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コンピューティングにおいて、モーションコントローラとは、加速度計、ジャイロスコープ、カメラ、またはその他のセンサーを使用して動きを追跡する入力デバイスの一種である。
モーションコントローラーは、ゲームコントローラー、バーチャルリアリティやその他のシミュレーション用途、スマートテレビやパーソナルコンピュータのポインティングデバイスとして使用されています。
モーションコントローラーに必要な技術の多くは、スマートフォン内で組み合わせて使用されることが多く、モバイルアプリケーションがモーションコントローラーとして使用するなど、さまざまな機能を提供している。
モーションコントローラーは、動きを検出・測定するために、さまざまなセンサーをさまざまな組み合わせで使用してきました。センサーは個別の入力として使用される場合もあれば、より正確で信頼性の高い入力を提供するために組み合わせて使用される場合もあります。現代のデバイスでは、ほとんどのセンサーは専用の集積回路です。以下に、現在および過去のモーション追跡方法の例を示します。
慣性計測装置（IMU）は、ジャイロスコープを用いて回転の変化率を、加速度計を用いて速度の変化率を検出するために使用されます。これらは多くの場合、同一の集積回路上に集積されており、組み合わせて使用することで6自由度（6DOF）のトラッキングを実現できます。
イメージセンサーはコンピュータビジョンと組み合わせて使用され、携帯型デバイスやウェアラブルデバイス、あるいは環境中など様々な場所に配置され、他のデバイスや環境の相対的な位置を検出したり、ユーザーの身体のあらゆる部分の動きを検出したりするために使用されます。イメージセンサーは、カメラで直接追跡される、あるいは赤外線の反射を通して間接的に追跡される一対の発光体と組み合わせて使用されることもあります。
装置に搭載された磁場センサーは、地球の磁場の方向、あるいは近隣の基地局への方向を検出するために使用されることがある。
ポテンショメータ、ホール効果センサ、インクリメンタルエンコーダを用いた機械式センシング方式は、従来、モーション追跡の基盤として用いられてきましたが、現在ではその用途においてMEMSやその他の集積回路技術にほぼ取って代わられています。これらのセンサは、制御要素とアーケード筐体などの静止物体との間の機械的な接続を追跡するために使用されます。
ロードセルを用いた体重計は、重量分布の変化や測定重量の瞬間的な変動を通して、バランスの変化やその他の身体の動きを検出するために用いられてきた。
モーション追跡における用途とは関係なく、機械式センサーは、モーションコントローラーやその他の入力デバイスに搭載されているジョイスティックやその他の制御装置において、引き続き広く利用されている。
モーションコントローラーの初期の使用例としては、セガAM2アーケードゲーム「ハングオン」があり、これはバイクに似たビデオゲームアーケード筐体を使用し、プレイヤーが体を動かして操作するものでした。これが「タイカン」トレンドの始まりで、モーションコントロールがビデオゲームコンソールで普及する20年前の1980年代後半に、多くのアーケードゲームでモーションコントロール油圧式アーケード筐体が使用されるようになりました。[ 1 ]
セガのVRヘッドセットは、モーション追跡機能を内蔵した初期の未発売VRデバイスで、1991年に初めて発表されました。センサーがプレイヤーの動きと頭の位置を追跡しました。[ 2 ]マイクロソフト初の傾斜検出機能付きコントローラーは、PC用のSidewinder Freestyle Proでした。[ 3 ] 1998年に発売されたこのコントローラーは、コントローラーの傾きを2つのアナログ軸にマッピングすることができ、実質的にアナログジョイスティックを再現していました。もう1つの初期の例は、2000年のライトガンシューティングアーケードゲームPolice 911で、モーション追跡技術を使用してプレイヤーの動きを検出し、それがゲーム内のプレイヤーキャラクターに反映されました。 [ 4 ] Atari Mindlinkは、 Atari 2600用の初期のモーションコントローラーとして提案されたもので、装着したヘッドバンドでユーザーの眉毛の動きを測定しました。
セガアクティベーターは、アサフ・ガーナーが発明したライトハープをベースにしている。 1993年にメガドライブ（ジェネシス）のオプションアクセサリーとして発売され、全身モーション追跡によってプレイヤーの身体の動きを読み取ることができた。しかし、「扱いにくさと不正確さ」のために商業的には失敗に終わった。[ 5 ]
