Forscher entwickeln 3D-Hologramme zum Anfassen und Bewegen
Ein 3D-Hologramm zum Anfassen und Bewegen: Was sonst nur in Science-Fiction-Filmen zu sehen ist, haben spanische Forscher realisiert.
Ein Forscher der UPNA fasst in die Augenhöhle eines projizierten 3D-Schädels.
(Bild: Iñigo Ezcurdia)
Einem spanischen Wissenschaftsteam der Public University of Navarra (UPNA) ist es gelungen, ein volumetrisches Display für 3D-Grafiken zu entwickeln, die in der Luft schwebend angefasst und bewegt werden können. Das FlexiVol-Display kann überall dort eingesetzt werden, wo visuelle und haptische Erfahrungen miteinander verbunden werden sollen.
Bei den klassischen 3D-Hologrammen handelt es sich eigentlich um True-3D-Grafiken, volumetrische Darstellungen von Grafiken, die in der Luft schweben und aus verschiedenen Blickwinkeln angeschaut werden können. Eine Virtual-Reality-Brille (VR) muss zum Betrachten nicht getragen werden. Zwar gibt es solche volumetrischen Displays etwa von Voxon Photonics und Brightvox bereits, allerdings können damit nur Bilder projiziert werden, eine Interaktion mit ihnen ist nicht möglich. Die Forscher der UPNA haben dagegen nach einer Möglichkeit gesucht, wie solche 3D-Projektionen gegriffen und bewegt werden können, um mit ihnen interagieren zu können.
"Wir sind es gewohnt, direkt mit unseren Telefonen zu interagieren, indem wir eine Taste antippen oder ein Dokument direkt mit dem Finger auf den Bildschirm ziehen – das ist für den Menschen natürlich und intuitiv. Dieses Projekt ermöglicht es uns, diese natürliche Interaktion mit 3D-Grafiken zu nutzen, um unsere angeborenen Fähigkeiten des 3D-Sehens und der Manipulation auszuschöpfen", erläutert Asier Marzo, Leiter des Forschungsprojektes.
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Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler in der Studie "FlexiVol: a Volumetric Display with an Elastic Diffuser to Enable Reach-Through Interaction" zusammengefasst, die in HAL science ouverte erschienen ist.
Volumetrische Displays projizieren Bilder auf eine sich schnell bewegende Oberfläche, dem Diffusor. Der oszilliert 2880-mal pro Sekunde. Durch die Trägheit des menschlichen Auges wird das geschichtete Bild als ein komplettes 3D-Objekt wahrgenommen, das in der Luft schwebt. Dabei ist der Diffusor jedoch starr ausgeführt. Würde man versuchen, ihn zu berühren, könnte er zerstört werden oder die Finger Schaden nehmen.
Haptisches Erlebnis durch weichen Diffusor
Die UPNA-Wissenschaftler ersetzten die starre Diffusorplatte gegen ein weicheres Material. Das erwies sich als trickreich, denn das Material beeinflusst auch die visuelle Darstellung. Zugleich muss das Material aber fest genug sein, um eine genügende Haptik zu ermöglichen. Die Forscher stellten fest, dass das von ihnen verwendete verformbare Material es nötig machte, eine Bildkorrektur einzubauen, damit sich das projizierte Bild beim Anfassen nicht veränderte.
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In einem ersten Schritt haben die Wissenschaftler einen 3D-Würfel in die Luft projiziert, der angefasst und bewegt werden kann. Auch können Nutzer auf einer Fläche des Würfels mit ihren Zeige- und Ringfingern als Beinen spazieren gehen. Das funktioniert auch, wenn mehrere Personen zur gleichen Zeit mit dem 3D-Hologramm hantieren. Diese Art Display kann also auch für das kollaborative Arbeiten verwendet werden.
Die Anwendungsmöglichkeiten seien vielfältig, heißt es vom Wissenschaftsteam der UPNA: Es könnte bei der Arbeit, zum Entertainment und in der Bildung eingesetzt werden. Dabei sind die Nutzer nicht nur für sich in ihrer eigenen Welt, wie etwa bei der Verwendung von VR-Brillen, sondern können gemeinsam mit virtuellen 3D-Objekten interagieren.
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(olb)
