現実と仮想の連続体

現実環境には、すべてのものが自然に発生し、人工的に作られたものではない、物理的で具体的な世界が含まれます。動物、植物などの生物的要因と、水、空気、天然資源などの非生物的要因の相互作用は、自然に発生し、物理的です。^{[ 5 ]}現実環境とは対照的に、仮想環境は、コンピュータを介して仮想コンテンツを合成的に構築します。現実環境には、個人と環境の物理的側面との相互作用が含まれます。

仮想環境は、コンピュータネットワークを介したデジタル情報を使用して人間の感覚体験の側面をシミュレートします。^{[ 3 ]}ユーザーは、電子メール、チャットログ、Web を介したドキュメント共有などのコンピュータ環境と表面的なレベルでやり取りできます。^{[ 3 ]}仮想環境は、個人が仮想環境内に存在していると認識する心理状態にあるときに、没入型仮想環境 (IVE) に発展することができます。^{[ 3 ]}

複合現実とは、デジタル世界で物理環境をシミュレートすることで、仮想環境と現実環境を融合させる技術の応用です。視覚、聴覚、触覚などの人間の感覚は、現実世界の出来事をシミュレートするために技術によって再現およびシミュレートできます。実装された現実オブジェクトと仮想オブジェクトの構成に基づいて、個人の現実認識が変化します。仮想コンテンツは、ユーザーの操作に適応して反応することで現実をシミュレートし、現実環境と仮想環境を融合させます。^{[ 3 ]}

拡張現実（AR）は、デジタル情報を現実世界に適用し、デジタルコンテンツを重ね合わせた現実の物理的環境に対する人間の知覚を強化します。ARは、仮想オブジェクトが現実環境に統合されるため、現実環境に向けて位置付けられます。ARアプリケーションの主な焦点は、仮想オブジェクトによって現実環境を強化および拡張することです。仮想オブジェクトは現実世界に空間的に登録され、ユーザーは現実環境を継続的に見て操作することができます。^{[ 3 ]}

拡張仮想性（AV）は、現実世界の物体を仮想環境に統合します。AVは、現実世界の要素が仮想環境に統合されるため、仮想環境に向かって位置づけられます。拡張現実は、デジタルアプリケーションを使用して、現実世界の感覚をシミュレーションされた空間にもたらすことに重点を置いています。現実の物体が仮想環境に統合され、ユーザーは仮想環境を継続的に見て操作することができます。ARとは対照的に、AVは、ライブの現実環境コンテンツを仮想空間に埋め込むことに重点を置いています。^{[ 3 ]}

連続体内の技術の初期の特徴付けは、マイロン・クルーガーが「人工現実」と「ビデオプレイス」という用語を初めて導入した1970年代に遡ることができます。ウィスコンシン大学マディソン校でコンピュータサイエンスの博士号を取得していた頃、彼の初期のインタラクティブコンピュータグラフィックスの研究は、彼をこの分野の第一世代の研究者として位置づけています。1980年代には、「VRのゴッドファーザー」であるジャロッド・ライナーが、 VR製品を開発および販売した初期の企業の1つであるVPLリサーチを設立しました。 ^{[ 6 ] [ 7 ]} 20代の頃、彼はWhole Earth Reviewで広く配信されたインタビューを受け、仮想現実の可能なアプリケーションのアイデアを共有し、仮想現実のフレームワークを分析しました。^{[ 8 ]}

1994年、ポール・ミルグラム、竹村晴雄、内海明、岸野文雄は「拡張現実：現実-仮想連続体上のディスプレイのクラス」という論文を発表した。彼らはこの論文で初めて「仮想現実連続体」という用語を造語し、その連続体を現実環境と仮想環境を両端とする連続線として定義した。この論文では、既存の複合現実ハードウェアを、世界認識の程度、再現の忠実度、臨場感の程度に基づく3次元フレームワークに基づいて、連続体内に分類した。^{[ 1 ]}

現実世界と仮想環境を融合させる拡張現実（AR）技術を含むハードウェアの現在の応用は、教室内でも始まって​​いる。^{[ 9 ]}例えば、今日のオンライン科学教科書の中には、インタラクティブなポップアップシミュレーションが含まれているものもある。さらに、子供たちは教室でAR技術を使って、コンピュータにダウンロードしたさまざまなプログラムを使用して独自の3Dストーリーブックを作成している。最もよく使われているプログラムの1つに、 Zooburstとして知られるプログラムがある。^{[ 9 ]}

AR技術のより複雑な応用例としては、オンライン機器から現実世界の情報を取得するために作られたシステムであるARGOS（Augmented Reality through Graphic Overlays on Stereovideo）の革新が挙げられます。^{[ 10 ]}この技術の最も注目すべき応用例は、現在の電話アプリケーションでよく使用される定規や巻尺などのデジタル測定デバイス、およびAmazonの「試着」メソッドなどのオンラインテクノロジー企業から来ており、ユーザーは購入前に実際の環境で製品を測定できます。

拡張仮想性（AV）技術は、ARの逆、つまり現実世界を仮想空間/環境に取り込むことを目指しています。今日、最も宣伝されている技術には、グリーンスクリーンの使用が含まれます。これは、実際の物体を完全に仮想環境に配置するもので、天気予報やZoomやAppleのFaceTimeなどのオンライン会議アプリケーションでよく見られます。^{[ 11 ]}

