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觸覺反饋技術(shù)——真實(shí)感受到VR體驗(yàn)的技術(shù)

來源：yivian 瀏覽數(shù)：
責(zé)任編輯：傳說的落葉時(shí)間：2017-10-23 16:53

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[導(dǎo)讀]如果VR需要獲得大眾市場(chǎng)的青睞，其在感覺和視覺上必須盡可能真實(shí)，我們身體的其余部分需要像眼睛一樣完全沉浸在VR世界里面。

在短短幾年時(shí)間內(nèi)，虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)從未來的科技走向主流。從廉價(jià)的谷歌Cardboard到已經(jīng)入侵我們生活的Oculus Rift，當(dāng)前的VR設(shè)備林林總總，而它們正準(zhǔn)備改變從教育到成人娛樂等各行各業(yè)的一切。

但如果VR需要獲得大眾市場(chǎng)的青睞，其在感覺和視覺上必須盡可能真實(shí)，不能只成為我們戴在頭上的電視屏幕，我們身體的其余部分需要像眼睛一樣完全沉浸在VR世界里面。

下面我們一起來探討觸覺反饋技術(shù)，一種能夠讓我們真實(shí)感受到VR體驗(yàn)的技術(shù)。你很有可能曾經(jīng)體驗(yàn)過觸覺反饋技術(shù)，比如說在玩游戲時(shí)手柄所產(chǎn)生的震動(dòng)。

一. 從眼睛沉浸到全身沉浸

現(xiàn)在諸如Tesla Suit和Hardlight VR等企業(yè)正在把這種體驗(yàn)帶到我們整個(gè)身體。在探索虛擬世界的同時(shí)，這種套裝可以在特定區(qū)域給予你相應(yīng)的觸覺反饋。

但先不要這么著急。因?yàn)橛|覺反饋技術(shù)離成為主流尚有一段很長(zhǎng)的距離，而且最關(guān)鍵的是，不能說你讓某人穿上一件觸覺套裝，然后便期待VR體驗(yàn)?zāi)軌蚋杏X真實(shí)。

因此，目前行業(yè)正對(duì)所謂的“虛擬具體化”進(jìn)行大量的研究。這是一個(gè)復(fù)雜而且少有人涉足過的新研究領(lǐng)域，其涉及使用一系列的技術(shù)，虛擬代理，虛擬化身，故事敘述，觸覺，以及其他微妙的視覺，聽覺和感官線索來讓你感覺像自己的思維進(jìn)入了另一個(gè)身體。

二. 探索身體與思維的聯(lián)系

虛擬具體化可能是一個(gè)全新的研究領(lǐng)域，但它建立在科學(xué)家對(duì)人類思維與身體之間關(guān)系的研究基礎(chǔ)上，而這可以追溯到十多年前。

其中一個(gè)例子是著名的“橡膠手錯(cuò)覺”。這個(gè)實(shí)驗(yàn)基本上證明了，在正確的刺激下，你會(huì)相信橡膠手就是自己的雙手。

快進(jìn)到今天，研究人員正在VR設(shè)置中進(jìn)行類似的橡膠手錯(cuò)覺實(shí)驗(yàn)。在2010年的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)觸摸，視覺信息和運(yùn)動(dòng)之間的同步可能會(huì)導(dǎo)致人們相信虛擬手臂屬于自己身體的一部分。

類似的研究把目光聚焦于把虛擬化身用于患者康復(fù)和視覺治療的功效上。研究表明，大多數(shù)情況下我們的虛擬身體在感覺上可以像真實(shí)身體那樣真實(shí)。

三. 定義虛擬具體化（Virtual Embodiment）

為了解當(dāng)前的研究現(xiàn)狀，我們?cè)L問了都柏林大學(xué)MeetingRoom首席研究員兼VR實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人亞伯拉罕·坎貝爾（Abraham Cambell）博士。

坎貝爾解釋說：“虛擬具體化很難進(jìn)行定義，因?yàn)樗鼘?duì)不同領(lǐng)域的不同人來說可能存在不同的意義。”他建議我們參考三個(gè)類別中的虛擬具體化，而它們都是關(guān)于湯姆·齊姆克（Tom Ziemke）對(duì)具體化的研究的修改版本。

