拡張現実

概要

拡張現実は仮想現実（バーチャル・リアリティ = VR）の変種であり、その時周囲を取り巻く現実環境に情報を付加・削除・強調・減衰させ、文字通り人間から見た現実世界を拡張するものを指す。
バーチャル・リアリティが人工的に構築された現実感と現実を差し替えるのに対し、拡張現実は現実の一部を改変する技術である。例えばバーチャル・リアリティでは、仮想の部屋に居て、仮想のテーブルに置かれた仮想のティーポットを見ているかのような五感情報を人に提示するのに対し、拡張現実では人が実際に居る現実の部屋のテーブルの上に、仮想のティーポットが置かれているかのような情報提示を行う。コンピューター情報を付加して現実の情報を実態よりも強化・増強して人間に提供することから強化現実・増強現実と呼ばれることもある。現実環境を情報ソースとして用いることから必然的にリアルタイム処理を必要とする場合が多い。技術課題としてはバーチャル・リアリティでのそれに加えて、仮想物体と現実環境・物体との相互作用、例えば視覚要素では照明、影、接触、隠蔽などを解決することが特に課題になる。
コンピューターが現実を拡張する手段としては、視覚や聴覚、触覚など、人のすべての感覚器官と体性感覚に対する情報提示が試みられている。バーチャル・リアリティでは、人に提示する仮想物体のリアリティが重視されるのに対して、拡張現実では、現実世界の位置や物体などのコンテクストとの関連性も重視される。後者に重きを置いたシステムでは、例えば場所や物の説明を文字や音声で行うなど、現実を拡張する手段として単純な情報提示手法が用いられることもある。
多くのシステムでは、情報の提示や取得に、バーチャル・リアリティで広く利用されているデバイス、もしくは技術が利用される。例えば、視覚情報提示には主にヘッドマウンテッドディスプレイが利用される。しかし、現実環境における作業を支援する意図から、携帯電話等の小型情報端末の画面を用いた提示も検討されている。
提示される環境の主体が現実環境であることから、現実環境における作業支援がその応用分野として期待されている。例えば、道案内情報の提供、航空機やコピー機のメンテナンスを行う技術者に対する技術情報提供、医療分野における手術支援に向けた情報提示などの応用研究が行われている。
一般消費者向けのサービスを作るためによく行われている手法に、ARToolKitなどの画像認識ルーチンを利用して、2次元コードパターンや静止画など（「ARマーカー」などと呼ばれる）をデジタルカメラで撮影すると、それをマーカーとして映像にマッチムーブした3DCGアニメーションがリアルタイムで合成表示されたり、静止画に合ったコンテンツが表示される物がある。

