AR

VR・AR技術の適用事例

今回はVR・AR技術の適用事例を勉強して行きます。

まずXR技術の適用分野のカテゴライズを試み、カテゴリーごとに代表事例を紹介します。またVR・AR技術ならではの分野として境界領域の事例にフォーカスし、いくつかの事例を紹介します。

加えて、特にVRは現実を丸々置き換えてしまう力がありますので、心理的な作用にも大きな影響力を持つと考えられ、そのあたりを深く言及している本を紹介させて頂きます。

今回も盛りだくさんになりそうですが、でははじめましょう !

はじめに – XRマーケット概況

残念ながらSuperDataが閉鎖してしまったのでまとまったデータではありませんが、ここ数年のVRヘッドセットの累計出荷台数の動向は、

このあたりを総合すると見えてきますね。

2019年末にPS VRが累積500万台を突破し、Oculus Questがかなり良い売れ行きを見せていましたが、2021年半ばでOculus Quest 2が累積460万台を突破しました。Valve Indexも2019年末の発売当初から期待以上の売れ行きで在庫切れ状態が続いていましたが、引き続き根強い人気を維持しています。

VRヘッドセットのハードウェアに牽引された市場では、ソフトウェアの売上も急拡大しており、Beat Saber, SUPER HOT VR, Walking Dead: Saints & Sinnersなど売り上げを大きく伸ばしているゲームがいくつも出てきている状況です。


一方先行してソフトウェアが牽引してきたMobile ARは、すでに1億ダウンロードを超えているPokemon Goをはじめとして、Jurassic Worlds Aliveなど1000万ダウンロードを超えているタイトルがいくつも出てきている状況で、今後もこの傾向は継続する見通しです。


ARゴーグル系はまだハードウェアが高額すぎるため、当面は研究用途や医療、航空宇宙など特定の分野で販売台数を伸ばすと考えられます。一方軽量のARグラス系は市場拡大傾向で、スマートフォンと連携したソフトウェアビジネスが拡大すれば、一気に販売台数を伸ばす可能性を秘めている状況です。

AR機器はもともと歩き回ることが前提なので当初からスタンドアローンで用いることが前提で作られているものが多いですが、VR機器もInside-Out方式へのパラダイムシフトによりスタンドアローン化が一気に進んでいます。それに伴って薄型軽量化も進んでいくものと予想されます。

XR技術の適用分野

まずXR機器の適用分野をEntertainment/Training & Education/Social Communicationでカテゴライズしてみましょう。

Entertainment

エンタテインメントはゲーム系が中心の世界ですね。体感アトラクション系もここに入りますね。Mobile ARや360度動画のコンテンツもここに括られるものが多いかも知れません。

これまでも、そしてマーケット概況でも、VR・ARゲームやアトラクションにはかなり触れてきましたので、今回は特にEntertainment以外の領域に焦点を当てていきたいと思っています。

Training & Education

VR・ARともにさまざまな訓練や教育に用いることが可能な技術ですが、バーチャルであることが大きなメリットになるという視点では、究極の環境をバーチャルに作りあげそこでトレーニングする世界ですね。命を預かる医療系や頻繁にロケットを飛ばして練習することが難しい航空宇宙系がまず浮かびます。このあたりの事例をのちほど紹介します。

医療系や航空宇宙系に限らず、環境の再現が難しいケースではVRに頼ることになりますが、教育的な側面が強い場面には現実世界に説明や指示を重畳するARの方が向いているケースも多々あります。

また危険な場所事故を再現して職業訓練を行ったり、滅多に起きない災害を再現して避難訓練を行うことにも、VR・ARともに効果的に扱うことが可能です。ただし現状ARのFOVはあまり広くありませんので、より臨場感の高い環境の再現という意味では、VRが向いていると言ってよいでしょう。

総じてコスト削減と環境の再現性がキーワードでしょうか。バーチャル環境や道具の利便性に加えて、何度も繰り返せる再現性が、VR・ARを用いる醍醐味です。

Social Communication

最近では Metaverse(メタバース)と言われることも多いですね。

Metaverse は、英国のSF作家ニール・スティーヴンスンによる1992年の著作『スノウ・クラッシュ』の作中で登場するインターネット上の仮想世界のことで、メタ (meta-) とユニバース (universe) の合成語です。そこから転じて、将来インターネット環境が到達するであろうコンセプトモデルや、仮想空間サービスの呼称としても用いられます。

このソーシャル系ですが、根強いものがありますね。古くからある Second life も続いてますし、HighFidelityなど類似のサービスがいくつも立ち上がっています。

Altspace VRは一旦閉鎖に追い込まれましたが、Microsoftが買収して息を吹き返しましたし、FacebookはFacebook SpacesとOculus Roomsを閉鎖統合してHorizenのβ運用を開始しました。