坎貝爾說：“結(jié)構(gòu)耦合是具體化的最基本和最經(jīng)典的定義。你與特定形式的結(jié)構(gòu)建立起了聯(lián)系，比方說一個(gè)身體。你在現(xiàn)實(shí)生活中移動(dòng)肢體，而虛擬肢體能夠模仿你的行動(dòng)…就這樣，虛擬現(xiàn)實(shí)世界具體化了你。”

坎貝爾把HTC Vive控制器作為一個(gè)例子。當(dāng)你在現(xiàn)實(shí)世界中移動(dòng)控制器時(shí)，這將成為在虛擬世界中移動(dòng)的手部。

接下來是歷史具體化，亦即你進(jìn)入的VR世界“記起了”過去發(fā)生的事情。坎貝爾把在白板上涂畫作為例子。對(duì)于你所涂畫的東西，一天后，一周后，一年后它仍然會(huì)停留在那里。

坎貝爾說：“社交具體化是指你與虛擬現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體或人工實(shí)體進(jìn)行的交互。這種交互必須在行為上逼真，這樣你才會(huì)相信自己的身體能夠在環(huán)境中與他們交互。”

為什么研究具體化如此重要？坎貝爾解釋說：“環(huán)境中的代理或人類越加具體化，他們與這個(gè)世界交互的能力和感知這個(gè)世界的能力就越強(qiáng)。”

四. 社交與教育

坎貝爾的主要關(guān)注點(diǎn)是在娛樂和教育環(huán)境中的社交合作。他說：“我正在研究在教育中使用遠(yuǎn)程呈現(xiàn)和虛擬現(xiàn)實(shí)，以及探索如何使用Kinect這樣的技術(shù)來讓身處愛爾蘭的我對(duì)中國(guó)進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)。”

老師通過虛擬教室進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)一定十分有用。但接下來的挑戰(zhàn)是社交中的復(fù)雜性，比如面部表情。盡管與他人交互聽起來不像是虛擬具體化最為有趣的應(yīng)用，但肯定會(huì)受到市場(chǎng)的關(guān)注。

貝爾法斯特皇后大學(xué)的高級(jí)講師加里·麥克康（Gary McKeown）博士表示：“這顯然也是行業(yè)目標(biāo)。令虛擬現(xiàn)實(shí)的社交部分正常運(yùn)作將能獲得最大收益的企業(yè)，亦即Facebook，成為收購(gòu)Oculus的那一家公司并不是巧合。”

五. 遠(yuǎn)程指引
想象一下，能夠遠(yuǎn)程控制機(jī)械，或者從數(shù)千公里之外幫助家庭成員解決困難，這將會(huì)對(duì)工作，上下班和社交產(chǎn)生多大的影響。這是一個(gè)特別有趣的領(lǐng)域，坎貝爾正在使用具體化研究來協(xié)助遠(yuǎn)程呈現(xiàn)或遠(yuǎn)程機(jī)器人，而這也是虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用。

他說：“我對(duì)Remote Expert十分著迷，這是由DAQRI率先推出的概念。這允許一個(gè)領(lǐng)域的專家遠(yuǎn)程置放在非專業(yè)人士旁邊的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，幫助他執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)。DAQRI希望把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域，但你可以想象出更多的潛在應(yīng)用。”

坎貝爾解釋說，在這種技術(shù)的眾多潛在應(yīng)用中之一是遠(yuǎn)程石油管道維修。比如設(shè)計(jì)石油管道的工程師位于另一個(gè)國(guó)家，這時(shí)當(dāng)?shù)氐墓こ處熆梢郧巴蘩砉艿?，而設(shè)計(jì)工程師可以通過VR，AR或360度影像實(shí)時(shí)提供建議。

如上所述，這項(xiàng)技術(shù)可帶來臨場(chǎng)感。但具體化研究的意義是確保體驗(yàn)更具沉浸感，更加逼真，以及更加真實(shí)，提供不受技術(shù)所限制的幫助。

坎貝爾解釋道：“遠(yuǎn)程專家需要通過手勢(shì)指導(dǎo)非專家人士進(jìn)行操作。專家和他們將要置放在的遠(yuǎn)程世界需要實(shí)時(shí)掃描到3D，這樣的具體化將使他們真正能夠幫助需要執(zhí)行的任何復(fù)雜問題。”

