帥哥湯姆克魯斯在《少數(shù)派報(bào)告》中將虛擬現(xiàn)實(shí)中懸浮式的3D交互操作演繹的淋漓盡致，而上個(gè)月Leap Motion公司為融資發(fā)布的瘋狂VR視頻更是將虛擬現(xiàn)實(shí)推向了高潮，3D手勢識別逐漸成為了虛擬現(xiàn)實(shí)中炫酷的技術(shù)。關(guān)于這部分內(nèi)容，聲學(xué)在線在先前的文章中曾敘述過，本文我們將介紹另一種更加炫酷的技術(shù)——超聲觸覺反饋技術(shù)。這種技術(shù)是在超聲手勢識別的基礎(chǔ)上，讓空中的3D交互操作過程變得可視化和可觸摸化。這是一個(gè)巨大的進(jìn)步，意味著將來你可以觸碰虛擬現(xiàn)實(shí)世界中的物體，從而產(chǎn)生更加逼真的感覺和效果。

事實(shí)上，浮空式的3D手勢交互操作并不算稀奇，Leap Motion實(shí)際上也一直在宣傳這個(gè)概念，但是這種技術(shù)的缺陷就是無法實(shí)現(xiàn)真實(shí)的觸感，顯然無法達(dá)到更加逼真的效果。因此，給浮空式的3D手勢交互操作加上“力度”反饋，就顯得尤為重要。為了這個(gè)目的，無數(shù)科學(xué)家已經(jīng)花費(fèi)了巨大的精力進(jìn)行研究和試驗(yàn)。那么，究竟如何才能在空中產(chǎn)生這種“力度”反饋的效果呢？

超聲波是一個(gè)非常適合的解決方案，來自布里斯托大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系的幾位教授曾經(jīng)聯(lián)合開發(fā)了超聲波“力度”反饋這一項(xiàng)目，其原理主要利用了超聲波輻射所接觸皮膚而產(chǎn)生力，而這些力的作用可以讓你的皮膚產(chǎn)生觸覺。

超聲波的“力度”反饋，也稱為超聲波觸覺反饋，主要是通過超聲波觸覺脈沖或改變超聲波的頻率提供不同的觸覺反饋和虛擬觸覺的形狀。超聲波在壓力之下會帶來形狀的改變，并且模擬出一種虛構(gòu)的形狀和力度，而這種壓力則被稱作“聲發(fā)射力”。正是這種聲發(fā)射力讓我們的皮膚產(chǎn)生了觸覺，而改變超聲波的強(qiáng)度又可以讓這種觸覺產(chǎn)生更多的組合。

今年5月份，英國幾個(gè)科學(xué)家組成的Ultrahaptics公司拿到了一筆融資，這家公司成立初期就專注于超聲觸覺反饋系統(tǒng)。Ultrahaptics 的核心設(shè)備是一款外設(shè)墊，能夠發(fā)出 40KHz 頻率的聲音。但是這塊外設(shè)墊需要放置在手的上方，通過調(diào)節(jié)超聲波創(chuàng)造出物理觸覺感，能夠讓用戶體驗(yàn)到 ' 邊緣 '、' 平面 ' 等不同虛擬物體的觸感。目前這種技術(shù)還是非常簡單的原型，下面的動畫是把超聲波打到油面所產(chǎn)生的效果示意，這樣可以直覺感受一下超聲觸覺反饋技術(shù)的原理。

很明顯，超聲波觸覺反饋技術(shù)的重要性體現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。在傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，你能看到虛擬的物體，或許還可以在視覺上進(jìn)行互動，但是你什么物體都無法觸碰。而超聲波觸覺反饋將帶來的就是針對這些全息物體的觸感。但是事實(shí)上，我覺得這種應(yīng)用還非常遙遠(yuǎn)，裸眼的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)同樣也很遙遠(yuǎn)。與其暢想那么遙遠(yuǎn)的未來，不如盡快把這些技術(shù)應(yīng)用到智能家居方面，比如控制鬧鐘或者音箱。我們不僅可以在空中擺擺手就關(guān)閉它，而且借助超聲波觸覺反饋技術(shù)則可以在空中進(jìn)行點(diǎn)擊或滑動操作。目前，國內(nèi)的小聲科技正在從事這方面的工作，筆者倒是希望首先能用到智能音箱方面，總比語音控制要靠譜些。

僅僅介紹這些，顯得有些單薄了。其實(shí)，聲音還有更多奇特的現(xiàn)象，比如當(dāng)?shù)皖l超聲集中在你的指尖或是手掌的某個(gè)精確的點(diǎn)上，你就能感受到手掌在震動。英國蘇塞克斯大學(xué)的研究表明，人類的情感可以不經(jīng)身體碰觸、只通過刺激手的不同部位來傳達(dá)。那這個(gè)重要的現(xiàn)象能帶給我們什么呢？

這一點(diǎn)很刺激，這就是說利用超聲觸覺反饋技術(shù)，我們甚至可以刺激人體，來產(chǎn)生情感。比如利用超聲波對手的不同區(qū)域進(jìn)行刺激，以傳達(dá)快樂、悲傷、興奮或恐懼等不同的情感。具體研究表明：短促、尖銳的超聲波動刺激拇指、食指及手心可以產(chǎn)生興奮的感覺；緩慢而溫和的刺激手掌邊緣及小指周圍則可產(chǎn)生悲傷的感覺。

這就表明，我們不僅是觸碰虛擬現(xiàn)實(shí)，甚至可以帶有情感的撫摸虛擬現(xiàn)實(shí)。想象一下，這得有多少應(yīng)用場景啊。比如，出國出差時(shí)，可利用虛擬現(xiàn)實(shí)交流撫摸妻子和孩子，仿佛不曾離開，就在身邊。再比如，演唱會上歌手可以接收到來自無數(shù)粉絲的“隔空握手”，感受到滿滿的熱情。對了，說到這里，不少人可能還會有個(gè)有些害羞的想法，那就是或許這項(xiàng)技術(shù)最早可能應(yīng)用于智能成人用品。這種撫摸的感覺可不是現(xiàn)在的胡亂振動就能做到的，anyway，情感總是如此的復(fù)雜，難以琢磨。

這么有前景的技術(shù)，巨頭們自然也會看在眼里。從蘋果申請的新專利中顯示，將采用新型材質(zhì)來實(shí)現(xiàn)“擬物化”的觸摸操作體驗(yàn)。不過，目前，還不知道蘋果在超聲觸覺反饋方面到底提交了多少專利。就本文所提及的這個(gè)專利稱，新材質(zhì)結(jié)合先進(jìn)傳感器，可模擬金屬或木質(zhì)表面，從而實(shí)現(xiàn)不同觸覺甚至是溫度體驗(yàn)。也就是說，在不久的未來，或許是iPhone8，就可以感受到更逼真、擬物化的操作體驗(yàn)。至于超聲觸覺反饋的應(yīng)用，估計(jì)至少也得5年以后吧，但是這樣的炫酷技術(shù)總是令人更加期待！

責(zé)任編輯：常樂

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