愛知学院大学心理学部紀要

第㧝巻（創刊号）（19‒29）（2023）

三次元映像の知覚と光沢知覚──脳内機構から映像評価まで──坂野一＊1）, 2）雄

近年，バーチャルリアリティ（VR）に代表されるエクステンデッド・リアリティ（XR）や，メタバースが急速に普及しつつある．その結果，臨場感の高い，広視野三次元映像に接する機会が徐々に増えている．また，そのような仮想空間内での物の実物感や，実世界での物の感性価値に大きな影響を与える要因として，質感，特に光沢知覚がある．学術界では，ここ20年ほど，CG 技術の発展に伴い，三次元映像の知覚と光沢知覚の研究が急速に進展してきた．そこで本稿では，
著者らの研究を中心に，三次元映像の知覚と光沢知覚の研究を概説する．
キーワード：奥行き知覚，両眼視差，立体ディスプレイ，質感，定量的評価ƋǽɂȫɔȾ

能とコンピュータグラフィックス（CG）技術が急速に発展したおかげで，三次元映像の知覚と，光沢知覚

近年，仮想世界の提供技術であるバーチャルリアリ
ティ（Virtual Reality; VR），現実世界に仮想世界を重ね 合 わ せ て 表 示 す る 拡 張 現 実（Augmented Reality;を中心とした質感の研究も急速に進展した（坂野，
2022a）．そこで本稿では，著者らの研究を中心に，三次元映像の知覚と光沢知覚の研究を概説する．

AR），現実世界と仮想世界を相互に影響させる複合
現実（Mixed Reality; MR）などのエクステンデッド・
リアリティ（Extended Reality; XR）が急速に普及しつƌǽ̝ȷɁᅺᜁȾцᣮȬɞ᜛አᝲᄑ‫ץ‬ᭉᴷ˪ᓦᜫް‫ץ‬ᭉ

つある．また，VR 技術を基盤とし，自分自身の分身（アバター）で参加する仮想空間であるメタバースも急速

三次元映像の知覚と光沢知覚には，共通する計算論に普及し始めている．これらにおいて高い没入感を生的問題として，不良設定問題がある．すなわち，どち

み出しているのは広視野の三次元映像である（安藤他，
2010, 2018）．

らの知覚においても，不十分な情報から目的の情報を一方で，そのような仮想空間内での物の実物感や，実世界での物の感性価値に大きな影響を与えるのは光知覚の場合は，二次元の網膜像から物体の三次元形状を推定している（Howard & Rogers, 1995, 2002）．光沢

沢知覚を中心とした質感である．質感は実世界での物

知覚の場合は，面の反射率特性，面の三次元形状，照の素材知覚に利用されるだけでなく，鮮度や濡れ具合，
劣化度などの状態推定にも影響を及ぼす．また，物体

明環境の㧟つの要因に依存する輝度から，面の反射率特性である光沢を推定している（坂野，2022a; 坂野他，

認識や，滑りやすそうなので強く持つ等の行動にも影2017）．多くの人が日常生活でほぼ支障なく生活でき響を与え，さらに，快適性，価値判断にも大きな影響ていることから分かる通り，人間の視覚系はこれらのを及ぼすと考えられている（坂野他，2015; 安藤他，
2018）．
そのような中，ここ 20年ほど，コンピュータの性不良設定問題をうまく解いている．そのため，人間の推定している．三次元映像の知覚では，例えば奥行き

視覚系がどのようにして不良設定問題を解き，奥行きや光沢を知覚しているのかは学術的に非常に興味深＊㧝）愛知学院大学心理学部心理学科
㧞）国立研究開発法人情報通信研究機構未来 ICT 研究所脳情報通信融合研究センター脳機能解析研究室（連絡先）〒 470‒0195 愛知県日進市岩崎町阿良池12 E-mail: sakano [at] dpc.agu.ac.jp

─ 19 ─

坂

野

雄

一

次に，過去の経験が現在の奥行き手がかり統合に与い．
著者らはこれまで奥行き知覚を含む三次元映像の知える影響，すなわち，因果関係を明らかにするため，覚や光沢知覚に関して一連の研究を実施してきた．関

