情報処理学会 インタラクション 2018
IPSJ Interaction 2018

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2018/3/5

腕を実体化する身体拡張型ビデオ会議による同室感の強化
大西裕也†1 小峯俊彦†2中西英之†1

概要：ビデオ会議は，リモート空間とローカル空間の境界であるディスプレイが，二つの空間を分離させているため，対話相手と同じ空間にいる感覚が低下する．この問題を解決するため，我々はビデオ会議に身体の代替であるロボットアームを組み合わせることで同室感の強化を図る．本研究では，ローカル側にいる自分の腕，及びリモート側にいる相手の腕を 2 つの空間の境界として，それぞれ異なる身体の実体化の手法を行い，被験者内実験によって比較を行った． 結果より，身体の実体化の手法は双方とも従来のビデオ会議に比べ同室感が強化されるが，相手の腕を実体として提示することがより同室感を強化することがわかった．

Embodying User's Arm in the Body Expansion TypeVideoconferencing Enhances Social Telepresence
YUYA ONISHI†1 TOSHIHIKO KOMINE†2HIDEYUKI NAKANISHI†1Abstract: Videoconference has a display, which separates the remote space and the local space. In addition, this boundary reduces
the sense that a participant feels as if he/she meets with conversation partner in the same room. To solve this problem, we tackled
to embody the user’s body in videoconference to enhance social telepresence. In this research, we set the boundary at the local
user’s arm and the remote user’s arm, and we set the different embodied mechanism. We compared these designs by the withinsubjects experiment. We found that both designs enhance social telepresence than ordinary videoconference, and embodying
remote partners arm enhances social telepresence than embodying participant’s arm.

1. はじめにく状況として，遠隔地にいる対話相手がユーザ側の空間を指示するインタラクションが挙げられる．これまでにビデビデオ会議は，実際に対面して会話する時と比べ対話相オ会議を用いた遠隔地へ指示する様々な方法が提案されて手の存在感が低下する[14]．そのため，遠隔地にいる人と同きた．ClearBoard [4]や Video Whiteboard [12]ではガラスのじ部屋にいる感覚[3]が欠落する恐れがある．我々は，遠隔板やホワイトボードを挟んで向かい合っている状況を設定地側であるリモート空間とユーザ側であるのローカル空間し，それを描画面として視線や指示を遠隔地で共有する方の境界であるディスプレイが，窓のような役割を持ち，二法が提案された．また，机に映像を表示する方法が提案さつの空間を分離させているのではないかと考えた．この問れている．DIGITABLE では，従来のビデオ会議に加えて机題を解決するために，ビデオ会議に握手用ロボットアーム上に対話相手の腕の映像を表示することで水平面の空間をを組み合わせ，身体接触を負荷することによって同室感を共有した[9]．しかし，これらの方法による指示行為はリモ強化させ[6]，さらに，対話相手の映像とその身体の代替でートの空間とローカルの空間の連続性を向上することはであるそのロボットアームがつながって見えるように提示すきても，いずれも実体として提示されていない．

ることのみでも，同室感を向上することを分かっている[7]．

また，身体の実体提示をすることで同室感を強化するた

これらの研究はリモート空間にいる対話相手の身体の一部めに様々な研究が行われている．ビデオ会議に相手の身体がローカル空間に実体として提示されたことによって，同や把持している物を実体化する方法[8]やテーブルに鉛直室感に有効に働いたと考えられる．しかし，ローカル空間方向に可動式のピンを格子状に配置し，そのピンの個々のにいるユーザの身体がリモート空間に実体として提示され高低差によって遠隔地側の腕先の形状を描写する方法が提たことによる効果は明らかになっていない．本研究ではビ案されている[5]．また，HMD を使用して遠隔地にあるロデオ会議におけるリモート空間での身体の実体化とローカボットを操作し，ロボットの身体接触を操作者にフェード

ル空間での身体の実体化の双方を比較することで同室感にバックさせる方法なども提案されている[10]．しかし，これ与える影響を検証する．

らの方法は，片方の空間にいるユーザに対してしか評価が対話相手の映像を実体化して提示することが有効に働行われていない．

†1 大阪大学大学院 工学研究科 知能・機能創成工学専攻†2 大阪大学 工学部 応用理工学科© 2018 Information Processing Society of Japan1043

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身体提示型の視点

身体拡張型の視点
図1
Figure 1

身体実体化の 2 つのデザインTwo designs of the embodying user's arm.

