Shikoku University Academic Repository / 四国大学機関リポジトリ

武市, 泰彦

タケイチ, ヤスヒコ

村上, 涼

ムラカミ, リョウ

Evaluation of Children’s Threading Activities Using Lacing Boards

川村, 基

カワムラ, ハジメ

Concerning the Unification of Accounting Standards of Non-profit Corporations in Japan -In Reference to Accounting Standards for Small and Medium-Sized Entities-

鈴木, 浩二

スズキ, コウジ

現代企業の会計ディスクロージャーに関する一考察ー大王製紙の事例研究を中心としてー

尾崎, 圭司

オザキ, ケイジ

細川, 康輝

ホソカワ, ヤステル

鈴木, 直美

スズキ, ナオミ

高橋, 啓子

タカハシ, ケイコ

川端, 紗也花

カワバタ, サヤカ

English

Menu Planning Support System -Development and Evaluation of Prototype Version-

横関, 恵美子

ヨコゼキ, エミコ

Yokozeki, Emiko

A Study on the Construction of a Stress Index Model for Detecting and Analyzing Minute Reactions of Patients with SMID（Severe Motor and Intellectual Disabilities）

辻岡, 卓

ツジオカ, スグル

戸川, 聡

トガワ, サトシ

下坂, 剛

シモサカ, ツヨシ

１．はじめに
近年，仮想現実技術（VR : Virtual Reality）が注
目されている。従来よりコンピュータ内に構築し
た環境をユーザに提示するに際し，没入感を伴う
手法は多数提案されてきた。例えばプラネタリウ
ム状の全周天（上方１８０°）に映像を投影する，偏
光眼鏡を着用することにより立体感を提供するな
どが挙げられる［１］。それら手法の１つとして
Head Mount Display（HMD）がある。従来提供
されてきた HMDは左右の眼それぞれに対応した
映像を提供することで立体感を演出することが主
たる目的であった。しかし，近年の HMDはセン
サーの小型化により頭部の向き・動きを補足
（ヘッドトラッキング）できるようになったこと
から真の全周天（３６０°）を閲覧することが可能と
なった。HMDにより提供される立体（３D）と３６０°
を兼ね備えた映像は VRの没入感を大きく向上さ
せることに成功している。
それら HMDを構成するセンサ，画像素子の高
性能化，低価格化により民生用 HMDが普及し始
めている。併せて，PCの高性能化やソフトウェ
アの高機能化により３D Computer Graphics（CG）
や３６０°映像コンテンツ制作の難易度が低下してい
る。これらの状況から HMDを用いた VRの応用
事例が模索されている現状がある。
それら応用事例において未だ実装方法が確立さ
れていない分野に「仮想空間内を歩行移動する」
という状況の提供手段がある。本稿では個人が入
手できる VR環境における最適な歩行インター
フェースを模索する目的で，複数の VR歩行イン
ターフェースを比較分析する。その一環として歩
行インターフェースを独自に実装・試用する。本
稿ではまず既存の VR製品およびサービスを紹介
し，次に VR空間内における歩行移動の難しさに
ついて述べる。その後これらの現状を受けて VR
に応用可能な歩行インターフェースについて取り
上げるとともにこれらを実装後，試用した結果に
研究ノート
仮想現実環境における歩行インターフェースの検討
 岡 卓 ・ 戸 川 聡 ・ 下 坂 剛
Walking Interface to navigate in Virtual Reality Environment
Suguru TSUJIOKA, Satoshi TOGAWA and Tsuyoshi SHIMOSAKA
ABSTRACT
This paper explains a walking interface to navigate in virtual reality environment. The
walking interface is to operate the user's movement in virtual reality environment based on
