声音能让数字织物摸起来更粗糙或更光滑
在FabSound研究中,研究人员利用空中超声波触觉在空中营造出触摸不同织物纹理的感觉——现场并没有真实的织物。当他们操控触摸过程中播放的声音时,参与者对粗糙度的判断发生了变化:摩擦声让织物感觉更光滑,而450赫兹和900赫兹的纯音则让它们感觉更粗糙[2]。这一效果是通过定性访谈报告的,也就是说参与者用自己的话描述体验,而不是在数值粗糙度量表上打分。
这是听觉-触觉整合的一个清晰例证:超声波设备传来的触觉信号保持不变,但加入的声音改变了纹理摸起来的粗糙程度。效果的方向很重要——摩擦声把感知拉向光滑,纯音则把它拉向粗糙——这表明大脑会综合听觉和触觉线索,而不是把触觉当作一种孤立的感官。
为什么声音会改变手部的触感?
FabSound的结果与这样一种观点一致:大脑会把与触摸相关的声音当作关于表面的额外信息。当你触摸真实织物时,摩擦的声音携带着关于其粗糙度的线索,因此在数字触摸过程中听到摩擦声,可能会让大脑倾向于认为表面更光滑[2]。相比之下,纯音不像自然织物的声音,可能被解读为一种独立的粗糙度线索,使纹理感觉更粗糙[2]。
研究还发现,织物的摩擦声会唤起对柔软材料的联想,并带来更令人平静的体验[2]。这种情绪反应是与粗糙度变化分开的一项观察,但它表明空中触觉中的听觉-触觉整合不仅关乎粗糙度这类物理属性——它还能塑造触摸体验的情感品质。
空中超声波触觉为这一问题带来了什么
空中超声波触觉利用聚焦声波在皮肤上产生压力,无需任何可穿戴设备,这使得它适合用来测试听觉-触觉整合,因为触觉信号可以被精确控制,同时声音可以独立地加入或改变[1][2]。FabSound研究正是利用这一点,将受控的超声波触觉纹理与经过操控的音频配对,使研究人员能够分离出声音对感知粗糙度的影响[2]。
空中超声波触觉的其他工作则聚焦于改进触觉信号本身——例如,一种新的波束成形方法可以将聚焦区域调整约25–30%,从而实现更精确的触觉定位或更强的辐射力[1]。这种控制对听觉-触觉研究很重要,因为它让实验者能够系统地改变触觉线索,同时保持音频独立,不过该波束成形研究本身并未测试音频整合[1]。
更大的图景:触觉不是单一通道
FabSound的发现符合一个更广泛的模式:空中触觉正与其他感官模态相结合。有一个系统将超声波触觉与加热气流配对,同时产生热觉和振动触觉线索,用户报告说这种组合的热-触觉反馈增强了他们的体验[5]。该研究没有测试音频,但它强化了这样一个观点:空中触觉反馈往往是作为多感官整体的一部分被体验的,而不是孤立地起作用。
目前尚不清楚的是,听觉-触觉效应能推广到什么程度。FabSound的证据来自关于数字织物纹理的定性访谈,因此它告诉我们声音能在这一特定情境下改变粗糙度感知[2],但并未确定同样的声音线索是否会改变对其他触觉属性(如形状或运动)的感知,也未确定该效应在不同超声波触觉模式下是否依然成立。就目前而言,实用的启示是:空中触觉体验的设计者应把声音视为触觉设计的一部分,而不是事后才考虑的因素。
本文引用的文献
具有可调空间分辨率的空中超声波触觉中的触觉反馈
一种用于空中超声波触觉的新波束成形方法可以将声学聚焦区域调整约25–30%,从而实现更精确的触觉定位或更强的辐射力。
FabSound:通过空中触觉实现听觉-触觉与情感化的织物体验
在空中触觉模拟织物纹理时,摩擦声让纹理感觉更光滑,而450赫兹和900赫兹的纯音让它们感觉更粗糙,且摩擦声与柔软材料和令人平静的体验相关联。
面向虚拟现实的扩展空中超声波触觉
安装在机器人上的超声波阵列可以将空中触觉反馈扩展到房间尺度的虚拟现实,同时保持裸手交互,且阵列的运动没有明显影响用户的感知。
AdapTics:用于实时自适应空中超声波触觉图案创意设计与整合的工具包
一个名为AdapTics的工具包让设计者能够创建可在运行时改变的自适应空中超声波触觉图案,在一项有12名扩展现实(XR)与触觉设计者参与的研究中,它提升了探索性和表现力方面的创意支持评分。
使用超声波触觉显示器的空中热-触觉反馈
一个将超声波触觉与加热气流结合的空中系统可以同时产生热觉和振动触觉线索,其温暖和热痛检测阈值与接触式热阈值相似,且热-触觉反馈增强了用户体验。
