ต้องการจับมือเพื่อนร่วมงานเสมือนของคุณหรือไม่? โฮโลแกรมช่วยได้

รายการทีวี " Star Trek : The Next Generation" ได้แนะนำผู้คนนับล้านให้รู้จักกับแนวคิดเรื่อง Holodeck: การฉายภาพสามมิติแบบสามมิติที่สมจริงและสมจริงของสภาพแวดล้อมทั้งหมดที่คุณสามารถโต้ตอบและสัมผัสได้

ในศตวรรษที่ 21, โฮโลแกรมจะแล้วจะถูกใช้ในหลายวิธีเช่นระบบการแพทย์, การศึกษา, ศิลปะ, การรักษาความปลอดภัยและการป้องกันประเทศ นักวิทยาศาสตร์ยังคงพัฒนาวิธีการใช้เลเซอร์ โปรเซสเซอร์ดิจิตอลสมัยใหม่ และเทคโนโลยีการตรวจจับการเคลื่อนไหว เพื่อสร้างโฮโลแกรมประเภทต่างๆที่อาจเปลี่ยนวิธีที่เราโต้ตอบกัน

เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันทำงานในกลุ่มวิจัยเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีการตรวจจับที่โค้งงอได้ของมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ ได้พัฒนาระบบโฮโลแกรมของผู้คนโดยใช้ "แอโรแฮปติก" ซึ่งสร้างความรู้สึกเมื่อสัมผัสกับไอพ่นของอากาศ เครื่องบินไอพ่นเหล่านั้นให้ความรู้สึกสัมผัสที่นิ้วมือ มือ และข้อมือของผู้คน

สิ่งนี้สามารถพัฒนาได้ทันเวลาเพื่อให้คุณได้พบกับอวาตาร์เสมือนจริงของเพื่อนร่วมงานที่อยู่อีกซีกโลกหนึ่งและสัมผัสได้ถึงการจับมือกันของพวกเขาจริงๆ มันอาจเป็นก้าวแรกสู่การสร้างบางอย่างเช่นโฮโลเด็ค

เพื่อสร้างความรู้สึกสัมผัสนี้ เราใช้ชิ้นส่วนที่มีจำหน่ายในท้องตลาดในราคาประหยัดเพื่อจับคู่กราฟิกที่สร้างโดยคอมพิวเตอร์เข้ากับกระแสลมที่กำกับและควบคุมอย่างระมัดระวัง

ในบางแง่ มันเป็นขั้นตอนที่เหนือกว่า Virtual Reality รุ่นปัจจุบัน ซึ่งมักจะต้องใช้ชุดหูฟังเพื่อแสดงผลกราฟิก 3 มิติและถุงมืออัจฉริยะหรือตัวควบคุมแบบใช้มือถือเพื่อให้การตอบสนองแบบสัมผัส ซึ่งเป็นสิ่งเร้าที่ให้ความรู้สึกเหมือนสัมผัส แนวทางที่ใช้อุปกรณ์สวมใส่ส่วนใหญ่จำกัดเฉพาะการควบคุมวัตถุเสมือนที่กำลังแสดงอยู่

การควบคุมวัตถุเสมือนไม่ได้ให้ความรู้สึกว่าคุณจะได้สัมผัสเมื่อคนสองคนสัมผัสกัน การเพิ่มความรู้สึกสัมผัสเทียมสามารถให้มิติเพิ่มเติมโดยไม่ต้องสวมถุงมือเพื่อสัมผัสวัตถุ และทำให้รู้สึกเป็นธรรมชาติมากขึ้น

การใช้กระจกและกระจก

การวิจัยของเราใช้กราฟิกที่ให้ภาพลวงตาของภาพเสมือนสามมิติ มันเป็นรูปแบบที่ทันสมัยของเทคนิคภาพลวงตาในศตวรรษที่ 19 ที่รู้จักกันในชื่อPepper's Ghostซึ่งสร้างความตื่นเต้นให้กับผู้ชมละครวิคตอเรียด้วยวิสัยทัศน์ของสิ่งเหนือธรรมชาติบนเวที

ระบบใช้กระจกและกระจกเพื่อสร้างภาพสองมิติให้ลอยอยู่ในอวกาศโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม และการตอบสนองแบบสัมผัสของเราถูกสร้างขึ้นโดยไม่มีอะไรนอกจากอากาศ

กระจกที่ประกอบเป็นระบบของเราถูกจัดเรียงเป็นรูปทรงปิรามิดโดยให้ด้านหนึ่งเปิดอยู่ ผู้ใช้วางมือของพวกเขาผ่านด้านที่เปิดอยู่และโต้ตอบกับวัตถุที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์ซึ่งดูเหมือนจะลอยอยู่ในที่ว่างภายในพีระมิด วัตถุเป็นกราฟิกที่สร้างและควบคุมโดยโปรแกรมซอฟต์แวร์ที่เรียกว่า Unity Game Engine ซึ่งมักใช้เพื่อสร้างวัตถุสามมิติและโลกในวิดีโอเกม

