Можно ли почувствовать запах и вкус в VR: как это работает

Картинку и звук виртуальность уже подделывает так, что мозг верит: ты стоишь на краю обрыва или в гуще боя. А что с запахом свежего хвойного леса и вкусом того яблока, которое висит перед лицом в игре? Короткий ответ: понюхать виртуальный мир уже можно, но не самим шлемом, а отдельной ароматической насадкой, а вот распробовать его на язык пока умеют только лабораторные прототипы. Ниже по-человечески разберём, как машина выдаёт запах, почему обоняние так дёргает память, отчего вкус оказался крепким орешком для инженеров и где всё это уже работает на пользу людям.

Каждую неделю разбираем виртуальную реальность без воды: как устроены форматы, что выбрать ребёнку и компании, куда идёт индустрия. Подпишись на телеграм и соцсети парка «НЕРЕАЛЬНОСТЬ» — там короткие разборы, живые кадры с площадки и анонсы.

Можно ли уже сейчас понюхать виртуальный мир?

Вкратце: да, но не через сам шлем. Обычная гарнитура рисует только картинку и звук. Чтобы к ним добавился запах, нужна отдельная ароматическая насадка или комнатный распылитель. Такие штуки существуют и продаются, просто пока это нишевые гаджеты, а не часть каждого шлема.

Запах не встроен в виртуальную реальность по умолчанию. Экран и наушники передают свет и звук — это физика, которую легко закодировать в цифру. Аромат же переносит по воздуху молекулы вещества, а молекулы из пикселей не соберёшь. Поэтому за обоняние отвечает отдельное устройство, которое хранит настоящие пахучие составы и выпускает их в нужный момент.

Такие устройства делятся на два лагеря по тому, куда они дуют:

Носимый вариант точнее: запах приходит быстро и лично тебе. Комнатный проще и дешевле, но аромат расходится по всей комнате и медленнее выветривается. Дальше разберём, что творится внутри такой насадки и почему скорость тут решает всё.

Как виртуальная реальность выдаёт запах?

Вкратце: внутри ароматической насадки лежат несколько картриджей с пахучими составами. По команде из игры устройство выпускает нужный запах — нагревом, распылением или обдувом, — а потом должно мгновенно очистить воздух, чтобы запах леса не смешался с запахом кофе в следующей сцене. Вся сложность именно в скорости выпуска и очистки.

Сердце любой ароматической системы — набор картриджей. Каждый хранит свой состав: дым, хвоя, цветы, жжёная резина. Электроника получает из виртуального мира сигнал «сейчас горит костёр» и активирует нужный картридж. Способов поднять молекулы в воздух несколько: нагреть состав до испарения, распылить микронасосом или обдуть пропитанный носитель вентилятором.

Главная головная боль тут — не выпустить запах, а вовремя его убрать. Обзор таких систем в журнале ACM Computing Surveys за 2024 год прямо называет это узким местом: прошлый аромат «залипает» в воздухе и мешается со следующим.

При переходе из сцены «лес» в сцену «кафе» запах деревьев может остаться и смешаться с запахом кофе, разрушая ощущение погружения.

• обзор Olfactory Display Designs for Virtual Reality, ACM Computing Surveys, 2024

Поэтому инженеры бьются за миллисекунды. Компания OVR Technology из Вермонта, чей носимый модуль ION собирает тысячи ароматов из нескольких базовых, заявляет впечатляющие числа: вспышка запаха длится доли миллисекунды, а переключение между ароматами занимает около двадцати миллисекунд, и очистка идёт почти без задержки. Это данные самой компании, но направление показательное: побеждает тот, кто быстрее убирает старый запах.

Ещё дальше ушла наука. Команда Городского университета Гонконга под руководством Синьгэ Юя сделала беспроводную обонятельную наклейку — гибкий пластырь на верхнюю губу под носом. Запах в нём рождается так: крохотный нагреватель плавит ароматный воск, молекулы поднимаются в нос, а стоит выключить нагрев, воск застывает и запах прекращается. В версии 2023 года, опубликованной в Nature Communications, наклейка держала около тридцати ароматов, а точность распознавания на добровольцах составила 93 процента. Через год та же группа ускорила отклик до семидесяти миллисекунд и подняла число каналов до тридцати двух.

Хочешь ощутить настоящий эффект присутствия, а не собирать дома зоопарк из гаджетов? В этом и смысл VR-парка: тебе не нужно покупать ароматические насадки и разбираться с картриджами. В парке «НЕРЕАЛЬНОСТЬ» в Казани (ТЦ XL) VR-квесты, шутер-арена и 9D-шаттл уже собраны в единый эффект из картинки, объёмного звука и физической тряски кресла — остаётся только зайти и почувствовать.