the movement of his/her legs or arms. We have constructed a walking simulation system with
the walking interface. The system provides an immersion of walking to the users.
キーワード：仮想現実（VR : Virtual Reality），没入感，HeadMountDisplay（HMD），歩行イ
ンターフェース
２０１６年１２月８日受付，２０１７年２月２２日最終受付
岡 卓 四国大学経営情報学部
Suguru TSUJIOKA, Member（Faculty of Management and Infor-
mation Science, Shikoku Univ. Tokushima, 771-1192 Japan）
戸川 聡 四国大学情報処理教育センター
Satoshi TOGAWA, Member（Education Center for Information Proc-
essing, Shikoku University, Shikoku Univ. Tokushima, 771-1192 Japan）
下坂 剛 四国大学生活科学部
Tsuyoshi SHIMOSAKA, Nonmember（Faculty of Human Life
Science, Shikoku Univ. Tokushima, 771-1192 Japan）
四国大学経営情報研究所年報 No．２２ pp．２７‐３１ ２０１７年２月
―２７―四国大学経営情報研究所年報 第２２号 ２０１６
ついて述べる。最後に本稿のまとめと今後の課題
について述べる。
２．既存の歩行移動インターフェース
現在，１人称視点で仮想現実環境を体験するコ
ンテンツは多く存在する。なかでも乗り物に搭乗
する，さらにそれを操縦する例は数多い。その理
由として移動の制約が挙げられる。乗り物に搭乗
しているという設定であれば移動を表現するため
には視点の移動を HMDで提供するだけで大きな
効果を得ることができる。このため一般的な椅子
に着座し HMDを装着するだけで没入感を演出で
きる。
一方，例えば現実世界で等身大の人物オブジェ
を前後左右から眺めようとした場合，オブジェを
中心として弧を描くように歩行する状況は頻繁に
ある。このような状況を仮想空間（VR空間）内
に再現する場合，着座では特殊な状況設定（車椅
子で移動等）がなければ深い没入感を得ることは
難しい。このように通常，現実空間内で歩行を要
する状況を VR空間内において再現する場合，
ユーザは立位で歩行状の動作を行うことで VR空
間内における移動を制御するインターフェースが
望ましい。
その歩行インターフェースの実装例の一つは
ユーザが実際に現実空間を歩行することである。
その場合，ユーザの頭部座標および向きに対応し
て仮想空間内の映像を投影することができる。こ
の着眼点から実装を行っている VRデバイスやア
トラクションを以下に紹介する。
HTC VIVE［２］
台湾の HTC社と米国 valve社が連携開発した
VRデバイスである HTC VIVE（以下，VIVE）
はルームスケール VRを提唱している。ルームス
ケール VRでは HMDを装着したユーザが VR空
間に対応した最大５m×５mの空間を自由に移動す
ることが可能である。これを実現するために赤外
線投射ユニットを上記空間の対角線上に設置する。
またユーザは両手にコントローラを保持すること
で，これらを用いて VR空間内のオブジェクトに
干渉することができる（図１）。これらのゲーム
に対する高い親和性，およびゲーム配信プラット
フォーム Steemを用いて配信されたゲームを
シームレスに実行できるという点からゲーム実行
の際に活用されるデバイスとして著名である。
ZERO LATENCY VR［３］
豪国 ZEO LATENCY社が開発・運営している
ZERO LATENCY VR（以下，ZLV）は東京ジョ
イポリス内において提供されている体感型アトラ
クションである。ゾンビ退治を題材として，最大
６名のユーザが VR空間に対応した２４０平方メー
トルの現実空間を自由に移動することができる。
ZLVのユーザは各人がノート PCを内包する
電源・演算ユニットを背中に背負い，HMDを装
着し，ライフル銃を模したコントローラを両手に
保持する（図２）。演算ユニットを携帯すること
で電源・通信ケーブルの長さにより制限を受ける
ことなく，移動を可能としている。また HMDお
よびコントローラには複数の赤外線マーカが付属
している（図２）。これらを施設天井に設置され
図１ HTC VIVE利用の様子
岡 卓・戸川 聡・下坂 剛
―２８― RIMIS SU，No．２２，２０１６
