Arm запатентовала метод снижения укачивания в XR с помощью ультразвука

Недавно выданный компании Arm патент описывает систему, устанавливаемую на голове пользователя, которая анализирует движение в изображениях, поступающих на дисплей, а затем передаёт управляющие сигналы на ультразвуковые преобразователи. Они предназначены для стимуляции вестибулярной системы пользователя и управления его ощущением равновесия.

Основная идея заключается в том, чтобы уменьшить дискомфорт, головокружение и симптомы укачивания, которые, согласно описанию в заявке, возникают из-за несоответствия между тем, что пользователь видит, и тем, какие сигналы о движении получает его система равновесия.

Патент под названием «Method for minimising motion sickness for head-mountable extended reality» («Метод минимизации укачивания для носимых на голове систем расширенной реальности») впервые был подан в США 24 июля 2023 года, а официально выдан 16 июня 2026 года.

Arm, являющаяся дочерней компанией SoftBank, — это компания, занимающаяся разработкой архитектур и технологий для полупроводников. Её технологии лежат в основе процессоров, используемых в большинстве современных мобильных устройств, включая смартфоны и XR-гарнитуры. Речь идёт в том числе о процессорах таких брендов, как Snapdragon, а также об Apple Silicon.

Когда вы слышите, что какой-либо процессор называется «основанным на архитектуре Arm» (Arm-based), имеется в виду именно технология этой компании.

В новом патенте Arm устройство, устанавливаемое на голове пользователя, сравнивает визуальное движение в последовательности отображаемых изображений с определённым пороговым значением.

Когда результат такого сравнения указывает на необходимость вмешательства, схемы обработки и управления генерируют сигналы для нескольких преобразователей, которые стимулируют вестибулярную систему пользователя.

Если выразиться проще: если виртуальный мир визуально движется таким образом, который может конфликтовать с ощущением движения пользователя, система должна отреагировать через сенсорную систему, отвечающую за равновесие.

Заявка конкретно рассматривает использование низкоинтенсивного сфокусированного ультразвука (LiFU — Low-intensity Focused Ultrasound) и ультразвуковых преобразователей.

В одном из описанных сценариев небольшое визуальное движение влево сопоставляется с соответствующим физическим ощущением движения влево. При более сильном визуальном движении система использует большую силу акустического излучения, чтобы стимулировать вестибулярную систему таким образом, чтобы ощущение соответствовало визуальному движению.

В патенте также описываются массивы, содержащие один или несколько преобразователей для каждого уха. При этом потенциально может использоваться технология формирования ультразвукового луча (beamforming) для воздействия на конкретные участки внутреннего уха.

Вестибулярная стимуляция — не единственный предлагаемый в патенте способ реагирования системы.

Описанная система также может попросить XR-приложение:

• уменьшить визуальное движение;
• сделать отображаемое изображение более прозрачным или постепенно его затемнить;
• добавить виньетирование по краям изображения;
• синхронизировать отображаемое движение с движением, ощущаемым пользователем.

Патент также описывает возможность основывать стимуляцию на:

• положении тела и головы пользователя;
• движении пользователя;
• заданных пользователем предпочтениях;
• сигналах, полученных от различных датчиков.

Кроме того, предлагается выполнять повторную калибровку системы, если зафиксированное движение пользователя не соответствует ожидаемому визуальному движению.

Такое сочетание методов позволяет предположить, что патент посвящён адаптивному управлению комфортом пользователя, а не какому-то одному конкретному решению.

Система потенциально может изменять:

• визуальный контент;
• физический сигнал, связанный с ощущением равновесия;
• или одновременно оба этих компонента.

Главный открытый вопрос заключается в том, сможет ли ультразвуковая система, установленная непосредственно в XR-гарнитуре, обеспечивать настолько точную и комфортную стимуляцию вестибулярной системы для разных пользователей и в различных сценариях использования XR.

Это не первый случай, когда вестибулярная стимуляция рассматривается как способ борьбы с укачиванием.

В других исследованиях предлагались подходы, основанные на электрической стимуляции, а не на ультразвуке.

Однако на сегодняшний день ни одно коммерчески доступное XR-устройство не оснащено системой прямой стимуляции вестибулярной системы.