Почему запах так цепляет память и эмоции?

Вкратце: обоняние — единственное чувство с прямым проводом в те части мозга, что отвечают за эмоции и память. Сигнал от носа минует «сортировочный центр», через который проходят зрение и слух. Поэтому один запах способен мгновенно вернуть тебя в детство ярче любой фотографии. Для виртуальности это козырь: добавь правильный аромат — и мозг поверит сцене сильнее.

Тут кроется причина, по которой ради запаха вообще стоит городить огород. Молекулы аромата попадают на рецепторы в носу, сигнал идёт в обонятельную луковицу, а она напрямую связана с двумя зонами мозга — миндалиной, где обрабатываются эмоции, и гиппокампом, где живёт память. Зрение, слух и осязание сначала проходят через таламус, своего рода диспетчерскую. Обоняние эту диспетчерскую минует и бьёт по чувствам без посредников.

Отсюда знаменитый «эффект Пруста»: писатель Марсель Пруст описал, как вкус печенья, размоченного в чае, разом вернул ему целый пласт детских воспоминаний. Нейробиолог Рэйчел Херц из Университета Брауна изучает это явление и подтверждает: воспоминания, поднятые запахом, не точнее прочих, но заметно эмоциональнее и чаще уносят человека в ранний возраст.

Запах способен мгновенно запустить эмоциональный отклик вместе с воспоминанием, а наши эмоции сильно влияют на физическое самочувствие.

• Рэйчел Херз, нейробиолог, Университет Брауна (Harvard Medicine Magazine)

Именно на этой прямой связи держится вся идея запахов в виртуальности. О том, как мозг вообще собирает из картинки, звука и физических сигналов ощущение настоящего мира, мы подробно писали в разборе про эффект присутствия в VR. Запах в этой сборке — один из самых мощных, хоть и самых капризных ингредиентов.

А вкус в виртуальности вообще возможен?

Вкратце: вкус — самое трудное чувство для цифры. И вот почему: то, что мы зовём вкусом еды, на 60-80 процентов складывается из запаха, а не из работы языка. Язык различает лишь пять базовых вкусов, всё остальное дорисовывает нос. Плюс вкус — это химия, и передать его без реального вещества на языке нельзя. Поэтому вкусовые устройства пока живут в лабораториях.

Разложим по полочкам. Учёные выделяют пять базовых вкусов, которые ловит язык: сладкий, солёный, кислый, горький и умами (тот самый наваристый, мясной оттенок). Казалось бы, немного. Но полный вкус блюда — это сумма вкуса, запаха, текстуры и температуры. Отличить яблоко от груши языку не под силу: за это отвечает запах, который поднимается из ротовой полости в нос при жевании. На него приходится от 60 до 80 процентов вкусового впечатления.

Дальше упирается в физику. Картинку можно закодировать пикселями, звук — волной. А вкус работает через химическую реакцию вещества с рецепторами языка, и подделать её без химии тяжело. Обзорная работа исследователей из Оксфорда формулирует проблему прямо.

Главная трудность для виртуальной реальности сегодня — подключить обоняние и вкус, потому что оба этих чувства химические по своей природе.

• обзор Digitizing the chemical senses, Оксфордский университет

Есть обходной путь — раздражать язык не химией, а слабым током или теплом. Электрический вкус открыли ещё в 1754 году: физик Зульцер заметил кисло-металлический привкус, когда касался языка двумя разными металлами. Проблема в том, что ток даёт грязный, смазанный сигнал — чаще кислый или металлический, а вот убедительно «нарисовать» им сладкое почти нереально. Поэтому инженеры комбинируют разные фокусы.

Как учёные передают вкус без еды?

Вкратце: рабочих прототипов уже несколько. Японский «вкусовой синтезатор» собирает любой вкус из пяти гелей, как экран собирает цвет из трёх. Сингапурский «леденец» бьёт по языку током и теплом. А гонконгское устройство размером с чупа-чупс выдаёт девять вкусов через гели, которые смешиваются со слюной. Все они пока штучные, но принципы уже работают.

Самое изящное решение придумал профессор Хомэй Миясита из японского Университета Мэйдзи. Его прибор Norimaki Synthesizer, представленный в 2020 году, — это пучок из пяти гелей, каждый со своим электролитом: соль даёт солёный, глицин сладкий, лимонная кислота кислый и так далее. Приложи к языку — и почувствуешь все пять сразу. А ток отводит ненужные ионы от языка, гася лишние вкусы, и в итоге остаётся ровно тот, что нужен. Собрать любой вкус из пяти базовых — та же логика, по которой экран собирает любой цвет из трёх основных.

