كسر الحواجز: جعل الصور المجسمة تفاعلية حقًا

نجح فريق من الباحثين في إثبات فعالية الصور المجسمة، التي كانت تُرى سابقًا في الخيال العلمي فقط. وقد ابتكر الفريق أول صورة ثلاثية الأبعاد قابلة للمس على الإطلاق.

لقد أحدث هذا الاختراق في تكنولوجيا العرض ثلاثية الأبعاد تم تحقيقه قام باحثون من جامعة نافارا العامة (UPNA) بتطوير تقنية تتيح التفاعل اليدوي الطبيعي مع الأجسام الافتراضية باستخدام موزع مرن وإسقاطات عالية السرعة. ووفقًا للباحثة الرئيسية في الدراسة، الدكتورة إيلودي بوزبيب، من جامعة نافارا العامة:

ما نراه في الأفلام ونسميه الهولوغرامات هو عادةً عروض حجمية. هذه رسومات تظهر في الهواء ويمكن أن ينظر إليها "من زوايا مختلفة دون الحاجة إلى ارتداء نظارات الواقع الافتراضي (أو سماعات الرأس)."

ووصف بوزبيب هذه الرسومات ثلاثية الأبعاد بأنها "مثيرة للاهتمام بشكل خاص"، وذكر أنها تسمح بـ "ج"نموذج "التواصل والتفاعل"."وهذا يعني" حيث يمكن للمستخدم ببساطة الاقتراب من الجهاز والبدء في استخدامه. يمكنك مشاهدة الفيديو التوضيحي على نفس الصفحة ، هنا:

بهذه الطريقة، يقدم الابتكار الأحدث تحولاً جذرياً في كيفية تجربتنا للصور المجسمة، ويكسر الحواجز بين العالمين المادي والافتراضي ليؤدي إلى عصر جديد من شاشات العرض ثلاثية الأبعاد التفاعلية الحقيقية.

عصر جديد من التفاعل الافتراضي

ومن المثير للاهتمام أن النماذج الأولية للشاشات الحجمية متاحة تجارياً في السوق بالفعل.

Voxon Photonics هي إحدى هذه الشركات التي تقوم بإنشاء صور ثلاثية الأبعاد تفاعلية باستخدام تقنية VLED الخاصة بها، والتي هو مزيج من برامج معالجة الرسوميات، الإرسال المتعدد، الضغط، النقل، تقديم صور مصفوفة LED المكانية، والتغذية الراجعة.    

تتضمن منتجات الشركة VX2، وهي تقنية الهولوغرام الحجمي من الجيل التالي المتوافقة مع تنسيقات الملفات وسير العمل ثلاثية الأبعاد القياسية، وVX3-XL، الذي يوفر وضوحًا بصريًا متزايدًا ومساحة عرض أكبر وهو مصمم للاستخدام التجاري.

Brightvox هي شركة أخرى تقدم نظام تصوير يسمح للمستخدمين بالاستمتاع بمحتوى افتراضي ثلاثي الأبعاد من أي زاوية في الفضاء الحقيقي.

في حين أن النماذج الأولية للهولوغرام التجاري موجودة بالفعل، إلا أنه لا يوجد أي منها تسمح حقا لأي التفاعل المباشر معهم. وهذا يشمل القدرة على إدخال يديك والإمساك الأشياء الافتراضية.

التفاعل المباشر هو لا شيء سوى طريقة طبيعية للتفاعل مع الكائنات الافتراضية. هنا، تُحاذى الرسومات المُقدمة، وهي مساحة الإخراج، مع مساحة التفاعل، وهي مساحة الإدخال، تمامًا كما نتفاعل مع الكائنات الحقيقية في العالم الحقيقي. 

نحن نرى بالفعل هذا النوع من التفاعل في الشاشات المسطحة متعددة اللمس، حيث نضغط على الأزرار بإصبعنا، مما يسمح لنا بتحريك الرموز أو تدوير الكائنات، تمامًا مثل كيف نحن سوف نفعل ذلك في الحياة الواقعية.

"نحن معتادون على التفاعل المباشر مع هواتفنا، حيث نضغط على زر أو نسحب مستندًا مباشرة بإصبعنا على الشاشة - وهو أمر طبيعي وبديهي بالنسبة للبشر."

