Sentuhan tidak pernah begitu nyata! Dua Ph.D. Cina dari Universiti California Selatan menginovasi algoritma "persepsi sentuhan".

Perkembangan teknologi elektronik membolehkan kita menikmati "jamuan audio-visual" pada bila-bila masa dan di mana-mana, dan pendengaran dan penglihatan manusia telah dibebaskan sepenuhnya.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penambahan "haptik" pada peranti telah beransur-ansur menjadi tempat liputan penyelidikan baharu, terutamanya dengan berkat konsep "metaverse". deria sentuhan sudah pasti akan meningkatkan realisme dunia maya.

Teknologi persepsi sentuhan semasa terutamanya mensimulasikan dan menghasilkan sentuhan melalui model "didorong data" Model pertama merekodkan interaksi pengguna dengan tekstur sebenar. Isyarat kemudiannya dimasukkan ke bahagian penjanaan tekstur, dan sensasi sentuhan "dimainkan semula" kepada pengguna dalam bentuk getaran.

Sesetengah kaedah terkini kebanyakannya berdasarkan gerakan interaktif pengguna dan isyarat getaran frekuensi tinggi untuk memodelkan ciri tekstur, seperti geseran dan ciri permukaan mikroskopik.

Walaupun dipacu data banyak meningkatkan realisme simulasi, masih terdapat banyak batasan.

Sebagai contoh, terdapat "jenis yang tidak terkira" dalam dunia Jika setiap tekstur direkodkan, tenaga manusia dan sumber bahan yang diperlukan tidak dapat dibayangkan juga tidak dapat memenuhi keperluan sesetengah pengguna khusus.

Manusia sangat sensitif terhadap sentuhan. Orang yang berbeza mempunyai perasaan yang berbeza tentang objek yang sama sentuh. Rakaman tekstur kepada masalah ketidakpadanan persepsi pemaparan tekstur.

Baru-baru ini, tiga pelajar kedoktoran di University of Southern California Viterbi School of Engineering mencadangkan rangka kerja model "didorong keutamaan" baharu yang menggunakan manusia untuk menyelesaikan butiran tekstur Keupayaan untuk melaraskan persepsi maya yang dijana akhirnya boleh mencapai persepsi sentuhan yang agak realistik Makalah itu diterbitkan dalam IEEE Transactions on Haptics.

Pautan kertas : https://ieeexplore.ieee.org/document/9772285

Model dipacu keutamaan akan memberikan pengguna tekstur sentuhan yang realistik, dan kemudian model akan menggunakan Berpuluh-puluh pembolehubah secara rawak menjana tiga tekstur maya, dari mana pengguna kemudian boleh memilih yang paling serupa dengan objek sebenar.

Dengan percubaan dan ralat dan maklum balas yang berterusan, model akan terus mengoptimumkan pengedaran pembolehubah melalui carian, menjadikan tekstur yang dijana lebih dekat dengan pilihan pengguna. Kaedah ini mempunyai kelebihan yang ketara berbanding merakam dan memainkan semula tekstur secara langsung, kerana sentiasa terdapat jurang antara perkara yang dibaca oleh komputer dan perasaan manusia sebenarnya.

Proses ini sebenarnya serupa dengan "Parti A dan Parti B". salah, kami akan memanggil Kembali dan biarkan algoritma (Parti B) mengubah suai dan menjana semula sehingga kesan yang dihasilkan memuaskan.

Ini sebenarnya sangat munasabah, kerana orang yang berbeza akan mempunyai perasaan yang berbeza apabila menyentuh objek yang sama, tetapi isyarat yang dikeluarkan oleh komputer adalah sama, jadi Ia adalah perlu untuk menyesuaikan sentuhan mengikut setiap orang!

Keseluruhan sistem terdiri daripada dua modul yang pertama ialah rangkaian adversarial generatif konvolusi dalam (DCGAN), yang digunakan untuk memetakan vektor ruang terpendam kepada model tekstur Kit Tekstur Haptic UPenn (HaTT) untuk latihan.

Modul kedua ialah algoritma evolusi berasaskan perbandingan: daripada set model tekstur yang dijana, Strategi Evolusi Penyesuaian Matriks Kovarian (CMA-ES) mencipta model tekstur baharu berdasarkan evolusi keutamaan pengguna.

Untuk mensimulasikan tekstur sebenar, penyelidik mula-mula meminta pengguna menyentuh tekstur sebenar menggunakan alat tersuai, dan kemudian menggunakan peranti haptik untuk menyentuh satu set calon tekstur maya , di mana Maklum Balas haptik dihantar melalui Haptuator yang disambungkan ke stylus peranti.

Satu-satunya perkara yang pengguna perlu lakukan ialah memilih tekstur maya yang paling hampir dengan tekstur sebenar dan menggunakan antara muka peluncur mudah untuk melaraskan jumlah geseran, Kerana geseran adalah penting untuk rasa tekstur, ia juga boleh berbeza-beza dari orang ke orang.

