映像酔い低減のためのガイドライン構築とHMDの人間工学的指針作成への

取り組み

氏家弘裕、渡邊 洋

国立研究開発法人産業技術総合研究所

兵頭啓一郎

コニカミノルタ株式会社

2Image Safety（映像の生体安全性）

電子的映像提示装置を通して提示

される動画像の視聴により、好ましく

ない生体影響が生じる状況を、でき

るだけ軽減することを目的とした概念。

映像酔い（VIMS）

光感受性発作（PSS）

３次元映像等による視覚疲労（VFSI）

対象とする生体影響

促 進

支 援

品質管理

映像の生体安全性

人間工学的視点

電子映像観視中の映像酔いの軽減

新たな映像産業市場展開の兆し

人間工学的指針の国際標準化

ISO International Workshop on Image Safety (2004)

ISO/TC 159 (Ergonomics)/SC 4/WG 12 (Image Safety)

since 2010

Ultra High Definition Images

Virtual Reality

人間工学的指針に基づく新たな技術展開への促進と支援

本日の主なテーマ

1. 映像酔い低減のためのガイドライン構築

2. HMDの人間工学的指針作成への取り組み

3. 国際標準化に向けた取り組み

2

映像酔い低減のためのガイドライン構築

映像酔いとは？6

映像視聴により、いわゆる乗り物酔いのような症状を発症した状態

主要な原因は映像中の動き

眠気、顔面蒼白、冷や汗、胃部不快感、吐き気や嘔吐

症状が1日近く継続する場合やまた、平衡失調などへの影響も

手ぶれ映像の動き

一人称視点のダイナミックな動き

症状

人はなぜ酔うのか - 感覚不一致説 -7

身体の動きについての感覚情報が、過去の経験に基づいて予測できる変化から逸脱したときに酔う

前庭感覚

視 覚

触 覚

聴 覚

自己受容感覚（筋、腱、関節）

自分が前に進んでいるという感覚

通常は過去の経験に基づく予測による変化と

感覚情報の変化とが一致

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

1 10 100 1000

Subj

ectiv

e sc

ore

Rotation speed (deg/s)

PitchYawRoll

* **

* * * *(*p<.05, Mann-Whitney)

n = 39

* *

酔いを引き起こしやすい動きとは？- ヨー、ピッチ、ロールの分析 -

8

特定の速度帯域で、酔いが生じやすい速度が、遅すぎても、早すぎても、酔いは生じにくい

ドラムの回転速度（deg/s）

胃電

図に

よる

特定

の帯

域（4~

6 cpm

）の

動き

酔い

の主

観評

価ス

コア

胃電図

主観評価

ヨー回転

60 deg/s

82 deg

67 deg

70 deg/s30 deg/s

一方向に回転

60 deg/sとは 1秒間に6回転または

3Hの距離で、画面の端から端まで約0.5秒

n = 39

酔いを引き起こしやすい動きとは？- ヨー、ピッチ、ロールの分析 -

9

特定の速度帯域で、酔いが生じやすい速度が、遅すぎても、早すぎても、酔いは生じにくい

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

10 100 1000 10 100 1000

大速度 (deg/s)

酔い

の主

観評

スコ

ア

ピッチ ヨー

振幅 90 deg振幅 30 deg

82 deg

67 deg

往復の回転

映像酔いは、PitchとYawの回転は、速度に依存する

0.2 Hz

船酔いについては、縦揺れについて、時間周波数と加速度に依存することが報告されている

映像酔いの場合、ピッチとヨー軸に対する回転は、速度が酔いの重症度

を決定すると思われる.

船酔いにおける時間周波数と加速度への依存性

y = 0.0065x2 + 0.7759x ‐ 3.8971R² = 0.3466

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Drop

out (%)

Averaged SSQ‐TS

Balk et al. (2013) (Σn=530)

Reed et al. (2007) Exp.1(n=598)

Reed et al. (2007) Exp.2 Cont. (n=30)

Reed et al. (2007) Exp.2 S (n=20)

Reed et al. (2007) Exp.2 F (n=15)

Reed et al. (2007) Exp.2 S+F (n=15)

Stanney et al. (1999) (n=233)

Stanney et al. (2002) (n=1097)

Ujike et al. (2005) (Σn=91)

Koslucher et al. (2015) (n=114)

