VR 냄새, 온도 감지

냄새를 온도로 바꾸는 VR 시스템

사진 : 시카고 대학교

냄새는 가상현실에서 온도감각을 전달하는 효율적이고 효과적인 방법이 될 수 있다.

냄새 없는 화학물질을 코로 전달함으로써, 이 시스템은 다른 온도를 느끼게 할 수 있다.

인터넷을 통해 냄새를 보내고 싶은 연구자들
캐나다의 Université de Sherbrooke의 연구원들은 모든 종류의 일을 도와줄 수 있는 허리 달린 유압 팔을 개발했다.
벽을 뚫고 들어가는 로봇 제3의 팔
가상현실은 지난 몇 년간 정말 좋아졌지만, 몇 가지 예외를 제외하면, "현실" 부분은 결국 시각과 소리에 제한된다. 헤드셋을 쓰고, 헤드폰을 꽂고, 그게 네 경험이야. 우리의 나머지 감각들은 대개 완전히 합리적인 기술적 이유로 소외된다. 예를 들어, 거대한 미스터리 박스에 손을 넣고 그대로 놔두거나 (최근에는) 훨씬 비싼 로봇팔에 부착된 값비싼 장갑을 끼는 한 VR에서 촉각과 온도감각을 완전히 느낄 수 있다.

맞춤형, 실용적인 VR 같은 경우에는 괜찮겠지만, 게임에 필요한 몰입형 VR 같은 경우에는 필요한 하드웨어에 제약을 받지 않는 것이 중요하다. 즉, 추가적인 감각적 차원을 추가하는 것이 훨씬 더 많은 에너지를 공급해야 하고 어딘가에 매달려 있다.

예를 들어 VR에서 온도 감성을 재현하기 위해, 고투 하드웨어는 펠티에 소자가 되어, 부착된 모든 것을 열전 가열 및 냉각할 수 있다. 그들은 충분히 잘 작동하지만, 전력에 굶주려 있어서 배터리에 의존하면서 장기간 사용하기에는 실용적이지 않다. 그리고 열등과 같은 다른 VR 온도 솔루션은 더 나쁘다.

시카고 대학의 연구원들이 VR에서 다른 온도감각을 만들어낼 수 있는 훨씬 더 전력효율적인 방법을 고안해 냈고, 얼굴을 해킹해서 그렇게 해냈다. 코의 삼차신경에 접근하기 위해 매우 특정한 화학물질을 사용함으로써, 그것들은 당신이 어떤 냄새를 맡고 있다는 것을 전혀 깨닫지 못한 채 냄새를 통해 당신을 뜨겁고 차갑게 느끼게 할 수 있다.

당신의 삼차 신경은 당신의 얼굴에서 뇌로 감각 정보를 전달한다.
삼차 신경은 당신의 뇌를 얼굴의 대부분과 연결하고, 그것은 냄새와 온도를 포함한 많은 감각 정보를 전달한다. 실제 온도 감지 메커니즘은 과도 수용체 전위(TRP) 이온 채널에서 비롯되며, 이러한 채널 중 일부는 정확히 어떻게 작동하는지 건너뛸 수 있지만, 중요한 것은 이러한 TRP 채널 중 일부가 피부 온도나 특정 종류의 에어로졸화 화학물질에 의해 촉발될 수 있다는 것이다. 이런 경험을 직접 경험해 보셨을 겁니다. 페퍼민트 냄새를 맡으면 차갑게 느껴지는데, 페퍼민트 속의 멘톨이 25℃ 이하의 온도와 멘톨 모두에 반응하는 TRPM8이라는 삼차신경에 수용체를 촉발시키고 있기 때문이다. 사물의 다른 쪽 끝에는 캡사이신(고추에서 찾을 수 있는 것)이 TRPV1 수용체를 트리거하는데, TRPV1 수용체 역시 42℃ 이상의 온도에 반응한다. 그것이 핵심이다: 온도나 화학 물질에 의해 유발될 수 있지만, 뇌에 동일한 온도 감각 메시지를 보내는 하나의 수용체. 연구진은 이를 '지각적 이중성'이라고 설명하는데, 이런 화학물질 중 하나를 에어로졸라 코로 부풀리면 온도 변화를 느끼게 된다.

"우리의 시스템은 온도를 전혀 변화시키지 않고, 코로 화학물질을 방출하는 것만을 하고 있다."
냄새는 온도감각을 유발할 수 있지만, 가상현실에서는 VR 사용자가 항상 독특한 냄새를 맡는다면, 체온을 전달하고 싶을 때 그렇게 큰 효과를 거두지는 못할 것이다. 다행히도, 순수한 캡사이신은 사실 그 자체로는 아무 냄새도 나지 않기 때문에, 냄새를 맡을 수 있고, 삼차신경에 TRPV1 수용체를 작동시킬 수 있고, 얼굴에서 뜨거운 감각을 느끼지만, 어떤 냄새도 감지하지 못한다. 첫 번째 작가인 재스 브룩스는 "온도 감각은 대부분 얼굴에 국소적이고 확실히 호흡과 관련이 있다"고 그들에게 따뜻한 느낌을 묘사해 달라고 부탁했을 때 우리에게 말했다. 아무 냄새도 나지 않았지만 잠시 햇빛에 얼굴이 따뜻해지는 것 같은 따뜻함이 느껴졌다"고 말했다.

