身臨其境的感覺總是令人向往，而虛擬與現(xiàn)實(shí)的交互，關(guān)于喜愛沉醉體驗(yàn)的人們來(lái)說(shuō)，更是一種極致的 “誘惑”。譬如在《星際迷航》等科幻大片中，我們經(jīng)常可以看見全息投影等技術(shù)，被作為一種科幻元素出現(xiàn)在觀眾面前，從而引發(fā)無(wú)限聯(lián)想。
圖 | 《星際迷航》中的三維全息投影（來(lái)源：電影截圖）
現(xiàn)在，來(lái)自格拉斯哥大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種名為 Aerohaptics 的基于空氣的觸覺反應(yīng)設(shè)備，可將全息投影與精確控制的空氣噴射相結(jié)合，無(wú)需特殊頭飾即可體驗(yàn)真實(shí)觸感。
當(dāng)用戶在僞全息顯示器內(nèi)操縱虛擬對(duì)象時(shí)，該設(shè)備會(huì)提供空中觸覺反饋，並準(zhǔn)確地指向用戶手上的特定位置。另外，該設(shè)備還可以控制其強(qiáng)度以適應(yīng)各種交互場(chǎng)景。這種能力對(duì)于未來(lái)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑具備一種極爲(wèi)迫切的吸引力。
圖 | 相關(guān)論文（來(lái)源：Advanced Intelligent Systems）
相關(guān)研究成果以論文的形式發(fā)表在 Advanced Intelligent Systems 上，該論文以《用于交互式體積顯示器的具有氣動(dòng)觸覺反應(yīng)的偽全息圖》（Pseudo-Hologram with Aerohaptic Feedback for Interactive Volumetric Displays）為標(biāo)題，由格拉斯哥大學(xué)電子與納米工程傳授拉文德·達(dá)希亞（Ravinder Dahiya）擔(dān)任通訊作者。
19 世紀(jì)幻覺技術(shù)的現(xiàn)代變體
該系統(tǒng)由格拉斯哥大學(xué)的可曲折電子和傳感技術(shù)（BEST）研究小組開發(fā)，達(dá)希亞傳授是 BEST 研究小組的擔(dān)負(fù)人。另外，他還擔(dān)任著印度班加羅爾印度科學(xué)研究所（IISc）的客座講席傳授。
圖 | 拉文德·達(dá)希亞（來(lái)源：格拉斯哥大學(xué)）
據(jù)了解，該系統(tǒng)基于僞全息顯示器，通過(guò)使用玻璃或鏡子等工具，使二維圖像看起來(lái)似乎在太空中盤旋。
達(dá)希亞表達(dá)，“該技術(shù)是與虛擬對(duì)象交互的新方法，也是一種高級(jí)形式的電話會(huì)議，甚至是使外科醫(yī)生能夠遠(yuǎn)程執(zhí)行手術(shù)的基礎(chǔ)！
事實(shí)上，這是一種被稱為 “Pepper's Ghost” 古舊幻覺技術(shù)的現(xiàn)代變體。該技術(shù)最早起源于 19 世紀(jì)，又稱作佩珀?duì)柣孟，通常借由玻璃和特定光源，在舞臺(tái)上出現(xiàn)出一種奇異的幻覺結(jié)果，往往被用于魔術(shù)表演。
值得一提的是，該技術(shù)還可以應(yīng)用于大型博物館中，能夠有效地還原曆史情景，且費(fèi)用相對(duì)惠而不費(fèi)。
而在 BEST 研究小組的實(shí)驗(yàn)中，該系統(tǒng)表現(xiàn)出了令人驚喜的變化。它可以和一個(gè)傳感器形成完美 “搭檔”，來(lái)跟蹤體驗(yàn)者的手部運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)一個(gè)可移動(dòng)的空氣噴嘴將氣流引導(dǎo)到他們的手掌或指尖，從而使人感受到逼確實(shí)觸感。
