在虚拟现实（VR）中，除了视觉和声音，触觉是创造沉浸感的最低果实之一。除了今天VR控制器中所具备的震动反馈外，还有许多其他具有沉浸式触觉技术尚未被广泛采用。
多年来，我有幸目睹了各种各样的VR触觉解决方案，从“令人惊叹但不实用”到“简单但不为人所用”。以下是过去五年中让我印象深刻的五个最有趣的触觉演示。
一款可以反弹的操纵杆
虽然有些触觉技术可能很难想象如何合理地适用于标准的VR控制器，但Foldaway Haptics的力反馈操纵杆看起来像是一个理想的选择。
在2019年，我有机会试用这款设备，它采用类似折纸的结构，可以在任何方向上自动倾斜。该公司成功地使其像一个常规的操纵杆一样工作，用于拇指输入，并可以在任何方向上向你的拇指推拉。此外，当你按下拇指摇杆进行输入时，通常只有一个“点击”，但根据情况的不同，它可以变成持续施加不同力度的压力。
我试用了与Vive头戴显示器和Foldaway制作的一个小型演示游戏配套的原型机。在游戏中，我看到一个迷你卡通农场在我前面的腰部高度上；地面上有几只不同的动物在奔跑。当我伸手触摸动物时，操纵杆会以不同的力度对我的拇指进行推动。当我抓住一个动物时，我用拇指按下摇杆来“抓”住动物。一旦抓住动物，摇杆就会变得坚硬（让我知道我成功地抓住了什么东西）。
每种动物的触觉特性都不同。例如，猪有点“弹性”，所以我可以用力按下摇杆。而企鹅则“硬”，所以摇杆更加抵制我的拇指。如果我用力过猛，力反馈会崩溃，摇杆会触底直到我松手（我认为这是为了保护马达和机械部件免受损坏）。
联合创始人Marco Salerno告诉我，目前的原型能够产生两牛顿的推力（大约相当于手上放着两个苹果的力道），但通过不同的设计权衡，他们可以推动超过15牛顿的力道。
除了上下方向的力反馈外，摇杆还可以在你的手指上倾斜，而不仅仅是向后推。这样可以通过触感传达方向信息，这非常重要，因为任何消费者控制器（无论是虚拟现实还是其他）简单的震动触感无法传递任意方向的信息。
与传统的震动反馈相比，像Foldaway设备这样的方向触觉尤其有用，因为它们可以指示任意方向的力道，而不只是一个没有特定位置或方向的幅度（这是传统震动反馈所能提供的）。2017年，我看到了一项令人着迷的触觉演示，给出了这样一个标题（我至今仍然赞同）：“Go Touch VR的触觉反馈如此简单，你会想为什么自己不早点想到。”虽然我们可以说它“显而易见”，但这是我第一次见到Go Touch VR对虚拟现实触觉的处理方式：它只是利用一块可以前后移动的塑料块和一个电机，在你的指尖顶部施加可变力量。虽然简单，但效果令人惊喜。这种感觉很像你将手指按在平面表面上（如桌子上）时的感觉。
传统的手柄震动技术适用于射击游戏，当你期望武器在手中震动时。然而，在虚拟现实中，我们也会发现很多不需要射击，而是需要抓握、触摸和操控物体的体验，而这些物体在现实生活中并不会震动，因此很难通过震动传达有意义的直接反馈。
正是在这种抓握、触摸和操控中，Go Touch VR的“VR Touch”触觉希望能够出色地表现。根据首席执行官Eric Vezzoli所说的“真实接触感觉”触觉方法，VR Touch是一个简单、紧凑的设备，可以绑在手指末端，只提供一个塑料垫，可以对指尖顶部施加不同程度的力量。
这种力量可以创造出令人惊喜的触摸和抓握物体的感觉，让用户更加身临其境。Korea-based company TEGway has developed a haptic solution called ThermoReal, which provides thermal feedback in virtual reality (VR) experiences. Unlike other thermal haptic devices that are slow to activate and don't feel particularly hot or cold, ThermoReal is quick to react and provides a convincing sensation of temperature changes. The device uses a thermoelectric generator based on the Seebeck Effect to create the thermal feedback. ThermoReal could be used to enhance immersion in VR, allowing users to feel hot or cold environments in games and other experiences. The technology was showcased at the Vive X Batch 2 demo day in San Francisco, where it impressed industry insiders and journalists. ThermoReal has the potential to be integrated with other haptic solutions, such as VR gloves or finger-tracking modules, to provide a more realistic tactile experience in VR.我亲眼见证了一个带有ThermoReal皮肤的魔杖，当我观看一个人跳入河中的视频时，魔杖立刻感觉变得冰冷。另一个视频展示了一辆车爆炸的情景，热效果几乎立即产生，没有太多的“启动”时间。观察上面的视频中的“热成像”部分，可以看到设备的温度变化有多快。
除了热和冷效果，该设备还可以同时产生接近的热和冷效果，这与单纯使用热效果相比，会感受到更强烈的“疼痛”效果。
