皮肤触觉是人类的第五感官,也是最复杂、最重要的感官,通过分布于全身皮肤上的神经细胞接受来自外界的温度、振动、湿度、纹理、形状、压力等方面的感觉,从而感知外部环境。心理物理学家认为:通过触觉能够进行有效的信息传递、感知和再现常见的艺术行为,这种能力不亚于听觉、视觉,并且在某些方面还具有不可替代的优势,但是这种能力长期以来被人们忽视。近年来,在脑科学和心理学研究领域的很多研究表明:人的某种知觉功能受到损害,感知这种知觉的脑组织或者皮质将向其他的感知功能转移;听觉残障人士可以通过视觉或触觉感知音乐。以上心理、生理和脑科学的研究结果为开展“触觉音乐感知”的研究指明了方向。与“可视音乐”类似,可以把音乐的信息特征映射到某种形式的触觉表达,形成一种“触觉音乐”。
近年来,振动触觉是研究的热点之一,在音乐感知方面的研究也引起了国内外学者的重视,学者们做了一些探讨性的研究,开发了多种“振动触觉音乐”数字乐器,通过计算机控制外部的振动装置产生特定形式的“振动触觉表达”、再现音乐特征,人们通过皮肤触觉感知音乐或者基于力触觉反馈控制虚拟环境中的乐器表演。
2007年,加拿大麦吉尔大学David M.Birnbaum等人设计了一种触觉显示装置“触觉音乐笛”,放置在装置内部的6个音圈对手指提供振动触觉,通过图形化音乐程序编辑系统Max/MSP对MIDI格式的音乐信号进行特征提取(包括音高、响度、音色和波形包络),再由特征向量控制6个音圈振动产生“触觉音乐”。
2009年,加拿大瑞尔森大学Maria Karam等人设计了一把“情感椅”,模拟人的耳蜗结构和功能,在“情感椅”椅背中放置了8通道的16个音圈(2列×8行)作为振动触觉显示元件,MIDI格式的音乐信号经过8通道的声卡信号处理、特征提取,然后控制8通道的音圈振动,人坐在情感椅上,背部皮肤感知“触觉音乐”,实验结果表明“情感椅”分辨率高,能够让听觉残障人士感知音乐,并且能够初步体验音乐的情感特征。
2010年,浙江大学姚琳等人为听觉残障人士设计了一双“触觉音乐鞋”,上位机通过蓝牙接口控制安装在鞋子内部的振动触觉装置(由3个振动马达提供振动执行元件),MIDI音乐的节拍通过3个马达振动的时序和强度共同反映,旋律由马达振动的频率体现,“触觉音乐鞋”较好地满足了听觉残障人士跳舞的需求。(www.xing528.com)
2013年Hwang等人设计了一种双频段的振动执行元件,提取WAV格式音乐的特征,控制振动执行元件产生振动音乐,振动单元可以产生二维的机械振动,与音圈产生的一维振动触觉音乐相比较,基于该振动音乐装置感知音乐的沉浸感更强烈。
以上研究都是基于“振动触觉”产生的触觉音乐,但是“热触觉”作为触觉感知的另一个重要通道,在音乐感知方面的功能还没有被充分开发和利用。与“振动触觉”相比,国内外学者对“热触觉”的研究相对较少,并且“热触觉”的研究大多局限于热触觉的生理特性、热触觉的感知机理、热触觉感知模型、热触觉辅助力触觉再现、热触觉显示装置与材质识别等方面的研究。
近年来的研究表明:“热触觉”能够应用于遥操作、远程再现和游戏等领域;通过热触觉感知与复现,“热触觉”在某种程度上能够辅助或替代人的视觉和听觉感知,增强人在认知过程和情感体验中的真实感和沉浸感。“热触觉”是否能够与振动触觉类似,把热触觉应用于音乐感知;能否基于“热触觉”设计音乐感知接口与装置,增强体验音乐的沉浸感,这将在本书的后面章节进行阐述。
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