研究员探索改善超声波全息交互触觉反馈体验

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探究触觉反馈十分弥散和微弱的原因

（映维网Nweon 2023年03月02日）触觉全息技术有望实现我们期待已久的科幻未来，但根据加利福尼亚大学圣芭芭拉分校的一项研究，业界需要规避一种冲击波伪影或发明可以利用所述现象的技术。

团队在3月发布的一项论文中指出，新兴的全息触觉界面将超声波聚焦在空中，从而允许用户触摸、感觉和操纵三维虚拟对象。然而，当前的全息触觉系统提供的触觉反馈十分弥散和微弱，远比声学聚焦理论预测的要粗糙。

所以，研究人员希望探究其中的原因，并通过实验解释了其中的原因。

在研究中，加利福尼亚大学圣芭芭拉分校的团队使用了高分辨率光学成像、模拟和感知实验来探索触觉全息术期间在皮肤激发的超声波激发波。他们发现全息显示器会在皮肤中激发广泛的剪切冲击波。

他们解释道，在触觉全息术中，超声波在空中聚焦和扫描会产生冲击波，从而致使皮肤振动。相关振动可以相互干扰，从而在特定位置放大它们的强度。这种现象被称为相长干涉。

冲击波的形成会产生一种拖尾尾流模式，并延伸到预期的焦点之外，从而降低了触觉的空间精度和清晰度。作为类比，如果聚焦声束是在水面快速移动的船只，则冲击波模式就是船尾后面出现的尾流。正是由于这个原因，目前的全息触觉显示器所激发出的冲击波图案在到达皮肤后非常分散，所以用户会感觉十分微弱。

对行为和测振实验数据的分析表明，冲击形成会降低知觉敏锐度。所以研究人员指出，为了实现全息触觉显示器的潜力，业界需要规避冲击波伪影或发明可以利用所述现象的技术。

相关论文：Shear shock waves mediate haptic holography via focused ultrasound

研究人员说道：“我们的研究揭示了全息触觉显示器是一种十分具有前途的临场感新技术，但它需要声学设计创新方面的新知识。通过理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，使其对用户而言更加逼真和身临其境。这样的触觉显示器可以帮助我们使用各种各样的虚拟对象或交互式动画角色来增强体验。”