現在の仮想現実（VR）ツールには、AutoCADなどのAutoDeskアプリケーションなどの3Dモデリングソフトウェアや、3DアニメーションソフトウェアのCinema4Dなどがあります。^{[ 12 ]}完全に仮想的な環境の世界では、VRヘッドセットも連続体の仮想的な側面を説明する上で重要な役割を果たしています。^{[ 1 ]}その名前が示すように、VR技術は現実世界を合成することを目的としており、人間は「サイバースペース」に没入して、現実感に対する感覚刺激を満たします。^{[ 12 ]}

VRヘッドセットは、ハプティックセンシングとハプティックフィードバックと呼ばれる刺激技術も利用しています。ハプティックセンシングは、人間のインタラクションから収集されたリアルタイム情報を使用して仮想結果を生成します。^{[ 12 ]}ヒューマンマシンインタラクション（HMI）におけるこの例としては、ユーザーの手の動きがリアルタイムで音を生成する仮想楽器アプリケーションが挙げられます。^{[ 12 ]}  ハプティックフィードバックは逆のインタラクション技術であり、仮想インタラクションの結果としてユーザーが感じる刺激を作り出し、環境をできるだけリアルに感じさせます。^{[ 12 ]}より激しいシーンやゲームプレイを含む一部のVRゲームは、ユーザーが感じる振動刺激を生成するようにプログラムされています。^{[ 13 ]}

軍事分野では、現在、XR/ARシステムの主な用途は訓練とシミュレーションである。実弾射撃訓練は仮想シナリオに置き換えられ、訓練プロセスははるかに効率的で費用対効果が高くなる。スマートグラスは、精度と安全性を向上させるために、メンテナンスの高リスク状況でも使用できる。^{[ 14 ]}

米国陸軍も、将来的な軍事展開を見据え、XR/AR技術の研究開発に積極的に資金を提供している。2018年、マイクロソフトは、戦闘における状況認識能力を向上させるためのARシステムである統合視覚拡張システム（IVAS）の開発のため、今後10年間で220億ドルのその他の取引契約（OTA）を獲得した。このヘッドセットは、従来指揮官のみが入手できた情報を個々の戦闘部隊に直接表示できるため、下車した兵士の能力が向上する。IVASは開発当初からいくつかのバリエーションがあり、それぞれユーザーの快適性、通信機能、暗視機能に段階的な改良が加えられてきた。

2025年、IVAS契約は契約の更改によりAnduril IndustriesとRivet Industriesに移管され、Soldier Borne Mission Command（SBMC）プログラムという新しい名称になった。Andurilは現在、Microsoftから元の契約を引き継ぎ、さらに1億5900万ドルの契約も引き継いで、IVASシステムの開発と生産を監督している。IVASはAndurilのLatticeプラットフォームとMicrosoft Azure上に構築され、IVASヘッドセットはセンサー融合、コンピュータビジョン、機械学習、人工知能機能を活用できるようになる。^{[ 15 ]}

2025年10月、AndurilはMeta、Oakley、Qualcomm、Gentexと提携してEagleEyeを発表した。EagleEyeヘッドセットは、兵士に戦闘情報と任務目標を提供することで、視覚認識を強化し、戦場での通信を改善する。 ^{[ 16 ]}発表ビデオでは、兵士がヘッドアップディスプレイを通してヘッドセットを操作し、ヘッドセットを使用して任務を計画し、ライフルに関連した視覚マーカーを配置し、物理的な壁を通して敵や仲間の兵士を観察する様子が見られる。^{[ 17 ]}

他のソフトウェアシステムと同様に、仮想現実連続体上のデバイスは、ユーザーにとってデータプライバシーのリスクをもたらします。2022年8月、MetaはQuestヘッドセットユーザーのFacebookログイン要件を撤廃し、新しいMeta Horizo​​nプロファイルに置き換えました。ユーザーはQuestアカウントに実名を紐付ける必要がなくなり、Facebook経由でQuestシステムにログインしていた以前のユーザーは、新しいMeta Horizo​​nアカウントを作成することで、ID情報をFacebookから切り離すことができました。^{[ 18 ]}

ウェアラブルデバイスは、現代の監視システムに対抗するためにも利用できます。マンは、ウェアラブルカメラとスクリーンを使用して現実を拡張することで監視に対抗するさまざまな方法について説明しています。^{[ 19 ]}監視技術をユーザーに再配置することで、このようなデバイスは、公共空間における社会監視の現代のパノプティコンに遊び心をもって対抗することができ、「監視を監視す​​る」ことができます。^{[ 19 ]}

没入型の消費者向け仮想現実/拡張現実システムの開発は、非常に複雑なハードウェアエンジニアリングの問題です。企業がハードウェア仕様を改善しようとすることで、ユーザーエクスペリエンスが向上し、仮想現実の乗り物酔いを軽減することができます。^{[ 20 ]}

光学技術とディスプレイシステムの進歩により、立体視画像の品質が向上し、没入感が向上します。Bigscreen Beyondのような現在の最高級の消費者向けデバイスは、非球面レンズを使用して物理的なレンズシステムを最小限に抑えながら広い視野を維持しています。^{[ 21 ]}これらのシステムで視野を最大化することで、VR の乗り物酔いの原因となるトンネルビジョン効果を軽減できます。 ^{[ 22 ]} XR ヘッドセットのディスプレイシステムを改善することで、乗り物酔いを軽減できます。高リフレッシュレートと高解像度のLCDおよびOLEDディスプレイは、視覚的なアーティファクトを減らし、スクリーン ドア効果を軽減できます。^{[ 23 ] [ 24 ]}