原創(chuàng)R星人 VRAR星球

維克多專(zhuān)欄

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VR 交互不使用傳統(tǒng)的物理輸入技術(shù)，如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、手柄或觸摸屏等，而是通過(guò)觸覺(jué)技術(shù)，使用戶(hù)完成輸入，以達(dá)到在虛擬空間交互中，能夠再現(xiàn)觸覺(jué)感受。
據(jù)國(guó)際著名技術(shù)研究與咨詢(xún)公司Technavio 分析，預(yù)計(jì) 2021 年到 2025 年間，VR觸覺(jué)技術(shù)市場(chǎng)增長(zhǎng)將超158.4億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)15.96%。

近年來(lái)，在全球嶄露頭角的一些最具創(chuàng)新性的VR 觸覺(jué)技術(shù)，將會(huì)塑造行業(yè)的未來(lái)。

首先，介紹英國(guó)格拉斯哥大學(xué)新近研發(fā)完成的氣動(dòng)觸覺(jué)技術(shù)。

幾個(gè)月前，格拉斯哥大學(xué)的一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)——可彎曲電子和傳感技術(shù)（BEST）研究小組，公布了一項(xiàng)VR觸覺(jué)技術(shù)創(chuàng)新成果。他們開(kāi)發(fā)出一種可觸摸的新型全息投影裝置，比傳統(tǒng)的VR/AR系統(tǒng)更加輕便，如拍擊虛擬籃球時(shí)，不需要穿戴手套或其他手持設(shè)備，就能產(chǎn)生觸及真球的感覺(jué)。

去年9月1號(hào)，這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在人工智能旗艦期刊Advanced Intelligent Systems上，發(fā)表論文《交互式體積顯示中帶氣動(dòng)觸覺(jué)反饋的偽全息圖》（Pseudo-Hologram with Aerohaptic Feedbackfor Interactive Volumetric Displays），向外界詳細(xì)披露了這項(xiàng)科研成果。

論文通訊作者是格拉斯哥大學(xué)電子與納米工程教授拉文德·達(dá)希亞（Ravinder Dahiya），他是可彎曲電子和傳感技術(shù)（BEST）研究小組的負(fù)責(zé)人。該研究項(xiàng)目得到了英國(guó)工程和物理科學(xué)研究委員會(huì)（EPSRC）的資助。

論文介紹了這種名為“氣動(dòng)觸覺(jué)”（Aerohaptic）的新技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)由偽全息顯示、手勢(shì)識(shí)別模塊和觸覺(jué)反饋設(shè)備三個(gè)模塊構(gòu)成。這些模塊被連接到主計(jì)算機(jī)，并通過(guò)基于Unity平臺(tái)的內(nèi)部構(gòu)建程序進(jìn)行控制。操作時(shí)，研究人員在手部標(biāo)志模式下，能夠感受到算法提供的氣動(dòng)觸覺(jué)反饋。其基于3D虛擬成像的拓?fù)洌梢耘c用戶(hù)手部運(yùn)動(dòng)進(jìn)行交互，使人感覺(jué)像觸碰到真實(shí)存在的物體。

氣動(dòng)觸覺(jué)系統(tǒng)基于偽全息顯示器，通過(guò)使用玻璃或鏡子等工具，使二維圖像看起來(lái)似乎在虛空中盤(pán)旋。達(dá)希亞教授說(shuō)：“這項(xiàng)技術(shù)是與虛擬對(duì)象交互的新方法。”這種新方法的靈感，來(lái)自一種被稱(chēng)為 “Pepper's Ghost” 古老幻術(shù)?！癙epper's Ghost”起源于 19 世紀(jì)，又稱(chēng)作佩珀?duì)柣孟?。這是一種光學(xué)錯(cuò)覺(jué)技術(shù)，通常借由玻璃和特定光源，利用人眼視覺(jué)的偏差，制造出一種奇特的幻覺(jué)效果，常被用于魔術(shù)表演。還可以應(yīng)用于大型博物館中，能夠有效地還原歷史情景，而且費(fèi)用比較低廉。

