於虛擬實境中創作震動回饋之系統設計

Abstract

在觀看影片及操作遊戲等數位多媒體內容時，提供震動觸覺回饋 能使用者更有身歷其境的感覺，為了產生這些震動觸覺回饋，設計師 必須透過一些編輯系統來設計震動觸覺，而過去許多使用圖形介面的 編輯系統，都是由訊號處理系統或者動畫編輯系統的操作介面演變而 來，這樣的系統介面雖然功能強大，卻主要專注於二維的震動觸覺設 計，並且大多需要具備較為專業的背景知識才能進行有效的編輯。 因此，這篇論文提出了VibroPlay，一個基於虛擬實境的震動觸覺編 輯系統，讓使用者能夠在三維空間中，直接利用雙手或者其他實體工 具，在各個時間點與空間位置中，控制任意的震動馬達，設計出所需 的震動觸覺。在虛擬實境的場景中，使用者會看見一個人偶作為自己 的替身，而人偶身上會放置有一些小圓球，代表使用者身上所配戴的 震動馬達，透過深度攝影機的捕捉，使用者的雙手以及持有的實體工 具，會被轉換成虛擬世界中的物件，只要虛擬的手或工具觸碰到人偶 身上的圓球，使用者身上相對應的震動馬達就會立即震動。 透過這樣直接的操作方式，使用者可以設計出自己想要的震動觸 覺，在我們所設計的探索性實驗當中，我們發現使用者在經過短暫的 訓練後，就能快速的產生出想要的震動觸覺效果，而根據探索性實驗 的結果，我們能夠得到一些幫助使用者更有效率操作此系統的原則。 因此，我們認為VibroPlay是一個容易學習的、有趣的、且具有潛力的 震動觸覺編輯系統。

Vibrotactile patterns can enhance the immersion of multimedia contents such as videos or games. To produce the patterns, several GUI-based author-ing systems are proposed by deriving from the applications of signal process-ing or animation authoring. Although these systems are powerful, most of them focused on designing two-dimensional tactile effects and require pro-fessional domain knowledge. This paper introduces VibroPlay, a VR-based authoring system aiming at enabling users to design three-dimensional spatial-temporal vibrotactile pat-terns for actuator arrays with bare hands or physical artifacts. In the VR environment, the system shows an avatar of the user, virtual replicas of the actuators, and virtual objects that are digitized from the physical artifacts through a depth camera . Once a virtual actuator collided by the virtual ob-jects or hands, the corresponding physical actuator vibrates. Through this manner, users can produce desired patterns by direct manipulation, like act-ing a play. Our explorative study showed that VibroPlay helps users rapidly generate and refine desired patterns after a short training session. Based on the results, the possible extension designs are also discussed. We finally sug-gest that VibroPlay is a learnable, playable, and potential authoring system for designing vibrotactile patterns.