WebXR参照空間の境界：没入型体験における空間的境界の定義

没入型のウェブ体験を創造するためのオープンスタンダードであるWebXRは、開発者にブラウザで直接、仮想現実（VR）および拡張現実（AR）アプリケーションを構築する力を提供します。魅力的で安全なXR体験を創造する上で重要な側面は、参照空間の境界を理解し、効果的に利用することです。このガイドでは、参照空間の境界、その重要性、WebXRで利用可能なさまざまな種類、そして実装のためのベストプラクティスについて包括的な概要を提供します。

WebXR参照空間とは？

境界について掘り下げる前に、参照空間を定義しましょう。WebXRにおいて、参照空間は、仮想現実または拡張現実のシーンが存在する座標系を定義します。オブジェクトの配置、ユーザーの動きの追跡、空間関係の定義のための基準フレームを提供します。これは、XR体験全体が構築される基盤と考えてください。参照空間を理解することは、アプリケーション内で直感的で予測可能なインタラクションを作成するために不可欠です。

なぜ参照空間の境界は重要なのか？

参照空間の境界は、XR体験内でユーザーが利用できる物理的な空間を定義します。それらはいくつかの重要な目的を果たします：

• ユーザーの安全性：プレイエリアの境界を定義することで、ユーザーが現実世界のオブジェクト、壁、その他の危険物と物理的に衝突するのを防ぎます。これは、ユーザーが自由に動き回るルームスケールのVR体験において特に重要です。ゲームに夢中になったユーザーが突然コーヒーテーブルに歩いていくのを想像してみてください。境界を定義することでこれを防ぎます。
• 直感的なナビゲーション：境界は、ユーザーが仮想環境の限界を理解するのに役立つ視覚的な手がかりを提供します。これにより、ユーザーはより自信を持って空間をナビゲートし、意図したインタラクションエリアから誤って外に出ることを避けることができます。かすかな視覚的なグリッドや色付きのアウトラインが大きな違いを生みます。
• 一貫した体験：境界を一貫して定義しレンダリングすることで、ユーザーが使用している特定のハードウェアや環境に関わらず、体験が予測可能で快適なままであることを保証します。一貫した境界は、さまざまなデバイス間でスムーズで没入感のある体験を実現するために不可欠です。
• パフォーマンスの最適化：アクティブエリアの境界を知ることで、WebXRランタイムはレンダリングと処理リソースを最適化できます。ユーザーの視野内にあるオブジェクトのレンダリングを優先し、定義された境界外の要素に対する不要な計算を避けることができます。効率的なリソース割り当ては、よりスムーズなパフォーマンスにつながります。

WebXR参照空間の種類とその境界

WebXRはいくつかの種類の参照空間を提供しており、それぞれに独自の特徴と境界定義への影響があります：

1. Viewer参照空間

'viewer'参照空間は最も単純なタイプです。これはヘッドロックされており、参照空間の原点が常にユーザーの頭に相対して固定されていることを意味します。その結果、ユーザーは頭を回転させて周りを見ることしかできません。ユーザーは仮想環境内で物理的に移動することはできません。'viewer'参照空間は境界を持ちません。

ユースケース：

• 360°ビデオや、ユーザーが静止している単純なオブジェクトビューアのような静的な体験。
• インタラクションと動きが制限されたアプリケーション。

2. Local参照空間

'local'参照空間は、ユーザーが限られたエリア内を動き回ることを可能にします。参照空間の原点は、セッション開始時のユーザーの初期位置に固定されます。'local'参照空間は境界を持たない場合があります。つまり、システムが本質的に境界情報を提供するわけではありません。境界が必要な場合、開発者はしばしばワールド内のオブジェクトや視覚的な手がかりを使って人工的な境界を作成します。基盤となるハードウェアとランタイムが境界情報をサポートしている場合、`xrFrame.getViewerPose(xrReferenceSpace).transform.matrix`経由で利用できることがあります。

ユースケース：

• ユーザーが小さな仮想空間を動き回ることができるアプリケーション。
• 物理環境の正確な追跡が不要な体験。
• 初期の追跡エリアを超えて移動するためのテレポートメカニズムを持つゲームやアプリケーション。

例（概念的）：美術館のアプリケーションを想像してください。ユーザーは仮想の部屋から始まり、壁の絵画を見るために歩き回ることができます。「local」参照空間により、この限られた空間を自由に探索できます。

