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引言:触摸(Touch)是人类在进行协调交互时的主要方式之一。通过触摸感知到的触觉(Sense of Touch)可以帮助人类评估物体的属性,如大小、形状、质地、温度等。此外,还可以利用触觉来检测物体的滑脱,进而发展人类对身体的认识。触觉将压力、振动、疼痛、温度等多种感觉信息传递给中枢神经系统,帮助人类感知周围环境,避免潜在的伤害。研究表明,与视觉和听觉相比,人类的触觉在处理物体的物质特征和细节形状方面更胜一筹。让我们来看看VR领域中的触觉技术。
01
触觉手套技术
Designer:manus
Manus成立于2014年。如今,Manus已是创新性VR硬件与运动捕捉、尤其是数据手套领域的重要领跑者。
高保真手指跟踪:用于 VR 和动作捕捉的高保真手指跟踪解决方案。准确捕捉任何用例中人类手和手指运动的微妙之处。在VR中直接用双手体验逼真的虚拟交互,或将使用者的动作流式传输并记录到动作捕捉管道中。Prime X手套具有专有的柔性传感器骨架和每个手指的9 DoF IMU,可提供高保真手指跟踪,没有任何可感知的延迟。
完全兼容性:Prime X手套与行业标准软件兼容。Unreal 和 Unity 的即插即用插件,IC.IDO、VRED 等的直接集成。可以使用我们现成的Manus Core SDK构建进一步的集成。所有插件和 Manus Core SDK 均可在 Manus 资源中心下载。
同时它还有通用支架系统、快速校准的功能。
02
Skinterface紧身衣
从外观上看,Skinterface 有点像一件布满了传感元件的五彩紧身衣,这件全身装备上贴满了矩阵式磁声震动贴片,这些贴片能够接收不同波形的声波,并由声波带动贴片产生频率和方式不同的震动,从而制造出不同的触感。
Skinterface 上的每一个贴片都能够按照不同的控制指令独立工作,这使得可输出的“ 触感反馈” 模式也能千变万化,突破了传统机械传导方式只能输出“ 震动”、“ 按压” 等简单力反馈的弊端。特别适合用于模拟外部环境的细微触觉变化,比如在 VR 环境中“ 有风吹过身体” 这种体验。
Skinterface 通过线圈还有磁体包裹的传感模块,将感受真实地反馈到用户的皮肤上。
Skinterface在2016年米兰设计展上展出,足够灵敏,可以给用户带来吊扇微风的感觉,或者是符合您体重的柔软沙发垫。
不同颜色的贴片设计能方便 3D 摄像头对衣服上的贴片进行位置追踪,使得身体每个位置的反馈精度能进一步提高。
03
超声波触觉技术
Carter认为触觉反馈是营造临场感、自然交互,以及建立情感联系的基础,并预计在21世纪20年代体感技术将完全与数字世界结合,但在这一变革发生之前,体感技术还需要手势追踪的支持。
Ultrahaptics的灵感来源其实并不是触觉反馈,而是手势追踪。据Carter称,自己在2011年时为了完成本科毕设,接触到了微软Xbox体感外设Kinect,当时Leap Motion还未推出首款产品。
当时Carter发现,尽管Kinect可以让你通过手势来远程操控电脑主机,但是它更善于识别大幅度的动作或抓取手势,难以识别按按钮等细微的手势动作。因此,他希望通过模拟触觉反馈来解决这一问题,并在教授启发下选择了用超声波技术。就这样,Carter走上了用超声波隔空模拟触觉的10年研究道路。
Ultrahaptics正在开发的一项技术:使用超声波在空气中创建能够让用户感知的3D物体。Ultrahaptics希望通过这项技术,来构建超越传统手势跟踪的“无接触式界面”,让用户在点击隐形开关,或者在空中转动拨盘时,能够感受到触觉反馈,以便知道自己是否已经完成了操作。
超声波的“力度”反馈,也称为超声波触觉反馈,主要是通过超声波触觉脉冲或改变超声波的频率提供不同的触觉反馈和虚拟触觉的形状。超声波在压力之下会带来形状的改变,并且模拟出一种虚构的形状和力度,而这种压力则被称作“声发射力”。正是这种声发射力让我们的皮肤产生了触觉,而改变超声波的强度又可以让这种触觉产生更多的组合。
Ultrahaptics的核心设备是一款外设垫,能够发出40KHz频率的声音。但是这块外设垫需要放置在手的上方,通过调节超声波创造出物理触觉感,能够让用户体验到 " 边缘 "、" 平面 " 等不同虚拟物体的触感。
在 2017CES 展上,德国汽车零部件商博世将 Ultrahaptics 的技术运用到其展出的一辆全新概念的汽车上。驾驶员在操控过程中,传感器会检测驾驶员的手部动作,并通过超声波震动,给予驾驶员“触摸感”。这样驾驶员就好像真的“感受”和“触摸”到悬浮在半空中的虚拟按钮一样。而且声波的频率不同,其所产生的触觉体验也有所不同,这样驾驶员就可以通过不同的“触觉”来区分按钮的功能。
Ultrahaptics 的 CEO Steve Cliffe 表示:“这是我们第一次,把手势识别与空中‘触觉’结合在一起。这有望给使用者一个更真实的体验。”
目前,已经有大约 80%的汽车制造商购买了 Ultrahaptics 的开发套件。Ultrahaptics 和博世认为,不久之后这项技术将被广泛应用于汽车领域。另外,宝马宣布将于 2017CES 展出的 HoloActive Touch 系统中,也使用了 Ultrahaptics 的技术。
技术最核心的部分还是在 Ultrahaptics 的软件上,它的软件可以通过编程找到你的手,直接发送声波,把感觉投射到最远 6 英尺开外只有指尖大小的区域,也可以同时创造多种感觉,比如让不同的手去“接触”不同的东西。
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