触覚コントローラーは、仮想現実（VR）の新たなフロンティアとして注目されています。長年ヘッドセットのピクセル数にこだわってきたVR業界ですが、今では外骨格型グローブ、超音波、さらには電気ショックまでも駆使して触覚をシミュレートしようとしています。
この焦点は、おそらくずっと遅れていたと言えるでしょう。現在の VR コントローラーは振動することしかできず、20 年前の PlayStation ゲームパッドよりも進歩しているわけではありません。
しかし、最近ラスベガスで開催されたコンシューマー・エレクトロニクス・ショー（息を呑むようなプレスリリースが何百万本も発表された）で展示されたいくつかのプロトタイプから判断すると、これらのデバイスがすぐにリビングルームに登場する可能性は非常に低いようだ。
ラインナップの中には、プロジェクターほどの大きさの箱に繋がれなければならない、HaptXという会社が作った空気圧で動く巨大な黒いガントレットや、モーター付きの「外腱」を使って指を引っ込めるMaestroという手袋などがある。これは手首に取り付けられた大きなコントロールボックスにたくさんの配線が接続されたものだ。
公平に言えば、これらの企業は現時点では消費者ではなく、他の企業やテーマパークに製品を販売しています（いくつかの企業は開発者向けに SDK をリリースしています）。
VRをより良くするために必要なピクセル数は、あなたのPCを発火させる可能性がある
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しかし、彼らはより深刻な課題に直面しています。「触覚」自体が非常に多様な感覚を含んでいるため、どの触覚技術をサポートすべきか誰も明確に分かっていないのです。VRでは、熱さや冷たさ、細かい質感、それとも手に持った武器の重さなど、どれがより重要なのでしょうか？
現世代のVRコントローラーに対する比較的シンプルな改良でさえ、なかなか軌道に乗りません。ValveとHTCが共同開発したViveヘッドセット用の新コントローラー「SteamVR Knuckles」は、昨年6月に開発者向け出荷が開始されましたが、このコントローラーは指が固く握られているか広げられているかを検出し、VRにおけるあらゆるハンドジェスチャーを可能にします。
しかし、振動機能以外に高度な機能は搭載されていません。CESではKnucklesの姿も見られませんでした。HTCは、高解像度の新しいVive Proでは、既存の振動ワンドを採用すると述べています。
これより一歩進んだのが、Tactical Hapticsのコントローラーです。この会社のグリップは小さなプレートで覆われており、手の下で上下に動き、皮膚を伸縮させることで、例えばピストルの反動を再現します。
最高経営責任者のウィリアム・プロバンチャー氏によると、この「せん断」力は、手の表面の接線方向に作用し、「階段の手すりを滑り降りた時の感覚に似ている」とのことです。コントローラーは、何かが直接押し付けてきた時よりも、こうした「せん断」力に対して人間がより敏感であるという事実を利用していると彼は説明します（PDF – サンプル数は少ないものの、これを裏付ける研究結果もいくつかあります）。
1月初めに発表されたTactical Hapticsの最新のアイデアは、さまざまな方法で磁気的に組み合わせて、たとえばVRでライフル、ハンドル、シャベルをシミュレートするコントローラーです。
しかし、同社は消費者ではなく、企業やアーケード（ロサンゼルスのIMAX映画館で一般の人が試遊できる）といった顧客に焦点を当てているとプロバンチャー氏は認めている。プロバンチャー氏によると、大規模導入への大きな障壁は、触覚コントローラーのフィードバックを駆動するために、開発者にゲーム内の物理情報を提供してもらうことだ。彼らの協力がなければ、コントローラーに対応したコンテンツを作るのは「ほぼ不可能」だという。
さらに先進的ではあるが、おそらく商用化にはさらに時間がかかるのが、外骨格グローブだ。HaptX社のグローブ（下の写真）は、空気で満たされた微細な「ピクセル」を使って手のひらと指先に感覚を付与し、個々の指に押し返すことで、装着者が何か固体を持っているかのような錯覚を起こさせる。
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同社はまた、手全体に広がる温水「ピクセル」に温水と冷水を注入することで、温度に関する実験も行っています。同社の創業者兼CEOであるジェイク・ルービン氏によると、興味深い心理的錯覚の一つとして、体の上で温水と冷水の2点を十分近づけると、「脳が混乱し、痛みや圧迫感として解釈してしまう」というものがあります。
熱いピクセルと冷たいピクセルの「チェッカーボード」を使うことで、「驚くほど簡単に『なんてことだ、私の手は本当に燃えている』という錯覚を起こさせることができます」とルービン氏は言う。この安全な痛みの感覚は、軍事訓練や特に熱心なゲーマーに活用できる可能性があると彼は考えている。
ルービン氏によると、熱触覚は「とてもクール」で、まさに「うわー」というほどのインパクトがあるものの、リアリティを生み出すには触覚が依然として非常に重要だという。現在ジャーナリストや企業向けにデモされているグローブには、熱的要素は搭載されていないようだ。
