我们如何摸到游戏中的物体？
引言
游戏，能为我们提供一个虚拟的世界，或者说，游戏本身就是一个用来进行交互的软件。
这也是作为的第九艺术的游戏与电影、戏剧等最不同的地方。游戏更强调交互：玩家在游戏中做出一个动作：向敌人进行射击动作；使用回复药；吃到蘑菇……游戏对玩家的动作做出回应：敌人受到攻击,
但是游戏终归不过是一行行代码，我们需要各种各样的交互设备来帮助我们进入游戏中的虚拟世界：显示器、键盘、鼠标、手柄……甚至还有专门为游戏设计的光线枪、赛车方向盘、跳舞毯等等。
可以说，交互设备是我们进入虚幻游戏世界的桥梁，他们很大程度上决定了我们能在游戏中得到多少满足感。近些年来，VR设备有愈演愈烈的趋势，VR游戏也越来越多。一套VR设备上千，同时VR游戏对电脑有着较高的要求，可见VR游戏的游玩成本还是挺高的。但是我个人觉得VR游戏对于游戏行业来说是里程碑式的发展。过去一切交互设备给玩家带来的不过是2D的体验，哪怕是3D游戏也不过是在显示器显示一个2D画面。而VR则是赋予了玩家进入3D游戏世界的资格，营造出的氛围绝对不是之前的游戏能相提并论的。
VR很棒，对吗？但，这还不够。
触觉交互设备
你是否想过在游戏中开枪时感受到枪的后坐力？
你是否想过在游戏中感觉玻璃窗的光滑与冰冷？
你是否想过在游戏中被攻击时感受到真实冲击？
这就是触觉交互设备想要去实现的：带给玩家更真实、刺激的游戏体验。就像《头号玩家》中描绘的未来游戏设备：VR，反馈手套、覆盖身体的触觉设备，甚至还有拟真跑步机。
如果我们能制造出与真实感觉相仿的触觉设备，配合VR，虚拟世界将与真实世界难以分清，不仅是在游戏方面，在其他方面也必将大有作为。并且也早就有人在努力去实现了。下面我来对触觉交互设备进行简要介绍。
一、触觉简介
触觉又称触压觉，是皮肤受机械刺激时产生的感觉。物体与皮肤接触，轻微不引起皮肤变形的刺激所产生的感觉为触觉，引起皮肤变形而产生的感觉为压觉。想象一下，我们在日常生活中接触一个物体时，触觉会告诉我们哪些别的感觉不能告诉我们的信息？比如我们摸到一个玻璃水杯，我们可以知道这个水杯的软硬，这个水杯的冷热，当我们把它悬空拿起时，还可以大概感知这个水杯的重量，松开手，水杯砸到脚上，触觉告诉我们“痛”。这些就是触觉交互设备要实现的。
二、设备介绍
触觉交互设备可以分为三种主要类别：可抓握型、可穿戴型以及可触摸型。
（1）可抓握型
可抓握型类似于操纵杆，不过这可不是普通的操纵杆，它能根据计算机中的运算或是根据连接的机器人运动来实时反馈，模拟虚拟世界中的物理阻力。
应用场景一
伦敦的数字健康公司FundamentalVR，旗下的教育平台Fundamental Surgery，融合了皮肤(触觉振动)和运动学(力反馈和位置)触觉技术。医生可以通过 VR 头显设备查看虚拟的人体结构，通过振动和模拟物理阻力的方式为医生模拟正常手术的场景。
应用场景二
迪斯尼研发了一种新型触觉临场感机器人，其中采用静液压传动装置，它使用一种混合的空气和水的配置。这种机器人有一对手臂，具有四个自由度，它可以远程模仿人类操作者的运动。特别的液压传动器允许操作者直接感受到机器人和工作在环境之间力的相互作用。
难题
抓握式模拟物理阻力固然是一个好主意，但同时也有一个很难实现的需求，当我们抓起虚拟物体的时候，如何去感知虚拟物体的质量？来自斯坦福大学的团队提供了一个思路：他们发明了一种名为Grabity的装置，在接触物体的过程中提供震动触觉反馈，在抓取过程中提供力反馈，在拿起物体的过程中提供模拟重力。
（2）可穿戴型
可穿戴交互设备,通俗地理解就是一种可穿戴的便携式计算设备，具有微型化、可携带、体积小、移动性强等特点，同时具备触觉反馈，提供沉浸式交互体验。
应用场景一
英国的VR Electronics公司推出的Teslasuit系列产品，是世界上首款虚拟现实全身触控体验套件，用户戴上虚拟现实头盔之后，就能在虚拟现实里感受到真实世界的体验。套装不仅包括提供触觉反馈的全身式触感衣，还有触觉反馈手套。触感衣具有68个触觉点，11个动作感知传感器，内置计算单元其使用了电刺激的方式，能够模拟痛觉和压力。