そんな中、最も受け入れられているのはVRChatかも知れませんね。Virtual Market(通称Vケット)もこの夏に第6回開催で出店数も参加人数も毎回相当数増えています。のちほど簡単に紹介します。

Others

上記以外の領域として、疑似体験やセラピーなどがあげられます。アトラクションやトレーニングのレベルを超えた世界ですね。一部は教育に括ることもできるかも知れません。

疑似体験と言うのは先にあげた災害もありますが、病気や身体障害もあります。VR学会では、白内障緑内障の体験や盲目体験の表現など、体験することによりその病気や障害の見方が変わったり予防意識が向上するようなデモもよく見かけます。

一方セラピーは、特にVRを用いて圧倒的な視覚刺激を与えることにより、傷ついた身体や心を回復させたり、脳に変化を与えることができる事例がいくつも出てきています。視覚刺激が脳に与える影響は、他の知覚に比べてとても大きいと考えられますが、のちほどいくつかの事例を紹介します。

視覚刺激と脳という繋がりでもう一つだけ紹介させていただくと、脳波センサーとVRヘッドセットの組み合わせで、特定の視覚刺激を与えて脳の反応を見ることによって、視覚や脳の異常を検知する事例もあり、強い人工視覚刺激を与えられるがゆえの、医療機器としてのVRも注目されています。

VRChat – Virtual Market


Virtual Marketは、VR法人ヒッキーの船越さんが仕掛けたパラリアル(パラレルワールドとリアルを合わせた世界観)の世界です。こちらはVirtual Market 4の紹介動画ですが、日本の文化や芸術の中での交流が可能な世界で、3Dの圧倒的な美しさがあります。 他の動画も見てみると良いですが、東京タワーやスカイツリー、東京駅が見えたかと思うと、ウルトラマンや金剛力士像があったりと、あるものあるいはあったものの再現とないものの創造の混合が素晴らしい世界です。

歌舞伎座の隣にNetflixや攻殻機動隊のブースがあったり、セブンイレブンではキャラクターとかアイテムが買えたり、ライブ会場で歌えたり、ド派手な電脳ワールドがあったりと、VRならではの世界観がこれでもかという感じで出て来ます。かと思うと、リアルの求人情報の掲示板があったりして面白いです。

ソーシャルは女性がターゲットの面が強いですが、アバターを使ってうまく運用されているように見えるのと同時に、日本文化の発信という側面も強く、海外からの参加者もとても多いのが特徴と言えます。

ビジネスモデルとしては、広告収入、アイテム購入、実物購入をベースに、スポンサーも増えてビジネスショー的な側面も強化され、未来へのポテンシャルを感じさせるイベントです。

課題としては、3Dのバーチャルワールドなので、どうしても負荷が高くなりがちで、クオリティーとデータ量(通信費)のトレードオフ問題はあります。またVRヘッドセットで参加したほうが断然楽しめるので、そこも敷居と言えば敷居ですが、アニメやコスプレなど日本の独特の文化と相性がとてもよい世界観で、可能性を感じますね。

NHK Worldの取材動画もありますが、さまざまな情報が織り込まれているので、頑張って聞き取ってみましょう。

医療系での取り組み

では王道の医療系から紹介しましょう。Unite Tokyo 2019での琉球大学宮城先生の講演「手術革命がUnityから始まっている~VR活用事例と開発」の聴講レポート は、VR・AR技術の医療系への典型的な適用事例と言えます。エッセンスをリストアップすると:

  • 医療で使用する画像は通常2Dであるため,手術の進入部位など詳細手順を認識しにくい
  • しかし,手術に先駆けてVRを用いて3Dシミュレーションを行えれば,手術の進入部位が直感的に判別できる
  • 2012年に開発されたシミュレータNeuroTouchに始まり,世界各地の医療機関にVRを使ったシミュレーションセンターが設置されている
  • 日本ではUnityとHoloLensを用いた医療用VRサービスHoloEyesがすでに提供されている

宮城先生の開発した手術シミュレータは、3Dプリンターによって作成した頭部モデルや触覚デバイスを用いたもので、実際の手術では腫瘍と神経が癒着していることもあるのでシミュレーションどおりに行かないこともあるが、血管の配置や出血の再現にも対応しており、手術のイメージを十分把握し、緊急事態や事故にも備えることができるものだそうです。

また、実際の脳手術は複数の医師が行うケースがほとんどですが,Unity上のマルチプレイヤーネットワーキングによる参加者の複数化が可能となっているそうです。

このように医療系では特にシミュレーション分野でVRは非常に大きな可能性を秘めていて、効果的に活用されつつあります。またもう二つ典型的な事例をあげます。


一つはフィリップスがHololens2を利用して開発中の取り組みで、リアルタイムに患者の生体信号が表示されたり、エコーを当てたらその観測画面がそのエコーを当てている手元に表示されるなど、困難な状況や複雑な手順など非常に緊張を強いられる手術を効率的にサポートするシステムです。