Park et al. (2006) (n=118)

Kingdon et al. (2001) Vomit (n=1028)

Stanney et al. (1999) Vomit (n=233)

Stanney et al. (2003) 15min (n=240)

Stanney et al. (2003) 30min (n=240)

Stanney et al. (2003) 45min (n=240)

Stanney et al. (2003) 60min (n=240)

Stanney et al. (2003) Vomit 15min (n=240)

Stanney et al. (2003) Vomit 30min (n=240)

Stanney et al. (2003) Vomit 45min (n=240)

Stanney et al. (2003) Vomit 60min (n=240)

Stanney et al. (2002) Vomit (n=1097)

映像酔いの人間工学的指針に向けて11

●は、視聴中止率の結果＊は、嘔吐率の結果

Averaged SSQ-TS

Rat

io o

f D

rop-

out

or V

omit

(%

)SSQ-TSに対する視聴中止率や嘔吐率を、過去の文献等から抽出しプロット

SSQ-TSの増加とともに、視聴中止率が明確に増加する

SSQ-TSが一定以上の値で、嘔吐する観視者が出現する

Kennedy, Stanney and Harm (2001)

SSQ開発者の、SSQ-TSの値に対する

症状の程度の分類とも比較的よく対応しているように思える

SSQ score Categorization

0 No symptoms

< 5 Negligible symptoms

5 ‐ 10 Minimal symptoms

10 ‐ 15 Significant symptoms

15 ‐ 20 Symptoms are a concern

> 20 A problem simulator

映像酔いの程度を規定する尺度の１つとして、SSQ-TSを用いる

SSQ

映像酔いの人間工学的指針に向けて12

映像の動き総和量に対するSSQ-TSの線形性を仮定でき得る

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000

SSQ‐TS

Rotating distance (deg)

Bubka et al. (2006)

Bonato et al. (2009)

Diels&Howarth (2011)

Keshavarz&Hecht (2011)

Ujike et al. (2005)

線形 (Bubka et al. (2006))

線形 (Bonato et al. (2009))

34x26～65x59 deg映像

Total dose of motion (deg)

この考え方を基盤に、指針の基本を構成する方向

Full field実物

映像中の動き速度の時間積分

人間工学的指針の作成に向けて13

映像の動き総和量に対するSSQ-TSの線形性を仮定し得る

映像酔いの重症度：SV

SV = Coefficients ofFOV, fixation, and others

X dt1Vyaw, 2Vpitch, 3Vroll, 4Vforeback

CG映像による生体影響計測実験

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000

SSQ‐TS

Rotating distance (deg)

Bubka et al. (2006)

Bonato et al. (2009)

Diels&Howarth (2011)

Keshavarz&Hecht (2011)

Ujike et al. (2005)

線形 (Bubka et al. (2006))

線形 (Bonato et al. (2009))

Full field実物

34x26～65x59 deg映像

目 的： 運動総和量とSSQ-TSとの関係性に関するデータを積み重ねること

検討要因： (1) 運動総和量（速度、提示時間、運動パタン）(2) 注視点（or 視対象）(3) 視距離（or 視野サイズ）(4) 解像度

本報告では、上記の検討要因についてのSSQ-TSとの関係を報告する。

検討要因１ 運動総和量

(1) 運動総和量： CG空間中の周回コースをスムースに移動する場合と、これに視線方向をyaw, pitch, roll回転を加えた場合とで、比較する。

視線方向は、進行方向に合わせてスムースに変化

roll

pitch

yaw

視線方向は、進行方向への変化に加えて、yaw, pitch, roll回転による変化

検討要因２ 注視点、視距離（視野サイズ）、解像度

(2) 注視点の有無

注視点あり 注視点なし

視距離小 視距離大

(4) 解像度

解像度高 解像度低

(3) 視距離（視野サイズ）

実験方法

映像提示設定：・ディスプレイ： ５８インチ、4K・解像度： 3840 x 2160 pixel, 60 Hz

または、 720 x 480 pixel, 30 Hz・視野サイズ： 61 x 37 deg (33 x 19 deg)

