觸覺反饋技術——真實感受到VR體驗的技術
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責任編輯：傳說的落葉 時間：2017-10-23 16:53
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[導讀]如果VR需要獲得大眾市場的青睞，其在感覺和視覺上必須盡可能真實，我們身體的其余部分需要像眼睛一樣完全沉浸在VR世界里面。
在短短幾年時間內，虛擬現實已經從未來的科技走向主流。從廉價的谷歌Cardboard到已經入侵我們生活的Oculus Rift，當前的VR設備林林總總，而它們正準備改變從教育到成人娛樂等各行各業的一切。
但如果VR需要獲得大眾市場的青睞，其在感覺和視覺上必須盡可能真實，不能只成為我們戴在頭上的電視屏幕，我們身體的其余部分需要像眼睛一樣完全沉浸在VR世界里面。
下面我們一起來探討觸覺反饋技術，一種能夠讓我們真實感受到VR體驗的技術。你很有可能曾經體驗過觸覺反饋技術，比如說在玩游戲時手柄所產生的震動。
一. 從眼睛沉浸到全身沉浸
現在諸如Tesla Suit和Hardlight VR等企業正在把這種體驗帶到我們整個身體。在探索虛擬世界的同時，這種套裝可以在特定區域給予你相應的觸覺反饋。
但先不要這么著急。因為觸覺反饋技術離成為主流尚有一段很長的距離，而且最關鍵的是，不能說你讓某人穿上一件觸覺套裝，然后便期待VR體驗能夠感覺真實。
因此，目前行業正對所謂的“虛擬具體化”進行大量的研究。這是一個復雜而且少有人涉足過的新研究領域，其涉及使用一系列的技術，虛擬代理，虛擬化身，故事敘述，觸覺，以及其他微妙的視覺，聽覺和感官線索來讓你感覺像自己的思維進入了另一個身體。
二. 探索身體與思維的聯系
虛擬具體化可能是一個全新的研究領域，但它建立在科學家對人類思維與身體之間關系的研究基礎上，而這可以追溯到十多年前。
其中一個例子是著名的“橡膠手錯覺”。這個實驗基本上證明了，在正確的刺激下，你會相信橡膠手就是自己的雙手。
快進到今天，研究人員正在VR設置中進行類似的橡膠手錯覺實驗。在2010年的研究中，研究人員發現觸摸，視覺信息和運動之間的同步可能會導致人們相信虛擬手臂屬于自己身體的一部分。
類似的研究把目光聚焦于把虛擬化身用于患者康復和視覺治療的功效上。研究表明，大多數情況下我們的虛擬身體在感覺上可以像真實身體那樣真實。
三. 定義虛擬具體化（Virtual Embodiment）
為了解當前的研究現狀，我們訪問了都柏林大學MeetingRoom首席研究員兼VR實驗室負責人亞伯拉罕·坎貝爾（Abraham Cambell）博士。
坎貝爾解釋說：“虛擬具體化很難進行定義，因為它對不同領域的不同人來說可能存在不同的意義。”他建議我們參考三個類別中的虛擬具體化，而它們都是關于湯姆·齊姆克（Tom Ziemke）對具體化的研究的修改版本。
坎貝爾說：“結構耦合是具體化的最基本和最經典的定義。你與特定形式的結構建立起了聯系，比方說一個身體。你在現實生活中移動肢體，而虛擬肢體能夠模仿你的行動…就這樣，虛擬現實世界具體化了你。”
坎貝爾把HTC Vive控制器作為一個例子。當你在現實世界中移動控制器時，這將成為在虛擬世界中移動的手部。
接下來是歷史具體化，亦即你進入的VR世界“記起了”過去發生的事情。坎貝爾把在白板上涂畫作為例子。對于你所涂畫的東西，一天后，一周后，一年后它仍然會停留在那里。
坎貝爾說：“社交具體化是指你與虛擬現實世界中的實體或人工實體進行的交互。這種交互必須在行為上逼真，這樣你才會相信自己的身體能夠在環境中與他們交互。”
