バ ー チ ャル リア リテ ィ にお け る感覚情報 の統合 と競合 井須 尚 紀 三重 大 学大学 院 工 学研 究科情報 工 学専攻 1.は じめ に 今 日の デ ィ ス プ レイ 装 置や 映 像 技 術 の 著 し い 発 達 に よ り、 映 画 や ゲ ー ム な ど、 身 近 な と ころで 3 次 元 映像 を見 る ことが で き る。 3 次 元 映 像 は 高 い 臨 場 感 を与 え るが 、 そ の 一 方 で 視 覚 性 動 揺 病 を誘 起 し不 快 感 を 引 き 起 こ し易 い [ 1 ] 。視 覚 性 動 揺 病 とは 、 臨場 感 の 高 い 映 像 を 見 た とき に、 自分 の 体 は動 い て い な い に もか か わ らず 動 い て い る よ うな 感 覚 が 生 じ、 前 庭 ―視 覚 間 の 感 覚 矛 盾 に よ って 不 快 感 が 生 じる もの で あ る。 今 後 、 映 像 技 術 は 更 な る発 展 を遂 げ 、 よ り臨 場 感 の 高 い 映 像 と接 す る機 会 が 増 え て 視 覚 性 動 揺 図 1 映 像の構成 病 が 発 症 す る 可 能 性 も増 加 す るで あ ろ う。 視 覚 性 動 揺 病 の 発 症 を 防 ぐた め に、 そ の 原 あ るか 近 景 に あ る か とい う奥 行 き知 覚 の 影 因 を解 明す る ことが必 要 で あ る。 響 に加 え 、 可動 物 体 / 固 定 物 体 とい う物 体 O h m i e t 州. [ 2 ] は背 景 に運 動 刺激 が あ る と の可 動 性 の 認 識 や 上 下方 向 の 認 識 が 視 覚 性 自己 運 動 感 覚 が 起 こ り易 い こ と を明 らか に 動 揺 病 の 発 症 に どの よ うな 影 響 を与 え る か して い る。 これ は 、 視 野 上 で の 背 景 の 動 き を明 らか にす るた め 、 以 下 の 2 つ の 実 験 を は 自己 の 運 動 に よ って 生 じる と認 識 され る 行 った[ 3 , 4 , 5 ] 。 た め と考 え られ る。 同 様 に 推 測 す る と、 映 像 上 に 動 く こ とが な い と認 識 され る 固定 物 体 ( 例え ば 建 物 や 木 ) が あ る と き 、 そ の 固 定 物 体 が 視 野 上 を動 く と、 動 い て い る の は 固 定 物 体 で は な く 自分 だ と い う経 験 が 自己 運 動 感 覚 を 生 じ させ 、視 覚 性 動 揺 病 を発 症 し 一 易 い と考 え られ る。 方 、可 動物 体 ( 例え ば ボ ー ル や 鳥 ) が動 いた とき に は、 た とえ遠 景 で 動 い た と して も、 自分 が 動 い て い る の で 2,実 験 I 2.1 方 法 実 験 は 、 ス ク リー ン 以 外 の 反 射 物 をで き るだ け少 な く した 暗 室 で 行 った 。 パ ー ソ ナ ル コ ン ピュ ー タ 4 台 (./1pple Polver Mac G 4 ) に よ って描画 した映像 を、右 目用 2 台 、 左 目用 2 台 の 計 4 台 の プ ロジェ クタ ( V i c t o r は な く物 体 の 動 き と認 識 され 、 固定 物 体 が D B ヽ G l l ) か ら偏 光 板 を透 過 させ て偏 光 用 4m)に 投影 ス ク リー ン ( 縦 2 . 4 5 m 、 横 6 。 動 い た 場 合 と比 べ て 視 党 性 動 揺 病 を発 症 し した。 被 験 者 をス ク リー ンか ら約 2 . 5 m 離 に くい と予想 され る。 れ た位 置 に座 らせ 、 偏 光 眼 鏡 を通 して 映 像 そ こで 、 本 研 究 で は 、 運 動 刺 激 が 遠 景 に ( 視野角 1 0 0 ∼1 1 0 °) を 正 視 させ た。 