AR技術

ARの概要は大体わかってきたけども、実際どんな技術が使われているのか?

ARについて見聞きすることが多くなってきた中で、こんな質問がよく飛び交うようになりました。

また、ARの技術の進歩の裏にはどんなプレイヤーがいるのかという疑問に対して詳しく解説します。

ARのコア技術について理解する前に

最先端技術

まずは、ARで使われているコア技術について理解する前に、そもそものARについておさらいしていきましょう。

AR(拡張現実)のおさらい

ARはAugmented Realityの略で、日本語では「拡張現実」と訳されます。

ARは現実世界をベースにしながら、そこにコンピュータグラフィックスや映像、テキスト、サウンドなどのデジタルコンテンツで作られた仮想世界を重ね合わせ「拡張させた」現実です。

すべてがコンピュータグラフィックスで作られているVR(仮想現実)を体験すると、私たちはそれが本物ではないということを瞬時に理解できます。

しかし、ARの場合は現実世界のリアルさを残しながら、新たな世界を作ることができます。

ARの活用事例①:コンシューマー向け

ヘッドマウントディスプレイを必ずつける必要があるVRとは違い、ARはスマートフォンとカメラさえあれば使うことができます。

そのため、すでにコンシューマー向けにもさまざまなアプリがリリースされています。

 

エンターテイメントの世界では、現在も大人気の「PokemonGo」や「ドラクエウォーク」など、またカメラアプリの「SNOW」や、SONYの「ARエフェクト」など、実際に撮った写真やビデオに自ら加工するアプリも人気です。

実用的な面では、IKEAアプリが提供している自宅に家具を配置して大きさやバランスなどをシミュレーションできるアプリ、Warby Parkerの自分に合うメガネを無限に試着できるARアプリまで、私たちの買い物がさらに便利になるサービスが提供されています。

ARの活用事例②:ビジネス向け

また、多くの企業でもすでにビジネスへのAR導入が進んでいます。

マーケティングでは、プロモーションの一手段として、商品のパッケージや付属品の目印をベースにキャラクターなどのCGコンテンツを表示させるARキャンペーンが増えており、おまけのデジタル化が進んでいます。

また、IKEAアプリの類似施策として、自動販売機や製造ラインなどの大型機器の事前配置シミュレーションが行われ、導入の意思決定材料として使われるようになっています。

さらに、メンテナンス作業において、該当箇所や作業方法などの情報をAR用いて視界に表示させ、作業者の熟練度に依存せずに作業を可能にできます。

ARを活用することで、再現することが難しいシチュエーションにおける対応の方法を学ぶ業務のトレーニングにも役立てられています。

ARの5つの技術タイプ

ARを利用した医療

これらのさまざまなAR活用を実現するコア技術は、2020年現在大きく5つのタイプに分類されます。

この5つを理解するためには、「何」をきっかけにARが作動するのかから理解していきましょう。

キーとなるのは位置情報と周辺環境情報

ARは、スマホやARグラスなどのデバイスから取得される「位置情報」と、そのデバイスがとらえる「周辺環境に関する情報を認識されることによって実現されます。

このARを実装させる上では、「どこ」に表示させるのか、その表示位置を指定するタイプ別に5つの技術があります。

AR技術の種類
  • マーカー型AR
  • マーカーレス型AR
  • スーパーインポジションベース型AR
  • ロケーションベース型AR
  • プロジェクションベース型AR

マーカー型AR

マーカー型ARとは、カメラで撮った画像や映像中の特定の対象を目印にデジタルコンテンツを表示する位置を固定(マーク)する方法です。

マーカー型ARでは、AR機能を持つデバイスにおいて撮影された映像の中に、その特定の対象があった際にその位置と向きを計算してインプットします。

その計算内容に合わせ、デジタルコンテンツは表示サイズや向きを設定し、ARを起動させます。

 

この表示位置に指定された対象のことを「ARマーカー」と呼びます。

ARマーカーは、画像認識技術によってARを起動させるトリガーとなります。

理論上はどんなものでもこのマーカーとすることが可能で、例えば人やもの、イラストなどがよく使われています。

わかりやすいようにQRコードに似たような白と黒のマークを用いているケースが多いですが、ARマーカーはなんでも対応することができる点がQRコードとは異なります。

マーカーレス型AR

マーカー型が特定のものや人などのマーカーに対して発生するARイベントであるのに対し、マーカーレス型は撮影した空間の中にある一区画(ポイント)の特徴をきっかけにARを起動させます。

特定の空間かどうかを認識させるために、撮影された写真または映像に該当箇所が存在するかを随時リアルタイムに計算・解析していきます。

以前は、この処理の負荷度合が現実的ではないとしてあまり採用されていませんでしたが、近年計算速度の向上や手法の確立により、多用されるようになってきています。

「PTAM」や「SmartAR」といった手法が現在多くのアプリで使われています。

 

