔犠の調節反応などの生理的指標に基づいた評価を行っている.循環系に関する生理的指標に基づく研究 5，6)では，心拍数・呼吸数・血圧などの生理的なパラメータから LF
圧fF， HF，Pmaxなどの生理的指標を算出して評価している.
3D映像が生体に与える影響として， r
眼精疲労」ゃなD 酔い jの問題が懸念されている.
眼精疲労は，頭痛や肩こりなどの症状を引き起こすが，これは実世界を肉眼で立体視することと人工的な 3D映像を立体視することの違い，すなわち「輔犠と焦点調節の矛盾J が原因ではないかと考えられている.一方， 3D
酔いは，舷量や吐き気，冷や汗といった映像酔いに似た症状を引き起こすが，これは視覚と平衡感覚の不一致が原因であると考えられている.
このように， 3D映像の影響が視聴者の自覚症状として現れることから，多くの研究ではアンケートに基づく主観評価が行われきた.
しかし，主観評価に基づく研究では，客観性や再現性が低く，被験者の映像に対する先入観が混入する恐れがあり，的確に評価できない可能性がある.さらに，映像の生体影響を連続的な時系列として検出することが困難である.そこで，できる限り定量的で客観的かっ時間分解能が高い指標として，視機能または循環系に関する生理的指標が用いられるようになった.

り，生理的指標と心理的影響の関連が示されている.
また，生理的指標と心理的影響は実験の試行回数とともに変化することも問題点として指摘さている.ここで，永専ら 8)によると，繰返し暗算課題における生理的指標と心理的影響が関連しているという報告がある.永塁手
らは，被験者に安静状態と暗算課題を 1セットとして，連続して 5セット行う実験を 1回目の実験とした.この 1回目の実験の一か月半後に，再度同様の内容の実験を同一被験者に行い，生理的指標と主観評価値の変化について検証を行った.その結果，実験 1回目に比べて 2回目では，生理的指標として用いた心拍数が低下し，主観評価として用いたアンケートの中で「緊張」の項目が低下した.この 2つの指標の変化に高い相関関係が認められたことから，心理的影響である「緊張J が生理的指標に影響を与え，被験者が感じる緊張の程度が， 1度試行することにより， 1回目に比べて 2回目に低下することが報告されている.
以上のことから，映像刺激による生体影響を評価する際，生体影響を「生理的影響J と「心理的・精神的影響」の 2つに分けて，心理的・精神的影響を考慮する必要がある.このため，生理的指標によって的確に 3D酔いや眼精疲労といった生理的影響を評価する上で，映像内容に対する視聴者の興味・関心，実験環境への不安・緊張など，生理的指標に影響する可能性のある心理的影響を除去することが必要である.

2.
2 生理的指標と心理的影響の関連性

従来の研究では，対象とする映像を 1度だけ視聴して得られたデータから，各アプローチによって結果を議論しており，同一映像を複数回視聴する実験を行っている例はほとん
どない.
そこで本研究では，同一映像を複数回提示することで，それに順応させ，提示方法(2Dか 3Dか)や映像内容に対する視聴者の興味・関心，および実験環境に対する不安・緊張に関連する心理的反応を減衰させることにより，主として 3D酔いや眼精疲労に関わる生理的反応を評価できるという仮説を立てる.
ここで，気温・湿度のような実験環境要因はできるだけ統一する.一方，視聴者の体調

しかしながら，生理的指標から眼精疲労や3D酔いなどの生理的影響を評価する際，生理的指標は心理的影響を受けるという問題点が)によると，手術中の執万医とある.堀口ら 7
助手の生理的指標の時間変化を検証した結果，手術前に比べて，血管の剥離，気管支の剥離といった場面において，生理的指標として用いた心拍数と LF
I
HFが上昇し， r緊張」という情動反応が自律神経活動に変化を与えると報告されている.この研究において，執万医の回答から「血管剥離と気管支周辺の処置時が最も緊張する作業である J という回答があ2.
3 心理的影響の減衰‑2‑

3.
3 計測項目は日により変化するため統一はできないが，複数回試行することによりその影響を軽減できると思われる.