映 像 の 画 角 は 1 0 0 ° と し、 図 1 の よ うに 遠 景 ( 約 1 5 m ) お よび近 景 ( 約 2 m ) に 可 動 物 体 あ る い は 固 定 物 体 を配 置 し、 い ず れ か 一 方 を 2 軸 まわ りに回転 させ た。 可動 物 体 に はサ ッカ ー ボ ー ル や 紙 風 船 な どの 上 下 (a)2口 5 方 向 の な い 球 状 の 物 体 、 固定 物 体 に は公 園 下 方 向 の あ る 物 体 を用 遊 具 や 建 物 な どの _ 上 2 自 い た 。 映 像 の 種 類 は 、近 景 / 遠 景 、 可 動 / 塁 顕 飢 滉 ろ 号暇 櫓罷 ぽ 1 つ の 映像 の 長 さは 4 5 秒 と し、映像 と映 像 1口 5 1 目 5 度 。日 の 間 には 1 5 秒 の 間 隔 を設 けた。連続す る 2 2を 毬胡三ω 宗 乙 圏ア縄益た 対 比較 法 ( 2 ∼ + 2 の 5 段 階) を 用 いて 評 し 1・ 5 ょ魯 ?狩 と を 、 ザ 居 汗 讐 昏 苫 嵩 呈 魯 監亀 5じ セ ッ シ ョン を 1回 の実 験 で行 った 。 被 験 者 数 は 男性 1 8 名 、女 性 1 4 名 の 合 計 3 2 名 で 、 2 1 度 0.5 総試行 数 は 2 , 8 8 7 回 で あつた。 0 2.2 糸吉舅 融 範疇判 断 の 法則 と Thurstoncの比較判 断只」 に基 づ き 、 自 己運 動 感 覚 と不 快 感 の 強 度 を 距 離 尺度化 した結果 を図 2に 示す 。 Ohmi ct】.[2]と同様 に、運 動刺 激 が遠 景 にあ る 場 合 (図 2a,bの 図 2 3次 元映像によつて生 じた 自己運動感覚と不快感の強度 奥 側 )に は近 景 に 手 前 側)に 比 べ て 自 視 野 上 を動 く物 体 が 遠 景 / 近 景 に あ る こ 己運 動感覚 お よび不快 感 の 強度 が高か った。 一 方 、運 動刺 激 が 固定 物体 で あ る場 合 (図 との違 い よ りも、 固定 物 体 / 可 動 物 体 で あ る こ との違 い の 方 が 、 自己 運 動 感 覚 や 不 快 右 側 )に は、 可 動 物体 で あ る場 合 感 の 強 度 に大 きな 差 を 生 じさせ た 。 遠 景 で あ る場 合 (図 2a,bの 2a,bの (図 2a,bの 左 側 )よ り自己運 動感 覚 お よ 可動 物体 が 動 く映像 ( 図 2 a , b の 左 奥 側) び 不 快 感 の 強 度 は 共 に 高 か った 。 これ は 、 よ り、近 景で 固定物体 が動 く映像 ( 図 2 a , b 固定 物 体 は 普 段 動 か な い と認 識 して い る の の 右 手 前 側 ) の 方 が 自己運 動 感 覚 お よ び 不 で 、 固定 物 体 が 視 野 上 で 動 く と 自分 が 動 い 快感 の 強度が 高 くな った。 て い る と感 じる の に対 し、 可 動 物 体 の 動 き また、映像 に静 止物体 が存在す る場 合 ( 図 は 自分 が 動 い て い る の で は な く物 体 が 動 い 2 a の 左 よ り第 1 , 2 , 4 列 ) に は存在 しな い て い る と認識 す るた めで あ る と考 え られ る。 場 合 ( 図 2 a の 左 よ り第 3 , 5 列 ) に 比 べ て 自己 運 動 感 覚 が 抑 制 され た 。 特 に遠 景 に静 止 物 体 が あ る 映 像 の場 合 に 、 そ の 差 が 顕 著 で あ った ( 図 2 a の 手 前 側 ) 。 しか し、 不 快 感 で は 静 止 物 体 の 有 無 の 影 響 は 見 られ な か った。 自己 運 動 感 覚 と不 快 感 の 相 関 を求 め た と ころ、 相 関係 数 は約 0 . 9 1 で あ った。 3.