学習実験を実施した．学習時は，両眼視差と遠近法情連研究も含めて以下で概説する．

報のいずれか一方のみが利用可能な条件で面の向きを調整する課題を被験者に与えた．その結果，遠近法情ƍǽ˧ඒЫ஭ЅɁᅺᜁ

報のみが利用可能な条件で面の向きを調整する学習を㧣日間続けると，
徐々に遠近法情報の重みが増加した．

ᴮᴫ‫ܝ‬ᚐȠᅺᜁɁȲɔɁਖ਼ȟȞɝፋն

この結果は，特定の奥行き手がかりを使い続けること

１）観察距離の影響，個人差，学習効果からの示唆

により，その手がかりをより多く使うようになること

私たち人間は物体の表面（以下「面」）の三次元的な向きから物体の三次元形状を知覚する（Howard &を示唆する．ただし同時に，各学習直後は遠近法情報

Rogers, 1995, 2002）．面の向きを知覚する際，二次元のメカニズムの一時的な疲労の影響を避けるために，の網膜像から得られる情報は，面の向き推定には不十

その重みを一時的に減少させた可能性を示唆する（坂分であるため，人間の視覚系は奥行き手がかりと呼ばれる様々な情報源を統合して用いている（Howard &野他，2004a）．

Rogers, 1995, 2002）．多くの場合，統合様式は重み付統合における手がかりの重みは，現在の観察環境によけ平均で説明できると言われているが（Landy et al.,1995），各手がかりの重みがどのように決定されるかる手がかりの信頼性と，過去の長期的な利用によるそは不明であった．

まり，逆に，特定の手がかりを酷使すると一時的にその重みが一時的に減少した．この結果は，遠近法情報

一連の実験結果から，奥行き知覚のための手がかりの手がかりの信頼性により，その手がかりの重みは高と遠近法情報の統合過程における手がかりの重みの決の手がかりの重みが減少することが示唆される（坂野他，2004a, 2004b）．

定方法を明らかにするため，様々な観察距離で両眼視

２）触覚情報が視覚的な奥行き知覚に与える影響

著者らは，代表的な奥行き手がかりである両眼視差差と遠近法情報の相対的な重みを計測した．
その結果，一方，日常生活において，面の向きの情報は触覚情観察距離が大きくなるほど両眼視差の相対的な重みが減少した（坂野他，2004b）．これは両眼視差が観察距

報により，直接的に得ることも可能である．そこでErnst らは，両眼視差と遠近法情報のうちの一方のみ離の二乗に反比例して減少することにより，両眼視差

を触覚情報と一致させ，他方を不一致である状態を継の信頼性が低下することを反映していると考えられ続させる学習により，触覚情報と一致する奥行き手がる．すなわち，人間の視覚系は，奥行きを知覚する際

かりの相対的な重みが増加することを示した（Ernst
et al., 2000）．この結果は触覚情報が視覚的な奥行き知に，観察環境に応じて，信頼性が高い奥行き手がかりの重みを大きくしていることが示唆される（坂野他，
2004b）．

覚の手がかり統合過程に影響を及ぼすことを示唆す
る．

同時に，同じ観察環境でも，手がかりの相対的な重ただし，著者らが行った同様の実験では，一貫したみにとても大きな個人差があることが明らかになった（坂野他，2004b）．著者らは，この個人差の原因がこ

学習効果は見られなかった（Sakano & Kaneko, 2001;
Sakano et al., 2001）．触覚的な学習の効果を得るにはれまでの経験の個人差にあるのではないかと考えた．

Ernst らのように，学習時に指の位置を視覚的に呈示

すなわち，特定の手がかりを使う習慣という経験によすることが必要なのかもしれない．

り，他の手がかりが存在しても，その手がかりをより

また著者らは，視覚的に知覚される三次元物体の向多く使い続けるのではないかと考えた．そこで，過去

きが双安定となるネッカーキューブを，視覚だけでなの観察距離の経験を反映する指標として，近視の度合

く触覚的にも同時に呈示すると，触覚情報と一致するいを反映する調節遠点と読書距離を各被験者で測定し向きに視覚的に知覚される時間の方が，触覚情報と一た．その結果，両眼視差の重みは，調節遠点や読書距
離と負の相関を示した．この結果は，両眼視差の信頼致しない向きに視覚的に知覚される時間よりも長かった（Ando et al., 2007）．この結果は，学習しなくても，性が高い近距離観察の過去の経験が多い人ほど，現在，

触覚情報が視覚的な奥行き知覚に影響を与えることを

両眼視差をより多く使う傾向があることを示唆する

示唆する．

（坂野他，2004b）．

─ 20 ─

三次元映像の知覚と光沢知覚ᴯᴫ‫ܝ‬ᚐȠᤆӦᅺᜁ

ズムを持っていること，また，その両眼性階層に順応

１）両眼性手がかり性があることを示唆する．一方で両眼視差の時間変化

後方向の動き）の特定も不良設定問題である．私たちのメカニズムが奥行き運動検出に特化している，明確な証拠は得られなかった（Sakano et al., 2012; Sakano

