[论文解读] Evoking realistic affective touch experiences in virtual reality

Sofía Seinfeld, Ivette Schmidt+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 27, 2022

Virtual Reality Applications and Impacts被引用 11

一句话总结

本研究探讨了多感官反馈——特别是通过空中超声波或真实人际接触实现的视觉-触觉刺激——如何增强虚拟现实中的情感触觉体验。研究发现，视觉-触觉反馈显著增强了被触摸的错觉感与身体归属感，其中真实接触在女性化身和女性参与者中引发了最强的情感与生理反应。

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.

研究动机与目标

• 了解不同类型的多感官反馈如何影响虚拟现实中情感触觉体验过程中的情感与生理反应。
• 考察有生命与无生命虚拟触觉对象（如化身与羽毛）在塑造触觉错觉与身体归属感中的作用。
• 比较仅视觉反馈、基于超声波的触觉反馈与真实人际接触对情感触觉感知的影响。
• 探究性别差异在虚拟现实中情感触觉与身体归属感感知中的影响。
• 推进对沉浸式虚拟环境中情感触觉情感与生理相关性的认知。

提出的方法

• 开展一项受控实验，参与者被赋予虚拟身体，并暴露于三种反馈条件：仅视觉、基于超声波的视觉-触觉，以及基于真实人际接触的视觉-触觉。
• 使用空中超声波触觉设备，提供与虚拟身体上视觉刺激空间匹配的精确触觉反馈。
• 使用虚拟化身（男性或女性）或虚拟羽毛模拟情感触觉，视觉与触觉刺激同步进行。
• 通过标准化量表测量主观反应，包括愉悦度、唤醒度与身体归属感（如IRI、PSS）。
• 收集生理数据，包括主观上希望收回手的意愿以及情绪效价/唤醒度。
• 分析不同反馈类型、触觉对象类型（化身 vs. 羽毛）以及参与者性别的反应差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 与仅视觉反馈相比，加入视觉-触觉反馈（超声波或真实接触）如何影响在虚拟现实中被触摸的错觉感？
• RQ2 当被女性化身触碰时，与被虚拟羽毛触碰相比，情感反应（愉悦度、唤醒度）有何不同？
• RQ3 真实人际接触与基于超声波的触觉反馈对身体归属感与情感触觉感知的影响有何差异？
• RQ4 性别差异如何影响在虚拟现实中对情感触觉与身体归属感的感知？
• RQ5 与无生命刺激（如羽毛）相比，触觉对象的有生命特性（化身）在多大程度上增强了情感触觉的错觉感？

主要发现

• 无论通过超声波还是真实人际接触，视觉-触觉反馈均显著增强了被触摸的错觉感与身体归属感，优于仅视觉反馈条件。
• 真实人际接触引发了最强的行为与情感反应，包括更高的唤醒度以及更强的收回被抚摸手的意愿。
• 女性参与者报告在虚拟现实中被抚摸的错觉感显著强于男性参与者。
• 被女性化身触碰引发的唤醒度与情感反应强于被虚拟羽毛触碰。
• 视觉与触觉反馈的结合，尤其是当两者同步且一致时，对于在虚拟现实中诱发强烈的情感触觉体验至关重要。
• 与无生命刺激（如羽毛）相比，有生命虚拟代理（化身）的存在显著增强了情感触觉感知，尤其在与真实或基于超声波的触觉反馈结合时。