VR酔いの原因についての（個人的）考察

注意

この記事では、医学的な内容を取り扱っていますが、学術的に新しい知見を共有するものではありません。事実についてはなるべく根拠・出典を記述しておりますが、正しくない情報が含まれている可能性があります。
筆者は医学の学位を所持しておらず、医学を体系的に学んだわけでもありません。
この記事が原因で発生したいかなる不利益も、筆者は関知・補償いたしません。いちVRユーザーの考察としてお楽しみ下さい。

TL; DR

脳が身体の異常を検知 → 食べたものを出したくなる → 吐き気がする
身体の異常を検知する仕組みに、脳の疲れが影響？

VR酔い vs 乗り物酔い

よく、「VR酔いは乗り物酔いに似た現象」と言われます。この言い伝えが正しいかどうかはここでは触れませんが、言い伝えがあるということは、それがある程度正しいと認知されるに足る各個人の経験があるからだと考えています。
そこで、乗り物酔いとVR酔いに共通する要素を考えてみます。

予測不可能な動き

自動車に乗るとき、同乗者よりも運転手のほうが酔いにくいという説があります¹。運転手は自身の操作で動きを制御している一方で、同乗者は道順に沿った運転をするという程度の認識で「いつからハンドルを切り始めるのか」「いつからアクセルを踏むのか」など細かな情報を知ることができず、身体の動きが運転手に比べて予測不可能である点が原因として挙げられます。

予測不可能な動きと言えば、船も同様です。こちらは、前後左右だけでなく、上下も大きく変化します。しかも、波によって常時変動します。大型船のほうが酔いにくいと言われている²のも、重量が大きく波の外力の影響を受けにくく安定するためと考えられます。

VRでは、自身が視点を操作するコンテンツが多い一方、乗り物に乗って自動で移動するようなコンテンツも少なからずあります。しかも、現実世界でできないことができるというのをウリにしているコンテンツもあり、現実世界以上に予想が付かない世界であると言えるでしょう。

視界に映る映像の変化

自動車・列車の場合、前方や後方よりも横を見ているほうが、景色が次々と変化していきます。特に、開けた海ではなく、うっそうとした森の中など近くにモノがある環境では、その変化が特に早くなります。このような状況下では、乗り物酔いを引き起こしやすいとされています³。VRの場合も、モノが近くにある環境で首を動かすと視界が大きく動きます。

VRでは特に臨場感をウリにしたコンテンツも多く、大きなモノを動かすような表現や、振動の代わりに視界を揺らす表現も多数あり、映像変化が大きいと言えます。

強烈な光とその変化

晴れた日の屋外では、太陽が我々を照らしています。しかし、乗り物に乗って移動するとき、建物や木などの陰に入ると、その間だけ太陽光が届きません。移動中は強い太陽光が目に入ったり入らなくなったりします。乗り物酔いは太陽光によって誘発されやすいとする記事もあり⁴、VR技術を使っている間も近くのものが移動する・世界全体が明転暗転するなどにより光の変化が発生するため、これも無視できない要素です。

そもそもなぜ「吐き気」？

VR酔いの主な症状として「吐き気」が挙げられます⁵。なぜ「吐き気」を催す、つまり「胃の中のものを出そうとする」のでしょうか？
自分は、この現象を、人間の本能と見ています。つまり、自身の身体を守るため、胃の中のものを出そうとしています。
人間が生きていくうえで、食べてはならないものを食べてしまったとき、身体はなんとかしてそれを消化器系から出そうとします。胃に入ったものを吐き出すのに、腸を通すのは時間がかかるので、より手早く出せる口に戻そうとします。

しかし、毒を食べたわけでもないのに、なぜ胃の中のものを出そうとするのでしょうか？
自分は「脳が身体に異常を感じたら、とりあえず変なものを食べたものとして扱う」としているものだと考えています。これも本能によるもので、身体に異常が出ているときに、様々な要因を調査するよりも、とりあえず原因として可能性の高い「毒を食べた」を潰そうとしているものだと考えています。

脳が検知する身体の異常

VR酔いを引き起こす身体の異常については、様々な場所で言われている通り、「視覚情報と三半規管の情報のズレ」が大きいと考えています。自分は、これを一般化して「各種感覚器官の情報のズレ」が身体の異常として検知されていると考えています。
例えば、(仮想空間で)包丁で刺されたり高所から落ちたりしたときに身体が痛みを感じない、(仮想空間で)焚火の近くに行っても暖かさを感じない、など、視界(+音)情報と痛覚・温感がズレることがあります。これも1つの異常として検知されている可能性があります。