– الباحث الرئيسي أسير مارزو

يمكن أن تسمح لنا الشاشات الحجمية بالقيام بنفس الشيء من خلال توفير غالبية العناصر المرئية التي ندركها من العالم الحقيقيومع ذلك، مع التقنيات الحالية، لا يمكننا بعد الوصول إلى داخل الهولوغرام والتفاعل مباشرة معه القادم الأشياء الافتراضية. هذا حتى الآن.

هذه الدراسة، وهو جزء من مشروع InteVol، الذي يركز على في تطوير وتنفيذ نظام للتفاعلات مع شاشات العرض الحجمية، يتم تمكين المستخدمين للتفاعل بشكل طبيعي مع الرسومات ثلاثية الأبعاد والاستفادة منها من مشاركة القدرات الفطرية للرؤية ثلاثية الأبعاد والتلاعب بها.

تغيير شاشات العرض ثلاثية الأبعاد الحقيقية كل شيء

In عالمنا الحقيقيكل شيء ثلاثي الأبعاد، وهذا ما اعتدنا عليه، لكن العالم الافتراضي لا يعمل بنفس الطريقة. تُفسر رؤيتنا الفضاء المحيط بنا، ثم نستخدم أيدينا لالتقاط الأشياء والتلاعب بها كما يحلو لنا. 

على النقيض من ذلك، توفر لنا الرسومات المقدمة على الشاشة ثنائية الأبعاد الانسداد (حيث يحجب أحد الكائنات كائنًا آخر عن الرؤية، وبالتالي يحاكي الواقعية في العروض الافتراضية)، والظلال، والعلاقة بين المسافة والحجم، ولكنها لا تستطيع عرض التقارب، والتفاوت الثنائي، واستيعاب نقطة التركيز. 

الأجهزة القابلة للارتداء مثل شاشات العرض المثبتة على الرأس تُقدّم أجهزة العرض المُثبّتة على الرأس (HMDs)، التي تُعرض المعلومات البصرية مباشرةً لعيني المستخدم، إشاراتٍ للعمق من خلال عرض صورٍ مختلفة لكل عين. يُؤدي هذا إلى تباينٍ بصريٍّ ثنائي، لكنّ هذه الأجهزة عادةً لا تُوفّر التقاربَ وتوافقًا في التركيز، ما يعني عدم قدرة المستخدمين على التركيز بشكلٍ صحيح على أيديهم والأشياء القريبة. 

تستكشف أجهزة العرض المتقدمة التي يتم تركيبها على الرأس حاليًا إمكانية تتبع حركة العين أو شاشات العرض ثلاثية الأبعاد القريبة لدعم هذه القدرات. 

ولكن من بالطبع، حتى في هذه الحالة، يتعين على المستخدم ارتداء الشاشة، وهذا يحد من قدرة مستخدم واحد أو أكثر على م اقترب من النظام وابدأ في استخدامه.

ومع ذلك، فإن الشاشة ثلاثية الأبعاد الحقيقية تقدم رسومات يمكن للمرء أن يرى من زوايا مختلفة. لا تجبر هذه الشاشات المستخدم على ارتداء أي جهاز ولكنها لا تزال توفر الإشارات البصرية التي لا توفرها الشاشات ثنائية الأبعاد.

من بين مختلف تقنيات ثلاثية الأبعاد، تُوفر شاشات العرض الحجمية والصور المجسمة جميع مؤشرات العمق. وكما أشارت الدراسة، تتفوق شاشات العرض الحجمية على الصور المجسمة لأنها تُصدر نقاطًا ضوئية من كل موضع داخل الحجم. في المقابل، تُسبب الصور المجسمة مشاكل مثل التشوهات والهندسة المحظورة.

الآن، يتم تصنيف الشاشات الحجمية بشكل أساسي بثلاث طرق:

• سوليد
• اجتاحت
• مساحة حرة

ومع ذلك، لا يمكن للمستخدم إدخال يده في هذه الأشياء، ليس فقط لأنه من غير الممكن فعليًا لمس كائن افتراضي، حيث سيؤدي ذلك إلى توقف الرفع عن العمل، ولكن القيام بذلك يمكن أن يؤدي أيضًا إلى إتلاف الشاشة أو المستخدم. 

