可触摸的全息投影！“空气触觉”技能让虚拟篮球亦有真实弹跳感

图 | 《星际迷航》中的三维全息投影（来源：电影截图）

现在，来自格拉斯哥大学的研究团队开拓了一种名为 Aerohaptics 的基于空气的触觉反馈设备，可将全息投影与精确掌握的空气喷射相结合，无需分外头饰即可体验真实触感。

当用户在伪全息显示器内操纵虚拟工具时，该设备会供应空中触觉反馈，并准确地指向用户手上的特定位置。
此外，该设备还可以掌握其强度以适应各种交互场景。
这种能力对付未来的虚拟现实系统来说，无疑具备一种极为急迫的吸引力。

图 | 干系论文（来源：Advanced Intelligent Systems）

干系研究成果以论文的形式揭橥在 Advanced Intelligent Systems 上，该论文以《用于交互式体积显示器的具有气动触觉反馈的伪全息图》（Pseudo-Hologram with Aerohaptic Feedback for Interactive Volumetric Displays）为标题，由格拉斯哥大学电子与纳米工程教授拉文德达希亚（Ravinder Dahiya）担当通讯作者。

该系统由格拉斯哥大学的可波折电子和传感技能（BEST）研究小组开拓，达希亚教授是 BEST 研究小组的卖力人。
此外，他还担当着印度班加罗尔印度科学研究所（IISc）的客座讲席教授。

图 | 拉文德达希亚（来源：格拉斯哥大学）

据理解，该系统基于伪全息显示器，通过利用玻璃或镜子等工具，使二维图像看起来彷佛在太空中盘旋。

达希亚表示，“该技能是与虚拟工具交互的新方法，也是一种高等形式的电话会议，乃至是使外科年夜夫能够远程实行手术的根本。
”

事实上，这是一种被称为 “Pepper's Ghost” 古老幻觉技能的当代变体。
该技能最早起源于 19 世纪，又称作佩珀尔幻象，常日借由玻璃和特定光源，在舞台上呈现出一种奇特的幻觉效果，每每被用于魔术演出。

值得一提的是，该技能还可以运用于大型博物馆中，能够有效地还原历史情景，且用度相对低廉。

而在 BEST 研究小组的实验中，该系统表现出了令人惊喜的变革。
它可以和一个传感器形成完美 “差错”，来跟踪体验者的手部运动，并通过一个可移动的空气喷嘴将气流勾引到他们的手掌或指尖，从而使人感想熏染到逼真的触感。

动图 | “空气触觉” 技能下的虚拟篮球（来源：格拉斯哥大学）

在论文中，该团队供应了一个示例，将打算机天生的篮球 3D 图像显示在空中，并借实验证明了他们是如何通过改变气流的方向和力量来创造一种真实的篮球弹跳感。

将传统 2D 图形在虚空中显示为具有真实物理尺寸的 3D 虚拟工具，是下一代虚拟现实（VR）和增强现实（AR）系统的有趣方法。
不仅极大地增强了用户的沉浸式体验，也在机器人技能、自动驾驶汽车和康复等多个领域引起了极大的兴趣。

然而，在一个完全的系统中结合这些交互体验每每会带来技能繁芜性、本钱、履行和安全方面的重大寻衅。

科学们在此方面也进行了很多考试测验，包括伪全息图、扫描体积、静态体积和自由空间显示等。

此外，也有一些商业上的努力，比如早期的 Perspecta 显示器（一个 10 厘米直径的扫描体积显示器）和 LightSpace DepthCube（一个堆叠式液晶显示器）；当前的商业示例则包括 Voxon 的扫描体积显示器和窥镜的光场技能。

图 | 虚拟环境中触觉反馈方法比较（来源：Advanced Intelligent Systems）

但遗憾的是，当前大多数的立体显示器仅供应视觉体验，而无法通过触摸感想熏染虚拟物体。
只管一些可穿着设备流传宣传“可触摸”，但它们仅限于掌握正在显示的虚拟工具，并不能感想熏染真实工具施加的压力或温度。

“近年来，触觉反馈和显示技能取得了长足的进步，使我们更靠近于能够令人信服地与虚拟工具进行交互。
然而，当前的触觉技能常日仍旧涉及可穿着或手持外围设备，这会增加本钱和繁芜性，并可能阻碍该技能的广泛采取。
” 达希亚教授表示。

图 | 触觉全息技能示意图（来源：格拉斯哥大学）

而 BEST 的新系统恰好以相对较低的本钱创造了令人信服的物理交互觉得，最主要的是，该系统并不须要穿着或手持外围设备。
其余，研究小组已经在考虑为新系统添加额外的功能。
例如，在气流中添加温度掌握，借以加深与热或冷物体交互的觉得。

“我们相信，气动触觉技能可以成为未来许多新运用的根本，比如为电话会议创建令人信服的真人交互式 3D 渲染，或者在虚拟空间中帮助外科年夜夫演习如何实行棘手的手术。
” 达希亚说道。

该研究得到了英国工程和物理科学研究委员会（EPSRC）的帮助，达希亚表示，“随着该系统的持续开拓，我们期待着探索更多的可能性。
”