ゴーグルやヘッドセットを装着して、立体感のある映像を楽しめる「VR」。ゲームやアトラクションなどで体験したことのある方もいるのではないでしょうか。近年は教育や医療、製造の現場でも導入され、さらなる注目を集めています。
今回はVRがなぜ立体的に見えるのか、その仕組みや鍵となる機能を解説します。仕組みを詳しく知っていると、ちょっと自慢できるかもしれませんよ。
視界を360°映像で覆うことで生まれる現実感
VRとは「Virtual Reality」を略したもの。日本語では「仮想現実」や「人工現実感」と訳されますが、具体的にどういうことなのでしょうか。
VRの特徴は、ユーザーの視界360°が映像で覆われる点にあります。VRコンテンツの多くは専用のヘッドセット（ゴーグル）を装着して利用しますが、このとき、1つの視点から映像を見るのではありません。右を向けば右側の、上を向けば上方の風景が見えるように、上下左右前後と顔を動かした方向に合わせて映像が変化します。そのため、自分が映像（VR空間）の中に入り込んだような感覚が味わえます。
VRでは、自然風景や街並みを眺めたり、絵を描いたり、海中を散歩したりといった体験ができます。つまり、「限りなくリアルに作られた仮想空間」において「限りなく現実に近い体験ができる」のが、VRなんです。
「視差」を利用して映像を立体的に見せている
映像を現実に近づけるためには、映像を立体的に見せる必要があります。立体感を生む秘密はヘッドセットにあるのですが、その仕組みを解説する前に、そもそも人間の目がどのようにしてものを見ているかを理解しておきましょう。
私たちがものを見ようとするとき、左右の目はそれぞれ異なる位置から対象をとらえます。したがって、図のように、対象を見る角度や対象との距離、対象の大きさなど、左右の目で得ている情報は微妙に違ってきます。このようなズレを「視差」と呼びますが、実はこの視差があるからこそ、左右の像を脳で合成したときに1つの映像として立体的に認識できているんです。
VRヘッドセットは、この仕組みを再現しています。
ヘッドセットは左右で独立した2枚のディスプレーを搭載し、左側は左目だけに、右側は右目だけに見えるように設計されています。また、左右のディスプレーにはそれぞれ左目用と右目用に撮影された映像を流します。すると、両目で別々の映像を見ているために視差が生じ、その映像を脳が立体的に認識します。
つまり、意図的に視差を発生させて、映像を立体的に見せているんです。人間の目がものを見る仕組みを再現することで、あたかも現実の風景であるかのように感じられるんですね。
4つのトラッキング機能が没入感を高める
映像の立体感と同じく重要なのが、映像への「没入感」。現実に近い体験を得るには、映像の中にいると感じられるかどうかが鍵になります。この没入感を高めるうえで欠かせないのが、トラッキング（継続的な追跡）機能です。ここでは代表的な4つのトラッキング機能について解説します。
① ヘッドトラッキング
まず1つ目が「ヘッドトラッキング」。ユーザーの頭の動きを感知して、位置や角度によって映し出す映像が変化します。VRの特徴は視界360°を映像で覆われる点にあると、先に説明しましたが、ユーザーの顔の向きに応じて映像が動くのはこの機能のおかげなんです。
この図のように、ユーザーの周囲には映像が広がっています（実際は上下左右前後、全方位を映像が覆っています）。ユーザーの視野は白枠の範囲に限られますが、頭を動かすとその位置の応じた正しい角度の映像に変化するため、左を見たり、上を向いたり、後ろを振り返ったりしてもその方向の風景が見られます。
VRの代表的な活用例であるスポーツの試合観戦やアーティストのライブ鑑賞といったコンテンツも、ヘッドトラッキングなしには成り立ちません。VRの最も基本的な機能といえるでしょう。
② ポジショントラッキング
「ポジショントラッキング」は、ユーザーの位置を感知して映像を変化させる機能です。ユーザーの動きによる位置の変化をとらえることができます。
たとえば、前に歩くと街を移動して景色が移り変わっていったり、からだを傾けると視界も傾いたりします。自分の位置や姿勢の変化がVR空間内にリアルタイムで反映されるので、現実に近い感覚が味わえるんです。
③ モーショントラッキング
「モーショントラッキング」はその名の通り、ユーザーの動きを感知します。ヘッドトラッキングが頭の動きをとらえるのに対し、モーショントラッキングはセンサーを搭載したデバイスを付けた部位の動きを認識できます。
コントローラーを手に持った場合、手の位置や動きがセンサーによって感知されます。そのため、実際のユーザーの動作がVR空間に反映され、たとえばVR空間で絵を描いたり、敵のキャラクターに向かって銃を撃ったりといったアクションができます。
VRは空間や資源の面で制約がないことから、建築の3Dモデリングや自動車のデザインなどの製作現場にも導入が進んでいます。
④ アイトラッキング
これまでの3つのトラッキング機能とは少し異なり、徐々に実用化されつつあるのが「アイトラッキング」。赤外線センサーなどを用いてユーザーの視線移動を感知し、視線がどこを向いているか、何を見ているのかを認識して、映像を変化させる機能です。
図のように、手に持っている本を見たとき、本に焦点が合っていることをデバイスが認識すると、そこを中心として焦点のあっていない周囲の風景をぼかすことができます。反対に、遠くを眺めているときは近景をぼかします。こういった映像変化により、「見る」という行為を実際の動作に近い自然なものとして行えます。また、見ることでボタンを押したり、横目を選択したりと視線による操作もできるようになります。
さらに、VR空間内にいるキャラクターと見つめ合う、または視線を逸らすといった動作が可能になるといわれています。視線移動によってキャラクターの表情や動きが変化すれば、現実さながらのコミュニケーションが体験できるかもしれませんね。
気軽に楽しめるようになってきたVR
VRコンテンツを利用するには、VRヘッドセットが必要です。ヘッドセット単体で映像が見られる製品は、専用のアプリなどで操作します。また、専用のコントローラーが付属するものも多く、モーショントラッキングを生かしたゲームや映像体験が楽しめます。
最近では、スマホを取り付けてディスプレーとして使えるヘッドセットも販売されています。スマホのセンサーで向きや角度を感知することで、映像が動きます。
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（掲載日：2020年6月16日）
文・編集：友納一樹（TEKIKAKU）
