![背景(1/2) - Virtual Reality
VR体験は触覚提示を行うことで臨場感などが向上
振動子や超音波を使った提示手法が研究されている
アクションゲームで必要なVR触覚技術
ユーザの身体の広範囲に対する力覚
ゲーム独自の強烈な衝撃
2
触覚
• 触り心地
• 質感
• 柔らかさ
• etc…
ゲームでの触覚
• 腕や胴体など
への力覚
• 魔法や
銃撃の衝撃
• etc…
[1]ドラゴンクエストVR – VR ZONE SHINJUKU,
入手先https://vrzone-pic.com/shinjuku/activity/dragonquestvr.html (閲覧日: 2019-6-10)
ドラゴンクエストVR[1]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
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- 2. 背景(1/2) - Virtual Reality VR体験は触覚提示を行うことで臨場感などが向上 振動子や超音波を使った提示手法が研究されている アクションゲームで必要なVR触覚技術 ユーザの身体の広範囲に対する力覚 ゲーム独自の強烈な衝撃 2 触覚 • 触り心地 • 質感 • 柔らかさ • etc… ゲームでの触覚 • 腕や胴体など への力覚 • 魔法や 銃撃の衝撃 • etc… [1]ドラゴンクエストVR – VR ZONE SHINJUKU, 入手先https://vrzone-pic.com/shinjuku/activity/dragonquestvr.html (閲覧日: 2019-6-10) ドラゴンクエストVR[1]
- 3. 背景(2/2) - VRゲームの触覚提示手法 EMSを利用した広範囲への力覚提示の手法[2] 広範囲へ力覚を提示可能 ドローンを用いた衝撃を与える手法[3] 装着型デバイスの上からも提示でき相乗効果が狙える 空気をユーザに撃ち当てて力覚と衝撃を与える手法 装着型デバイスの上からも提示でき相乗効果が狙える 時間的制御が容易 本研究では空気を利用した提示手法に着目した 3 [2] Pedro Lopes, et al. Adding Force Feedback to Mixed Reality Experiences and Games using Electrical Muscle Stimulation. In Proceedings of the 2018 CHI. ACM, New York, NY, USA, Paper 446, 13 pages. [3] Matthias Hoppe, et al. VRHapticDrones: Providing Haptics in Virtual Reality through Quadcopters. In Proceedings of the 17th International Conf (MUM 2018), Slim Abdennadher and Florian Alt (Eds.). ACM, New York, NY, USA, 7-18.
- 4. 関連研究 – AIREAL[4] 空気砲型デバイス 4 デバイスを装着する必要がない 力覚や衝撃を提示可能 連続的な提示ができない 提示の威力が微弱 提示範囲が狭い 課題長所 [4] Sodhi, R., Poupyrev, I., Glisson, M. and Israr, A.AIREAL: Interactive Tactile Experiences in Free Air, ACM Trans. Graph., Vol. 32,No. 4, pp. 134:1-134:10(online), DOI: 10.1145/2461912.2462007 (2013). t 衝撃の強度 物体衝突 レーザー
- 5. 関連研究 - 没入型三次元風覚ディスプレイ[5] ブロアを使った風覚提示デバイス 5 課題長所 [5]宮下芳明，小坂崇之，服部進実： 没入型三次元風覚ディスプレイのためのコンテンツ開発， 日本バーチャルリアリティ学会論文誌，Vol. 12, No. 3, pp. 315-321 (2007). 連続的な提示が可能 時間応答性が低い 空間的分解能が低い 物体衝突 レーザー t 衝撃の強度
- 9. デモ動画 9