ด้านล่างพีระมิดเป็นเซ็นเซอร์ที่ติดตามการเคลื่อนไหวของมือและนิ้วของผู้ใช้ และหัวฉีดลมเพียงหัวเดียวที่ส่งลมพุ่งเข้าหาพวกเขาเพื่อสร้างความรู้สึกสัมผัสที่ซับซ้อน ระบบโดยรวมควบคุมโดยฮาร์ดแวร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตั้งโปรแกรมไว้เพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของหัวฉีด เราพัฒนาอัลกอริธึมที่ช่วยให้หัวฉีดลมตอบสนองต่อการเคลื่อนไหวของมือผู้ใช้ด้วยการผสมผสานทิศทางและแรงที่เหมาะสม

วิธีหนึ่งที่เราได้แสดงให้เห็นความสามารถของระบบ "แอโรแฮปติก" ก็คือการฉายภาพแบบโต้ตอบของบาสเก็ตบอล ซึ่งสามารถสัมผัส ม้วนตัว และกระดอนได้อย่างน่าเชื่อ การตอบสนองการสัมผัสจากเครื่องพ่นลมจากระบบยังถูกปรับตามพื้นผิวเสมือนจริงของลูกบาสเก็ตบอล ทำให้ผู้ใช้สัมผัสได้ถึงรูปร่างที่โค้งมนของลูกบอลขณะกลิ้งจากปลายนิ้วเมื่อกระดอนและตบฝ่ามือเมื่อกลับมา .

ผู้ใช้ยังสามารถผลักลูกบอลเสมือนจริงด้วยแรงที่แตกต่างกัน และสัมผัสถึงความแตกต่างที่เป็นผลจากความรู้สึกของการกระดอนอย่างหนักหรือการกระดอนเบา ๆ ในฝ่ามือของพวกเขา แม้แต่บางสิ่งที่ดูเหมือนง่ายๆ อย่างการกระดอนบาสเก็ตบอลยังต้องพยายามอย่างหนักเพื่อสร้างแบบจำลองฟิสิกส์ของการกระทำ และวิธีที่เราจะจำลองความรู้สึกคุ้นเคยนั้นด้วยไอพ่นของอากาศ

กลิ่นแห่งอนาคต

แม้ว่าเราจะไม่คาดหวังว่าจะมอบประสบการณ์ Star Trek holodeck เต็มรูปแบบในอนาคตอันใกล้นี้ แต่เราก็เดินหน้าไปในทิศทางใหม่อย่างกล้าหาญเพื่อเพิ่มฟังก์ชันเพิ่มเติมให้กับระบบ ในไม่ช้า เราคาดว่าจะสามารถปรับเปลี่ยนอุณหภูมิของกระแสลมเพื่อให้ผู้ใช้สัมผัสได้ถึงพื้นผิวที่ร้อนหรือเย็น เรากำลังสำรวจความเป็นไปได้ในการเพิ่มกลิ่นให้กับกระแสลม ซึ่งทำให้ภาพลวงตาของวัตถุเสมือนจริงลึกซึ้งยิ่งขึ้นโดยให้ผู้ใช้ได้กลิ่นและสัมผัสพวกมัน

ในขณะที่ระบบขยายและพัฒนา เราคาดหวังว่าระบบอาจพบการใช้งานในหลากหลายภาคส่วน การมอบประสบการณ์วิดีโอเกมที่น่าดึงดูดยิ่งขึ้นโดยไม่ต้องสวมอุปกรณ์ที่ยุ่งยากนั้นเป็นสิ่งที่ชัดเจน แต่ก็อาจช่วยให้การประชุมทางไกลน่าเชื่อถือยิ่งขึ้นได้เช่นกัน คุณสามารถผลัดกันเพิ่มส่วนประกอบลงในแผงวงจรเสมือนเมื่อคุณทำงานร่วมกันในโครงการ

นอกจากนี้ยังสามารถช่วยให้แพทย์ร่วมมือกันในการรักษาผู้ป่วยและทำให้ผู้ป่วยรู้สึกมีส่วนร่วมและรับทราบข้อมูลมากขึ้นในกระบวนการนี้ แพทย์สามารถดู สัมผัส และหารือเกี่ยวกับลักษณะเฉพาะของเซลล์เนื้องอก และแสดงแผนการรักษาของผู้ป่วยได้

Ravinder Dahiyaเป็นอาจารย์ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมนาโนที่ที่มหาวิทยาลัยกลาสโกว์ บทความของ Dahiya เผยแพร่ซ้ำจากThe Conversationภายใต้สัญญาอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ คุณสามารถค้นหาบทความต้นฉบับที่นี่