AxonVR 借助 NVIDIA PhysX 为虚拟现实带来逼真的触觉体验

作者:AxonVR 创始人兼首席执行官 Jake Rubin NVIDIA Zvi Greenstein

六个月前,大多数人都需要查一查“触觉反馈”这个词的意思,而现在虚拟现实 (VR) 和增强现实 (AR) 领域中每个人似乎都经常把它挂在嘴边。

那么,“触觉反馈”的真正含义是什么?如果将其引入到新型虚拟体验中又会是什么样子?

可以感知的虚拟现实

触觉反馈设备使用触觉来增强 VR 和 AR 环境的沉浸感。触觉反馈主要分为四大类 – 触觉震动温度作用力

AxonVR 正在借助先进的触觉反馈技术为数字体验带来逼真的触觉感受。AxonVR 平台的核心是 HaptX,这一触觉纺织物可让用户感觉到虚拟物体的物理属性,包括纹理、形状、运动、振动和温度。

HaptX 可以为任何表面带来触感,您可以将其集成到手套甚至全身套装等可穿戴设备中。这些可穿戴设备可与 HaptX Skeleton 结合使用,它是一种轻型外骨骼,可对穿戴者的身体施加物理作用力。总之,这些技术可以将高度逼真的数字体验变为现实。

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触觉的物理原理

过去四年间,AxonVR 团队一直在开发支持 HaptX 平台的基础技术,其中一个主要挑战是解决如何实时、准确地模拟触觉交互的物理原理。就其核心而言,触觉反馈模拟可以归结为物理学问题,但触觉反馈模拟所要求的精度和细节水平超出了传统物理引擎的能力范围。物体不仅要有合乎物理规律的外观,还要具有真实的触感。

这也正是 AxonVR 在 NVIDIA PhysX 的基础上构建自己的触感反馈引擎的原因所在。PhysX 提供的刚体模拟具有极高水平的精度、稳定性和效率。它提供的 GPU 加速能够实现非常复杂的实时触觉反馈模拟。AxonVR 借助 NVIDIA PhysX 进行几何管理、刚体动力学和碰撞检测,这让 AxonVR 能够将软件集中用于处理特定的触觉反馈计算。

NVIDIA's GPU rigid body demo supports the full software PhysX feature set, such as the actuated joints used for the legs of these walking creatures.
NVIDIA 的 GPU 刚体演示支持 PhysX 软件的全套功能,比如针对行走生物的双腿使用的驱动关节。

AxonVR 使用 NVIDIA PhysX 提供的信息了解一个物体与另一个物体碰撞时承受的作用力,从而计算力反馈效果。然后提取详细信息,了解与皮肤接触的物体的表面几何特征。这些包括柔和的曲线、细微的纹理等肉眼无法看到的微小特征。

AxonVR 的软件根据这些数据针对皮肤在触碰物体表面时的变形情况进行建模,提供触觉振动触觉反馈。最后,软件针对物体表面和皮肤之间的热量传递进行建模,提供温度反馈。

AxonVR 提供的 HaptX SDK 可让开发者向其内容中轻松添加触觉反馈属性和效果。HaptX SDK 包含适用于先进游戏引擎的插件,可让内容创作者向其项目中添加真实的触觉体验,而无需编写任何代码。在大多数情况下,开发者可以使用现有的 3D 素材包,稍作或不作修改皆可。

欢迎登上 Holodeck

AxonVR 的 HaptX 技术与 PhysX 和 VRWorks 等 NVIDIA GPU 技术的结合会为主题公园、游戏厅、电影城和其他基于位置的娱乐场所增加新的娱乐体验维度。这些技术可让玩家加入他们最喜欢的电影或游戏,参与行动。玩家可以伸手触摸到他们最喜欢的角色,并与他们最喜欢的幻想空间进行交互,获得身临其境般的体验。

但这并非单单为了娱乐,在国防、医疗和体育领域中,逼真的训练同样非常重要,在某些情况下,人们还会遇到生命危险。但遗憾的是,由于比较危险或者成本高昂,在训练中重现真实环境通常无法实现。NVIDIA GPU 技术和 AxonVR HaptX 平台让这些行业中的训练真实性、安全性和成本效益跨上新台阶。

HaptX 还有望加快产品设计速度。目前,设计师和工程师在构建原型之后才可以与产品进行物理交互。借助 HaptX 和 NVIDIA Quadro 视觉计算解决方案,设计师可以在整个产品设计过程中感知他们创建的 3D 模型。这个过程有望融合 CAD 软件的精度和亲手触摸雕塑黏土的亲切感。

基于位置的娱乐、模拟和训练,以及设计和制造仅代表受益于 VR 真实触觉体验的几个行业。在打造像 Holodeck 这样的平台(无法分清现实与虚拟的极为逼真的虚拟世界)的旅程中,这些行业是我们的第一站。

Holodeck 可能只会出现在科幻小说中,但有了 AxonVRs HaptX 技术和 NVIDIA 的创新,我们更有可能将其变为现实。

如需了解有关触觉反馈和 Holodeck 的最新信息,请在 Twitter 上关注@AxonVR

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