Vibrotactile Display : Perception, Technology, and Applications(2013)

S. Choi and K. J. Kuchenbecker, "Vibrotactile Display: Perception, Technology, and Applications," in Proceedings of the IEEE, vol. 101, no. 9, pp. 2093-2104, Sept. 2013, doi: 10.1109/JPROC.2012.2221071.

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• Abstract
  • vibrotactile display 기술과 응용을 review한 논문이다.
  • human vibrotactile perceptual의 기능을 설명한다.
  • 상용 vibrotactile 엑추에이터의 주요 유형을 설명한다.
  • monolithic & localized vibrotactile display 구축 방법을 설명한다.
  • 물리적 객체 속성 표시에서 vibrotactile media content 방송에 이르는 응용분야에서 모범적인 vibrotactile display system을 식별한다.

• Vibrotactile Perception
  • 1) Four-channel theory
    • vibrotactile perception에서 가장 확립된 framework 중 하나이다.
    • glabrous(non-hairy) human skin은 4가지 타입의 mechanoreceptors를 포함한다(sensory cells는 skin deformation을 detect하는 것).
    • 4가지 타입의 touch-sensing channels는 반응하는 기계적 자극의 유형이 다르다
    
  • 2) Single body site
    • tactile rendering에서 가장 단순한 situation은 피부의 한 site를 자극하는 것이다.
    • 여기서 첫 번째 perceptual property를 고려하기 위한 perceptibility는 유저가 vibrotactile cue가 렌더링 되는 것을 느낄 수 있는가 이다.
    • 일단 자극이 인지적으로 인식될 수 있다는 것이 알려진 후에, 질문은 ‘유저가 디스플레이 된 다른 vibrotactile cue 간의 차이를 구별 할 수 있는가’ 이다.
    • 그 다음 인지적인 질문은 ‘특정한 vibrotactile cure를 유저가 얼마나 세게 느끼는가’ 이다.
    • 다른 중요한 질문은 ‘유저가 vibrotactile cue들의 타이밍을 얼마나 잘 판단하는가’ 이다.
    • 마지막으로 ‘vibrotactile cue가 다른 perceptual effect들을 이끌어낼 수 있는가’ 이다.

• 3) multiple body sites
  • 사람의 중추신경계는 전신에 가해지는 tactile stimulus의 위치를 정확하게 register할 수 있다.
  • 이 stimulation은 cue의 방향에 있어 사람의 집중을 쉽게 사로잡고 이끈다 - 예를 들어, 오른쪽 어깨의 single tap은 대개 사람들을 오른쪽으로 돌아가게 만든다.
  • 이러한 body postion과 egocentric orientation간의 자연스러 map은 tactile display(multiple body sites를 자극하는)에 있어 좋은 자산이다.
  • 이런 장점을 exploit하기 위해 디자이너는 이해할 필요가 있다 : ‘유저가 신체에서 인접한 위치에 적용되는 vibrotactile cue들을 얼마나 잘 구별할 수 있는가’
  • 이 주제에 대한 두 번째 질문 : ‘유저는 vibrotactile 자극의 공간적, 시간적 패턴 동안 무엇을 인식할 것인가’

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• 4) Active and passive touch
  • 마지막 고려해야 할 중요한 요소는 touching과 being touched의 차이이다.
  • passive touch : tactile stimulus는 유저의 active motor involvement없이 유저에게 transmit된다.
  • active touch : 유저의 exploratory한 움직임에 반응하여 tactile stimulus가 생성되는 상황을 의미한다.
• Vibrotactile Actuators
  • 1) Linear Electromagnetic Actuators
  • 2) Rotary Electromagnetic Actuators
  • 3) Nonelectromagnetic Actuators

출처 : S. Choi and K. J. Kuchenbecker, "Vibrotactile Display: Perception, Technology, and Applications," in Proceedings of the IEEE, vol. 101, no. 9, pp. 2093-2104, Sept. 2013, doi: 10.1109/JPROC.2012.2221071.

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• Vibrotactile Displays
  • 1) Monolitic Vibrotactile Displays
  • 2) Localized Vibrotactile Displays
• Applications : physical information delivery
  • 1) Material Properties
  • 2) Contact Location
• Applications : abstract information delivery
  • 1) Communication
  • 2) Navigation
  • 3) Mobile Devices
  • 4) Vehicles
• Applications : multimedia
  • 1) Authoring
  • 2) Modeling and Compression
  • 3) Broadcasting
• Conclusions
  • Vibrotactile rendering은 자연스럽고 직관적이며 풍부한 정보를 상대적으로 낮은 복잡성과 적은 비용으로 표현하는데 탁월하다.
  • actuator - user skin간 기계적 연결의 중요성과 actuator를 vibrotactile display로 전환하기 위한 2가지 접근 방식 지침
  • 물리적, 추상적 정보를 전달하고 멀티미디어의 3가지 광범위한 영역에서 잘 실행되는 vibrotactile display와 rendering system을 보여주는 방향
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