た１２８基のカメラで認識することで各ユーザの位
置，コントローラの挙動（ライフル銃としてどち
らを向いているか）を取得し，これを各ユーザの
演算ユニットに無線転送している。また位置情報
補足およびユーザの VR画面投影補助のため，施
設の床面にはグリッド線が引かれている。
以上の２例はともに VR空間内での歩行移動イ
ンターフェースとして現実空間での歩行を用いる
ことを可能としている。しかし，VIVEでは HMD
から演算ユニットである PCに接続された電源・
通信ケーブルの長さ，および赤外線投射ユニット
の投射距離の制約から２５平方メートルかの限定空
間から出ることはできない。また ZLVでは施設
に設置のカメラ群，無線通信の採用，電源ユニッ
トの携帯により２５０平方メートルまで歩行移動可
能である空間を拡大している。しかしカメラやグ
リッド線を有する限定空間である点からその広さ
をこれ以上拡大することは現実的ではない。これ
に対し，現実空間の座標軸を固定したまま歩行移
動を可能とするアプローチから開発されたデバイ
スを以下に１例紹介する。
Virtuix Omni［５］
米国 Virtuix社が開発した Virtuix Omni（以下，
Omni）はすり鉢状の歩行面と腰を固定するハー
ネスを有する本体とトラッキング機能を有する専
用シューズからなる歩行インターフェースである。
専用シューズと本体の歩行面は摩擦を大きく低減
する処理が施されており，ユーザは歩行面を滑る
ようにして移動する。その移動時のシューズの挙
動をトラッキングすることで VR空間内での歩行
挙動を再現する。
Omniは現実空間の広さやケーブル長に限定さ
れず VR空間内での歩行移動を可能とする。しか
しその本体重量は１３０kgであり，一度設置すれば
簡単には移動させることができない。HMD着用
時は現実世界での視界が閉ざされる。このため，
現実世界でのユーザの歩行挙動に対して，ハーネ
スで座標を固定するためには必要な重量であると
考えられる。
３．歩行における挙動取得
前章で述べたように VR空間における歩行移動
インターフェースは様々な案が出されているもの
の，どの案も個人・家庭利用において現実的では
ないという現状がある。ZLVと同様の施設を個
人で所有することが現実的でないことは言うに及
ばず，最も省スペースで運用可能である Omniは
その重量が足かせとなり，VIVEは２５平方メート
ルという空間が必要である。
これに対し，足踏みによる歩行挙動を実装した
例がある［６］［７］。これら既存手法はいずれも
HMDのヘッドトラッキング機能を用いてユーザ
頭部の動きを検出することで足踏み挙動推定を
図２ ZERO LATENCYVR利用の様子（［４］より引用）
図３ Virtuix Omni利用の様子（［５］より引用）
仮想現実環境における歩行インターフェースの検討
―２９―四国大学経営情報研究所年報 第２２号 ２０１６
行っている。現実世界でユーザが歩行すると位置
座標が変更されるため，家具や壁に衝突する恐れ
があるため，足踏みによる歩行挙動再現はこの観
点から有益である。しかし通常の足踏みでは頭部
の動きは微笑であるため，静止時との差別化が不
十分である。これに対し，上述の既存手法ではジョ
ギング状に激しく上下に足踏みするまたは足を左
右に大きく開き足踏みすることで頭部の左右動を
生むことで解決している。
４．提案歩行インターフェース
以上を受けて本研究ではより自然な動きで歩行
挙動を検出可能であり，個人・家庭利用が可能で
ある歩行インターフェースを提案する。既存手法
例［６］［７］では HMDのジャイロセンサのみを
用いて頭部の動きを検出している。また VR空間
内での進行方向は HMDの向き，つまり頭部の向
きとしている。このため，視線の方向が進行方向
となるため，進行方向以外のオブジェクトを注視
しようとした場合，いったん停止する必要がある
（図４）。
一方で２章で述べたVIVEのコントローラまた
はスマートフォンの用に小型のジャイロセンサ・
加速度センサを搭載したデバイスを手または足に
保持・装着すれば容易にそれら身体部位の挙動を
検出可能である。これらを用いることでユーザは
歩行時に見られる腕の振りまたは一般的な足踏み
のみで VR空間内における歩行が可能となる。ま
た手足の向きから進行方向を検出することが可能
であるため，進行方向外のオブジェクトを見つつ，
歩行移動することが可能である（図４）。
提案歩行インターフェースを用いたシステムの
システム構成を図５に示す。併せて提案システム
が VR空間をユーザに提示する手順について以下
に示す。
１． 歩行動作前の準備としてコントローラを保
持・装着した状態でユーザの向きを設定する
（キャリブレーション）。
２． 歩行動作（腕を振る，その場で足踏みする）
