Pierwszy raz można to zrobić z hologramem 3D. Aż chce się dotknąć!

Hologramy to popularny motyw w starym science-fiction. Rzeczywistość jeszcze go nie dogania. Zamiast manipulacji wirtualnymi obiektami wyświetlanymi w przestrzeni ludzie stworzyli alternatywy - jak choćby ekrany dotykowe oraz systemy wirtualnej i mieszanej rzeczywistości (zestawy VR, HoloLens czy Apple Vision Pro). Rozszerzona rzeczywistość jest w nich jednak ograniczona do tego, co wydarza się między goglami a oczami użytkownika. Pozostali już tego nie widzą, chyba że ich okulary są zsynchronizowane.

Hologramy działają już inaczej. Do ich obserwacji nie potrzeba żadnych gogli, a odpowiednie urządzenia wyświetlają obrazy zawieszone w przestrzeni. Rzecz w tym, że samo powietrze nie jest dla nich wystarczającym nośnikiem. Nie odbija światła w taki sposób jak substancje stałe, a jedynie je rozprasza (rozpraszanie Rayleigha). Na czym więc można zawiesić w przestrzeni trójwymiarowe hologramy?

Naukowcy z Uniwersytetu Nawarry (UPNA) w Hiszpanii opracował wyświetlacz wolumetryczny, który projektuje trójwymiarowe reprezentacje obiektów (w odróżnieniu od klasycznych wyświetlaczy 2D). Obiektami tymi można manipulować dotykiem. Ekran otrzymał nazwę FlexiVol i różni się od poprzednich projektów tego typu.

Wyświetlacz wolumetryczny działa podobnie jak rzutnik, tylko że zamiast na płaską powierzchnię przenosi obraz na szybko poruszającą się, trójwymiarową powierzchnię, znaną jako dyfuzor (dosłownie "rozpraszacz"). Oscyluje on w częstotliwości 2880 powtórzeń na sekundę. Tworzy to złudzenie optyczne stałego, półprzezroczystego materiału. Jeśli rzucimy na niego światło, wydaje się ono zawieszone w przestrzeni. Problem z dyfuzorami był taki, że jego szybko wibrujące elementy mogły zostać zniszczone po ich dotknięciu lub odwrotnie - skaleczyć palce użytkownika. Naukowcy wymyślili więc coś nowego.

Hiszpańscy naukowcy zastąpili twarde materiały dyfuzora czymś bardziej miękkim. W proces wyświetlania wolumetrycznego zaangażowanych jest wiele zmiennych. Materiał wpływa na wygląd hologramu, a jeśli jest zbyt delikatny, może się zniszczyć. Ponadto pod wpływem dotyku hologram może się odkształcać. Okazało się, że najlepsze właściwości wizualne i mechaniczne oferują elastyczne dyfuzory - elastan (lycra, spandex lub dorlastan), gumka silikonowa (RPRO Glass, Reschimica) lub zwykła elastyczna gumka, której używa się w spodniach czy majtkach. Badacze odrzucili organzę, jedwab czy lateks, których właściwości nie spełniały oczekiwań.

Hologramy 3D w klasycznym rozumieniu są wolumetryczną reprezentacją obiektów trójwymiarowych i nie potrzebują płaskich ekranów gogli VR ani specjalnych wyświetlaczy MR/AR to ich projektowania. Dotychczasowe urządzenia tego typu (od Voxon Photonics lub Brightvox) mogły co prawda wyświetlać zawartość, ale nie pozwalały dokonywać z nią interakcji. FlexiVol wychodzi poza te ograniczenia. Pozwala on chwytać wirtualne przedmioty i manipulować nimi za pomocą gestów - praktycznie tak samo jak na smartfonie.

"Przywykliśmy do interakcji bezpośrednio na naszych telefonach, stukając przyciski albo przeciągając dokumenty bezpośrednio na ekranie za pomocą palca, co jest naturalne i intuicyjne dla ludzi. Ten projekt pozwala nam używać tej naturalnej interakcji z obiektami 3D, aby wykorzystać nasze wrodzone zdolności trójwymiarowego widzenia i manipulowania" - wyjaśnia Asier Marzo, szef projektu badawczego z UPNA.

Zdaniem inżynierów FlexiVol może znaleźć zastosowanie tam, gdzie potrzeba połączenia doświadczeń wizualnych i haptycznych, czyli związanych ze wzrokiem i dotykiem.

Źródło: E. Bouzbib, I. Sarasate, U. Fernandez et al. FlexiVol: a Volumetric Display with an Elastic Diffuser to Enable Reach-Through Interaction. CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI ’25), ACM SIGCHI, Apr 2025, Yokohama, Japan. 10.1145/3706598.3714315. hal-04981007