または、 53 x 37 deg・視距離： 1.5H, 108 cm または 3H, 216 cm

映像提示ソフトウェア：・Unity

計測項目： ・生理計測： [観視中の] 心電（胸部3電極）、脈波（左手中指）・心理計測： [観視中の] 酔いに関する4段階計測、

[観視前後の] SSQ

グレー画面 CG動画 静止

画面

映像観察中の心電計測

静止画面

15 s 30 s

150 s 150 s 480 s 120 sSSQ

SSQ

SSQ

SSQ

15 min 15 min4段階主観評価

観察1回目観察2回目は、1回目の終了後、30分以上の時間をあけてから開始する

1回目と2回目の映像は、異なる２種類の映像で、順番は観察者ごとにcounterbalanceをとる

影響要因： 運動総和量

実験条件：2種類 ・条件1： カメラの移動に沿ってカメラの向

きが変化する・条件2： 条件1のカメラの動きに加え、

Yaw, Pitch, Rollのカメラの往復運動が、20秒ごとに切り替えられて加わる

※周回軌道を進む間に、加えられるカメラの動きは、以下の速度を持つv = Vp * sin (2*pi*f*t)ただし、 Vp は、 大速度 47.12 deg/s

f は、時間周波数 0.5 Hzt は、時刻（s）

Smooth条件

Swing条件

実験条件の組合せ

Conditions：

(1) 視覚運動条件 (被験者内要因)- Smooth条件: 移動に沿ってスムースにカメラの向きが変化

- Swing条件: yaw, pitch, rollのカメラの動きが、20秒ごとに交替で、Smooth条件に加わる

(2) 観視条件 (被験者間要因)condition A: 注視点あり、視距離3H、解像度4K

女性17名、男性16名； 年齢27.4±9.1歳condition B: 注視点あり、視距離1.5H、解像度4K

女性17名、男性17名； 年齢29.7±10.7歳condition C: 注視点なし、視距離1.5H、解像度4K

女性25名、男性11名； 年齢35.6±12.1歳condition D: 注視点あり、視距離1.5H、解像度SD(720x480)

女性14名、男性20名； 年齢24.3±9.1歳

映像サンプルSmooth‐D

映像サンプルSwing‐D

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Pre Post‐1 Post‐2 Post‐3

SSQ sc

ores

Total Score

Nausea

Oculomotor

Disorientation

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Pre Post‐1 Post‐2 Post‐3

SSQ sc

ores

Total Score

Nausea

Oculomotor

Disorientation

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Pre Post‐1 Post‐2 Post‐3

SSQ sc

ores

Total Score

Nausea

Oculomotor

Disorientation

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Pre Post‐1 Post‐2 Post‐3

SSQ sc

ores

Total Score

Nausea

Oculomotor

Disorientation

実験結果： SSQスコア（smooth条件）

Condition A n = 26

注視点あり、視距離3H、解像度4K

Condition B n = 20

注視点あり、視距離1.5H、解像度4K

Condition C n = 16

注視点なし、視距離1.5H、解像度4K

Condition D n = 22

注視点あり、視距離1.5H、解像度SD(720x480)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Pre Post‐1 Post‐2 Post‐3

SSQ scores

Total Score

Nausea

Oculomotor

Disorientation

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Pre Post‐1 Post‐2 Post‐3

SSQ sc

ores

Total Score

Nausea

Oculomotor

Disorientation

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Pre Post‐1 Post‐2 Post‐3

SSQ scores

Total Score

Nausea

Oculomotor

Disorientation

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Pre Post‐1 Post‐2 Post‐3

SSQ sc

ores

Total Score

Nausea

Oculomotor

Disorientation

実験結果： SSQスコア（swing条件）

Condition A n = 24

注視点あり、視距離3H、解像度4K

Condition B n = 19

注視点あり、視距離1.5H、解像度4K

Condition C n = 22

注視点なし、視距離1.5H、解像度4K

Condition D n = 24

注視点あり、視距離1.5H、解像度SD(720x480)

実験結果： SSQ-TS

・注視点なし、視距離小、解像度高の条件の組合せにより、Swing条件でのスコアに増加傾向が見られる

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

smooth swing smooth swing smooth swing smooth swing

SSQ‐TS

Condition A Condition B Condition CFixation point

3HResolution 4K

Fixation point1.5H

Resolution 4K

No fixation point1.5H

Resolution 4K

Condition DFixation point

1.5HResolution SD

*p <0.05

n=26 n=24 n=20 n=19 n=16 n=22 n=22 n=24

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000

SSQ‐TS

Temporal summation of visual global motion (deg)

