水音の高さと位置の変化で手の動きに抵抗感、筑波大学が実験

筑波大学の研究者らは、水音の高さと聞こえる位置を変化させることで、手に物理的な力を加えずに、水流に逆らうような抵抗感を生み出しました。音の高さを上げると抵抗感が強まり、音が手から離れるように感じられる変化を組み合わせると、さらに強くなりました。

一方、音を低くしたり、手の動く方向へ音を移動させたりしても、水流に手を押されるような感覚は安定して生じませんでした。研究成果は学術誌「Applied Acoustics」に掲載されました。

音だけで水流の中の手の動きを再現

研究では、川を模した環境で、水の中に入れた手を左右に動かす体験を音だけで再現しました。研究者らは水音の高さと、音が聞こえると感じる位置を操作し、参加者が手を動かす際の抵抗感と、水流に動きを助けられる感覚の変化を調べました。

参加者は目隠しをして、ヘッドホンから複数の音を聞きました。手の動きはスマートフォンのカメラで追跡しました。参加者は手を動かしやすいか、動かしにくいかに基づいて条件を報告しました。

抵抗感と動きを助ける感覚に差

研究者らは、音を低くする条件と、音が手の動きと同じ方向へ移動するように感じられる条件も試しました。これらの条件では、水流に手を押されるような感覚は安定して生じませんでした。

研究者らは、音の手がかりが抵抗感と動きを助けられる感覚に異なる影響を与える可能性を示しました。抵抗感に関わる効果の方が、より明確に現れました。

触覚を再現する装置の課題

仮想環境で触覚を正確に再現するには、圧力や温度、位置、動き、手触り、振動などを再現する必要があります。そのために使う高性能な触覚装置は、多くの用途では費用が高いという課題があります。触覚は皮膚だけでなく、関節や筋肉、腱にも関わっています。

触覚装置には、手で握って力を受けるものや、身体に装着して皮膚に刺激を与えるものがあります。一方、視覚や聴覚の手がかりを使い、触覚装置なしで触覚に似た感覚を生み出す方法は「疑似触覚」と呼ばれます。この分野では、これまで主に視覚的な手がかりが研究されてきました。

視覚に頼らない手がかりを探る

仮想現実や拡張現実は視覚情報への依存が大きく、視覚に障害のある人には利用が難しい面があります。物理的な接触なしに触覚や力の感覚を生み出す従来の研究では、物体の見かけの位置を変えるなど、視覚の操作が主に用いられてきました。音だけによる知覚の可能性には、比較的注意が向けられていませんでした。

視覚障害のある人への応用を想定

筑波大学の研究者らは、今回の知見が、視覚に障害のある人に仮想空間の境界を伝える技術の開発に役立つ可能性があるとしています。障害物の存在や接近を音で知らせる技術への応用も想定しています。これらは視覚情報に頼らずに情報を伝えるための用途です。

研究は、日本学術振興会の科学研究費助成事業と、科学技術振興機構の次世代研究者挑戦的研究プログラムの支援を受けました。論文の題名は「Hand-in-River: Design of Direction-Dependent Virtual Cues of Assistive/Resistive Force via Auditory Displacement and Pitch Variation」です。責任著者には筑波大学システム情報系の善甫啓一准教授が記されています。