Teslasuit全身触觉反馈套装的应用范围十分广泛，远远不止游戏、虚拟约会、健康医疗、教育这些。目前T-Suit DK Pioneer软件包内还内置了一款漆弹射击运动游戏。这是第一款支持触觉反馈的虚拟现实游戏，它是一个多玩家第一人称射击游戏（FPS），支持Teslasuit和市场上几款主流的虚拟现实头盔。
与Teslasuit全身触觉反馈套装一样，Teslasuit手套结合了几种不同的技术来同时创造触摸和握住物体的感觉，捕捉用户的手部运动。它们同时包括一个能够采集用户心率等信息的脉搏血氧仪，从而可以间接地测量心理压力及其他身体反应。手套可通过Wi-Fi与触觉反馈套装搭配，从而提供几乎全身的动作捕捉或触觉反馈，它可以用于培训、医疗康复和其他专业应用。
应用场景二
为了辅助视障人士独自出行，英国布鲁内尔大学（Brunel University）工业设计系毕业生Emilios Farrington-Arnas设计了一套名为 Maptic 的可穿戴导航设备。
这套名为Maptic的设备把奥扩一个视觉传感器，可以像戴项链一样戴上，还有一些列反馈装置，可以加载衣服上，也可以戴在手腕上。传感器连接到一个语音控制的iPhone应用程序，用GPS来通过振动指导佩戴者。
与其他辅助工具不同的是，Maptic可以追踪并对胸部及以上的障碍物作出反应。它不需要用户戴上耳机来听指令，这样可以避免用户从周围环境噪音中分心。
（3）可触摸型
可触摸型设备主要是通过模拟虚拟现实中的物体的触感，这样能使人们能够亲手“触摸”到电脑中本不存在的虚拟物品，甚至感受虚拟物体的纹理。
应用场景
日本高科技公司Miraisens已经开发出触觉技术，弥补了之前存在于虚拟现实体验中的触感差距。触觉技术或“触觉学”通过对用户施加振动、力或运动来模拟触觉。这家总部位于东京郊外筑波的公司表示，它的触觉技术“将给你一种可以触摸3D世界中的物体的感觉”。
触觉技术更常见的应用是，例如，模拟汽车驾驶的触觉体验的视频游戏控制器——从赛车到高速追逐。包括方向盘在内的游戏控制器会根据路面纹理、车速等情况发出隆隆声或震动。和某些驾驶动作，如急转弯。Miraisens的触觉技术使得早期类似的努力显得有些古怪。“它的工作原理是愚弄大脑，”Miraisens的首席技术官、3d触觉技术的发明者中村Norio (Norio Nakamura)说，“将眼睛看到的图像与指尖上的一个小装置产生的不同模式的振动混合在一起。”
19年年底，Miraisens被村田制造公司收购，其目的是通过将其在传感器和执行器业务中培育的设备设计技术与MIRAISENS拥有的触觉解决方案技术相结合，提供原创产品和服务。
三、未来展望
-
索尼
大法
索尼官方在Twitter上回应PS5相关传闻时表示，下一代游戏机PlayStation 5将于2020年年末发售。
索尼表示，下一代游戏机将称为PlayStation 5，将在2020年假期前发布。还有更多令人感到非常兴奋的东西–PlayStation 5随附的新手柄预览。索尼表示，下一代主机的目标之一是加深玩家在玩游戏时的沉浸感，新控制手柄带来了重新想象的触摸感。
PlayStation 5的新控制器有两项关键性创新。首先，采用了触觉反馈来替代自第五代游戏机以来在控制器中出现的“rumble”技术。借助触觉，你可以真正感受到更广泛的反馈，因此撞上赛车的墙壁与在足球场上铲球相比感觉非常不同。在草地上穿行或在泥泞中穿行时，你甚至可以感觉到各种纹理。
第二个创新是称为自适应触发器的内容，它已被并入到触发器按钮（L2/R2）中。开发人员可以对触发器的阻力进行编程，以使你感受到绘制弓箭或在崎岖的地形上加速越野车的触觉。结合触觉，可以产生强大的体验，更好地模拟各种动作。游戏创作者已经开始使用新版控制器的早期版本，索尼表示，已经迫不及待想知道开发者的想象力创造了。