Bubka et al. (2006)

Bonato et al. (2009)

Diels&Howarth (2011)

Keshavarz&Hecht (2011)

Ujike et al. (2005)

condition A

condition B

condition C

condition D

線形 (Bubka et al. (2006))

線形 (Bonato et al. (2009))

実験結果： SSQ-TS

・注視点なし、視距離小、解像度高の条件の組合せにより、Swing条件でのスコアに増加傾向が見られる

Condition C注視点なし, 1.5H, 4K

Condition B注視点あり, 1.5H, 4K

Condition A注視点あり, 3H, 4K

Condition D注視点あり, 1.5H, SD

HMDの人間工学的指針作成への取り組み

25

映像酔いとVR酔いの影響要因

映像の動き

観視条件の要因- 映像の視野サイズ- 聴覚刺激

映像の要因- 空間周波数成分- 色度- 解像度- 認知的手がかり

観視者の要因- 映像酔いの感受性- 性別- 年齢

頭部追従の時間遅れ

- 定常値- 変動値

3D映像の視覚疲労との相互作用

- 両眼間の各種ズレ- 調節-輻輳情報の不一致

VR 酔い

観視条件の要因- 視環境照度- 視距離映像酔い

人はなぜVR環境で酔うのか その要因26

roll

pitch

yaw オプティック・フローによる視覚的身体運動情報

ステレオ立体視表示による視覚的身体運動情報

両眼映像間の不一致

調節-輻輳の情報の不一致

明るさ、色、画像位置、画像形状等

ヘッドトラッキングによる映像切替の時間遅れ

時間遅れの大きさ

時間遅れの変動の大きさ

図は

没入型立体表示のHMDを想定

VR酔い以外にも抑えるべき課題27

VR環境への暴露により、平衡感覚に影響を与える可能性が知られている

・インストラクタが訓練後、自動車運転時に平衡感覚の異常を感じ、下車してしばらく回復を待った

・この他、訓練用シミュレータでは、 10-20%に嘔吐を

含む重篤な症状がみられ、歩行失調や平衡失調、フラッシュバックなどが報告されている

⇒ Post VR disorientation

VR酔い以外にも抑えるべき課題28

VR環境への暴露により、平衡感覚に影響を与える可能性が知られている

Kennedy et al. (1996)が、Gower et al. (1987)を引用した図

HMDの人間工学的課題29

視認性 ： 近接ディスプレイによる影響眼精疲労 ： 立体ディスプレイによる影響

VR酔い ： 動揺病の一形態使用後の影響 ： 平衡失調などが生じる可能性

重さの影響 ： 首や肩への影響熱の影響 ： 電子回路等熱源が身体に近い衛生面 ： 機材の一部が皮膚に接触

使用者年齢 ： 主に立体ディスプレイの観点?

考え得るHMDの人間工学的指針30

１．光学特性に関する指針視認性眼精疲労

２．提示コンテンツに関する指針VR酔い使用後の影響視認性眼精疲労

３．その他機器一般についての指針重さの影響熱の影響衛生面

国際標準化に向けた取り組み

32

映像酔いの生体安全性

人間工学的指針の国際標準化

・VR（ＨＭＤ）酔いを含めて、現在検討中

ISO/TC159国内対策委員会ISO/TC159/SC 4

経済産業省国際標準化事業

産総研

JEITA電子情報技術産業協会

産業技術総合研究所 ・ゲームメーカー・映像制作者・ポス･プロ関係者・放送関係者・ディスプレイメーカー・医療関係者・研究者 等々

快適映像基盤技術研究推進委員会

33ISOにおける体制

TC 159(人間工学)

SC 4(人間とシステムのインタラクション)

WG 2(視覚表示の要求事項)

WG 12(映像の生体安全性)

・ディスプレイに関する規格を審議・これまでにVirtual Displayと称してVR型HMDを想定したと思える

記述にも着手

・光感受性、3D眼精疲労、映像酔いに関する規格を審議・これまでに光感受性、3D眼精疲労に関する指針を規格化した

ご静聴、ありがとうございました本講演内容の一部は平成28年度「経済産業省戦略的国際標準化加

速事業（政府戦略分野に係る国際標準開発活動）」（電子映像観視中の映像酔い軽減に関する国際標準化）にて実施している活動によるものです。