Cientistas desenvolvem hologramas que você pode tocar e ouvir

• Pesquisadores demonstram um display volumétrico levitante usando ondas de ultrassom.
• O holograma fornece conteúdo 3D visual, audível e tátil.
• Ele usa matrizes de transdutores ultrassônicos que produzem ondas sonoras para flutuar e controlar uma pequena esfera de poliestireno.

Os monitores holográficos existentes podem criar conteúdo visual 3D sem a necessidade de óculos, mas eles têm tempo de resposta limitado e capacidade de persistência de visão.

Agora, pesquisadores da Universidade de Sussex e da Universidade de Ciência de Tóquio desenvolveram hologramas 3D animados que fornecem conteúdo 3D não apenas visual, mas também audível e tátil.

Mais especificamente, eles demonstraram uma exibição volumétrica levitante usando ondas de ultrassom. É chamado de display de armadilha acústica multimodal (MATD). O sistema captura uma partícula acusticamente e a ilumina com luz RGB para controlar sua cor.

A configuração

A configuração é composta por duas matrizes de transdutores ultrassônicos que produzem ondas sonoras para flutuar e controlar uma pequena esfera de poliestireno com dois milímetros de largura.

Para fornecer conteúdo auditivo e tátil simultâneo, o MATD usa multiplexação de tempo com um trap secundário, modulação de amplitude e minimização de fase.



O cordão se move a velocidades de até 3,75 m / se 8,75 m / s nas direções horizontal e vertical, respectivamente, oferecendo recursos superiores de manipulação de partículas do que as técnicas holográficas ópticas ou acústicas existentes.

Quando os LEDs brilham com luz vermelha, verde e azul no cordão, ele traça a forma de um objeto em três dimensões. Conforme a conta se move, um LED que se altera rapidamente ilumina a tela para produzir cores.

Como a conta se move a velocidades mais rápidas do que o olho humano pode rastrear, os visualizadores veem uma forma tridimensional completa. Não há ilusão de ótica envolvida (que engana o cérebro para ver traduzir um objeto 2D em um objeto 3D).

E como a imagem holográfica realmente existe no espaço 3D, ela pode ser vista de todos os ângulos sem degradação da qualidade. Mais importante ainda, a técnica não causa cansaço visual.

Referência:Nature | DOI:10.1038 / s41586-019-1739-5

Além de criar um efeito visual, os transdutores também fazem o cordão vibrar em frequências que produzem ondas sonoras. Essas vibrações podem ser ajustadas para criar ondas sonoras em toda a extensão da audição. Isso significa que a conta em movimento pode gerar a imagem de um rosto falante, que também pode funcionar como um pequeno alto-falante, para que o rosto fale também.

Também é possível tornar a tela tátil criando ondas sonoras ultrassônicas. O bater de asas de uma borboleta, por exemplo, pode ser sentido se os visualizadores colocarem as mãos perto o suficiente da imagem holográfica.

Crédito da imagem:Nature

O protótipo desenvolvido neste estudo pode produzir imagens dentro de um cubo de ar de 10 centímetros de largura. Em suma, aproxima-nos das telas volumétricas, oferecendo uma reprodução sensorial completa do conteúdo virtual.

O que vem a seguir?

Em um futuro próximo, transdutores mais poderosos podem ser feitos para gerar animações maiores e empregar várias contas, embora seja um desafio coreografar a iluminação de várias contas de uma vez.

Leia:Uma alternativa melhor para o holograma

A tecnologia permite o posicionamento e a modulação de amplitude de armadilhas acústicas na taxa de frequência do campo sonoro (40 kHz) e abre novas portas para telas 3D multimodais. Também oferece oportunidades para manipulação de matéria em alta velocidade e sem contato, com aplicações em biomedicina e fabricação computacional.