此前索尼的手柄可改变震动方式专利被曝光。冒险游戏《公理边缘》的开发者“Thomas Happ”在最近届受外媒“Gamingbolt”的采访时被问到关于PS5手柄的问题，Thomas Happ回应到：PS5手柄带有触觉感应，这个功能会让游戏的沉浸感更强。 -
XBOX
谁能送我一台
就在去年12月份，也就是上个月，微软申请的多项专利被美国专利商标局局批准通过，而今天该系列专利中的第四项也最后通过了该机构的审批。综合之前的媒体报道来看，微软这次所有的四项专利似乎都围绕着针对Xbox One游戏机手柄的改进而设计。
image
在这些基础上，微软在改进Xbox One手柄的道路上还会有哪些提升呢？最近公布的这批专利似乎表面上看起来并没有像Xbox自适应手柄那样有明显的提升，但绝对是朝着更高品质的沉浸式体验方向又有了提升。而最新的这项专利是微软希望通过在游戏中添加更高层次的反馈机制来提升沉浸感。
游戏控制器的力觉反馈实际上提供了一定的阻力。力觉反馈机制通常出现在高端的游戏方向盘配件上，它可以比游戏本身更有效的提升玩家的感受。通常来说，你会发现有时候这些反馈会提供更真实的“阻碍”式体验。
比如当你在冰面上对赛车失去控制时，轮子会以不想要的方式转动，而当你试图重新获得控制时，会遇到很大的阻力。这些汽车的车轮由于内部马达原因，可以明显推动玩家仿佛在掌控一个真正的方向盘，就跟真实的场景一样。
从这项最新的专利来看，上面我们所介绍的内容这就是微软想要展示的内容，只是规模要相对小一些。而微软在专利的详细描述中说明了这一点：“虽然振动器可以以振动的形式提供反馈，但振动器不能调整任何其他用户感知到的触发状态，如电阻/张力、返回速度和/或行程/旋转长度。此外振动器不能根据不同的条件(例如计算设备/视频游戏的参数或用户首选项)动态更改触发器的用户感知状态。”
综上所述，这只是一个力量反馈机制的例子，微软可以把它整合进手机手柄中，但由于它目前只适用于触发器，所以它的应用方位肯定会受到限制，但可以大幅提高沉浸感。
四、结语
从上面的内容来看，触觉交互设备已经取得了长足的发展，但是由于价格、技术等原因，距离触感衣、反馈手套、VR眼镜成为电子游戏的标配还有很长一段里要走。尽管触觉交互已经开始应用于游戏行业，但那不过是在传统的游戏手柄上做文章，但是这必定是未来游戏行业的方向：让虚拟世界更逼真，让玩家体验更沉浸。
部分引用文章
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1582249483487976790&wfr=spider&for=pc
https://www.sohu.com/a/296851351_120099898
https://baike.baidu.com/item/PlayStation%205/22171378?fr=aladdin
https://www.ithome.com/0/449/155.htm
https://www.google.com/amp/s/3dprint.com/13596/touchable-3d-technology/amp/
https://www.google.com/amp/s/www.dezeen.com/2017/08/02/maptic-wearable-guidance-system-visually-impaired-design-products-wearable-technology-graduates/amp/
https://www.theverge.com/2019/12/26/21037855/teslasuit-glove-vr-haptic-feedback-glove-announce-pricing-release-date-ces-2020
https://mp.weixin.qq.com/s/BkmoOeVajTFh3YgeGGE_Cw
http://shape.stanford.edu/research/grabity/
https://m.3dmgame.com/news/201905/3761334.html
