Подолання бар'єрів: створення справді інтерактивних голограм

Голограми, які колись можна було побачити лише у науковій фантастиці, тепер були успішно продемонстровані командою дослідників. Команда фактично створила першу в історії тривимірну голограму, якої можна торкнутися.

Цей прорив у технології 3D-дисплеїв було досягнуто дослідниками з Державного університету Наварри (UPNA), який дозволяє природну взаємодію руки з віртуальними об'єктами за допомогою еластичного дифузора та високошвидкісних проекцій. За словами провідного автора дослідження, доктора Елоді Бузбіб з UPNA:

«Те, що ми бачимо у фільмах і називаємо голограмами, зазвичай є об’ємними дисплеями. Це графіка, яка з’являється в повітрі і може переглядати з різних ракурсів без необхідності носити окуляри (або гарнітури) віртуальної реальності».

Назвавши цю справжню 3D-графіку «особливо цікавою», Бузбіб заявив, що вона дозволяє «с»парадигма «домейся та взаємодій».«Що це означає?» що користувач може просто підійти до пристрою та почати ним користуватися. Ви можете переглянути пояснювальне відео там же тут:

Таким чином, остання інновація впроваджує революційний зсув у тому, як ми сприймаємо голограми, руйнуючи бар'єри між фізичним та віртуальним світами, що призводить до нової ери справді інтерактивних 3D-дисплеїв.

Нова ера віртуальної взаємодії

Цікаво, що прототипи об'ємних дисплеїв вже комерційно доступні на ринку.

Voxon Photonics — одна з таких компаній, що створює інтерактивні об'ємні голограми за допомогою технології VLED. є комбінацією програмне забезпечення для обробки графіки, мультиплексування, стиснення, передача, просторова світлодіодна матрична візуалізація зображень та зворотний зв'язок.    

Продукція компанії включає VX2, технологію об'ємної голограми наступного покоління, сумісну зі стандартними форматами 3D-файлів та робочими процесами, та VX2-XL, яка забезпечує підвищену візуальну чіткість та більшу площу відображення. і призначений для комерційного використання.

Brightvox — ще одна компанія, яка пропонує систему обробки зображень, що дозволяє користувачам насолоджуватися віртуальним 3D-контентом з будь-якого ракурсу в реальному просторі.

Хоча комерційні прототипи голограм вже існують, жоден з них дійсно дозволяють будь-що пряма взаємодія з ними. Це включає в себе можливість просунути руки та схопити віртуальні об'єкти.

Пряма взаємодія – це нічого, крім природний спосіб взаємодії з віртуальними сутностями. Тут візуалізована графіка, яка є вихідним простором, вирівнюється з областю взаємодії, яка є вхідним простором, подібно до того, як ми взаємодіємо з реальними об'єктами в реальному світі. 

Ми вже бачимо такий тип взаємодії на плоских екранах із мультисенсорним керуванням, де ми натискаємо кнопки пальцем, що дозволяє нам переміщувати значки або обертати об'єкти, подібно до як ми б у реальному житті.

«Ми звикли до безпосередньої взаємодії з нашими телефонами, коли натискаємо кнопку або перетягуємо документ безпосередньо пальцем по екрану – це природно та інтуїтивно зрозуміло для людей».

– Провідний дослідник Асьєр Марзо

Об'ємні дисплеї можуть дозволити нам зробити те саме, забезпечуючи більшість візуальних елементів, які ми сприймаємо. з реального світуОднак, за допомогою сучасних технологій, ми поки що не можемо проникнути всередину голограми та безпосередньо взаємодіяти з нею. віртуальні об'єкти. Це дотепер.

Це дослідження, який частина проекту InteVol, чия увага зосереджена з розробки та впровадження системи взаємодії з об'ємними дисплеями, що дозволяє користувачам природно взаємодіяти з 3D-графікою та використовувати їхньою вроджені здібності до 3D-бачення та маніпулювання.

Справжні 3D-дисплеї змінюються Всі

In наш реальний світ, все тривимірне, і ми до цього звикли, але віртуальний світ працює не так само. Наш зір інтерпретує простір навколо нас, а потім, використовуючи руки, ми просто хапаємо об'єкти та маніпулюємо ними, як нам подобається. 

На відміну від цього, графіка, що відтворюється на 2D-екрані, забезпечує нам оклюзію (коли один об'єкт блокує інший з поля зору і, таким чином, імітує реалізм у віртуальних дисплеях), тіні та співвідношення відстані до розміру, але не може відобразити конвергенцію, бінокулярну диспарність та акомодацію фокальної точки. 