Другую дорожку выбрал исследователь Нимеша Ранасингхе. Его «цифровой леденец» кладёт на кончик языка два серебряных электрода. Ток вызывает кислый, солёный и горький оттенки, а нагрев и охлаждение электрода добавляют сладкий, мятный и острый. Позже он собрал «виртуальный коктейль»: бокал с электродами по кромке, аромакартриджами и подсветкой превращал простую воду в подобие сложного напитка, обманывая сразу вкус, обоняние и зрение.

Самое свежее устройство приехало снова из Гонконга. В декабре 2024 года в журнале PNAS вышла работа про носимый вкусовой «леденец» размером примерно восемь на три сантиметра и весом около пятнадцати граммов — как настоящий чупа-чупс. Внутри агарозные гели, а слабый ток гонит из них вкусовые ионы, которые смешиваются со слюной на языке. Устройство выдаёт девять вкусов, от сахара и лимонной кислоты до вишни, зелёного чая и даже дуриана. Заряда одного набора гелей хватает примерно на час.

Чтобы стало нагляднее, сведём главные прототипы в одну таблицу:

Почему запаха и вкуса до сих пор нет в каждом клубе?

Вкратце: барьеров сразу несколько. Ароматы «залипают» в воздухе и мешаются, картриджи — это расходники и вопрос гигиены, палитра запахов ограничена, а вкусовые устройства вообще требуют лизать общий электрод. Плюс регуляторы: одну известную ароматическую маску фактически похоронили правила про вдыхание испарений. Технология молодая и дорогая.

Собранные вместе, эти сложности объясняют, почему запах и вкус остаются экзотикой. Пройдёмся по главным:

1. Залипание аромата. Даже быстрые системы не всегда успевают выветрить прошлый запах, и сцены «пахнут» друг через друга.
2. Расходники и гигиена. Картриджи пустеют, их надо менять и чистить. С вкусом хуже: устройство контактирует с языком, а общий на всех электрод — это уже про санитарию.
3. Узкая палитра. Носимые насадки держат по пять запахов, лучшие научные прототипы — три десятка. До богатства реальных ароматов далеко.
4. Регуляторы. Мультисенсорную маску Feelreal, собравшую в 2019 году около 140 тысяч долларов на краудфандинге, подкосило неожиданное: раз устройство испаряет ароможидкости для вдыхания, надзорные органы приравняли его к вейпам, и на фоне запрета ароматических картриджей массовое производство встало.
5. Грязный сигнал вкуса. Ток раздражает язык смазанно, и «сладкое» через него передать честно почти нельзя.

Ни один из барьеров не смертелен, но вместе они держат технологию в статусе дорогой и штучной. Пока дешевле и надёжнее усиливать погружение проверенной связкой из картинки, объёмного звука и движения. Как работает та часть, что отвечает за звук вокруг тебя, мы разбирали в тексте про то, почему в VR звук идёт отовсюду.

Где запах и вкус в виртуальности уже приносят пользу?

Вкратце: это не только про игры. Запахи помогают лечить посттравматический стресс у военных и тренировать нос после потери обоняния. А «электрическая ложка» усиливает солёность током, чтобы люди ели меньше соли. Польза для здоровья тут заметнее, чем развлечение.

Как только появилась возможность добавить запах, у него нашлись серьёзные роли:

• Терапия травмы. В армейской программе Bravemind от Института креативных технологий Университета Южной Калифорнии ветеранов лечат виртуальной реальностью. К картинке боя подмешивают запахи — дизель, порох, гарь, — которые выдувают четыре вентилятора. В клиническом исследовании 2022 года такой метод оказался не слабее золотого стандарта терапии, а при сопутствующей депрессии работал даже лучше.
• Возвращение обоняния. После ковида миллионы людей потеряли нюх. Стандартная реабилитация — обонятельный тренинг, когда человек несколько раз в день нюхает набор ароматов. Виртуальные форматы такой тренировки уже разрабатывают, чтобы сделать её нагляднее и веселее.
• Меньше соли в тарелке. Японская компания Kirin вместе с лабораторией Миясита выпустила электрическую ложку. Слабое поле силой в доли миллиампера концентрирует ионы натрия на языке и усиливает солёность примерно в полтора раза. Еда кажется солонее без лишней соли, а это важно: японцы съедают около десяти граммов соли в день при норме Всемирной организации здравоохранения в пять.

