Ткань в иллюзии: Как зрение обманывает осязание

Автор: Денис Аветисян

Исследование показывает, что визуальные текстуры могут изменять восприятие тактильных ощущений от виртуальных тканей.

Виртуальная реальность и физический мир объединяются в системе, где визуальное отображение ткани в VR синхронизируется с тактильными ощущениями, создаваемыми управляемым Arduino электромеханическим приводом, позволяя исследовать возможности создания убедительных визуо-гаптических иллюзий и сопоставлять их с реальными образцами ткани.

В работе изучается влияние визуальных характеристик на восприятие тактильных ощущений, создаваемых электростатическими дисплеями, имитирующими ткани.

Пока крипто-инвесторы ловят иксы и ликвидации, мы тут скучно изучаем отчетность и ждем дивиденды. Если тебе близка эта скука, добро пожаловать.

Купить акции "голубых фишек"

Восприятие текстуры виртуальных материалов часто ограничено возможностями тактильной отдачи устройств. В работе «Pinching Visuo-haptic Display: Investigating Cross-Modal Effects of Visual Textures on Electrostatic Cloth Tactile Sensations» исследуется, как визуальное представление текстуры может усиливать ощущение трения при взаимодействии с электростатическими тактильными дисплеями. Полученные результаты демонстрируют, что визуальная шероховатость усиливает воспринимаемую силу трения, даже при одинаковых электростатических стимулах. Может ли такое мультимодальное восприятие текстур значительно расширить реалистичность взаимодействия с виртуальными материалами и открыть новые горизонты в области виртуального шопинга и дизайна?

Иллюзия Осязания: Преодолевая Границы Тактильных Технологий

Создание по-настоящему захватывающих впечатлений требует убедительной тактильной обратной связи, однако воспроизведение нюансов текстуры ткани – сложная задача. Восприятие материалов определяется не только физическим контактом, но и сложным взаимодействием визуальных и тактильных сигналов.

Традиционные тактильные дисплеи часто недостаточны, не передавая тонкое переплетение визуальных и осязательных стимулов. Существующие системы фокусируются на грубых характеристиках поверхности, игнорируя мягкость, драпировку или ощущение веса.

Пользователь взаимодействует с виртуальной одеждой в VR, ощущая текстуру ткани через систему электропроводящей ткани (ECC) в реальном мире.

Данное исследование направлено на устранение этого пробела, изучая, как визуальная информация усиливает тактильные ощущения, расширяя границы тактильных дисплеев. Предлагаемый подход позволяет создавать более реалистичные ощущения при взаимодействии с виртуальными объектами. Реальность – тщательно выстроенная иллюзия.

Синхронизация Чувств: Кросс-Модальный Тактильный Дисплей

Представлена система, объединяющая тактильный дисплей с виртуальной реальностью для создания пространственно согласованной визуальной и тактильной обратной связи. Система позволяет пользователю одновременно воспринимать визуальное представление ткани и ощущать её текстуру.

В основе тактильной обратной связи лежит электростатическая адсорбция, генерирующая ощущения на проводящей ткани. Визуальная реальность отображает соответствующее визуальное представление. Это обеспечивает реалистичный опыт взаимодействия с виртуальными материалами.

Достигнута высокая точность пространственной регистрации между виртуальной и физической тканью, гарантирующая идеальную синхронизацию визуальных и тактильных сигналов. Это позволяет пользователю воспринимать виртуальную ткань как физически существующую, усиливая эффект присутствия.

В ходе пользовательского исследования участники взаимодействовали с виртуальными тканями посредством ECC в VR, а также с реальными образцами денима, марли, махровой ткани и вуали для сравнения.

Визуальное Усиление Осязания: Экспериментальное Подтверждение

Экспериментальные исследования демонстрируют значимый ‘Кросс-Модальный Эффект’, при котором визуальная текстура оказывает существенное влияние на восприятие шероховатости, жесткости и теплоты ткани.

Для изучения влияния визуальной текстуры на тактильное восприятие использовались ткани: ‘Деним’, ‘Махровая ткань’, ‘Марля’ и ‘Вуаль’. Оценивалось воздействие визуальных характеристик на тактильные ощущения при поддержании постоянных физических параметров, включая ‘Восприятие Толщины’.

В виртуальной одежде были использованы четыре различных типа ткани: деним, марля, махровая ткань и вуаль, для обеспечения разнообразия тактильных ощущений.