ولتحقيق ذلك، اقترح الباحثون استبدال الموزعات الصلبة الحالية بشاشات عرض حجمية ممسوحة.

انقر هنا لمعرفة كيف يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد المجسمة أن تمكن الباحثين من الطباعة داخل جسم الإنسان.

نحو تفاعل افتراضي طبيعي وبديهي

ما تفعله شاشات العرض الحجمية هو أنها عرض الصور بشكل متزامن وبسرعة عالية. يتم عرض هذه الصور على ورقة سريعة التذبذب، والذي هو يُسمى الناشر. تظهر إسقاطات الصور على ارتفاعات مختلفة، لكن ثبات بصرنا يُمكّننا من إدراكها كحجم كامل.

الآن المشكلة هنا المشكلة أن الموزعات الضوئية التي تستخدمها هذه الشاشات عادةً ما تكون صلبة. عند ملامستها لأيدينا أثناء اهتزازها، قد تنكسر. أو تسبب لنا ضررا. وعلى هذا النحو، التفاعل تم إنجازه بشكل غير مباشر باستخدام لوحة المفاتيح أو الماوس ثلاثي الأبعاد.

إذن، ما الذي فعله الباحثون لـ معالجة هذه المشكلة تم تقديمه مفهوم FlexiVol. بتمويل من مجلس البحوث الأوروبي (ERC)، استخدمت الدراسة ناشرًا مرنًا في المكان من واحدة جامدة. 

يتيح تعديل شاشات العرض الحجمية باستخدام ناشر بصري مرن إمكانية التشوهات دون إتلاف الشاشة أو الإضرار بالمستخدم. هذه وهذا يعني أنه يمكن للمستخدمين إدخال أيديهم داخل حجم العرض والتفاعل بشكل مباشر مع الرسومات ثلاثية الأبعاد الحقيقية المتداخلة مكانيًا. هذه يوفر تركيزًا متماسكًا، مما يسمح بإدراك العمق المعزز.

لهذا الغرض، اختبر الباحثون مواد مختلفة لفحص خصائصها الميكانيكية والبصرية. يُعدّ الإيلاستان، المعروف أيضًا باسم سباندكس أو ليكرا أو دورلاستان، المادة الأكثر استخدامًا في شاشات العرض المرنة، لذا استُخدم أيضًا كنقطة انطلاق للدراسة.

يكمن التحدي في المواد المرنة في مرونتها، ما يعني أنها تُسبب تشوهًا، وبالتالي تتطلب تصحيحًا للصورة. لذلك، بدلًا من الغشاء المتصل، قرر الفريق استخدام مجموعة من الشرائط بعرض 20 مم لتناسب حجم الإصبع. اذن متى يقوم المستخدم بدفعها، فقط الشرائط التي يتم دفعها هي التي تتشوه. 

تم قطع جميع الأقمشة المستخدمة في الدراسة بالليزر إلى شرائح بحجم 200 × 20 مم 2 على طول أبعادها المرنة باستخدام مواد مثل السيليكون المعالج فوق ورقة أكريليك مع فاصل سمك حسب الرغبة.

اختبار استجابة الإنسان للصور المجسمة الملموسة

ثم أجريت دراسة للمستخدم لتقييم قابلية استخدام FlexiVol وقارنها بالتفاعل المباشر باستخدام الماوس ثلاثي الأبعاد.

في هذا التقييم، شارك 18 مشاركًا، تتراوح أعمارهم بين 20 و40 عامًا. اثنان فقط من المشاركين لديهم خبرة سابقة في استخدام فأرة ثلاثية الأبعاد، بينما كان عدد قليل منهم من هواة الألعاب ذوي الخبرة في استخدام عصي التحكم. وقد قام عدد قليل منهم (خمسة) بتصور المحتوى على شاشة ثلاثية الأبعاد، ولكنهم لم يتفاعلوا معها مطلقًا من خلال ماوس ثلاثي الأبعاد.

شملت دراسة المستخدم ثلاث مهام, الاختيار والتتبع والإرساء، من أجل تقييم صلاحية مساحة التصميم لـ FlexiVol. 

