Program telewizyjny „ Star Trek : The Next Generation” przybliżył milionom ludzi ideę holodeksu: wciągającej, realistycznej, trójwymiarowej projekcji holograficznej pełnego środowiska, z którym można wchodzić w interakcje, a nawet dotykać.
W XXI wieku hologramy są już wykorzystywane na różne sposoby, takie jak systemy medyczne, edukacja, sztuka, bezpieczeństwo i obrona. Naukowcy wciąż opracowują sposoby wykorzystania laserów, nowoczesnych procesorów cyfrowych i technologii wykrywania ruchu do tworzenia kilku różnych typów hologramów, które mogą zmienić sposób, w jaki wchodzimy w interakcję.
Moi koledzy i ja pracujący w grupie badawczej zajmującej się giętką elektroniką i technologiami sensorycznymi na Uniwersytecie w Glasgow opracowaliśmy system hologramów ludzi używających „aerohaptyki”, tworząc uczucie kontaktu ze strumieniami powietrza. Te strumienie powietrza zapewniają uczucie dotyku na palcach, dłoniach i nadgarstkach.
Z czasem można by to opracować, aby umożliwić Ci spotkanie z wirtualnym awatarem kolegi po drugiej stronie świata i naprawdę poczuć jego uścisk dłoni. To może być nawet pierwszy krok w kierunku zbudowania czegoś w rodzaju holodku.
Aby stworzyć to uczucie dotyku, używamy niedrogich, dostępnych na rynku części, aby połączyć grafikę generowaną komputerowo ze starannie skierowanymi i kontrolowanymi strumieniami powietrza.
Pod pewnymi względami jest to krok poza obecną generację wirtualnej rzeczywistości, która zwykle wymaga zestawu słuchawkowego z grafiką 3D i inteligentnych rękawiczek lub ręcznych kontrolerów, aby zapewnić dotykowe sprzężenie zwrotne, stymulację, która przypomina dotyk. Większość podejść opartych na gadżetach do noszenia ogranicza się do kontrolowania wyświetlanego wirtualnego obiektu .
Kontrolowanie wirtualnego obiektu nie daje wrażenia, jakiego doświadczyłbyś, gdy dwie osoby się zetkną. Dodanie sztucznego wrażenia dotykowego może zapewnić dodatkowy wymiar bez konieczności zakładania rękawiczek do wyczuwania przedmiotów, dzięki czemu jest znacznie bardziej naturalny.
Korzystanie ze szkła i luster
W naszych badaniach wykorzystujemy grafikę, która zapewnia iluzję wirtualnego obrazu 3D. Jest to współczesna wariacja na temat XIX-wiecznej techniki iluzji znanej jako Duch Pieprzowy , która zachwyciła wiktoriańskich widzów wizjami nadprzyrodzonych zjawisk na scenie.
System wykorzystuje szkło i lustra, aby dwuwymiarowy obraz wydawał się unosić w przestrzeni bez konieczności stosowania dodatkowego sprzętu. A nasze dotykowe sprzężenie zwrotne jest tworzone wyłącznie z powietrza.
Lustra tworzące nasz system ułożone są w kształcie piramidy z jedną otwartą stroną. Użytkownicy wkładają ręce przez otwartą stronę i wchodzą w interakcję z wygenerowanymi komputerowo obiektami, które wydają się unosić w wolnej przestrzeni wewnątrz piramidy. Obiekty to grafika stworzona i kontrolowana przez program o nazwie Unity Game Engine, który jest często używany do tworzenia obiektów i światów 3D w grach wideo.
Tuż pod piramidą znajduje się czujnik śledzący ruchy dłoni i palców użytkownika oraz pojedyncza dysza powietrzna, która kieruje w ich stronę strumienie powietrza, tworząc złożone wrażenia dotykowe. Cały system jest sterowany przez sprzęt elektroniczny zaprogramowany do sterowania ruchami dysz. Opracowaliśmy algorytm, dzięki któremu dysza powietrzna odpowiadała na ruchy rąk użytkownika odpowiednią kombinacją kierunku i siły.
Jednym ze sposobów, w jaki zademonstrowaliśmy możliwości systemu „aerohaptycznego”, jest interaktywna projekcja piłki do koszykówki, którą można przekonująco dotykać, toczyć i odbijać. Reakcja na dotyk z dysz powietrznych z systemu jest również modulowana w oparciu o wirtualną powierzchnię piłki do koszykówki, co pozwala użytkownikom poczuć zaokrąglony kształt piłki, gdy toczy się ona z opuszków palców, gdy ją odbijają, oraz uderzenie w dłoń, gdy wraca .
Użytkownicy mogą nawet pchać wirtualną piłkę z różną siłą i wyczuwać wynikające z tego różnice w odczuwaniu twardego lub miękkiego odbicia w dłoni. Nawet coś tak pozornie prostego, jak odbijanie piłki do koszykówki, wymagało od nas ciężkiej pracy nad modelowaniem fizyki akcji i tego, jak moglibyśmy odtworzyć to znajome wrażenie za pomocą strumieni powietrza.
Zapachy przyszłości
Chociaż nie spodziewamy się, że w najbliższej przyszłości będziemy dostarczać pełny holodek Star Trek, już teraz odważnie podążamy w nowych kierunkach, aby dodać dodatkowe funkcje do systemu. Wkrótce spodziewamy się, że będziemy w stanie modyfikować temperaturę przepływu powietrza, aby umożliwić użytkownikom odczuwanie gorących lub zimnych powierzchni. Badamy również możliwość dodania zapachów do przepływu powietrza, pogłębiając iluzję wirtualnych obiektów poprzez umożliwienie użytkownikom ich wąchania i dotykania.
W miarę rozwoju i rozwoju systemu spodziewamy się, że może znaleźć zastosowanie w wielu różnych sektorach. Dostarczanie bardziej absorbujących wrażeń z gier wideo bez konieczności noszenia niewygodnego sprzętu jest oczywiste, ale może również pozwolić na bardziej przekonujące telekonferencje. Możesz nawet na zmianę dodawać komponenty do wirtualnej płytki drukowanej podczas współpracy nad projektem.
Może również pomóc klinicystom we współpracy przy leczeniu pacjentów i sprawić, że pacjenci poczują się bardziej zaangażowani i poinformowani w tym procesie. Lekarze mogli oglądać, czuć i omawiać cechy komórek nowotworowych oraz pokazywać pacjentom plany zabiegu medycznego.
Ravinder Dahiya jest profesorem elektroniki i nanoinżynierii na Uniwersytecie w Glasgow . Artykuł Dahiyi został ponownie opublikowany z The Conversation na licencji Creative Commons. Oryginalny artykuł można znaleźć tutaj .
