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VR体验最大的突破口:『触觉』和『力反馈』?

VR体验最大的突破口:『触觉』和『力反馈』? 
虚拟现实头盔,能让你所看到的一切都栩栩如生,真实到吓人的地步。许多公司在优化虚拟现实的视觉效果上已经愈加深入,但是仍然有一个主要挡路石存在:触觉的复制。 
无论虚拟现实的音视效呈现的多么逼真,但模拟更直接的触觉显然更加困难。
触觉和力反馈都是现实中很重要的信息,但是目前因为技术限制所以没有,不过如果没有力反馈,就会给我们的交互带来一系列的问题:
1.反作用力和摩擦力
2.重量
3.指尖对物体的摩擦,手指对物体的位置方向调整
4.惯性
 
如果没有触觉,那就缺少了实在的感觉,你感觉自己的手是『麻木的』。
而触摸会让一个物体感觉很厚实。
 
1.反作用力和摩擦力
在现实中,我们捡起一个物体,会感到它的手感。
我们捏着它,会感到它的反作用力。
这时我们就会知道:『哦,原来这个物体被我握在手里。』
你慢慢松手,变会感到物体对你反作用力越小。
而当松手到一定程度,物体便会慢慢往下滑……
所以,在现实中,你即使闭上眼睛也能将一个物体放下。
因为你松手时感到了放下物体时的反作用力越来越小直至松开的这样一个变化过程。
 
而这种变化在VR中是没有的,在VR中只有0和1——
要么抓住,要么松开,没有一个触觉告诉你这个东西从手上滑落了。
更严重的是,在VR中,根本就没有这种作用力。
你捡起一个东西,你的手指穿透了它,你感受不到它的力反馈,认知系统便开始质疑它的存在了。
 
 
2.重量
游戏《Killing Floor》——桌上插了一把刀,你伸手过去
 

当你中指无名指按下hand trigger,虚拟的刀就稳稳地被『抓』在你手里——纹丝不动。
 
 
而你在现实中如果抓着一把刀,应该可以用手指转动它吧?
更可怕的是你感受不到它的重量,就像是掂着一块很轻很轻的泡沫板。
 

 
你在现实中抓住一根棍子,理论上你可以抓到棍子的任何一端,可以转动棍子,更快月松手棍子滑到手上的任何位置……但是在VR中这一切都做不到。
在现实中,我们捡起一个东西的习惯是——
伸手去抓一个东西,然后再感到物体对手的反作用力,再拿起来物体握在手里的重力,于是你知道『我抓起了这个物体』。
而如果在VR中,你看见一个物体,伸手去『抓』,结果一抓抓了个空。
或者你一抓,想把它抓了放到某个位置,你本来用了很大的力想把它拿起来,结果它不费吹灰之力,你一抓之下远远甩出了它本来的位置。
 
 
3.指尖对物体的摩擦,手指对物体的位置方向调整
在VR中,你无法用指尖抓起某个东西。
因为这里的hand trigger是用到了中指无名指,甚至整个手的力量。
 
你摩擦指尖,摩擦被你指尖抓住的东西,你能感到它的纹理和触感。而在VR中,你感到被你抓着的东西是虚无的。
 
亦无法用指尖转动发条这样细小的部件。
 
在现实中我打乒乓球的时候喜欢用发球的左手微微摩擦乒乓球,这样它打出去时会微微旋转,但是在VR中我无法用指尖摸到乒乓球,更无法旋转它。
 
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4.惯性
抓东西是中指和无名指按下hand trigger。
(在游戏《Ripcoil》中)
当你抓下时,整个圆盘呈现在你手里。
 
在现实中,我们扔出一个物体,会感到相应的重量,你是扔一个轻飘飘的垒球?还是一个沉重的铅球,你的手会给它一个不同的重量。
你要将一个球扔到不同远近的地方,扔远点就用很大的力甩出去,扔在很近的一个垃圾桶里就得小心地控制自己的力道……这就是惯性。
 
但是在VR中,就麻烦了,如果给你一个很重的虚拟的铅球,你把它抓起来,轻飘飘似虚无,这时让你扔,你完全不知道把它扔到什么位置。
『投掷』这个动作本身也有很多让用户不好把握的地方,比如你扔一个东西其实需要在手腕加速到最快时松手,但是这个动作需要在甩出去的时候松开中指和无名指按着的hand trigger,因为手上的虚拟物体没有重量也没有惯性,所以用户很难把握扔出去的力道,结果停在半空,一松手,虚拟物体直直地掉到了地上。
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振动反馈
目前都是采用震动(vibration)的方式产生触觉,内置一个线性加速度计(linear actuator)。
你可以设置:0.0f、0.5f、1.0f 频率(frequency)和0.0f 到1.0f的振幅(amplitude)以区分『不同的触觉』。
但是振动的时间不能太长,一是时间长了用户的手对振动麻木了,二是时间长了影响controller 的位置跟踪。
 
目前,是采用最简单的振动,在最关键的操作上完成交互,具体分为两种haptic:
当你在VR中,打碎一个玻璃杯、捡起一个甜甜圈、拍了一下桌子(与全息的刚体碰撞),或者手上的全息物体给你提示,这时你手上的controller都会振动以脉动触觉(pulse haptic)。
还有一种是基于距离的振动(distance based haptic),当你拉开抽屉或者旋转门把手的时候触发。
最简单的就是颠乒乓球,你能感到乒乓球每次砸到球拍上时的那种震动。
 

 
 当然,除了『手』,身体上也需要触觉和力反馈,最好的做法是将现实中的姿势和VR中的姿势相匹配,下面是我考虑的四种力反馈:
屁股坐在椅上
背靠椅背
脚踩地面
手放在桌上
而这四种力反馈就能在VR中找到对应关系,所以就很舒服。
 
 
 
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