Wie ein Hologramm-ähnliches Gerät Objekte mit Hilfe von Ultraschallwellen animiert.

Im Gegensatz zur Star-Wars-Projektion schwingt die 3D-Technologie Polystyrol-Perlen mit hoher Geschwindigkeit umher.

Es kann nicht mit der Technologie einer weit entfernten Galaxie mithalten, aber alles muss irgendwo seinen Anfang haben. Forscher in Sussex haben ein Gerät entwickelt, das 3D-animierte Objekte anzeigt, die mit den Zuschauern kommunizieren und interagieren können.

Eine Demonstration des Displays zeigte einen Schmetterling, der durch in der Luft hängende Zahlen dargestellt wurde und einen sich drehenden, mehrfarbigen Planeten Erde. Über interaktive digitale Zeichen und Animationen hinaus möchten Wissenschaftler damit Daten visualisieren und sogar fühlen.

Obwohl die Bilder ähnlich sind, ist das Gerät kein holographischer Projektor, mit dem eine schimmernde Prinzessin Leia Obi-Wan Kenobis Hilfe in Star Wars gewinnen konnte. Stattdessen wird ein 3D-Feld von Ultraschallwellen verwendet, um eine Polystyrolperle zu schweben und mit hoher Geschwindigkeit herumzuschlagen, um Formen in der Luft zu verfolgen.

Die 2 mm breite Perle bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von fast 32 km/h so schnell, dass sie die Form eines Objekts in weniger als einer Zehntelsekunde nachzeichnet. Bei einer solchen Geschwindigkeit sieht das Gehirn nicht die sich bewegende Perle, sondern nur die fertige Form, die es erstellt. Die Farben werden durch in das Display eingebaute LEDs ergänzt, die Licht auf die Perle werfen, wenn diese sich bewegt.

Da die Bilder im 3D-Raum erstellt werden, können sie aus jedem Winkel betrachtet werden. Zudem können durch eine sorgfältige Kontrolle des Ultraschallfeldes die Wissenschaftler Objekte zum Sprechen bringen oder den animierten Bildern Soundeffekte und musikalische Begleitungen hinzufügen. Durch weitere Manipulation des Schallfelds können Benutzer mit den Objekten interagieren und sie sogar in ihren Händen fühlen.

Ryuji Hirayama, der beim Aufbau des Displays mitgewirkt hatte, sagte, es sei schon lange ein Traum gewesen, ein solches Gerät zu entwickeln. Das „Multimodal Acoustic Trap Diplay“ sieht er jedoch als einen Schritt in Richtung anspruchsvollerer Systeme. „Ich glaube, dass wir in Zukunft mit solchen Displays mit unserer Familie und Freunden interagieren können, als wären sie in der Nähe, so dass Sie sie sehen, berühren und hören können“, sagte er.

Die Bilder werden zwischen zwei horizontalen Platten erzeugt, die mit kleinen Ultraschallwandlern besetzt sind. Diese erzeugen ein unhörbares 3D-Schallfeld, das eine winzige Tasche mit Unterdruckluft enthält, in der die Polystyrolperle eingeschlossen ist. Bewegen Sie die Taschen, indem Sie den Ausgang der Wandler verändern und die Perle bewegt sich mit.

In der einfachsten Version des Displays werden 3D-Farbanimationen erstellt. In der Zeitschrift Nature beschreiben die Wissenschaftler, wie sie das Display verbessert haben, um Töne und taktile Reaktionen auf Personen zu erzeugen, die auf das Bild zugreifen.

Sprache und andere Geräusche, wie eine musikalische Begleitung, wurden hinzugefüht, indem die Styroporperle vibriert wurde, während sie herumhast. Die Vibrationen können so eingestellt werden, dass Schallwellen über den gesamten Bereich des menschlichen Gehörs erzeugt werden, wodurch beispielsweise eine klare Sprache entsteht. Ein weiterer Trick macht das Display fühlbar, indem das Ultraschallfeld so manipuliert wird, dass in der Luft ein virtueller „Knopf“ entsteht.

Der Prototyp verwendet eine einzelne Perle und kann kann Bilder in einem 10 cm breiten Luftwürfel erzeugen. Zukünftige Displays könnten jedoch leistungsstärkere Wandler verwenden, um größere Animationen zu erstellen und mehrere Kügelchen gleichzeitig zu verwenden. Subramanian sagte, dass vorhandene Computersoftware verwendet werden kann, um sicherzustellen, dass die winzigen Perlen nicht ineinander krachen, obwohl das Choreografieren der Beleuchtung mehrerer Perlen in der Luft ein weiteres Problem ist.

Wenn die Technologie verbessert werden kann, könnte sie den 3D-Druck transformieren, indem Objekte aus winzigen Tröpfchen verschiedener Materialien erstellt werden, die aufgeschwebt und abgelegt werden.

Euan Freeman von der Universität von Glasgow sagte, die Technologie zeige das Potenzial für Displays in der Zukunft. „Mit dieser Technologie konnte man die auf dem Display angezeigten digitalen Bilder erreichen und fühlen“, sagte er.

„Das Interessante an dem taktilen Content ist, dass dieser mit Ultraschallwellen erstellt wurde. Im Gegensatz zu den einfachen Vibrationen, mit denen die meisten Menschen über Smartphones oder Spielekonsolen vertraut sind, bewegen sich die Ultraschallwellen durch die Luft, um präzise Muster auf Ihren Händen zu erzeugen.

Dies ermöglicht Multimedia-Erlebnisse, bei denen die Objekte, die Sie fühlen, genauso reichhalting und dynamisch sind wie die Objekte, die Sie auf dem Display sehen.“

Julie Williamson, ebenfalls in Glasgow, sagte, schwebende Displays seien ein erster Schritt in Richtung interaktiver 3D-Displays. „Ich stelle mir eine Zukunft vor, in der 3D-Displays Erlebnisse erzeugen können, die nicht von den physischen Objekten zu unterscheiden sind, die sie simulieren“, sagte sie.

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