実 験工 3.1 方 法 実 験 I と 同 じ 3 次 元 映 像 シス テ ム を使 用 して 実 験 を行 った 。 3 次 元 映 像 の 遠 景 お よ び 近 景 にそ れ ぞ れ 物 体 を配 置 し、遠 景 の 物 体 は半 径 1 5 ∼ 2 0 m の 球 面 上 を角速 度 2 0 d e g / s で 2 軸 回転 し、 近 景 の 物体 は半 径 2 ∼3 m の 球 面 上 に静 止す る もの と した ( 図 図 4 映 像の例 3 ) 。 映 像 の 種 類 は [ 遠景 3 種 : 可 動 物体 / 5段 階 )を 用 いて 評 価 させ た 。 6回 の 比 較 固定 物 体 ( 上下 方 向 あ り) / 固 定物体 (上 [ 近景 5 種 : 物 体 な し/ 可 動 物 体 / ス ク リー ン上 に 格 子 線 / 固 定 物 体 下 方 向 な し) ] × ( 上下 方 向 あ り) / 固 を 1セ ッ シ ョン と し、3分 の 休 憩 時 間 を設 けて、5セ ッ シ ョンを 1回 の 実験 で 行 った。 総試行 数 は 2,481回 で あ つた。 定 物 体 ( 上下 方 向 な し) ] の 合 計 1 5 種 類 と した。 映像 の 例 を図 3.2 結 果 自己運 動 感 覚 お よ び 不 快 感 の 強 度 を 、 範 4 に 示す 。 これ らの 映 像 を 4 5 秒 ず つ ラ ンダ ム な 順 疇判 断 の 法則 と Thurstoncの比較判 断 の 法則 で 被 験 者 に 注 視 させ た 。 映 像 と映 像 の 間 に に基 づ い て距 離 尺 度 化 した 。 結 果 を遠 景 の は 1 5 秒 の 間 隔 を設 け た 。 連 続 す る 2 つ の 種 類 毎 に色 分 け して 図 5a,bに 映 像 を 1 対 と し、 自己 運 動 感 覚 及 び 不快 感 の 強 度 を S c h e 能 の 一対 比較 法 ( - 2 ∼+ 2 の 物体 が遠 景 で 回転す る と (図 5a,bの 6∼ 10 示 す 。 固定 お よび 11∼ 15)、可 動物体 の 回転 (図 5a,b の 1∼ 5)に 比 べ て強 い 自己運 動 感覚 と不快 感 を発 生 させ た (P<0,05)。 また 、 上 下 方 向 の あ る 固定 物 体 の 回転 移 動 (図 5a,bの 11∼ 15)は 上 下 方 向 の 無 い 固定 物 体 (図 5 a,bの 6∼ 10)に 比 べ て 自己運 動 感覚 お よ び 不 快 感 を増 大 させ た (P<0.05)。 な お 、 可 動 物 体 /固 定 物 体 の 認 識 の 差 は 上 下 方 向 の 認 識 の 差 よ りも 自己運 動 感 覚 へ の 影 響 が よ り大 き く、 不快 感 に 関 して は 同程 度 の 影 図 3 3次 元映像の概念図 響 が 見 られ た 。 この こ とか ら、 固定 物 体 で ６ 無 は 自己 運 動 感 覚 強 度 に は影 響 を与 え た が ０ にお い て は 、 静 止 物 体 か らは 自分 は 動 い て ０ ０ ２ 自 己４運動 感 覚強０度 不 快 感 に は影 響 しな か った 。 自己運 動 感 覚 い な い と い う情 報 が 得 られ 、 動 いて い る物 体 か らの 情 報 と打 消 しあ つ て 自己 運 動 感 覚 が抑 制 され た と考 え られ る。 一 方 、 不 快 感 で は 、 静 止 物 体 に よ っ て 与 え られ る 視 覚 か -02 らの 情 報 は 、 自分 が 静 止 して い る と い う平 不快 感 に は影 響 を与 え な か った と考 え られ ０ ０ ６ ４ ２ 衡 感 覚 か らの情報 と矛盾 を起 こさ な い た め 、 ０ 不快感 強 度 08 る。 実験 Iで は 固定物体 に上下 方 向 の あ る も の を用 い た た め 、 固定 物 体 が 動 く と映 像 空 間 で の上 下 方 向 が 変 化 す る こ と にな る。 