Effect of vibration frequency mismatch on apparent tactile motion

Kasaei, Shirin (2021). Effect of vibration frequency mismatch on apparent tactile motion. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Vibrotactile feedback is increasingly common in our daily life. This growth in haptic feedback usage has produced a demand for higher quality feedback that improves users’ experience when they communicate with different devices. The experience of sophisticated haptic feedback could further improve when more than one haptic devices are used simultaneously. A combination of different haptic devices could for example make it possible to feel illusions such as apparent tactile motion and phantom tactile sensations. The apparent tactile motion illusion, in particular, allows the perception of a continuously moving stimulus when two or more non-moving stimuli are produced with specific timing and distance intervals. This illusion could for example create a sensation of flow between multiple haptic devices, such as between a smartwatch and a handheld controller. Questions arise, however, when the haptic devices used are not designed to operate together, as may be the case for commercial products. How does a mismatch in the resonant frequency of two actuators affect the detection of tactile illusions, and more specifically apparent tactile motion? Does this illusion break down as the frequency mismatch increases?

While perceptual illusions have been investigated for more than a century, most studies that investigate the influence of parameters on motion perception have assumed that the actuators used at two body locations are identical and therefore produced vibrations with the same amplitude and frequency. We ran two experiments to investigate the effect of mismatching vibratory frequency on the perception of apparent tactile motion. We asked participants to judge the tactile motion direction while the frequency was mismatched, the perceived intensity was normalized, and the distance between actuators and timing parameters were fixed. We simulated having actuators with different properties by changing the frequency and amplitude of the vibration pulses produced by a wide-band actuator. We varied frequencies in a range from 50 to 250 Hz and adjusted the amplitude to normalize the perceived intensity. The results suggest that the apparent tactile motion illusion is robust to mismatches in resonant frequency of actuators and that it can therefore be used with haptic devices manufactured with different specifications.

Titre traduit

Effet de la disparité en fréquence vibratoire sur le mouvement tactile apparent

Résumé traduit

La rétroaction vibrotactile est du plus en plus présente dans notre vie courante. Cette croissance de la rétroaction haptique a engendré une exigence de rétroaction de qualité supérieure améliorant ainsi l’expérience des utilisateurs dans leur communication avec différents dispositifs. L’expérience d’un retour haptique sophistiqué peut encore être améliorée par l’utilisation simultanée de plusieurs dispositifs haptiques. Une combinaison de différents dispositifs haptiques pourrait également favoriser la perception d’illusions telles que le mouvement tactile apparent et la sensation tactile fantôme. L’illusion du mouvement tactile apparent, en particulier, permet la perception d’un mouvement continu d’un stimulus en présence d’au moins deux stimuli immobiles produits à des intervalles de temps et de distance spécifiques. Cette illusion pourrait par exemple créer une sensation de flux entre de multiples dispositifs haptiques, tel qu’une montre intelligente et une manette. Des questions se posent, cependant, lorsque les dispositifs haptiques utilisés ne sont pas conçus pour opérer ensemble, tel qu’il peut arriver avec des produits commerciaux. Comment un décalage de la fréquence de résonance de deux actionneurs peut-elle influencer la détection des illusions tactiles, et plus spécifiquement le mouvement tactile apparent? Cette illusion disparaît-elle lorsque la non-concordance des fréquences croît?

Bien que les illusions perceptuelles aient été investiguées depuis plus d’un siècle, la plupart des études portant sur l’influence de paramètres sur la perception des mouvements ont considéré que les actionneurs utilisés à deux endroits du corps étaient identiques et produisaient donc des vibrations de même amplitude et de même fréquence. Nous avons donc conduit deux expériences pour étudier l’effet d’un décalage de la fréquence vibratoire sur la perception du mouvement tactile apparent. Nous avons demandé aux participants de déterminer la direction du mouvement tactile alors que la fréquence était décalée, l’intensité perçue était normalisée, et la distance entre les actionneurs et les paramètres de synchronisation étaient fixes. Nous avons simulé la présence d’actionneurs aux propriétés différentes en modifiant la fréquence et l’amplitude des impulsions de vibration produites par un actionneur à large bande. Nous avons fait varier les fréquences de 50 à 250 Hz et adjusté l’amplitude pour normaliser l’intensité perçue. Les résultats suggèrent que l’illusion de mouvement tactile apparent est robuste aux disparités des actionneurs de vibration et qu’elle peut donc être utilisée avec des dispositifs haptiques fabriqués avec des spécifications différentes.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of a master’s degree with thesis in software engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 71-76).
Mots-clés libres:	haptique, mouvement tactile apparent, illusion, fréquence
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Lévesque, Vincent
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	05 avr. 2022 18:49
Dernière modification:	05 avr. 2022 18:49
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2950

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