モーションコントローラーは、第7世代のゲーム機とともに広く普及しました。任天堂のWii本体のWiiリモコンは、イメージセンサー[ 6 ]を使用してポインティングデバイスとして使用でき、加速度センサーで直線運動と重力の方向を追跡しました。もう一方の手で使用するヌンチャクアクセサリーにも加速度センサーが搭載されていました。後から発売されたMotion Plus機能を搭載したアクセサリーや改良版コントローラーには、コントローラーがセンサーバーに視線が通っているかどうかに関係なく、回転の3軸すべてを追跡するためのジャイロセンサーが追加されました。
PlayStation 3は、3軸加速度センサーによるモーション追跡と1軸ジャイロスコープを備えたSixaxisコントローラーを同梱して発売されましたが、干渉の問題を理由に、他の最新のゲーム機に見られる触覚フィードバック（振動）は搭載されていませんでした。 [ 7 ]これらの機能は、後に刷新されたDualShock 3コントローラーに搭載されました。
加速度計とジャイロスコープセンサーを搭載した杖型のデバイスがいくつか登場し、ASUS Eee Stick、ソニーのPlayStation Move（位置追跡を補助するためにPlayStation Eyeによるコンピュータビジョンを追加）、HP Swingなどがあった。[ 8 ]他のシステムでは、入力に異なるメカニズムが使用されており、例えば、赤外線構造化光とコンピュータビジョンを組み合わせた MicrosoftのKinectや、磁力計を使用したRazer Hydraなどがあった。
任天堂とソニーは、携帯ゲーム機であるニンテンドー3DSとPlayStation Vitaを皮切りに、ジャイロスコープと加速度計を用いたモーション追跡を標準ハードウェア機能として後継機種に採用した。ニンテンドー3DSとPlayStation Vitaは、いずれも必要な3軸加速度計とジャイロスコープを搭載していた。第8世代のゲーム機では、任天堂とソニーはこれらのセンサーを両手持ちゲームコントローラーであるWii U GamePadとDualShock 4の標準機能として搭載した。また、ゲームによっては、前世代のモーションコントローラーの一部デバイスにも対応していた。
ValveのSteamコントローラーは、PC専用に設計されており、Steamソフトウェアが必要でした。その6自由度センサーはSteamで公開されているゲームで使用可能で、ユーザーはジャイロスコープをポインターとして使用できるオプションを選択できました。そのモーション追跡機能は、後にSteam Deckにも採用されました。
2010年代に発売された仮想現実ヘッドセットの波は、 6DOFモーションコントローラーの形態を採用しました。HTC Viveには杖のようなコントローラーが同梱されていましたが[ 9 ] 、 Oculus Touchとして知られるコントローラーは、 2016年12月にOculus Riftのオプションアクセサリーとして最初に発売され[ 10 ]、2017年7月に標準装備の一部となりました[ 11 ] [ 12 ]。 両方のコントローラーは、プレイ空間に配置された赤外線エミッターを使用して追跡されます[ 10 ] [ 9 ] [ 13 ]。Oculusは後に、 Oculus QuestとRift Sで「インサイドアウト」トラッキングシステムに切り替え、コントローラーはヘッドセット自体のカメラで追跡されます[ 13 ] 。
Nintendo Switchは、家庭用と携帯用のハイブリッドゲーム機であり、付属のJoy-Conコントローラーには、コントローラー本体だけでなく、各コントローラーにも6自由度センサーが搭載されています。別売りのNintendo Switch ProコントローラーとPoké Ball Plusコントローラーにも、同様に6自由度センサーが搭載されています。
第9世代となるソニーのPlayStation 5は、付属のDualSenseコントローラーで同様のモーション追跡機能を提供しつつ、後方互換性のあるゲームをプレイする際には、旧世代のモーションコントローラーの使用もサポートしている。
2020年代半ばまでに、GoogleのMediaPipeなどのコンピュータビジョン姿勢推定ツールキットにより、Webブラウザの通常のWebカメラで全身の動きを追跡できるようになり、専用センサーが不要になりました。 [ 14 ] AI支援の「バイブコーディング」[ 15 ]と組み合わせることで、小規模なチームでもKinectのような専用ハードウェアなしでブラウザベースのモーションゲームを構築できるようになりました。[ 16 ] [ 17 ]