ルビン氏によると、「より軽量で小型、そしてより人間工学に基づいた」バージョンと完全な開発キットが来年、関心のある企業に出荷される予定だ。このキットにはUnityとUnrealのプラグインが含まれ、「モデルのジオメトリ、テクスチャ、物理エンジンデータを用いて適切な触覚フィードバックとフォースフィードバックを計算し、事実上あらゆる3Dモデルに瞬時にリアルなタッチを加えることができる」という。MaestroグローブにはすでにSDKが提供されており、同じエンジンをサポートしている。
スタンフォード大学の研究者らは触覚に関する新たな研究を行っており、「触覚ジャミング」と呼ばれる技術を使って手の中で形を変えることができる物体を作成することに成功した。
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このプロジェクトに携わる博士課程の学生、マーガレット・ケーラー氏によると、格子状のセルは空気で膨らませることも、空気を抜いて固く「固める」こともできる。挽いたコーヒーの袋のように。このアイデアは、VRのテクスチャを模倣できるカスタマイズ可能な表面を作り出すことにある。
2次元の細胞格子を作成した研究チームは、現在、ケーラー氏が「つかむことができるボールのようなものを備えた完全な3Dディスプレイ」と呼ぶものの開発に取り組んでいます。最初は球体ですが、細胞が集まって様々な形状に変化していくとケーラー氏は言います。
しかし、空気を供給するための「大きな臍の緒」が必要なため、このシステムは手術訓練中に人間の胴体を模倣するためにテーブルに設置される可能性が高くなる。
ふわふわした球体や汗ばんだ手袋といったものを一切必要としないのが、「空中触覚技術」だ。これは、音、レーザー、あるいは空気を噴射することで、空間に触覚的な質感を作り出す技術だ。2013年にブリストルで設立されたUltrahaptics社は、超音波を用いて車、ストーブ、ミキサーなどの仮想的なノブやダイヤルを作成できると述べている。しかし、この技術はVRでも活用でき、肌に降りかかる雨音や、通過する電車の風の吹き付けをシミュレートできると、共同設立者でサセックス大学の情報科学教授であるスリラム・スブラマニアン氏は述べている。
しかし、問題もある。この技術のテストでは、「超音波が皮膚に反射したときに、気が散るブザー音が出る」という報告があった。
スブラマニアン氏によると、ある日本の研究所はレーザーを使って空中触覚の実験を行っており、ナイフや針の先端を模倣した鋭い感覚を作り出しているという。
Ultrahapticsの開発キットは現在提供されており、特にUnityエンジンをサポートしています。スブラマニアン氏は、この技術が消費者に直接販売されるのではなく、「VRが商業的に普及した暁には」VRシステムに将来的に組み込まれるだろうと考えています。
これまで紹介した触覚技術には共通点が一つあります。それは、VR内で壁を通り抜けるのを防げないということです（扱いにくいケーブルを除けば）。この問題に対するSF的な解決策としては、体全体を包み込むロボット外骨格が一般的です。しかし、大学の研究室からは、重さや硬さをシミュレートする、より簡便な方法がいくつか生まれています。
一つ目はジャイロスコープ（下図）を利用したもので、回転すると軸に対して回転しようとする力が発生します。この特性はドイツの研究チームによって利用され、VRヘッドセットにフライホイールを取り付けました。これにより、回転速度が速くなるほど、ユーザーが頭を回転させにくくなり、例えば怪我や低重力による慣性をシミュレートできます。
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このプロジェクトの立役者の一人、ウルム大学の研究者ヤン・グゲンハイマー氏は、このジャイロスコープによってヘッドセットの重量が増すという大きな欠点を認めている。つまり、プロトタイプは現状では消費者にとって重すぎて扱いにくいということだ。しかし、モーターを小型化すれば、ジャイロスコープによってVRヘッドセットやコントローラーに重量感や抵抗感を加えることができると彼は考えている。
VRで脚や腕を動かす、ちょっと意外な方法がもう一つあります。それは電気ショックです。ベルリン近郊のある研究所が、皮膚に16個のゲル状電極を貼り付け、肩、手首、上腕二頭筋、上腕三頭筋に電流を流すシステムを開発しました。このシステムによって筋肉が収縮するため、VR内で腕が障害物にぶつかった際に、腕が後方に電気ショックを受けることになります。奇妙で危険にさえ思えますが、この技術の根底にあるのは電気筋肉刺激であり、筋力が低下した患者のリハビリテーションで広く利用されています。
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欠点もある。ポツダムのハッソ・プラットナー研究所でこのプロジェクトに取り組んでいる博士課程の学生、ペドロ・ロペス氏は、使用中に「皮膚にチクチクする感覚」を感じると述べている。この技術が普及するには、この点を克服する必要があると彼は考えている。私たちも彼の意見に賛成だ。さらに、ユーザーは湿らせたジェルを使って電極を皮膚に貼り付ける必要がある。この技術が実際に普及するには、電極を着脱しやすいドライスーツのようなものに組み込む必要があるとロペス氏は考えている。
VRはあらゆる面で進歩を遂げていますが、完全なバーチャル体験、触覚、そして身体感覚といった点においては、どの触覚技術が主流になるのか予測するのは困難です。VRの早期導入者たちは、当分の間、ゴロゴロと振動するグリップパッドに縛られ続けることになるでしょう。®
