論文タイトル：AUDIOTACTILE INTERACTIONS IN ROUGHNESS PERCEPTION

発表者：

国分 新（東大）

クロスモーダルWS輪講発表 2014/01/22

著者：

Steve Guest, Caroline Catmur, Donna Lloyd, Charles Spence発表雑誌・会議：

Experimental Brain Research,VOL.146 NO.2, PP161-171, 2002.

1

この研究を一言で言うと

指で研磨紙をなぞる際に，その音を変調したフィードバックを与えることで，手触り(粗さ)が変わってくる．

2

粗い！ 滑らか！

高周波成分を増幅

高周波成分を減幅

PACHMENT-SKIN ILLUSION*手をすり合わせた際の音の高い周波数(2kHz~)成分を

・増幅 → 掌が滑らかで，かつ乾燥して感じられる．

・減幅 → 掌が粗くで，かつ湿って感じられる

3*Parchment-skin illusion: sound-biased touch, Current Biology, Vol8 No6

実験方法，被験者が曖昧であったため，より厳密に決めた実験条件化で音の変調によって粗さがどうのように知覚されるかを評価

実験での検証項目

4

• 比較的高周波の成分を増減幅した際に，なぞっている触覚がどのように変化するか

• PACHMENT-SKIN ILLUSIONの実験を再試行

クロスモーダルデザインの評価方法

5

２種類の研磨紙(粗い(rough)・滑らか(smooth))のど

ちらを触っているかを，３種類の音のフィードバック条件(高周波成分を減幅・そのまま・高周波成分を増幅)で試行して回答してもらい，そのエラー率で評価

• 実験１：比較的高周波の成分を増減幅した際に，なぞっている表面の粗さがどう変化するか

実験１の結果

6

音をそのままの状態でフィードバックした初回２０回のテスト試行を基準とした，各条件でのエラー率の変化

(エラーはそれぞれsmoothをroughだと回答した場合，roughをsmoothと回答した場合)

実験１の結果

7

Amplified(高周波成分を増幅)の場合に注目すると，

・実際はsmoothを触っているのに「roughを触っている」と回答する割合が高い

・実際はroughを触っているのに「smoothを触っている」と回答する割合が低い

高周波成分を増幅するとより粗く感じる

実験１の結果

8

Attenuated(高周波成分を減幅)の場合に注目すると，

・実際はsmoothを触っているのに「roughを触っている」と回答する割合が低い

・実際はroughを触っているのに「smoothを触っている」と回答する割合が高い

高周波成分を減幅するとより滑らかに感じる

実験１の結果

9

擦った際に生じる音の高周波成分が，粗さ知覚に影響を与え，それが大きいほど粗く感じる

PACHMENT-SKIN ILLUSIONの結果(高周波成分が大きいほど滑らかかつ乾燥していると感じる)と矛盾？

10

クロスモーダルデザインの評価方法

３種類の音のフィードバック条件(高周波成分を減幅・そのまま・高周波成分を増幅)と音の大きさ条件(75, 55, 35 dB)で試行して回答してもらい，手を擦った際の手の粗さ・湿り気を0-100のスケールのどのくらいか回答してもらい，その値で評価

(基本的に先行研究と同じ)

• 実験2：手を擦り合わせた際の高周波の成分を増減幅した際に，手の粗さ，湿り気をどう感じるか

11

• それぞれの音の条件での粗さの回答の平均値

実験2の結果(1)

-40dB(35dB)の条件では明らかに粗さ知覚の差

12高周波数成分の大きさと粗さが比例関係にあると確認

• それぞれの音の条件での粗さの回答の平均値

実験2の結果(1)

音の大きさの条件の平均をとった場合では，Amplity条件とAttenuate条件で有意差

13

• それぞれの音の条件での粗さの回答の平均値

実験2の結果(2)

高周波数成分を増幅した方が手が乾燥して感じられ，減幅した方が湿って感じられる

14

実験2の結果

PACHMENT ILLUSIONの元の結果

・高周波成分増 → 滑 ＆ 乾

・高周波成分減 → 粗 ＆ 湿

本論文での結果

・高周波成分増 → 粗 ＆ 乾

・高周波成分減 → 滑 ＆ 湿

15

実験2の結果

PACHMENT ILLUSIONの元の結果

・高周波成分増 → 滑 ＆ 乾

・高周波成分減 → 粗 ＆ 湿

本論文での結果

・高周波成分増 → 粗 ＆ 乾

・高周波成分減 → 滑 ＆ 湿

クロスモーダルデザインの成果

• 触覚より制御しやすい音響のフィードバックを操作することで，触覚の知覚を操作できる！

• ゲーム

• UI

16

発表者の評価：ここが面白い

• 音は比較的制御しやすく，既存の端末にも応用できそう．例えばスマフォ

• 出す音によっては粗さ，湿り気以外にも，粘着や光沢感なども音響によって提示できる可能性もある

17

発表者の評価：ここが疑問

• 大きな触覚の変化は期待できないのではないか？(少し試してみたものの，自分としてはあまり変化を感じなかった)

• 触ったときに生じる音を遮断する必要があるので，ヘッドフォン等の制約はつきそう

• 論文によって結果が違うものがあり，鵜呑みにはできない(音は触覚と同時に提示しても触覚側に引っ張られ，効果があまりでないとする論文もある)

18

発表者の評価：展開・応用のためのアイデア

• 材質によってどのようなフィードバックがいいのか，もしくは材質感自体が変わるようなフィードバック方法があるかも

• 大きさや機構に制限のある小型端末，既存の端末にもすぐに応用できるので，インタフェースを作って実際にどのような場面で有用か調べてもいいかも

• (個人的には，背面タッチパネル＋PseduoHaptics ＋ audiotactile は興味あり)

19

紹介されていた関連研究Selective effects of auditory stimuli on tactile roughness perception東北大学の鈴木先生達の研究

同じような実験設定の中で，音のフィードバックとして擦る際に生じた音ではなく，ホワイトノイズを提示したときにも同様の結果が得られ，ビープ音を提示した場合には通常と同じ結果が得られる

Auditory texture perceptionクイーンズ大学のLederman先生達の研究

別の人が板を擦った際に生じる音のみから粗さを判定したときより，触りながら音を提示した場合や音を提示しない方が粗さの判断が不正確になる．これはより粗さに対して情報量の多い触覚に聴覚が引っ張られるためとし，音は触覚に有意に影響を与える場合は少ないとした

この手の研究ではかなり古い

20