為什么研究具體化如此重要？坎貝爾解釋說：“環境中的代理或人類越加具體化，他們與這個世界交互的能力和感知這個世界的能力就越強。”
四. 社交與教育
坎貝爾的主要關注點是在娛樂和教育環境中的社交合作。他說：“我正在研究在教育中使用遠程呈現和虛擬現實，以及探索如何使用Kinect這樣的技術來讓身處愛爾蘭的我對中國進行遠程教學。”
老師通過虛擬教室進行遠程教學一定十分有用。但接下來的挑戰是社交中的復雜性，比如面部表情。盡管與他人交互聽起來不像是虛擬具體化最為有趣的應用，但肯定會受到市場的關注。
貝爾法斯特皇后大學的高級講師加里·麥克康（Gary McKeown）博士表示：“這顯然也是行業目標。令虛擬現實的社交部分正常運作將能獲得最大收益的企業，亦即Facebook，成為收購Oculus的那一家公司并不是巧合。”
五. 遠程指引
想象一下，能夠遠程控制機械，或者從數千公里之外幫助家庭成員解決困難，這將會對工作，上下班和社交產生多大的影響。這是一個特別有趣的領域，坎貝爾正在使用具體化研究來協助遠程呈現或遠程機器人，而這也是虛擬現實或增強現實的應用。
想象一下，能夠遠程控制機械，或者從數千公里之外幫助家庭成員解決困難，這將會對工作，上下班和社交產生多大的影響。這是一個特別有趣的領域，坎貝爾正在使用具體化研究來協助遠程呈現或遠程機器人，而這也是虛擬現實或增強現實的應用。
他說：“我對Remote Expert十分著迷，這是由DAQRI率先推出的概念。這允許一個領域的專家遠程置放在非專業人士旁邊的增強現實環境中，幫助他執行復雜的任務。DAQRI希望把這項技術應用在醫療和工業領域，但你可以想象出更多的潛在應用。”
坎貝爾解釋說，在這種技術的眾多潛在應用中之一是遠程石油管道維修。比如設計石油管道的工程師位于另一個國家，這時當地的工程師可以前往修理管道，而設計工程師可以通過VR，AR或360度影像實時提供建議。
如上所述，這項技術可帶來臨場感。但具體化研究的意義是確保體驗更具沉浸感，更加逼真，以及更加真實，提供不受技術所限制的幫助。
坎貝爾解釋道：“遠程專家需要通過手勢指導非專家人士進行操作。專家和他們將要置放在的遠程世界需要實時掃描到3D，這樣的具體化將使他們真正能夠幫助需要執行的任何復雜問題。”
這可以帶來巨大的影響，有可能顛覆一系列的行業。美國宇航局已經設置了遠程機器人控制研究部門，他們希望把這項技術用于太空探索，而且正在推廣至其他的領域，包括工程和醫療。
坎貝爾相信，這種遠程呈現技術將對醫療行業和科技進步帶來巨大的影響。他說：“我希望在未來探索的一個解決方案是，完整全息投影金字塔的應用。醫療專業人士已經向我提了這個建議，他們希望通過使用全尺寸的投影儀金字塔來與患者見面。有了這樣的技術，醫生將能更好地診療病人。”
六. 治療與康復
不僅只是物理臨場感，虛擬具體化對醫療和情緒臨場感同樣具有巨大的應用。在2016年，研究人員發現逼真的虛擬化身可以幫助人們獲得具體化的沉浸感，從而可以幫助他們更好地面對心理健康挑戰和創傷。
VR軟件開發商ProReal正在開發包含虛擬化身的虛擬環境，幫助人們處理從欺凌到創傷后精神壓力癥，再到康復治療的一系列挑戰。對于無法從談話療法或藥物中獲得幫助的患者而言，技術的不斷進步將可以為患者提供一個全新的治療領域。
然而，我們不僅可以通過虛擬化身來探索更嚴重的心理健康挑戰（如創傷后精神壓力癥），虛擬化身還可以用來增強信心或改變我們對自己的看法。坎貝爾表示，他注意到擁有更大虛擬化身的用戶會感覺自己更強大。