脳の疲れによる影響

人間の異常検知系も脳の機能の1つです。
考え事などで他の機能を使うと、脳がオーバーヒート状態になることがありますが、このとき自身の身体を守る機能（異常検知系を含む）も低下してしまうと考えられます。異常検知系が十分に機能できないとき、安全側に倒そうとして異常検知と同じときの挙動をする可能性も否定できません。
VR技術は、脳の機能をたくさん使うため、脳が疲れてしまいオーバーヒート状態になりやすいと考えられます。VR技術で脳を疲れさせる現象を以下に挙げます。

情報補間・情報補完

VR技術はそこにないものをあたかもあるように見せようとしますが、やはりまだ人間に提示できる情報量に限界があります。そこで、脳は提示されない情報を補間・補完しようとします。

低解像度・低FPS・ラグ

技術が進歩しているとはいえ、人間の目が処理している解像度・速度で映像を表示するにはまだまだ遠いでしょう。人間の目の空間解像度は5億以上⁶⁷、時間解像度は125Hz以上⁸とされており、HMDの動きに合わせて細かく変動する映像を、人間が装着するHMD内にリアルタイムで表示することは、今のところ相当困難でしょう。
蛇足ですが、VRSNSの1つであるVRChatでは、人が読むための文字のほとんどが非常に大きく書かれています。主な理由としては、一般の書籍の文字くらいの大きさで記述してしまうと、HMDの解像度が足りず、全く読めないためです。

低密度情報

現代科学において、世界が原子⁹でできていることはほぼ確実と言ってよいでしょう。しかし、仮想世界の表現において、原子レベルで情報を保持しようとすると、表現しようとしている空間に対して非常に多くのメモリ容量（ひいては物理的なメモリの大きさ）が必要になり、とても現実的ではありません。¹⁰
現在、仮想空間を表現するには主に次の2つの方法が取られます。
1つ目は、ポリゴンによる表現です。画像を表示できる多数の三角形で世界を表現します。少ない情報で立体を表現するのに昔から使われてきた方法ですが、自身の視点をどこにでも持っていけるVR空間の場合、近くで観察すると画質が落ちてしまいます。この現象は、特に遠くから見られることを前提にしたポリゴンで顕著です。
2つ目は、点群を用いた表現です。物体の表面に色付きの点を置き、それらをビルボードで表示します。現実世界のスキャンをする際にスキャナとの距離と色を記録するだけで点群マップが作成できるとあり、現実世界を仮想空間に表現する手法として便利です。しかし、一般に点群は多数の点のみでできており、データ量と細かさがトレードオフの関係にあります。そして、文字が読めるほど細かな点群を大規模に作ろうとすると、扱いきれないほどデータ量がとても多くなってしまいます。
このように、現実世界と同じ情報量をVR空間に持ち込むことは、現代のコンピューティング技術では不可能といってよいでしょう。

情報補間・情報補完による脳の疲れ

上記に挙げた制約があるにも関わらず、VR技術で仮想空間に没入できるのは、「感覚器官からは得られない情報を脳が補うことで、VRヘッドセットが表現しようとしている仮想空間を脳内に再現する」という脳の働きがあるためと考えられます。自分は、この脳の働きが非常に多くの処理をリアルタイムで行うために脳が疲れてしまうと考えています。

各種感覚器官の情報のズレの解釈

VR技術を使用している間、各種感覚器官の情報はどうしてもズレてしまいます。人間の脳は、複数の感覚が矛盾したとき、片方（主に視覚）の情報を優先し、もう片方の情報を補うという機能があるようです。これは、かの有名なラバーハンド実験¹¹¹²やVR感覚の話を挙げれば納得いただけるでしょう。この解釈にも、脳によるリアルタイムな処理が必要なので、やはり脳が疲れてしまうでしょう。

視神経の刺激過多

食糧や外敵・仲間を見つける、安全な道を選ぶ、太陽光を浴びて生活リズムを整えるなど、目から得られる情報は動物としてのヒトにとって大事な情報の一つです。脳が処理する人間の感覚器官の情報のうち8～9割が視覚情報とされており¹³¹⁴¹⁵、最大限刺激された際に送られる信号量が他の感覚器官よりも非常に多いと考えられます。

人間の目は、脳に直接繋がる視神経を通して視覚情報を脳に送っています。その際、情報は差分のみが送られているとされています。
自然界で外敵を見つけることを考えたとき、動いているものを素早く認知できると生きていく上で有利ですが、一方で一点を凝視したい場合に、網膜に映る映像が一定だと情報がほとんど送られなくなります。このとき、人間の脳は数秒～十数秒程度で対象物を認知できなることが実験¹⁶で明らかになっています。
このような事態を防ぐため、人間の目は無意識に常に動いています。この運動のことを「固視微動」といいます。固視微動によって、人間は何かを凝視しても常に対象物を"見て"いられます。

