Сенсорный модуль для VR, который передаст ощущение воды.

Губы известны своей чувственностью, но вместе с деснами и языком они также удивительно чувствительны, уступая по плотности нервов только кончикам пальцев. Исследователи из Университета Карнеги-Меллон воспользовались этой особенностью, чтобы разработать новый практичный способ получения тактильной обратной связи в виртуальных мирах.

Их система использует воздушные ультразвуковые волны для создания ощущений на губах, зубах и языке, она достаточно мала и легка, чтобы прикрепить ее к нижней части очков виртуальной реальности (VR).

Представьте себе мир VR, в котором есть питьевой фонтанчик. «Каждый раз, когда вы наклоняетесь и думаете, что должны почувствовать воду, вы вдруг ощущаете струю воды на губах», — говорит Вивиан Шен, аспирант второго года обучения в Институте робототехники. «Это круто. Это делает ощущения намного более захватывающими».

Работая в группе Future Interfaces Group (FIG), Шен и Крейг Шульц, научный сотрудник Института взаимодействия человека и компьютера (HCII), также использовали систему для создания таких тактильных эффектов, как капли дождя, брызги грязи и ползающие жуки.

Шен и Шульц разработали систему вместе с Крисом Харрисоном, доцентом HCII и директором лаборатории FIG. Шен представил результаты исследования в понедельник, 2 мая, на конференции Ассоциации вычислительной техники по человеческим факторам в компьютерных системах (CHI 2022), где работа получила награду за лучший доклад.

Несмотря на то, что рот известен своей чувствительностью, до сих пор исследователи испытывали трудности с поиском средств для воспроизведения тактильных эффектов. Пользователям VR не нравится класть что-то в рот, некоторые устройства большие и громоздкие. В одной из недавних попыток была использована крошечная роботизированная рука, которая могла проводить пером по губам или брызгать на них водой, но Шен отметил, что это не будет практичным для широкого распространения.

Ультразвук, однако, используется исследователями для передачи ощущений в руки, что позволяет им создавать тактильные эффекты, например, виртуальные кнопки, на которые пользователи могут нажимать. Поскольку ультразвуковые волны могут распространяться по воздуху — хотя и на небольшие расстояния — они представляются возможным решением для тактильных ощущений через рот, сказал Шен.

Большинство людей знакомы с медицинской ультразвуковой визуализацией и датчиками, хотя эти устройства как правило не применяются для вибрации или иным образом стимулирования кожи. Тем не менее, возможно использовать эти акустические волны, частота которых выше порога слышимости человеческого уха, для создания ощущений путем их фокусировки в небольшой области.

Этот эффект достигается за счет использования нескольких модулей, генерирующих ультразвук, или преобразователей. Как и любая волна, ультразвуковые волны, создаваемые одним преобразователем, могут интерферировать с волнами других преобразователей — конструктивно, усиливая волны, или деструктивно, сводя их на нет. «Если правильно подобрать время срабатывания датчиков, то можно добиться того, что все они будут конструктивно интерферировать в одной точке пространства», — говорит Шен. В данном случае они нацелились на точки пиковой амплитуды на губах, зубах и языке. Тонкая модуляция ультразвукового излучения также усилила эффект.

Но ощущения ограничены в основном руками и ртом, сказал Шен. «Вы не можете почувствовать это в других местах; наши предплечья, туловище — в этих областях нет достаточного количества нервных механорецепторов, необходимых для осязания», — добавила она.

Устройство CMU представляет собой решетку из 64 крошечных датчиков. Плоский массив в форме полумесяца прикрепляется к нижней части очков виртуальной реальности так, чтобы он располагался прямо над ртом.

Тактильные эффекты состоят из точечных импульсов, взмахов и постоянных вибраций, направленных на рот и синхронизированных с визуальными образами. Различные эффекты были оценены на 16 добровольцах. Все испытуемые отметили, что тактильные эффекты во рту улучшили их впечатления от VR.

«Без тактильных эффектов было трудно определить, когда что-то должно касаться моего лица», — сказал один из добровольцев.

Не все эффекты были одинаково полезны. Наиболее успешными оказались те, которые специфичны для рта, например, чистка зубов, ощущение капель дождя из открытого окна или жука, пробегающего по губам. Другие эффекты, такие как ощущение ходьбы по паутине, оказались интересными, но поскольку люди ожидали, что эти ощущения будут ощущаться на большой части тела, а не только во рту, эффект был менее сильным.

Даже питье из фонтанчика, ориентированного на рот, может немного дезориентировать, заметила Шен. «Это странно, потому что вы чувствуете воду, но она не мокрая», — сказала она.

«Наше устройство обеспечивает баланс между выразительностью и доступностью», — сказала Шен. Дальнейшая работа может добавить в каталог новые тактильные эффекты и сделать устройство меньше и легче.

А с каким интересным оборудованием работаете вы? Благодаря привязке вашего сайта к домену .equipment, ваши клиенты будут знать, с каким именно.

Поделиться