Будущее осязания: Исследователи раскрывают физическое ограничение в тактильной голографии
Тактильная голография обещает оживить виртуальную реальность, но новое исследование выявило удивительное физическое препятствие, которое необходимо преодолеть.
Исследовательская группа из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре обнаружила новое явление, которое лежит в основе появляющихся голографических тактильных дисплеев и может привести к созданию более захватывающих ощущений виртуальной реальности. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Голографические тактильные дисплеи используют фазированные решетки ультразвуковых излучателей для фокусировки ультразвука в воздухе, что позволяет пользователям прикасаться, чувствовать и манипулировать трехмерными виртуальными объектами в воздухе с помощью голых рук, без необходимости использования физического устройства или интерфейса. Хотя такие дисплеи имеют большие перспективы для использования в различных областях, включая дополненную реальность, виртуальную реальность и телеприсутствие, тактильные ощущения, которые они обеспечивают в настоящее время, являются рассеянными и слабыми, похожими на «ветерок» или «дуновение воздуха».
«Наше новое исследование объясняет, почему такие голограммы ощущаются гораздо более рассеянными и нечеткими, чем можно было бы ожидать», — сказал Йон Визелл, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники, чьи исследования посвящены интерактивным технологиям с акцентом на тактильные ощущения, робототехнику и электронику.
В исследовании под руководством Визелла и Грегори Рирдона, докторанта-исследователя, использовалась оптическая визуализация высокого разрешения, моделирование и эксперименты по восприятию для изучения волн, возбуждаемых ультразвуком, которые возникают в коже во время тактильной голографии. Они обнаружили, что голографические дисплеи вызывают в коже широко распространенные вибрации — ударные волны сдвига.
В тактильной голографии, объяснил Визелл, ударные волны создаются, когда ультразвуковые волны фокусируются и сканируются в воздухе, вызывая вибрации в коже. Эти вибрации могут взаимодействовать друг с другом таким образом, что усиливают свою силу в некоторых местах, это явление известно как конструктивная интерференция.
Образование ударных волн приводит к появлению следа, который распространяется за пределы предполагаемой точки фокусировки, снижая пространственную точность и четкость тактильных ощущений. В качестве аналогии, по словам исследователей, если сфокусированный звуковой луч — это быстро движущаяся лодка на воде, то картина ударной волны — это след от лодки. Современные голографические тактильные дисплеи вызывают ударные волны, которые настолько разнесены по коже, что ощущения очень рассеяны.
«Наше исследование показывает, как голографические тактильные дисплеи, которые являются многообещающей новой технологией для виртуальной реальности и телеприсутствия, требуют новых знаний в области акустики и инноваций в дизайне», — сказал Визелл.
Тактильная голография обещает оживить виртуальную реальность, но новое исследование выявило удивительное физическое препятствие, которое необходимо преодолеть. Исследовательская группа из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре обнаружила новое явление, которое лежит в основе появляющихся голографических тактильных дисплеев и может привести к созданию более захватывающих ощущений виртуальной реальности. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances. Голографические тактильные дисплеи используют…