ヘッドセットを素早く装着すると、すぐにイマーシブな仮想世界にいるように感じられる、これほど不思議な瞬間はまず他にありません。

このような体験をより多くの人々に提供できるよう、私たちは、ロサンゼルスで今週開催される SIGGRAPH コンピューター グラフィックス カンファレンスにおいて、VR と AR の魅力をさらに向上させる NVIDIA リサーチの最新の研究から、一部をご紹介します。

私たちは、2 つの分野から研究を披露します。1 つ目は、専門用語で「可変焦点ディスプレイ」と呼ばれる技術です。ユーザーが VR 体験や AR 体験を楽しむ間、より自然に焦点を調節できるようにします。2 つ目は、VR と AR を「タッチ アンド フィール」で機能強化する、感触に関する技術です。私たちが SIGGRAPH などの業界イベントや学術研究の場で過去 10 年にわたり共有してきた研究対象は拡大を続けていますが、今回ご紹介するのは、このうち最新の研究を代表するものです。

AR 内および VR 内で焦点を合わせる機能を強化

私たちは、両眼共同運動の不一致に対処する 2 つの技術のデモを実施します。人間の目は、3 次元空間の物体に焦点を合わせるのに慣れており、視差の奥行き手がかりとともに立体画像を受け取りますが、平らなスクリーンで、一定の光学距離で画像を受け取る場合、この問題が生じます。いずれの技術もそれぞれの方法で、ユーザーが見ている場所に合わせ、目の前の仮想イメージに対する焦点を変化させることにより、この問題を解決しようとしています。

1 つ目の Varifocal Virtuality は、目の近くで使用するディスプレイ向けの新しい光学レイアウトです。新しい透明ホログラフィック逆投影スクリーンを利用し、現実世界とシームレスに融合した仮想イメージを表示します。ホログラムを利用することにより、VR ディスプレイおよび AR ディスプレイが現在のヘッドセットのものよりも大幅に薄く、軽くなる可能性があります。

このデモは、マーティン バンクス (Martin Banks) 氏が率いるカリフォルニア大学バークレー校の Banks ラボによる新しい研究を利用しています。この研究は、写真家が色収差と呼ぶ、物体の境目に生じる色ずれを人間の脳が利用し、空間内の像の場所を理解するのに役立てているという考え方を支持する根拠を示しています。

私たちのデモは、この効果を利用し、ユーザーがより適切に順応できるようにする方法をご紹介します。眼内光学を考慮した、高度なシミュレーションでぼかしたブラーを利用し、焦点が合わないはずの、相異なる距離にある複数の仮想の物体をレンダリングします。

このため、ユーザーが遠くの物体を見ている場合、その物体に焦点が合います。見ていない近くの物体は、現実世界と同様、ぼやけています。ユーザーが近くの物体に視線を移すと、状況は逆転します。

2 番目のデモである Membrane VR は、ノース カロライナ大学、NVIDIA、ザールラント大学、マックス プランク研究所の協力によるもので、左右それぞれの眼に対し、変形可能な膜鏡を利用します。この鏡は、商用システムでは、ユーザーが見ている場所をアイトラッカーで検出し、これに基づいて調整が可能です。

この取り組みは、ノース カロライナ大学の博士課程に在籍する学生であり、NVIDIA のインターンでもあるデイビッド ダン (David Dunn) が推進しており、ユーザーは、近くまたは遠くにある現実世界の物体に焦点を合わせると同時に、仮想の物体も明確に見ることができます。

たとえば、人の頭上に名前を表示するラベルが実際にそれぞれの頭の上にあるようにユーザーに見せるなど、仮想世界と現実世界をよりシームレスに融合する体験を創造します。(詳細については、賞を受けた、この技術に関する論文をお読みください。ダンが共著者に名を連ねています。)

感触における新しいアイデア

また、エラストマーの流体アクチュエータを利用する、2 つの新しい技術もご紹介します。流体アクチュエータは、小さなエア チャンバーであり、ディスプレイ上で見ているものと手で感じているものとを結び付けることにより、VR と AR を強化する感触のフィードバックを提供します。いずれの技術も、NVIDIA の協力により、コーネル大学が開発しました。

1 つ目は、VR ユーザーが VR の実行中に感触のフィードバックを体験できる、VR コントローラーの試作品であり、質感と変化する形状の感覚を中継します。コントローラーの柔らかな表面から、力のフィードバックと、さまざまな質感および素材のシミュレーションが安全に伝えられます。

2 つ目のコントローラーは、使用の状況に合わせて形と感覚を変化させます。スポーツ イベントで振り回すような種類のおもちゃの剣は、ソフトで柔らかく感じられますが、一瞬のうちに、より長く、堅い刀を握っているような感覚に変化させることができます。

NVIDIA は、このような斬新な入力デバイスを当社の VR Funhouse 体験に取り入れました。ゲームの中で小槌を使ってもぐらたたきをすると、叩いた感触を得られたり、射撃場でアンティークなリボルバー銃を使い、皿をめがけて弾を発射すると、その反動を感じたりします。

さらに詳しく

このようなアイデアを市場に展開し、ユーザーにとって VR と AR をより快適なものにするためには、研究すべきことがまだまだ数多く残っています。しかし、NVIDIA は、VR と AR の一般への普及を推進するため、視覚から感触にいたるまで、業界が抱えている最も困難なテクノロジの課題に取り組んでいます。

私たちの最新のアイデアを展示する SIGGRAPH の Emerging Technologies 展にどうぞお越しください。また、AI や VR などのテクノロジを製品に取り入れる方法について、NVIDIA のブースでデモを実施しています。こちらもぜひお立ち寄りください。