3. Local-Floor参照空間

'local'参照空間に似ていますが、Y軸が床に揃えられるという制約が加わります。これにより、地面ベースのインタラクションを扱う際の開発が簡素化されます。'local-floor'参照空間も、基盤となるシステムによって提供されない限り境界を持たない場合があります。

ユースケース：

• 定義された床平面に依存するアプリケーション。
• 地面ベースのインタラクションや物理シミュレーションを伴う体験。

例：仮想ペットゲームで、ペットが床や床に置かれたオブジェクトと対話する。

4. Bounded-Floor参照空間

'bounded-floor'参照空間は、ルームスケールのVR体験のために特別に設計されています。床の形状や寸法など、ユーザーの物理的な周囲に関する情報を提供します。これが、`getBounds()`メソッドを通じて境界情報を提供する参照空間です。空間の原点は床レベルにあり、XZ平面が床を表します。重要なことに、すべてのデバイスが'bounded-floor'をサポートしているわけではありません。`navigator.xr.isSessionSupported('immersive-vr', { requiredFeatures: ['bounded-floor'] })`を使用して、その可用性を確認する必要があります。

getBounds()の理解：

xrReferenceSpace.getBounds()メソッドはDOMPointReadOnlyの配列を返します。この配列は、参照空間内の床の境界ポリゴンを記述します。点は、順にたどるとユーザーが利用可能な床面積を定義する閉じたポリゴンを形成するように順序付けられています。点はY = 0のXZ平面内にあります。点の数は環境のスキャンによって異なります。

ユースケース：

• ユーザーが自由に動き回れるルームスケールのVRゲームやアプリケーション。
• 定義された空間内でのユーザーの位置の正確な追跡を必要とする体験。
• 現実世界の環境を模倣したトレーニングシミュレーション。

例：仮想脱出ゲームで、ユーザーが部屋を物理的に探索し、パズルを解き、オブジェクトと対話して脱出する必要がある。

5. Unbounded参照空間

'unbounded'参照空間は、ユーザーが事前に定義された境界なしに自由に移動できるようにします。これは、ユーザーが非常に大きなまたは無限の空間にいると想定される体験に適しています。'unbounded'参照空間は境界を持ちません。この参照空間を使用する場合、現実世界のオブジェクトとの衝突を防ぐ組み込みのメカニズムがないため、ユーザーの安全性を慎重に考慮することが重要です。ロケーションベースのARアプリケーションは通常、この種の参照空間を使用します。

ユースケース：

• ユーザーが屋外の広いエリアを移動する拡張現実体験。
• 無限の空間や抽象的な環境の仮想現実シミュレーション。

例：ユーザーが都市を歩きながら、現実世界に仮想情報を重ねて表示するARアプリケーション。

参照空間の境界へのアクセスと利用

参照空間の境界にアクセスし、利用するプロセスは、通常、以下の手順を含みます：

1. WebXRセッションのリクエスト：navigator.xr.requestSession()を使用してWebXRセッションをリクエストすることから始めます。使用する予定がある場合は、'bounded-floor'を含む必要な機能をリクエストすることを確認してください。例：

               navigator.xr.requestSession('immersive-vr', { requiredFeatures: ['bounded-floor'] })
     .then(onSessionStarted)
     .catch(handleFailure);
   
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

2. 参照空間の取得：セッションがアクティブになったら、session.requestReferenceSpace()を使用して参照空間をリクエストします。'bounded-floor'参照空間の場合：

               session.requestReferenceSpace('bounded-floor')
     .then(onBoundedFloorReferenceSpace)
     .catch(handleFailure);
   
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

3. 境界の取得：'bounded-floor'参照空間を使用している場合、getBounds()メソッドを使用して境界を取得できます：

               function onBoundedFloorReferenceSpace(referenceSpace) {
     const bounds = referenceSpace.getBounds();
     if (bounds) {
       // Process the bounds data
       console.log("Bounds found:", bounds);
     } else {
       console.log("No bounds available.");
     }
   }
   
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

4. 境界の視覚化と強制：境界データを使用してプレイエリアを視覚化し、ユーザーが定義された境界の外に出るのを防ぐメカニズムを実装します。これには、視覚的なグリッドのレンダリング、警告メッセージの表示、または触覚フィードバックの実装が含まれる場合があります。

