Устройство Haptics создает реалистичные виртуальные текстуры

Прочитано: 194 раз(а)


Технологии позволили нам погрузиться в мир образов и звуков, не выходя из дома, но чего-то не хватает: прикосновения.

Тактильные ощущения — невероятно важная часть того, как люди воспринимают свою реальность. Тактильные устройства или устройства, которые могут производить чрезвычайно специфические вибрации, которые могут имитировать ощущение прикосновения, — это способ воплотить в жизнь это третье чувство. Однако, что касается тактильных ощущений, люди невероятно разборчивы в том, чувствует ли что-то правильно, ⁠ и виртуальные текстуры не всегда попадают в цель.

Теперь исследователи из Инженерной школы Университета Южной Калифорнии в Витерби разработали новый метод для компьютеров, позволяющих достичь этой истинной текстуры — с помощью людей.

Этот фреймворк, называемый моделью, управляемой предпочтениями, использует нашу способность различать детали определенных текстур в качестве инструмента для настройки этих виртуальных аналогов.

Исследование было опубликовано в IEEE Transactions on Haptics тремя докторами наук USC Viterbi. студенты компьютерных наук Шихан Лу, Мианлунь Чжэн и Мэтью Фонтейн, а также Стефанос Николаидис, доцент кафедры компьютерных наук USC Viterbi, и Хизер Калбертсон, доцент USC Viterbi WiSE Gabilan по информатике.

«Мы просим пользователей сравнить свои ощущения между реальной текстурой и виртуальной текстурой», — объяснил Лу, первый автор. «Затем модель итеративно обновляет виртуальную текстуру, чтобы в конечном итоге виртуальная текстура соответствовала реальной».

По словам Фонтейна, эта идея впервые возникла, когда осенью 2019 года они разделили класс Haptic Interfaces and Virtual Environments, который вел Калбертсон. Они черпали вдохновение в художественном приложении Picbreeder, которое может генерировать изображения на основе предпочтений пользователя снова и снова, пока не будет достигнут желаемый результат.

«Мы подумали, что, если бы мы могли сделать это для текстур?» — вспоминал Фонтейн.

Используя эту модель, основанную на предпочтениях, пользователю сначала предоставляется реальная текстура, а модель случайным образом генерирует три виртуальные текстуры с использованием десятков переменных, из которых пользователь затем может выбрать ту, которая кажется наиболее похожей на реальную вещь. Со временем поиск корректирует распределение этих переменных по мере того, как он становится все ближе и ближе к тому, что предпочитает пользователь. По словам Фонтейна, этот метод имеет преимущество перед прямой записью и «воспроизведением» текстур, поскольку всегда существует разрыв между тем, что читает компьютер, и тем, что мы чувствуем.

«Вы измеряете параметры именно того, что они чувствуют, а не просто имитируете то, что мы можем записать», — сказал Фонтейн. Будет какая-то ошибка в том, как вы записали эту текстуру, как вы ее воспроизведете».

Единственное, что нужно сделать пользователю, это выбрать, какая текстура лучше всего подходит, и отрегулировать величину трения с помощью простого ползунка. Трение важно для того, как мы воспринимаем текстуры, и оно может варьироваться от человека к человеку. Это «очень просто», сказал Лу.

Их работа появляется как раз вовремя для развивающегося рынка конкретных, точных виртуальных текстур. Все, от видеоигр до дизайна одежды , интегрирует тактильные технологии, и существующие базы данных виртуальных текстур могут быть улучшены с помощью этого метода предпочтений пользователя.

«Популярность тактильных устройств в видеоиграх, дизайне одежды и хирургическом моделировании растет, — сказал Лу. «Даже дома мы начали видеть пользователей с такими (тактильными) устройствами, которые становятся такими же популярными, как и ноутбуки. Например, с видеоиграми от первого лица они заставят их чувствовать, что они действительно взаимодействуют со своими Окружающая среда.»

Лу ранее работал над иммерсивной технологией, но со звуком, в частности, делая виртуальную текстуру еще более захватывающей, вводя соответствующие звуки, когда инструмент взаимодействует с ней.

«Когда мы взаимодействуем с окружающей средой с помощью инструмента, тактильная обратная связь — это только один из способов, один из видов сенсорной обратной связи», — сказал Лу. «Аудио — это еще один вид сенсорной обратной связи, и оба они очень важны».

Модель поиска текстуры также позволяет кому-то брать виртуальную текстуру из базы данных, например, из набора Haptic Texture Toolkit Университета Пенсильвании, и улучшать их до тех пор, пока не будет получен желаемый результат.

«Вы можете использовать предыдущие виртуальные текстуры, найденные другими, а затем, основываясь на них, продолжить настройку», — сказал Лу. «Вам не нужно каждый раз искать с нуля».

Это особенно удобно для виртуальных текстур, которые используются при обучении стоматологии или хирургии, которые, по словам Лу, должны быть чрезвычайно точными.

«Хирургическое обучение — это, безусловно, огромная область, которая требует очень реалистичных текстур и тактильной обратной связи», — сказал Лу. «Модный дизайн также требует большой точности в текстуре при разработке, прежде чем они приступят к ее изготовлению».

По словам Лу, в будущем для модели могут даже не потребоваться настоящие текстуры. То, как ощущаются определенные вещи в нашей жизни, настолько интуитивно понятно, что тонкая настройка текстуры в соответствии с этой памятью — это то, что мы можем сделать, просто взглянув на фотографию, не имея перед собой настоящей текстуры для справки.

«Когда мы видим стол, мы можем представить, как он будет ощущаться, когда мы дотронемся до него», — сказал Лу. «Используя эти предварительные знания , которые у нас есть о поверхности, вы можете просто предоставить визуальную обратную связь пользователям, и это позволит им выбрать то, что соответствует».

Устройство Haptics создает реалистичные виртуальные текстуры



Новости партнеров