Die TV-Show " Star Trek : The Next Generation" hat Millionen von Menschen die Idee eines Holodecks vorgestellt: eine immersive, realistische holografische 3-D-Projektion einer kompletten Umgebung, mit der Sie interagieren und sogar berühren können.
Im 21. Jahrhundert, Hologramme sind bereits im Einsatz in einer Vielzahl von Möglichkeiten , wie medizinische Systemen, Bildung, Kunst, Sicherheit und Verteidigung. Wissenschaftler entwickeln immer noch Möglichkeiten , Laser, moderne digitale Prozessoren und Bewegungserkennungstechnologien zu verwenden, um verschiedene Arten von Hologrammen zu erstellen , die die Art und Weise, wie wir interagieren, verändern könnten.
Meine Kollegen und ich, die in der Forschungsgruppe für biegsame Elektronik und Sensortechnologien der Universität Glasgow arbeiten, haben jetzt ein System von Hologrammen von Menschen entwickelt, die "Aerohaptik" verwenden, die mit Luftstrahlen Berührungsgefühle erzeugen. Diese Luftstrahlen erzeugen ein Gefühl der Berührung an den Fingern, Händen und Handgelenken der Menschen.
Mit der Zeit könnte dies so entwickelt werden, dass Sie einen virtuellen Avatar eines Kollegen am anderen Ende der Welt treffen und seinen Händedruck wirklich spüren können. Es könnten sogar die ersten Schritte sein, um so etwas wie ein Holodeck zu bauen.
Um dieses Gefühl zu erzeugen, verwenden wir erschwingliche, im Handel erhältliche Teile, um computergenerierte Grafiken mit sorgfältig gerichteten und kontrollierten Luftstrahlen zu kombinieren.
In gewisser Weise geht es einen Schritt über die aktuelle Generation der virtuellen Realität hinaus, bei der normalerweise ein Headset für 3D-Grafiken und intelligente Handschuhe oder Handheld-Controller für haptisches Feedback erforderlich sind, eine Stimulation, die sich wie eine Berührung anfühlt. Die meisten auf tragbaren Geräten basierenden Ansätze beschränken sich auf die Steuerung des angezeigten virtuellen Objekts .
Die Steuerung eines virtuellen Objekts vermittelt nicht das Gefühl, das Sie erleben würden, wenn sich zwei Personen berühren. Das Hinzufügen einer künstlichen Berührungsempfindung kann die zusätzliche Dimension liefern, ohne dass Handschuhe getragen werden müssen, um Objekte zu erfühlen, und fühlt sich so viel natürlicher an.
Verwenden von Glas und Spiegeln
Unsere Forschung verwendet Grafiken, die die Illusion eines virtuellen 3D-Bildes vermitteln. Es ist eine moderne Variation einer Illusionstechnik aus dem 19. Jahrhundert, die als Pepper's Ghost bekannt ist und die viktorianischen Theaterbesucher mit Visionen des Übernatürlichen auf der Bühne begeisterte.
Das System verwendet Glas und Spiegel, um ein zweidimensionales Bild ohne zusätzliche Ausrüstung im Raum schweben zu lassen. Und unser haptisches Feedback entsteht aus nichts als Luft.
Die Spiegel unseres Systems sind pyramidenförmig mit einer offenen Seite angeordnet. Benutzer stecken ihre Hände durch die offene Seite und interagieren mit computergenerierten Objekten, die im Inneren der Pyramide im freien Raum zu schweben scheinen. Die Objekte sind Grafiken, die von einem Softwareprogramm namens Unity Game Engine erstellt und gesteuert werden, das häufig verwendet wird, um 3D-Objekte und Welten in Videospielen zu erstellen.
Direkt unter der Pyramide befindet sich ein Sensor, der die Bewegungen der Hände und Finger des Benutzers verfolgt, und eine einzelne Luftdüse, die Luftstrahlen auf sie richtet, um komplexe Berührungsempfindungen zu erzeugen. Das Gesamtsystem wird durch elektronische Hardware gesteuert, die so programmiert ist, dass sie Düsenbewegungen steuert. Wir haben einen Algorithmus entwickelt, der es der Luftdüse ermöglicht, mit geeigneten Richtungs- und Kraftkombinationen auf die Bewegungen der Hände des Benutzers zu reagieren.
Die Leistungsfähigkeit des „aerohaptischen“ Systems haben wir unter anderem mit einer interaktiven Projektion eines Basketballs demonstriert, der sich überzeugend berühren, rollen und hüpfen lässt. Das Touch-Feedback der Luftdüsen des Systems wird ebenfalls basierend auf der virtuellen Oberfläche des Basketballs moduliert, sodass die Benutzer die abgerundete Form des Balls spüren können, wenn er beim Abprall von ihren Fingerspitzen rollt, und den Schlag in ihrer Handfläche, wenn er zurückkehrt .
Benutzer können den virtuellen Ball sogar mit unterschiedlicher Kraft drücken und den daraus resultierenden Unterschied spüren, wie sich ein harter oder ein weicher Sprung in ihrer Hand anfühlt. Sogar etwas so scheinbar Einfaches wie das Springen eines Basketballs erforderte von uns harte Arbeit, um die Physik der Aktion zu modellieren und wie wir dieses vertraute Gefühl mit Luftstrahlen nachbilden könnten.
Düfte der Zukunft
Obwohl wir nicht erwarten, in naher Zukunft ein vollständiges Star Trek Holodeck-Erlebnis zu liefern, gehen wir bereits mutig neue Wege, um dem System zusätzliche Funktionen hinzuzufügen. Wir gehen davon aus, dass wir in Kürze die Temperatur des Luftstroms ändern können, damit Benutzer heiße oder kalte Oberflächen spüren können. Wir untersuchen auch die Möglichkeit, dem Luftstrom Düfte hinzuzufügen, um die Illusion virtueller Objekte zu vertiefen, indem Benutzer sie sowohl riechen als auch berühren können.
Im Zuge der Erweiterung und Weiterentwicklung des Systems erwarten wir, dass es in einer Vielzahl von Sektoren Verwendung finden wird. Es liegt auf der Hand, spannendere Videospielerlebnisse zu liefern, ohne umständliche Geräte tragen zu müssen, aber es könnte auch überzeugendere Telefonkonferenzen ermöglichen. Sie können sogar abwechselnd Komponenten zu einer virtuellen Leiterplatte hinzufügen, während Sie an einem Projekt zusammenarbeiten.
Es könnte auch Ärzten helfen, an Behandlungen für Patienten zusammenzuarbeiten , und Patienten fühlen sich stärker in den Prozess eingebunden und informiert. Ärzte konnten die Eigenschaften von Tumorzellen sehen, fühlen und diskutieren und Patienten Pläne für einen medizinischen Eingriff zeigen.
Ravinder Dahiya ist Professor für Elektronik und Nanotechnik an der University of Glasgow . Dahiyas Artikel wird von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz neu veröffentlicht. Den Originalartikel finden Sie hier .