Про то, как виртуальная реальность лечит боль и страх в клиниках, мы собрали отдельный разбор — про VR в медицине. Запах и вкус — это следующий рубеж той же истории: не развлечь, а помочь.

Частые вопросы про запах и вкус в VR

Вкратце: собрали то, что обычно спрашивают, и ответили без технического тумана.

• Пахнет ли что-нибудь в обычном шлеме? Нет. Стандартная гарнитура передаёт только картинку и звук. Запах добавляет отдельная ароматическая насадка, которую надевают сверху.
• Можно ли купить такую насадку домой? Да, есть носимые модули и комнатные распылители. Но это нишевые гаджеты со сменными картриджами, палитра запахов у них небольшая, а цена ощутимая.
• Правда, что язык можно обмануть током? Отчасти. Слабый ток и тепло вызывают кислый, солёный, отчасти сладкий оттенки. Полноценный вкус блюда так не передать, ведь большая его часть — это запах.
• Это безопасно? Научные устройства проектируют с оглядкой на безопасность: ток слабый, гели биосовместимые. Массовую ароматическую маску, наоборот, притормозили именно из-за вопросов о вдыхании испарений.
• Когда запах появится в VR-клубах массово? Пока рано. Технология дорогая и капризная, поэтому клубы усиливают погружение более надёжными средствами — объёмным звуком, тряской кресла и большой площадкой для движения.

Как почувствовать эффект присутствия, а не прочитать о нём?

Вкратце: запах и вкус в виртуальности — захватывающий рубеж, но пока лабораторный. А вот полный эффект присутствия из картинки, звука и движения доступен уже сегодня, и одна сессия в шлеме объясняет больше, чем любая статья.

Теперь ты знаешь, что понюхать виртуальный мир можно уже сейчас через ароматическую насадку, что запах бьёт по памяти напрямую, минуя мозговую диспетчерскую, а вкус пока покоряется только лабораторным гелям и слабому току. Технология запаха и вкуса ещё дозревает, зато мощное погружение собрано и ждёт тебя. Приходи в «НЕРЕАЛЬНОСТЬ» в Казани (ТЦ XL): здесь VR-квесты, шутер-арена и 9D-шаттл работают на профессиональном оборудовании, где объёмный звук и физическая тряска заставляют мозг поверить в происходящее. Забронируй сессию или отметь у нас день рождения — ярко и без организационных хлопот.

Источники

• Обзор Olfactory Display Designs for Virtual Reality (задержка, залипание и смешивание ароматов): dl.acm.org
• OVR Technology ION 3 — тысячи ароматов из базовых, скорость выпуска и очистки (данные компании): auganix.org
• Vaqso VR — носимый модуль на 5 запахов, крепление к шлему: newatlas.com
• Беспроводная обонятельная наклейка, ~30 запахов, распознавание 93%, Nature Communications 2023: nature.com, cityu.edu.hk
• Ускоренная версия — отклик 70 мс, до 32 каналов, Nature Communications 2024: pmc.ncbi.nlm.nih.gov
• Связь обоняния с миндалиной и гиппокампом, эффект Пруста, цитата Р. Херц: magazine.hms.harvard.edu
• Физиология вкуса: пять базовых вкусов, вклад запаха 60-80%: pmc.ncbi.nlm.nih.gov, en.wikipedia.org
• Digitizing the chemical senses — почему вкус и запах трудно оцифровать (цитата): ora.ox.ac.uk
• Norimaki Synthesizer — пять гелей-электролитов, Х. Миясита, CHI 2020: dl.acm.org, dezeen.com
• Цифровой леденец и виртуальный коктейль Н. Ранасингхе (ток и тепло): en.wikipedia.org
• Носимый вкусовой леденец, 9 вкусов, ~15 г, PNAS 2024: pnas.org
• Мультисенсорная маска Feelreal и её остановка из-за правил про вдыхание: uploadvr.com, roadtovr.com
• Bravemind — VR-терапия ПТСР с запахами, клиническое исследование: ict.usc.edu
• Обонятельный тренинг после потери обоняния (пост-COVID): pmc.ncbi.nlm.nih.gov
• Электрическая ложка Kirin и лаборатории Миясита — солёность в 1,5 раза током: kirinholdings.com, spectrum.ieee.org
• Норма потребления соли ВОЗ (5 г в день): who.int

Полная картина виртуальной реальности — за один заход и без своего шлема. «НЕРЕАЛЬНОСТЬ» в Казани: VR-квесты, шутер-арена и 9D-шаттл — приходи почувствовать эффект присутствия всем телом.