人間には二つの眼があり，それらを用いる三つの両眼& Allison, 2014）．さらなる実験により，奥行き運動残

網膜像は二次元であるため，奥行き運動（物体の前性手がかりが存在する（坂野，2022b）．一つ目は輻輳

効には，両眼視差による奥行き位置選択性がほとんど

眼球運動，すなわち左右の眼を左右逆方向に動かす運ないことが示された一方，両眼同時に順応刺激を呈示

動である．この眼球運動情報が奥行き運動知覚に利用した方が片眼ごとに交互に順応刺激を呈示するよりも強い奥行き運動残効が生じた（Sakano et al., 2006）．

されているかは議論があったが，Howard により奥行き運動知覚に利用されていることが示唆された（Howard, 2008）．二つ目は両眼視差の時間変化，すな

これらの結果は，両眼視差による奥行き位置選択性がわち，両眼間での網膜像の位置の違いの時間変化である（Sakano et al., 2012）．三つ目は両眼間速度差，すし，奥行き運動残効が両眼間速度差への順応により生じるという考え（Sakano et al., 2012; Sakano & Allison,

なわち，両眼間での網膜像の速度の差である（Sakano
et al., 2012; Shioiri et al., 2000）．両眼視差の時間変化と2014）と整合する．

両眼間速度差は似ているが，計算メカニズムが異なる．

に奥行き運動に反応する神経細胞が見つかり，そのほ

前者は両眼視差を検出した上でその時間変化を計算す

とんどが両眼間速度差に選択性を持つ一方，両眼視差る，もしくは，両眼視差の時間変化を直接検出する（Sakano et al., 2012 Fig 1 B‒D）
．後者はそれぞれの目の時間変化に選択性を持つ細胞は極めて少ない事が明らかとなった（Sanada & DeAngelis, 2014）．これらので速度を検出した後に両眼間でそれらの差を計算する（Sakano et al., 2012 Fig 1 A）．

結果は著者らの上述の，人間を対象とした研究結果としかし，人間の視覚系が両眼間速度差を奥行き運動２）輻輳眼球運動の有無によらない物体奥行き運動知

ほとんどない両眼性階層に順応性があることを示唆

その後，サルを対象とした研究ではあるが，MT 野一致する．
覚の脳内機構知覚に実際に用いているかは意見が分かれており，用いていることを示す心理物理学的研究がある一方

著者らは，両眼性の奥行き運動知覚の脳内機構の特（Shioiri et al., 2000），その証拠を示さない研究もあった（Cumming & Parker, 1994; Regan, 1993）．また，両定を試みた．これまでに，前節で紹介した研究のよう眼視差の時間変化からは奥行き運動が知覚されることは よ く 知 ら れ て い る が（Howard & Rogers, 1995,

et al., 2009）はあるが，実世界ではしばしば対象物を

2002），両眼視差からは奥行きを知覚することが可能

で追うと両眼視差の時間変化も両眼間速度差もほぼゼであるため，単に奥行き知覚の連続である可能性もあロになる．逆に，対象物が奥行き運動しなくても，輻る．そのため，両眼視差の時間変化から奥行き運動検

輳眼球運動が生じれば，両眼視差の時間変化と両眼間出に特化したメカニズムの存在の有無は不明であっ速度差が発生する．そこで，輻輳眼球運動の有無によた．

らずに物体の奥行き運動検出に関与する脳部位の特定

そこで著者らは，奥行き運動検出に特化した両眼視に，輻輳眼球運動の発生しない条件での研究（Rokers
目で追うこともある．輻輳眼球運動により対象物を目を試みた．fMRI（機能的磁気共鳴画像法）を用いて差の時間変化と両眼間速度差のメカニズムを人間の視脳活動を測定した結果，V3A と呼ばれる脳部位にお覚系が持っているのかどうかを明らかにするため，そいて，輻輳眼球運動の有無によらず，物体の奥行き運

れぞれの手がかりへの順応により，奥行き運動残効が動と関連する脳活動がみられた（和田・坂野・水科・生じるかどうか調べた．その結果，両眼視差の時間変安藤，2017）．この結果は，V3A が輻輳眼球運動の有化への順応後は安定した奥行き運動残効が生じなかっ