振幅
这不仅仅是热效果或冷效果的速度，还有程度。我对设备能够如此迅速地达到最低温度水平感到印象深刻。
与冷效果相比，热效果更为强烈，有时我不得不松开对ThermoReal原型的握持，我真的担心设备会烧伤我。我问其中一位创造者是否存在受伤的风险，得到的回答是，该设备的温度只会比人体温度高4°C。根据它的感觉有多热，我对这一说法表示怀疑，然而这种热量增加的速度（而不是测量得到的温度本身）可能会提示我的大脑感受到更严重的热感，我将对设备的最低和最高可能温度更加感兴趣。
形态因素
像ThermoReal这样的热电发生器并不新鲜。韩国公司TEGway研发出了一种新型设备，其形态为柔性皮肤状的导体阵列，可以弯曲并围绕各种表面，非常适合集成到VR控制器、手套甚至服装中。首次尝试的ThermoReal演示仅为一个静态的非VR演示，展示了热皮肤如何快速地改变温度，以及如何为内容进行制作。到了2020年，该公司已将该技术应用于手臂、手部和VR头盔的配件中。该公司展示了一个简单但功能性的VR演示，使用了ThermoReal开发套件和HTC Vive。在演示中，角色会向你投掷火球或雪球；每只手上的手套会根据投掷物的类型和用于阻挡球的手来产生相应的温度效果。如果火球或雪球击中脸部，头部佩戴的触觉装置会让你感受到脸部的温度。该演示还展示了一种有趣的触觉效果，虽然利用了温度差异，但传达的不仅仅是冷热。在演示中，你可以展开手上的轻型护盾来阻挡来袭的飞行物，并将它们的能量分散到护盾上。手套和袖子的触觉反馈会快速地在冷热之间切换，产生一种有趣的“力量”感觉；冷和热迅速传播的感觉非常引人入胜。在我的手臂上体验到一种独特的感觉，可以用于更一般的触觉反馈，而不仅仅是指示物体的热和冷。
尽管这种解决方案为虚拟现实提供了非常有趣的新的触觉体验，但让用户在进入虚拟现实时戴上额外的配件一般来说不太可能被广泛采用。正如我当时的结论是：“很明显，如果将热触觉集成到虚拟现实用户已经使用或佩戴的物品（如控制器和头盔）中，它会更具可行性。热触觉从ThermoReal这样的独立‘可穿戴’配件可能主要用于非消费类使用场景，例如培训、康复、模拟和可能是室外虚拟现实游乐设施。”
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使用简单硬件实现定向触觉
照片由Road to VR提供
在2018年，我有机会试玩了一种来自日本触觉公司MIRAISENS的非常独特的触觉技术：
Miraisens的3DHaptics原型控制器做到了一件我以前认为不可能的事情。这款普通的原型设备仅靠用户自己的双手支持，利用振动在特定方向上创建外部力量推或拉手部的感觉。这并不是一个强大的力量，但方向感是明显的。我闭上眼睛，要求演示者选择随机的方向让我猜答案，发现我能以100%的准确率感觉到预期的方向。在我握着3DHaptics原型机时，演示者通过一系列演示向我展示了它的功能。在简单的方向演示之后，演示者可以将设备的反馈指向任意方向和幅度，并展示了一系列使用虚拟弹簧的示例，要求我用一只或两只手压缩或拉伸一系列弹簧。令人惊讶的是，3DHaptics的反馈与视觉反馈结合在一起，感觉就像是弹簧在我操控它们时向我的手施加推力或拉力。感觉几乎像是我的手想要自己朝着暗示的方向移动。
我对这个演示最有兴趣的是实现它所使用的硬件非常简单。公司告诉我，每个控制器只包含两个线性谐振驱动器（LRA）...这也是许多虚拟现实控制器中使用的触觉引擎。Miraisens称，让他们能够创建出准确的方向力感觉的秘诀来自通过不同的频率和波形驱动LRA。该公司声称，这项基本技术被其多项专利所覆盖。
握住虚拟物体
图片由Road to VR提供
目前有很多令人兴奋的触觉技术，但到目前为止，给我最真实的虚拟物体触感的应该是HaptX VR手套。
正如我当时解释的那样，这些手套提供两种关键的反馈：
第一种是压力反馈，该HaptX手套旨在创建与用户接触的微妙感觉。为此，HaptX手套使用微型气动致动器阵列，即由充气膀胱组成的网格，可以快速精确地充气和放气。通过按需要对手掌和指尖施加力量，手套可以制造出一种物体触碰用户的感觉。
第二项是力反馈，即通过与相应的物体一样，阻止或限制用户的动作。因此，HaptX手套的每个手指上都有一个机械刹车，可以阻止手指弯曲得更多。例如，当握住一个棒球时，手指接触到球的侧面，并被球的物理阻挡。HaptX手套通过阻止手指过度运动，模拟此情况，就像真正握住实物一样。
通过这两者的协同作用，我对于在虚拟场景中旋转一个完全虚拟的立方体的感觉感到非常震撼。
HaptX刚刚宣布了其最新版本的VR手套，虽然它们比之前要小，但它们仍然笨重，而且在可预见的未来可能仍然如此。这意味着这种技术只适用于那些愿意为增加沉浸感而付费的非消费者场景。
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虽然存在许多很酷的触觉技术演示，其中许多都可以极大地提高虚拟现实的体验，但要现实应用于商业场景，需要解决许多实际问题。尽管存在技术限制和成本问题，但HaptX的创新在推动XR行业的触觉体验上取得了进展。实现沉浸感——不幸的是，目前我们还没有看到广泛应用于现有虚拟现实设备中的触觉反馈技术的原因是多方面的。往往与可靠性、灵活性、功耗、制造复杂性、小型化或成本有关。
尽管如此，虚拟现实控制器上的触觉反馈技术至少正在取得一些进展。PlayStation领先于同行，通过PSVR 2的新控制器引入了力反馈触发器。Meta正在更加重视控制器触觉反馈技术，其新的Touch Pro控制器引入了比之前版本更强大和更精确的振动。
（请注意，"PSVR 2"和"Touch Pro"为产品名称，保留英文名称。）