我々が開発したデバイスは，ビデオ会議と身体の代替と知された右腕の肩と指先の位置情報を基に，被験者の右腕なるロボットアームを組み合わせたシステムである．リモの動きとリモート空間にあるロボットアームに同期させる．

ート空間を映すディスプレイは，対話相手の上半身を等身

ロボットアームは，腕を上下に動かすピッチ方向と腕を左大で映す．ロボットアームはローカル空間とリモート空間右に動かすヨー方向の 2 自由度で動く．被験者は自身が腕の境界に応じて提示の方法が異なる．システムの概念図をを上げた時にロボットアームを映像内で確認することがで

図 1 に示す．以下，ローカル側にいる実験の参加者を被験き，右腕を左右に振ることでロボットアームの同期を確認

者，リモート側にいる対話相手を実験者と記す．2 つの空することができる．

間の境界を被験者側に設定した場合は，被験者の腕を空間

2 つの空間の境界を被験者側と実験者の中間に設定したの境界とし，実験者側の空間である映像内に被験者の動き場合（ビデオ会議条件）は，一般的なビデオ会議と同じ状と同期したロボットアームが表示される（身体拡張条件）

況となる．そのため両空間にロボットアームは設置しない．

2 つの空間の境界を被験者側と実験者の中間に設定した場

2 つの空間の境界を実験者側に設定した場合（実体提示

合は，被験者と実験者の両方の空間にロボットアームを使条件）では，ロボットアームはローカル空間に設置し，位用しない（ビデオ会議条件）．ビデオ会議条件は従来のビデ置決め装置とロボットアームの回転機構の 2 自由度で動く．

オ会議と位置づけ統制条件として設定した．2 つの空間の実験者がロボットアームを動作させている様子を図 3 に示

境界を実験者側に設定した場合は，実験者の腕を空間の境す．ローカル空間のディスプレイの下に直動位置決め装置界とし，被験者側の空間に実験者の動きと同期したロボッを設置し，肘から先のロボットアームがアクリル板を介しトアームが設置されてある（実体提示条件）．て接続されている．ロボットアームは根本にヨー方向に回身体拡張条件では，被験者の指示動作がリモート空間に転する機構を備えている．実験者の腕の動きは画像解析に反映される．これはラバーハンドイリュージョン[2]のようよってリアルタイムに取得し，映像の腕とロボットアームに別の空間にある腕を自身の腕である錯覚を発生させるこが同期して動く．映像とロボットアームとの境界面から先とで，被験者がリモート空間にいる感覚を向上させ同室感の腕の映像は不要であるため，映像内の実験者の腕はクロが強化されると期待できる．一方で，実体提示条件では，マキー合成よって消去する． 消去した部分の映像は，予め実験者の指示動作がローカル空間に反映されることで，実用意した背景の映像で埋める．

験者がローカル空間にいる感覚を向上させ同室感が強化されると考えられる．本研究では，これらの 3 条件を被験者内実験よって比較することで，それぞれの条件が同室感に与える影響を検証する．

2. 構造

3. 実験
本研究で被験者の空間と実験者の空間の境界に応じて，同室感にどのような影響を及ぼすのかを検証する．実験では図 4 に示す 3 つの条件を被験者内実験により比較する．
3.1 実験内容

2 つの空間の境界を被験者側に設定した場合（身体拡張実験では，ぬいぐるみに関してクイズを含む簡単な会話条件）では，ロボットアームはリモート空間に設置し，被をし，その間実験者と被験者の双方が指差しを行うタスク

験者の指示行為に同期してローカル空間のディスプレイにに設定した．また身体拡張条件において，被験者が右腕を映し出されたロボットアームが同期して動く．被験者がロ上げないと映像内のロボットアームを見ることができない．

