Новые ультразвуковые голограммы можно услышать и потрогать

Учёными впервые созданы голограммы, которые можно увидеть невооружённым глазом, а также услышать и пощупать. К воссозданию одной из самых знаковых технологий вселенной "Звёздных войн" приблизились инженеры из Университета Сассекса.

Прототип дисплея, который может одновременно транслировать визуальный, слуховой и тактильный контент, получил название мультимодальная акустическая ловушка (Multimodal Acoustic Trap Display, или MATD). В ходе тестов учёные с её помощью создали несколько разных изображений, которые можно рассмотреть без использования AR-гарнитуры.

Прототип представляет собой небольшую "коробку" с двумя массивами ультразвуковых преобразователей (расположенных сверху и снизу). Они генерируют звуковые волны, которые манипулируют крошечными частицами, взвешенными в воздухе. Уточняется, что эти частицы представляют собой лёгкие гранулы полистирола размером всего два миллиметра.

Они освещаются красным, зелёным и синим светом (модель, известная как RGB) – это позволяет управлять цветом трёхмерных изображений, как на любом обычном дисплее.

"Наш прототип использует цветную частицу, которая может двигаться в любую точку трёхмерного пространства столь быстро, что невооружённый глаз видит объёмное изображение в воздухе", – поясняет ведущий автор исследования Рюдзи Хираяма (Ryuji Hirayama).

Прототип сканирует объект размером 10 сантиметров менее чем за 0,1 секунды – за это время человеческий глаз не успевает отследить происходящее (так же, как мы не видим смену кадров, просматривая фильм), и в результате объединяет различные световые изображения в единую картину.

При этом на получаемые голограммы можно смотреть под любым углом без какого-либо ухудшения картинки.

Более того, наряду с визуальным контентом MATD генерирует звуки и создаёт тактильную обратную связь. (К примеру, если поднести руку достаточно близко к голограмме, можно ощутить, как объёмная бабочка взмахивает крыльями.)

"Несмотря на то, что мы его не слышим, ультразвук остаётся механической волной, которая переносит энергию через воздух. Наш прототип направляет и фокусирует эту энергию, в результате вы можете услышать звук, а ваша кожа – почувствовать лёгкое дуновение, как будто на неё направили поток сжатого воздуха", – объясняет соавтор работы Диего Мартинес Пласенсия (Diego Martinez Plasencia).

Важно отметить, что MATD был создан из недорогих и коммерчески доступных компонентов. А его "умения" могут варьироваться, в зависимости от определённых параметров.

"Работа на частотах выше 40 килогерц позволит использовать более мелкие частицы, увеличивая разрешение и точность визуального содержимого, а частоты выше 80 килогерц обеспечат оптимальное качество звука. Более мощные ультразвуковые колонки, более продвинутые методы управления или даже использование нескольких типов частиц могут обеспечить более сложную, более мощную тактильную обратную связь и более громкий звук, – уточняет Рюдзи Хираяма.

Хотя мы ещё не достигли коммуникационного уровня Альянса повстанцев (из киноэпопеи "Звёздные войны" – прим. ред.), наш прототип открывает множество других захватывающих возможностей".

Научная группа считает, что система MATD может стать невероятно полезным инструментом визуализации в самых разных сферах – от биомедицины и вычислительных методик до дизайна или архитектуры.

Кроме того, способность MATD манипулировать частицами без непосредственного контакта с ними может открыть новые возможности для экспериментов в области химии и для проведения ультразвуковой левитации внутри тканей (например, для адресной доставки лекарств).

Более подробное описание этой разработки содержится в статье, представленной в журнале Nature.

Кстати, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о похожем подходе к созданию 3D-изображений, в котором вместо ультразвуковых преобразователей применялись лазеры.

Также напомним, что физики научились перезаписывать голограммы с помощью "притягивающего луча", а нейробиологи нашли способ с помощью голограмм "редактировать" воспоминания и ощущения.