颠覆体验！虚拟嗅觉交互技术

虚拟嗅觉是虚拟现实系统的重要组成部分，它能够使人们在虚拟环境里闻到逼真的气味，可极大地增强虚拟环境里的感知性、沉浸性和交互性。特别是虚拟嗅觉在数字博物馆、科学馆、沉浸式互动游戏和体验式教学等方面，具有其他虚拟感知不可替代的作用。

1.虚拟嗅觉相关要素

虚拟嗅觉是多学科交叉且综合性强的技术，涉及计算机、机械、传感和人类感知等多个领域。对于虚拟嗅觉应用，有三个相关要素，即人的嗅觉生理结构、气味源、虚拟环境特性。

人的嗅觉生理结构是鼻腔受某种挥发性气体物质刺激后产生的一种生理反应。绝大多数气味都是由多种气体分子组成的，其中每种气体分子会激活相应的多个气味受体，气味受体位于鼻腔上端的嗅上皮内，气味受体被激活后产生脉冲电信号，并通过“嗅小球”和大脑其他区域的信号传递组合成一定的气味模式。最终，大脑有意识地辨别和记忆不同的气味。

气味由气味源产生，扩散在空气中被人的嗅觉感知。一种物质要具有气味，首先这种物质要具有挥发性，可将它的分子释放到空气中；其次，它必须微溶于水，这样，分子才能穿过覆盖在嗅觉器官上的黏膜，从而达到刺激大脑皮层的作用。(www.xing528.com)

虚拟环境中的嗅觉研究重点是它的感官交互性、实时性和感知融合性。交互性是指当用户与虚拟环境交互时，用户与虚拟环境之间的嗅觉信息流、气味信息会影响用户的情绪、判断和行为；反之，用户的操作也可以引发虚拟环境生成不同的气味。实时性是指在虚拟嗅觉交互过程中要让用户实时感知到气味，避免嗅觉反馈延时。

2.虚拟嗅觉关键技术

（1）气味的生成和发送。虚拟环境中的嗅觉感知，首先要让气味源生成气味分子，然后把气味分子发送给用户。根据气味源的不同物理属性，需要用不同的方法生成气味分子。例如，对于固态或液态的气味源，可通过电阻丝加热等方法使其挥发出气味分子。

（2）气味的改变和驱除。气味分子具有较强的持续性和延时滞留性，难以快速散尽，这容易引发用户嗅觉的惰性及多种气味混合引起的串味问题，破坏虚拟环境的实时性和真实感。因此，虚拟嗅觉研究要关注气味改变和驱除问题。