أظهرت النتائج تفضيل ل تقنية الوصول الخاصة بهم بنسبة 89٪ ، في حين اختار اثنان فقط من المشاركين حالة الفأر ثلاثي الأبعاد. أشار أكثر من نصف المشاركين بشكل تلقائي إلى أنهم شعروا "بسهولة وطبيعية التفاعل بأصابعهم". 

وعندما سئل أربعة مشاركين عن ذلك، قالوا إنه "أكثر حدسًا"، وأضاف اثنان آخران أننا "أكثر اعتيادًا على التفاعل بأيدينا". وفي الوقت نفسه، يجد معظم المشاركين أنه من الممتع الوصول إلى داخل الناشر.

أما بالنسبة لأي مخاوف، فقد شعر الجميع أن ذلك سيُشعرهم بنوع من الألم والإزعاج، لكنهم وجدوا أنه لم يُسبب لهم ذلك. في الواقع، ذكر جميع المشاركين تقريبًا سهولة التفاعل، وهو ما كان مُناقضًا لتصورهم الأولي بأنه كان صعبًا.

وكشفت دراسة المستخدم أيضًا أن جميع المشاركين باستثناء واحد يعتقدون أنهم كان أداءه أفضل عند إكمال المهام باستخدام أيديهم. فقط ستة شعروا أكثر دقيق مع الماوس ثلاثي الأبعاد، وشعر اثنا عشر شخصًا بثقة أكبر في استخدام أيديهم.

وعلى الرغم من أن وقت الإكمال كان أقصر بشكل ملحوظ باستخدام طريقة الوصول المباشر مقارنة بالماوس ثلاثي الأبعاد، فقد لاحظت الدراسة وجود توازن بين وقت الإكمال والدقة. 

ما وراء الشاشات: التأثير المستقبلي لـ FlexiVol

فيما يتعلق بحالات الاستخدام، أبدى المشاركون اهتمامًا باستخدامه لتصور مخططات ثلاثية الأبعاد والتعاون مع الأصدقاء، ولأغراض طبية كالجراحة، وتحرير الأفلام، وممارسة الألعاب. كما ذكر المشاركون رغبتهم في وضع أيديهم كاملةً داخل الجهاز والإمساك به.

في الوقت الحالي، مكّن الموزع المرن الفريق من ابتكار طرق جديدة للتفاعل مع الرسومات ثلاثية الأبعاد، من خلال التقاط الأجسام الافتراضية والتحكم بها بشكل طبيعي. على سبيل المثال، يمكن للمرء أن يمسك جسمًا افتراضيًا، مثل مكعب، بين إصبعي السبابة والإبهام، ويحركه. وقد أشار الفريق إلى:

"تُستخدم شاشات العرض، كالأجهزة المحمولة، في حياتنا للعمل أو التعلم أو الترفيه. فوجود رسومات ثلاثية الأبعاد... يمكن التلاعب بها بشكل مباشر "لها تطبيقات في التعليم - على سبيل المثال، تصور وتجميع أجزاء المحرك."

كما يمكن لهذا الابتكار أن يسمح لمستخدمين متعددين بالتفاعل بشكل تعاوني دون الحاجة إلى سماعات الواقع الافتراضي. في العالم الحقيقي، يمكن لهذه الشاشات الحجمية على وجه التحديد يمكن أن تكون مفيدة في المتاحف، حيث يمكن للزوار الاقتراب والتفاعل مع المحتوى.

أما بالنسبة للقيود، فقد ذكرت الدراسة الحاجة إلى على المدى الطويل اختبارات التعب والتآكل، واختبار المواد المتقدمة لجهاز FlexiVol التجاري، وتصميم أكثر راحة لـ يجلب الطلب المادي، وتحسين حجم العرض ودقته. 

وفي الوقت نفسه، سيركز عملهم المستقبلي على تصميم ناشرات حلزونية مرنة، باستخدام خوارزمية عرض متكيفة تعمل على تكييف الإسقاط استجابة للمسة المستخدم، وإضافة تقنيات اللمس لتوفير ردود فعل لمسية في جميع أنحاء الحجم، وإدخال القدرة على إدراج كائنات أخرى في حجم العرض وعرض الرسومات حولها.

