3分で分かるVRの構造

「VRって一体何？」、「どうして別世界にいるような感覚になるの？」こんな風に感じたことはないだろうか？今回は、VRがどのような影響を私たちの脳に与えているのか3分で解説したい。

この記事では、VRについて以下の3つの項目を取り上げる。
①VRの仕組み
②VRヘッドセットの種類
③VRヘッドセット使用における注意点

VRの仕組み

まず基本知識として、Oculus、Sony、HTC、Samsung Googleなどが開発するVRヘッドセットのセットアップには以下の3つが必要である。

1．パソコンやコンソール、スマートフォン（ゲームやアプリの使用に必要）
2．ヘッドセット本体
3．ヘッドトラッキングやコントローラー、ハンドトラッキングなどの付属品

ユーザーがVRヘッドセットを通じて得られるリアルな体験は、ユーザーにその世界がコンピューターの映像であることを一瞬で忘れさせる。そして、ヘッドギアをつけていたことさえ忘れさせ、あたかも現実にいるかのような感覚にさせるだろう。では、どのようにしてそのような体験を作っているのか。

VRの基礎

Oculus RiftやPlayStation VRのようなVRヘッドセットは、HDMs(ヘッドマウントディスプレイ)と呼ばれる。例え音声やハンドトラッキングがなくてもGoogle Cardboardにスマートフォンを入れ、画面が目の方向を向くように設置すれば、それだけでVRの没入感を味わうことができる。しかし、ハードウェアとして目指すゴールはテレビやコンピューターのようなスクリーン画面を見せるのではなく、3Dバーチャル環境で辺り一面をリアルなサイズで見せること、つまりどこを向こうと見た方向の景色が映るようにすることである。これは、実際に見えている世界の上にグラフィックを重ねるARとは異なる仕組みだ。

映像の映し方には2パターンあり、1つはHTC’s ViveやRiftのように、コンソールもしくはコンピューターからHDMIケーブルを通してヘッドセットに送られるもの。もう１つは、Google’s DaydreamやSamsung Gear VRのようにヘッドセットにスマートフォンを入れて映像を映すものがある。

また、両目にそれぞれ焦点を合わすことで映像が見える仕組みなので、2枚のレンズもそれぞれ異なる2D画像を映しており、それらの角度を調整することによって立体的な3D映像を作り上げている。これは予備知識にすぎないが、映像がフリーズしたり、プレイヤーが酔ったりしないために必要な最小のフレームレート(単位時間当たりに処理できるフレーム数)は約60fpsと言われている。しかし、最近のVRヘッドセットはこの基準を超えていて、Oculusは90fps、Sony’s PlayStation VRは120fpsと言われている。

ヘッドトラッキング

ヘッドトラッキングとはVRヘッドセットを装着したとき見える映像が、顔を見上げれば上がり、見下げたら下がり、左右や頭の角度にも対応できることを指す。6DoFと呼ばれるシステムによって頭の動きを前後、左右、上下に検知したものを、コンピューターはxyz軸で描く仕組みになっている。ヘッドトラッキングシステムの内部は、ジャイロスコープ、加速度計、磁力計などいくつかの要素で構成される。

Sony’s PSVRは、360°どこを向いてもヘッドトラッキングができるよう、ヘッドセット内に9つのLEDが入っており、更に部屋に設置したPS4カメラでこれらの信号を読み取っている。ちなみに、オキュラスは20個のライトが入っているがそれほど明るくはない。

高度なヘッドトラッキングと言われるには、レイテンシが小さいことが重要である。レイテンシとは、ある装置間において、一方がもう一方へデータを要求してから、そのデータが実際に届き始めるまでの時間を指す。ここでの時間のラグ(遅れ)は50ミリ秒かそれ以下でなければならず、そうでなければ顔の向きを変えたときに画面の対応が少し遅れてしまうのだ。驚くことに、Oculus Riftはたったの30ミリ秒のラグに収めている。ラグは、ヘッドトラッキングだけでなく、モーショントラッキング(手や腕の動きを追跡する技術 ex.PS Move-styleコントローラー)においても繊細な問題である。

また、没入感を更に高めるためにヘッドホンが導入され始めた。アプリやゲームのデベロッパーは、臨場感のある音を演出するためバイノーラルや3Dオーディオを取り入れているが、これにより音が背後や横、また、遠くから聞こえるような感覚を与えることができるようだ。

モーショントラッキング

ヘッドトラッキングは高性能なVRが持つ大きな魅力であるが、大半のVRプレイヤーは未だモーショントラッキングで楽しんでいる。VRヘッドセットをつけて下を向いたときにバーチャル世界でも自分の手が見えていて欲しいためだ。

Oculusは以前、2つのカメラがついたキネクト(音声認識で操作できるデバイス)で人の動きを検知していたが、最近エキサイティングなトラッキング手法を開発しているようだ。なお、ワイヤレス・コントローラーOculus Touchは、VR内で自分の手を使っているように感じられる。例えば、シューティングのゲームを例に挙げると、コントローラーを掴み、ボタンや親指スティックを使えば、あたかもトリガーを引っ張って銃を撃つように感じる。コントローラーにはマトリクス上のセンサーが搭載されており、指差しや手を振るなどの動作に反応する。