空間境界の定義と使用に関するベストプラクティス

WebXRアプリケーションで空間境界を定義および使用する際に考慮すべきベストプラクティスをいくつか紹介します：

• 可用性の確認：リクエストされた参照空間とその境界がユーザーのデバイスと環境でサポートされているかを常に確認してください。セッションをリクエストする前に、navigator.xr.isSessionSupported()を使用して'bounded-floor'のサポートを確認します。getBounds()メソッドがnullを返す場合、それは境界が利用できないことを意味し、代替の安全対策を提供するか、体験を適宜調整することで、このシナリオを適切に処理する必要があります。
• 明確な視覚的手がかりの提供：プレイエリアの境界を示すために、明確で直感的な視覚的手がかりを使用してください。これには、床にかすかなグリッドをレンダリングしたり、色付きのアウトラインを表示したり、パーティクルエフェクトを使用したりすることが含まれます。没入型体験から注意をそらす可能性のある、過度に侵入的または気を散らす視覚的手がかりは避けてください。
• ユーザーの快適性の考慮：境界がユーザーの物理的な空間内で快適に配置されていることを確認してください。現実世界のオブジェクトや壁に近すぎる場所に境界を配置すると、不快感や閉所恐怖症を引き起こす可能性があるため避けてください。必要な境界を過小評価するよりは、常に過大評価する方が良いです。
• 触覚フィードバックの実装：ユーザーが境界に近づいたときに触覚的な手がかりを提供するために、触覚フィードバックの使用を検討してください。これは、視覚的な没入感を妨げることなく、ユーザーを穏やかにプレイエリアに戻す効果的な方法となり得ます。
• 異なるユーザー身長への配慮：境界の高さを定義する際は、潜在的なユーザー身長の範囲を考慮してください。背の高いユーザーが仮想オブジェクトや天井に誤って頭をぶつけないように、境界が十分に高いことを確認してください。
• カスタマイズオプションの提供：場合によっては、ユーザーがプレイエリアのサイズと形状をカスタマイズできるようにすることが有益な場合があります。これは、さまざまな部屋のサイズや構成に体験を適応させるのに役立ちます。ただし、ユーザーが小さすぎるまたは安全でない境界を作成しないように、明確なガイダンスと安全警告を提供してください。
• 境界の定期的な更新（該当する場合）：物理的な空間が変化する可能性のある動的な環境では、現在の状況を反映するために参照空間の境界を定期的に更新することを検討してください。これにより、精度を維持し、予期せぬ衝突を防ぐのに役立ちます。利用可能な更新の頻度は、ハードウェアとWebXR実装の機能に依存することに注意してください。
• アクセシビリティに関する考慮事項：空間境界を設計する際は、障害のあるユーザーを考慮してください。たとえば、運動障害のあるユーザーは、より広いプレイエリアや代替のナビゲーション方法を必要とする場合があります。明確な視覚的および聴覚的な手がかりは、視覚または聴覚に障害のあるユーザーにとっても有益です。座ったままでも立ったままでもインタラクションが可能であることを確認してください。

境界の実装例

WebXRアプリケーションで境界を実装する方法のいくつかの実用的な例を以下に示します：

1. 床の視覚的なグリッド

これは、プレイエリアを視覚化するための一般的で効果的な方法です。床にレンダリングされる線や四角形のグリッドを作成し、空間の境界を示すことができます。グリッドの色と不透明度は、アプリケーションの美観に合わせて調整できます。

2. 色付きのアウトライン

別のアプローチは、プレイエリアの周囲に色付きのアウトラインをレンダリングすることです。これは、境界に沿って配置された一連の垂直な平面または円柱を作成することで実現できます。アウトラインの色は、ユーザーが境界に近づくにつれて明るくなったり、彩度が高くなったりして、境界への近さを示すように変更できます。

3. パーティクルエフェクト

パーティクルエフェクトを使用して、より繊細で視覚的に魅力的な境界を作成できます。たとえば、境界に沿って流れるパーティクルのストリームを放出し、きらめくまたは輝く効果を作成できます。パーティクルの密度と色は、境界の可視性を制御するために調整できます。

4. 触覚フィードバック

前述のように、触覚フィードバックは、ユーザーが境界に近づいたときに触覚的な手がかりを提供するために使用できます。これは、ユーザーのコントローラーやヘッドセットで振動をトリガーすることで実装できます。振動の強度は、ユーザーが境界に近づくにつれて増加させることができます。

