在小学时大家都学过人体构造,但教科书式的说明很难引起兴趣,也很难直观地理解人体内是如何运作的。因此,利用人体模型等工具和直接观察内部构造等方法,对于学习和理解是有很大帮助。

如今,从教科书到人体模型,再到现在的VR影像,学习行为已经慢慢地从被动的接受知识转变为主动的探索。但这些方法大多是以视觉为中心,而想要进一步加深对身体机能和内部构造的理解,还需加上触觉或听觉等其它感官体验。

日本丰桥技术科学大学的研究团队从食物的视角出发,打造了一套可以模拟体验人体消化过程的VR交互系统「食物の旅」。用户能够进入人体消化系统内部,在各消化器官之间探索,并感受视觉、听觉、触觉等一系列反馈。

system

整套系统在视觉方面使用了Oculus DK2头戴显示器,听觉方面使用了Bose Quiet Comfort 2耳机,实现了可以环视四周的真实影音效果;触觉方面,通过在腹部和大腿部装载四个AcouveLab Vp408震动传感器和BEHRINGER EPQ304功率放大器来实现力反馈;动作识别方面,则是由Arduino配合四个Interlink Electronics FSR408压力传感器和Unity程序来控制。

sensors

当体验者佩戴该装置开始体验后,画面将从作为食物被吃进体内开始,以食物的视角展现给体验者。体验者可以通过上肢爬行动作以实现在消化器官内部移动,而随着体验者的移动,画面会依次通过食道、胃、十二指肠、小肠、大肠和肛门等器官。

organs

在体验者前进的过程中,该系统通过HMD的立体视觉刺激、振动传感器的触觉刺激,以及耳机里移动和心脏跳动的听觉刺激,最大程度地还原了食物在体内”旅行”的过程。

esophagus

并能够以第一人称视角观察到其外观变化,极大地促进了用户充满乐趣并更加能动地去探索人体体内构造,进而提升学习兴趣和效果。

anus

该研究项目在2016年第24届国际学生虚拟现实对抗赛(主办:日本虚拟现实学会;后援:法国驻日大使馆科学技术部;赞助商:Unity, HTC, teamLab等)的参赛过程中,邀请了约100名体验者参加体验,基本所有的体验者都在5-10分钟内完成了全部流程,大多表示体验到了模拟在体内移动的乐趣,促进了进一步学习了解的意愿。但也有小部分体验者表示,影像还是有点儿辣眼睛。最终,该系统一举获得了HTC、Solidray和RECO Lab三个赞助商奖,三次登上领奖台,全场最多,获得了极高评价。

ivrc2016

HTC

Solidary

recolab

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