AR/VRを理解するための最初のチュートリアル

AR/VRの定義と違い

•VRのウィキ

コンピュータシミュレーションシステムの一種であるVR（Virtual Realityの略）は、仮想世界を構築し体験するために利用することができる。VRは、コンピュータを通じて、鮮明な3D映像、音、触覚、さらには嗅覚を含む感覚世界を生み出す。VR技術によって構築される高いリアリティを持つシミュレーション環境に基づき、ユーザーは音、触覚、視覚の面でこれまでにない新しい体験を得ることができる。

a. VRの特性

1). プレゼンス感 - シミュレートされた環境の中で、ユーザーが実在していると感じる現実性の度合いを指す。理想的な仮想環境は、ユーザーが現実とシミュレーションを区別できなくなる程度の水準に達しているべきである。
2). インタラクション - シミュレートされた環境内のオブジェクトに対するユーザーの操作可能性と、ユーザーがその環境から得る自然さの度合いを指す。
3). 自律性 - シミュレーション環境内のオブジェクトが、現実世界に基づいてどの程度動くかを指す。

b. VRの種類

1). 没入型VRはウェアラブルVRとも呼ばれ、ユーザーに完全な没入体験を提供します。HMD（ヘッドマウントディスプレイ）や、位置トラッカー、データグローブ、その他の手動入力用周辺機器・デバイスなどに依存しています。音や映像、その他の感覚を統合した隔離されたシミュレーション空間を提供することで、没入型VRはユーザーをその場に実際にいるかのような感覚と完全な没入状態へと導きます。
2). イージーVRはデスクトップVRとも呼ばれ、PCや性能を抑えたワークステーション上で、コンピュータディスプレイを窓として用いることによりシミュレーションを実現する。この窓を通してユーザーは仮想世界を観察することができる。立体視用メガネや3Dコントローラーを使用することで、ディスプレイおよびカーソル、トラックボール、スペースボールなどの入力デバイスとの間で、現実とシミュレーションの間に十分なインタラクションを実現できる。参加者は完全には仮想環境に没入していないため、依然として周囲の現実環境から影響を受ける。
3). 分散型VRは、ネットワーク接続に基づくVRシステムの一種である。複数のユーザーがコンピュータネットワークを介して相互に接続され、仮想空間に参加して仮想体験を行うことで、バーチャルリアリティをより高いレベルへと発展させることができる。分散型VRシステムでは、複数のユーザーがネットワークを通じて同一のシミュレートされた世界を観察・操作し、協調作業を実現することが可能である。分散型VRの典型的な応用例は、世界中で人気のあるオンラインゲームである。多数のプレイヤーが同じシミュレート環境の中で互いにコミュニケーションを取り、戦い合うことで、シミュレートされた物語が次々と展開していく。

•ARのWiki

AR は、現実世界を単にシミュレーションするだけでなく、それを超える点で VR より優れています。さらに AR は、シミュレーション技術を活用して参加者の実環境に対する感覚を強化し、つまり現実世界では不可能または不便なことを、シミュレートされた環境で実現します。複合現実（ミックスドリアリティ）とも呼ばれる AR は、コンピュータグラフィックスおよび映像技術を通じて現実世界に仮想情報を付加し、実環境と仮想オブジェクトが同じ画面や空間に同時に現れるようにします。

AR の特性

1). 現実世界と仮想世界の情報完全性 - VR によって構築される全方位ビューとは異なり、AR は現実同士の相互作用に依存し、現実と仮想の両方を含んでいる。
2). リアルタイムインタラクション - AR により、仮想オブジェクトと実在オブジェクト間のインタラクションを促進し、仮想オブジェクトを 3D 空間内に位置決めして追加することができます。

・AR と VR の違い

VR の視覚的な提示は、人間の目と現実世界とのつながりを遮断します。VR はデバイスを通じてまったく新しい世界を描き出し、偽物またはシミュレーションであるあらゆるものを表示します。一方、AR の視覚的な提示は、現実の世界とつながった人間の目にホログラムを重ねることで、視覚表現を強化します。要するに、VR は現実とシミュレーションの混合です。

AR/VRの応用

複数の技術を統合したものとして、AR/VR はその強い没入感により、顕著な応用の将来性が期待されています。その結果、AR/VR はゲーム、映画・テレビ、医療、軍事・航空宇宙、教育、商業などの産業分野で広く活用されています。

•医療ケアへのVRの応用

医療分野への応用に関して、VR は医療研究、訓練および実習における重要な役割のため、医科大学や医療系大学で利用されている。これは訓練コストの削減に有益である。複雑な手術に対しては、最適な手術方案を見つけるために、事前に VR を用いてシミュレーションを行うことができ、医師の熟練度向上に役立つ。

•娯楽におけるVRの応用

アミューズメントにおけるVRアプリケーションという点では、その没入感とインタラクション性により、アミューズメントの楽しさが飛躍的に高まります。

•軍事・航空分野へのVRの応用

VRゲームでは模擬銃撃戦が利用可能であり、これは実際の軍事状況をもとにシミュレートされたものである。現在のVR技術は、戦場の情景、兵器や要員をシミュレートし、模擬訓練を実施することが可能である。さらに、戦闘の進行状況を生き生きと再現し、戦闘中に起こりうる状況を予測することができる。

宇宙飛行は、VR技術とシミュレーション理論を組み合わせることでシミュレートすることができる。シミュレートされたスペースシャトルは、宇宙飛行中に発生しうる問題を模擬するために用いられ、その結果、宇宙飛行の効率が向上し、コストが大幅に削減される。VR技術は、宇宙ステーションのキューポラ訓練、微小重力下での動作と人間工学、地球および宇宙科学などを含む、NASA が実施する複数の研究プロジェクトに適用されている。

•教育へのVRの応用

VR 技術の最も重要な応用分野は教育である。抽象的な内容を視覚的な内容に変換できる VR 技術の助けを借りることで、学生は新しい知識や新しい内容をより理解しやすくなる。VR 技術を用いたあらゆる種類のシミュレーション実験室は、コスト削減や制約の打破に役立つ。学生はシミュレーション実験室で実験を行い、実際の実験室と同様の効果を得ることができる。

•商業分野におけるVRの活用

VR技術とコンピュータグラフィックスを組み合わせることで、実際のショッピングモールと同じように模擬ショッピングを体験できる顧客向けの仮想ショッピング環境を構築することができる。

•VR/ARのサンプルアプリケーション

AR/VRの課題

•コンテンツが不十分で、品質が低い- 主要なアプリによって個別に編成されていないVRソースはほとんどありません。さらに、VRコンテンツはあまりにも深く埋もれているため、見つけることが困難です。加えて、利用可能なインタラクティブ要素が少ないため、ユーザーは良好な視覚体験を得られません。

•標準の欠如- 標準が欠如しているため、一部のアプリケーションは適切な構成とマッチせず、その結果ユーザーの体験が損なわれてしまう。

•ハードウェアに高い要求がある・VR 技術には構成されたハードウェアデバイスが必要であり、ときには機器性能に対して厳しい要件を突きつけることさえあるため、人々の日常生活における VR 技術の普及には不利に働いている。

•インタラクティブ体験の快適性が低い- 人間の生理的構造やデバイスの性能不足により、ユーザーはVRデバイスを装着すると軽い頭痛を感じる傾向があります。

イノベーションの欠如- これまでにVR技術は多くの産業で活用されてきましたが、その適用範囲は依然として限られており、より多くの分野での応用を促進するための、いっそう革新的な取り組みが求められています。