复刻逼真触觉，元宇宙中能接吻了...

Posted 2022-05-11 程序员大咖

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来源：新智元，编辑：袁榭 好困

在元宇宙热潮初起的时候，就有爱较真的人泼冷水：「说这么半天虚拟沉浸式体验，难道可以在VR世界里复现亲亲抱抱么？」

还真的可以！

就在最近，卡内基梅隆大学的研究人员在元宇宙里，把「亲吻」给复现了。

复现元宇宙中唇舌的触感

除了偶尔会振动的手持控制器，大多数消费者可以使用的普通VR设备都忽略了味觉、嗅觉和触觉等感觉，而是专注于视觉和声音。

这足以使VR体验比几十年前更有吸引力，但还不足以真正欺骗用户的大脑，使其认为他眼睛看到的堪比现实体验。

多年来，研究人员致力于开发和改进新旧VR设备，使用户在虚拟现实的其他感觉和视觉效果一样真实。

其中最杰出的，无过于来自卡内基梅隆大学人机交互研究所（又称未来界面小组、FIG）的研究人员开发出了让用户在虚拟现实中感受到嘴唇、牙齿和舌头的触感的技术。

论文链接：https://drive.google.com/file/d/13q0pvCHCV7q_eQSugoFpnFolRrk-qDks/view

VR用户的触觉复现，可能还不足以在虚拟实境中撸猫撸狗、用手去感受虚拟猫狗身上逼真的毛发。

但体验从虚拟饮水机喝水的触觉，现在可就真能复现了。

当然，也可以感受骑车时，微风从唇上轻拂过。

以及撞箱子时碎块打在唇齿间的感觉……

这……听着就疼……

元宇宙接吻了解一下

当然，这么有用的新技术，用来复现在VR里刷牙喝水岂不是好浪费。

不论是谁，首先想到的都是用这个技术在VR里复现接吻的甜蜜触觉。研究者也不例外。

设备的工作原理，是用新增模块中的轻薄超声波换能器，将超声波脉冲瞄准在用户口腔内部和周围的位置，通过用高能的超声波脉冲轰击微小颗粒，使其悬浮和移动。

如此一来，它们在用户张开嘴时，就能在他们的嘴唇、牙齿、甚至舌头上创造出触摸的感觉。

这样一来，不仅能在唇齿间复现简单触感。通过硬件操控代码的编程改动，超声脉冲可以被编定为各种特定模式。

如此就能可以重现物体滑过、掠过嘴唇的感觉，或俯身从虚拟饮水机中喝水时、虚拟水流喷溅在口中的持续振动。

自然，也包括亲吻时情侣间唇舌互动的各种触觉体验。

很多人看到了商机：FIG的技术要是商用落地的话，世界上首个能远程虚拟复刻接吻的元宇宙硬件设备就诞生了。

要是再配备上其他硬件和技术，咳咳，只有想不到没有做不到，潜力充沛，商机无限，一片蓝海啊…………

想到这点的，不止正在搓手贱笑的中年编辑，网友们也纷纷联想。

「即将以XXX版出街。」

不过最打动人的还是这位网友的天问：

「这技术是很了不起啦，但是对我们这种常年单身、十年八年没亲吻过真人的用户，有没有人能用我们可以理解的话语描述下现实状态中的接吻触感？」

这位用户说得就更伤心：「我猜，VR头显复现的接吻感受，会是一种让人无法承受的孤独感吧。」

不过，如果你是在玩恐怖游戏的时候戴上，体验可能就太「克」了。

这套设备可以让你同时体验大蜘蛛扑脸、黏液从脸上流进嘴里的视觉和触觉。

负责实验的妹子正走着，然后一只「抱脸虫」毫无征兆地就扑了过来，疯狂地和你的嘴唇「交互」……

另外一个参与测试的大哥表示，效果太过真实，以至于他在现实中狂抽自己脸，要把这蜘蛛给扇掉……

效果拔群

以前的研究在「复刻」VR场景时，通常会使用真实的物理接触。

比如把一个机械臂直接捅你嘴里，或者是用加热丝来产生热量、风扇来模拟气流。

显然，这些方法能够实现的功能不多，而且延迟很高。

可能你都走出去好几步了，机械臂还没绕完一圈。

CMU的研究人员们则另辟蹊径。

他们在VR头显的底部，安装了一个定制的PCB，上面有64个40kHz超声波传感器，可以以45°的角度面向用户的嘴部。

整个阵列的尺寸为17.9x10.6x1.5cm，重量达到了107g。整体而言还是比较轻薄的，但还是比Oculus Quest 2的676克质量增加了15.8%，厚度为15毫米，使设备的总高度增加了约16.5%。

接下来，研究人员将阵列通过带状电缆连接到Ultraino驱动板，并用IX4427N集成电路芯片对其进行了升级。随后再配上Arduino Mega，并用Ultraino DriverMEGA固件刷机。

如此一来就可以独立控制所有64个传感器，时间步长分辨率为2.5us，相当于40kHz时的𝜋/5相位分辨率，模拟节点位置精度为0.9mm。

软件方面，研究人员选择在Unity中进行开发。

利用虚拟物体和耳机的已知位置，也包括超声波阵列的几何形状，就可以在必要的三维位置创造出触觉效果。之后，经过计算得出的「发射方案」会以10Hz的速度传递给Arduino。

虽然这些数据是通过USB传输的，但它仍然比Oculus Quest 2上渲染的视觉效果平均「快」2ms（这在时间上足够接近，可以被认为是同步的）。

不过，现阶段方案并不算完美。

研究人员目前只能为距离嘴唇最近的物体产生触觉，并不能实现多节点触觉。

好在，用户通常只会把一个物体放到嘴边（例如拿起杯子喝水）。

场景中使用的触觉参数

效果嘛，简而言之就是——大受欢迎！

也许这个结果并不是那么令人惊讶，毕竟触觉提高了真实感和沉浸感。

尤其是触觉可以提供用户视野之外的VR事件信息，极大增强了用户的体验。

当然，研究人员并没有止步于此。

下一代的升级版已经在研发之中了。

参考资料：

• https://futurism.com/the-byte/invent-vr-device-kissing-simulation-haptics

• https://gizmodo.com/vr-researches-simulate-kisses-with-ultrasonic-transduce-1848849489

• https://www.youtube.com/watch?v=3q6dZQfV1x8

• https://drive.google.com/file/d/13q0pvCHCV7q_eQSugoFpnFolRrk-qDks/view

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