在 BEST 研究小組的實(shí)驗(yàn)中，氣動(dòng)觸覺(jué)系統(tǒng)表現(xiàn)出了令人驚喜的變化。它可以和一個(gè)傳感器形成完美配合，以跟蹤體驗(yàn)者的手部運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)一個(gè)可移動(dòng)的空氣噴嘴，將氣流引導(dǎo)到其手掌或指尖，從而使其感到逼真的觸感。在論文中，研究團(tuán)隊(duì)提供了一個(gè)示例，將計(jì)算機(jī)生成的籃球 3D 圖像顯示在空中，并借實(shí)驗(yàn)證明了他們是如何通過(guò)改變氣流的方向和力量，來(lái)創(chuàng)造一種真實(shí)的籃球的彈跳感。

氣動(dòng)觸覺(jué)系統(tǒng)，用比VR、AR 更輕便的虛擬交互方式，將傳統(tǒng) 2D 圖形在虛空中顯示為具有真實(shí)物理尺寸的 3D 虛擬對(duì)象，這極有可能成為下一代虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)發(fā)展的有趣方向。它不僅極大地增強(qiáng)了用戶(hù)的沉浸式體驗(yàn)，也將會(huì)在機(jī)器人技術(shù)、自動(dòng)駕駛和醫(yī)療康復(fù)等多個(gè)領(lǐng)域引起了人們的極大興趣。

不過(guò)，要在一個(gè)完整的系統(tǒng)中結(jié)合眾多交互體驗(yàn)，往往會(huì)面臨技術(shù)復(fù)雜性、成本、實(shí)施和安全等方面的重大挑戰(zhàn)。目前研究者們?cè)谶@些方面已經(jīng)進(jìn)行了很多嘗試，包括偽全息圖、掃描體積、靜態(tài)體積和自由空間顯示等。遺憾的是，當(dāng)前大多數(shù)的立體顯示器僅能提供視覺(jué)體驗(yàn)，而無(wú)法通過(guò)觸摸感受虛擬物體。盡管一些可穿戴設(shè)備宣稱(chēng)可觸摸，但實(shí)際上它們僅限于控制正在顯示的虛擬對(duì)象，并不能真實(shí)感受施加給對(duì)象的壓力或觸碰的溫度。

近年來(lái)，觸覺(jué)反饋和顯示技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，人們更接近于能夠令人信服地與虛擬對(duì)象進(jìn)行交互。然而，當(dāng)前的觸覺(jué)技術(shù)通常仍然涉及可穿戴或手持設(shè)備，這會(huì)增加成本和復(fù)雜性，并可能阻礙這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

格拉斯哥大學(xué)的氣動(dòng)觸覺(jué)技術(shù)恰好以相對(duì)較低的成本，創(chuàng)造了令人信服的物理交互感覺(jué)，最重要的是，這個(gè)技術(shù)不需要穿戴或手持設(shè)備。目前，該研究小組已經(jīng)在考慮為新系統(tǒng)添加其他功能。例如，在氣流中添加溫度控制，借以加深與熱或冷的物體交互時(shí)的感覺(jué)。

我們相信，氣動(dòng)觸覺(jué)技術(shù)可以成為未來(lái)許多新應(yīng)用的基礎(chǔ)，比如為電話(huà)會(huì)議創(chuàng)建令人信服的真人交互式 3D 渲染，或者在虛擬空間中幫助外科醫(yī)生訓(xùn)練如何實(shí)施棘手的手術(shù)，為運(yùn)動(dòng)員、駕駛員提供更為逼真的模擬訓(xùn)練等。隨著這項(xiàng)技術(shù)的持續(xù)開(kāi)發(fā)，我們可以期待更多驚喜出現(xiàn)。

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