وبشكل عام، يعتقد الباحثون أن "هذا التحسن البسيط ولكن المهم في شاشات العرض الحجمية يخلق فرصًا جديدة لاستكشاف المزايا الفريدة لشاشات العرض الحجمية والتفاعل المباشر من خلالها".

الشركات المبتكرة

شركة الغمر (IMMR )

في الحقل من تقنية العرض ثلاثية الأبعاد والواقع المعزز (AR) والواقع الافتراضي (VR)هناك العديد من الشركات التي تساعد في تطوير الفضاء. 

على سبيل المثال، شركات التكنولوجيا العملاقة مثل منصات ميتا (META ) و ابل (AAPL ) ويقومون بذلك من خلال سماعات الرأس Oculus وVision Pro، على التوالي. شركة مايكروسوفت (MSFT ) كما تقوم أيضًا بالاستثمار في شاشات العرض الحجمية، في حين شركة الأبجدية (GOOGL ) يشارك في التصور ثلاثي الأبعاد، وARCore، والتجارب الافتراضية.

اليوم سوف نقوم تكلم عن شركة Immersion Corporation، المتخصصة في تكنولوجيا اللمس أن تتيح للمستخدمين تلقي ردود فعل لمسية من خلال اللمس، وتستخدم عادة في الأجهزة القابلة للارتداء، وأنظمة السيارات، والألعاب، والواقع الافتراضي لتحسين تجارب المستخدم. 

تُعد تقنية اللمس سوقًا ناشئة، ومن المتوقع أن تنمو من 3.30 مليار دولار في عام 2024 إلى أكثر من 9 مليار دولار بحلول عام 2032.

تُطوّر شركة "إميرشن" هنا وتُرخّص مجموعة من البرامج والملكية الفكرية التي تُفعّل حاسة اللمس لدى المستخدمين بشكل كامل عند تشغيل الأجهزة الرقمية. تشمل قطاعاتها "إميرشن" و"بارنز أند نوبل للتعليم". وتستهدف مجالات تطبيقها الأجهزة القابلة للارتداء، والأجهزة المحمولة، والواقع الافتراضي والمعزز، وألعاب الفيديو، والسيارات، والقطاع الطبي. 

استخدم تشمل المنتجات التي تقدمها الشركة تقنية TouchSense لتحسين المحركات ودوائر IC للتشغيل اللمسي للحصول على أداء أفضل، وتقنية Active Sensing لرفع اللمس إلى المستوى التالي مع استشعار الحركة وتقنية التحكم الذكية، وتقنية Kinesthetic and Force Feedback لتجارب مستخدم جديدة. 

الهدف من الانغماس هو تمكين اللمس في كل مكان في العالم الرقمي. في الوقت الحالي، يستخدم أكثر من 3 مليارات جهاز تقنيتها مع أكثر من 150 عميل مرخص.

فقط الأخير في العام الماضي، وقعت الشركة اتفاقيات ترخيص مع ثلاث شركات عملاقة. فبرايرأعلنت شركة إيمرشن أنها لديها وقعت شركة جوجل ترخيصًا مع شركة Meta لمساعدتها في تقديم تجربة لمسية عالية الجودة في أجهزتها. وبموجب الاتفاق، ستجعل شركة Immersion براءات اختراعها متاحة لشركة مارك زوكربيرج والشركات التابعة لها في مجال الأجهزة والبرامج والواقع الافتراضي والألعاب.

وقد جاء ذلك في أعقاب تجديد انها الترخيص مع نينتندو للاستمرار ليصنع براءات اختراع إيمرشن متاحة لشركة ألعاب الفيديو والشركات التابعة لها. في مايو وفي العام الماضي، جددت الشركة المطورة لتكنولوجيا اللمس ترخيصها مع شركة سامسونج للإلكترونيات لمواصلة تحسين تفاعلات الأجهزة وتجارب البرامج لشركة الإلكترونيات الاستهلاكية متعددة الجنسيات في كوريا الجنوبية من خلال تقنية ردود الفعل اللمسية عالية الجودة.

