虚拟步行系统 可让您重新体验他人的旅程

由丰桥工业大学的北崎道哲教授，东京大学的雨宫友洋副教授和东京都立大学的井上康史教授组成的研究小组开发了虚拟步行系统。该系统记录一个人的行走情况，然后通过振荡的光流和同步的脚部振动将其重播给另一个用户。心理实验证实，由摆动的视觉流与脚部振动相结合所产生的自我运动，步行，腿部动作和临场感比随机定时振动或没有任何振动时要强。这些结果表明，振动的视觉场景和同步的脚部振动对于产生虚拟的步行感觉是有效的。虚拟步行系统可以重现向远方或有残障的人行走的经验，这些障碍可能会阻止他们将来行走。这项研究已发表在英国的开放获取杂志“i-Perception”(2019年10月15日)。

步行是健康成年人在日常生活中经常进行的自然动作。它涉及各种感觉，例如视觉，触觉，听觉和本体感觉，以及执行运动命令和动作。因此，开发能够再现步行感觉的虚拟现实系统将是挑战。

最近，为解决上述问题，日本的一个研究团队开发了一种虚拟的步行系统，该系统着重于视觉和脚部振动，因为这些模式似乎很关键，并且是引起步行感觉的最小设置。拟议的记录系统使用一对立体声摄像机捕获步行者的振荡光流，并使用嵌入在他们鞋子中的四个麦克风来记录脚撞击地面的时间。拟议的系统包括一个头戴式显示器(HMD)和四个附着在脚跟和前脚上的振动器。

进行了心理实验以测试虚拟步行系统。捕获的第一人称观看场景具有由步行者的头部运动和脚部振动在同步定时引起的图像振荡，从而极大地引起了自我运动，步行，腿部动作和临场感。视觉振动和脚部振动的同步呈现对于增强虚拟行走体验至关重要。这些结果证实了脚上的脚步的触觉刺激对于增强虚拟的步行感觉是有效的。

丰桥工业大学的感性心理学家北崎道智教授说：“我们希望进一步开发虚拟现实系统，使人们能够在月球或海底等陌生的地方行走，并可能改善生活质量这项研究是实现这些目标的第一步。因此，我们的目标是使用视觉和触觉等有限的方式创造一种虚拟的步行感觉。”

东京大学专门从事触觉研究的年轻虚拟现实研究人员桃宫智宏副教授解释说：“脚底上的触觉会引起伪步行感。本研究证明了这一点的心理学证据。此外，在我们发表在《心理学》上的另一篇论文中，我们发现，当隐约可见的声音位于身体附近时，类似的由步行振动施加到脚底的节奏模式有助于触觉处理。在没有身体动作的情况下，可以通过刺激脚底来实现空间表现，这可以自动驱动大脑中的运动程序进行行走，从而导致围绕身体的空间认知发生变化。”

东京都大学虚拟现实专家研究员Yasushi Ikei教授说：“在进行相关研究的过程中，我们正在开发全面的超存在虚拟再体验系统。例如，FiveStar VR(获得了最佳VR /在ACM SIGGRAPH Asia 2018上获得的AR技术奖代表视觉，前庭感觉，本体感觉，气味，气流，声音和触觉，以重新体验另一个人的体验(https://youtu.be/mOS5JJBSZ3c)。体验系统可以扩展我们的经验，并有助于技能转让和改善所有人的生活质量。”

通过这种方式，虚拟步行系统可以扩展我们的经验并改善可能有未来步行障碍的人们的生活质量。

资金：这项研究得到了MEXT Japan的SCOPE计划(141203019)，科研资助(A)(18H04118)和挑战性探索研究的资助(16K12477)的支持。