Носимі пристрої, такі як Шлемові дисплеї (HMD), які відображають візуальну інформацію безпосередньо в очі користувача, забезпечують сигнали глибини, представляючи різні зображення для кожного ока. Це створює бінокулярну нерівність, але HMD зазвичай не забезпечують конвергенцію та акомодацію фокусування, а це означає, що користувачі не можуть правильно сфокусуватися на своїх руках та об'єктах поблизу. 

Удосконалені HMD-пристрої зараз досліджують можливості відстеження погляду або голографічних дисплеїв ближнього поля для підтримки цих можливостей. 

Але з Звичайно, навіть тоді користувач повинен носити дисплей, і це обмежує можливості одного або кількох користувачів просто підійти до системи та почати її використовувати.

Однак справжній 3D-дисплей відображає графіку, яка можна переглянути з різних ракурсів. Такі дисплеї не змушують користувача носити будь-який пристрій, але все ж надають візуальні підказки, яких немає у 2D-дисплеях.

Серед різних 3D-технологій, об'ємні дисплеї та голограми забезпечують усі сигнали глибини. Як зазначається в дослідженні, об'ємний дисплей перевершує голограми, оскільки він випромінює точки світла з кожної позиції в об'ємі. Голограми ж створюють такі проблеми, як відсікання та заборонена геометрія.

Зараз об'ємні дисплеї в основному класифікуються трьома способами:

• Solid
• Пронеслися
• Вільний простір

Однак користувач не може вставити руку в них, оскільки не лише фізично неможливо доторкнутися до віртуального об’єкта, оскільки це призведе до зупинки левітації, але й може пошкодити дисплей або користувача. 

Щоб зробити це можливим, дослідники запропонували замінити існуючі жорсткі дифузори об'ємними дисплеями зі стрілоподібною структурою.

Натисніть тут, щоб дізнатися, як голографічний 3D-друк може дозволити дослідникам друкувати всередині людського тіла.

На шляху до природної, інтуїтивно зрозумілої віртуальної взаємодії

Що роблять об'ємні дисплеї, так це те, що вони синхронно проектувати зображення з високою швидкістюЦі зображення проектуються на швидко коливальному аркуші, Яка є називається дифузором. Проекції зображень відбуваються на різній висоті, але стійкість нашого зору дозволяє нам сприймати їх як цілісний об'єм.

Тепер, проблема тут полягає в тому, що оптичні дифузори, які використовуються в цих дисплеях, зазвичай жорсткі. Коли вони контактують з нашими руками під час коливань, дифузори можуть зламатися. або завдати нам травми. Таким чином, взаємодія виконується опосередковано за допомогою клавіатури або 3D-миші.

Отже, що зробили дослідники, щоб вирішити цю проблему було представлено концепція FlexiVol. У дослідженні, що фінансувалося Європейською дослідницькою радою (ERC), використовувався еластичний дифузор на місці жорсткого. 

Модифікація об'ємних дисплеїв за допомогою еластичного оптичного дифузора дозволяє здійснювати деформації, не пошкоджуючи дисплей та не завдаючи шкоди користувачеві. Цей означає, що користувачі можуть вставити руку в об'єм рендерингу та безпосередньо взаємодіяти з просторово перекриваючою справжньою 3D-графікою. Цей забезпечує когерентну акомодацію фокусування, що дозволяє покращити сприйняття глибини.

Для цього дослідники протестували різні матеріали на предмет їх механічних та оптичних властивостей. Еластан, також відомий як спандекс, лайкра або дорластан, є найпоширенішим матеріалом для еластичних проекційних екранів, тому його також було використано як відправну точку для дослідження.

Проблема з еластичними матеріалами полягає в тому, що вони є еластичними, а це означає, що вони викликають деформацію і, як наслідок, потребують корекції зображення. Тож замість суцільної мембрани команда вирішила використовувати масив смужок шириною 20 мм, щоб вони відповідали розміру пальця. Тому, коли користувач натискає на них, спотворюються лише натискані смужки. 

Усі тканини, використані в дослідженні, були нарізані лазером на смужки розміром 200 × 20 мм2 вздовж їхнього еластичного розміру з використанням таких матеріалів, як силікон, що затвердів поверх акрилового листа з прокладкою бажаної товщини.

Тестування реакції людини на голограми, до яких можна доторкнутися

Потім було проведено дослідження користувачів для оцінки зручність використання FlexiVol та порівняйте це з безпосередньою взаємодією за допомогою 3D-миші.

У цьому оцінюванні взяли участь 18 учасників віком від 20 до 40 років. Лише двоє учасників мали попередній досвід роботи з 3D-мишею, тоді як кілька були геймерами-ентузіастами, які мали досвід роботи з джойстиками. Кілька з них (п'ять) візуалізували контент на об'ємному дисплеї, але ніколи не взаємодіяли з ним за допомогою 3D-миші.

Дослідження користувачів включало три завдання, Виділення, трасування та стикування, для того, щоб оцінити Валідність простору проектування FlexiVol. 

