知识 ASRDW 鞋履中压力传感器的主要功能是什么?同步音频以实现沉浸感
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技术团队 · 3515

更新于 4 小时前

ASRDW 鞋履中压力传感器的主要功能是什么?同步音频以实现沉浸感


在听觉刺激重定向行走(ASRDW)系统中,压力传感器的主要功能是作为虚拟环境音频的实时触发器。这些传感器安装在鞋底的关键承重点上,能够检测到与地面接触的确切时刻,并将物理步态压力转化为电信号。该信号会立即触发特定的虚拟音效——例如踩在砂砾、水或泥泞上——以匹配用户的物理动作。

核心见解:传感器不仅仅是追踪步数;它们是实现感官同步的桥梁。通过确保虚拟声音在脚接触地面的那一刻发生,该系统会产生一种“听觉偏差”,从而在潜意识中操纵用户的感知并引导他们的行走路径。

听觉同步的机制

实时足部接触检测

ASRDW系统的有效性完全依赖于即时性。压力传感器嵌入在鞋底的主要承重点,以捕捉足部接触动作发生的瞬间。

与可能随时间平均数据的标准计步器不同,这些传感器必须实时运行。它们监控负载参数,以检测从摆动相到站立相(地面接触)的具体过渡。

将压力转化为音频

一旦施加压力,传感器就会将物理力转化为电信号。该信号经过处理后触发预先选择的听觉提示。

例如,如果虚拟环境描绘的是雨天街道,压力传感器的信号将触发“溅水”声。如果环境是徒步小径,则触发“砂砾碎裂”声。为了保持用户的沉浸感,这种转换必须是瞬时的。

通过听觉偏差进行引导

这种设置的深层目的是重定向行走。通过操纵这些声音的时间或性质,系统可以诱导产生听觉偏差

行走时的物理感觉与听到的反应之间的同步性,让大脑相信一种特定的现实。系统利用这种联系,在用户没有意识到自己被引导的情况下,巧妙地引导用户沿着期望的路径前进。

技术实现与精度

战略性传感器布局

为确保不遗漏任何一步,传感器通常分布在鞋底的各个区域。虽然ASRDW系统侧重于“主要承重点”,但通用智能鞋履原则建议使用多达八个关键解剖点

这种分布确保无论用户如何着地——无论是脚后跟着地还是前脚掌着地——系统都能捕捉到该事件。

高频数据捕获

为了维持这种错觉,系统必须采用高频数据采集。

仅仅知道发生了脚步是不够的;系统必须识别出地面接触和离地的确切时刻。这种精细度使得音频能够完美匹配用户的步频和站立时间。

理解权衡

延迟敏感性

ASRDW系统最大的风险是延迟。如果压力传感器检测到足部接触与音频播放之间存在可感知的延迟,认知联系就会断裂。

用户会立即意识到这种脱节,从而破坏了有效重定向其行走路径所需的听觉偏差。

步态变化的复杂性

虽然标准化传感器布局对于硬件一致性是必要的,但人类步态变化很大。

如果传感器未根据用户特定的压力中心(COP)轨迹或体重分布进行校准,系统在较轻的步伐或不规则运动中可能无法触发声音,从而破坏体验。

根据您的目标做出正确选择

评估传感器集成

在分析或设计ASRDW系统时,您的重点应取决于您需要达成的具体结果。

  • 如果您的主要重点是沉浸感和重定向:优先考虑低延迟信号处理。压力信号转换为音频的速度比压力数据本身的精细度更重要。
  • 如果您的主要重点是步态分析:优先考虑传感器密度和空间分布。确保传感器覆盖所有八个解剖点,以准确计算压力中心(COP)和站立时间的变化。

ASRDW系统的成功取决于技术对用户而言的隐形程度。

总结表:

特征 在ASRDW系统中的功能 关键优势
实时检测 捕捉地面接触的瞬间 消除延迟,实现无缝沉浸感
信号转换 将物理压力转化为音频触发器 将虚拟声音与物理脚步同步
听觉偏差 通过声音时机操纵感知 巧妙引导用户的行走路径
传感器布局 战略性分布在承重点 确保无论步态风格如何都能准确捕捉

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参考文献

  1. René Weller, Gabriel Zachmann. Redirected walking in virtual reality with auditory step feedback. DOI: 10.1007/s00371-022-02565-4

本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .

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