可触摸的全息投影你见过吗?

经事文化 2022-07-15 13:30 新闻动态
 
 
      身临其境的感觉总是让人着迷,虚实互动对于喜欢沉浸体验的人来说是一种终极“诱惑”。比如在《星际迷航》等科幻大片中,我们经常可以看到全息投影等技术作为科幻元素呈现在观众面前,引发无限遐想。现在,来自格拉斯哥大学的一个研究小组开发了一种基于空气的触觉反馈设备,称为Aerohaptics,它可以将全息投影与精确控制的空气喷射相结合,在没有特殊头盔的情况下体验真实的触觉。
       当用户在伪全息显示器中操纵虚拟物体时,该设备将提供空中触觉反馈,并准确指向用户手上的特定位置。此外,该设备还可以控制其强度,以适应各种交互场景。这种能力无疑对未来的虚拟现实系统有着极其迫切的吸引力。
相关的研究成果以论文的形式发表在《高级智能系统》上,这篇论文的题目是《用于交互式立体显示的具有气动触觉反馈的伪全息图》,通讯作者是格拉斯哥大学电子和纳米工程教授Ravinder Dahiya。
       19世纪错觉技术的现代变异:这套系统是由格拉斯哥大学柔性电子与传感技术(BEST)研究组开发的,Dakhiya教授是BEST研究组的组长。此外,他还是印度班加罗尔的印度科学研究所(IISc)的客座教授。据了解,该系统基于伪全息显示,通过使用玻璃或镜子等工具,二维图像似乎在空间中盘旋。Dakhiya说,“这项技术是与虚拟物体互动的一种新方式,是电话会议的一种高级形式,甚至是外科医生远程进行手术的基础。”
       其实这是一种叫做“辣椒之鬼”的古代幻术技术的现代变种。这种技术起源于19世纪,也被称为佩珀错觉(Pepper's illusion),通常借助玻璃和特定的光源在舞台上呈现出奇特的错觉效果,常用于魔术表演中。值得一提的是,这项技术还可以应用于大型博物馆,可以有效还原历史场景,而且成本相对较低。在BEST research group的实验中,系统出现了惊人的变化。它可以与传感器形成完美的“搭档”,追踪体验者的手部动作,并通过可移动的空气喷嘴将气流引导到他们的手掌或指尖,从而让人感受到逼真的触感。在论文中,该团队提供了一个例子,展示了计算机在空气中生成的篮球3D图像,并通过实验证明了他们如何通过改变气流的方向和强度来创造出真实的篮球弹跳感。
       比VR和AR更轻的虚拟交互:对于下一代虚拟现实(VR)和增强现实(AR)系统来说,将传统的2D图形显示为空间中具有真实物理大小的3D虚拟对象是一种有趣的方法。它不仅大大增强了用户的沉浸式体验,还在机器人、自动驾驶汽车和康复等许多领域引起了极大的兴趣。然而,将这些交互体验组合在一个完整的系统中,往往会在技术复杂性、成本、实施和安全性方面带来巨大的挑战。科学家在这方面也做了很多尝试,包括伪全息图、扫描体、静态体、自由空间显示等。
        此外,还有一些商业化的努力,如早期的Perspecta显示器(直径10 cm的扫描体显示器)和LightSpace DepthCube(堆叠式液晶显示器);目前的商业例子包括Voxon的扫描体积显示器和窥镜的光场技术。
遗憾的是,目前大多数立体显示器只提供视觉体验,无法通过触摸感受虚拟物体。有些可穿戴设备虽然号称“可触摸”,但只是控制正在显示的虚拟物体,并不能感受到真实物体施加的压力或温度。“近年来,触觉反馈和显示技术取得了巨大的进步,使我们更接近于能够令人信服地与虚拟物体进行交互。然而,目前的触觉技术通常仍涉及可穿戴或手持外设,这将增加成本和复杂性,并可能阻碍该技术的广泛采用。”达克希亚教授说。BEST的新系统只是以相对较低的成本创造了一种令人信服的物理交互感觉。最重要的是,该系统不需要佩戴或手持外围设备。此外,研究团队已经在考虑给新系统增加额外的功能。例如,在气流中添加温度控制可以加深与热或冷物体的交互感觉。“我们相信气动触觉技术可以成为未来许多新应用的基础,例如为电话会议创建令人信服的真人交互式3D渲染,或者帮助外科医生培训如何在虚拟空间中进行棘手的手术。”达克希亚说。这项研究由英国工程和物理科学研究委员会资助。Dakhiya说,“随着这个系统的不断发展,我们期待探索更多的可能性。”
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