微软研究院研发了两种新颖的方法,用于提供更逼真的虚拟现实控制器触觉反馈。他们将其称为NormalTouch和TextureTouch。
自从1997年为任天堂64引入了振动反馈功能以来,通用控制器的触觉反馈一直局限于振动反馈。振动马达有各种形状和规格,最流行的是离心旋转质量(ERM)马达,大多数现代游戏手柄上都有。手机通常使用非常小的ERM马达,或者最近是线性驱动器。线性驱动器往往提供更多的触觉“细节”和响应性,比如苹果的“触控引擎”、HTC Vive控制器和Oculus Touch控制器。虽然振动作为触觉反馈是目前在消费领域的技术水平,但仍存在局限性。
另一方面,触觉反馈已被证明在广泛的应用中是有效的,但如果您需要大力度或阻力方面的触觉反馈,您需要运动触觉反馈。这通常可以通过力反馈手柄来实现,这些手柄通常被设计用于特定任务,比如飞行/太空模拟器的摇杆和驾驶模拟器的方向盘。市场上强大触觉硬件的丰富是飞行和驾驶模拟在虚拟现实中已经如此有效的主要原因之一。最接近通用运动触觉手柄的产品可能仍然是2006年首次亮相的Novint Falcon,但这也相对有限,因为它需要附着在桌子上。
微软研究院开发的这些新的实验性控制器将运动触觉引入了虚拟现实领域,为全跟踪运动控制器提供了两种类型的力反馈。NormalTouch使用三个伺服电机来控制一个带有倾斜和外延运动的小盘,而TextureTouch使用一组16个伺服电机来控制一个4×4像素阵列的小方块,这些方块向上和向下运动与虚拟形状和结构相对应。结果是,当您用手指滑过虚拟形状时,会感觉到物理阻力,具有足够的保真度,可以真实传达触觉和物体形态与纹理的理解。
在这两种控制器中,反馈表面作用于单个手指或拇指,这可能会限制实际使用情况。但关键点在于,这种类型的反馈通常是专用设备、复杂手套或外骨骼的领域,而微软研究院的设计基于一种普通手持控制器,正如Oculus的首席科学家Michael Abrash最近指出的,普通手持控制器可能在今后几十年内仍然是VR的标准输入设备。
纹理是一回事,但真正提供阻力(即虚拟世界对您的反作用力)仍然是一个遥远的梦想,因为现在的VR控制器无法阻止用户穿过物体。但通过更逼真的触觉反馈,减少了通过物体的欲望,就像更逼真的虚拟现实图像经常会阻止人们试图穿过虚拟物体一样。
在他们的测试中,微软研究团队开发了一种“穿透补偿”技术,使用户的手看起来没有穿过物体,通过将其与真实跟踪位置解耦。手指是手的最敏感部位,对运动触觉反馈最为敏感,因此这是有效的,尽管还有待考察在一个不受控制的环境中,这种触觉-视觉不匹配如何工作。
这个研究小组在这个早期阶段的发现是很有希望的。他们进行了三个测试-目标准确性、轨迹准确性和保真度评估,并使用了两种控制器,将其与仅振动反馈和仅视觉反馈进行比较。尽管原型机的一些局限性,这两种新的触觉反馈技术在测试中表现出了胜于仅振动和仅视觉反馈的优势。造成了一些问题。
从人体工程学、动作范围、反应速度和细节等方面来看,设计无疑可以得到显著改进,但测试人员已经对触觉感受的提升作出了积极的反应。值得注意的是,已经显示出有效性,这证明了视觉系统的压倒性力量,或许完全详细或准确的反馈并不是太重要,因为视觉系统会自动进行校正。
也许这个项目最困难的挑战在于改进物理设计。任何带有大量机械部件的设备总会以某种成本出现,通常体现为重量和噪音,这在这里也是如此。如果这项技术被用于消费品,它需要变得更小,并且保持安静和可靠。这是值得进一步研究的领域,但当前阶段尚不清楚这些原型触觉技术能否进入实际产品。
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