そ の た め 、 固定 物 体 / 可 動 物 体 と い う認 識 に 加 え 、 上下 方 向 の 変 化 の知 党 が 自己運 動 感 図 5 自 己運動感覚と不快感の強度 覚 お よ び 不 快 感 を よ り強 め る こ とに な っ た あ る とい う認 識 は 上下 方 向 の 認 識 に比 べ て 、 自己 運 動 感 覚 を強 め る ほ ど に は 不 快 感 を強 が考 え られ る[ 1 ] 。 一 方 、 実 験 Ⅱよ り、 可 動 物 体 / 固 定 物 体 め な い と考 え られ る。 また 、遠 景 で 可動 物 の 認 識 の 差 が 上下 方 向 の 有 無 の 差 に 比 べ 、 1 ∼5 ) 、 近 よ り自己 運 動 感 覚 に 影 響 を及 ぼす こ とが 示 景 で 上 下 方 向 の な い 固 定 物 体 が 静 止 して い され た。 この 結 果 は 、 我 々 が 映 像 を 見 て 自 る映 像 ( 図 5 a , b の 4 ) は そ の 他 の 映像 ( 図 己運 動 感 覚 を感 じる に は 、 映 像 に含 まれ る 1 ∼3 , 5 ) に 比 べ て 自己運 動感覚 お 物 体 の 可 動 性 の 認 識 が 大 き く影 響 して い る こ と を示 して い る。 一 方 、 不 快 感 の 強 度 に 体 が 移 動す る とき ( 図 5 a , b の 5a,bの よび不快 感 をよ り強 く誘 起 した。 は物 体 の 可動 性 と上 下 方 向 の 認 識 とで は 同 4.考 察 程 度 の 影 響 が あ つ た 。 この こ とか ら、 固 定 実 験 I に よ り、視 野 上 を動 く物 体 が遠 景 物 体 で あ る と い う認 識 は 、 自己 運 動 感 覚 を / 近 景 に あ る とい う違 い よ りも、 固 定 物 体 / 可 動 物 体 で あ る とい う違 い の 方 が 、 自 己 強 め る程 に は 不 快 感 を強 め な い と考 え られ る。 例 え ば映 画 や ゲ ー ム にお い て 、上 下 方 運 動 感 覚 や 視 覚 性 動 揺 病 の 強 度 に大 きな 差 向 が 頻 繁 に変 化 す る よ うな 映 像 を 見 る よ り を生 じさせ る 結 果 が 得 られ た 。 遠 景 か 近 景 は 、 固定 物 体 で 上 下 方 向 の 認 識 が 出 来 な い か と い う奥 行 き の 知 覚 よ り、 物 体 が 固定 物 も の が 映 し出 され た 映 像 の 方 が 、 少 な い 不 体 か 可 動 物 体 か と い う経 験 に基 づ く認 識 の 快 感 で 自己運 動 感 覚 が得 られ る と思わ れ る。 方 が 、 視 覚 性 動 揺 病 に大 き く影 響 を 与 え て 不快 感 を低 く抑 え つ つ 、 出 来 る 限 り強 い 自 い る と考 え られ る。 己運 動 感覚 が 得 られ るよ うにす るため には、 自己 運 動 感 覚 と不 快 感 の 強 度 の 間 に は強 い 相 関 が 見 られ た 。 しか し、 静 止 物 体 の 有 上 下 方 向 が 感 じ られ な い 映 像 を用 い れ ば よ い と言えよ う。 さて 、遠 景 で可動物 体 が動 い た場 合 には、 自己 運 動 感 覚 や 不 快 感 は遠 景 が 固定 物 体 の 参考 文 献 [1] Isu N, Matsumoto T, and Aoki R; Rotttion of subicctiVe vcrtical is an 場 合 ほ ど強 く誘 起 され な いが 、 近 景 で 上 下 ilnportant 方 向 の な い 固 定 物 が 静 止 して い る場 合 に の ttctor visuaHy―induccd of motion sickness, J Gravit Physiol, 7: 85- み 自己 運 動 感 覚 や 不 快 感 を増 大 させ る結 果 86,2000. が得 られ た ( 図 5 a , b の 4 v s . 