FlexiVol: Prawdziwe hologramy 3D, których możesz dotknąć

Wprowadzenie: autentyczne hologramy 3D do dotykania

Naukowcy z Uniwersytetu Publicznego Nawarry (UPNA) zaprezentowali innowacyjny system wyświetlania wolumetrycznego, który generuje rzeczywiste trójwymiarowe obrazy unoszące się w przestrzeni – i co najważniejsze – pozwala użytkownikowi na bezpośredni kontakt z tymi obiektami za pomocą własnych dłoni. Zespół pod kierunkiem dr Elodie Bouzbib, pod nadzorem głównego badacza Asiera Marzo, stworzył prototyp o nazwie FlexiVol. System łączy ultraszybkie projekcje z elastycznymi dyfuzorami optycznymi, umożliwiając bezpieczną interakcję z hologramami unoszącymi się w powietrzu, bez konieczności używania gogli AR czy zestawów VR.

Zasada działania FlexiVol: optyka, ruch i elastyczne dyfuzory

Wyświetlacze wolumetryczne oferują prawdziwe obrazy 3D, dzięki prezentowaniu w krótkich odstępach czasu wielu „przekrojów” 2D na różnych wysokościach, co wykorzystuje zjawisko bezwładności wzroku i daje efekt trójwymiarowości widoczny z różnych stron. FlexiVol wykorzystuje projektor zdolny do wyświetlania tysięcy klatek na sekundę, zsynchronizowanych z szybko wibrującą powierzchnią – dyfuzorem. W przeciwieństwie do standardowych, sztywnych materiałów, których dotknięcie może prowadzić do uszkodzenia lub zranienia, FlexiVol stosuje elastyczne, podatne na odkształcenia dyfuzory.

Elastyczne dyfuzory i natychmiastowa korekcja obrazu

Dzięki elastycznym dyfuzorom użytkownicy mogą bezpiecznie odkształcać powierzchnię wyświetlacza palcami i zanurzać dłonie w objętościowym obrazie. Zespół wprowadził dynamiczną korekcję obrazu, dostosowującą się na bieżąco do zmian mechanicznych i optycznych. System analizuje właściwości różnych materiałów dyfuzorów i automatycznie koryguje rzucane obrazy, dzięki czemu hologram pozostaje poprawnie wyświetlany, nawet podczas odkształcania powierzchni.

Cechy produktu i aspekty techniczne

• Prawdziwy rendering 3D widoczny bez gogli czy okularów.
• Elastyczny dyfuzor optyczny skonstruowany dla bezpiecznej, dotykowej interakcji.
• Projekcja o bardzo wysokiej liczbie klatek, zsynchronizowana z ruchem dyfuzora, tworząca trwałą objętość w powietrzu.
• Automatyczna korekcja deformacji w czasie rzeczywistym, niwelująca zakłócenia wizualne wywołane odkształceniami materiału.
• Możliwość projektowania naturalnych gestów: chwytania, przeciągania, dokowania oraz rysowania.

Porównanie: FlexiVol kontra dotychczasowe wyświetlacze objętościowe

Konstrukcje firm takich jak Voxon Photonics czy Brightvox fascynują efektownymi wizualizacjami 3D w przestrzeni, lecz większość z nich nie pozwala na wkładanie dłoni w obraz bez ryzyka uszkodzenia powierzchni optycznej. Główną przewagą FlexiVol jest interaktywność – zastosowanie elastycznych dyfuzorów oraz dynamiczna korekcja sprawiają, że użytkownik może naturalnie, dotykowo manipulować obiektami, jakby przesuwał czy ściskał coś na ekranie smartfona, lecz w trójwymiarze.

Korzyści i osiągi

Zespół badawczy zaobserwował, że bezpośrednia interakcja z FlexiVol zwiększa szybkość i precyzję działań takich jak wybieranie, dokowanie czy śledzenie, w porównaniu do standardowych urządzeń pośrednich (np. myszki 3D). Umożliwienie wykonywania naturalnych gestów pozwala lepiej wykorzystać stereoskopowe widzenie i zdolności motoryczne człowieka, poprawiając orientację przestrzenną i intuicyjność obsługi obiektów wirtualnych. Elastyczne dyfuzory zwiększają bezpieczeństwo i wytrzymałość – dobrze radzą sobie z uderzeniami i zginaniem bez groźby poważnych uszkodzeń.

Zastosowania i znaczenie na rynku

Możliwości FlexiVol obejmują szerokie spektrum: edukację, projektowanie, ekspozycje muzealne, wspólną pracę czy wizualizacje produktów. W środowiskach edukacyjnych i na szkoleniach technicznych uczniowie mogą rozpinać i składać wirtualne modele silników czy anatomiczne struktury własnymi rękami. Muzea mogą instalować stanowiska, gdzie odwiedzający podchodzą, dotykają i poznają holograficzne eksponaty 3D. Zespoły inżynierskie lub medyczne mogą wspólnie analizować projekty na wspólnych wyświetlaczach przestrzennych – bez konieczności stosowania okularów VR – umożliwiając wieloosobową interakcję i naturalną obsługę gestami.

Przykłady zastosowań i interakcji

Zespół przygotował kilka demonstracyjnych aplikacji ilustrujących możliwości FlexiVol: wirtualne zwierzątko reagujące na głaskanie i podnoszenie, edytor krajobrazów umożliwiający rzeźbienie terenu palcami oraz manipulację obiektami, np. przesuwanie czy obracanie sześcianu pomiędzy kciukiem a palcem wskazującym. Przedstawiono także kreatywne gesty, takie jak symulowanie chodzenia nogami, wykorzystując naprzemienne dotykanie powierzchni palcami.

Znaczenie dla przyszłości technologii wyświetlania

Elastyczne wyświetlacze wolumetryczne, które można dotykać, takie jak FlexiVol, wypełniają lukę między biernymi wizualizacjami 3D a pełnymi systemami VR. Eliminując konieczność noszenia specjalnych okularów, a zarazem oferując naturalną, dotykową interakcję, mogą przyspieszyć ich wdrażanie w przestrzeniach publicznych, edukacji i sektorach zawodowych, gdzie kluczowy jest szybki dostęp do wspólnej informacji 3D. FlexiVol udowadnia, że innowacje materiałowe w połączeniu z szybką projekcją i korekcją komputerową otwierają drogę do bezpiecznych, „namacalnych” hologramów.

Co przyniesie przyszłość

Plany rozwojowe obejmują dalsze ulepszanie materiałów, zwiększenie rozdzielczości i jasności, a także poszerzanie listy gestów i narzędzi programowych dla twórców. Z rozwojem technologii należy spodziewać się bardziej zaawansowanych, komercyjnych modeli, projektowanych z myślą o trwałości, opłacalności i skalowalności – co może doprowadzić do upowszechnienia prawdziwych hologramów 3D, po które wystarczy sięgnąć ręką.