模擬真實火焰的閃爍

（中國AI網 2025年04月15日）近年來，熱反饋已成為虛擬現實中一種重要的感知方式。然而，傳達熱動感的概念尚未得到充分的探索。在一項研究中，筑波大學，日本產業技術綜合研究所和東京工業大學團隊提出了HeatFlicker。

一個虛擬營火設備通過使用熱錯覺來重現火焰的閃爍，并制造出熱量從固定熱源移動的假象。在演示中，研究人員通過模擬真實火焰的閃爍來提供一種全新的熱體驗。

近年來，為了提高虛擬現實的真實感，非接觸式熱感覺反饋的研究得到了積極的開展。然而，關于VR空間中移動熱感覺表示的討論有限。傳遞熱量的物理方法通常會導致更大的設備，并施加機械限制，例如對熱感覺可以呈現的位置和區域的限制。

所以，業界正在研究利用錯覺來呈現熱運動的感覺而沒有實際物理熱傳遞的方法。對于傳統的方法，在錯覺產生之前，一般需要數秒鐘的熱刺激，并且熱運動的感覺變得斷斷續續，可能導致與預期體驗的差異。同時，傳統的方法是基于接觸，限制了錯覺誘導的范圍，并且由于觸覺的影響可能會影響感知。感官和時間的差異以及表達的限制會降低VR體驗的真實感。

所以，用非接觸或最小接觸設備誘導移動熱感覺的錯覺可以靈活地適應呈現范圍的變化，并減少與預期感覺的差異。這種方法有望在VR中實現更準確、更靈活的移動熱感覺表示。特別是，表達一個小而快速的熱運動，如火焰閃爍的感覺。

“閃爍的火焰”指的是不穩定地搖擺或移動的火焰。在不同位置同時呈現觸覺刺激和熱刺激時，熱感覺會向觸覺刺激所在位置轉移?？紤]到這一點，團隊推測振動和熱感覺之間可能存在一種虛幻的關系，并專注于非對稱加速度振動，用一個小振動器誘導牽拉錯覺。

在研究中，為了避免由于熱元素的接觸感覺而干擾錯覺，研究人員采用了非接觸熱刺激。具體來說，考慮到通過脈沖寬度調制調節輸出的便利性，使用可見光發光二極管進行非接觸式熱刺激。在初步實驗中，手周圍的非接觸式熱刺激和傳遞給指尖振動器的不對稱振動相結合，產生了一種感覺：熱量似乎與牽拉錯覺同步轉移。

盡管之前已有類似研究，但目前還沒有系統設計通過虛擬現實環境中的幻覺來復制獨特的、不穩定的閃爍熱感覺。所以，這項研究旨在提供一種新穎的感官體驗，利用不對稱振動的牽拉錯覺。

圖1顯示了所提出的熱運動錯覺裝置HeatFlicker的配置。HeatFlicker由帶有集成揚聲器的熱顯示部分和頂部帶有LCD面板的設備蓋組成。熱顯示部分的特點是多個LED芯片設置在傾斜的側面。

另外，底部安裝了風扇以散發LED產生的熱量。設備蓋的前面裝有一個簾以阻擋LED發出的光，并允許用戶插入雙臂。LCD面板安裝在頂部，后面有一個攝像頭，可以從上面捕獲設備蓋的內部。

同時，HeatFlicker使用了一個可以用指尖抓住的小振動器。為了誘導牽拉錯覺，研究人員提出了不對稱振動刺激。圖2顯示了原型HeatFlicker設備的外觀。圖像是在開發階段拍攝，實際演示可能會對設備進行一定的修改。

圖3則顯示了演示設置?？梢钥吹剑褂谜邔⑹直鄄迦朐O備，同時用拇指和食指抓住振動器。HeatFlicker從內部攝像頭中識別用戶的手，并將虛擬手的運動與用戶的動作同步。設備的揚聲器發出噼啪聲，就像營火發出的聲音。

不對稱振動應用于振動器，周期性地切換方向以產生牽拉錯覺，從而誘導熱運動錯覺。在這個演示中，團隊在VR環境中提供了營火閃爍熱量的新體驗。

相關論文：HeatFlicker: A Virtual Campfire System Utilizing Flickering Thermal Illusions by Asymmetric Vibrations

總的來說，研究人員在這項研究中提出了一個演示系統，允許用戶通過利用閃爍熱錯覺來體驗閃爍營火的感覺。但對于這種熱錯覺，團隊尚未進行定量評價，例如牽拉錯覺的方向與感知到的熱運動方向之間的關系，以及閃爍熱錯覺的強度。所以，團隊表示需要進一步的研究來探索這種錯覺的特征。