他解釋說：“我在觀察VR游戲時獲得了一個意外的發現，當虛擬化身比其他角色平均高一英尺時，玩家會感覺自己比電腦控制角色更強大。”
這個觀察結果跟2009年的一項研究吻合。在2009年，研究人員發現獲得更高，更大虛擬化身的用戶在與他人的交互中會表現更加積極。
所以除了治療和心理健康用例外，VR有可能應用于企業環境。比如，你在向董事會提出建議之前可以通過這項技術提高自己的信心。
七. 具體化的挑戰
如果研究人員能夠輕易發現虛擬具體化對我們生活產生積極影響的創新用例，他們也能輕松找到虛擬具體化的負面影響。
一些科技評論家認為，隨著VR頭顯變得越來越普遍，以及體驗變得更加身臨其境，社會隔絕有可能成為一個問題，而這在游戲中已經變得越來越普遍。
但許多業內人士相信，對社會隔絕的擔心屬于過分恐慌。坎貝爾解釋說：“我從未發現感到與社會隔絕的人。即使是那些對VR帶來的純粹逃避主義感興趣的學生也希望與他人分享，而且他們已經成為了VR作為共情機器的傳播者。與具體化一樣，你可以真正從別人的角度來看待事物。”
另一個重要的討論事項是，用戶在探索虛擬世界后會感到自己與身體產生了隔斷或分離。研究人員對這方面的研究很少，但2006年的一項研究發現，VR可以增加解離感，特別是如果你長時間沉浸在一個虛擬世界中。
在十年后，隨著VR技術和內容質量的提高，相信“后虛擬現實悲傷”的出現不會令人感到意外，亦即現實世界無法比擬虛擬世界。
坎貝爾認為，我們需要避免的一個潛在副作用是沉迷，但跟傳統的沉迷游戲不同，VR可以進行不同的設計。他說：“在VR中，用戶需要復刻現實世界的行動，因此可以快速消除經常導致人們成癮的傳統多巴胺獎勵循環。
例如，如果你在VR中通過了一個關卡，你很有可能為此付出了大量的努力和體力，所以你在關卡結束后可能會感到身體上十分疲憊。這是與傳統游戲不同的地方。
當然，你仍然可能會沉迷于這種感覺。但坎貝爾指出：“游戲設計師有責任確保VR游戲對玩家所付出的真正努力進行獎勵，而不是開發一款開始很難，但會逐漸變得容易的游戲。”
我們隨后請教了VR工作室Rewind的創始人兼執行總監索爾·羅杰斯（Sol Rogers）。他說：“我們對人類在現實世界中如何交互已經研究了數百年的時間，我們可能需要相同的時間來研究人類在虛擬現實中的行為，以及其中的影響。”
然而，他希望人們應該對VR的潛能感到興奮，而不是害怕。羅杰斯補充說：“盡管我們可以推測VR將會產生什么影響，但我們需要謹慎推進，而不是大肆鼓吹。”
“內容創作者的自我約束是關鍵，但監管機構同樣需要肩負起一定的責任。最終，我們需要更多的研究和更多的時間來充分了解其中的影響。”
八. 更有效具體化的秘方
但只有體驗中的其他一切達到標準后，具體化才能令人信服。羅杰斯解釋了他們的團隊是如何通過這項技術來創建出更加逼真的體驗。
他說：“由于計算機處理能力，圖形，視頻和顯示技術的巨大進步，在VR中創建逼真的用戶體驗已經成為可能。但技術不能對體驗造成任何影響，否則咒語將會失效。”
羅杰斯補充說，技術只占方程式的一半。他的工作是確保內容能夠講述最好的故事，“內容也是創建林場剛的關鍵。雖然技術十分重要，但如果體驗很糟糕，所有用戶都會產生懷疑。”
從娛樂和社交到工程和醫療，我們越了解，越多地測試和實施具體化實驗，我們就越能實現真實的體驗，從而使其變得更有效果。
隨著坎貝爾及其他的團隊不斷取得突破，隨著科技不斷進步，頭顯更加輕便，感官反饋更容易實現，以及全身全息圖成為現實，相信未來只有天空才是人類唯一的極限。
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