もう一つはクリーブランドクリニックでHoloensを使って実用化されている手術のトレーニングシステムで、病変がどこにあるかを実際に患者の身体にAR画像で投影したり、触覚機能を持つ手術練習台から構成されます。教育現場でより直感的な手術のトレーニングが可能になります。

MirrorTherapy-VR

ここで医療セラピー系への適用例を紹介します。これはMirrorTherapy-VRというもので、身体の一部を事故などで失った人向けのセラピーです。幻肢(あるいは幻影肢)とは、病気や事故で四肢を切断もしくは神経損傷による運動・知覚麻痺を被った患者が、失われた手足がまだ存在していると感じることです。その幻肢が強く痛む疼痛が日常生活を困難にしているケースが多々あるのだそうです。

患者さんの健肢の関節情報を収集し、その情報を元にVR空間にバーチャル健肢とバーチャル幻肢をHMDを通じて提示します。、右手と左手を対称的に動かすゲーム課題を実施し、このとき実際に感じている幻肢もバーチャル幻肢と同じ運動をするつもりで頭の中で動かすような訓練を重ねると、痛みが軽減されていくのだそうです。

VR機器による圧倒的な視覚刺激により、傷ついた身体あるいはそれが引き起こす痛みを効果的に癒すことにもVR技術は役立っています。

航空宇宙系での取り組み

VR・ARの歴史の回で、Tom FurnessさんのThe Super Cockpitを紹介しました。実用化はされず研究用途に留まりはしましたが、軍用機のコックピットの複雑さ、過酷な状況下での航空機の操縦の難しさを物語っていたと思います。

ボーイング社のスターライナー


航空機のコックピットの複雑さに関連する話しとして、ここではボーイング社の取り組みを紹介します。

ボーイング社のスターライナーは、カプセル型の有人宇宙船です。2011年にスペースシャトルが退役して以来、国際宇宙ステーション (ISS) へ宇宙飛行士を運ぶことができるのは、ロスコスモスのソユーズのみとなりました。ソユーズの座席の高騰が続く中、NASAは米国独自で再び有人宇宙飛行を可能にしようと商業クループログラムを発足させ、ボーイング社とSpaceX社の2社に、有人宇宙船の開発および製造を依頼したのです。

このスターライナー宇宙船のISSとのドッキングを有人で行うミッションが2021年に予定されていましたが失敗、現在2022年前半の打ち上げを目指しています。実はここでも宇宙飛行士の訓練にVR技術が活用されています。


こちらはスターライナーのバーチャルコックピットですが、ものすごい数のスイッチ類があります。モニター自体はシンプルに見えますが、メニューがいくつもあり文字も細かく操作は容易ではなさそうです。ここまで細かい文字が多く存在する複雑なシステムだと、要は普通の解像度のVR機器では文字や操作ボタンがはっきり見えないという問題がありました。そこで非常に高い解像度を持つVRヘッドセットを活用しています。

Varjo社のハイエンドVRヘッドセットは、片目につき2枚のディスプレイを使用することで「網膜解像度」すなわち人間の視覚の限界まで詳細な解像度を提供します。従来の有機ELディスプレイの中心エリアにマイクロディスプレイからの高解像度(限界解像度)映像を投影することによって、中心のBionic Display部のFOVは31度、周辺ディスプレイのFOVも100度程度を確保しています。

高額なVRヘッドセットではありますが、その価値は十分あるということですね。ソユーズの座席の価格から比べたら埃のような(しかし高価な)価格の機器で、効果的なトレーニングができるというわけです。残念ながら8月3日に予定されていた打ち上げは延期されましたが、次のチャレンジに期待したいですね。

さて、宇宙ネタでもういくつか紹介したいと思います。

平衡感覚と宇宙酔い

まず若田宇宙飛行士の帰還映像を見てみましょう。これを見ると、帰還した宇宙飛行士は歩けないことがわかります。こちら記事(帰還後に平衡感覚を失う宇宙飛行士にとって、地球での「VR訓練」が強い味方になる)に面白いアプローチが書いてあります。

先ほどのスターライナー宇宙船もそうですが、ソユーズ宇宙船もパラシュートで着陸するタイプの宇宙船です。大気圏内に入るまでは自由落下なので、燃え盛るんですね。宇宙での長期にわたる任務を終えて地球に帰ってくる宇宙飛行士は平衡感覚がひどく失われていて、宇宙船から退去したあともしばらくは正常に歩くことができないのだそうです。

