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Un appareil haptique crée des textures virtuelles réalistes


La technologie nous a permis de nous immerger dans un monde d’images et de sons dans le confort de notre maison, mais il manque quelque chose : le toucher.

La feeling tactile est une partie extrêmement importante de la façon dont les humains perçoivent leur réalité. Les haptiques ou les appareils qui peuvent produire des vibrations extrêmement spécifiques qui peuvent imiter la sensation du toucher sont un moyen de donner vie à ce troisième sens. Cependant, en ce qui concerne l’haptique, les humains sont incroyablement attentifs à savoir si quelque chose se despatched “bien” ou non, et les textures virtuelles ne font pas toujours mouche.

Maintenant, des chercheurs de l’USC Viterbi School of Engineering ont développé une nouvelle méthode permettant aux ordinateurs d’obtenir cette véritable texture – avec l’aide d’êtres humains.



Appelé modèle basé sur les préférences, le framework utilise notre capacité à distinguer les détails de certaines textures comme un outil afin de donner à ces homologues virtuels une mise au level.

La recherche a été publiée dans IEEE Transactions on Haptics par trois docteurs de l’USC Viterbi. étudiants en informatique, Shihan Lu, Mianlun Zheng et Matthew Fontaine, ainsi que Stefanos Nikolaidis, professeur adjoint USC Viterbi en informatique et Heather Culbertson, professeure adjointe USC Viterbi Wise Gabilan en informatique.



“Nous demandons aux utilisateurs de comparer leur ressenti entre la texture réelle et la texture virtuelle”, a expliqué Lu, le premier auteur. “Le modèle met ensuite à jour de manière itérative une texture virtuelle afin que la texture virtuelle puisse correspondre à la vraie à la fin.”

Selon Fontaine, l’idée est apparue pour la première fois lorsqu’ils ont partagé un cours sur les interfaces haptiques et les environnements virtuels à l’automne 2019 enseigné par Culbertson. Ils se sont inspirés de l’application artistique Picbreeder, qui peut générer des visuals en fonction des préférences d’un utilisateur encore et encore jusqu’à ce qu’il atteigne le résultat souhaité.

« Nous avons pensé, et si nous pouvions faire cela pour les textures ? » Fontaine a rappelé.

En utilisant ce modèle basé sur les préférences, l’utilisateur reçoit d’abord une texture réelle, et le modèle génère de manière aléatoire trois textures virtuelles à l’aide de dizaines de variables, parmi lesquelles l’utilisateur peut ensuite choisir celle qui ressemble le plus à la réalité. Au fil du temps, la recherche ajuste sa distribution de ces variables au fur et à mesure qu’elle se rapproche de ce que l’utilisateur préfère. Selon Fontaine, cette méthode a un avantage sur l’enregistrement et la “relecture” directe des textures, motor vehicle il y a toujours un écart entre ce que l’ordinateur lit et ce que nous ressentons.

“Vous mesurez les paramètres de ce qu’ils ressentent exactement, plutôt que de simplement imiter ce que nous pouvons enregistrer”, a déclaré Fontaine. Il va y avoir une erreur dans la façon dont vous avez enregistré cette texture, dans la façon dont vous la rejouez.”

La seule selected que l’utilisateur doit faire est de choisir la texture qui lui convient le mieux et d’ajuster la quantité de friction à l’aide d’un simple curseur. La friction est essentielle à la façon dont nous percevons les textures, et elle peut varier d’une personne à l’autre. C’est “très facile”, a déclaré Lu.

Leur travail arrive juste à temps pour le marché émergent des textures virtuelles spécifiques et précises. Tout, des jeux vidéo au design de method, intègre la technologie haptique, et les bases de données existantes de textures virtuelles peuvent être améliorées grâce à cette méthode de préférence de l’utilisateur.

“Il y a une popularité croissante de l’appareil haptique dans les jeux vidéo et la simulation de conception de mode et de chirurgie”, a déclaré Lu. “Même à la maison, nous avons commencé à voir des utilisateurs avec ces appareils (haptiques) qui deviennent aussi populaires que l’ordinateur transportable. Par exemple, avec les jeux vidéo à la première personne, cela leur donnera l’impression qu’ils interagissent vraiment avec leur environnement.”

Lu a précédemment effectué d’autres travaux sur la technologie immersive, mais avec le son – en particulier, rendant la texture virtuelle encore in addition immersive en introduisant des sons correspondants lorsque l’outil interagit avec elle.

“Lorsque nous interagissons avec l’environnement through un outil, la rétroaction tactile n’est qu’une modalité, un kind de rétroaction sensorielle”, a déclaré Lu. “L’audio est un autre type de rétroaction sensorielle, et les deux sont très importants.”

Le modèle de recherche de texture permet également à quelqu’un de retirer une texture virtuelle d’une base de données, comme le Haptic Texture Toolkit de l’Université de Pennsylvanie, et de l’affiner jusqu’à obtenir le résultat souhaité.

“Vous pouvez utiliser les textures virtuelles précédentes recherchées par d’autres, puis sur la foundation de celles-ci, vous pouvez ensuite continuer à les régler”, a déclaré Lu. “Vous n’avez pas à chercher à partir de zéro à chaque fois.”

Cela est particulièrement utile pour les textures virtuelles utilisées dans la formation en dentisterie ou en chirurgie, qui doivent être extrêmement précises, selon Lu.

“La development chirurgicale est définitivement un domaine énorme qui nécessite des textures très réalistes et une rétroaction tactile”, a déclaré Lu. “Le style de mode nécessite également beaucoup de précision dans la texture lors du développement, avant qu’ils n’aillent le fabriquer.”

À l’avenir, des textures réelles pourraient même ne plus être nécessaires pour le modèle, a expliqué Lu. sans avoir la vraie texture de référence devant nous.

“Quand nous voyons une desk, nous pouvons imaginer remark la table se sentira une fois que nous la toucherons”, a déclaré Lu. “En utilisant cette connaissance préalable que nous avons de la floor, vous pouvez simplement fournir un retour visuel aux utilisateurs, et cela leur permet de choisir ce qui correspond.”