アイトラッキング

アイトラッキングとは、赤外線センサーが目の動きを追うことでプレイヤーがどこを見ているのか確認できることを指す。RiftやVive、PS VRには搭載していない機能だが、VRのスタートアップFOVEはアイトラッキングに力を入れている。その仕組みは、赤外線センサーがヘッドセット内の目を確認することで、視点がVR内のどこを追っているのか分かるもの。最大の利点はフィールドの奥行をよりリアルに再現できる点である。

普段の生活の中で遠くを見ていたら近くがぼんやりしてくるのが普通だと思うが、従来のVRヘッドセットでは全てのモノに焦点が当たってしまい、映像全てがはっきりと映ってしまっていた。しかし、アイトラッキング搭載のFOVEグラフィックエンジンなら、VRの3D映像でも普段の見え方と同じような見え方を体感することができるので、よりリアリティある世界観を生み出すことができるのだろう。

VRヘッドセットの種類

VRを楽しむためのVRヘッドセットは、複数のメーカーが様々な製品を発売している。では、これらのVRヘッドセットの中から自分に合った製品を選ぶためには、どのようなポイントを見ていけばいいのだろうか。

VRヘッドセットはその特徴によって主に3つの種類に分けられる。

・スマホセット型
・スタンドアローン型
・PC・ゲーム機連動型

それぞれのVRヘッドセットについて、性能や価格帯、用途等を解説する。

スマホセット型

スマホセット型のVRヘッドセットは、製品にスマートフォンを取り付けることで、立体的な映像を体験できる。スマートフォンには、加速度センサーやジャイロセンサーが搭載されており、傾きや動きを感知できる。それらのスマートフォン自体の機能を利用して、VRを実現している。

例えば、YouTubeにはVR表示機能があり、スマホセット型のVRヘッドセットで簡単に立体映像が楽しめる。装着者が顔を動かせば、その方向に対応した映像が表示される仕組みだ。

スマホセット型のVRヘッドセットは価格が安く、1,000～3,000円程度の製品が多く発売されている。よって、とりあえず立体映像を体験したい人におすすめだ。

ただし、画面の解像度が低く視野角が狭いため、没入感は低くなる。さらに、VRヘッドセットに装着した状態ではスマートフォンの操作がしにくく、使い勝手の面でも不満が残る。

スタンドアローン型

スタンドアローン型のVRヘッドセットは、PCやゲーム機、スマートフォン等他の機器を必要とせず、単独で動作する。スマホセット型のVRヘッドセットと比較すると画面の解像度が高く、高い没入感が期待できる。

価格帯は、3～6万円程度の製品が多く、購入するハードルはスマホセット型と比べ高くなる。よって、映画などより本格的な映像コンテンツを楽しみたい人におすすめだ。

スタンドアローン型のVRヘッドセットは、本体にCPUやバッテリーを搭載する必要があり、装着した際に重いのが欠点だ。ただし、ケーブル接続を必要としないため、快適さや持ち運びの面ではメリットとなる。

PC・ゲーム機連動型

PC・ゲーム機連動型のVRヘッドセットは、PCやゲーム機に接続することでVR映像を楽しめる。対応するコンテンツが多く、VRの世界を存分に体験できるはずだ。

価格帯は、5～10万円程度の製品が多く、最も高いタイプのVRヘッドセットとなる。さらに、接続するPCやゲーム機にも高い性能が求められるため、出費がかさむ点がデメリットと言える。

その分、映像が綺麗で処理速度が速く、高い没入感が期待できる。最先端の技術を駆使した、最高のVRを味わいたい方におすすめだ。

VRヘッドセット使用における注意点

VRの普及に伴い、VRヘッドセットを体験する機会が増えている。ただし、VRヘッドセットの使用に関しては、いくつか注意すべき点が存在する。特に、留意すべきポイントは以下の3つだ。

・広い空間で使用する
・適度に休憩をとる
・子供には使用させない

それぞれの項目について、どのように注意すべきか具体的に解説する。

広い空間で使用する

VRヘッドセットを装着すると、外部の情報が遮断される。VRを装着した状態で動くと、物にぶつかってケガをしたり、他の人を傷つけたりする危険性も考えられる。

VRヘッドセットを装着して動く際には、周りに十分なスペースを確保しよう。また、ケガをしそうな物はあらかじめ排除しておき、他の人は近づかないようにしよう。

適度に休憩をとる

VRヘッドセットがいくら高性能化したとは言え、現実の視覚には及ばない。普段の視覚情報との差により、疲労や3D酔いを感じる可能性もある。

30分～1時間に1回程度、適度に休憩をとり、体調がすぐれない際は使用しないでおこう。また、使用中に違和感を持った際には即座に使用を中止しよう。

子供には使用させない

VRヘッドセットの利用は、医学的見地から13歳未満の子供に悪影響を与える恐れが指摘されている。具体的には、空間認知能力への影響や、視力の低下、急性内斜視リスクの増加等が考えられる。

VRの普及に伴い、VRヘッドセットを目にする機会は増えている。子供に対する安全性が確立されるまでは、子供に使用させないようにしよう。

まとめ

VRはこれからさらに普及していくことが予想される。将来的には、VRの市場が拡大し、VRを利用したコンテンツも増加していくはずだ。

ただし、VRヘッドセットを利用する際にはいくつかの注意点も存在する。VRについて正しく理解を深め、VRコンテンツを楽しむことが大切だ。

[2019年6月10日アップデート]