تبلغ القيمة السوقية لشركة Immersion Corporation 240 مليون دولار أمريكي، ويُتداول سهمها، حتى كتابة هذا التقرير، عند 7.41 دولار أمريكي، بانخفاض يزيد عن 15% منذ بداية العام. وبذلك، يبلغ ربح السهم الواحد (لآخر 2.06 سنوات) 3.60، ومضاعف الربحية (لآخر 33.11 سنوات) 2.43، وعائد حقوق الملكية (لآخر XNUMX سنوات) XNUMX%. وتدفع الشركة عائدًا على توزيعات الأرباح بنسبة XNUMX%.

وفي مارس/آذار، أعلنت الشركة عن نتائجها المالية للربع الثالث من السنة المالية 2025، وفقًا لذلك، بلغ إجمالي الإيرادات 474.8 مليون دولار in الأشهر الثلاثة المنتهية في 31 يناير 2025.

بلغ صافي الدخل (الخسارة) وفقًا لمبادئ المحاسبة المقبولة عمومًا 15.5 مليون دولار أمريكي، أو 0.47 دولار أمريكي للسهم المخفف، بينما بلغ صافي الدخل (الخسارة) وفقًا للمبادئ المحاسبية غير المقبولة عمومًا 20.8 مليون دولار أمريكي، أو 0.63 دولار أمريكي للسهم المخفف. في المقابل، بلغت مصروفات التشغيل وفقًا لمبادئ المحاسبة المقبولة عمومًا 79.6 مليون دولار أمريكي، ومصروفات التشغيل غير المقبولة عمومًا 74.2 مليون دولار أمريكي.

خلال هذه الفترة، أعادت الشركة أكثر من 9 ملايين دولار إلى مساهميها من خلال توزيعات الأرباح وإعادة شراء الأسهم.

"ساهم الانغماس في تحقيق أداء مالي قوي خلال الربع. ونواصل مركّز بالليزر "في بناء أعمالنا وخلق قيمة طويلة الأجل للمساهمين."

- الرئيس التنفيذي إريك سينجر

في الصيف الماضي، استحوذت الشركة على 42% من بارنز أند نوبل للتعليم (BNED )بدورها، اكتسبت شركة إميرشن السيطرة على الشركة من خلال مقاعد مجلس الإدارة الخمسة التي عينتها. وجاءت هذه الخطوة في محاولة لتوسيع أعمالها وتنويعها في قطاع التعليم. وفي 31 يناير 2025، انخفضت نسبة ملكية أسهم إميرشن إلى 32.3% نتيجةً لإصدارات إضافية من الأسهم العادية للمكتبة لمساهمين غير مسيطرين.

آخر الأخبار عن شركة Immersion Corporation

خاتمة 

لقد أصبحت الصور المجسمة شيئا من الخيال العلمي لأطول فترة من الزمن، وعلى الرغم من المحاولات العديدة التي بذلت لجعل it حقيقة وتفاعل مباشر مع it لم يتحقق ذلك. من خلال تمكين المستخدمين من الوصول بشكل طبيعي إلى الكائنات الافتراضية والتحكم بها، يمكن للصور المجسمة الملموسة أن تساعدنا اتخاذ خطوة تحويلية من شاشات ثلاثية الأبعاد السلبية إلى تجارب تفاعلية حقيقية.

لذا، فإن دراسة FlexiVol، بقدرتها على السماح بالتفاعلات المباشرة، تدفع حدود الواجهات الافتراضية وأيضا يثبت جدوى الموزعات المرنة للتفاعل الآمن والطبيعي لليد.

يُرسي هذا العرض الحجمي أساسًا لمعيار جديد في تصميم التفاعل ثلاثي الأبعاد، مع أن هناك حاجة لمزيد من التقدم في المواد واللمس والعرض التكيفي لتوسيع نطاق هذا العرض التجاري وإعادة تعريف الإبداع والتدريب والعمل التعاوني. مع إمكانيات هائلة للتطبيق في التعليم والترفيه والطب وغيرها، يُظهر هذا التطور إمكانية دمج العالمين الرقمي والمادي بسلاسة أكبر من أي وقت مضى.

انقر هنا للحصول على قائمة بأفضل أسهم الواقع المعزز (AR) والواقع الافتراضي (VR).