- 10. 評価実験 – 目的と手順 実験の目的 気流噴出を利用した衝突感覚提示の適切度調査 実験内容 被験者は衝突感覚を持つ4種類のVR環境を体験 体験直後にアンケートを2種類実施 1. 4種類の体験の嗜好調査 2. VR体験の感想(自由記述) 実験人数 20代の男性8名 10
- 11. 評価実験 - 用いたVR環境 実験で用いたVR環境 11 実験1 雪玉を投げ当てられる 実験2 岩を投げ当てられる 実験4 レーザーに貫かれる実験3 エネルギー弾に当たる t 衝撃の強度 t 衝撃の強度 t 衝撃の強度 t 衝撃の強度
Editor's Notes
- (ノートのサイズを調整すること) Blastnel: 気流噴出を利用した衝突感覚提示デバイスの提案と題しまして，東京工科大学の新井貴紘が発表します．
- 背景です． VR技術を利用したコンテンツでは，適切な触覚提示を行うことで臨場感などが増し，体験の質が向上すると知られています． そのため，振動子や超音波を利用し，ユーザに触覚を提示する手法などが研究されており，仮想空間の触覚を再現しようと取り組まれています． 本研究では，このような触覚提示技術をアクションゲームに応用することで，ゲームの臨場感などを向上させる場合に注目しました． 触覚は，日常的に知覚する「触り心地」や「質感」といった表面的なものや，「柔らかさ」のような抗力や力覚を含んだものがあります． 一方で，ゲームでプレイヤーが頻繁に認識する触覚としては，手足や胴体などといった「比較的広い範囲に対する力覚」や，魔法・銃撃などといった「強烈な衝撃」などがあげられます． このような，ゲームで頻繁に登場する触覚たちを再現するには，これらの要件を満たせるデバイスであれば望ましいと考えられます． ** めも // ゲームでの触覚の特徴は「強さ」のことなので言及する // 目的が異なるってのはどうなの？ぶつけたり引っ張ったりが必要なんじゃないの？ // レイアウト考え直す
- そこで，先ほどの要件を満たせるデバイスとしては，EMS，ドローン，気流噴出などの手法を用いたデバイスが考えられます． 例えば，筋電気刺激であるEMSを利用して力覚を提示する手法では，腕などの動きを操作することで，比較的広範囲に力覚の提示を行うことができます． ドローンを用いた手法では，直接ぶつけることで衝突感覚などを与えたり，ユーザを引っ張ることで浮遊感覚を提示することができます． 中でも空気をユーザに発射する手法は，装着型のデバイスを着用しているユーザにも触覚提示を行える点や，触覚提示の位相や時間的制御などを操作しやすい点など多数の長所があります． そこで，本研究では空気をユーザに発射する手法に着目しました． ** めも // 図も入れる
- 課題設定のために，空気を利用した先行研究を二つ紹介します． 一つ目の関連研究はsodhiらのAIREALです． 動画を再生します． ** AIREALは空気砲のようなモデルのデバイスとなっています． 動作すると，デバイスに取り付けられているスピーカーが収縮し，筐体内部の空気を押し出すことで空気の渦輪を発射します． これを用いることで，ユーザにデバイスを装着させることなく触覚の提示をすることができます． しかし，これをアクションゲームに応用する場合に，いくつかの課題が存在します． 右のグラフは、縦軸でユーザが感じる触覚の強度を，横軸で時間を表しています． ** 例えば，VR空間でユーザへ物体が衝突した場合，瞬間的に触覚提示を行うことが可能ですが， ** このような，レーザーに貫かれたりといった継続的な触覚を提示する場合には，パルスの連続で表現せざるを得ないと考えられます． また，ユーザに与えられる触覚提示の威力が弱い点や，撃ち出した空気の渦輪程度の範囲にしか提示を行えない点などが課題として考えられます． ** めも // 参考文献の番号 // 動画が再生できない // 位相制御の話とかパルス制御の話がほとんどない // 課題からサイズを大きくすると，利点もあるけど解像度が下がるよね // 動画の再生をとめて
- 次にブロアファンを球状に配置し，独立に駆動させることで風覚を提示する風覚ディスプレイです． このデバイスでは，ブロアを用いることで風覚を再現します． 提示の継続時間は調整可能で，長時間の風覚提示を行うこともできます． 論文中では，頭部や上半身に対する風覚の認知度について評価実験を行い調査しています． 課題としては，ユーザへ風が到達するまでに時間がかかったり，ファン駆動時の遅延など，時間応答性に関する点が述べられています． また，風覚だけでなく，触覚提示デバイスとしての運用を考える場合，空間的分解能が低いといった課題が考えられます． ** めも // 時間応答性って言葉を使うといいんじゃない // 強さや解像度を上げるのが難しい // 高い強さ，hoge，解像度を持つデバイスなら最高
