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ultrahaptics新技术如何改变交互体验?

Ultraleap 是公司的名字,而 Ultraleap 的技术(特别是其核心中文名“超声波触觉反馈”)才是这项新技术的统称,这家公司原来是 Ultrahaptics,在与 Leap Motion 合并后更名为 Ultraleap,以强调其“超现实”和“动作追踪”两大核心技术的结合。

ultrahaptics新技术如何改变交互体验?-图1
(图片来源网络,侵删)

核心技术原理:它是如何工作的?

Ultraleap 技术的核心是 超声波触觉反馈,它就像一个“无形的触控笔”,利用声波在你的手部皮肤上创造出真实的触感。

其工作原理可以分解为三个步骤:

  1. 追踪:

    • 系统需要知道你的手在哪里,Ultraleap 通常会使用其自研的 Leap Motion 传感器(或集成其他摄像头/传感器)来实时、高精度地追踪你手的位置、姿态和手指的动作,追踪精度可以达到毫米级别。
  2. 计算:

    ultrahaptics新技术如何改变交互体验?-图2
    (图片来源网络,侵删)

    当系统确定你手的位置后,中央处理器会根据你手部的 3D 模型,精确计算出应该将声波聚焦在手掌的哪个具体位置,这就像用放大镜聚焦阳光点燃一张纸,Ultraleap 使用的是超声波。

  3. 投射:

    • 一组 超声波换能器(通常排列成一个阵列)会发出人耳听不到的高频声波(通常是 40kHz 左右)。
    • 这些声波在空气中传播,经过精确计算后,会在你手部的特定位置 汇聚成一个高压力点
    • 这个高压力点施加在你的皮肤上,产生一个可感知的压力感,从而模拟出触摸、点击、震动等触觉。

关键优势:为什么说它是一项“新技术”?

Ultraleap 技术相比传统的触觉反馈(如手机振动马达)具有革命性的优势:

  1. 非接触式:

    ultrahaptics新技术如何改变交互体验?-图3
    (图片来源网络,侵删)

    最大的特点!你不需要触摸任何物理屏幕或设备,就能感受到触觉反馈,这为“空中交互”打开了大门。

  2. 高度精确与可编程:

    • 触觉反馈可以精确到毫米级,并且可以编程控制,这意味着开发者可以创造出非常复杂的触感模式,
      • 按钮的按下感:当你“虚拟”按下一个按钮时,能感受到清晰的“咔哒”一下。
      • 物体的纹理:模拟粗糙的砂纸或光滑的玻璃表面。
      • 空间中的轨迹:你的手在空中移动时,可以感受到一条“虚拟的线”或“虚拟的按钮阵列”。
  3. 安全与低功耗:

    所使用的超声波频率在安全范围内,能量极低,不会对人体造成伤害,其功耗远低于传统的振动马达。

  4. 可扩展性与定制化:

    通过增加或减少换能器阵列的数量和布局,可以改变反馈区域的大小和强度,一个小阵列可以反馈单个指尖,而一个大阵列可以覆盖整个手掌。


应用场景:它可以用在什么地方?

Ultraleap 技术正在或将应用于多个前沿领域,彻底改变我们与数字世界的交互方式。

增强现实 与虚拟现实

这是目前最主要的应用方向,在 AR/VR 中,用户无法感受到虚拟物体的存在,这极大地削弱了沉浸感。

  • 应用实例
    • 虚拟按钮:在空中虚拟键盘上打字时,每按下一个键都能感受到清晰的反馈,就像在物理键盘上一样。
    • 虚拟物体交互:伸手去抓取一个虚拟的苹果,不仅能“看到”它,还能感受到它的“形状”和“硬度”,拿起一个虚拟的锤子,甚至能模拟出重量感。
    • 虚拟界面:在汽车 HUD(抬头显示)上,驾驶员可以在空中操作菜单,并感受到按钮的点击反馈,视线无需离开路面。

汽车行业

汽车是 Ultraleap 技术的理想落地场景,尤其是在智能座舱中。

  • 应用实例
    • 中控屏交互:驾驶员可以在中控屏上方的空中区域滑动、点击控制按钮(如空调、音乐),避免视线转移,提升驾驶安全性。
    • HUD 控制:直接在投射到挡风玻璃的 AR 界面上进行空中手势操作,并获得触觉确认。

消费电子

手机、电脑、平板等设备也可以集成这项技术。

  • 应用实例
    • 空中手势控制:在不触摸屏幕的情况下,翻页、切歌、接听电话,并得到触觉确认。
    • 增强型触控板:在触控板上方提供额外的触觉反馈,创造出更丰富的交互体验。

医疗领域

在无菌或需要精确操作的环境中,这项技术大有用武之地。

  • 应用实例
    • 远程手术:医生在远程操作手术机器人时,能从力反馈设备中感受到真实的触感,增强操作的精确性和安全性。
    • 医学培训:学生可以在虚拟环境中进行模拟手术,练习缝合、穿刺等操作,并感受到不同组织的阻力。

工业设计与制造

设计师可以在 3D 模型上进行“空中雕刻”和“打磨”,实时感受到虚拟模型的表面变化。


挑战与未来展望

尽管前景广阔,Ultraleap 技术仍面临一些挑战:

  • 感知深度有限:目前能产生的压力感主要集中在皮肤表面,较难模拟出深层的按压感或物体的重量感。
  • 环境干扰:强风或用户手部快速移动可能会影响声波的聚焦效果。
  • 成本与集成:将 Ultraleap 模块集成到现有产品中,会增加一定的成本和复杂性。
  • 内容生态:需要更多开发者利用其 SDK(软件开发工具包)来创造丰富的触觉应用,形成生态闭环。

未来展望: Ultraleap 正在致力于技术迭代,例如开发能模拟更复杂触感(如滑动、压力梯度)的算法,以及降低成本、缩小模组尺寸,随着元宇宙概念的兴起,这项作为“连接虚拟与现实感官桥梁”的技术,其重要性将愈发凸显,它不仅仅是一个“酷炫”的功能,更是下一代人机交互界面不可或缺的一部分。


Ultraleap(原 Ultrahaptics)的超声波触觉反馈技术,通过在空气中投射聚焦的超声波,为用户的身体(主要是手部)创造出精确、可编程的无形触感。 它的核心优势在于 非接触、高精度、可定制,正在为 AR/VR、汽车、消费电子、医疗 等领域带来革命性的交互体验,是通往更自然、更沉浸式数字世界的关键技术之一。

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