這可以帶來巨大的影響，有可能顛覆一系列的行業(yè)。美國(guó)宇航局已經(jīng)設(shè)置了遠(yuǎn)程機(jī)器人控制研究部門，他們希望把這項(xiàng)技術(shù)用于太空探索，而且正在推廣至其他的領(lǐng)域，包括工程和醫(yī)療。

坎貝爾相信，這種遠(yuǎn)程呈現(xiàn)技術(shù)將對(duì)醫(yī)療行業(yè)和科技進(jìn)步帶來巨大的影響。他說：“我希望在未來探索的一個(gè)解決方案是，完整全息投影金字塔的應(yīng)用。醫(yī)療專業(yè)人士已經(jīng)向我提了這個(gè)建議，他們希望通過使用全尺寸的投影儀金字塔來與患者見面。有了這樣的技術(shù)，醫(yī)生將能更好地診療病人。”

六. 治療與康復(fù)

不僅只是物理臨場(chǎng)感，虛擬具體化對(duì)醫(yī)療和情緒臨場(chǎng)感同樣具有巨大的應(yīng)用。在2016年，研究人員發(fā)現(xiàn)逼真的虛擬化身可以幫助人們獲得具體化的沉浸感，從而可以幫助他們更好地面對(duì)心理健康挑戰(zhàn)和創(chuàng)傷。

VR軟件開發(fā)商ProReal正在開發(fā)包含虛擬化身的虛擬環(huán)境，幫助人們處理從欺凌到創(chuàng)傷后精神壓力癥，再到康復(fù)治療的一系列挑戰(zhàn)。對(duì)于無法從談話療法或藥物中獲得幫助的患者而言，技術(shù)的不斷進(jìn)步將可以為患者提供一個(gè)全新的治療領(lǐng)域。

然而，我們不僅可以通過虛擬化身來探索更嚴(yán)重的心理健康挑戰(zhàn)（如創(chuàng)傷后精神壓力癥），虛擬化身還可以用來增強(qiáng)信心或改變我們對(duì)自己的看法?？藏悹柋硎荆⒁獾綋碛懈筇摂M化身的用戶會(huì)感覺自己更強(qiáng)大。

他解釋說：“我在觀察VR游戲時(shí)獲得了一個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)虛擬化身比其他角色平均高一英尺時(shí)，玩家會(huì)感覺自己比電腦控制角色更強(qiáng)大。”

這個(gè)觀察結(jié)果跟2009年的一項(xiàng)研究吻合。在2009年，研究人員發(fā)現(xiàn)獲得更高，更大虛擬化身的用戶在與他人的交互中會(huì)表現(xiàn)更加積極。

所以除了治療和心理健康用例外，VR有可能應(yīng)用于企業(yè)環(huán)境。比如，你在向董事會(huì)提出建議之前可以通過這項(xiàng)技術(shù)提高自己的信心。

七. 具體化的挑戰(zhàn)

如果研究人員能夠輕易發(fā)現(xiàn)虛擬具體化對(duì)我們生活產(chǎn)生積極影響的創(chuàng)新用例，他們也能輕松找到虛擬具體化的負(fù)面影響。

一些科技評(píng)論家認(rèn)為，隨著VR頭顯變得越來越普遍，以及體驗(yàn)變得更加身臨其境，社會(huì)隔絕有可能成為一個(gè)問題，而這在游戲中已經(jīng)變得越來越普遍。

但許多業(yè)內(nèi)人士相信，對(duì)社會(huì)隔絕的擔(dān)心屬于過分恐慌?？藏悹柦忉屨f：“我從未發(fā)現(xiàn)感到與社會(huì)隔絕的人。即使是那些對(duì)VR帶來的純粹逃避主義感興趣的學(xué)生也希望與他人分享，而且他們已經(jīng)成為了VR作為共情機(jī)器的傳播者。與具體化一樣，你可以真正從別人的角度來看待事物。”

