仮想現実をより現実に近いものにするための究極の目標は、ユーザーがVR世界内の存在しない物体に物理的に触れることができるようにすることです。『スタートレック』のホロデッキの技術が解明されるまで、東京大学の研究者たちは、VRユーザーが安全に手を伸ばして触れることができる、操縦可能なヘリウム風船の実験を行っています。
バーチャルリアリティの魅力は、ユーザーをあらゆる体験へと誘う能力にありますが、同時に、現実世界における同期した物理的なインタラクションの実現を非常に複雑にしている要因でもあります。システムは、VRユーザーの手の動きに追従するだけでなく、位置を視覚的に確認できないユーザーにとって邪魔になったり、干渉したり、怪我をさせたりすることなく、素早く移動し、位置を調整できる必要があります。
『スタートレック』では、瞬時にどこにでも現れたり消えたりするホログラム力場を使ってこの問題を解決しましたが、この技術はSFの世界の産物であり、現実になるには何世紀も先のことです。そこで東京大学篠田・牧野研究室の研究者たちは、おそらく誕生日パーティーにヒントを得て、自由に浮遊する中性浮力のヘリウム風船を使った、よりシンプルな解決策を開発しました。
2020年12月にSIGGRAPH ASIAで発表された論文「空中触覚インタラクションのためのバルーンインターフェース」の中で、研究者たちは、一連の超音波フェーズドアレイトランスデューサーを用いて、浮遊するバルーンを押し回し、その動きを正確に制御するのに十分な力を持つ、聞こえない音波を生成する精巧な360度リグの詳細を説明しています。この装置には、バルーンの位置と、バルーンとインタラクションしようとする人の位置を追跡するための2台の高速ステレオイメージングカメラも含まれています。
結果として得られる体験は、仮想空間内のユーザーがVR内の仮想オブジェクトに手を伸ばしてインタラクションしようとすると、物理的なオブジェクトに触れて感じることができるというものです。バルーンは仮想オブジェクトと一直線になるように素早く位置を調整でき、まるで触っているかのような感覚を生み出します。バルーン自体の重さ、硬さ、質感が仮想オブジェクトと相関していなくても（例えば、仮想のレンガの壁に触れたとしても、バルーンはそれに見合った抵抗感を与えません）、触れているという感覚がVRのリアリティを高めるはずです。
ヘリウム風船を使用するもう一つの利点は、VRユーザーの予測不能な行動によって風船に誤ってぶつかったり衝突したりしても、損傷を受けないことです。風船は吹き飛ばされるだけで、システムはすぐに別の場所に移動させることができるはずです。もし風船の代わりに、物理的な接触を再現するように設計されたロボットシステムを使用した場合、万が一接触してしまった場合、ロボットとユーザーの両方に安全上のリスクが生じます。
このアプローチによって、10年以内に現実世界のホロデッキが実現するでしょうか？可能性は低いでしょうが、ワイヤーやその他の支持構造を使わずに、微弱な音波を使って物体を動かすという手法は、既存技術の巧妙な活用例と言えるでしょう。この技術を改良・アップグレードして、空気より軽い物体だけでなく、もっと多くの物体を操作できるようになるかどうかはまだ分かりませんが、ホロデッキ技術を単なるプロット装置以上のものにするための重要な一歩となるでしょう。