멘톨은 매우 강력하고 독특한 냄새를 가지고 있기 때문에, 연구원들은 대신 유칼립톨을 사용하여 TRPM8 수용체를 활성화하려고 시도했다. 유칼립톨은 또한 감지할 수 있는 냄새를 가지고 있지만, 브룩스가 설명한 것처럼 훨씬 덜 독특하다: "유칼립톨의 경우, 효과는 훨씬 더 강렬했다: 퍼프를 들이마시는 것이 시원하고 신선한 공기를 들이마시는 것처럼 느껴졌다.

브룩스는 유칼립톨과 함께 나오는 냄새를 관리하는 몇 가지 다른 방법이 있다고 말한다. 이상적으로, 그들은 캡사이신처럼 작용하는 화학물질을 찾을 수 있을 것이다. 그리고 이실린과 같은 몇몇 후보자들은 TRPM8을 멘톨보다 2배 이상 강력하게 촉발시킬 수 있는 합성 화학물질이다. 가상현실 자체를 활용해 가상현실(VR)에서 일어나는 사건에 걸맞는 더욱 강력한 냄새로 가려 냄새를 위장하는 옵션도 있다.

만약 그 어떤 것도 충분하지 않다면, 연구원들은 분홍색 냄새라고 불리는 일종의 핵 옵션을 개발했다. 분홍색 냄새는 흰색 소음과 비슷한 분홍색 소음과 유사하며, 그 중 한 가지 실제적인 사용은 정적을 생성하여 다른 소음을 흡수하는 것이다. 백색 소음은 본질적으로 무작위 소음인 반면 분홍색 소음은 각 옥타브에 동일한 양의 에너지가 존재하도록 균형을 맞춘 무작위 소음이다(좀 더 깊이 있게 들리게 한다). 분홍색 냄새는 사용자가 인식할 수 있는 다른 냄새를 익사시키기 위해 식별 불가능한 냄새의 균형 잡힌 소음을 사용하여 분홍색 소음이 소리에 어떤 역할을 하는지를 냄새에 대해 시도한다. 브룩스는 "이것은 혼란스러운 느낌"이라며 "정확히 이것이 성취하기 위해 고안된 것"이라고 말했다. 당장 어떤 냄새를 맡을 수는 있지만, 우리(저술가)는 멘톨로 해봐도 후각 소음 때문에 어떤 냄새인지 정확히 알아채기 어려웠다고 말했다.

냄새 전달 시스템은 배터리가 포함된 100g이 조금 넘는 작은 체격이다. 일반 펠티에 원소보다 20~50배 적은 0.25W의 전력만을 사용한다. "전력 효율이 모든 것"이라고 브룩스는 말한다. "궁극적으로, VR/AR에 대한 모든 종류의 새로운 모달리티는 모바일/무속 컨텍스트에서 실현 가능한 경우에만 성공할 수 있다. 휴대할 수 있는 온열 체험을 하려면 이 장치가 전력 효율이 좋아야 한다." 3개의 1mL의 액체는 거의 6시간 동안 지속된 온도 변화를 지속하며, 6초마다 사용자 코 쪽으로 원자화된 퍼프를 전달한다. 이 비디오가 실제로 어떤 모습인지 보여 준다.

이러한 기기의 반복은 고온과 저온의 불연속 수준을 만들 수 있으며, 화학 물질의 퍼프 주파수를 변경하여 강도를 변화시켜 사용자가 화합물을 더 자주 또는 덜 자주 흡입하게 한다. Brooks는 더 강한 온도 감성을 만들어낼 수 있는 더 다양한 합성 화합물과 함께 그들이 탐구하고자 하는 다른 온도 레벨에 대해 인코딩하는 다른 TRP 채널이 있다고 우리에게 말한다. 연구원들은 또한 전기 자극을 통해 이러한 채널을 활성화할 수 있는 방법이 있는지, 그리고 만약 그렇다면, 그들이 신체의 다른 곳에 있는 TRP 채널에 접근할 수 있는지에 대해서도 생각하고 있다.

재스 브룩스, 스티븐 네겔스, 시카고 대학의 페드로 로페즈의 "트리 거널 기반의 온도 착각"은 이곳 온라인에서 볼 수 있다. 그리고 냄새, 맛, 온도가 인간과 컴퓨터의 상호작용에 어떻게 사용될 수 있는지에 관심이 있다면, 브룩스와 다른 연구자들은 6월 30일 화요일 무료 온라인 심포지엄에서 그들의 인간과 컴퓨터의 상호작용 작업을 발표할 것이다.

By Evan Ackerman