VR酔いの話に戻します。
上記の議論より、視覚情報は差分が脳に送られていると言えます。言い換えると、視界のある一点に着目したとき、時間あたりの差分が多いと、脳に多くの情報が渡されます。すると、脳はそのすべてを処理しようとしてパンクします。かの有名な「ポケモンショック」はまさにこの状況で、テレビを近くで見ており（→視界に占める光の明滅の割合が大きい）暗い部屋で見ていた（→明と滅の光量差が大きい）人が統計的有意に健康被害（吐き気など）を受けたと報告されています¹⁷。
VRでは、映像が視界全体に広がり、外界からの光をほとんど遮るため、映像を"テレビを近くで見ており" "暗い部屋で見てい"る状況と重なります。

ストレス

これはとても定性的な話ですが、ストレスを抱えているときは、それを和らげようと脳が考え事をします。たくさん考えると脳が疲れてしまいます。シンプルですが、VR空間内で思い通りにならないことへのストレスは無視できるものではありません。

VR酔いを誘発する可能性がある状況と、その理由

それでは、筆者がよくVR酔い（やそれに似た症状）を起こす状況を、上記に挙げた理由とともに記載していきます。VRコンテンツを制作する際、これらが起こる状況を避けていただけますと、気分よく体験できるかと思います。

操作系

プチフリーズ

鏡など重いギミックが動作する際に発生しやすいプチフリーズですが、フリーズしている間の情報補完が必要なので、累積すると疲れが出てきます。

連続回転

操作している間、自身が滑らかに回転する方法です。VRChatで言うところの"Comfort Turning"をオフにした状態での回転です。視界が次々と変わり、視神経の刺激過多が発生します。

自由落下と強打

本来であれば身体が浮くような感覚のある自由落下ですが、現実世界の臓器や三半規管に変化は当然なく、情報がズレます。
地面にぶつかるのも、痛みがなく情報のズレが発生します。

身長の低いアバターを使う

身長が低いと、視界に対する地面の割合が高くなり、移動する際に視界の多くが変動し、視神経に大きな信号が走ります。

地面を見ながら走る

低身長アバターと同様、視界が次々と変動し、視神経に大きな信号が走ります。
逆に、遠くを見ながらの場合は酔いづらいです。

表現系

視界ジャック

目の前を覆う行為は、誰がやっているのかを探すのがストレスになるだけでなく、自身の今の状況が分からず情報を補完する必要があるため、大変気分が悪くなります。
その中でも特に多い、首を動かしても張り付くタイプは、自身の頭の動きに完全に付きまとわれるストレスも付属します。

視界に張り付くUI

視界ジャックのようなおふざけでなくとも、ゲームなどでHUDを表示する際、頭の位置に完全に追従する表示は同様のストレスを感じます。特に視界中央が見えないような配置で大きなHUDが表示される場合は、その先を補間する必要があるので脳のリソースをたくさん使います。

視界全体の色が一気に変わる表現

過去に、自分がVR酔いを意識していない頃に作成したワールドがあります。
「Re-Color the Worldǃ」
https://vrchat.com/home/world/wrld_39cd7aeb-e993-458d-ac4e-5395e815ecff
ワールド内のボタンを押すとワールド全体の色が一瞬で変わるようになっていますが、ある日このワールドについて「目が痛い」という指摘を受けたことがあります。当時は原因がよく分かりませんでしたが、今こうして記事をまとめてみて、自身でももう一度このことを意識しつつワールドを見てみることで、その意味がようやく分かってきました。
このようなワールドに出会ってしまったときでも安全なように、自分はアプリの設定で明るさを落としてプレイしています。

視界がゆがむ表現

昔からある映像表現の1つとして、視界がゆがむような表現がありますが、視界が頭の動きに完全追従しなくなるので、伸縮されている部分に対して情報補完が必要になります。

視界を振動させる表現

こちらも昔からある映像表現ですが、身体が感じているべき振動を感じず、情報を補完する必要があります。

巨大なスクリーンに激しめの映像を流す

近くでしか見られない巨大スクリーンは、映像が変化した際の視界の変化が激しく、気分が悪くなりやすいです。

ジェットコースターの先頭に座る

ジェットコースターは一般に酔いやすいと言われているコンテンツですが、本議論でもやはり対象です。視界から得られる重力方向が三半規管と一致せず脳の情報処理に負荷がかかる、視界が高速に変わる、現在の状況を把握するのが大変など、様々な原因が絡み合います。
前の人のアバターや座席などによって視界がある程度遮られていれば多少は落ち着きます。

パーティクルライブ・DJライブ

VRMVとも呼ばれるパーティクルライブの中には、動画で取る表現が組み込まれているものがありますが、三半規管を考慮しない上下回転表現や、視界を一気に変動させる背景の明滅など、VR酔いの対策を考えずに作られている場所があり、あまり行けていません。
生演奏を行うDJも、iwasyncなどを使って可視化された音をフロア全体や空間中に流すなどを行う場所があり、パーティクルライブ同様にあまり行けていません。

