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卡內基美隆大學研發 視覺與觸覺整合強化VR體驗

CMU研究團隊開發的解方案提供VR環境中視覺與觸覺整合的深度沉浸體驗。卡內基美隆大學

虛擬實境(VR)已能創造非凡的沉浸式視覺體驗,但涉及虛擬與實體形式間互動的觸覺研究進展相對非常有限,因此VR的使用者體驗仍令人感到突兀且有所缺憾。卡內基美隆大學(CMU)的研究團隊已取得巨大進展,開發整合視覺與觸覺的裝置能在VR環境模擬觸覺。

根據Immersive Technology報導,COVID-19(新冠肺炎)疫情期間人們被封鎖與限制在家活動,VR某種程度上已成為受防疫措施影響者的避難所,有些VR活動已被證實能有效協助人們舒緩疫情下的身心壓力,例如在芬蘭赫爾辛基的數位分身Virtual Helsinki舉辦的VR演唱會,就有超過50萬名虛擬觀眾參與盛會。

CMU人機互動研究所(Human-Computer Interaction Institute)的Chris Harrison教授指出,家具、家電、牆、虛擬角色等是沉浸式VR環境的核心元素,但目前除了震動回饋之外,卻很少有VR系統能提供使用者跟這些元素互動的觸感,例如握住扶手、感受雕像等不規則物體,CMU開發的裝置提供更擬真的觸覺回饋讓VR體驗更直覺、有趣、吸引人。

雖然有論者對於以VR體驗作為實際體驗的替代方案有所顧慮且意見分歧,但CMU團隊的觸覺研究以及視覺與觸覺整合裝置,達到穿戴式VR產業長久以來致力於維持且強化VR可用性的重大目標。這套系統適合迷宮等涉及跟實際物體與障礙互動的VR體驗、VR遊戲、參觀虛擬博物館、買家具之類的虛擬購物等應用。

CMU開發的裝置反覆測試的最佳體驗是在每個指尖、手掌、手腕各連接1條金屬彈簧細線,藉此傳送關於虛擬物體與障礙的觸覺刺激,提供像是在觸碰物體的輪廓線時所感到的反作用力,例如當使用者的手伸向VR環境的牆時,細線會鎖定讓使用者感到遭遇阻礙以模擬觸碰到牆面的感覺,這個機制甚至能讓使用者在虛擬環境做出有感的舉手擊掌動作。

其他觸覺裝置研究使用的金屬細線以傳統馬達控制相當耗電,CMU研究團隊的視覺與觸覺整合裝置是配戴在肩膀、採用有彈簧的伸縮金屬細線取代馬達、具備棘輪機制能快速鎖定細線,有助於減輕使用者負荷、能效高且耗電低可用電池供電、降低開發成本、配戴使用更自然,CMU研究團隊預估大量生產後成品重約10盎司、成本僅50美元。

CMU開發的裝置採用配置於VR頭盔的Leap Motion感測器追蹤使用者的手與手指動作,當手伸向牆面、物品、障礙等時,裝置會控制棘輪對應物體的型態鎖定細線,提供宛如觸碰該虛擬物體的觸覺回饋。

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