を開始する。コントローラ内臓のジャイロセ
ンサがユーザの手足の挙動を検知する。
３． コントローラから無線通信により手足の挙
動が PCに送信される。同時に HMD内の
ジャイロセンサ及び位置センサにより頭部の
位置・向きが有線通信で PCに送信される。
４． PCは送信されてきた情報からユーザの向
き・進行速度・視点を基とした映像を HMD
に送信する。
５． HMDが受信した映像を双眼ディスプレイ
に投影する。
図４ VR空間内における歩行ユーザの進行方向
図５ 提案システムのシステム構成
岡 卓・戸川 聡・下坂 剛
―３０― RIMIS SU，No．２２，２０１６
提案システムの試用
コントローラを両手に保持した場合と両足に固
定した場合の２パターンで提案システムの試用を
実施した。以下に各パターンにおいて得ることの
出来た知見を述べる。
両手に保持した場合
歩行時の腕の振りを再現することにより，ユー
ザの思い通りの歩行速度で移動することが可能で
あった。また想定どおり HMDの向きに関わらず，
進行方向を決定することが可能であった。このた
め VR空間内で周辺を見回すことと歩行移動を併
行できた。しかし，これら２動作を併行で行う状
況はあまりないことが解った。特に注意深く見回
す際には多くのユーザが歩行移動を停止するよう
である。また当然であるが歩行動作のために両腕
を用いているため，腕の挙動を歩行以外の入力イ
ンターフェースとして利用できない。
両足に固定した場合
足踏み１回を一歩に対応させることでユーザの
思い通りの歩行速度で移動することが可能であっ
た。また両手保持の場合と同様に VR空間内で周
辺を見回すことと歩行移動を併行できた。
一方で足踏み動作と歩行動作は当初想定してい
たほど似通っておらず，両手保持パターンと比較
して「歩いている」という感覚は弱く感じた。ま
た長時間の利用時には大腿部に激しい疲労を感じ
た。これは足踏み時には膝の上下動が歩行時より
も大きく必要となるためである。
５．まとめ
本研究では VR空間内の歩行移動時に没入感を
高めることを目的として歩行インターフェースを
提案した。提案インターフェースは腕の振り・足
踏み動作を取得することで VR空間内での歩行動
作とする。実装にあたってはユーザの動作検知に
は HTC VIVEのコントローラに内蔵されたジャ
イロセンサおよび加速度センサを用いた。
提案システムの実装・試用の結果，一定の没入
感と視点と進行方向の分離を確認できた。一方で
視点と進行方向分離の必要性の再検討や，足踏み
に代わる歩行代替動作の模索が今後の課題となっ
た。
謝辞
本研究の一部は四国大学附属経営情報研究所よ
り「平成２７年度重点研究テーマ」として助成をい
ただき実施したものである。ここに記し謝意を表
する。
参考文献
［１］平田渥美，and鈴木清明．“３次元ディスプレイの応用
小特集 ３次元ディスプレイ 種々の方式とテレビ
ジョンへの応用．”テレビジョン学会誌 ４１．７（１９８７）：
６１０‐６１８．
［２］HTC VIVE, https : //www.vive.com/jp/
［３］ZERO LATENCY VR, http : //tokyo-joypolis. com/
attraction/１st/zerolatency/
［４］Venture Beat,“Japan is getting a VR zombie-shooting
warehouse”, http : //venturebeat.com/２０１６/０６/０７/
japan-is-getting-a-vr-zombie-shooting-warehouse/
［５］kickstarter，“Omni : Move Naturally in Your Favorite
Game”, https://www.kickstarter.com/projects/１９４４６２５４８７/
omni-move-naturally-in-your-favorite-game/
［６］遊んで航海記，“Oculus Rift CV１との出会いからユニ
ティちゃんになるまでの記録”，http://eyln.hatenablog.
com/entry／２０１６／０５／３１／２３１４３１
［７］Cubic９．com，“Bobbing-Walking”, http://cubic９．com/?
cmd=read&page=Devel％２FOculusRift％２FBobbing-
Walking&word=Oculus
仮想現実環境における歩行インターフェースの検討
―３１―四国大学経営情報研究所年報 第２２号 ２０１６


Walking Interface to navigate in Vertual Reality Environment

Not a member yet