Результати показали перевага для їхня техніка проникнення на 89%, тоді як лише два учасники обрали умову 3D-миші. Більше половини учасників спонтанно зазначили, що їм «легше та природніше взаємодіяти пальцями». 

Коли про це запитали четверо учасників, вони сказали, що це «більш інтуїтивно зрозуміло», а двоє інших додали, що ми більше «звикли взаємодіяти руками». Тим часом більшості учасників цікаво зазирнути всередину дифузора.

Що стосується будь-яких побоювань, усі відчували, що це викличе у них певні почуття – біль та незручність – але виявили, що цього не сталося. Фактично, майже всі учасники згадали про м’якість взаємодії, що контрастувало з їхнім початковим сприйняттям її як важкої.

Дослідження користувачів також показало, що всі учасники, крім одного, вважали, що вони мав кращу продуктивність під час виконання завдань руками. Тільки шість відчували себе більше точний за допомогою 3D-миші, а дванадцять почувалися впевненіше, користуючись руками.

Хоча час виконання був значно коротшим при використанні методу «reach-through», ніж при використанні 3D-миші, дослідження відзначило компроміс між часом виконання та точністю. 

За межами екранів: футуристичний вплив FlexiVol

Що стосується варіантів використання, учасники поділилися зацікавленістю у використанні його для візуалізації 3D-планів та співпраці з друзями, а також для медичних цілей, таких як хірургія, монтаж фільмів та ігри. Учасники також згадали про бажання засунути всю руку всередину об'єму та схопити об'єкт.

Наразі еластичний дифузор дозволив команді запровадити нові способи взаємодії з 3D-графікою — природним чином захоплюючи та маніпулюючи віртуальними об'єктами. Наприклад, можна взяти віртуальний об'єкт, такий як куб, між вказівним і великим пальцями та перемістити його. Команда зазначила:

«Такі дисплеї, як екрани та мобільні пристрої, присутні в нашому житті для роботи, навчання чи розваг. Наявність тривимірної графіки, яка можна безпосередньо маніпулювати має застосування в освіті — наприклад, візуалізація та складання деталей двигуна».

Це нововведення також може дозволити кільком користувачам взаємодіяти разом без потреби в гарнітурах віртуальної реальності. У реальному світі, ці об'ємні дисплеї можуть конкретно бути корисним у музеях, де відвідувачі можуть підійти та взаємодіяти з вмістом.

Що стосується обмежень, у дослідженні згадується необхідність довгострокові випробування на втому та знос, тестування передових матеріалів для комерційного пристрою FlexiVol, більш ергономічне компонування збивати фізичний попит, а також покращення розміру та роздільної здатності дисплея. 

Тим часом у їхній майбутній роботі основна увага буде зосереджена на проектуванні еластичних спіральних дифузорів з використанням адаптивного алгоритму рендерингу, який адаптує проекцію у відповідь на дотик користувача, додаванні тактильних технологій для забезпечення тактильного зворотного зв'язку по всьому об'єму, а також можливості вставляти інші об'єкти в об'єм дисплея та рендерингу графіки навколо них.

Загалом, дослідники «вважають, що це просте, але значне вдосконалення об’ємних дисплеїв створює нові можливості для дослідження унікальних переваг об’ємних дисплеїв та прямої взаємодії через охоплення».

Інноваційні компанії

Корпорація Immersion (IMMR )

В польових умовах технології 3D-дисплеїв, доповненої реальності (AR) та віртуальної реальності (VR), є кілька компаній, які допомагають розвивати цей простір. 

Наприклад, такі технологічні гіганти, як Мета-платформи (META ) та Apple (AAPL ) роблять це за допомогою гарнітур Oculus та Vision Pro відповідно. Корпорація Microsoft (MSFT ) також інвестує в об'ємні дисплеї, Alphabet Inc. (GOOGL ) займається 3D-візуалізацією, ARCore та віртуальними досвідом.

Сьогодні ми будемо говорити про Immersion Corporation, яка спеціалізується на технології тактильної діагностики Що дозволяє користувачам отримувати тактильний зворотний зв'язок через дотик і зазвичай використовується в портативних пристроях, автомобільних системах, іграх та віртуальній реальності для покращення взаємодії з користувачем. 

Технологія тактильної взаємодії – це зростаючий ринок, який, за прогнозами, зросте з 3.30 мільярда доларів у 2024 році до понад 9 мільярдів доларів до 2032 року.

Підрозділ Immersion розробляє та ліцензує низку програмного забезпечення та інтелектуальної власності, які повністю залучають дотик користувачів під час роботи з цифровими пристроями. Його сегменти включають Immersion та Barnes & Noble Education. Цільовими сферами застосування є портативні пристрої, мобільні пристрої, віртуальна та доповнена реальність, консольні ігри, автомобілебудування та медицина. 

