バーチャルリアリティの没入感を検証：バイオセンサーが明らかにするVRの力 [事例研究]

EEGやGSRといった高度な生体センサーのおかげで、バーチャルリアリティ（VR）の没入感はかつてないほどリアルになっています。VRと2D体験を比較した研究によると、VRの方が生理的な興奮度や没入度が高いことが明らかになっており、ゲームや医療トレーニングなどにおけるVRの可能性が証明されています。VRがどのように没入感を高めるのか、ぜひご覧ください。

1980年代、VR（バーチャルリアリティ）は「次なる大ヒット」になると期待されていました。現在、技術が進歩し、機器は小型化・高速化・低価格化が進んだことで、VRは実際に「次なる大ヒット」となっています。

2014年にFacebookがOculus（VRハードウェアメーカー）を23億ドルで買収して以来、VRが今回こそ定着することは明らかでした。これほど強力な後ろ盾と飛躍的な技術の進歩により、今や誰もが手に入れたいと願うデバイスとなっています。

VRへの関心と利用は急速に高まっており、新たな用途も同様のペースで次々と登場しています。ゲーム、教育、心理療法、医療訓練など、どのような用途であれ、このデバイスがもたらす没入感がその成功の鍵となっています。新たな活用分野のそれぞれにおいて、携帯性があり没入感のある体験が、非常に強力なツールとなり得ることが明らかになりつつあります。

没入

しかし、その体験は一体どれほど没入感があるのだろうか？莫大な資金が投じられ、これほど多くの分野で活用されている以上、VRによる没入感あふれる体験を約束するメーカーや制作者たちの主張を、定量的に評価し、裏付けることが強く求められている。

これは、使いやすさの面でも情報の深さの面でも、バイオセンサーが十分にその役割を果たせる分野です。非侵襲型センサーは、被験者の注意をそらしたり不快感を与えたりすることなく、目立たない形で生理情報を記録することができます。また、こうしたセンサーは被験者に認知的負荷をかけることもないため、被験者は負担を感じることなく体験することができます。

では、どのバイオセンサーを使えばよいのでしょうか？今回の実験では、EEG（脳波測定、脳の活動を測定するもの）とGSR（皮膚電気反応、皮膚の電気的活動を測定するもの）を選びました。上の画像には、VRヘッドセット、EEGヘッドセット、そしてGSR装置を装着した被験者の一人が写っています。

これら2つのセンサーを組み合わせてiMotions内で同期・活用することで、対象者が経験している生理的覚醒のレベルを正確に測定し、脳がどのように反応しているかを把握することができます（これらの測定値に関する詳細は後述します）。

表情分析も検討すべき要素の一つですが、VRデバイスによって顔の半分が隠れてしまうため、実施するのは当然ながらかなり困難です。この問題を解決する方法として、電極を用いて筋肉の活動を測定するfEMGを取り入れることが考えられます。

テストを開始する

VR体験に対する反応を検証するため、私たちは志願者たち（そして私自身も）を、スクリーン方式とVR方式の両方の環境（私にとっては幸いなことに、実機を使ったものではなかったが、もしそうだったら確かに大きな影響があっただろう）で、仮想のジェットコースターに乗せてみた。

実験の準備は、iMotionsを起動し、動画ファイルをインポートし、センサーを装着するだけ。要するに、ジェットコースターに乗るのとほぼ同じくらい簡単です。ただ、列に並ぶ必要がないだけです（もっとも、実験を始める前にいくつかのベンチマークテストを行う必要はありますが）。

方法と措置

GSR装置は、皮膚表面で生じる電気的活動を測定するものです。緊張した時に手のひらが汗ばむと感じることがありますが、実際に汗をかいているのです。 しかし、これは緊張している時だけでなく、何かに生理的に興奮した時にも起こります。強いストレスや幸福感、悲しみ、驚きなどを感じる時、汗腺の活動も活発になります。汗腺の活動が活発になると、皮膚表面の電気的活動レベルにも影響が及ぶのです。

感情の強さはGSR活動のレベルと関連付けられますが、どの感情が体験されているかまでは特定できません。活動には常に一定のレベルがあり（完全にオンになったりオフになったりすることはありません）、活動の変化に伴い山や谷が現れます。 特に興味深いのは、ある閾値を超えるピークです。これらは単純に数えることができ、GSR活動のレベルを数値化できるからです（ピークの形状の例を以下に示します）。