無に関わらず，物体の奥行き運動の処理に関与するこ

た一方，両眼間速度差への順応後は安定した奥行き運動残効が生じた（Sakano et al., 2012; Sakano & Allison,とを示唆する．

2014）．さらに，片眼への順応後に静止した両眼刺激

３）輝度変化による面の傾き変化の知覚を提示すると，斜め奥行き方向への運動が知覚された陰影により物体の三次元形状が知覚されること（shape-from-shading）はよく知られている（Howard &（Sakano et al., 2012）．これらの結果は，人間の視覚系

Rogers, 1995, 2002）．これは光源が上方にあると仮定

が，奥行き運動検出に特化した両眼間速度差のメカニすることで，面内で高輝度の部分は上向き，低輝度の─ 21 ─

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一

部分は下向きに知覚する現象である．これは言い換えᴱᴫᯚᜓЅ࣊Ɂ቏Ͷ஭Ѕɂᤕ᪣଩ͽɁͽഈɥ୎‫ױ‬Ȭɞ

ると，輝度の空間的な変化から面の傾きの空間的な変

１）作業精度の向上

化の知覚である．著者らは，この知覚現象が空間でな
く時間においても生じるか調べた（Sakano & Ando,2012a）．すなわち，輝度の時間的な変化から面の傾きの時間的な変化の知覚である．実験の結果，面が高輝

日本では頻繁に災害が発生する．災害発生時の危険除去作業では，その危険性のため，人が立ち入ることができないことがある．そのような場合は建設機械を2016）
遠隔で操作して作業を進める
（伊藤他，
．その際，

れ，逆に，面が低輝度から高輝度に変化すると面がよ

作業員は，様々な箇所に設置されたカメラから送られた，低解像度の複数の 2D 映像を見ながら建設機械をり上向きに知覚されることが明らかになった．この結操作して作業を行う．

度から低輝度に変化すると面がより下向きに知覚さ果は，shape-from-shading と同様に，人間の視覚系が著者らは，各視点が Full HD（1,920ą 1,080）の解

光源上方仮定を用いながら，面の傾きの時間的な変化

像度の多視点裸眼立体映像を用いることで，作業の前の知覚のために面の輝度の時間的な変化を利用していることを示唆する（Sakano & Ando, 2012a）．

後方向の空間精度を高めることができるのではないかと考え，多視点裸眼立体ディスプレイを開発した．そして，それを複合商業施設に設置し，前後方向のクレᴰᴫʣɹʁʱʽᴥ᛾ᜁ᝗߳ॴᒲࢄᤆӦ৞ᜁᴦɁᑲюൡഫーンゲームのような実験に不特定多数の来場者に参加

広視野の映像全体が一方向に流れると，そこに見えしてもらうことで，多視点裸眼立体映像が作業の前後る景色は止まっていて，自分自身がそれとは逆方向に

方 向 の 空 間 精 度 に 与 え る 影 響 を 調 べ た（ 坂 野 他，
2016）
．その結果，2D 映像よりも 3D 映像の方が作業移動しているように感じることがある．この現象はベも可能だが，自分自身の移動を知覚する際に視覚情報精度が高かった．また，2D 映像の場合は推定年齢が30代の男性の作業精度が一番高く，年齢とともに作を用いていることを示唆する現象でもある．

業精度が大きく低下した．一方，3D 映像の場合は推クションと呼ばれる．ベクションは錯覚と考えること

著者らはベクションの脳内機構を明らかにするた

定年齢や性別の影響は比較的小さく，男女問わず，どめ，まず，MRI 装置内の観察者に広視野の両眼立体映像を提示する装置を開発した（安藤他，2011; 和田・の推定年齢でも作業精度が高かった（坂野他，2016）．

坂野・安藤，2017）．そしてその装置を用いて，ラン作業員が建設機械を遠隔操作すると，作業効率が搭

ダムに配置された点群が一方向（観察者の後方）に流乗した場合の㧡割程度になると言われている（古賀，1999）．すなわち作業時間が倍増する．

れる映像や，各点がランダムな方向に動く映像，点が２）作業効率の向上

動かない映像などを，様々な大きさで提示し，機械学

著者らは，各眼につき4K（3,840 ą2,160）の解像度

習の分析手法を用いることで，ベクションに最も関連の両眼立体映像を用いることで作業効率を高めることする脳部位として，大脳皮質内側部である帯状溝視覚野（the cingulate sulcus visual area: CSv）を特定したができるのではないかと考えた．そこで，雲仙普賢岳（Wada et al., 2016）．CSv は，後頭葉周辺に集まる視覚