心電図，連続血圧，指尖容積脈波，呼吸をitAIDコン計測した.計測された信号は 16・bystem)によってサンバータ一 MPI00(BIOPACSプリングした.サンプリング周波数は 1kHzである.

3. 複数回視聴実験
3.
1 実験プロトコル
同一映像を複数回提示する実験として， 20分間の映像を 2Dか 3D映像のどちらか一方の提示方法で 1人 6回視聴する実験を行った.
実験プロトコルは，安静 3 分→映像視聴 20分の計 23分間である.視聴前後に主観評価値を得るために主観評価のためのアンケート(SimulatorSicknessQuestionnaire;SSQ)を実施
した 9， 10) また， SSQに加えて映像・実験環，境に関するアンケートを実施した. SSQ は映像酔いや眼精疲労の程度を反映するアンケートとして広く用いられている. 16の質問に 0から 3の 4段階で回答する. 3に向かうにつれて症状の程度が重くなる.回答を点数化し，素点に対し重み付けをすることで、 Nausea(N，気持ち悪さ)， Oculomotor(0，目の疲れ)，
Disorientation(D，ふらつき感)， TotalScore(TS，合計)の 4項目を算出し評価する.

3.
4 被験者

被験者はいずれも 20代の健常成人 20名で4名，女性 6名， 23
土1.1歳).実験ある(男性 1
内容について十分説明し，同意を得た.提示
方法により被験者を 2つのグループに分けた.
各グループ 10名ずつである.
3.
5 データ解析

心電図から R 波と R 波の間隔(R‑R間隔)を検出し，心拍数σIR)を算出した.算出した HRに対しスプライン補間したデータをもとにフーリエ変換により周波数解析を行った.得られたパワースペクトル密度における高周波成分
町 (0.
15‑‑0.4也)は呼吸性変動を反映し，副交感神経の影響を受けている.低周波成分
LF(O.
lHz付近)は交感神経・副交感神経両方の3.
2 使用機器影響を受けているため，これを HF成分で除Fig.
lのように，映像は 3DTV(C凶 EMA3D することにより交感神経活動を反映する指標になると考えられている 11，12) 映像刺激実験
47LW5700，47インチ， LGEl
ectronics) に出力において，長時間の映像視聴による生体へのされ，被験者は偏光方式のメガネを使用する.
ストレス負荷が，LFIHFの上昇として表れて
ea
提示映像には，市販されている映像 (DeepSいることが報告されている 11). LFIHFは多く
3D，IMAX，2010) の一部を用いた.視聴場の先行研究で用いられている指標のため，本所は暗幕で囲み，視聴距離は 175cmに固定し研究においても，この LFIHFを評価指標とした.て用いる.

3.
6 結果と考察Fig.
l 実験の様子

映像提示 20分間の各被験者の LFIHFの変化に対し，視聴回数問と提示方法問の比較を行った結果を Fig.2に示す.視聴回数聞の比較を行った結果， 2D映像， 3D映像どちらにおいても視聴 1回目に対して 2回目以降において有意な低下が認められた.
SSQの結果においては，視聴回数聞の比較でいずれの項目にも有意差は認められなかった. SSQの各項目のスコアは，視聴回数を経ることで低下，または値がほぼ変わらないことが分かつた.このようなスコアの変化は，
ー 3‑

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・3D
・+・2D

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Fig.2 Steel法および Mann‑Whitneyの U 検定を用いたときの回数聞および提示方法によるFIHF).*p
く0.
05，**p
く0.
01
比較の結果(LSSQを用いて，バーチャルリアリティの環境における複数回の実験を施行した Reganの研究 13)で報告されており，順応の効果によるものと結論づけられている.そのため， SSQの結果から， LFIHFの有意な低下は生理的影響よりも心理的影響が大きいと推測することができる.
さらに，映像・実験環境に関するアンケー
トの結果から， 3D映像提示時の映像への「興味」と 2D映像提示時の「集中 j に関する評
興価項目において有意な低下が認められた.r味」の低下が，興奮しない状態となり 3D映像提示時における LFIHFの低下につながった可能性が考えられ， r集中 Jの低下が，ストレスを感じない状態となり 2D映像提示時にお庄町の低下につながった可能性が考えける LFられる.
以上のことから，同一の被験者に対して提示する映像の提示方法をどちらか一方とすることで，順応の効果をより的確に評価できた.
また，映像・実験環境に関するアンケートにより， LFIHFの変化に影響する心理的影響を分析できる可能性が示された.