Команда продукти, що пропонуються компанією, включають Технологія TouchSense для оптимізації виконавчих механізмів та мікросхем тактильних драйверів для кращої продуктивності, технологія активного зондування для виведення тактильних вражень на новий рівень завдяки датчикам руху та технології інтелектуального керування, а також технологія кінестетичного та силового зворотного зв'язку для нових вражень від користувача. 

Мета занурення — забезпечити можливість дотику скрізь у цифровому світі. Наразі понад 3 мільярди пристроїв використовують цю технологію з понад 150 ліцензованих клієнтів.

Просто останній року компанія підписала ліцензійні угоди з трьома гігантами. У Лютий, Immersion оголосила, що це має підписала ліцензію з Meta, щоб допомогти їм забезпечувати високоякісну тактильну чутливість на своїх пристроях. Згідно з угодою, Immersion надає свої патенти компанії Марка Цукерберга та її афілійованим особам для апаратного, програмного забезпечення, VR- та ігрових продуктів.

Це відбулося після поновлення його ліцензія з Nintendo для продовження , Щоб Патенти Immersion доступні компанії з відеоігор та її афілійованим особам. У травні Минулого року розробник технології тактильної розпізнавання також поновив ліцензію з Samsung Electronics, щоб продовжувати вдосконалювати взаємодію з пристроями та програмне забезпечення південнокорейської багатонаціональної корпорації споживчої електроніки за допомогою високоякісної технології сенсорного зворотного зв'язку.

Ринкова капіталізація Immersion Corporation становить 240 мільйонів доларів, а її акції, на момент написання статті, торгуються за ціною 7.41 долара, що на 15% менше, ніж за рік. При цьому її прибуток на акцію (TTM) становить 2.06, коефіцієнт P/E (TTM) – 3.60, а рентабельність власного капіталу (TTM) – 33.11%. Дивідендна дохідність компанії становить 2.43%.

У березні компанія повідомила про фінансові результати за третій квартал 2025 фінансового року. згідно з яким, загальний дохід становив $ 474.8 мільйонів in три місяці, що закінчилися 31 січня 2025 року.

Чистий прибуток (збиток) за GAAP склав 15.5 млн доларів США, або 0.47 долара США на акцію, а чистий прибуток (збиток) без урахування GAAP склав 20.8 млн доларів США, або 0.63 долара США на акцію. Тим часом операційні витрати за GAAP склали 79.6 млн доларів США, а операційні витрати без урахування GAAP – 74.2 млн доларів США.

За цей період компанія повернула своїм акціонерам понад 9 мільйонів доларів через дивіденди та викуп акцій.

«Захоплення забезпечило високі фінансові показники у кварталі. Ми продовжуємо лазерно-фокусований на розбудові нашого бізнесу та створенні довгострокової цінності для акціонерів».

– Генеральний директор Ерік Сінгер

Минулого літа компанія придбала 42% Barnes & Noble Education (BNED ), у свою чергу, отримавши контроль над компанією через п'ять місць у раді директорів, призначених Immersion. Цей крок був зроблений у спробі розширити свій бізнес та диверсифікацію в освітньому секторі. Станом на 31 січня 2025 року частка акцій Immersion зменшилася до 32.3% через додаткові випуски звичайних акцій книгарні серед неконтрольних акціонерів.

Останні новини від Immersion Corporation

Висновок 

Голограми стали предметом наукової фантастики протягом найдовшого часу, і хоча було зроблено кілька спроб зробити it реальність, пряма взаємодія з it ще не досягнуто. Дозволяючи користувачам природним чином досягати віртуальних об'єктів та маніпулювати ними, голограми, до яких можна доторкнутися, можуть допомогти нам зробити трансформаційний стрибок від пасивних 3D-дисплеїв до справді інтерактивного досвіду.

Отже, дослідження FlexiVol, завдяки своїй здатності дозволяти пряму взаємодію через охоплення аудиторії, розширює межі віртуальних інтерфейсів. а також доводить життєздатність еластичних дифузорів для безпечної, природної взаємодії з руками.

Цей об'ємний дисплей, по суті, закладає основу для нового стандарту в 3D-дизайні взаємодії, хоча для того, щоб зробити цей дисплей комерційним та переосмислити креативність, навчання та спільну роботу, необхідні подальші розробки в галузі матеріалів, тактильних відчуттів та адаптивного рендерингу. Завдяки потужним можливостям для застосування в освіті, розвагах, медицині та інших сферах, ця еволюція демонструє потенціал для більш плавного поєднання цифрового та фізичного світів, ніж будь-коли раніше.

Натисніть тут, щоб переглянути список найкращих акцій компаній, що спеціалізуються на доповненій реальності (AR) та віртуальній реальності (VR).