題を作業員に実施してもらった．その結果，
普段通り，

野からは前方に離れている脳部位であり，ベクション

様々な箇所に設置されたカメラから送られる，低解像

同様，点群が一方向に流れる映像が大きくなると活動が高まった．また，CSv の活動の空間的なパターンを，度の複数の2D 映像を観察しながら作業する場合と比

適切な統計手法（交差検証；Wada et al., 2010）を用いて識別器に support vector machine で学習（機械学習）の災害復興現場において，砂防ダム建設作業に近い課

べ，重機の座席位置に設置した両眼立体カメラからの
4K の 3D 映像を観察しながら作業することで，作業時間が㧞割程度短縮した（伊藤他，2017）．

させることで，一方向に流れる映像をランダムな方向に動く映像や点が動かない映像から識別することができた（Wada et al., 2016）．これらの結果は，ベクショ

ᴲᴫ۹᛾ཟ቏ͶɁԡᣥ஥ժ᛾ԇ஭ЅɁ‫ܝ‬ᚐȠᅺᜁᆬ࣊տ˨ӛ౓

ンが生じるような，一方向に流れる映像が提示される

半透明可視化技術は，観察者から見て一番手前にあと，CSv の活動が高まるだけでなく，その活動の皮質る物だけでなく，その奥に隠れている物も見せること

上の空間的なパターンがそのような映像に特有のものができるため，多くの分野で用いられている．しかし，になることを示唆する．

半透明可視化された物体の三次元構造が，物理的に提示された通りに知覚されることが多くの状況で重要で─ 22 ─

三次元映像の知覚と光沢知覚あるにも関わらず，実際に定量的にどう知覚されるのかはほとんど知られていなかった．

歪度は実際の反射率特性を反映しないこともある（Anderson & Kim, 2009）．また，鏡面ハイライトが光ィ ス プ レ イ に， 確率的ポイントレンダリング 技 術

沢の重要な手がかりであることが知れているが（Beck& Prazdny, 1981），マットな面上にハイライトのよう（Tanaka et al., 2012）により半透明可視化した医用画な模様がある画像でも光沢が知覚される．すなわち，像を提示し，物体の知覚される奥行き量を測定した．

単一画像内にある手がかりでは誤った光沢知覚が生じその結果，知覚された奥行き量は，物理的に提示されうる．しかし私たち人間は日常生活でそのような問題た量よりも小さかった．しかし，その知覚的過小評価に直面することはほとんどない．一体私たち人間の視は，（1）確率的ポイントレンダリング技術固有の輝度

覚系はどのようにしてこの反射率特性の誤推定の問題

勾配の適用，（2）高い不透明度の適用，（3）多視点立を克服して光沢を知覚しているのだろうか．

体ディスプレイによる両眼視差と運動視差により軽減された（Sakano et al., 2018）．

完全に固定はされていない．そこで著者らは，両眼間この問題に対応するため，著者らは，多視点立体デ

私たち人間は普段両眼で物を観察し，また，頭部もまた，ボリュームと呼ばれる物体内部を半透明に埋の網膜像の差や，頭部運動に伴う網膜像の変化が光沢

めるレンダリング画像に，物体表面を追加すること（Miyawaki et al., 2019）や，対象面の内側に補助面を知覚に利用されているのではないかと考えた（Sakano& Ando, 2010）．具体的には，光沢のある面の場合に追加すること（Aoi et al., 2021），アンビエントオクル
ージョンと呼ばれる，光源遮蔽効果の擬似的な CG 技

は両眼間で輝度差が生じるのに対し，マットな面，す

術を適用すること（Kataoka et al., 2021），物体のエッ
ジを強調すること（Nishimura et al., 2019; Aoi et al.,様に，光沢のある面の場合には頭部運動に伴い輝度が2022），多視点立体ディスプレイによる両眼視差や運動視差の付加（Morimoto et al., 2019）により，知覚さ連の実験の結果，知覚される光沢強度は，両眼間の網れる奥行き量が物理量に近づくことを示した．
さらに，背景の歪みが透けて見える状況で，完全に透明な物体

う網膜像の変化（以下，動的手がかり）により著しく増加することが示された（Sakano & Ando, 2010）．こにおいても，多視点立体ディスプレイによる両眼視差の結果は，人間の視覚系が，奥行き知覚のために両眼の付加により，知覚される奥行き量が物理量に近づく

視差や運動視差を用いているのと同様に，光沢知覚にことを示した（黒川他，2016）．

おいても両眼性手がかりや動的手がかりといった，複なわち光沢のない面では，両眼間で輝度は等しい．同変化するが，マットな面では，輝度は変化しない．一膜像の差（以下，両眼性手がかり）や，頭部運動に伴数の網膜像の差に基づく手がかりを利活用しているこƎǽбดᅺᜁ