ホラーワールド

人々を怖がらせる目的の場所であり、大きなストレスを感じるよう設計されており、またジャンプスケアなどで視界が大きく変化することもあるので、酔いやすいです。

目の前に大きなエフェクトを出す

個人的にサンリオVfesで公開されていたモチポリファクトリー（執筆時点で非公開）に最近ハマっていますが、2番の工程（モチを搗く場所）のリズムゲームを行う場所がエフェクトにとても近くて酔いに近い現象を感じました。
参考動画： https://youtu.be/WLJhz6bCMqk?si=yPuLGOdLvUfEwgsv&t=274
4:44から発生しているエフェクトが顔に近いところで出ています。

交流系

考え事

筆者はパズルが好きですが、VR内のパズルは他のVRコンテンツよりも気分が悪くなりがちです。
おそらく、考え事で脳が疲れてしまうためだと思います。

アバターに対するグロ表現

ナイフを突きさすなど、相手に対してグロいことをするゲームワールドは、相手の痛みを想像してしまうため、苦手です。
自身に向けられる場合は、ラバーハンドのような現象も起きるためさらに強く不快感を覚えます。
もしかしたらVR酔いとは違う原因で気分が悪くなっているのかもしれませんが…

現実味のある手術話

これは現実世界でも苦手ですが、やはり自身の身体の痛みを想像してしまうため苦手です。
雑談の場に出てきたら、その場から逃げることがあります。
こちらもVR酔いとは直接関係ないかもしれませんが…

1. https://car-me.jp/articles/19534 2024/5/13閲覧 ↩

2. https://www.mol.co.jp/casualcruise-sunflower/article/fun/seasickness/ 2024/5/13閲覧 ↩

3. https://travel.willer.co.jp/willer-colle/2043/ 2024/5/24閲覧 ↩

4. https://www.goo-net.com/magazine/knowhow/drive/44659/ 2024/5/24閲覧 ↩

5. https://wired.jp/2021/08/08/how-to-reduce-motion-sickness-virtual-reality/ 2024/5/13閲覧 ↩

6. https://www.youtube.com/watch?v=4I5Q3UXkGd0 2024/5/16閲覧 ↩

7. 参考までに、正方形のディスプレイに5億ピクセルを配置するには、縦横22000以上のピクセルが必要です。 ↩

8. https://www.tcu.ac.jp/news/all/20201117-33297/ 2024/5/16閲覧 ↩

9. 原子よりもさらに小さな単位で、電子・陽子・中性子というものがあったり、素粒子という話もあったりしますが、本稿では原子レベルまでで考えます。 ↩

10. 例えば、常温下にある1gのダイヤモンド(炭素C12)を考えてみましょう。その体積は約0.285cm^3、原子数は約5.02x10^22個であり、このダイヤモンドの座標(3次元空間の位置と向き)を16bit数(分解能65536)で表現すると16x5.02x10^22bitすなわち 100 000 000 000 000 GB = 100 000 000PB = 100ZB の容量が必要です。スパコンの富岳でさえメモリ容量は4.85PB¹⁸であることを考えれば、いかに多くの空間が必要かはお分かりいただけるでしょう。 ↩

11. Botvinick, M., & Cohen, J. (1998). Rubber hands 'feel' touch that eyes see. Nature, 391, 756. https://www.nature.com/articles/35784 ↩

12. 本間 元康. (2010). ラバーハンドイリュージョン：その現象と広がり. Cognitive Studies, 17(4), 761-770. https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcss/17/4/17_4_761/_pdf ↩

13. Griffith, J.S. (1971). Mathematical Neurobiology. Academic Press. ↩

14. 塚原仲晃. 佐藤敏. 輔（訳）. (1973). グリフィス「数理神経生物学」. 産業図書. ↩

15. 加藤 宏. (2017). 「視覚は人間の情報入力の８０％」説の来し方と行方. https://tsukuba-tech.repo.nii.ac.jp/record/163/files/Tec25_1_18.pdf 2024/5/19閲覧 ↩

16. 金子 寛彦. (2009). 知っておきたいキーワード　固視微動. 映像情報メディア学会誌, 63(11), 1538-1539. https://www.ite.or.jp/contents/keywords/FILE-20120103131433.pdf ↩

17. 厚生労働省. (1998). 光感受性発作に関する臨床研究. https://www.mhlw.go.jp/www1/houdou/1004/h0414-2.html 2024/5/19閲覧 ↩

18. https://www.fujitsu.com/jp/about/businesspolicy/tech/fugaku/specifications/ ↩