なお、マーカー型とマーカーレス型は、それぞれ画像の情報を認識してARを立ち上げるため、画像認識AR(ビジョンベースAR)と呼ばれています。

スーパーインポジションベース型AR

日本語では、重ね合わせ型のARを意味する「スーパーインポジションベース型」は、画像認識ARのもう一つの技術です。

この方法は、撮影した対象物を部分的または全体的にデジタルコンテンツに置き換えることで、代替した見え方を提供します。

スーパーインポジションベース型ARは、情報を重ね合わせることで利便性が高まる領域にメリットがあるため、医療現場において効果があるとされています。

医師が患者を診察する際に、実際の見た目とX線検査の結果をリアルタイムに重ね合わせることで、損傷位置を肉眼でより正確に理解できるようになるという効果があります。

ロケーションベース型AR

ロケーションベース型ARは、画像認識ARに代わりユーザーがいる居場所の情報(GPS)を用いて、ARが発生する仕組みを仕掛けているものです。

代表的なものには「ポケモンGO」があります。

ポケモンGOでは、「ポケストップ」と呼ばれる目印がさまざまな場所に設置されていますし、モンスターもさまざまなロケーションに随時出現する仕組みとなっています。

これらは、GPS情報をベースにユーザの現在地を認識し必要なポケストップを表示させたり、時限式にARを出現させることで実現しています。

 

一例として、全国のマクドナルドにはポケストップが設置されています。

そこに訪れたユーザはバトルができるだけでなく、その場でクーポンを入手できるといったイベントが提供されています。

プロジェクションベース型AR

プロジェクションベース型ARは、撮影した空間の物理的な表面にプロジェクターでホログラムのような合成光を照射し投影するARです。

これは、ユーザーとの相互作用も可能です。

ディズニーは、2017年にプロジェクターを用いて特定の位置にARを起動させる技術に関して特許を取得しました。

例えば、ディズニーランドに訪れてたゲストがレストランでご飯を食べている際に、その場にプロジェクターを用いてミッキーマウスがやってきて踊り出すといったようなコンテンツを提供することができるようになる技術です。

 

プロジェクションベース型ARはロケーションベース型の一部と言えますが、プロジェクターがベースとなるため、スマホやAR対応デバイスなどを持っていなくても見ることができる点が新たな方法として期待されています。

ARを実現するコア機能とは

陳列されているスマホとタブレット

ARの開発に際しては、ARエンジンやセンサー、デバイス、インフラを組み合わせて進めていく必要があります。

実際にどのような仕組みになっているのかを解説していきます。

ARエンジン

ARエンジンは、ARを実現する心臓部ともいえるコア機能です。

ARエンジンがデバイスから取得した位置情報や画像で認識した情報を取り込み、そこに何のデジタルコンテンツを付加するか指示を出したり、追加のユーザからのインプット情報を受け取りそこにアウトプットを返すといった、「コンピュータのOS」のような役割を担っています。

 

ARエンジンは、主にプログラミング言語を使って開発されており、ARを開発するためのソフトウェア開発キット(SDK)としてARアプリ開発者向けにさまざまな企業が提供しています。

有名なところでは、オープンソースとして運用されているAR開発ライブラリである「ARToolKit」は、AndroidやiOS以外にWindowsにも対応しており、世界中で広くARの開発に用いられています。

一方、特化型としてはGoogleからAndroid向けARアプリ開発用として「ARコア(ARCore)」、AppleはiPhone向けAR開発プラットフォームとして「ARKit」があります。

これらを使うことで、開発者は特別な環境を用意せずにARアプリを開発し、ユーザーに提供することが可能になります。

センサー

スマホやタブレットには、GPSをはじめ磁気センサー(電子コンパス)、加速度センサーなど7種類ほどのセンサーが搭載されています。

ARでは、位置や方向、距離を測定し表示させるデジタルコンテンツの調整を行うため、これらのセンサーを用いて画像認識やロケーション認識を行っています。

一方で、空間を把握する際は深度センサーが必要となります。

最新のiPad Pro(2020年3月25日発表)にはこのセンサーが標準搭載されるなど、ARを意識した機能装備が進んでいます。

デバイス

Android、iPhoneなどのスマートフォンやiPadなどのタブレットは言わずもがな、すでにAR対応機種として広く使われています。

その他のデバイスとして企業が開発に注力しているのが「ARグラス」です(「スマートグラス」とも呼ばれています)。

ビジネス向けには、GoogleのGlass Enterprise Edition2やMicrosoftのHololensがARもカバーしており導入が進みつつあります。