とを示唆する．
ᴯᴫ۹᛾ཟ቏ͶʑɭʃʡʶɮɂᅺᜁȨɟɞбดɥɛɝᴮᴫӦᄑਖ਼ȟȞɝȻ˵ᅓॴਖ਼ȟȞɝඩᆬȾѓးȬɞ

光沢は面の反射率特性である．この世界には，どの方向から観察しても輝度がほとんど変わらない光沢が近年はヘッドマウントディスプレイ（HMD）を用

ゼロの，すなわちマットな面から，正反射方向に強いいた VR が普及しつつある．しかし HMD 以外にも，反射を生み出す，高い光沢を持つ面まで存在する．先両眼視差によって映像を立体的に提示できる二眼式立

述の通り，私たち人間の視覚系が得ることのできる輝体ディスプレイや，両眼視差に加えて，離散的ながら度は，面の反射率特性，面の三次元形状，照明環境のも運動視差によって映像を立体的に提示できる多視点

㧟つの要因に依存するため，光沢知覚は計算論的には立体ディスプレイが存在する．これらの立体ディスプ

不良設定問題の解決である（坂野他，2018）．では私

レイのメリットは，映像を立体的に提示できることでたち人間の視覚系はどのようにしてこの不良設定問題

あるが，実は光沢再現の正確性にも利点がある．
立体でない，通常の 2D ディスプレイの場合は，両を解いて面の光沢を知覚しているのであろうか．
これまでの光沢知覚の多くの研究は，一枚の画像か眼で同じ映像を観察するため，両眼性手がかりは光沢

ら の 光 沢 知 覚 に つ い て の も の で あ っ た． 例 え ば，Motoyoshi らは，人間の視覚系は光沢知覚のために，がゼロであることを示し，同様に，頭部を動かしても輝度ヒストグラムの歪度という画像統計量を用いていると主張している（Motoyoshi et al., 2007）．しかし，であることを示す．一方，二眼式立体ディスプレイの同じ映像を観察するため，動的手がかりも光沢がゼロ場合は両眼で異なる映像を観察するため，両眼性手が─ 23 ─

坂

野

雄

一

かりは光沢があることを示す．さらに，多視点立体デの結果が得られたが，この結果が本当に両眼間の輝度ィスプレイの場合は頭部を動かすと異なる映像を観察

差や，頭部運動に伴う輝度変化の低下によるものなのするため，動的手がかりも光沢があることを示す．そかを明らかにするため，頭部運動に伴う輝度変化を各のため，両眼性手がかりと動的手がかりの両方が，光沢があることを示す多視点立体ディスプレイでは実世

条件で測定し，知覚される光沢と比較したところ，両者の間に強い相関がみられた（r2 = 0.961）．この結果界に近い光沢が知覚されることが予想され，二眼式立は，多視点立体ディスプレイで，視点間隔が広いほど，

体ディスプレイでは，動的手がかりが光沢がゼロであ

また，クロストークが大きいほど，知覚される光沢のることを示す分だけ知覚される光沢が下がってしまう

正確性が低下する原因は，両眼間の輝度差の低下や頭ことが予想される．さらに2D ディスプレイの場合は，部運動に伴う輝度変化の低下であることを示唆する（Sakano & Ando, 2022）．

両眼性手がかりも光沢がゼロであることを示すため，知覚される光沢がさらに下がってしまうことが予想さᴱᴫбดᅺᜁɁᑲюൡഫれる．
著者らは心理物理実験により，多視点立体ディスプ

光沢知覚のメカニズムに関して，心理物理学的手法

レイよりも二眼式立体ディスプレイの方が知覚される光沢が低いこと（Sakano & Ando, 2012b），また，二眼を用いた研究は増えてきたが，脳内機構はほとんど明式立体ディスプレイよりも 2D ディスプレイの方が知覚される光沢が低いこと（Sakano & Ando, 2010）を示として，光沢知覚に関与する人間の脳部位の特定を試みた（Wada et al., 2014）．一般的に，大脳皮質の背側した．これらの結果は，2D ディスプレイ，二眼式立