1 ∼ 3 , 5 ) 。 回 定 物 体 は 本 来 地 面 な ど に固 定 され て い る た め 移 動 しな い もの と認 識 され るが 、 上 下 方 向 の な い 固定 物 体 が 近 景 で 静 止 して い る と き に は 自分 と 一 体 化 して 移 動 す る、 つ ま り 自分 に 固 定 され て い る と認 識 され る こ とが 考 え られ る。 近 景 を 自分 に 固定 させ て 共 有 す る 空 間 を広 く認 識 す る こ と に よ って 、 自 [21 0hmi M, HOWard IP and Landolt JP; Circular vection as a 的rcground―background ftlnction of rclationships, Pcrccption, 17:5-12,1987. 一 [ 3 ] 大 谷 昌代 , 川 瀬 智 仁 , 森 駿 朗 , 桝 井 文 人 , 河 合 敦 夫 , 井 須 尚紀 ; 3 次 元 映 像 にお け る物 体 認 識 が視 覚 性 動 揺病 の 己 運 動 感 覚 や 不 快 感 が 増 加 した と考 え られ 発症 に与 え る影 響 , 情 報処理 学 会 第 6 8 回全 国大会 講演 論文集 2 , 3 8 7 - 3 8 8 , る。 これ に対 し、 近 景 が 上 下 方 向 の あ る 固 2006. 定 物 体 の 場 合 は地 面 へ の 固定 の 認 識 が 強 く、 一 自分 との 体 化 は起 こ りに くい と思 われ る。 5. せ おオ〕りに 本 研 究 で は 、 3 次 元 映 像 にお い て 、遠 景 / 近 景 と い う奥 行 き知 覚 に加 え 、 固 定 物 体 / 可 動 物 体 と い う物 体 の 可 動 性 認 識 や 上 下 方 向 の 認 識 が 視 覚 性 動 揺 病 に与 え る 影 響 を 検 討 した。 実 験 の 結 果 、 近 景 / 遠 景 の 奥 行 き知 覚 よ りも可 動 / 固 定 物 体 とい う経 験 的 な 物 体 認 識 の 方 が 視 覚 性 動 揺 病 に大 きな 影 響 を与 え る ことを 明 らか に した。 ま た 、 上 下 方 向 の な い 固定 物 体 は 、遠 景 にお い て は 本 来 の 固定 物 と して 認 識 され る の に 対 し、 近 景 にお い て は 自分 に固 定 され 一 る との認 識 が 強 い と考 え られ た 。 方 、 上 下 方 向 の あ る 固定 物 が 近 景 で 静 止 して い る 場 合 に は 、 自己 運 動 感 覚 や 不 快 感 が 抑 制 さ れ た 。 上 下 方 向 が 変 化 しな い こ とが 視 覚 性 動揺病 を強 く抑 制 した もの と思われ る。 一 [ 4 ] 大 谷 昌代 , 川 瀬 智 仁 , 森 駿 朗 ) 桝 井 文 人 , 河 合 敦 夫 , 井 須 尚紀 ; 視 覚 対 象 物 の可 動性 認 識 が 視 覚性 動 揺病 の 発 症 に与 え る影 響 ) 2 0 0 5 年 電子 情 報通 信学 会 基 礎 ・境 界 ソサ イ エ テ ィ 大 会 議 演 予 稿集ゥA - 1 8 - 5 , 2 0 0 5 . [ 5 ] 大 西 邦 光 , 大 谷 昌代 , 桝 井 文 人 , 河 合 敦 夫 , 井 須 尚紀 ; 視 覚 対 象 物 の 可 動 性 及 び 上下 方 向 の 認 識 が視 覚 性 動 揺 病 に 及 ばす 影 響 , F I T 2 0 0 6 第 5 回 情 報 科 学 ー 技 術 フ ォー ラム 般 講 演 論 文 集 2, 305-306,2006.
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