Pico VR開発スタートガイド - WebエンジニアのためのPico VR入力入門：Unityでのコントローラー・手の操作方法

WebエンジニアのためのPico VR入力入門：Unityでのコントローラー・手の操作方法

Tags: PicoVR, Unity, VR開発, 入力処理, コントローラー, ハンドトラッキング, XR Interaction Toolkit, Pico SDK

Pico向けVRアプリケーション開発の世界へようこそ。この「Pico VR開発スタートガイド」では、Web開発の経験をお持ちのエンジニアの皆様が、スムーズにVR開発の第一歩を踏み出せるよう、基礎から丁寧に解説してまいります。

前回の記事ではUnityのゲームループやコンポーネント指向について、Web開発との比較を通じてご理解いただきました。今回は、VRアプリケーションにおいて非常に重要な要素である「入力処理」に焦点を当てます。ユーザーがVR空間でどのように操作を行うのか、Picoデバイスのコントローラーや手を使った操作をUnityでどのように実装するのかを具体的に見ていきましょう。

なぜVR開発で入力処理の理解が重要なのか

Webアプリケーションでは、ユーザーの入力は主にキーボード、マウス、タッチ操作で行われます。これらの入力は画面上の特定の要素（ボタン、テキストフィールドなど）に対して行われ、イベントとして処理されます。

一方、VR空間では、ユーザーは3次元空間内に存在し、全身を使ってアプリケーションとインタラクトします。入力デバイスもコントローラー、手、頭の動き、音声など多岐にわたります。ユーザーの意図を正確に捉え、自然で直感的な操作感を実現することは、快適なVR体験を提供するために不可欠です。Picoデバイスでの開発においても、この入力処理の設計と実装は非常に重要な課題となります。

Web開発でイベントリスナーを使ってユーザーの操作をハンドリングすることに慣れている方にとって、VR空間での入力処理は新しい概念が多く含まれますが、基本的な考え方には共通点もあります。ユーザーからの入力をトリガーとして、プログラム内の処理を実行するという点では同じです。

Pico VRデバイスの主な入力方法

Picoデバイスは、主に以下の入力方法をサポートしています。

VRコントローラー: Pico 4には左右それぞれにコントローラーが付属しています。トリガー、グリップボタン、メニューボタン、サムスティック、A/B/X/Yボタンなど、多くのボタンやアナログ入力を持ちます。空間内でのコントローラーの位置と回転（6DoF: Six Degrees of Freedom）もトラッキングされます。
ハンドトラッキング: コントローラーを持たずに、ユーザーの手の動きを直接トラッキングする機能です。指の関節の位置や向き、手のジェスチャーなどを検出できます。より直感的で自然な操作が可能になります。
ヘッドトラッキング: ユーザーの頭の動きをトラッキングし、VR空間での視点の移動に反映します。これは入力というよりは基本的なVR機能ですが、特定のアプリケーションでは頭の動き自体を入力として利用することもあります。

本記事では、特にVRコントローラーとハンドトラッキングに焦点を当てて解説します。

UnityにおけるVR入力システムの概要

UnityでVR開発を行う場合、入力処理を効率的に行うために「XR Interaction Toolkit」などのパッケージを利用するのが一般的です。これは、様々なVRデバイスの入力に対応するための共通の仕組みを提供し、複雑な低レベルな入力処理を抽象化してくれます。

XR Interaction Toolkitでは、以下のような主要なコンポーネントを組み合わせて入力システムを構築します。

XR Origin: VR空間の中心となり、カメラやコントローラー、ハンドトラッキングの座標系の基準を定義します。
XR Controller: 物理的なコントローラーに対応し、ボタンや軸の入力状態を取得したり、空間内での位置・回転を反映したりします。
XR Interactor: ユーザー（コントローラーや手）がVR空間内のオブジェクトとどのようにインタラクトするか（例: 掴む、触れる、指差す）を定義します。
XR Interactable: ユーザーからのインタラクションを受け付けるオブジェクト側に設定し、どのような種類のインタラクションが可能か、インタラクションが発生した際にどのようなイベントを発生させるかを定義します。

これらのコンポーネントを使うことで、「コントローラーのトリガーを引いたら、触れているオブジェクトを掴む」といったインタラクションを、比較的容易に実装できます。

UnityでのVRコントローラー入力の実装

XR Interaction Toolkitを使用する場合、コントローラー入力の処理はイベント駆動で行うのが直感的です。Web開発でボタンの click イベントにリスナー関数を登録するのと似た考え方です。

例えば、コントローラーの特定のボタンが押された、または離されたといったイベントを検知し、それに応じて特定の処理を実行します。

using UnityEngine;
using UnityEngine.XR.Interaction.Toolkit;

public class SimpleButtonHandler : MonoBehaviour
{
    // XRControllerコンポーネントへの参照
    public XRBaseController controller;

    void OnEnable()
    {
        // コントローラーのアクティベート（通常トリガーを引くなど）開始時に呼び出すイベント
        controller.selectAction.action.started += OnSelectStarted;
        // コントローラーのアクティベート終了時に呼び出すイベント
        controller.selectAction.action.canceled += OnSelectCanceled;
    }

    void OnDisable()
    {
        controller.selectAction.action.started -= OnSelectStarted;
        controller.selectAction.action.canceled -= OnSelectCanceled;
    }

    private void OnSelectStarted(UnityEngine.InputSystem.InputAction.CallbackContext context)
    {
        Debug.Log("Select action started!"); // ボタンが押されたなどの開始イベント
        // 例: オブジェクトを掴む処理を開始
    }

    private void OnSelectCanceled(UnityEngine.InputSystem.InputAction.CallbackContext context)
    {
        Debug.Log("Select action canceled!"); // ボタンが離されたなどの終了イベント
        // 例: オブジェクトを離す処理を実行
    }
}