脳波計（EEG）も電気的活動を測定しますが、それは脳内で生じるものです。私たちが何かを考えたり、行動したりする時、あるいは何もしない時でさえ、脳の至る所で電気的活動の波が放たれています。この電気的活動は、単に脳の一部というだけでなく、本質的に脳そのものです。脳波計は、脳の表面で生じる電圧の変化を測定することで、この現象を解明する手がかりを与えてくれます。

巧妙な分析手法とアルゴリズムを用いることで、こうした電圧の変化を、「意欲／回避」や「没頭／散漫」といった、より直感的に理解しやすいデータに変換することができます。ここでは、特に後者について見ていきます。

これらの測定結果を組み合わせることで、EEG記録に基づいて、参加者がバーチャル・ローラーコースターに乗っている際にどれほど没入感を感じているか、あるいは気が散っているかを判断できるほか、GSR記録を通じてその感覚の強さを裏付けることも可能になる。

結果

iMotions では、2つの条件におけるGSRピークの数を素早く数値化できます。単純にそれらを合計するだけで、VR視聴と従来の2D視聴の間で生じる生理的活動の違いについて、ある程度の把握が可能です。もちろん、参加者が多数いたり、記録時間が長かったりする場合、これを手作業で行うのは困難な場合があります。だからこそ、こうした場面ではコンピュータの助けが非常に役立つのです。

下のグラフは、ジェットコースターの乗車中に蓄積されたGSRピークの合計持続時間をミリ秒単位で示したものです。これを見ると、2つの異なる提示方法の間には明確かつ顕著な違いが見られます。VRは、少なくとも生理的覚醒の強度を高めているようです。

それでは、EEGの結果についてご説明します。エンゲージメント指標は、前頭葉および中央部の電気的活動と、頭頂葉（脳の後部および上部）の電気的活動とを比較することで算出されます。頭頂葉に比べて前頭葉および中央部の活動が増加している場合、参加者のエンゲージメントが高いと判断されます。

この図は、エンゲージメントがどのように算出されるかを大まかに示しています。前頭部と中央部の電極で、頭頂部領域に比べてより多くの活動が検出された場合、その人は行っていることにより深く没頭していることになります。

VRの世界と現実世界（いわゆる「日常生活」や「今まさにあなたがしていること」）における参加者の没入度を比較すると、明らかな傾向が浮かび上がります。それは、VRの方が没入度がはるかに高いということです。下のグラフは、上記の要素に基づいて（参加者ごとに）算出された平均没入度スコアを示しています。これは間違いなく、仮想世界にとっての成功と言えるでしょう。

もちろん、だからといってVRが必ずしも優れているというわけではありませんが、従来の方法で動画を見るよりも、VRの方が利用者の関心を引いて興奮させ続ける可能性は確かに高いでしょう（少なくとも、その動画がジェットコースターの映像である場合は）。これは、没入感によって関与度を高めるVRアプリケーションにとって朗報です。例えば、医療トレーニングの場合、通常のオンライン講座よりもVRを通じて行う方が、より良い学習体験を提供できる可能性があります。 しかし、VRが実体験よりも優れた結果をもたらすかどうかは、また別の機会に議論すべき問題です。

これらの測定データ自体は、VRヘッドセットと併用することで、ユーザーにより良い体験を提供することも可能です（これは、VRヘッドセットへのアイトラッキング機能の統合で見られる傾向とよく似ています）。複数の測定指標を組み合わせることで、より豊富なデータが得られるため、VR体験をさらに最適化することにつながるでしょう。

本稿では、GSR（皮膚電気反応）およびEEG（脳波）測定を用いて、VRヘッドセットの没入感について調査を行いました。新技術には大きな可能性が秘められており、iMotionsは、それらが私たちにどのような影響を与えているかを探求するためのプラットフォームを提供しています。ここで使用した指標の一つであるEEGについてさらに詳しく知りたい方は、当社のガイドをご覧ください。利用可能な指標の詳細や、EEGを活用して人間の思考プロセスをより深く理解する方法について解説しています。

この可能性を活かし、iMotionsプラットフォームは、研究者がVRの実社会における影響を明らかにすることを支援します。これらの知見が実際の応用においてどのように活かされているかを確認するには、当社のガイド『VR Research in Action』や、バイオセンサーを活用した実例ケーススタディをご覧ください。