САЙТ
учителя информатики

ПЛОТНИКОВА СЕРГЕЯ НИКОЛАЕВИЧА

Участник Общероссийского рейтинга школьных сайтов

Робототехника

Осязаемая голограмма

У человека, как известно, шесть чувств: зрение, слух, обоняние, вкус, осязание и близкий осязанию контроль положения тела в пространстве относительно силы тяжести, которым занимается вестибулярный аппарат. Семь лет назад, до 2009 года, люди могли оцифровывать, хранить и обрабатывать на компьютере 4 типа информации: текстовую, звуковую, графическую и видео.


С синтезом качественной графики на полноцветных мониторах, в том числе и трёхмерных, в том числе и голографических, создаваемых в пустоте, в воздухе с помощью лазеров, человечество к настоящему времени успешно справляется. Моделировать, хранить и синтезировать звуки люди тоже научились, причём задолго до компьютеров. Самыми сложными для кодирования и воспроизведения являются вкус и запах. В последнее десятилетие одна из Нобелевских премий была присуждена за открытие двоичной (кодовой) природы вкусов и запахов.

Поговорим об осязательных образах. Оказалось возможным сохранить с помощью компьютера (а затем и воспроизвести) в цифровом виде прикосновения, шероховатость, гладкость, фактуру материала, из которого изготовлены человеком вещи, ощущения соприкосновения с тобой живых существ или физических тел. Это может быть скала, перила лестничных клеток, бархатная спинка кресла в оперном театре, поверхность ионической мраморной колонны, грубой кожи слона, шкуры медведя и т.п.

Лучшее, до чего додумались производители аппаратуры лет 10 назад и что получили IT-пользователи – игровые контроллеры с обратной связью в виде вибрации.

Лет 70 тому назад люди придумали голограмму. Голограмма – продукт голографии, объёмное изображение, создаваемое с помощью излучения лазера, воспроизводящее трёхмерные объекты на плоскости носителя.

Голограммы позволяют только видеть объекты, но 7 лет назад были придуманы осязаемые голограммы, про которые всё ещё мало кто что знает.

В 2009 году японские учёные Токийского университета под руководством профессора Хироюки Шинода смогли создать осязаемую голограмму. Осязаемая голограмма – это такая голограмма, которая позволяет воспринимать информацию не только зрением, но и тактильными рецепторами кожи. Для решения этой задачи японские учёные совместили стандартный голографический дисплей с ультразвуковым тактильным дисплеем (Airborne Ultrasound Tactile Display), позволяющим обеспечить тактильные ощущения в произвольной точке пространства с помощью нелинейных эффектов ультразвукового излучения. Ультразвук давит на руку человека, или жидкость, или бумажные полоски. Подобное давление можно сравнить с соприкосновением пары десятирублёвых монет, положенных на пясть руки человека.

Для обеспечения трёхмерного тактильного отклика голографического изображения на прикосновение к нему человеческой руки были использованы 324 ультразвуковых излучателя Airborne Ultrasound Tactile Display, работающих на частоте 40 КГц (т.е. 40 тысяч колебаний в секунду).

Контроль за движением рук оператора осуществляется с помощью инфракрасных камер двух устройств Wiimotes Nintendo и инфракрасного отражателя, находящегося на пальце оператора. Система контролирует положение пальца оператора в пространстве и позволяет в нужный момент обеспечить ему тактильный отклик. В настоящее время существует возможность избавиться от необходимости использовать отражатель вовсе.

Осязаемость голограммы обеспечивается совмещением в одной области воспринимаемого человеком пространства 1) видимого трёхмерного голографического изображения объекта и 2) невидимой ультразвуковой модели поверхности трёхмерного объекта, которой можно коснуться кончиком пальца или часть которой можно обвести ладонью.

Если внутрь визуального образа обычной голограммы можно легко проникнуть, то попытка проникнуть внутрь осязаемой голограммы приведёт к тому, что до некоторого момента предмет можно будет осязать, но превышение порогового усилия просто сдвинет голограмму с исходного местоположения в сторону вектора прилагаемой силы.

Учёные-разработчики уже выразили надежду, что их изобретение найдёт немало способов практического применения, например, инновационный наглядный интерфейс для управления медицинскими системами. Такие выключатели позволят избежать передачи инфекции через предметы общего пользования.

Партнёры



©StavrosTektonos