VR中基于听觉线索调制的伪触觉反馈技术有效性探究

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随着虚拟现实技术走向商用领域,用户对触觉反馈有了更高的需求。当下的触觉反馈设备存在拟真度低、造价高昂及研发技术复杂等诸多局限性,虚拟现实环境中仍然缺乏良好的触觉反馈。基于多感官错觉理论的伪触觉反馈技术具备易于模拟多模态触觉感知、造价低廉等优势,为触觉反馈技术的发展开启了新方向。传统伪触觉反馈技术重视对视觉线索的利用,却忽视了同触觉存在紧密联系的听觉线索,因此,基于视听线索的多通道伪触觉反馈技术还有待研发。本研究着眼于触觉的粗糙度知觉,提出了一项基于视听线索的伪触觉反馈技术。研究一(实验一)探究了这项技术在虚拟现实环境中为参与者提供粗糙度感知的可行性,比较了参与者在各感知条件(基线(真实视听触),真实视听,虚拟视听,虚拟视)中对八种砂纸(60,100,150,240,360,600,800,1200目)粗糙度的评估值。研究二(实验二、三)旨在优化参与者使用该技术时感知失真的问题,分别探究了使用该技术时,响度调制(基线,虚拟视听响度-15d B,虚拟视听响度+0d B,虚拟视听响度+15d B)和频率调制(基线,虚拟视听频率-1000Hz,虚拟视听频率+0Hz,虚拟视听频率+1000Hz)对参与者感知砂纸粗糙度的影响。研究结果表明:(1)基于视听线索的伪触觉反馈技术优于传统基于视觉线索的伪触觉反馈技术,在对粗糙度适中材料的纹理感知任务中能为参与者提供匹及真实环境中的粗糙度知觉。同时,在使用这项技术时,参与者存在低估粗糙材料粗糙度,高估光滑材料粗糙度,且无法分辨光滑材料粗糙度差异的问题。(2)响度调制对该技术优化效果显著:参与者对粗糙材料的粗糙度感知匹及真实环境中的体验,且能有效分辨光滑材料粗糙度的差异,但仍存在高估光滑材料粗糙度的问题。(3)频率调制并未显著优化这项技术的局限性,但频率降低使参与者高估光滑材料的粗糙度,频率增加则使参与者表现出低估材料粗糙度的倾向。综上,本研究探究了一项基于视听线索伪触觉反馈技术在虚拟现实环境中的有效性和局限性,而后探究了使用响度及频率调制的方法进一步优化这项技术的效果。虽然调制后的视听伪触觉反馈仍存在高估光滑材料粗糙度的问题,但在粗糙度差异辨别和非光滑材料的粗糙度知觉上为参与者提供较匹及真实环境下的体验。本研究结果为今后伪触觉反馈技术的研发和改进提供了一定的参考意义。
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