Kemudian semua tekstur maya akan dikemas kini mengikut strategi evolusi mengikut pilihan pengguna, dan kemudian pengguna akan memilih dan menyesuaikan semula.

Ulang proses di atas sehingga pengguna menemui tekstur maya yang mereka fikir hampir dengan tekstur sebenar dan menyimpannya, atau tekstur maya yang lebih dekat tidak dapat dijumpai.

Para penyelidik membahagikan proses penilaian kepada dua fasa, setiap satu dengan kumpulan peserta yang berasingan.

Pada peringkat pertama, lima peserta menjana dan mencari tekstur maya untuk 5 tekstur sebenar masing-masing.

Peringkat kedua ialah menilai jurang antara tekstur dipacu keutamaan tersimpan (VTp) dan tekstur sebenar (RT) yang sepadan.

Kaedah penilaian terutamanya menggunakan penarafan kata sifat untuk menilai dimensi persepsi termasuk kekasaran, kekerasan dan kelancaran.

dan bandingkan persamaan antara VTp, RT dan tekstur dipacu data (VTd).

Hasil percubaan juga menunjukkan bahawa mengikut proses evolusi, pengguna boleh mencari model tekstur maya yang lebih realistik daripada model dipacu data dengan berkesan.

Di samping itu, lebih daripada 80% peserta percaya bahawa penilaian tekstur maya yang dijana oleh model dipacu keutamaan adalah lebih baik daripada data- model yang dipandu.

Peranti haptik menjadi semakin popular dalam permainan video, reka bentuk fesyen dan simulasi pembedahan, malah di rumah kami mula melihat pengguna menggunakan Komputer Riba adalah sama popular dengan peranti sentuhan tersebut.

Contohnya, menambahkan sentuhan pada permainan video orang pertama akan meningkatkan rasa realiti pemain.

Pengarang kertas kerja menyatakan bahawa apabila kita berinteraksi dengan persekitaran melalui alatan, maklum balas sentuhan hanyalah satu bentuk, satu jenis maklum balas deria, dan audio adalah satu lagi maklum balas deria, kedua-duanya sangat penting.

Selain permainan, hasil kerja ini akan berguna terutamanya untuk tekstur maya untuk latihan pergigian atau pembedahan, yang perlu sangat tepat.

"Latihan pembedahan sememangnya bidang besar yang memerlukan tekstur yang sangat realistik dan maklum balas sentuhan; reka bentuk hiasan juga memerlukan tahap ketepatan yang tinggi dalam tekstur semasa pembangunan Simulasi dan kemudian mengeluarkan 》

Segala-galanya daripada permainan video hingga reka bentuk fesyen sedang menyepadukan teknologi haptik, dan pangkalan data tekstur maya sedia ada boleh dipertingkatkan dengan pendekatan keutamaan pengguna ini.

Model carian tekstur juga membenarkan pengguna mengekstrak tekstur maya daripada pangkalan data, seperti Kit Tekstur Taktil Universiti Pennsylvania, yang boleh diperhalusi sehingga diperolehi yang dikehendaki hasil.

Setelah teknologi ini digabungkan dengan model carian tekstur, anda boleh menggunakan tekstur maya yang telah direkodkan oleh orang lain sebelum ini, dan kemudian mengoptimumkan tekstur berdasarkan strategi .

Pengarang membayangkan bahawa pada masa hadapan, model mungkin tidak memerlukan tekstur sebenar.

Pengertian beberapa perkara biasa dalam hidup kita adalah sangat intuitif, dan kita terlatih untuk memperhalusi deria kita dengan melihat foto tanpa Rujukan kepada tekstur sebenar.

Contohnya, apabila kita melihat jadual, kita boleh bayangkan bagaimana perasaannya sebaik sahaja kita menyentuh meja, menggunakan pengetahuan sedia ada tentang permukaan pengetahuan, anda boleh memberikan maklum balas visual kepada pengguna dan membenarkan mereka memilih kandungan yang sepadan.

Pengarang pertama artikel itu, Shihan Lu, kini merupakan calon kedoktoran di Sekolah Sains Komputer di Universiti California Selatan yang pernah dia lakukan sebelum ini kerja berkaitan bunyi dalam teknologi imersif , yang menjadikan tekstur maya lebih mengasyikkan dengan memperkenalkan bunyi yang sepadan apabila alat berinteraksi dengannya.

Pengarang kedua artikel itu, Mianlun Zheng, ialah calon kedoktoran di Sekolah Sains Komputer di Universiti California Selatan dari Universiti Wuhan dengan ijazah sarjana muda dan sarjana .

​ ​

Atas ialah kandungan terperinci Sentuhan tidak pernah begitu nyata! Dua Ph.D. Cina dari Universiti California Selatan menginovasi algoritma "persepsi sentuhan".. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!