超簡単なVR HMDの基本構造を3つのポイントを押さえて解説

バーチャル VR

 

VRってすごいですよね?

 

だって、目の前に現実とは全く違う夢のような光景が広がり、視点を変えたり体を動かしたりするとそれにあった光景に目の前の映像が次々と変化していくんですよ!まさにそこにいるような体験が出来るということです。

 

しかしここで、「そもそもなんでそんなことが出来るんだ?」「仕組みってどんな感じなんだろう?」と疑問に思った人はいませんか?VRを知った当初の私はかなり気になっていました。

 

そこで今回は、VRの仮想世界でまるでリアルな体験が出来る技術の解説を簡単にしていきます。技術的な用語や面倒なことは使用せずにイメージを使った簡単解説なので安心して下さい。

なお、ここではPCを使ったVR体験の構造を解説します。

 

VRの基本3構造

 

VRでの体験は3つの基本的な装置によって成り立っています。それは

  • ヘッドセット
  • トラッキングセンサー
  • PC

の3つです。それぞれに重要な役割があるので、順番に説明していきます。

ヘッドセット

 

 

ヘッドセットとは上の画像のように左右の男女が目の周りにつけている装置です。VRで仮想世界を体験するときは、このヘッドセット内に映し出された映像を見ます。

 

なので簡単に言ってしまえば、このヘッドセットの役割は「ユーザーにリアルな仮想世界の映像を見せる」ということなのですが、それだけではありません。ヘッドセットには現実で物をみているような感覚を得るのに欠かせない技術が組まれています。

 

それは「現実では左右の目で物の見え方が違う」という事実を忠実に再現する技術です。下の図を見てください。

 

 

これは私が簡単に描いた図です(簡単でも一生懸命描きました)。人は左右で物の見え方が違っていて、私達が普段両目で見ている光景は左右の目で見た光景を足し合わせた光景ということです。

 

上の図でいうと、両目で1つの立方体を見るとします。このとき左目だけでは側面Bだけが見え、右目だと側面Aだけが見える形になっています。なので、両目で見るとまるで側面Aと側面Bが両方いっぺんに見えているような光景になっているんです。

 

この事実を踏まえて高度なVR用のヘッドセットでは、現実のように左右の目に異なった映像を見せています。

 

トラッキングセンサー

 

VR内の仮想世界では右を見るとそのように目の前の景色が移り変わり、上を向けば同じように景色が変わります。これはVR機器がユーザーの動きを感知して、その通りに映像を素早く切り替えるとで実現されるものです。

 

このように、ユーザーが今どんな動きをしているのかを詳細に感知することをトラッキングと言います。トラキングにはモーショントラッキングとアイトラッキング、ヘッドトラッキングというように複数の種類があります。

 

簡単説明するとそれぞれ、モーショントラッキングはユーザーの体全体の動きを感知するもので、アイトラッキングはヘッドセット内のユーザーの目の動きを感知するするもので、ヘッドトラッキングはユーザーの頭の動きを感知するものです。

 

モーショントラッキングとヘッドトラッキングの区別が難しいですが、「モーショントラッキングはヘッドセットの位置を感知するこでユーザーの三次元的な位置を把握し、ヘッドトラッキングはユーザーの頭の動きだけを感知する」という解釈でいいでしょう。

 

トラッキングセンサーはヘッドセットから出る赤外線などの光を感知してユーザーの動きを詳細に把握します。そしてその状況をPCに伝えて、PCがそれに合わせた映像を計算しヘッドセットに映像を送る、という流れです。

 

 

 

トラッキングセンサーに関してはセンサーがあればあるほど、ユーザーの動きをより詳細に忠実にVR世界に再現することが出来ます。

 

通常3次元的な動きを再現するには2つのセンサーで問題ありませんが、3つつけるとかなり正確な3次元的な動きを体験できます。Oculus RiftやViveは2通常2つのセンサーを使っています。

 

例を出すと、Viveのセンサーは部屋の対角線上に設置することでユーザー前後左右の3次元的な動きを感知できます。

 

 

PC

 

PCはトラッキングセンサーの結果から必要な映像を処理するための頭脳です。なのでこちらのPCの性能が悪いとVR内でのリアリティ溢れる体験は期待できません。

 

PCに関しては各ヘッドセットごとに最低スペックや推奨スペックが公開されてます。なので、VR体験を目的としてPCを買うときはVRに対応したものを選ぶひつようがあります。

 

このとき、基本的にVRの空間を作成するためのスペックは一般のPCよりも高めのものになるため、いわゆるゲーミングPCと呼ばれるものが必要になります。

 

VRに対応したPCは「VR Ready」というマークがついているので、よくわからない人はそのVR ReadyのマークのPCに注目しましょう。

 

 

以上がVRの基本構造でした。

一連の流れを書くと、

  • ヘッドセットとトラッキングセンサーでユーザーの動きを感知
  • PCに情報を送る
  • PCが適切な映像を処理
  • 映像データをヘッドセットに送る

となります。どれもかけてはならない重要な装置であることが分かると思います。

これ以外にも細かい構成要素はありますが、簡単なVRの構成要素はざっくり言ってこんな感じですね。

 

では。

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