这款 VR 配件旨在让你的嘴巴感受到东西

如果虚拟现实最终要模仿我们当前的现实，那么触觉就是一个需要解决的重要问题。触觉研究（围绕能够整合这种触觉的技术的研究）一直是 Meta 等专注于虚拟和增强现实的公司热议的话题。

现在，卡内基梅隆大学未来界面小组的研究人员开发了一种可连接到 VR 耳机底部的附加口部触觉设备。他们关于这项技术的论文将于本周在新奥尔良举行的 CHI 计算机系统人为因素会议上发表。他们的系统可以让佩戴 VR 护目镜的用户体验从喷泉中喝水或让蜘蛛在脸上跑的感觉。

它的工作原理是这样的：一排微型超声波扬声器排列在一块板上，这块板子粘在 VR 头戴设备的底部。这些扬声器被称为换能器，它们能产生人耳听不到的声音或压力波。未来界面小组的主管克里斯·哈里森解释说，扬声器可以以特定的方式发射，这样所有的波就会聚焦在一起，就像光线通过放大镜一样。“它会产生这种压力感。随着时间的推移，压力会产生振动，”他说。“如果你以有趣的方式把它们组合在一起，再加上好的音效设计和视觉设计，它实际上会让人身临其境。”

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卡内基梅隆大学博士生、论文第一作者 Vivian Shen 表示，他们之所以想研究超声波触觉技术，是因为它能产生更局部的效果，而且非常“富有表现力”。嘴巴是测试这项技术的一个好目标，因为它是人体上特别敏感的部位。他们可以运用这项技术的参数有很多，包括效果的强度、效果的位置、效果的持续时间、效果随时间变化的模式，以及效果是稳定的还是受调节的。

他们尝试了这些组合来制作基本动画效果，并使用最强大、最引人注目的动画效果来构建动画库，其中包括针对不同动作的基本触觉命令。这些动作包括沿 x、y 和 z 方向滑动等动作，“因为嘴唇上的任何动作都是非常有趣的效果，可以与多种类型的 VR 动画完美搭配，”Shen 说。“当然，超声波是一个非常局部化的节点，因此很容易进行轻敲和持续振动。我们可以改变时间、间隔和调制频率。”

该设备原型借鉴了一些开源设计，并配有定制印刷电路板。该设备的第一个版本看起来像一个打字机键盘，迷你聚光灯指向用户的嘴巴。研究人员还展示了该设备的一个更新版本，该版本仍在开发中，其面板更薄，是更先进的传感器版本。

在设备首次亮相之前，该团队向一小群参与者演示了该设备。作为演示的一部分，用户被要求经历一个闹鬼的森林场景、一个现实世界的物体模拟器和一个赛车游戏，这些场景都基于流行的 VR 应用类别。用户在经历虚拟世界时，可以感觉到蜘蛛爬过、雨滴拍打、泥浆飞溅和喷泉从嘴唇上冒泡。这些场景的感觉是用代码构建的（很快就会开源）。

“我们希望它是一种拖放式触觉反馈。目前它在用户界面设计中的运作方式是，您可以通过非常简单的 UI 命令拖放对象上的颜色、拖放材质和纹理并更改场景，”Shen 表示，他指的是程序员如何改变交互式软件应用程序的外观和感觉。“我们制作了一个动画库，它是一个拖放式触觉节点，因此您可以将这个触觉节点拖到场景中的物体上，例如喷泉溪流或跳到您脸上的虫子。”拖放后，程序员可以调整代码参数。

在体验了不同的场景后，“用户体验研究中的 8 位用户表示，他们更喜欢有触觉反馈，而不是完全没有触觉反馈，”Shen 说道。在研究过程中，一些参与者甚至在“感觉”到蜘蛛爬过嘴巴时不由自主地拍打自己的脸。

尽管他们取得了令人印象深刻的结果，但口部触觉系统并不总是完美无缺。“我们面临的主要问题是校准，”Shen 指出。由于每个人的面部几何形状不同，有时很难将传感器放置在动画在嘴部正确转换的位置。还有一些用户无法感受到设备的任何效果。Harrison 指出，这些问题提出了一些悬而未决的问题，他们打算通过未来的研究进行探索。

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Shen、Harrison 和他们的同事当然不是第一批探索口部触觉的研究人员。2020 年，一个德国团队发明了 FaceHaptics，使用连接到头戴式耳机的机械臂来握住喷嘴、加热丝、风扇和橡胶头，从而在面部产生一系列感觉。多感官 VR 面罩 FeelReal 的系统具有温度、气味、振动和雾气。但 Harrison 指出，这些具有太多附加功能的设备都会变成笨重的头盔，长时间佩戴可能会感觉很重。对于他们的原型，他们希望专注于小巧、轻便但仍“直观”的东西，并且可以切实地融入现有的 VR 头戴式耳机中。未来，他们可以与产品设计合作伙伴一起进一步开发这个概念。

“有趣的是，到目前为止，很多新闻文章都关注接吻的可能性，而我其实想说这是不可能的，因为现在我们的软件只渲染一个节点。它适用于小效果，比如有东西爬到你的嘴上，或者下雨，所以只有非常小的点打到你的嘴上，”沈说。“我们不能处理更大的物体，因为超声波聚焦的方式，波长非常小，峰值在空间中非常小。”

为了产生接吻效果，他们需要由大型阵列控制多个节点，而这很可能与 VR 头戴设备不兼容。但即使嘴部触觉功能存在局限性，这个原型也表明，增强 VR 中的触觉是相当实用的。

了解该技术的实际应用：