ボットアームを動作させている様子を図 2 に示す．ローカ

そのため，映像内の表示されたロボットアームが自身の腕ル空間のディスプレイの上に Kinect を設置し，骨格検知のと同期して動くことを事前に被験者に確認させた．また，機能によって被験者の右腕の動きをトラッキングする．検全条件で被験者に腕を上げて指示をしてもらうように促し© 2018 Information Processing Society of Japan1044

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イの枠は実験者側の背景の色と合わせて白くした． また，
Kinect

被験者の立つ位置は，Kinect が被験者の腕の動きを十分に検知できるようにするためディスプレイから 180cm の位置に設定した．
3.3 アンケート
実験後にアンケートを実施し，それを実験の評価として用いた．アンケートでは，条件間での映像や音声，会話内容，実験者の指示行為のクオリティの差が実験結果に影響を与えなかったことを確かめるため，下記の質問項目を設定した．

図2
Figure 2

実験の様子（身体拡張条件）

Snapshots of experiment (Body Expansion).

Q1

映像は十分にきれいだと感じた．

Q2

音声は十分にきれいだと感じた．

Q3

対話相手の説明は分かりやすかった．

Q4

対話相手がどこを指しているか分かりやすかった．

また同室感に関して尋ねる質問として，以下の質問項目を設定した．
Q5

あたかも同じ部屋の中で対話相手が目の前にいるよ
うに感じた．

Q6

あたかも同じ部屋の中で対話相手と会話しているよ
うに感じた．

Q7

あたかも相手の部屋に自分がいるように感じた．

Q8

あたかも自分の部屋に相手がいるように感じた．

Q9

対話相手との距離はどのくらいに感じましたか．

質問項目では 7 段階のリッカート尺度を用いた．また最後の距離感の質問項目では，数値（単位: cm）で記入させ

図3
Figure 3

実験の様子（実体提示条件）

Snapshots of Experiment (Embodying Arm).

た．アンケートには自由解答欄を用意し，被験者にスコアを付けた理由を記入してもらった．また，アンケート終了後に点数を付けた理由についてインタビューで尋ねた．

た．被験者に 3 つの条件を体験してもらったが，順序効果による影響を避けるために，カウンタバランスをとり実験を実施した．統制された実験を行うためには，全ての実験で，会話時間を等しくする必要がある．会話が長いことや，会話中の質問が多くなると，同室感で高いスコアがつけられやすくなり，天井効果が発生しやすくなるため，会話は短く，会話中の質問の数は少なくした．
3.2 実験環境
実験者側と被験者側の両方に，マイクとスピーカがあり，音声通話ソフトを用いて遠隔地間で会話を行った．被験者側のスピーカは画面の方向から音声が聞こえるように，ディスプレイの後ろに設置した．ビデオ会議において，遠隔地の人の映像を等身大で提示する方法や[11]，アイコンタクトが成立するようにカメラとディスプレイを設置する方法[1]によって，同室感が強化されることがわかっている．
そのため，実験前に被験者の目線の高さを測定し，実験者と被験者の目線の高さが一致するように，実験中は被験者の目線の高さを 175cm で統一した．また，ディスプレイに表示される実験者を等身大の映像にするため，実験者の顔の縦の長さが 22cm でとなるように調節した．ディスプレ© 2018 Information Processing Society of Japan