- 以上の関連研究での課題をまとめます． 右のグラフは，理想の触覚提示の遷移を表しています． ここに先ほどの， ** 空気砲を用いた触覚の遷移 ** ブロアを用いた触覚の遷移をそれぞれ重ねます． 空気砲モデルのAIREALでは，提示の威力が微弱である点や，継続的な触覚の表現が難しい点などを取り上げました． ブロアを用いたデバイスでは，時間応答性に関する課題が解消できず，触覚提示ができません． ** また，アクションゲームでの運用を前提としているため… ** 限られた一点に対して提示を行う場合や… ** 広範囲に提示を行う場合， ** また，位相をずらして提示を行う場合などのように空間的分解能も高める必要があります． ** めも // 右のグラフは関連研究のスライドに乗せたほうがわかりやすい // 範囲の話ししかしてないから，時間差の話とか，衝撃のサイズ，同時提示の場所を表す図を作る // 提示範囲は解像度の話だから言及する，提示範囲 // ブロアの説明が長いから簡潔に // 空間的分解能の説明が一瞬すぎ
- そこで本研究では，圧縮空気を用いて気流噴出を行い，衝突感覚を提示するデバイス，Blastnelを提案します． このデバイスではまず… ** エアタンクへあらかじめ圧縮空気をためておきます． ** そしてここから空気を取り出すチューブと，噴出を制御する電磁弁をエアタンクに接続します． チューブの逆側は，パネルに固定したノズルに接続します． ** ユーザはHMDを装着してパネルのノズル側正面に立ち，視覚刺激を受けます． Blastnelでは… ** 視覚刺激に対応する適切な気流噴出を行うことで，ユーザに衝突感覚を錯覚させます． また，本デバイスでは，これまでの課題に対して… ** 圧縮空気を用いることで，威力が微弱であったという課題を解決し… ** すべてのノズルを電磁弁で制御することで，噴出の切り替えを操作し，時間的制御を実現しました． ** さらに，これらのノズルの先端をパネル面に並べることで，位相を操作するなどの空間的制御も可能になります． ** めも // このデバイスで，課題のどの部分を解決できているのか言及する．ノズルだから増やすことも先端の形状を変えることもできるってのもいう // ノズルを増やすことでさらに表現力が上がる話もする // パネル状に並べる利点の説明が足りない
- 提案するシステムのプロトタイプを作成しました． プロトタイプは図の要素で構成されます． ** まずは電気回路部分で電磁弁を開閉させて気流の噴出を制御し， ** PCでHMDとヘッドホンの出力をそれぞれ制御しています． VRアプリケーションはUnityを用いて作成しました． ** エアタンクには事前に0.6MPaの圧縮空気をためておき，電磁弁が開くとユーザの胸部部分にあるノズルから気流を噴出するよう接続してあります． ** このプロトタイプでは図のように，ユーザがノズルの正面に立ってもらってから動作させます． 動作するとユーザは，VR映像に対応した気流噴出を胸部に受け，衝突感覚を体験することができます． ** めも NCヘッドホン書く必要あるか？ パネルの正面からの写真も載せたほうがいい
- Blastnelの動作デモです． 動画を再生します． ** 空気が噴出している様子を可視化するために，スズランテープを使いました． これをすべてのノズルに取り付けて，VR環境に対応した気流噴出を行います． … 動画では，左下にVR環境の映像，中央にスズランテープを張り付けたBlastnelのパネルを映しています． (噴出するのを待ってから) このように，ユーザに物体が衝突したタイミングで空気を噴出し，ユーザに衝突感覚を提示します． 映像では，パルスの制御，時間的制御，位相の制御の三つを制御している様子を再生していました． ** めも // 斬撃を実装して，位相が操作で来ている点を紹介する
- 評価実験です． 本デバイスは、気流噴出による物体衝突感覚を提示することを目的としています。 そのため，衝突感覚を提示したときの気流噴出が適切であるか調査することを実験の目的としました． 実験内容は，初めに被験者に，4種類のVR環境を体験してもらいます． すべての体験が終了したのち，2種類のアンケートに回答してました． アンケートでは，体験の良し悪しを回答する嗜好度調査，体験の感想． 以上の2種類で実施しました． また，被験者は8名で行いました． **