動(dòng)圖 | “空氣觸覺” 技術(shù)下的虛擬籃球（來(lái)源：格拉斯哥大學(xué)）
在論文中，該團(tuán)隊(duì)提供了一個(gè)示例，將計(jì)算機(jī)生成的籃球 3D 圖像顯示在空中，并借實(shí)驗(yàn)證明白他們是如何通過(guò)轉(zhuǎn)變氣流的方向和力量來(lái)創(chuàng)造一種真實(shí)的籃球彈跳感。
比 VR、AR 更輕便的虛擬交互
將傳統(tǒng) 2D 圖形在虛空中顯示為具有真實(shí)物理尺寸的 3D 虛擬對(duì)象，是下一代虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）系統(tǒng)的有味方法。不僅極大地增強(qiáng)了用戶的沉醉式體驗(yàn)，也在機(jī)器人技術(shù)、自動(dòng)駕駛汽車和康復(fù)等多個(gè)土地引起了極大的興致。
然而，在一個(gè)完整的系統(tǒng)中結(jié)合這些交互體驗(yàn)往往會(huì)帶來(lái)技術(shù)複雜性、成本、實(shí)施和安全方面的重大挑戰(zhàn)。
科學(xué)們?cè)诖朔矫嬉策M(jìn)行了很多嘗試，包括僞全息圖、掃描體積、靜態(tài)體積和自由空間顯示等。
另外，也有一些商業(yè)上的努力，譬如早期的 Perspecta 顯示器（一個(gè) 10 厘米直徑的掃描體積顯示器）和 LightSpace DepthCube（一個(gè)堆疊式液晶顯示器）；今天的商業(yè)示例則包括 Voxon 的掃描體積顯示器和窺鏡的光場(chǎng)技術(shù)。
圖 | 虛擬環(huán)境中觸覺反應(yīng)方法比較（來(lái)源：Advanced Intelligent Systems）
但遺憾的是，當(dāng)前大多數(shù)的立體顯示器僅提供視覺體驗(yàn)，而無(wú)法通過(guò)觸摸感受虛擬物體。盡管一些可穿戴設(shè)備宣稱“可觸摸”，但它們僅限于控制正在顯示的虛擬對(duì)象，並不能感受真實(shí)對(duì)象施加的壓力或溫度。
“近年來(lái)，觸覺反應(yīng)和顯示技術(shù)取得了長(zhǎng)足的前進(jìn)，使我們更靠近于能夠令人相信地與虛擬對(duì)象進(jìn)行交互。然而，今天的觸覺技術(shù)通常仍然涉及可穿戴或手持外圍設(shè)備，這會(huì)增加成本和龐大性，并也許阻礙該技術(shù)的廣泛采用！ 達(dá)希亞傳授表達(dá)。
圖 | 觸覺全息技術(shù)示貪圖（來(lái)源：格拉斯哥大學(xué)）
而 BEST 的新系統(tǒng)恰恰以相對(duì)較低的成本創(chuàng)造了令人相信的物理交互感覺，最重要的是，該系統(tǒng)并不需要穿戴或手持外圍設(shè)備。另外，研究小組差不多在考慮為新系統(tǒng)添加分外的功能。例如，在氣流中添加溫度控制，借以加深與熱或冷物體交互的感覺。
“我們相信，氣動(dòng)觸覺技術(shù)可以成為未來(lái)許多新應(yīng)用的基礎(chǔ)，譬如為電話會(huì)議創(chuàng)建令人相信的真人交互式 3D 渲染，或者在虛擬空間中幫助外科醫(yī)生訓(xùn)練如何履行辣手的手術(shù)。” 達(dá)希亞說(shuō)道。
該研究獲得了英國(guó)工程和物理科學(xué)研究委員會(huì)（EPSRC）的資助，達(dá)希亞表達(dá)，“隨著該系統(tǒng)的持續(xù)開發(fā)，我們?cè)诰期待著探索更多的也許性！