另一個(gè)重要的討論事項(xiàng)是，用戶在探索虛擬世界后會(huì)感到自己與身體產(chǎn)生了隔斷或分離。研究人員對(duì)這方面的研究很少，但2006年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，VR可以增加解離感，特別是如果你長(zhǎng)時(shí)間沉浸在一個(gè)虛擬世界中。

在十年后，隨著VR技術(shù)和內(nèi)容質(zhì)量的提高，相信“后虛擬現(xiàn)實(shí)悲傷”的出現(xiàn)不會(huì)令人感到意外，亦即現(xiàn)實(shí)世界無法比擬虛擬世界。

坎貝爾認(rèn)為，我們需要避免的一個(gè)潛在副作用是沉迷，但跟傳統(tǒng)的沉迷游戲不同，VR可以進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)。他說：“在VR中，用戶需要復(fù)刻現(xiàn)實(shí)世界的行動(dòng)，因此可以快速消除經(jīng)常導(dǎo)致人們成癮的傳統(tǒng)多巴胺獎(jiǎng)勵(lì)循環(huán)。

例如，如果你在VR中通過了一個(gè)關(guān)卡，你很有可能為此付出了大量的努力和體力，所以你在關(guān)卡結(jié)束后可能會(huì)感到身體上十分疲憊。這是與傳統(tǒng)游戲不同的地方。

當(dāng)然，你仍然可能會(huì)沉迷于這種感覺。但坎貝爾指出：“游戲設(shè)計(jì)師有責(zé)任確保VR游戲?qū)ν婕宜冻龅恼嬲M(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，而不是開發(fā)一款開始很難，但會(huì)逐漸變得容易的游戲。”

我們隨后請(qǐng)教了VR工作室Rewind的創(chuàng)始人兼執(zhí)行總監(jiān)索爾·羅杰斯（Sol Rogers）。他說：“我們對(duì)人類在現(xiàn)實(shí)世界中如何交互已經(jīng)研究了數(shù)百年的時(shí)間，我們可能需要相同的時(shí)間來研究人類在虛擬現(xiàn)實(shí)中的行為，以及其中的影響。”

然而，他希望人們應(yīng)該對(duì)VR的潛能感到興奮，而不是害怕。羅杰斯補(bǔ)充說：“盡管我們可以推測(cè)VR將會(huì)產(chǎn)生什么影響，但我們需要謹(jǐn)慎推進(jìn)，而不是大肆鼓吹。”

“內(nèi)容創(chuàng)作者的自我約束是關(guān)鍵，但監(jiān)管機(jī)構(gòu)同樣需要肩負(fù)起一定的責(zé)任。最終，我們需要更多的研究和更多的時(shí)間來充分了解其中的影響。”

八. 更有效具體化的秘方

但只有體驗(yàn)中的其他一切達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，具體化才能令人信服。羅杰斯解釋了他們的團(tuán)隊(duì)是如何通過這項(xiàng)技術(shù)來創(chuàng)建出更加逼真的體驗(yàn)。

他說：“由于計(jì)算機(jī)處理能力，圖形，視頻和顯示技術(shù)的巨大進(jìn)步，在VR中創(chuàng)建逼真的用戶體驗(yàn)已經(jīng)成為可能。但技術(shù)不能對(duì)體驗(yàn)造成任何影響，否則咒語將會(huì)失效。”

羅杰斯補(bǔ)充說，技術(shù)只占方程式的一半。他的工作是確保內(nèi)容能夠講述最好的故事，“內(nèi)容也是創(chuàng)建林場(chǎng)剛的關(guān)鍵。雖然技術(shù)十分重要，但如果體驗(yàn)很糟糕，所有用戶都會(huì)產(chǎn)生懷疑。”

從娛樂和社交到工程和醫(yī)療，我們?cè)搅私?，越多地測(cè)試和實(shí)施具體化實(shí)驗(yàn)，我們就越能實(shí)現(xiàn)真實(shí)的體驗(yàn)，從而使其變得更有效果。

隨著坎貝爾及其他的團(tuán)隊(duì)不斷取得突破，隨著科技不斷進(jìn)步，頭顯更加輕便，感官反饋更容易實(shí)現(xiàn)，以及全身全息圖成為現(xiàn)實(shí)，相信未來只有天空才是人類唯一的極限。

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