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デジ・ステーション


5分でわかる最新キーワード解説
「風インターフェース」ってなんだ?!

日々進歩するIT技術は、ともすると取り残されてしまいそうな勢いで進化の速度を高めています。そこでキーマンズネット編集部がお届けするのが「5分でわかる最新キーワード解説」。このコーナーを読めば、最新IT事情がスラスラ読み解けるようになることうけあい。忙しいアナタもサラっと読めてタメになる、そんなコーナーを目指します。今回のテーマ「風インターフェース」は、いわば「触感の仮想化」ともいえる仕組み。テーブル上に投影された立体映像に、大掛かりな装置をつけずに「触る」ことのできる画期的なシステムだ。「風」の力を使って、なにもない空間に物体が存在する感覚を再現し、インタラクティブにアクセスできる感覚は、まさに未来のインターフェースを予感させます!

1.「風」を使って触感の仮想化を実現

図1 風インターフェースの外観

NTTサイバーソリューション研究所が開発したバーチャルリアリティの統合システム「風インターフェース」は、プロジェクタによりテーブル上に投影される立体映像に、専用のスティックを介して触り、さらに叩いたり押しつぶしたり、といったインタラクションを実現するシステムである。

従来、3次元のバーチャルリアリティ環境で、実際に触ったり叩いたりする感覚を実現するには、複雑なフィードバック機構を備えたグローブ型デバイスなどの大掛かりな仕組みが必要だった。しかし、そうした機械と人体の間で力のやりとりをするシステムでは、ユーザは重い装置を装着したりワイヤーやアームなどで据え付けの装置に繋がれたりしてしまうため、装置を装着する負担や煩わしさがあり、だれにでも気軽に使えるシステムとはなりにくかった。

「風インターフェース」は、テーブルに取り付けられた数百個のエアバルブをコンピュータ制御して、風を受ける半球のついたスティックに空気を吹き付けることで、バーチャルな投影物体との接触や力のやりとりをユーザに体感させる全く新しい仕組み。ユーザは機械装置を身に着ける必要が一切なく、立体メガネと専用スティックを持つだけで、仮想環境の物体に接触する感覚をもつことができる点で、従来の3次元物体とのインタラクションシステム(力覚提示技術)と比べて、はるかに気軽で簡便なシステムだということができる。

2.風インターフェースの原点は「傘」

傘を差しながら風が吹いたとき、予想外に大きな「力」を受けて驚いた経験をお持ちではないだろうか。都市部のビルの谷間などだと、ビル風も手伝って突然の突風に一瞬で傘が吹き飛ばされてしまうことも少なからずある。風インターフェースの着想の原点は、この傘の受ける「力」にあるという。風圧を手で感じるには相当強い風が必要だが、傘のような面積のある道具を介するなら、受ける力は何倍にも増幅することができる。風を受けるデバイスを介在させれば、バーチャルリアリティ環境で空中に力を伝達する手段として、風は簡便、安全で、理想的な媒体となる可能性を秘めているのだ。

図2 お玉のような風受容器

お玉のような風受容器で仮想オブジェクトに「触る」

風インターフェースでは、お玉を直線的にしたような「風受容器」と呼ばれるスティックを使って風と力のやりとりを行う。今回開発中のシステムを体験させていただいたのだが、おそるおそるスティックを近づけてテーブルのエアバルブからの風の吹きつけを受けた最初の瞬間には、思った以上の力に、ポンとスティックが飛び上がってしまった。半球型の部分で風の力を効率よく受けるのはもちろん、棒を介することで「てこの原理」が働くので、想像以上の力が伝わってくるのだ。いったん慣れると、なにもないはずの空中に3次元形状の表面がしっかりと感じられ、力を込めると物体が変形する確かな手ごたえが感じられ、想像以上にリアルな感覚に感動した次第である。


3.風インターフェースの仕組み

風インターフェースの基本的な仕組みは、テーブルに設置された数百個のエアバルブを制御して、風受容器スティックがテーブル上に投影される立体映像の表面に触れたり、押し込む位置になったとき、該当する位置のバルブから風が吹き付けられるというもの。

図3 複数ノズルを制御して立体的なオブジェクトを表現する


これだけの説明だとシンプルなシステムに思えるが、実際にはバーチャルリアリティを構成する多様な技術が盛り込まれている。ユーザの使用する立体メガネ(赤青フィルタメガネ)、風受容器スティックのそれぞれにマーカー(原色に塗られたボール)が取り付けてあり、これを正面に取り付けられた2台のカメラで撮影することで、ユーザの視点位置とスティックの位置を3次元でリアルタイムに計測しつづける。

得られた視点情報に基づいて、ユーザの右目と左目それぞれに見えるべき3次元映像を、赤青のフィルターに合わせて色調調整して重ね合わせ、テーブル上に投影することで、テーブル上にバーチャルな円柱や立方体が存在するように見えるようになる。
 そして、この立体に向かってスティックを近づけると、スティックに取り付けられたマーカーの3次元位置情報とバーチャル立体の表面の距離に基づいて、距離がゼロ、およびマイナスになったとき、つまり、立体に触れたり押したりしている状態のときに、該当位置のバルブがオープンになる仕組みである。

4.ユーザを拘束しないことが最大の利点

前述の通り、風インターフェースの一番の特徴は、空気という空間に遍在するものを媒体にして、安全にユーザに力を伝えることができる点にある。2台のカメラを使ってマーカーを撮影して、3次元位置データを検出するという複雑なシステムも、この利点を最大限に生かすための仕組みなのだ。

図4 風受容器と3Dメガネ

3次元位置データを測定するためのカラフルなマーカーがついている

マーカーはごく軽いピンポン球のようなボールだから、メガネの装着感も、スティックの操作感も極めて軽快で、ほとんど拘束感はない。普段と同じ身体感覚のまま、バーチャルな立体を空間に見て、触ることのできる感覚は、体験してみると大きな驚きを覚える全く新鮮なものである。
 今回用意していただいたデモンストレーションでは、木琴の鍵盤のように立方体や球体が並んでいて、これに触れると、風による力感と同時に割り当てられた音程の音色が鳴るように設定されていたのだが、慣れるとバーチャルな鍵盤を叩いて簡単な曲を演奏したくなるほど、自然でリアルな体験を味わうことができた。


5.アトラクションなどのバーチャル体験に最適

風インターフェースは、バーチャルリアリティ技術を組み合わせた高度なシステムだが、制御に要するマシンパワーやテクノロジー自体は、それほど高コストなものではない。とはいえ一番の肝となるエアバルブ内蔵のテーブルは、現段階では安価に準備することは困難なのも事実。デジタル制御できるエアバルブも決して一般的なものではない。バルブに圧縮空気を供給するコンプレッサーも別途必要である。こうした条件から、風インターフェース実用化の最初のステップとしては、遊園地やテーマパーク、エキスポなどにおけるアトラクションをイメージしているという。
 また、現状では投影される映像がひとつの立体メガネ専用のものであるため、必然的にユーザが1人に限られる。これを複数人数で同時利用できるように改良することも、アトラクションなどでの活用を考えるなら今後の課題だというが、極めて軽快かつ快適に3次元バーチャルリアリティ環境とのインタラクティブなやりとりを実現できる風インターフェース。身近な施設で体験できるようになる日もそう遠くはないだろう。

取材協力 :日本電信電話株式会社 NTTサイバーソリューション研究所

掲載日:2009年4月 8日

キーマンズネット

出典元:株式会社リクルート キーマンズネット 2009年1月21日掲載分

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