[논문 리뷰] Evoking realistic affective touch experiences in virtual reality

Sofía Seinfeld, Ivette Schmidt외 1명|arXiv (Cornell University)|2022. 02. 27.

Virtual Reality Applications and Impacts인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 가상현실에서 감정적 촉각 경험을 향상시키기 위해 시각-촉각 자극(중공기 초음파 또는 실제 신체 접촉)을 사용하는 다감각 피드백의 영향을 조사한다. 시각-촉각 피드백은 촉각을 느끼는 환영과 몸소화감을 뚜렷하게 강화하는 것으로 나타났으며, 실제 접촉이 특히 여성 아바타와 여성 참가자에서 가장 강한 정서적 및 생리적 반응을 유도했다.

ABSTRACT

This study aims to better understand the emotional and physiological correlates of being caressed in VR depending on the type of multisensory feedback provided and the animate or inanimate nature of the virtual representation that touches an embodied virtual body. We evaluated how pleasure, arousal, embodiment, and the illusion of being touched in VR were influenced by the inclusion of only visual feedback compared to visuotactile stimulation conditions, where participants, in addition to seeing an avatar or feather caressing their virtual bodies, also perceived congruent mid-air ultrasonic tactile stimulation or real interpersonal touch. We found that visuotactile feedback, either based on ultrasound or real interpersonal touch, boosts the illusion of being affectively touched and embodied in a virtual body compared to conditions only based on visual feedback. However, real interpersonal touch led to the strongest behavioral and emotional responses compared to the other conditions. Moreover, arousal and the desire to withdraw the caressed hand was highest when being touched by a female avatar compared to a virtual feather. Female participants reported a stronger illusion of being caressed in VR compared to males. Overall, this study advances knowledge of the emotional and physiological impact of affective touch in VR.

연구 동기 및 목표

• 감정적 촉각 상황에서 다양한 유형의 다감각 피드백이 정서적 및 생리적 반응에 미치는 영향를 이해하기 위해.
• 가상의 촉각자(예: 아바타 대비 깃털)가 촉각 환영과 몸소화감을 어떻게 형성하는지 조사하기 위해.
• 시각 피드백, 초음파 기반 촉각 피드백, 실제 상호접촉 간의 영향을 감정적 촉각 인식에 비교하기 위해.
• 가상현실에서 감정적 촉각과 몸소화감에 대한 성별 차이를 조사하기 위해.
• 침습적 가상 환경에서 감정적 촉각의 정서적 및 생리적 연관성에 대한 지식을 발전시키기 위해.

제안 방법

• 참가자가 가상 신체에 몸소화된 상태에서 시각 피드백, 초음파 기반 시각-촉각 피드백, 실제 상호접촉 피드백의 세 가지 조건을 경험하는 통제된 실험을 실시하였다.
• 중공기 초음파 퍼터를 사용하여 가상 신체의 시각 자극과 일치하는 공간적으로 정확한 촉각 피드백을 제공하였다.
• 가상 아바타(남성 또는 여성) 또는 가상 깃털을 사용하여 감정적 촉각을 시뮬레이션하였으며, 시각적 자극과 촉각 자극을 동기화하였다.
• 쾌적함, 각성도, 몸소화감 등의 표준 척도를 사용하여 주관적 반응을 측정하였다(예: IRI, PSS).
• 수동적 손 수축 욕구 및 정서의 밸런스/각성도를 포함한 생리적 데이터를 수집하였다.
• 피드백 유형, 촉각자 유형(아바타 대비 깃털), 참가자 성별 간의 반응 차이를 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 시각 피드백 대비 초음파 또는 실제 촉각 피드백을 포함한 시각-촉각 피드백이 VR에서 촉각을 느끼는 환영에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 여성 아바타에 의해 촉각을 받을 때와 가상 깃털에 의해 촉각을 받을 때 정서적 반응(쾌적함, 각성도)은 어떻게 다를까?
• RQ3 실제 상호접촉과 초음파 기반 촉각 피드백이 몸소화감과 감정적 촉각 인식에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 성별 차이는 가상현실에서 감정적 촉각과 몸소화감의 인식에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 촉각자(아바타)의 생동감 있는 성격이 비생동감 있는 자극(깃털)보다 감정적 촉각의 환영을 얼마나 더 강화하는가?

주요 결과

• 초음파 또는 실제 상호접촉을 포함한 시각-촉각 피드백은 시각 피드백만 제공하는 조건에 비해 촉각 환영과 몸소화감을 뚜렷하게 향상시켰다.
• 실제 상호접촉은 더 강한 행동 및 정서적 반응을 유도하였으며, 특히 각성도가 높고, 촉각을 받은 손을 빼내려는 욕구가 더 강했다.
• 여성 참가자들은 남성 참가자들보다 VR에서 촉각을 느끼는 환영이 뚜렷하게 강했다.
• 여성 아바타에 의해 촉각을 받을 경우, 가상 깃털에 의해 촉각을 받는 것보다 더 높은 각성도와 강한 정서적 반응을 보였다.
• 특히 시각적 자극과 촉각적 자극이 동기화되고 일치할 경우, 감정적 촉각의 강렬한 인식을 유도하는 데 핵심적인 역할을 하였다.
• 가상의 생동감 있는 에이전트(아바타)는 비생동감 있는 자극(깃털)보다 감정적 촉각 인식을 더 강하게 향상시켰으며, 특히 실제 또는 초음파 기반 촉각 피드백과 조합될 경우 더욱 두드러졌다.