この例では、XR Controllerの selectAction という入力アクション（トリガーやグリップなど、設定によって割り当て可能）に関連付けられたイベント started と canceled を購読しています。OnSelectStarted や OnSelectCanceled メソッドが、対応するイベント発生時に呼び出されます。

Web開発におけるJavaScriptの addEventListener や jQueryの on() メソッドを使ったイベントハンドリングと構造が似ているため、馴染みやすいかと思います。VR開発では、単なるボタンの押下だけでなく、トリガーの引き具合（アナログ値）やスティックの傾きなども入力として利用できます。これらもXR Interaction Toolkitを通じて容易に取得することが可能です。

Unityでのハンドトラッキング入力の実装

Picoデバイスは、ハンドトラッキングSDKを提供しており、Unityを通じてそのデータにアクセスできます。ハンドトラッキングを使うことで、ユーザーはコントローラーなしで、VR空間内のオブジェクトを直接触ったり、掴んだり、ジェスチャーで操作したりできます。

ハンドトラッキングの実装は、コントローラー入力よりもやや複雑になることがあります。手の骨格データ（各関節の位置と回転）を取得し、そのデータを基にユーザーの意図を解釈する必要があるためです。

Pico Unity Integration SDKなどを使用すると、手のボーン情報や特定のジェスチャー（例: グー、パー、ピンチ）の検出結果を取得できます。

using UnityEngine;
using Pvr_UnitySDKAPI; // Pico SDKの名前空間、バージョンにより異なる可能性があります

public class SimpleHandTrackingHandler : MonoBehaviour
{
    void Update()
    {
        // 左手のハンドトラッキング状態を取得
        Hand jointDataLeft = HandAnchor.GetHandJoints((int)HandType.Left);

        if (jointDataLeft != null && jointDataLeft.IsHandPoseReady)
        {
            // 手のひらの位置を取得する例
            // 関節の種類はSDKのマニュアルを参照してください
            Vector3 palmPosition = jointDataLeft.Joints[Pvr_UnitySDKAPI.HandJointType.Palm].Pose.position;

            // ピンチジェスチャーの状態を取得する例
            if (HandGesture.GetGestureResult((int)HandType.Left) == HandGestureType.Pinch)
            {
                Debug.Log("Left hand is pinching!");
                // 例: オブジェクトを選択する処理
            }

            // その他のジェスチャーや関節データを使った処理...
        }

        // 右手についても同様に処理
        Hand jointDataRight = HandAnchor.GetHandJoints((int)HandType.Right);
        // ...
    }
}

上記のコードはPico SDKの特定のバージョンに基づいた簡易例です。実際のSDKでは、より詳細なデータ取得方法や、ジェスチャー検出の仕組みが提供されています。

ハンドトラッキングによる入力は、ユーザーの手の自然な動きをそのまま反映できるため、没入感を高めることができます。しかし、トラッキングの精度や環境光の影響を受けることがあるため、信頼性の高いインタラクションを設計する際には、コントローラー入力との組み合わせや、代替操作の提供なども検討することが望ましいです。

入力処理実装のポイントと注意点

フィードバック: ユーザーが入力を行った際に、視覚的（ハイライト、アニメーション）、聴覚的（効果音）、触覚的（コントローラーの振動）なフィードバックを提供することは、操作が受け付けられたことを伝え、ユーザーの安心感と没入感を高める上で非常に重要です。
VR酔いへの配慮: 不自然な移動や急な視点・回転の変化を引き起こすような入力処理は、VR酔いの原因となります。特にハンドトラッキングで直接オブジェクトを操作する際などは、物理法則にある程度従うような挙動を実装したり、スムーズな補間を行ったりするなどの配慮が必要です。
パフォーマンス: Update() メソッド内で毎フレーム行う入力処理は、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。特にハンドトラッキングのように取得するデータ量が多い場合や、複雑なジェスチャー認識を行う場合は、処理負荷に注意が必要です。

まとめ

本記事では、Pico VR開発における入力処理の基礎として、UnityのXR Interaction Toolkitを使ったコントローラー入力と、Pico SDKを使ったハンドトラッキングの実装概要を解説しました。

Web開発でイベントハンドリングに慣れている方にとって、VR空間での入力処理はデバイスや空間的な概念が加わりますが、イベント駆動の考え方や、ユーザーの操作に応じて処理を実行するという基本的な構造は共通しています。

VRコントローラーは汎用的なインタラクションに適しており、ハンドトラッキングはより直感的な操作や特定のジェスチャーによるインタラクションに強みがあります。開発するアプリケーションの性質に合わせて、適切な入力方法を選択し、ユーザーにとって快適で自然な操作感を実現することが、高品質なVR体験を届ける鍵となります。

次に進むステップとしては、実際にUnityで新しいプロジェクトを作成し、XR Interaction Toolkitを導入して、簡単なオブジェクト操作（例: コントローラーでキューブを掴んで移動させる）を実装してみることをお勧めします。Pico SDKの導入とハンドトラッキングのサンプルシーンを実行してみるのも良いでしょう。

Pico VR開発の旅はまだ始まったばかりです。今後もこの「Pico VR開発スタートガイド」で、皆様の学習をサポートできるような情報を提供してまいります。