东方时讯网触觉全息术有望将虚拟现实带入生活，但一项新研究揭示了一个需要克服的令人惊讶的物理障碍。加州大学圣巴巴拉分校的一个研究团队发现了一种新现象，它是新兴全息触觉显示器的基础，并可能导致创造更具吸引力的虚拟现实体验。该团队的研究结果发表在《科学进展》杂志上。
全息触觉显示器使用超声波发射器的相控阵将超声波聚焦在空气中，让用户无需物理设备或界面，就可以赤手触摸、感受和操纵半空中的三维虚拟物体。虽然这些显示器在增强现实、虚拟现实和远程呈现等各种应用领域大有可为，但它们目前提供的触觉是弥散和微弱的，感觉就像“微风”或“一阵空气”。
“我们的新研究解释了为什么这种全息图给人的感觉比预期的要分散或模糊得多，”电气和计算机工程副教授YonVisell说，他的研究重点是交互技术，重点是触觉、机器人和电子学。
由Visell和博士生研究员GregoryReardon领导的这项研究使用高分辨率光学成像、模拟和感知实验来研究在触觉全息术期间在皮肤中激发的超声波激发波。他们发现全息显示在皮肤中激发广泛的振动模式——剪切冲击波。
Visell解释说，在触觉全息术中，当超声波在半空中聚焦和扫描时会产生冲击波，从而引起皮肤振动。这些振动会以某种方式相互干扰，从而在某些位置放大它们的强度，这种现象称为相长干扰。
冲击波的形成产生了一种延伸到预定焦点之外的尾迹模式，降低了触觉的空间精度和清晰度。打个比方，根据研究人员的说法，如果聚焦声束是一艘在水面上快速移动的船，那么冲击波模式就是尾随船尾。当前的全息触觉显示器激发冲击波模式，这些模式在皮肤中散布开来，以至于感觉非常分散。
“我们的研究揭示了全息触觉显示器是一种很有前途的虚拟现实和远程呈现新技术，它如何需要新的声学设计创新知识，”Visell说。
“通过了解超声波在皮肤中产生的剪切冲击波的基本物理原理，我们希望改进触觉全息显示器的设计，使它们对用户来说更加逼真和身临其境。这种触觉显示器可以使我们通过无限多样的虚拟对象、交互式动画角色或可抓握的工具，不仅可以看到，还可以用手触摸和感受。”
该团队发现了触觉全息术背后的先前未知的冲击波现象，这为创建触觉全息显示迈出了重要一步，这可能使用户能够在未来的元宇宙中进行更逼真、更身临其境的互动。