2D映像と 3D映像のどちらか一方の提示方法で映像を提示する実験を行うことで，生理的指標に視聴回数間および提示方法問の有意差が認められ，順応の効果を的確に評価可能であることが分かつた.実験の結果から，生理的指標は視聴 1回目と 2回目以降の視聴回で反応が異なっていることが分かり， 1度の視聴で映像の生体影響を評価する方法では，心理的影響が除去されず，生理的影響を的確に評価できない可能性が示唆された.
今後は，特定要素の強調による視聴時間の短縮，提示映像の検証，心理状態を問うアンケートの評価項目を追加，細分化し，因子分析など解析方法の検討を行うことで， 3D映像の生体影響に対するより的確な評価が可能になると恩われる.

参考文献1) 渡遠洋，氏家弘裕:実写立体映像内に含まれる両眼映像差要因等が生体に与える
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ideore仕action3) Ukatomeasuret
hedynamicpropertiesofthenear
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1itySociety of Japan， 16・2，4. おわりに
139/148(20日)
5) 杉田典大，吉津誠，田中明，阿部健一，
本研究では，映像の生体影響を評価するた
山家智之，仁田新一:血圧ー心拍数聞のめによく用いられる生理的指標には生理的影最大相互相関係数を用いた映像刺激の生響ばかりではなく心理的影響も含まれること
体影響評価，ヒューマンインタフェース学を指摘し，これを抑制するための方法として，
‑
4，
227/
234(2002)
会論文誌， 4同一映像の複数回視聴を行う方法を提案した.
6) 恩田能成，鈴木康夫，井野秀一，奈良
これは，映像から受ける心理的影響が順応の博之，松尾力，永井謙芝，伊福部達:
効果によって減衰する可能性を利用するもの
直視型立体ディスプレイを用いた動的画であり，生理的指標を用いた従来の研究にお像刺激の生体影響評価に関する研究，ける問題点を明らかにするものである.
IEICETechnicalReport‑MVE‑マルチメディ‑4‑ιa、

ア仮想環境基礎， 99・723，81/86(2000)
7) 堀口寛子，鈴木一也，沖田善光，長谷川敏彦，平田寿，木村元彦，数井輝久，
杉浦敏文:手術中における外科医のストレス評価の試み，自律神経活動と血圧変echnicalReport，105・46，91
12化， IEICE T(2005)8) 永辱光恵，室田真男，石井源信，清水康敬:繰り返しの暗算課題遂行における緊張感と心拍数の変化，日本教育工学雑誌，
25‑
4， 237/246(2002)
9) KennedyRS，LaneNE，
BerbaumKS，LilienthalMG:SimulationSicknessorQuestionnaire:AnEnhancedMethodf
ちringSimu
latorSickness，Int.J.Aviat.
Quanti
Psycho，.
l3・3，
203/
220(1993)

10)森田寿哉:映像が生体に与える影響を防echnicalReport‑EIDー止する技術， IEICET
電子ディスプレイ， 106・338，11/16(2006)11)舘障，佐藤誠，庚瀬道孝:バーチャルリア
2011)
リティ学，コロナ社， 323/326(12)B.Pomer.
創立， R.J.B.Macaulay， M.A.
I.Kutz，D.Adam，
D.Gordon，
K.M.
Caudill，Kilbom，A.C.Barger，
D.C.Shannon，
R.J.
Cohen，
H.Benson:Assessmen
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analysis，Am，
248・1，
Hear
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153(1985)13)ReganEC:Someev
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Displays，
16‑3，
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1351
139(1995)‑5・