日本团队提出HeatFlicker系统用振动错觉模拟火焰动态热感
模拟真实火焰的闪烁
（映维网Nweon 2025年04月15日）近年来，热反馈已成为虚拟现实中一种重要的感知方式。然而，传达热动感的概念尚未得到充分的探索。在一项研究中，筑波大学，日本产业技术综合研究所和东京工业大学团队提出了HeatFlicker。
一个虚拟营火设备通过使用热错觉来重现火焰的闪烁，并制造出热量从固定热源移动的假象。在演示中，研究人员通过模拟真实火焰的闪烁来提供一种全新的热体验。
近年来，为了提高虚拟现实的真实感，非接触式热感觉反馈的研究得到了积极的开展。然而，关于VR空间中移动热感觉表示的讨论有限。传递热量的物理方法通常会导致更大的设备，并施加机械限制，例如对热感觉可以呈现的位置和区域的限制。
所以，业界正在研究利用错觉来呈现热运动的感觉而没有实际物理热传递的方法。对于传统的方法，在错觉产生之前，一般需要数秒钟的热刺激，并且热运动的感觉变得断断续续，可能导致与预期体验的差异。同时，传统的方法是基于接触，限制了错觉诱导的范围，并且由于触觉的影响可能会影响感知。感官和时间的差异以及表达的限制会降低VR体验的真实感。
所以，用非接触或最小接触设备诱导移动热感觉的错觉可以灵活地适应呈现范围的变化，并减少与预期感觉的差异。这种方法有望在VR中实现更准确、更灵活的移动热感觉表示。特别是，表达一个小而快速的热运动，如火焰闪烁的感觉。
“闪烁的火焰”指的是不稳定地摇摆或移动的火焰。在不同位置同时呈现触觉刺激和热刺激时，热感觉会向触觉刺激所在位置转移。考虑到这一点，团队推测振动和热感觉之间可能存在一种虚幻的关系，并专注于非对称加速度振动，用一个小振动器诱导牵拉错觉。
在研究中，为了避免由于热元素的接触感觉而干扰错觉，研究人员采用了非接触热刺激。具体来说，考虑到通过脉冲宽度调制调节输出的便利性，使用可见光发光二极管进行非接触式热刺激。在初步实验中，手周围的非接触式热刺激和传递给指尖振动器的不对称振动相结合，产生了一种感觉：热量似乎与牵拉错觉同步转移。
尽管之前已有类似研究，但目前还没有系统设计通过虚拟现实环境中的幻觉来复制独特的、不稳定的闪烁热感觉。所以，这项研究旨在提供一种新颖的感官体验，利用不对称振动的牵拉错觉。
图1显示了所提出的热运动错觉装置HeatFlicker的配置。HeatFlicker由带有集成扬声器的热显示部分和顶部带有LCD面板的设备盖组成。热显示部分的特点是多个LED芯片设置在倾斜的侧面。
另外，底部安装了风扇以散发LED产生的热量。设备盖的前面装有一个帘以阻挡LED发出的光，并允许用户插入双臂。LCD面板安装在顶部，后面有一个摄像头，可以从上面捕获设备盖的内部。
同时，HeatFlicker使用了一个可以用指尖抓住的小振动器。为了诱导牵拉错觉，研究人员提出了不对称振动刺激。图2显示了原型HeatFlicker设备的外观。图像是在开发阶段拍摄，实际演示可能会对设备进行一定的修改。
图3则显示了演示设置。可以看到，使用者将手臂插入设备，同时用拇指和食指抓住振动器。HeatFlicker从内部摄像头中识别用户的手，并将虚拟手的运动与用户的动作同步。设备的扬声器发出噼啪声，就像营火发出的声音。
不对称振动应用于振动器，周期性地切换方向以产生牵拉错觉，从而诱导热运动错觉。在这个演示中，团队在VR环境中提供了营火闪烁热量的新体验。
总的来说，研究人员在这项研究中提出了一个演示系统，允许用户通过利用闪烁热错觉来体验闪烁营火的感觉。但对于这种热错觉，团队尚未进行定量评价，例如牵拉错觉的方向与感知到的热运动方向之间的关系，以及闪烁热错觉的强度。所以，团队表示需要进一步的研究来探索这种错觉的特征。
