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变大变重! 这项新技术让VR控制器长出幻肢

黑科技
发表时间: 2021-01-14

目前在VR世界里没有“控制方案”的标准。也就是说,每家公司都建立了自己的方法来供用户导航并与虚拟空间进行互动。因此市面上出现的控制工具并没有最好之选,每款产品都有自己的优势及劣势。

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传统的游戏控制器需要用户用双手来控制,但这一点其实有些破坏了游戏的沉浸感。使用手持控制器的VR游戏玩家都知道它会使你看到的游戏画面和你用双手所做的动作产生违和感,从而产生从游戏体验中剥离出来的错觉。于是在由东京大学Eisuke Fujinawa领导的一项研究中,一支学生团队创建的程序希望用于设计物理感觉体积更大的紧凑型VR控制器,来模拟更加逼真的触感,提出了“触觉形状幻觉”这个概念。

什么是“触觉形状幻觉”

研究团队的目标是探索“触觉形状幻觉”这个概念,即控制器拥有数据驱动,精确质量的属性,旨在模拟与它们所基于的更大型对象的手感。

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通俗点说,这个概念可以用两个字来概括,那就是“幻肢”,尽管目前这个词的含义已经被老司机带上往城市边缘开了。比如当你在游戏中使用一把锄头时,你手上小小的控制器会给你带来很强的违和感,但扛起一把锄头似的控制器也是非常不切实际的一个事情。因此用小巧的手柄模拟出锄头的感觉就是这个团队想要完成的事情。

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模拟真实对象的感觉是虚拟现实中的基本触觉挑战。当虚拟对象在尺寸和重量上相似于真实对象时,当前的通用运动控制器可以发挥出最好的效果。但在拾起非常大型或沉重的虚拟物体时,这会马上显得不切实际。

“幻肢”也有大学问

团队曾经想过一种解决方案,那就是为特定的应用提供专门的控制器:例如把追踪器附加到真正的棒球棒上。与一般的控制器相比,握持真正的棒球棒能够带来更加身临其境的感觉。然而,在房间中挥动同等于真实棒球棒重量和体积的控制器或许不是一个好主意。

如视频所示,东京大学的研究人员试图创造更小的对象,但仍然能够保持相同的感知大小。这支团队设计了一个自动化系统,然后对应根据原始对象的重量和大小,通过精确的质量配置来创建出更紧凑但能提供相似感觉的输出。

团队将精力集中在这种触觉形状感知上,采集实验参与者在VR中挥动不同样本控制器的数据,从而确定他们的感知大小(实验参与者从未在现实中看过控制器)。这种数据帮助团队创建了“形状感知模型”,而其能够在较小的尺寸约束下优化大型对象的设计,输出用于制造的CAD数据。

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研究人员改变了对象形状以使之符合尺寸约束,然后挖出了一个个的孔,并且将重量放置在特定的受压点,从而保持原始转动矩量。

研究团队考虑到了VR开发者,因为开发者可以通过更逼真的控制器来展示产品。CAD数据输出意味着可以使用激光切割机或3D打印机快速创建尺寸更小,更安全的原型控制器。

VR控制器的未来谁也不知道

尽管目前这项研究还未完全实现,离投入生产可能也还有一段距离,但对于VR控制器的未来来说无疑是一件令人兴奋的研究。目前也有越来越多不同形状和功能的VR控制器开始出现。

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大家最熟悉的要数PS VR的枪型控制器。这款Aim控制器采用了管状的结构,手感很舒适,能够提供与PS4手柄相同的输入方式,并且所有按钮一只手都能触及。同时这款硬件还是专门为虚拟现实量身定制,比如控制按钮和触发按钮都很容易找到,尤其是在虚拟现实游戏中,没有人总会低头看着游戏按键在哪里,能够给玩家带来非常棒的代入感。

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而由法国初创团队带来的VR控制器则可以 “舒缓双脚,释放双手”。这款名为3DRudder的设备集成了、加速计、地磁仪、压力传感器等相关元器件,记录脚部的运动的数据。相比于以及目前常见的输入设备,3DRudder的新颖之处在于把闲置的双脚运用起来。

具体来说,3DRudder有四个功能:向左或右晃能射击;一只脚向前一只脚向后能移动视角;双脚扭动,能调整视角范围;而前后倾还能放大或缩小画面。所以,用户第一次使用的时候需要学习一段时间才能适应。有试用过的用户表示,配合,3DRudder在从事的时候,给工作流程带来很多便利。

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日本东京大学的H2L公司则成功设计出了一款可以穿戴在手上的游戏控制器,与普通手柄、摇杆不同的是,它的功能是能给玩家带来触感。

这款神奇的操控器名为UnlimitedHand,玩家只要在进行游戏前将它绑在手臂上,其内置的肌肉感应器以及3D动态感应器就能让玩家体验到虚拟世界中的触感。像是触摸、抱、握、推、拉、抓等不同的触感都能真实地感受到,因此虚拟世界中的不同物体也可以直接通过触感来分辨,而它还能辨别玩家的各种手势动作,并根据分析给玩家提供准确的触感力度(比如拿起物品时的重量感)。

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除了拥有触感反馈的功能外,UnlimitedHand内置的EMS肌肉刺激器还能直接发出微弱电流刺激手部的肌肉,让玩家的手指和手掌也受到虚拟世界的触感和物理效果影响。比如玩家在虚拟世界中拿起了一件东西,这时候除了能够感受到重量感之外,玩家本人的手也会受电流刺激而不自觉地下沉(受重)。

总而言之,各式各样的VR控制器正在不断挑战着我们的想象,大家都在为了能获得更棒的VR沉浸体验而努力着,就让我们拭目以待VR控制器更好的未来吧。


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