歴史

拡張現実と同様のアイデアは、劇作家のライマン・フランク・ボームによって1901年に初めに述べられた。彼は、現実世界に創作されたデータを重ね合わて表示する「キャラクター・マーカー」という電子デバイスを考案した。
映像撮影技師のen:Morton Heiligは1957–62年にかけて「センソラマ」というシミュレータを開発し特許を取得した。これは映像と音響と振動と香りを模擬するシステムであった。
またARを実現するデバイスが実際に開発された事例として、1966年のアイバン・サザランドによる「ヘッドマウントディスプレイ」の発明などがなされてきた。
1975年にはen:Myron Kruegerによって、ユーザーが仮想物体とやりとりできる「ビデオプレイス」というシステムが初めて開発された。
1989年、「仮想現実」(VR) という言葉がen:Jaron Lanierによって作られ、初めての仮想世界で行うビジネスを作り出した。
「拡張現実」という名前は、1990年にボーイングの技術者であるTom Caudellによって付けられた。
1992年に日本で子ども向けのバラエティ番組『ウゴウゴルーガ』の放送が開始される。リアルタイムに制御されるCGキャラクターと出演者が対話する形式のシリーズ番組の先駆的事例である。（バーチャル・スタジオ）
1992年にアームストロング空軍研究所のL.B. Rosenbergは機能するARシステムとしては最初期のものである「Virtual Fixtures」を開発し、デモンストレーションを行った。
1992-93年に、ARシステムのプロトタイプ「KARMA」の有名な論文が発表された。
2000年、Bruce H. Thomasは初の屋外携帯ARゲームである「ARQuake」をウェアラブル・コンピュータ国際シンポジウムで発表しデモンストレーションを行った。
このように、一部のエンターテイメント向け試作機を除けば、軍事産業や自動車・航空機製造産業で主に利用されてきたARだが、2000年代に入り携帯端末の普及に伴い一般消費者向けサービスへと利用されるようになった。
日本では2007年以降一般にも知られるようになった。同年にAR技術を応用した初めての市販ゲーム「THE EYE OF JUDGMENT」が発売された。
2008年、スマートフォンでARを活用した初の一般向け位置情報アプリケーションである「Wikitude」がリリースされた。日本ではGPSの位置情報を利用する「セカイカメラ」が2009年にリリースされた。
2010年8月27日にリリースされた日本の携帯電話（フィーチャーフォン）用プラットフォームである「AR3DPlayer」は、2次元バーコードのQRコードをそのままQaRマーカーとして認識するトラッキング・システムを実装していた。カメラやGPS、加速度センサなど各種センサによって携帯電話の位置や向きをトラッキングすることで、正しい位置と向きに画像を表示するシステムはARの実現のために重要な技術である。AR用のトラッキングのための画像認識ライブラリは1999年にリリースされた「ARToolKit」などから利用することができ、2003年にはDieter SchmalstiegおよびDaniel Wagnerによって携帯電話・PDA向けで初のマーカー・トラッキング・システムが開発されていた。アジアではQRコードが携帯電話による画像認識マーカーとして普及していたため、ARのマーカー・トラッキングにも用いられるようになった。
ARを使った作品の例としてはni_kaのAR詩がある。これは東日本大震災が念頭に置かれており、パウル・ツェランの『誰でもない者の薔薇』を意識した喪の表現となっていて、東京タワーの頂上に薔薇の花を咲かせたり、キティが沢山画面上に出てきて、タップするとそこから詩が出てきて、それに対して感想や返詩ができたりするものであった。
2013年、Googleによる拡張現実ツール「Google Glass」のベータ版のテストが始まり、この製品向けの様々な拡張現実アプリケーションがサードパーティーにより実装されてきている。眼鏡型および時計型コンピュータは、スマートフォン以降のウェアラブル・コンピュータ（身に付けられるコンピュータ。持ち運びできるモバイル・コンピュータの次に来る流れとして注目されている）の本命と見なされている。
2014年、ARのコア技術であるコンピュータービジョン (CV) のリーディングカンパニーのKudan Limited(英国)が日本法人となるＫｕｄａｎ株式会社を設立し、マーカーARおよびマーカーレスARの両方をサポートするクロスプラットフォーム対応のモバイルアプリケーション開発向けツールキット「Kudan AR SDK」を日本市場に広めた。2018年3月より、Kudan AR SDKの販売およびサポートは、グローバルディストリビューターであるエクセルソフト株式会社が提供している。
2016年、AR特化型ニュースメディア「GET AR」が誕生した。
米国Niantic社により、世界各地でPokémon GO（ポケモン ゴー）が発表された。
2016年11月30日に、エプソン販売株式会社からAR対応のスマートグラス、EPSON MOVERIO「BT-300」を発売。独自開発の有機ELディスプレイを採用し、軽量化、高輝度、高画質化まで実現している。

ARの種類

ARを実現する技術は３種類に大別される。

医療

手術時に拡張現実により体内の臓器を投影する手法が開発中。

軍事

以前からAH-64 アパッチには暗視装置の画像を表示するAN/AAQ-11が搭載されていた。
軍事演習のために拡張現実を利用したXARMEXというシステムが開発中。

ポピュラーカルチャーにおける拡張現実

ARを利用する具体的なビジョンは「スタートレック」などのSFに現れてきた。
日本におけるAR技術周知のきっかけのひとつとして、"拡張現実に類似したツール"が登場するアニメ「電脳コイル」(2007) の存在を挙げる声もある。ただし、電脳コイルに登場する拡張現実は、実際のAR技術と直接の関係はない。
また、同作品以前にも"拡張現実に類似したツール"が登場するアニメ・漫画は数多く存在する。例えば「ドラゴンボール」に登場する、相手の戦闘力を見ることの出来る片眼鏡形の表示装置「スカウター」なども拡張現実の一種と言える。
このように、SF作品を中心に拡張現実を投影するヘッドマウントディスプレイやその他ディスプレイは数多くの作品で登場している。登場人物の表情を描写する都合からか、片眼鏡型で通信用ヘッドセットに付随しているものが多い。投影される情報は、敵との距離や武器の残弾、照準などである。