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 привлекательных впечатлений от виртуальной реальности. Выводы команды опубликованы в журнале Научные достижения.

Голографические тактильные дисплеи используют фазированные решетки ультразвуковых излучателей для фокусировки ультразвука в воздухе, позволяя пользователям касаться, чувствовать и манипулировать трехмерными виртуальными объектами в воздухе голыми руками, без необходимости в физическом устройстве или интерфейсе. Хотя эти дисплеи имеют большие перспективы для использования в различных областях применения, включая дополненную реальность, виртуальную реальность и телеприсутствие, тактильные ощущения, которые они в настоящее время обеспечивают, являются рассеянными и слабыми, ощущаясь как "дуновение ветерка".

"Наше новое исследование объясняет, почему такие голограммы кажутся гораздо более расплывчатыми, чем можно было бы ожидать", - сказал Йон Визелл, адъюнкт-профессор электротехники и вычислительной техники, чьи исследования сосредоточены на интерактивных технологиях с акцентом на тактильные ощущения, робототехнику и электронику.

Исследование, проведенное Визеллом и Грегори Рирдоном, докторантом-исследователем, использовало оптическую визуализацию высокого разрешения, моделирование и эксперименты по восприятию для изучения волн, возбуждаемых ультразвуком, которые возбуждаются в коже во время тактильной голографии. Они обнаружили, что голографические дисплеи возбуждают широко распространенные вибрационные паттерны - сдвиговые ударные волны - в коже.

Визелл объяснил, что в тактильной голографии ударные волны создаются, когда ультразвуковые волны фокусируются и сканируются в воздухе, вызывая вибрации в коже. Эти вибрации могут интерферировать друг с другом таким образом, что в некоторых местах их сила усиливается, явление, известное как конструктивная интерференция. Образование ударных волн создает тянущийся след, который выходит за пределы предполагаемой фокусной точки, снижая пространственную точность и четкость тактильных ощущений. В качестве аналогии, по мнению исследователей, если сфокусированный звуковой луч представляет собой быстро движущуюся по воде лодку, то рисунок ударной волны представляет собой кильватерный след, тянущийся за лодкой. Современные голографические тактильные дисплеи возбуждают паттерны ударных волн, которые настолько распределены по коже, что ощущения кажутся очень размытыми.

"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. "Понимая физику, лежащую в основе генерируемых ультразвуком поперечных ударных волн в коже, мы надеемся улучшить дизайн тактильных голографических дисплеев и сделать их более реалистичными и захватывающими для пользователей. Такие тактильные дисплеи могли бы позволить нам дополнить наше физическое окружение безграничным разнообразием виртуальных объектов, интерактивных анимированных персонажей или удобных инструментов, которые можно не только увидеть, но и потрогать и пощупать руками".

Открытие командой ранее неизвестных явлений ударной волны, лежащих в основе тактильной голографии, является важным шагом вперед в создании тактильно-голографических дисплеев, которые могут позволить пользователям более реалистично и с эффектом погружения взаимодействовать в будущей метавселенной.