Tikri 3D holograma, kurią galite paliesti

Introduction: true 3D holograms you can touch

Navaros valstybiniame universitete (UPNA) dirbanti mokslininkų komanda pristatė tūrinio vaizdavimo sistemą, kuri kuria tikrus 3D vaizdus, plūduriuojančius ore ir—kas ypač svarbu—leidžiančius žmonėms tiesiog įsikišti rankomis ir manipuliuoti tais objektais. Projekto vadovė dr. Elodie Bouzbib ir pagrindinis tyrimų vadovas Asier Marzo vadovavo daugiadisciplininei grupei, sukūrusiai prototipą FlexiVol: jis sujungia labai greitą projekciją su elastingais optiniais difuzoriais, suteikiančiais galimybę saugiai ir be galvos užsidėjimo ar AR akinių tiesiogiai liesti mid‑air hologramas.

How FlexiVol works: optics, motion, and elastic diffusers

Tūriniai ekranai generuoja tikrus 3D vaizdus greitai rody-dami daug 2D sluoksnių skirtinguose aukščiuose, o regėjimo išlikimas sujungia juos į vieną tūrinį objektą, matomą iš įvairių kampų. FlexiVol naudoja projektorių, gebantį rodyti tūkstančius kadrų per sekundę, sinchronizuotą su greitai svyruojančia plokštele—difuzoriumi. Skirtingai nuo įprastų sistemų, kurios pasikliauja kietais difuzoriais, galinčiais lūžti ar sužeisti vartotoją, FlexiVol vietoje jų taiko elastingas, deformuojamas medžiagas.

Elastic diffusers and real‑time correction

Elastingieji difuzoriai leidžia pirštams ir rankoms saugiai įspausti arba deformuoti ekrano paviršių ir pasiekti vidų atvaizduojamo tūrio. Kadangi medžiaga keičia formą, kai ją spaudžia, komanda sukūrė momentinę vaizdo korekciją, kompensuojančią mechaninius pokyčius ir optinę iškraipymą. Sistema išmatuoja kelių difuzorių mechanines ir vizualines savybes ir realiu laiku koreguoja projektuojamus sluoksnius, todėl holograma išlieka geometriškai tiksli net ir tada, kai paviršius lenkiasi.

Product features and technical highlights

• Tikras 3D tūrinis atvaizdavimas, matomas be galvos įrenginių ar akinių.
• Elastinis optinis difuzorius, sukurtas saugiam tiesioginiam paliesti tipo sąveikavimui.
• Aukšto kadrų dažnio projekcija, sinchronizuota su difuzoriaus judesiu, kad būtų sukurtas vientisas ore plūduriuojantis tūris.
• Realiojo laiko deformacijos kompensacija, taisanti elastingų medžiagų sukeltus vaizdo iškraipymus.
• Sąveikos dizaino galimybės palaiko natūralius gestus: gniaužimą, tempimą, pritaikymą ir braižymą.

Comparisons: FlexiVol vs. existing volumetric displays

Komerciniai tūriniai prototipai, kuriuos vysto tokios įmonės kaip Voxon Photonics ar Brightvox, sukuria įtikinamus mid‑air vaizdus, tačiau dauguma jų neleidžia įkišti rankos į ekraną nepatiriant optinio paviršiaus pažeidimo rizikos. FlexiVol išsiskiria savo sąveika: naudojant tamprius difuzorius ir dinaminę vaizdo korekciją, sistema leidžia tiesiogines, paliesti primenančias manipuliacijas, kurios jaučiasi natūraliai—panašiai kaip tempimas ar graibstymas išmaniojo ekrane, bet trijų dimensijų erdvėje.

Advantages and performance

Tyrėjų teigimu, tiesioginė sąveika su FlexiVol leidžia greičiau ir tikslingiau atlikti užduotis, tokias kaip objektų pasirinkimas, prijungimas ar braižymas, palyginti su netiesioginiais valdymo įrenginiais, pavyzdžiui, 3D pele. Natūrali manipuliacija išnaudoja žmogaus stereoskopinį regėjimą ir motorinius gebėjimus, gerina erdvinį suvokimą ir suteikia intuityvų virtualių objektų valdymą. Taip pat pagerėja saugumas ir ilgaamžiškumas, nes elastingi difuzoriai atlaiko smūgius ir lankstymą be katastrofiškų gedimų.

Use cases and market relevance

FlexiVol turi plačią pritaikymo sritį: švietimas, dizainas, muziejų ekspozicijos, bendradarbiavimo darbo srautai ir produktų vizualizacija. Klasėse ar techninio rengimo metu studentai galėtų rankomis išardyti ir vėl surinkti virtualius variklius ar anatominius modelius. Muziejai galėtų diegti interaktyvias instaliacijas, kur lankytojai priartėja, paima ir apžiūri 3D hologramomis atvaizduotus eksponatus. Inžinerijos ar medicinos komandos galėtų naudotis bendrinamais mid‑air ekranais grupiniam peržiūrėjimui be VR galvos apdangalų, leidžiančiais keliems vartotojams vienu metu natūraliai gestais valdyti turinį.

Sample applications and interaction examples

Komanda demonstravo kelias prototipo programėles, kad parodytų FlexiVol sąveikos galimybes: virtualus augintinis, reaguojantis į glostymą ir laikymą, peizažo redaktorius, kuriame vartotojai formuoja reljefą pirštais, ir objektų manipuliacijos scenarijai, pavyzdžiui, kubo paėmimas tarp nykščio ir smiliaus jo judinimui bei sukimui. Taip pat parodyti kūrybiniai gestai, tokie kaip kojų žingsnių imitavimas naudojant pakaitinius pirštus ant paviršiaus.

Why this matters for the future of display technology

Tiesiogiai manipuliuojami tūriniai ekranai, kaip FlexiVol, užpildo tarpelį tarp pasyvių 3D vizualizacijų ir visiškai įtraukiančių VR sistemų. Pašalinus poreikį dėvėti galvos įrenginius ir suteikus natūralią jutiklinę sąveiką, tokie ekranai gali pagreitinti priėmimą viešose erdvėse, švietime ir profesionaliuose kontekstuose, kur svarbi bendrinama ir iš karto prieinama 3D informacija. FlexiVol pabrėžia, kaip medžiagų inovacijos kartu su aukštos spartos projekcija ir skaičiavimų korekcija gali atverti saugią ir apčiuopiamą holografinę sąveiką.

What’s next

Ateities darbai bus skirti medžiagų parinkčių tobulinimui, didesnei raiškai ir ryškumui padidinti bei sąveikos technikų ir kūrėjams skirtų programinės įrangos įrankių plėtrai. Kai technologija brandinsis, galima tikėtis geresnių komercinių dizainų, optimizuotų patikimumui, kainai ir masteliui—atidarant kelią tikroms 3D hologramoms, kurias galite paimti savo rankomis.