傳來一個(gè)朋友虛擬參加生日宴會(huì)，或傳輸一種新產(chǎn)品給遠(yuǎn)方的消費(fèi)者試用，這聽起來實(shí)在很匪夷所思。但據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，一項(xiàng)名為“浸沒”(Immersence)的研究，在歐盟第六框架計(jì)劃未來與新興技術(shù)(FET)前瞻項(xiàng)目的支持下，正在把這一設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)。
這項(xiàng)技術(shù)成功地整合對(duì)真實(shí)世界的感知和虛擬世界里的印象，另外理療師經(jīng)過訓(xùn)練就能用它來做遠(yuǎn)程治療，工業(yè)設(shè)計(jì)師可以在互聯(lián)網(wǎng)上遠(yuǎn)程傳輸可觸摸的數(shù)字實(shí)體模型等。
感覺被模擬得越多，我們?cè)谔摂M現(xiàn)實(shí)中就沉浸得越深。德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)的安德烈斯·斯韋恩博格說，更多的感知會(huì)帶來更多的互動(dòng)，身臨其境的感覺就越強(qiáng)烈，就越會(huì)“浸沒”在虛擬現(xiàn)實(shí)里。
為三維景物裝上觸摸手臂
最近幾年，視聽模擬越來越逼真，而觸覺領(lǐng)域卻一直拖了后腿。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH)計(jì)算機(jī)視覺研究室的科學(xué)家接受了“浸沒”中一個(gè)子項(xiàng)目，把視覺與觸覺結(jié)合起來，處理人和虛擬目標(biāo)之間的互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程觸摸物體。
馬賽厄斯·哈德和研究室其他人員首先給真實(shí)物體制作出一個(gè)虛擬副本，該副本可以被觸摸，甚至在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸。
他們使用了一個(gè)柔軟的玩具青蛙，記錄下它的3D掃描圖像，同時(shí)用一種觸覺設(shè)備——傳感手臂來感知它，并把視覺和觸覺印象連接起來。傳感手臂裝有壓力、速度和滑動(dòng)傳感元件，能從任何方向移動(dòng)，收集外形、堅(jiān)固性等方面信息。經(jīng)過測(cè)量、計(jì)算，一個(gè)虛擬青蛙就在計(jì)算機(jī)里產(chǎn)生了。為增強(qiáng)真實(shí)感覺，他們還給虛擬青蛙設(shè)計(jì)了一種真實(shí)環(huán)境，讓其“爬”在使用者面前的桌子上。
虛擬青蛙還可以拷貝副本，通過互聯(lián)網(wǎng)傳給其他人。為了讓別人也能看到和感覺到這只青蛙，研究人員專門給虛擬物體設(shè)計(jì)出一種帶有監(jiān)控器的數(shù)據(jù)目鏡和一個(gè)帶有小馬達(dá)的傳感器。虛擬青蛙和傳感器接觸時(shí)發(fā)出信號(hào)，計(jì)算機(jī)程序就通過計(jì)算，模擬物體接觸時(shí)的阻礙抵抗，對(duì)使用者的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的阻礙作用，使他感覺好像摸到了青蛙，而實(shí)際上，他只是在觸摸空氣。
早期對(duì)虛擬目標(biāo)的模擬，很大程度上取決于研究人員的假設(shè)，而ETH開發(fā)的工具更多地基于測(cè)量數(shù)據(jù)。哈德解釋說，這種方法可看作是攝像技術(shù)的延伸，對(duì)那些很難用模型描述的復(fù)雜物體更具有優(yōu)勢(shì)。
“浸沒”虛擬中與阿凡達(dá)共舞
德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)也是“浸沒”項(xiàng)目的研究機(jī)構(gòu)，在安德烈斯·斯韋恩博格領(lǐng)導(dǎo)下，9個(gè)大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)共同開發(fā)VR(虛擬現(xiàn)實(shí))目標(biāo)和特征觸覺技術(shù)。他們開發(fā)了觸覺與多模型界面，利用信號(hào)過程技術(shù)和實(shí)時(shí)地把現(xiàn)實(shí)目標(biāo)生成虛擬物體，能讓人們和虛擬舞伴共同跳舞。
研究人員使用了一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，輸入記錄了壓力、平衡和真人舞蹈運(yùn)動(dòng)的程序，再給一個(gè)現(xiàn)實(shí)人加上兩條手臂作為舞伴，戴上虛擬目鏡，這個(gè)人就能看到一個(gè)異性舞伴，舉起機(jī)器人的手臂就能和她共舞。在虛擬環(huán)境中，機(jī)器人由計(jì)算機(jī)操作，作為另一個(gè)人的“阿凡達(dá)”(化身)。
這些研究還有助于開發(fā)認(rèn)知機(jī)器人，和人類更好地互動(dòng)。
現(xiàn)實(shí)里觸覺技術(shù)讓真假互動(dòng)
現(xiàn)在我們可能觸摸一個(gè)虛擬物體，但還不能抓住它。要有“抓”的感覺，需要一種專門的感覺手套，戴上這種手套，使用者既能觸摸真實(shí)物體，也能觸摸虛擬物體。ETH正在研制這種手套，哈德相信，這種手套在未來20年就可像互聯(lián)網(wǎng)一樣得到廣泛使用。
法國(guó)埃里夫大學(xué)也在研究如何給兩個(gè)人裝上傳感器，讓他們?cè)谔摂M中共同搬運(yùn)一個(gè)重箱子。斯韋恩博格說，在現(xiàn)實(shí)中，這是一個(gè)合作過程，但在機(jī)器人界面必須設(shè)計(jì)出一套程序，并非是一個(gè)人主導(dǎo)而另一個(gè)跟隨那么簡(jiǎn)單。
瑞士ETH計(jì)算機(jī)視覺研究室已開發(fā)了一種乒乓球游戲，現(xiàn)實(shí)里只有球拍操縱桿，兩個(gè)玩家就能互相擊打虛擬乒乓球。他們的下一個(gè)項(xiàng)目名為“光束”，打算開發(fā)出一種遠(yuǎn)距離傳輸方法來傳輸虛擬人。哈德說，這將使得人們參加遠(yuǎn)程會(huì)議成為可能，而無需本人親自到場(chǎng)，有助于節(jié)省時(shí)間和差旅費(fèi)。這比現(xiàn)在的視頻會(huì)議更加徹底，感覺就像跟其他參會(huì)者坐在一起，還能和其他參會(huì)者互動(dòng)。
