虚拟技术:如何欺骗我们的感觉

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  在过去的几十年里,随着计算机技术、显示技术的发展,虚拟技术已离我们越来越近。听觉真实已经可以模拟得非常完美,视觉真实紧随其后,甚至是大部分人尚未领略的嗅觉、味觉和触觉真实也已经有了很大的起色。但是,就目前的技术来说,如果要达成“无法分辨真实与虚拟世界”的最高目标,还有很远的路程。
  毫无疑问,听觉和视觉是最容易被欺骗的。这两种感觉通过接收信息时的微小区别来判断信息的来源与图像,而且感受器很小,容易被虚拟的信息覆盖。
  我们通过两只耳朵分别接收到声音的时间差和音量,由此判断发声物的方位和距离,精确的录制手段和一套高保真音响足可以让人们身临其境。现在计算机软件控制的音响效果已经可以达到让人满意的程度,每次在电脑游戏中转身,声音的来源都会马上随之改变。有些歌曲在立体环绕的效果下让你能听到仿佛带着气息的呢喃或是飘渺悠远的吟唱。
  视觉也是类似的,要呈现立体的视觉效果,只需要让两眼接收到的图像有轻微不同即可。近年几部3D大片让我们在影院中能够看到身临其境的逼真画面,类似的设备也已经出现在电脑上,现在3D有线数字电视也在试行中了。还有更简单的办法:我们可以在两眼前分别架一块屏幕,只要屏幕的分辨率够高、计算机的处理能力够强,我们就可以享受完美的立体视觉体验。听上去好像挺酷的吧?
  这些其实都只是小儿科一事实上,这样的系统已经有很多了。军队用这种系统训练飞行员,医疗机构用它们来展示人体内部的细微构造,博物馆用它来为参观者提示藏品的历史,工厂用它们来帮助设计新产品。
  与听觉和视觉相比,虚拟嗅觉和味觉会更麻烦一些。我们的嗅觉和味觉需要外界实体的刺激——而非仅仅是信息。嗅觉是因为鼻腔里的嗅觉细胞捕捉到了气味分子,而味觉则来源于舌头上的味蕾与食物分子的接触。我们不可能通过数字技术虚拟出一个食物送到嘴边。2004年,日本开发出了一种虚拟嗅觉系统。它的原理和喷墨打印机类似,在8个小瓶子中分别装有8种会散发出不同水果香味的液体。当使用者带上特制的手套,在虚拟环境中拿起某种水果并送到鼻尖时,安装在手套指尖的微小喷头就会释放出那种水果的味道。我们的嗅觉世界并不是只由8种水果香气构成的,而且也并非只有用手抓住凑近才能闻到。
  2009年,英国约克大学和华威大学发布了一台头盔式虚拟现实设备,不仅提供嗅觉,还可以提供味觉。这个叫做“虚拟茧”的装备构成了迄今为止最全面的体验系统。两个镜片式的高清显示器带来立体视觉,一套高保真立体声耳机让你如同身在其境,能够吹出热风和冷风的风扇让你冷暖自知,一套嗅觉模拟器,还有一个连接着导管的可以放在嘴里的海绵球,海绵球后连着味觉发生器的导管,它会释放出带有5种味道的液体,舔一舔海绵球就能尝到。虽然这种方式与口感并不雅观和怡人,但毕竟好过没有。虽然舌头上不同区域对于味道的敏感程度不同,这种方式也无法让人的牙齿感受到那些食品带来的感觉,而且嘴里塞进一个海绵球肯定会影响说话,但是我们目前还没有比这更好的办法来模拟味觉。不过至少这些英国的研究者很贴心,他们提供的5种味道中特意包含了肉味,这应该会让受试者感到愉悦吧。
  戴上这套头盔会让使用者看起来像未来战士或者宇航员,更不要说除此之外还有一副遍布传感器和动力装置的手套一它可以让使用者在虚拟环境中摸到“现实”。使用触觉感受器来虚拟现实的想法很早就有了,微软创始人比尔·盖茨在他1995年的那本畅销书《未来之路》中,认为将来可能会出现一种遍布着传感器的紧身衣,可以让人们体验完美的虚拟触觉。但是盖茨的这种梦想,也许还需要十年甚至更长的时间才会实现。原因很简单:人的触觉感受器实在是太多,如果要精确模拟触觉的话,所需要的处理能力和动力装置的数量都相当惊人。比如,遍布在我们全身皮肤下的数十万个天然感受器可以感受冷觉、热觉、痛觉、压力感等不同的感觉,这使得盖茨的紧身衣在现今阶段看起来还只是科幻。
  相较而言,东京大学的一项研究可能会更快出现在现实生活中。这些研究者另辟蹊径,打算不从紧身衣入手。他们制作了一个超声波发生器阵列,由324个超声波发生器组成,并且可以分别控制。在计算机的帮助下,这些超声波发生器可以将超声波聚焦到空气中的某个指定位置,并且让碰到它的人感觉到压力。
  虽然这项技术目前无法真正投入使用,超声波的有效距离过短、反应速度偏慢,而且还会发出恼人的噪音,但是看起来比盖茨的紧身衣要更适合家用一些——一套为了触感而制的紧身衣,显然每件都要按照主人的体型特制,再说,遍布着电子元件的它,也不见得是老少皆宜的居家常备用品。
  编辑/杨明珠
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