VRの研究ってどんなことしてる?触覚を用いた最先端の技術とは?

どーも、ひまお(@himanarikei)です。

今回は最近話題のVRについて紹介していきたいと思います。

昨年はVR元年とも呼ばれ、多くの企業がVRを用いたコンテンツを制作していくと発表していました。

例えば、SONYはPlaystationVRを発表して今までは、一部の層にしか体験出来なかったVRコンテンツというものを一般大衆向けに提供することに成功しました。

今回は、一般層に普及してきたVRに関してのご紹介と、現在VR業界で進んでいる最先端の研究に関して説明していきたいと思います。

VRって何?

VR、英語はvirtual reality、バーチャルリアリティ/仮想現実/人工現実感とも言われています。

簡単に言えばVRとは、VR体験者の身体に特定の機器を装着した後、コンピュータにより合成した映像・音響などの効果により、3次元空間内にVR 体験者の身体が投影され、本当にその空間への没入感(immersion)を生じるもので、このような技術そしてその体系はVRといわれています。

VRの特徴は

①VRを体験するためには、VRヘッドマウントディスプレイ(HMD)また特定のVRグローブなどが必要となります。

VRの場合は、VRヘッドマウントディスプレイと組み合わせ、360度3D世界に入り込むことができます

没入感: VRヘッドマウントディスプレイまたVRグローブの品質が高ければ高いほどその没入感は深くなり、自分の生きている世界は現実世界か、それとも仮想世界かわからなくなります。

VRの活用事例:

①VRゲーム

VRの活用が最も進んでいる領域はゲーム業界です。

今までの二次元でのゲームと比べて、VRゲームはより「現実感」があり、「没入感」もより大きくなると言われています。

自分はゲームの中の主人公となり、自分は武器を持って戦っているような感じ。また、映画、音楽などの分野でもVRが利用されています。

②360°動画

VR技術によって、360度パノラマムービーで撮った動画は上下・左右・拡大縮小とユーザーが任意の場所を見ることができます。

今YouTubeでもたくさんの360°全方位パノラマ動画がアップロードされています。

③テレイグジスタンス

テレイグジスタンスとは、遠く離れた場所からでも同じ空間を共有し、その場にいるかのような感覚を味わえるVRの最先端技術です。

将来的には様々な応用が考えられており、遠隔地でライブの臨場感を体験出来たり、遠隔就労などを実現可能であると言われています。

VR+触覚の研究とは?

先ほどの活用事例③で紹介したように、VR世界での臨場感、没入感を向上させるためには視聴覚だけでなく、触覚の提示技術が重要となってきます。

現在のVR技術が用いられているコンテンツの多くでは、ユーザーはVR世界上の物体に触れることや持ち上げることは出来ません。

近年、HTCVive やOculus Touchなどのコントローラ付きのHMDが販売されており、それらを用いることでユーザーはVR世界とインタラクションすることが可能になっています。

しかし、提示されるのはユーザーの手に対しての振動のみであり、VR世界により没入するためには更なる触覚提示が必要となってきます。

そこで、VR業界の研究では様々な技術を用いることでよりリアルなVR体験を提供することを試みています。

ここでは簡単にこれらの研究について紹介していきます。

①筋肉をハックすることでVR空間で物体の重さを再現する!?

ポイントは「身につけているのを忘れる」軽さ

VR空間の物体に触れる感覚を体感するには、VRグローブやコントローラなどが不可欠になってきます。

しかし、HMDだけでも面倒だというのに、さらなる“追加デバイス”はVR体験に水を差し、ユーザーが没入していたVR空間から現実世界へと引き戻す結果となりかねません。

そこで新たな手法として、極小のウェアラブルデヴァイスで、ユーザーの筋肉に微量の電気ショックを送ることで、ヴァーチャル空間における触感の再現を誘発します。

ケガや障害で低下した運動機能の維持・改善のため施される理学療法と同様の原理で、8つある電極パッチを通して指や手などに電気を送り、その電気ショックに筋肉が反応することで、あたかも物体に触れているかのような感覚が再現されます。

同じ原理で、「壁に触れる」だけでなく「物体をつかんで持ち上げる」「ボタンを押す」などの動作も再現できます。

この研究の魅力は、平らな電極パッチをカラダに装着するだけ、という手軽さです。

ボディスーツなどの大きなデバイスは必要ありません。電極パッチをつけた瞬間、重量を感じられるようになり、(VR空間の)壁やドアに触れ、ボタンを押し、ものをつかんで持ち上げることが可能になります。

②全身触覚スーツでVR体験をより楽しく!?

VRゲーム作品「Rez Infinite」の視覚・聴覚体験を、触覚まで拡張する共感覚スーツ。

スーツ内部に装着した26個の振動子によって、音楽が振動となって全身を巡る。振動には様々なテクスチャ(質感)を伴うことができ、例えば、身体を弦楽器で弾かれている感覚や、太鼓で叩かれている感覚を体験者にもたらします。

スーツにはLEDも装着されており、振動と光や色のパターンがシンクロし、触感を可視化。プレイ ヤーだけが没入しがちなVR体験が、周囲の者と共有されます。

このコンテンツは僕も体験したことがあるのですが、なんといってもその没入感がすごいです。

驚くほど、視覚の情報と全身への触覚情報がリンクすることで時間を忘れるほどゲームの世界にのめりこんでしまいました。見た目もめちゃめちゃカッコいいです。

③小型のデバイスで人間を操作する!?

「手を引いて」方向を伝える,錯覚を利用したインタフェース:ぶるなび

これまで携帯電話や携帯型ゲーム機などの携帯端末ではバイブレーション・振動感覚を表現することは出来ましたが, 「牽引力」(引っ張ったり押したり)を表現することはできませんでした。

この理由は,力覚(手応え)を生成するためには支点が必要となりますが,携帯端末はどこにも固定されていないため,空気噴流や磁力を使う以外に物理的に実現することが不可能でした。

そこで、人間の感覚特性,非線形性を利用して擬似的に牽引力を錯覚させる手法を提案しています。

人間は速い動きには敏感である一方,遅い動きは知覚しにくい,という特性を利用できないか、という考えのもと, 「短時間の大きな加速度」と「長時間の小さな加速度」を周期的に繰り返す装置を作成しました。

この装置は物理的には2方向(たとえば前と後ろ)に力が発生しますが,この装置を持つと上述の非線形性により, 1方向の力として知覚してしまいます。

この研究は擬似力覚と呼ばれるもので、人間の錯覚現象を利用して身体運動を生起させます。

従来の力覚提示装置というものは大型で高価なものでしたが、本デバイスではそれらの課題点を克服しています。

僕も体験したことがあるのですが、単純にデバイスが振動しているだけなのに本当に手を引っ張られているかのような感覚が生じます。

振動としては、偏加速度振動というもので、引っ張る方向に早く、戻る方向にゆっくり戻る振動を提示することで引っ張る方向のみに振動を知覚してしまうという原理です。

近年では、このような人間の錯覚現象を利用した研究も広く進められています。

まとめ

今回は、VRの研究に関して紹介していきました。

VRでは今まででは体験することが難しかった世界を、簡単に実現できる可能性を秘めています。更にVRに触覚を組み合わせることでよりリアルなバーチャル世界を創造出来ます。

10年前には普及していなかったスマホは今では誰でも持つ世界になっています。同様に、VRも10年後には1人1台VR機器を持つ世の中になっていると考えられます。

そこにはもっとワクワクする世界が広がっていると想像できます。

皆さんもぜひ機会があればVRの世界を体験してみてくださいね!

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