Cientistas Revelam Hologramas 3D Que Você Pode Tocar e Ouvir

Displays holográficos existentes podem criar conteúdo visual 3D sem necessidade de óculos, mas têm tempo de resposta limitado e capacidades de persistência de visão.

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

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

A Configuração

A configuração compreende dois arrays de transdutores ultrassônicos que produzem ondas sonoras para flutuar e controlar uma minúscula esfera de poliestireno de dois milímetros de largura.

Para entregar conteúdo auditivo e tátil simultâneo, o MATD usa multiplexação temporal com uma armadilha secundária, modulação de amplitude e minimização de fase.

A esfera move-se a velocidades de até 3,75 m/s e 8,75 m/s nas direções horizontal e vertical, respectivamente, oferecendo capacidades superiores de manipulação de partícula que técnicas holográficas ópticas ou acústicas existentes.

Quando LEDs brilham luz vermelha, verde e azul na esfera, ela traça a forma de um objeto em três dimensões. Conforme a esfera se move, um banho de LED rapidamente alterado banha o display em luz para produzir cores.

Como a esfera move-se em velocidades mais rápidas que o olho humano pode rastrear, espectadores veem uma forma tridimensional completa. Não há ilusão óptica envolvida (que engana o cérebro para ver traduzir um objeto 2D em 3D).

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

Além de criar efeito visual, transdutores também fazem a esfera vibrar em frequências que produzem ondas sonoras. Estas vibrações podem ser sintonizadas para criar ondas sonoras por toda a gama de audição. Isso significa que a esfera em movimento poderia gerar uma imagem de um rosto falante que também funcionaria como um pequeno alto-falante para que o rosto falasse também.

Também é possível tornar o display tátil criando ondas sonoras ultrassônicas. Asas batendo de uma borboleta, por exemplo, poderiam ser sentidas se espectadores colocassem as mãos perto o suficiente da imagem holográfica.

O protótipo desenvolvido neste estudo pode produzir imagens dentro de um cubo de ar de 10 centímetros de largura. Em resumo, nos aproxima de displays volumétricos, oferecendo reprodução sensorial completa de conteúdo virtual.

Próximos Passos

No futuro próximo, transdutores mais potentes podem ser feitos para gerar animações maiores e empregar múltiplas esferas, embora será desafiador coreografar a iluminação de múltiplas esferas de uma vez.

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