また、コンシューマー向けには、カナダのスタートアップが開発したFocals、アメリカARスタートアップのDigiLensがリリースしたDigilens Crystalなど、スタイリッシュで新たな特徴を持つ製品が注目を集めています。

インフラストラクチャ

ARの普及が進む中で、問題になってくるのがインフラです。

ポケモンGOでは、過去にポケモンゴーフェスタという2万人のファンを集めた会をシカゴで開催しましたが、トラフィック過多で通信が制限されるといった問題が発生しました。

また、現実世界の情報はまだ100%デジタル化されているとは言えない状態であり、現実世界をベースにしたARがシームレスに情報を活用してサービスを拡大していくには課題があります。

そのため、ポケモンGoの提供元であるNiantic(ナイアンティック)は「ARCloud」というインターネット上に現実世界の情報を重ね紐づける取り組みに多額の投資を行っています。

 

一方で、クラウドもARの普及には課題があります。

極度に集約された中央型のデータストレージにデータを集約してしまうと、リアルタイムで通信が必要かつレイテンシーに敏感なローカルARアプリからは、不利益を被るという点が問題視されています。

そのため、高速大容量化、同時接続数増加、超体遅延を実現する5Gの配備は、AR普及のさらに後押しになると期待されています。

AR界をリードする主要プレイヤー企業

プログラミングを行っているパソコン

IDCによれば、AR市場は2023年まで年平均77%で成長が期待されている業界です。

そのため、テック企業やスタートアップを中心にARに取り組む企業は多くいます。

ここでは、AR界を技術面でリードする主要な企業を紹介していきます。

Apple

App Storeでは、iPhoneやiPad向けにすでに数千におよぶARアプリがリリースされています。

ARKitを中心としたエコシステムを築いているAppleは、ARグラスの開発に急いでいます。

2020年3月には新型iPad ProにARを意識した深度センサーを標準搭載するなど、周辺機能の強化も進めています。

WIREDによると、2021年にはAppleからApple Glassが発売される予定という詳細なリーク情報も流れており、今後の動向に注目が集まっています。

Google

Googleは、先ほど紹介したAndroid向けARソフトウェア開発キットである「ARコア」を提供し、ARアプリの開発をサポートしています。

デバイスでは、過去にARのためのGoogle Glassをリリースしましたが、こちらは短期で提供を終了するなど失敗に終わっています。

一方で、ビジネス向けには、Glass Enterprise Edition2という端末が発売されており、倉庫でのピッキングをハンズフリーで行うなどの業務効率化に導入が進んでいます。

Disney

ディズニーは、ゲストのパーク体験価値を高めるため、補強するためのツールとしてAR関連技術を独自に開発しています。

近年、先ほど紹介したプロジェクション型のARに関する特許では、プロジェクターを使ってターゲットユーザがいる周辺にARを表示させる技術で、将来的にARグラスやカメラがなくてもARを再現できるとして期待されています。

また、パークの中の乗り物乗車時に音響効果や情報を提供するARグラスの特許申請も2019年に行いました。

これが使えるようになれば、外国人観光客が多いディズニーランドにおいて母国語での情報提供が可能になったり、より細かな情報提供や仕掛けを作れることによる顧客満足度の向上などが期待できます。

Unity

ユニティは、リアルタイム3D開発プラットフォーム、AR開発専用のフレームワークである「AR Foundation」を中心としたAR制作のエコシステムを提供しています。

Unityの強みは次の3つがあります。

  • 「ARコア」や「ARKit」をはじめとするテック企業の提供するSDKのコア機能を実装しているため、Android用やiPhone用などといったプラットフォームに依存しないコンテンツを作成することができる
  • ソフトウェアがワークフロー型になっているため、制作が完了したコンテンツを社内共有から正式リリースとして各プラットフォームやARグラスなどに実装するまでをシームレスに実行できる
  • スキルや業界に関係なく誰でも3Dコンテンツを作り、それをARに反映させることができる

まとめ

グローバルな世界

ARに関する技術について紹介してきました。

AR関連技術は、2020年現在も発展途上であり、Google、Facebook、Appleなどの主要なテック企業も、スタートアップも各分野で入り乱れ競争は熾烈化しています。

しかしながら、今後のARの市場の伸びは2020年現在想定されているテクノロジーの中でも大きいことから、ますますの企業の参入、そしてその活用が期待されています。

過去と比較して、ARアプリを開発する敷居は大きく下がっています。

ARを使ったビジネスをお考えの際は目的に合った最適な技術を選択し、リソースを有効活用していくことをおすすめします。

 

私たちOnePlanetでは、ARアプリケーションの開発をしたい企業様やARを活用してプロモーションをしたい企業様のお手伝いをしています。

ARを活用した新しい体験を検討する際には、お気軽にご相談ください。

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