- 実験で用いたVR環境です． 今回は4種類のVR環境を用意し，それぞれに適切だと考えられる気流噴出を行いました． 実験で用いたVR環境のキャプチャの動画を再生します． ** 1種類目は雪玉を投げて当てられる環境 ** 2種類目は岩を投げて当てられる環境 ** 3種類目はエネルギー弾を撃ち当てられる環境 ** 4種類目はレーザーに貫かれる環境です． ** また，これらの映像に対応する気流噴出は，グラフの時間制御で実施しました． ** めも
- 嗜好度調査のアンケート結果です。 先ほどの4種類の実験では，グラフのような結果が得られました． 今回実施した実験では，被験者の母数が少ないので正確な分析を行うことができませんでしたが，4種類の体験は総じて好印象であったと結果を得ることができました． 実験2の「石を投げ当てられるVR環境」では一人減ったものの，高い評価を得ることができていました． ** めも
- 次に，体験についてのアンケート調査結果です． 被験者には，VR体験後に自由記述で感想を回答してもらいました． 得られた意見として，「実験2では気流とマッチしなかったように感じた」といった意見や，「実験2が一番衝突感覚を感じた」といった意見などのように，人によってかなり個人差があるように見受けられました． そのため，硬そうな物体が衝突するといった衝突感覚に関しては，さらに詳細な実験を行う必要があると考えました． ほかにも，「いろいろな方向から気流噴出を行えるようなれば，さらに良い体験ができる」といった性能に関する意見も得ることができました． 多角度からの提示が可能になると，正面と背面から時間差で気流を噴出し，貫通感覚を提示することなどが可能になると考えられます． そのためこれも今後の検討事項としました． **
- これらのアンケート結果から，読み取れる傾向を考察します． 嗜好度調査では，全体を通して好意的な結果を得ることができました． しかし，特に好印象であったり，悪印象であった衝突感覚は特定することができませんでした． そこで，これらは被験者を増やした実験を行うか，各環境を細分化し詳細な調査を行う必要があると結論付けました． 体験に関するアンケート結果からは，硬そうな見た目の物体を投げ当てられた場合に個人差が大きいことが判明しました． また，パネル部分の個数を増やしたり，1面に配置するノズルの数を増やすといった，機能の拡張を実装することで，より体験の質を向上させられる可能性があると結果を得ることができました． **
- まとめです． 気流噴出を用いた衝突感覚提示デバイス，Blastnelの提案をしました． また，Blastnelのプロトタイプを製作し，評価実験を行った結果，全体を通して好意的な評価を得ることができました． 今後はさらにVR環境を増やし，詳細な調査を行う必要があります． 以上で発表を終わりにします．
- 最後に，今回の4種類以外でプレイしてみたいVR体験に関してアンケート調査を行いました． 一番多かったのは「クレバスに落ちる感覚」や，「パラシュート降下」などといった，落下に関する感覚を含んだ体験でした． 次に，「銃で撃たれたり，槍で突き刺される」，などといった，身体を貫通する感覚を含んだものが多く見受けられました． 特に興味深かったのは，アンケート結果の中で，「温風を利用して炎を吹きかけられる体験」をしてみたいといった意見があったことです． 噴出する空気自体に，温度や香りといった付加価値を施すことで，さらに提示できる感覚が多くなると考えられます． よって，今後はこれらの結果を参考にして，より詳細な調査を行っていくこととしました． ** めも 一つ目，研究の目的にそこまで沿ってないから説明に時間使いすぎてもって感じがある
- 以上の関連研究での課題をまとめます． 右のグラフは，仮想空間の状態に対応した，理想の遷移と，ブロア，空気砲を用いた場合の遷移です． ブロアを用いたデバイスでは，ファンの回転が最高速度に至るまでのラグや，停止するまでのラグがあるため瞬間的な触覚提示ができません． 空気砲モデルのデバイスでは，提示の威力が微弱のため，ゲームにありがちな物体衝突やレーザーなどといった強烈な触覚を再現するには強度が足りません． また，触覚を提示できる範囲が狭いため，これも改善の余地があります． ** めも 右のグラフは関連研究のスライドに乗せたほうがわかりやすい 範囲の話ししかしてないから，時間差の話とか，衝撃のサイズ，同時提示の場所を表す図を作る