Статистический анализ с использованием ‘Aligned Rank Transform’ подтвердил, что визуальные сигналы надежно модулируют тактильные свойства. В частности, был зафиксирован значимый эффект на воспринимаемую жесткость (p < 0.00887) и тенденция к влиянию на воспринимаемую теплоту (p = 0.0658).

Расширяя Иммерсивность: Пути Дальнейшего Развития

Разработка тактильных дисплеев сталкивается с ограничениями, связанными с количеством физических актуаторов. Используя эффект ‘Cross-Modal Effect’, возможно создание богатых тактильных ощущений даже при ограниченном количестве элементов. Это позволяет оптимизировать ресурсы и повысить эффективность тактильных интерфейсов.

Предложенная система визуально-тактильного взаимодействия включает в себя драйвер PTD, VR-шлем и систему ECC, подвешенную на вешалке со встроенным пространственным трекером, а драйвер PTD состоит из Arduino, тактильного драйвера и блока питания.

Представленная система, основанная на модели ‘Particle Network Spring Mass System’ для реалистичной визуальной симуляции и прецизионном ‘Hand Tracking’ для интуитивного взаимодействия, предоставляет платформу для разработки продвинутых тактильных приложений. Это позволяет создавать высококачественные тактильные ощущения, синхронизированные с визуальным представлением, значительно улучшая пользовательский опыт.

Перспективы дальнейших исследований включают применение системы в виртуальном прототипировании, удаленном сотрудничестве и вспомогательных технологиях. Реализация этих направлений позволит открыть новое измерение иммерсивных впечатлений и расширить возможности взаимодействия человека с цифровым миром. Каждая грань системы, как и каждый импульс в ней, – отражение сети связей, формирующей нашу реальность, и в её познании кроется ключ к созданию действительно осязаемого будущего.

Исследование взаимодействия визуального и тактильного восприятия, представленное в данной работе, подтверждает, что мозг активно стремится к интеграции различных сенсорных потоков. Это особенно заметно в контексте симуляции тканей, где визуальная текстура оказывает существенное влияние на восприятие тактильных ощущений. Как однажды заметил Дональд Дэвис: “Всё связано с пониманием внутренней структуры системы.” Этот принцип напрямую применим к созданию более реалистичных виртуальных взаимодействий. Понимание того, как визуальные подсказки формируют тактильное восприятие, позволяет обойти ограничения существующих тактильных дисплеев и создать иллюзию более богатого и правдоподобного опыта, что открывает новые горизонты для виртуального шопинга и взаимодействия с цифровыми объектами.

Что дальше?

Представленная работа, демонстрируя влияние визуальных текстур на восприятие тактильных ощущений, лишь приоткрывает дверь в сложный вопрос: насколько вообще реальность — это сумма сенсорных данных, а не их интерпретация? Если визуальная информация способна столь радикально менять восприятие прикосновения, то где проходит граница между физическим стимулом и его ментальным представлением? Следующим шагом представляется не просто усовершенствование тактильных дисплеев, а разработка алгоритмов, предсказывающих и манипулирующих этой самой интерпретацией. Что произойдёт, если искусственно усилить несоответствие между визуальным и тактильным восприятием? Сможем ли мы создать иллюзию совершенно иных материалов, обманув мозг и получив «тактильную виртуальную реальность», превосходящую возможности физического мира?

Очевидным ограничением текущих исследований является акцент на воспроизведение существующих тканей. Более амбициозная задача – создание принципиально новых «виртуальных материалов» с заранее заданными свойствами, не имеющими аналогов в природе. Потребуется глубокое понимание нейронных механизмов, лежащих в основе тактильного восприятия, а также разработка методов, позволяющих «взламывать» эти механизмы и создавать контролируемые сенсорные иллюзии. Не исключено, что ключ к успеху лежит в области машинного обучения, способного выявлять закономерности между визуальными текстурами и тактильными ощущениями, и использовать эти закономерности для создания реалистичных виртуальных материалов.

В конечном итоге, цель состоит не в том, чтобы просто имитировать реальность, а в том, чтобы превзойти её. Создание «тактильного калейдоскопа», где восприятие материала формируется не физическими свойствами, а сознательным выбором пользователя, представляется не научной фантастикой, а вполне достижимой целью. И тогда вопрос о границе между физическим и виртуальным потеряет всякий смысл.

Оригинал статьи: https://arxiv.org/pdf/2511.05952.pdf

Связаться с автором: https://www.linkedin.com/in/avetisyan/

Смотрите также:

2025-11-11 14:08