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浙江理工大学虚拟现实实验室简介
杨文珍
    杨文珍,男,博士,教授,机械设计及理论专业硕导,控制工程专业硕导,计算机应用技术专业硕导。浙江大学机械设计及理论专业硕士,浙江大学CAD&CG国家重点实验室计算机科学与技术专业博士,浙江大学控制科学与工程流动站博士后出站,美国乔治梅森大学访问学者。
长期致力于人机交互、机器人和虚拟现实领域的研究,在盲文点显器、计算机触觉、计算机嗅觉、灵巧机械手、运动健康等方面,形成了研究特色。
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2015 中国文物报刊登了实验室在虚拟嗅觉方向的研究成果
时间:2015-09-09 08:54:52    浏览次数:1298        

中国文物报刊登了实验室在虚拟嗅觉方向的研究成果

虚拟嗅觉技术 唤醒历史的记忆

中国文物报 2015年9月8日 

http://www.ccrnews.com.cn/plus/view.php?aid=58020

新兴技术的创新可谓日新月异,正在深刻地改变着我们的工作和生活方式,也给博物馆的发展带来广泛而深远的影响。目前在博物馆互动体验中,广泛应用的声、光、电、影等技术,已经可以让参观者通过视觉和听觉感知文物和历史。然而,参观者还无法通过嗅觉感知文物的气味。气味是文物藏品不可分割的组成部分,不仅真实记录了事物的本身,反映了历史的真实,还可以把观众的思绪带到不同的时间和空间,激发埋藏在深处的记忆。

  虚拟嗅觉技术让观众在看到文物的同时,闻到文物的逼真气味,从而对文物产生更深层次的感受和理解,弥补目前国内外嗅觉感知文物的缺失,增强博物馆展览的感知性、沉浸性、交互性和构想性,满足观众对博物馆文物多种感知交互体验的需求。

  什么是虚拟嗅觉技术

  虚拟嗅觉技术是指人们与虚拟环境的人机交互过程中,虚拟环境可让人们闻到逼真的气味,使人们沉浸在此环境中,并能与此环境直接进行自然的互动及产生联想。

  虚拟嗅觉技术可广泛应用于工业、医学、教育、娱乐、生活和军事等领域,发挥着其它感知不可替代的作用。在军事领域,通过模拟战争的“气味环境”模拟器训练新兵,可以让新兵闻到空气中弥漫着火药的味道,使新兵能更快地适应实战环境。在电影领域,气味电影院可以让观众根据影片中的不同画面闻到不同的气味,让观众有身临其境的全新体验。在游戏领域,可以根据游戏情节模拟游戏环境中的气味。

  博物馆互动体验中的虚拟嗅觉技术研发

  在国家863计划、国家自然科学重点基金和浙江省自然科学基金的资助下,浙江理工大学虚拟现实实验室和上海尚特文化传播有限公司致力于虚拟嗅觉技术在国内外博物馆互动体验的研究和推广应用,目前已创新研发出我国具有完全独立自主知识产权的多款虚拟嗅觉生成装置。

  凸轮分度式香味生成装置(国家发明专利号ZL201210333282.8)。此装置包括转盘凸轮机构、香味混合输出机构、精油混合稀释机构、香味清洗机构、端盖、外壳和底座等,采用了转盘加内嵌式凸轮机构,可实现多种气体的混合输出,设计了曲柄连杆机构和活塞的配合,既有利于密封,又容易进行香味的输出,香味清洗机构便于气体散发后残留气体的清除。

  电磁阀式香味生成装置,包括八个结构相同的香味散发装置、香味混成装置、槽形基座和气泵等,采用超声波雾化的方法,使香水滴更小,使香味喷出的效果更佳,采用了混合气管,可以呈现单一香味或者多种香味的混合,也能够适时清除残余的香味。

  步进电机驱动式虚拟嗅觉气味生成装置,已授权实用新型专利(专利号ZL2012103333 00.2),国家发明专利已公告(公告号CN1039269 41A)。此装置包括定向送气机构、定量排气机构和外壳,可以实现三种气味的生成和传输,为虚拟嗅觉感知的人机交互提供硬件支持。

  在由中国自然科学博物馆协会主办,大连自然博物馆、大连金石滩生命奥秘博物馆承办,科技馆论坛协办的2015年科普场馆主题展览高峰论坛中,上海尚特文化传播有限公司展示了步进电机驱动式虚拟嗅觉气味生成装置,系国内首次将虚拟嗅觉技术应用于博物馆互动体验,受到参会者的认可和好评。

  虚拟嗅觉技术在博物馆的需求和应用

  首先,虚拟嗅觉可以传承和传播中华独特的香道文化精髓。中国自古非常注重香道,宫廷中用焚香来显示庄严和礼遇,并写进制度;权贵将奇香作为炫耀的资本,用以互相攀比;文人则将焚香视作优雅生活的标志。然而,目前在博物馆展出的中国古代香料,与观众是完全隔离的,观众只能看到香料的形状,无法闻到香料的气味。

  其次,虚拟嗅觉可以唤醒历史的记忆。每一种文物的气味都代表了不同的历史记忆,气味的记忆与人的感受有着强烈的联系,其效果应该与照片、视频及其他记忆一样强烈。近年考古发现了很多跟香薰有关的文物,如各种熏炉及其香料,反映了古代焚香弄琴、宴乐歌舞的风雅生活。如果配上虚拟的香氛,可以让观众跨越时空,既可以悠然于书斋琴房,又可缥缈于庙宇神坛,体验那种“博山虽冷香尤存”的文化内涵,让人参之不尽、悟之深刻。例如西安首次发现金代墓葬随葬品中的古代盛酒器具梅瓶中的清澈液体,专家推测里面装的是当时的酒水。八百年前的酒水是什么味道?遗憾的是没有人知道。如果可以利用从液体中萃取的香料,采用古代酿酒业所使用的相同工艺,复原出相应的酒香,让观众闻到沁人心脾的酒香,把这些考古发现完整地展现出来,让观众看到真实的历史原貌,激发观众的想象力,揭示埋藏文物深处的人文内涵。

  第三,虚拟嗅觉可以提高博物馆的宣传力度,让观众感到好奇和惊喜,更加吸引观众的兴趣。如果博物馆有一个沉香展,广告屏不仅显示出精美的沉香藏品图片,观众在屏幕的不同位置还能闻到淡淡的幽香,从气味强度的真实变化,感受嗅觉所蕴含的精神气象,似有若无,氤氲流荡,体会超越有形世界的美感。虚拟嗅觉的宣传可以引起观众对博物馆展览的注意力,让更多的潜在观众产生极大的参观冲动。

  最后,虚拟嗅觉可以提升博物馆的竞争力。目前我国各类博物馆的数量越来越多,有的城市就有上百家大小不同的博物馆,彼此竞争也很激烈。如果采用虚拟嗅觉这种新兴技术,可以让观众感受到冷冰冰的文物藏品自身所蕴藏的生命馨香,体会到中华文化的独特魅力及其昭示的内在品格,同时也让博物馆的展览脱颖而出,提高在业界的竞争能力。

  虚拟嗅觉技术作为一项新兴技术,属于计算机、机械、测控、心理学和认知学等多学科交叉领域,具有很强的技术综合性。虚拟嗅觉应该实现气味从无到有、从有到变、从变又到无的完整循环体系,且具有便携性、交互性、实时性和集成性等特点。

  虚拟嗅觉在博物馆的应用要考虑参观者的心理和生理因素,注意嗅觉与其它感知的融合,使得参观者能够更全面、更自然地感知文物,获得更强烈的存在感和真实感。


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