Nhà nghiên cứu đã tạo ra hình ảnh ảo mà bạn có thể cảm nhận bằng cách chạm

Bộ phim truyền hình Star Trek: The Next Generation đã giới thiệu triệu người đến ý tưởng về một holodeck: một hình chiếu hình ảnh 3D sống động, thực tế của môi trường hoàn chỉnh mà bạn có thể tương tác và thậm chí là chạm vào.

Trong thế kỷ 21, hologram đã được sử dụng trong nhiều cách như hệ thống y tế, giáo dục, nghệ thuật, an ninh và quốc phòng. Các nhà khoa học vẫn đang phát triển cách sử dụng lasers, bộ xử lý kỹ thuật số hiện đại và công nghệ cảm biến chuyển động để tạo ra một số loại hologram khác nhau có thể thay đổi cách chúng ta tương tác.

Tôi và đồng nghiệp làm việc tại nhóm nghiên cứu công nghệ điện tử linh hoạt và cảm biến của Đại học Glasgow đã phát triển một hệ thống hologram về con người bằng cách sử dụng "aerohaptics", tạo ra cảm giác chạm bằng các dòng không khí. Những dòng không khí đó mang lại cảm giác chạm trên đầu ngón tay, bàn tay và cổ tay của người sử dụng.

Với thời gian, điều này có thể phát triển để cho phép bạn gặp một hình ảnh đại diện ảo của đồng nghiệp ở phía bên kia thế giới và thực sự cảm nhận bắt tay họ. Điều này thậm chí có thể là bước đầu tiên để xây dựng một cái giống như holodeck.

Để tạo ra cảm giác chạm này, chúng tôi sử dụng các bộ phận giá rẻ, có sẵn trên thị trường để kết hợp đồ họa do máy tính tạo ra với các dòng không khí được chỉ đạo và kiểm soát cẩn thận.

Một số cách, đó là một bước tiến xa hơn so với thế hệ hiện tại của thực tế ảo, thường yêu cầu một tai nghe để cung cấp đồ họa 3D và găng tay thông minh hoặc bộ điều khiển cầm tay để cung cấp phản hồi haptic, một kích thích giống như cảm giác chạm. Hầu hết các phương pháp dựa trên các thiết bị đeo là giới hạn trong việc kiểm soát đối tượng ảo đang được hiển thị.

Kiểm soát một đối tượng ảo không mang lại cảm giác mà bạn sẽ trải qua khi hai người chạm vào nhau. Việc thêm một cảm giác chạm nhân tạo có thể mang lại chiều sâu bổ sung mà không cần đeo găng tay để cảm nhận các đối tượng, và do đó cảm giác tự nhiên hơn nhiều.

Sử dụng kính và gương

Nghiên cứu của chúng tôi sử dụng đồ họa tạo ra ảo giác về hình ảnh ảo 3D. Đó là một biến thể hiện đại của kỹ thuật ảo hóa thế kỷ 19 được biết đến với tên gọi là Ma quỷ của Pepper, mà đã làm cho khán giả nhà hát Victoria thích thú với những tưởng tượng về siêu nhiên trên sân khấu.

Các hệ thống sử dụng kính và gương để làm cho hình ảnh hai chiều trở nên giống như đang nổi trên không mà không cần thiết bị bổ sung nào khác. Và phản hồi haptic của chúng tôi được tạo ra chỉ bằng không khí.

Các gương tạo nên hệ thống của chúng tôi được sắp xếp theo hình chóp với một bên mở. Người dùng đưa tay qua bên mở và tương tác với các đối tượng được tạo ra bởi máy tính, có vẻ như đang nổi trên không trong hình chóp. Các đối tượng là đồ họa được tạo và kiểm soát bởi một chương trình phần mềm có tên là Unity Game Engine, thường được sử dụng để tạo ra các đối tượng và thế giới 3D trong trò chơi video.

Nằm ngay phía dưới hình chóp là một cảm biến theo dõi các chuyển động của tay và ngón tay người dùng, cùng một ống phun không khí duy nhất, hướng các dòng không khí về phía họ để tạo ra cảm giác chạm phức tạp. Hệ thống tổng thể được điều khiển bởi phần cứng điện tử được lập trình để kiểm soát chuyển động của ống phun. Chúng tôi đã phát triển một thuật toán cho phép ống phun phản ứng với các chuyển động của tay người dùng với các kết hợp thích hợp về hướng và lực.

Một trong những cách chúng tôi đã thể hiện khả năng của hệ thống 'aerohaptic' là với một chiếu sáng tương tác của quả bóng rổ, có thể cảm nhận, lăn và nảy một cách thuyết phục. Phản hồi chạm từ các dòng không khí từ hệ thống cũng được điều chế dựa trên bề mặt ảo của quả bóng rổ, cho phép người dùng cảm nhận hình dạng tròn của quả khi nó lăn từ đầu ngón tay khi ném và cảm giác trong lòng bàn tay khi quả trở lại.

Người dùng thậm chí có thể đẩy quả bóng ảo với lực đẩy biến thiên và cảm nhận sự khác biệt kết quả khi một cú nảy mạnh hay một cú nảy nhẹ trên lòng bàn tay. Ngay cả điều gì đó dường như đơn giản như ném một quả bóng rổ cũng đòi hỏi chúng tôi phải nỗ lực nhiều để mô phỏng vật lý của hành động và cách chúng tôi có thể sao chép cảm giác quen thuộc đó với các dòng không khí.

Mùi của tương lai

Mặc dù chúng tôi không mong đợi sẽ mang lại trải nghiệm phòng holodeck của Star Trek trong tương lai gần, nhưng chúng tôi đã bắt đầu một cách táo bạo vào những hướng mới để thêm các chức năng bổ sung cho hệ thống. Sớm, chúng tôi dự kiến sẽ có khả năng điều chỉnh nhiệt độ của luồng không khí để người dùng có thể cảm nhận các bề mặt nóng hoặc lạnh. Chúng tôi cũng đang khám phá khả năng thêm mùi vào luồng không khí, làm sâu sắc hơn ảo giác về đối tượng ảo bằng cách cho phép người dùng ngửi thấy cũng như chạm vào chúng.

Khi hệ thống mở rộng và phát triển, chúng tôi kỳ vọng nó có thể tìm thấy ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Việc mang đến trải nghiệm trò chơi video hấp dẫn hơn mà không cần phải đeo trang thiết bị phiền toái là một ứng dụng rõ ràng, nhưng nó cũng có thể cho phép cuộc họp trực tuyến thuyết phục hơn. Bạn thậm chí có thể luân phiên thêm các thành phần vào một bo mạch mạch ảo khi bạn cùng nhau làm việc trên một dự án.

Bài viết của Ravinder Dahiya, Giáo sư Điện tử và Nanoengineering, Đại học Glasgow

Bài viết này được phát lại từ The Conversation dưới giấy phép Creative Commons. Đọc bài viết gốc.