帥哥湯姆克魯斯在《少數派報告》中將虛擬現實中懸浮式的3D交互操作演繹的淋漓盡致，而上個月Leap Motion公司為融資發布的瘋狂VR視頻更是將虛擬現實推向了高潮，3D手勢識別逐漸成為了虛擬現實中炫酷的技術。關于這部分內容，聲學在線在先前的文章中曾敘述過，本文我們將介紹另一種更加炫酷的技術——超聲觸覺反饋技術。這種技術是在超聲手勢識別的基礎上，讓空中的3D交互操作過程變得可視化和可觸摸化。這是一個巨大的進步，意味著將來你可以觸碰虛擬現實世界中的物體，從而產生更加逼真的感覺和效果。
事實上，浮空式的3D手勢交互操作并不算稀奇，Leap Motion實際上也一直在宣傳這個概念，但是這種技術的缺陷就是無法實現真實的觸感，顯然無法達到更加逼真的效果。因此，給浮空式的3D手勢交互操作加上“力度”反饋，就顯得尤為重要。為了這個目的，無數科學家已經花費了巨大的精力進行研究和試驗。那么，究竟如何才能在空中產生這種“力度”反饋的效果呢？
超聲波是一個非常適合的解決方案，來自布里斯托大學計算機科學系的幾位教授曾經聯合開發了超聲波“力度”反饋這一項目，其原理主要利用了超聲波輻射所接觸皮膚而產生力，而這些力的作用可以讓你的皮膚產生觸覺。
超聲波的“力度”反饋，也稱為超聲波觸覺反饋，主要是通過超聲波觸覺脈沖或改變超聲波的頻率提供不同的觸覺反饋和虛擬觸覺的形狀。超聲波在壓力之下會帶來形狀的改變，并且模擬出一種虛構的形狀和力度，而這種壓力則被稱作“聲發射力”。正是這種聲發射力讓我們的皮膚產生了觸覺，而改變超聲波的強度又可以讓這種觸覺產生更多的組合。
今年5月份，英國幾個科學家組成的Ultrahaptics公司拿到了一筆融資，這家公司成立初期就專注于超聲觸覺反饋系統。Ultrahaptics 的核心設備是一款外設墊，能夠發出 40KHz 頻率的聲音。但是這塊外設墊需要放置在手的上方，通過調節超聲波創造出物理觸覺感，能夠讓用戶體驗到 ' 邊緣 '、' 平面 ' 等不同虛擬物體的觸感。目前這種技術還是非常簡單的原型，下面的動畫是把超聲波打到油面所產生的效果示意，這樣可以直覺感受一下超聲觸覺反饋技術的原理。
很明顯，超聲波觸覺反饋技術的重要性體現在虛擬現實領域。在傳統的虛擬現實技術中，你能看到虛擬的物體，或許還可以在視覺上進行互動，但是你什么物體都無法觸碰。而超聲波觸覺反饋將帶來的就是針對這些全息物體的觸感。但是事實上，我覺得這種應用還非常遙遠，裸眼的虛擬現實技術同樣也很遙遠。與其暢想那么遙遠的未來，不如盡快把這些技術應用到智能家居方面，比如控制鬧鐘或者音箱。我們不僅可以在空中擺擺手就關閉它，而且借助超聲波觸覺反饋技術則可以在空中進行點擊或滑動操作。目前，國內的小聲科技正在從事這方面的工作，筆者倒是希望首先能用到智能音箱方面，總比語音控制要靠譜些。
僅僅介紹這些，顯得有些單薄了。其實，聲音還有更多奇特的現象，比如當低頻超聲集中在你的指尖或是手掌的某個精確的點上，你就能感受到手掌在震動。英國蘇塞克斯大學的研究表明，人類的情感可以不經身體碰觸、只通過刺激手的不同部位來傳達。那這個重要的現象能帶給我們什么呢？
這一點很刺激，這就是說利用超聲觸覺反饋技術，我們甚至可以刺激人體，來產生情感。比如利用超聲波對手的不同區域進行刺激，以傳達快樂、悲傷、興奮或恐懼等不同的情感。具體研究表明：短促、尖銳的超聲波動刺激拇指、食指及手心可以產生興奮的感覺；緩慢而溫和的刺激手掌邊緣及小指周圍則可產生悲傷的感覺。
這就表明，我們不僅是觸碰虛擬現實，甚至可以帶有情感的撫摸虛擬現實。想象一下，這得有多少應用場景啊。比如，出國出差時，可利用虛擬現實交流撫摸妻子和孩子，仿佛不曾離開，就在身邊。再比如，演唱會上歌手可以接收到來自無數粉絲的“隔空握手”，感受到滿滿的熱情。對了，說到這里，不少人可能還會有個有些害羞的想法，那就是或許這項技術最早可能應用于智能成人用品。這種撫摸的感覺可不是現在的胡亂振動就能做到的，anyway，情感總是如此的復雜，難以琢磨。
這么有前景的技術，巨頭們自然也會看在眼里。從蘋果申請的新專利中顯示，將采用新型材質來實現“擬物化”的觸摸操作體驗。不過，目前，還不知道蘋果在超聲觸覺反饋方面到底提交了多少專利。就本文所提及的這個專利稱，新材質結合先進傳感器，可模擬金屬或木質表面，從而實現不同觸覺甚至是溫度體驗。也就是說，在不久的未來，或許是iPhone8，就可以感受到更逼真、擬物化的操作體驗。至于超聲觸覺反饋的應用，估計至少也得5年以后吧，但是這樣的炫酷技術總是令人更加期待！
責任編輯：常樂
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