微軟VR控制器Revolver實(shí)現(xiàn)交互式表面觸摸、偏航、紋理和形狀渲染

　　2018年03月12日，微軟上周展示了一項(xiàng)關(guān)于VR控制器的研究，我們已經(jīng)介紹了多功能動(dòng)作控制器CLAW。今天映維網(wǎng)要向大家介紹另一項(xiàng)更具未來(lái)氣息的微軟VR控制器：Haptic Revolver。

　　現(xiàn)有的VR控制器僅支持震動(dòng)觸覺(jué)刺激，而這在渲染不同的紋理和形狀的能力上存性限制。如果在探索虛擬場(chǎng)景的時(shí)候，你能夠感受到你所觸碰的表面，這又會(huì)怎樣呢?微軟研究的Haptic Revolver是一種可重構(gòu)的VR控制器，其能夠在交互式表面上實(shí)現(xiàn)觸摸，偏航，紋理和形狀渲染。

　　盡管Revolver含有左輪手槍的意思，但Haptic Revolver實(shí)際上并非是用于射擊虛擬敵人，而是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)前端的“左輪”部分來(lái)為用戶手指渲染不同的表面和提供具體的控制。

　　這款設(shè)備同時(shí)取名為Wheel，其采用真實(shí)的轉(zhuǎn)輪上下移動(dòng)來(lái)渲染與虛擬表面的虛擬，并在用戶沿著虛擬表面滑動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)以渲染剪切力和運(yùn)動(dòng)。根據(jù)控制器的設(shè)計(jì)，用戶食指置放于轉(zhuǎn)輪軸的凹槽內(nèi)。當(dāng)用戶觸碰虛擬表面時(shí)，轉(zhuǎn)軸升起并接觸指尖，其旋轉(zhuǎn)則根據(jù)手部沿著表面運(yùn)動(dòng)的速度來(lái)模擬指尖與虛擬表面的摩擦。

　　當(dāng)你觸摸表面并在虛擬空間中定位任意觸覺(jué)元素時(shí)，設(shè)備會(huì)通過(guò)與你的手指進(jìn)行接觸來(lái)渲染場(chǎng)景，提供觸覺(jué)反饋。Haptic Revolver由包含各種觸覺(jué)反饋元素的轉(zhuǎn)輪組成。

　　當(dāng)你接觸虛擬表面時(shí)，馬達(dá)將上下移動(dòng)轉(zhuǎn)輪。直流電機(jī)則旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪以產(chǎn)生剪切力，并將觸覺(jué)元件定位在指尖之下。位于控制器一段的拇指鍵將提供輸入。由于設(shè)備可以接受系統(tǒng)的追蹤，可以在空間上注冊(cè)觸覺(jué)元素與環(huán)境。電機(jī)旋轉(zhuǎn)觸覺(jué)反饋轉(zhuǎn)輪以確保轉(zhuǎn)輪上的特征匹配虛擬場(chǎng)景。

　　通過(guò)感知用戶評(píng)估，發(fā)現(xiàn)可以調(diào)整轉(zhuǎn)輪的速度和方向來(lái)操縱虛擬對(duì)象的大小，甚至可以在多個(gè)維度上模擬運(yùn)動(dòng)。觸覺(jué)轉(zhuǎn)輪可以互換，可以包含不同的觸覺(jué)元素，例如形狀，紋理或有源電子元件。

　　根據(jù)不同的應(yīng)用，轉(zhuǎn)輪可以進(jìn)行定制設(shè)計(jì)。例如，牌桌采用搭配不同紋理和邊緣的轉(zhuǎn)輪。當(dāng)用戶從一個(gè)表面移動(dòng)到另一個(gè)表面時(shí)，渲染引擎將定位轉(zhuǎn)輪，從而可以把合適的紋理呈現(xiàn)在手指下方，并且令用戶認(rèn)為邊緣的位置正確無(wú)疑。

　　在場(chǎng)景中，轉(zhuǎn)輪上的形狀增加虛擬鍵盤的真實(shí)感。用戶甚至可以沿著按鍵劃過(guò)來(lái)感受凹槽。通過(guò)感知手指施加在轉(zhuǎn)輪上的力量，可以把被動(dòng)元件轉(zhuǎn)變成交互式工具。

　　在這里，展示了如何使用簡(jiǎn)單的塑料結(jié)節(jié)來(lái)作為噴漆的掃描尖端。額外的定制電子元件(如按鈕和搖桿)都可以設(shè)置在轉(zhuǎn)輪上。

　　在這個(gè)場(chǎng)景中，當(dāng)用戶接近虛擬交互式小部件時(shí)，渲染引擎會(huì)在指尖下放置合適的物理小部件。這里展示了用戶是如何與虛擬按鈕和開關(guān)進(jìn)行物理交互。

　　Haptic Revolver的被試表示，觸覺(jué)反饋震動(dòng)十分逼真，能夠匹配虛擬手部運(yùn)動(dòng)。即便是他們自由地在虛擬表面上移動(dòng)手部，而且渲染的轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)受限于水平方面，用戶仍然報(bào)告說(shuō)觸覺(jué)反饋相當(dāng)逼真。

　　Haptic Revolver由研究人員和華盛頓大學(xué)實(shí)習(xí)生Eric Whitmire合作研發(fā)而成。