高度な考慮事項

ガーディアンシステム

多くのVRヘッドセットには、組み込みの「ガーディアン」または「境界」システムが装備されています。これらのシステムにより、ユーザーは物理環境内でプレイエリアを定義し、境界に近づいたときに視覚的な警告を提供できます。WebXRアプリケーションは、適切な参照空間（例：'bounded-floor'）をリクエストし、提供された境界情報を利用することで、これらの既存のシステムを活用できます。この場合、基盤となるランタイムがユーザーのために境界表現を生成する重労働を行っています。ただし、アプリケーション開発者は、安全で一貫した体験を保証するために、境界情報に反応する責任があります。ユーザーはデバイスの設定内でガーディアンシステムをカスタマイズできることが多いため、アプリケーションはユーザーが定義した境界に常に適応し、それを上書きすべきではないことに注意してください。

複合現実とシーン理解

複合現実（MR）アプリケーションでは、仮想世界と現実世界の境界が曖昧になります。これには、ユーザーの物理環境を正確にマッピングし、適切な境界を定義するための、より洗練されたシーン理解能力が必要です。高度なMRプラットフォームは、コンピュータビジョンと深度センシングを使用して周囲の3D表現を作成し、より動的で文脈に応じた境界定義を可能にする場合があります。たとえば、システムが家具や壁などの障害物を自動的に検出して回避することがあります。WebXRは、これらの高度な機能を組み込むために絶えず進化しています。WebXR Device APIの平面検出のような技術により、開発者はシーン理解情報を使用してAR体験により良い境界を構築できます。

地理位置情報と屋外AR

'unbounded'参照空間を使用する屋外ARアプリケーションでは、境界の定義がより困難になります。これらのシナリオでは、地理位置情報データと地図情報に依存して、現実世界のランドマークや地理的特徴に基づいて仮想境界を作成する必要がある場合があります。これは、ユーザーが危険なエリアに立ち入ったり、私有地に侵入したりするのを防ぐために使用できます。位置情報を収集および使用する際には、プライバシーへの配慮が重要です。ユーザーの位置データがどのように使用されているかを常にユーザーに知らせ、位置追跡を制御または無効にするオプションを提供してください。ヨーロッパのGDPRのような規制は、位置情報を含む個人データの収集と使用に厳しい制限を課しています。アプリケーションが適用されるすべてのプライバシー規制に準拠していることを確認してください。

WebXRと空間境界の未来

WebXRの分野は急速に進化しており、今後数年間で空間境界の定義において大きな進歩が見られると期待できます。いくつかの潜在的な将来の発展には、以下のようなものがあります：

• 改善されたシーン理解：より洗練されたシーン理解アルゴリズムにより、VRおよびARアプリケーションの両方で、より正確で動的な境界定義が可能になります。
• AIによる境界生成：人工知能（AI）を使用して、ユーザーの環境と活動に基づいて最適な境界を自動的に生成することができます。
• ホログラフィックディスプレイとライトフィールド技術：新しいディスプレイ技術により、より没入感がありリアルな境界の視覚化が可能になります。
• 標準化された境界API：異なるWebXRプラットフォーム間で境界APIを標準化する取り組みにより、開発が簡素化され、互換性が向上します。
• 強化された触覚フィードバック：より高度な触覚フィードバックシステムにより、境界認識のためのより豊かでニュアンスのある触覚的手がかりが提供されます。

結論

WebXR参照空間の境界を理解し効果的に利用することは、安全で直感的、そして魅力的なXR体験を創造するために不可欠です。異なる種類の参照空間を慎重に検討し、境界データにアクセスして処理し、適切な視覚的および触覚的な手がかりを実装することで、開発者はユーザーが意図したプレイエリア内にとどまり、現実世界のオブジェクトとの衝突を回避することを保証できます。WebXR技術が進化し続けるにつれて、空間境界定義に対するさらに洗練され動的なアプローチが登場し、ウェブの没入型および対話型の可能性をさらに高めることが期待されます。

XR体験を設計する際には、常にユーザーの安全性とアクセシビリティを優先することを忘れないでください。このガイドで概説したベストプラクティスに従うことで、ウェブで可能なことの限界を押し広げる、魅力的で責任あるアプリケーションを作成できます。グローバルなオーディエンス向けにXR体験を設計する際は、物理的な空間と個人的な境界における文化的な違いを考慮してください。個人的な空間の感覚は文化によって大きく異なり、ある文化で快適とされるものが別の文化では侵入的と認識されることがあります。多様なグループでユーザーリサーチとテストを実施し、境界がすべてのユーザーにとって適切で敬意を払ったものであることを確認してください。