3.4 被験者
我々の大学キャンパスの近くに住む 18 歳から 24 歳の大学生 18 名（男性 9 名，女性 9 名）に実験に参加してもらった．
3.5 実験結果
実験結果を図 4 に示す．3 つの条件は，一要因分散分析を用いて比較した．棒グラフは各項目のスコアの平均値を表し，エラーバーは標準誤差を表す．
被験者に各条件の違いを確認するために，アンケート後のインタビューの冒頭で，「3 回システムを体験しましたがそれぞれどのような状況であったか違いを説明してください」と「n 回目（身体拡張条件）の時，対話相手から見たらどのように見えていたと思いましたか」と質問をした．すべての被験者は身体拡張条件と実体提示条件は対の関係，つまり逆の状況であったと認識していたことを確認した．
アンケートの結果より，実験の映像，音声，会話内容，実験者の指示行為のクオリティに関する質問では各条件で違いが無かったことを確認し，それによって他の質問に影響がなかったことを確認した．
同 じ 部 屋 で 目 の 前 に い る 感 覚 で あ る Q5 で は ，1045情報処理学会 インタラクション 2018
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2018/3/5(F(2,17)=16.24, p<.01)で有意な差が見られた．多重比較の結果，身体拡張条件がビデオ会議条件よりも高いことが分かった（p<.01）．さらに，実体提示条件がビデオ会議条件よりも高く（p<.01），身体拡張条件よりも高いことが分かった（p<.05）．また，同じ部屋で会話している感覚である Q6
では， (F(2,17)=10.49, p<.01)で有意な差が見られた．多重比較の結果，ビデオ会議条件が他の条件よりも低いことが分かった（共に p<.01）． また，相手の部屋に自分がいる感覚である Q7 で (F(2,17)=13.41, p<.01)で有意な差が見られ実験者被験者た．多重比較の結果，身体拡張条件が他の条件よりも高いことが分かった（身体拡張条件－ビデオ会議条件間で p<.01，身体拡張条件－実体提示条件間で p<.05）．さらに，自分の部屋に相手がいる感覚である Q8 で (F(2,17)=25.06, p<.01)で有意な差が見られた．多重比較の結果，実体提示条件が他の条件よりも高いことが分かった（共に p<.01）．

身体拡張条件

ビデオ会議条件

対話相手との距離感である Q9 においても有意な差が見1られ(F(2,17)= 12.56, p<.01)，多重比較の結果，ビデオ会議条件が他条件より高いつまり相手を遠くに感じることが分か

2

3

実体提示条件45

67

Q1 映像のきれいさ

った（ビデオ会議条件－身体拡張条件間で p<.05，ビデオ会議条件－実体提示条件間で p<.01）．

Q2 音声のきれいさ

4. 考察
同じ部屋で目の前にいる感覚（Q5）及び同じ部屋で会話

Q3 説明のわかりやすさしている感覚（Q6）の質問項目では，身体を実体化した身体拡張条件と実体提示条件がビデオ会議条件よりスコアがQ4 相手の指差しの高くなった．さらに対話相手との距離感（Q9）の質問項目

わかりやすさでも身体を実体化した身体拡張条件と実体提示条件が従来のビデオ会議より対話相手を近くに感じたことがわかった．

Q5 同じ部屋で****目の前にいる感覚*

これにより従来のビデオ会議より身体を実体化することが同室感を強化することが分かった．しかし，目の前にいる感覚では身体拡張条件が実体提示条件より低くなった．イ
ンタビューより，身体拡張条件が実体提示条件よりスコアが低くなった理由として，ディスプレイ内に映されたロボットアームと自身の腕が 2 つ見えてしまったこと，服の色が異なっていたことが挙げられた．これらの問題を解決することで身体拡張条件は実体提示条件と同等の同室感を得

Q6 同じ部屋で****会話している感覚
Q7 相手の部屋に**自分がいる感覚
Q8 自分の部屋に**相手がいる感じられるポテンシャルを秘めていることがわかった．一方で，0

身体拡張条件において自身の腕と映像内のロボットアームが同期したことによって，まるでリアルな一人称視点のゲQ9 対話相手とのームをしているようであると答えた被験者がいた．本実験

距離感

40

*

**

80 120 160 200 240***では短い時間の会話を行うタスクを設定したが，ロボット*p<.05 **p<.01

アームを動かす時間を長くすることで，同室感を強化できる可能性がある．

図4

実験のアンケート結果

また，実体提示条件のみぬいぐるみが被験者側の空間に置いてあった．そのため，条件の要因は身体の代替である

Figure 4

Results of Experiment.

