臂环是一种集成式的设计 ， 它分为两部分 ， 一部分包括液体管道 ， 而另一侧则是电子元件 ， 包括微型泵、驱动器和微型控制器 。 此外 ， 还采用热敏电阻作为液体传感器 ， 用于识别液体流入蓝色管道的过程 。 而VR头显下方的脸颊部分 ， 也是采用相似的原理 。
VR体感模拟场景
在科研人员设计的VR场景中 ， 你将穿过一个走廊 ， 这里发生了爆炸 ， 造成你手臂上的装置出现故障 ， 发出电火花 。 通过化学体感装置 ， 科研人员可以在你的手臂上模拟接触电火花时刺痛的感觉 ， 这种刺痛感来自于花椒素 。 除了花椒素外 ， 也可以使用其他化学物质来模拟降温、加热、麻木、刺痛等不同的体感 。
在图片中 ， 你可以看到臂环中循环着一种蓝色液体 ， 这些蓝色液体会通过输送管的开放部分接触并进入皮肤 ， 触发皮肤对轻触的感知 ， 形成一种刺痛感 。
实际上 ， 该方案通过手臂、脸颊上循环花椒素等化学物品 ， 来对皮肤产生刺激 。 脸颊部分 ， 则是通过VR头显下方的导管来传输薄荷醇来实现降温 ， 模拟冬天下雪打在面部的感觉 。 此外 ， 通过向面部输入辣椒素 ， 可以模拟热感 。
而为了在VR中模拟幻肢的感觉 ， 科研人员则是用利多卡因来麻痹皮肤 。 利多卡因是一种表面麻醉剂 ， 它的特点是可以屏蔽/减少体感反馈 ， 当你用手按压被利多卡因麻痹的皮肤时 ， 皮肤没有以往那么敏感 。 为了模拟受伤时皮肤的刺痛感 ， 则采用了肉桂醛 。
在下一个VR场景中 ， 你将走进户外寒冷的山区 ， 体感系统通过薄荷醇来刺激皮肤 ， 产生清凉感来模拟降温 。 当你向右转时 ， 会看到通往核反应堆的入口 ， 这个核反应堆即将熔化 。 当你点击手臂装置来开门时 ， 手臂再次产生故障 ， 变成了幻肢 。 这时 ， 系统为手臂注入利卡多因 ， 麻痹手臂皮肤 。
由于手臂装置出现故障 ， 你只能通过手动杠杆来开启大门 ， 开门后你走进了热气腾腾的反应堆室 。 这时候 ， 系统为面部注入化学辣椒素 ， 模拟发热的体感 。
在另外一个VR场景中 ， 你将虚拟的液体倒在手臂的伤口上 ， 这时候为了模拟伤口的刺痛感 ， 系统会注入肉桂醛 ， 肉桂醛可触发多种感受器 ， 模拟恶性的冷感、瘙痒和疼痛 。
注：花椒素是一种提取自四川花椒的化学物质 ， 薄荷醇则提取自薄荷 ， 利多卡因是一种麻醉剂 ， 通过抑制感觉神经造成麻木的体感 ， 降低皮肤对触觉的敏感 。 而辣椒素则提取自辣椒 。
实验反馈
在第一场实验中 ， 科研人员调查了实验参与者触碰不同的化学物质 ， 所产生的独立体感 ， 以此来测试有效的化学物质 。 而在第二场实验中 ， 科研人员继续验证了第一场试验中的发现 。
科研人员要求参与者们分别体验并对比 ， 有化学体感反馈和没有化学体感反馈的VR场景 ， 并评估两种体验的沉浸感 。 参与者们一致认为 ， 化学体感增强了VR的沉浸感 。
在这场实验中 ， 科研人员总结了一些设计化学体感方案的经验：
- 1 ， 化学体感方案适用场景：一些缓慢变化的体感模拟（比如伤口刺痛加剧、升温等等） ， 而不是快速变化的独立体感模拟体验；薄荷醇、肉桂醛、辣椒素最快也需要30秒才能起作用；此外 ， 也适用于引导式冥想等场景；
- 2 ， 化学体感适用位置：建议开发者们根据接触化学物质的身体部位来调整浓度 ， 因为不同的皮肤部分敏感度不同；
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