経路は空間把握や行動に関わる処理を行い，腹側経路

体ディスプレイ，多視点立体ディスプレイの順に知覚

は物体認識の処理に関わると言われている（Goodale& Milner, 1992）．光沢は反射率という物体表面の特性

される光沢の再現の正確性が高まることを示唆する（Sakano & Ando, 2012b）．

らかになっていなかった．そこで著者らは最初の一歩であるため，腹側経路で処理が行われている可能性がある一方，表面が滑りやすそうかどうかにも関わる可ᴰᴫᅺᜁȨɟɞбดɥඩᆬȾѓးȬɞȲɔɁ۹᛾ཟ቏
ͶʑɭʃʡʶɮɁస͔

能性もあるため，背側経路が関与する可能性も考えられる．光沢知覚に関与する人間の脳部位を特定するたでは，多視点立体ディスプレイであれば，どんな物

め，fMRI を用いた．しかし，克服すべき課題として，でも知覚される光沢を正確に再現するのであろうか？

光沢が高まると，ハイライトの輝度などの他の視覚的多視点立体ディスプレイの視点数は有限であるため，特徴も付随して変化してしまうため，光沢に由来する

視点間隔が広い場合には，頭部運動に伴う輝度変化が脳活動を，他の視覚的特徴に由来する脳活動から分離低下するなど，不正確になることが予想される．また，する必要がある．そのために著者らは実験㧝では，照視点ごとに提示されるべき映像は，他の視点でもある
程度重なって提示されてしまい，これはクロストーク

明強度の変化に対する光沢知覚の恒常性（Motoyoshi& Matoba, 2012）を利用することでこれらを分離した．

と呼ばれる．クロストークが大きいと，両眼間の輝度実験㧞では，一般的に，注意を向けた視覚特徴の情報

差や，頭部運動に伴う輝度変化が低下することが予想される．そのため，視点間隔が広い場合やクロストー処理に関わる脳部位の賦活が高まるという脳の特性（Corbetta et al., 1990; Cant & Goodale, 2007）を利用しクが大きい場合は，知覚される光沢の再現の正確性がた．具体的には，一般的な fMRI 実験の手法である刺低いことが予想される．

激間比較の代わりに，光沢に対して注意を向ける時間

そこで著者らは，視点間隔とクロストークが知覚さ帯の方が，その他の視覚特徴に対して注意を向ける時れる光沢の再現の正確性に与える影響を調べた（Sakano & Ando, 2022）．その結果，予想通り，視点間

間帯よりも高い賦活を示す脳部位を探した．二つの実
験に共通して，腹側経路にある hV4，VO-2 と，背側隔が広いほど，また，クロストークが大きいほど，知経路の V3A/B において，光沢知覚に関与が示唆される活動が見られた（Wada et al., 2014）．機能が異なる

覚される光沢の正確性が低下した．
ただし例外として，
クロストークが最も小さい条件では，視点間に刺激が暗黒になる場所が発生し，光沢の正確性が著しく低下した（Sakano & Ando, 2022）．
クロストークが最も小さい条件以外では，予想通り

二つの経路がともに関与しているのは光沢処理特有の特徴である．その後の人間の fMRI 研究でも両経路の関与が示唆されている（Sun et al., 2015）．一方で，サルでは全脳を調べた研究も含め，背側経路の関与を示

─ 24 ─

三次元映像の知覚と光沢知覚

す結果は示されておらず（Nishio et al., 2012, 2014;
Okazawa et al., 2012），今後の研究が必要ではあるものの，光沢知覚に両経路ともが関与しているのは，人間

そう，健康的などのポジティブな項目では，マット，
テカリ，つやの順に評価が高まった．推定年齢も，つやのある顔が一番若く評価された（Ikeda et al., 2021）．
次に著者らは，肌の光沢による顔の魅力度を反映す

特有の特徴である可能性がある（和田他，2015）．

る脳活動を特定するため，fMRI 実験と心理実験を行ᴲᴫ஥࣊Ɂ঄ࢠॴɁᑲюൡഫ

った．fMRI 実験では，肌の光沢による顔の魅力度を明度（lightness）は，光沢と同様，面の反射率特性評価する課題遂行時の方が，肌の光沢を評価する課題の視知覚の一つである．
明度は主に拡散反射に由来し，
黒から灰色，白に至る．明度は計算論的には光沢知覚

遂行時よりも高い活動を示す脳部位として，眉間の数cm 後方に位置する眼窩前頭皮質内側部が同定された．

と同様，不良設定問題の解決である．一体人間の脳は

この結果は，眼窩前頭皮質内側部が肌の光沢による顔

この問題をどのように解決して，黒から暗い灰色，明の魅力度の処理に関与することを示唆する．心理実験

るい灰色，白色を知覚しているのだろうか．その最初では，肌の光沢による顔の魅力度が，マット，テカリ，のアプローチとして，著者らは，fMRI を用いて，明度知覚に関与する脳部位の特定を試みた（Sakano et