ロボットアームの提示方法の違いと，ぬいぐるみが置いて間かの違いによって同室感（Q4，Q5）のスコアに影響しなある場所の違いになった．インタビューにおいて，ぬいぐかったことをほぼすべての被験者から確認したが，距離感るみの置いてあった場所が実験者側の空間か被験者側の空（Q9）のスコアに影響した被験者もいた．ぬいぐるみが置© 2018 Information Processing Society of Japan1046

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いてある位置による同室感及びその他の質問項目への影響を調べることは今後の課題である．

Telepresence. Proc. CHI 2014, pp.2143-2152, (2014)[7]

また，相手の部屋に自分がいる感覚（Q7）では身体拡張

Video-mediated

条件が，自分の部屋に相手がいる感覚（Q8）では実体提示条件が他のスコアよりも高くなった．このことから，ロボOnishi, Y., Tanaka, K. and Nakanishi, H.: Embodiment ofCommunication

Enhances

SocialTelepresence, Proc. HAI2016, pp.171-178, (2016)[8]

Onishi, Y., Tanaka, K., and Nakanishi, H.: Spatial

ットアームによる身体の実体化がビデオ会議に有効である

Continuity and Robot-Embodied Pointing Behavior in

ことを示された．つまり，ローカル空間にいるユーザにどVideoconferencing. Proc. CRIWG2017, pp. 1-14, (2017)のような錯覚をさせたいかという目的によってロボットア[9]

Pauchet, A., Coldefy, F., Lefebvre, S., Louis, S., Perron, L.,ームの表現方法を変えることが有効である．

Bouguet, A., Collober, and t M., Guerin, J. and Corvaisier,

5. おわりに

D.: TableTops: Worthwhile Experiences of Collocated and本研究では，ビデオ会議におけるローカル空間とリモー

Remote Collaboration, Proc. TABLETOP 2007, pp.27-34,(2007)

ト空間の境界を自分の腕（身体拡張条件），自分と相手の中[10] Susumu, T., Telexistence: Enabling Humans to be Virtually

間（ビデオ会議条件），相手の腕（実体提示条件）の 3 種類

Ubiquitous, Computer Graphics and Applications, vol. 36,に設定し，境界に応じて異なるロボットアームの提示を行No.1, pp.8-14, (2016)

った．実験より，ロボットアームを提示した 2 つの条件が[11] Tanaka, T., Nakanishi, H. and Ishiguro, H.: Comparing

従来のビデオ会議の条件より同室感を強化することがわかVideo, Avatar, and Robot Mediated Communication: Pros

った．さらに実体提示条件は身体拡張条件より同室感が強and Cons of Embodiment, Proc. CollabTech2014, pp. 96-化されることがわかった．身体の実体提示が同室感に強く

110, (2014)影響することがわかったが，実体の提示方法の違いによっ[12] Tang, A., Pahud, M., Inkpen, K., Benko, H., Tang, C.J andて同じ部屋の定義が，自分がいる空間に基づくのか相手がBuxton

いる空間に基づくのか異なることもアンケートやインタビ

Communicationューから得ることができた．ローカル空間にいるユーザに

Collaboration, Proc.CSCW2010, pp. 338-348, (2010)

B.:

Three'sCom

Channels

inpany:Understanding

Three-wayDistributed

どのような錯覚をさせたいかという目的によってロボットアームの提示方法を変えることが有効である．
謝辞

本研究は，JSPS 科研費 JP26280076，科学技術融合振興財団，立石科学技術振興財団からの支援を受けた．

参考文献
[1]

Bondareva, Y. and Bouwhuis, D.: Determinants of Social
Presence in Videoconferencing, Proc. AVI 2004, pp.1-9,(2004)[2]

Botvinick, M., and Cohen, J.: “Rubber hands ‘feel’ touchthat eyes see,” Nature, 391,756, (1998)[3]

De Greef, P. and Ijsselsteijn, W.: Social Presence in a Home
Tele-Application, In Procedings of Cyberpsychology,Behavior, and Social Networking 2001, pp. 307-315,(2001)[4]Ishii, H. and Kobayashi, M.: ClearBoard: a Seamless
Medium for Shared Drawing and Conversation with EyeContact, Proc. CHI 1992, pp.525-532, (1992)[5]

Leithinger, D., Follmer, S., Olwal, A. and Ishii, H.: Physicaltelepresence: shape capture and display for embodied,
computer-mediated remote collaboration, Proc UIST 2014,
pp. 461-470, (2014)[6]

Nakanishi, H., Tanaka, K. and Wada, Y.: Remote
Handshaking: Touch Enhances Video-Mediated Social© 2018 Information Processing Society of Japan1047