Credit:南加州大学的技术让我们可以在家里舒适地沉浸在一个视觉和听觉的世界中，但还缺少一样东西:触觉。触觉是人类感知现实的一个极其重要的部分。触觉或设备可以产生非常特殊的振动，模拟触觉，这是一种赋予第三种感觉的方式。然而，就触觉来说，人类对感觉是否正确非常挑剔，and虚拟纹理并不总是击中目标。
现在，南加州大学维特比工程学院的研究人员开发了一种新的方法，让计算机在人类的帮助下实现真正的纹理。
称为偏好驱动模型，该框架使用我们的能力来区分特定纹理的细节作为工具，以便给这些虚拟副本一个调整。
这项研究发表在IEEE Transactions on Haptics上，作者是南加州大学Viterbi计算机科学的三名博士生、陆、郑绵伦和Matthew Fontaine，以及南加州大学Viterbi计算机科学助理教授Stefanos Nikolaidis和南加州大学Viterbi WiSE Gabilan计算机科学助理教授Heather Culbertson。
“我们要求用户比较真实纹理和虚拟纹理之间的感觉，”第一作者陆解释说。“然后，该模型迭代地更新虚拟纹理，以便虚拟纹理最终可以匹配真实纹理。”
根据Fontaine的说法，这个想法最初是在2019年秋季由Culbertson教授的触觉界面和虚拟环境课程中出现的。他们从艺术应用Picbreeder中获得灵感，Picbreeder可以根据用户的偏好反复生成图像，直到达到预期的结果。
计算机科学家创造了一种用户驱动的触觉搜索，可以为现实世界的纹理生成死环。鸣谢:韩石·卢“我们想，如果我们能在纹理上做到这一点，会怎么样？”方丹回忆道。
使用这种偏好驱动的模型，用户首先获得一个真实的纹理，该模型使用几十个变量随机生成三个虚拟纹理，然后用户可以从中选择一个感觉与真实事物最相似的纹理。随着时间的推移，搜索会调整这些变量的分布，因为它越来越接近用户的偏好。根据Fontaine的说法，这种方法比直接记录和“回放”纹理更有优势，因为计算机读取的内容和我们的感觉之间总是有差距。
方丹说:“你是在测量他们感受的参数，而不仅仅是模仿我们可以记录的东西。”。你如何录制那个织体，如何回放，都会有一些误差。"
用户唯一要做的就是选择最匹配的纹理，并使用一个简单的滑块来调整摩擦力。摩擦对于我们如何感知纹理至关重要，而且它会因人而异。这“很容易”，鲁说。
他们的工作正好赶上了特定的、精确的虚拟纹理的新兴市场。从电子游戏到服装设计的一切都在集成触觉技术，现有的虚拟纹理数据库可以通过这种用户偏好方法进行改进。
“在视频游戏、时装设计和手术模拟中，触觉设备越来越受欢迎，”卢说。“即使在家里，我们也开始看到用户使用那些(触觉)设备，它们正变得像笔记本电脑一样受欢迎。例如，在第一人称视频游戏中，这会让他们感觉自己真的在与环境互动。”
陆之前还做过其他沉浸式技术方面的工作，但都是用声音——具体来说，就是在工具与虚拟纹理交互时，通过引入匹配的声音，让虚拟纹理更具沉浸感。
“当我们通过工具与环境互动时，触觉反馈只是一种形式，一种感官反馈，”卢说。"音频是另一种感官反馈，两者都非常重要."
纹理搜索模型还允许某人从数据库中取出虚拟纹理，如宾夕法尼亚大学的触觉纹理工具包，并对其进行精炼，直到获得他们想要的结果。
“你可以使用其他人搜索到的以前的虚拟纹理，然后基于这些，你可以继续调整它，”卢说。“不用每次都从零开始搜索。”
卢说，这对于用于牙科或外科培训的虚拟纹理来说尤其方便，因为这些虚拟纹理需要非常精确。
“外科训练绝对是一个巨大的领域，需要非常逼真的纹理和触觉反馈，”卢说。“时装设计在开发和制作之前，还需要非常精确的纹理。”
陆解释说，在未来，模型甚至可能不需要真实的纹理。我们生活中某些事情的感觉是如此直观，以至于我们可以通过看照片来微调纹理以匹配记忆，而无需在我们面前有真实的纹理作为参考。
“当我们看到一张桌子时，我们可以想象一旦我们触摸它时的感觉，”卢说。“利用我们对表面的先验知识，你可以向用户提供视觉反馈，让他们选择匹配的内容。”
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