地上では傾斜と並進運動の両方を感知していた内耳が、宇宙では並進運動しか感じとらなくなるため、脳は内耳が発するするシグナルを再解釈しなければならず、その再配置に時間がかかるというわけです。地上から宇宙に出た時の宇宙酔いというのがありますが、その逆もまた存在するわけですね。

この状況を少しでも軽減するために、VRを使った訓練が行われているそうです。というのは、有人による火星への飛行が可能になると、着陸直後にこの状況になることが想定されるからです。

チェッカーボードを描いた透明のグリッドがVRヘッドセットの視界に被せられていて、頭を動かせば視界とともに移動するようになっているものです。普通はふらついて転んでしまうもので、この状況でも転ばずに歩けるように訓練します。めまいや混乱を生じさせたり平衡感覚を失わせたりする、いわゆるVR酔いを逆にうまく利用し、VR酔いが起きやすい状況を作っても酔わないように訓練をするというわけです。とても面白いアプローチだと思いました。

ここに古川宇宙飛行士のインタビュー記事があります。宇宙酔いの話し、帰還後歩けない話し、そして次のトピックにも通じる宇宙に出て感じたことの話しなどが書かれていますので、是非読んでみてください。

オーバービューエフェクト

宇宙から地球を見るとよく人生観が変わると言われますが、「オーバービューエフェクト」と言われる認識の変化です。さきほどの古川宇宙飛行士も、「地球は絶妙なバランスの上に成り立っており、自分達人間もその一部なのだ、地球を大切にしなければ」と言ってましたね。宇宙から地球を眺めることで、地球や地球における人類の立ち位置に対する見方が一変し、地球への畏怖の念と生命への深い理解、そして地球を大切にすることに対して改めて責任感を抱くのですね。

これをVRでもっと手軽に体験させようとしているものがSpaceVRです。こちらの記事(水中で体験する“宇宙遊泳”は、こうしてVRで実現した)でその概要がわかります。

体験に使うアイソレーション・タンクは、死海のように体が浮きやすくなっており、無重力状態に近い感覚が得られます。現在は宇宙から見た地球の撮影済みのビデオ映像を使用しているが、Pumpkin Space Systems製の超小型人工衛星CubeSatからの宇宙映像のライブストリーミングを計画しているのだそうです。


こちらはRICOH THETAで宇宙ステーションから撮影した宇宙の360度動画です。是非見まわしてみてください。これを見ただけでもとても感動しますね !

VRは脳をどう変えるか ?

最後に紹介したいのが、Jeremy Bilensonさんの「VRは脳をどう変えるか ?」です。

心理学者である作者は、鎮痛剤オピトイドの問題に触れ、医療界が注目するVRディストラクション(すなわち痛みに対して気をそらすことによって痛みが緩和される)や、さきほど紹介したMirrorTherapy VRと同様幻肢痛を和らげるVRミラーセラピーの大きな効果について言及しています。さらには、同時多発テロや大震災によって精神的な損傷を負ったPTSD患者を癒すことにも、VRが効果的に活用されている事例が紹介されています。

身体の損傷や精神的な障害などによって混乱した脳を効果的にだまして(言葉は悪いですが、深刻な現実をすり替えたり気をそらせることを強い視覚刺激によって効果的に行うということです)、結果的には人を癒したり感動を与えたりすることにもVRは有効活用されています。

ここではこれ以上深くは触れませんが、この本はVRを心理学者視点で見たものでとても勉強になることが多いので、興味があったら読んでみて下さい。とてもお薦めできる本です。

この本と同じタイトルでの講演動画もあります。資料が映っていないので少しわかりにくいかも知れませんが、この本で取り上げているトピックのいくつかについてご本人が説明されていますので、興味がありましたら見てみてください。

おわりに

今回も少し長くなってしまいましたが、VR・AR技術の適用事例について代表的なものをいくつか紹介しました。

冒頭でXRの市場状況に触れ、適用分野のカテゴライズをしました。具体的にはEntertainment, Training & Education, Social Communicationに大きく分け、また境界にある特殊なものとして疑似体験やセラピー系をあげました。

Socialでは代表としてVRChatを取り上げ、盛況なVirtual Marketを紹介しました。Training & Educationとしては適用事例の王道とも言える医療系と航空宇宙系の事例をいくつかピックアップして紹介しました。加えてセラピー系の例としてMirrorTherapy VRを、また疑似体験の例としてSpaceVRを取り上げました。

そして最後にJeremy Bailensonさんの「VRは脳をどう変えるか ?」を紹介させていただきました。かなり盛りだくさんな内容でしたが、如何でしたか ?

今回触れなかったものにアートがあります。個人的にはVRアートには無限の可能性を感じていますが、この分野が盛り上がるにはもう少し時間が必要かも知れません。最後にいくつかのVR Creation Toolを紹介している動画があるので見てみましょう。


   
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