つやの順に高まった．両実験結果を比較すると，肌のal., 2017）．

の間に正の相関が見られた．この結果は，眼窩前頭皮

明度知覚の大きな特徴は，照明強度の変化に対する恒常性である．すなわち，照明がある程度暗くても明るくても，明るい灰色の面は明るい灰色の面に知覚され，暗い灰色の面は暗い灰色の面に知覚される．
そこで著者らは，対象物が他の物体の陰に隠れて光光沢による顔の魅力度と眼窩前頭皮質内側部の活動量
質内側部の活動量が，肌の光沢による顔の魅力度を反映することを示唆する（Sakano et al., 2021）．眼窩前頭皮質内側部の活動量は報酬量を表現しているとの報告がある（O’Doherty et al., 2001）ため，肌の光沢は観察者への報酬になっている可能性がある．

があまり当たらない条件と，陰を作る他の物体がなく，ƏǽȝɢɝȾ

光が当たる条件を設けた．そして，陰の有無に関わらず対象物の明度を区別する課題中の方が，他の視覚特徴（物体形状）を区別する課題中よりも活動する脳部

本稿では三次元映像の知覚と光沢知覚の研究を，著位として，鳥距溝近辺領域を同定した．この結果は，者らがこれまで実施してきた，脳内機構から映像評価

他の物体の陰に由来する照明強度に関わらず明度を知までの研究を中心に概説した．今後は，三次元映像の覚するという複雑な課題の遂行であるにも関わらず，知覚については，fMRI 研究用に広視野立体映像提示

一次視覚野などの低次視覚野が明度知覚に関与することを示唆する（Sakano et al., 2017）．

装置の開発が世界各地で行われることが予想される．
また，XR やメタバースが急速に普及しつつある．そのため，HMD を用いた行動研究や広視野立体映像提ᴳᴫᐾɁбดȾɛɞ᭍Ɂᰀӌ

示装置を用いた脳活動計測研究が世界中でさらに盛ん

近年，光沢知覚の研究が盛んに行われているが，光になることが予想される（水科他，2022）．一方の光沢がより高次の認知や情動等に及ぼす影響はあまり知

沢知覚の研究は，知覚レベルにとどまらず，光沢が高られていない．そのような中，著者らは，肌の光沢が次認知や感性，情動に与える影響についての研究が増

顔の魅力度に与える影響を調べた．肌の光沢には大きえることが予想される．これらの今後の研究が人類のく分けて，「つや」と「テカリ」の二種類ある．つや

幸福につながることを著者は祈ってやまない．

は内部発光しているように見える光沢であり，鏡面反射率も拡散反射率も高いことが報告されている（Matsubara et al., 2012; 舛田他，2017）．テカリは強い光沢と皮脂の印象を与え，鏡面反射率は高く，拡散反射率は低い（大槻他，2013; 舛田他，2017）．実験には30代〜40代の160 名の日本人女性が参加し，つやのあ͇ᜤ
本稿で紹介した，著者らの研究の全ての共著者に深く謝意を表す．本稿は科研費21H04903 の補助を受けた．また，
本稿の IV-6 で紹介した著者らの研究は，株式会社資生堂の補助を受けた．

る顔，テカリのある顔，光沢のほとんどないマットな顔の印象評定を行った．その結果，顔の魅力度をはじめ，女性らしい，褒めたくなる，好感がもてる，幸せ─ 25 ─

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（最終版 2023 年㧝月㧥日受理）─ 28 ─Aichi Gakuin University Bulletin of the Faculty of Psychology, Vol. 1, 19‒29, 2023

Perception of 3D Images and Perception of Surface Glossiness:
From Brain Mechanisms to Image Evaluation
Yuichi SAKANO
The extended reality (XR), which is represented by virtual reality (VR), and metaverse are recently getting
pervasive. Consequently, the opportunity to experience wide-view 3D images are increasing. On the other hand,perception of surface glossiness has a profound impact on object realness in such virtual worlds and on affective
value of objects in the real world. By virtue of development of CG techniques, many studies on perception of
3D images and those on perception of surface glossiness have been carried out in the last two decades. In thepresent article, I will give an outline of our series of investigations of perception of 3D images and perception of
surface glossiness as well as related studies conducted by other groups.
Keywords: depth perception, binocular disparity, 3D displays, perception of material properties, quantitativeevaluation

─ 29 ─