Virtuelle Objekte zum Fühlen

Ein Start-up verwendet Klangwellen, um Computerspielern ein realitätsnahes Feedback zu geben.

Die junge Firma Ultrahaptics aus Großbritannien will die Gestensteuerung, die etwa Microsofts Spielekonsole Xbox über die 3D-Kamera Kinect erlaubt, in einigen Jahren deutlich realistischer gestalten.

Bislang greift der Nutzer bei dieser Form der berührungslosen Interaktion mit moderner Rechentechnik schlicht ins Leere; das Verfahren von Ultrahaptics soll ihm dagegen das Gefühl geben, er berühre ein reales Objekt. "Das fühlt sich genauso an, als würde man mit einem Gegenstand interagieren und von ihm ein direktes Feedback bekommen", erläutert Tom Carter, Mitbegründer der Firma.

Auch denkbar ist eine Kombination mit dem Gestenerfassungssystem Leap Motion, das für PC-Rechner und Apples Macs verfügbar ist. Damit ist es möglich, ohne Tastatur und Maus mit dem Computer zu arbeiten, um beispielsweise Präsentation zu steuern oder Bilder zu bearbeiten.

Umgesetzt wird die Ultrahaptics-Technik mit Hilfe eines relativ simplen Tricks: einer fein abgestuften Ultraschallquelle. Deren Output wird an den Fingern reflektiert, die das virtuelle Objekt berühren sollen. Das wiederum soll sich dann für den Nutzer anfühlen, als würde er wirklich einen Gegenstand erfassen – zumindest zu einem gewissen Grad.

Das Verfahren basiert auf Forschungsarbeiten, die die Gründer von Ultrahaptics an der University of Bristol erarbeitet haben. Beteiligt war auch die University of Glasgow. Momentan existiert allerdings nur ein Prototypsystem. Zur Verwendung muss man seine Hände über der Ultraschallquelle platzieren, die aus 64 einzelnen Schallgebern in einem acht mal acht Felder großen Raster besteht. Bei ihren Versuchen wurden von den Forschern insgesamt 25 Bereiche der Hand durchgetestet, um zu sehen, wo Ultraschall am besten erspürt wird. Die Probanden mussten dabei mitteilen, wo genau sie die abgegebenen Wellen spürten.

In einem weiteren Versuch gab die Ultraschallquelle Wellen in einer Weise ab, die eine kontinuierliche Bewegung in eine bestimmte Richtung simulierte. Das soll laut Carter künftig nicht nur Linien simulieren, sondern ganze Objektformen.

Die Forscher fanden heraus, wo auf der Hand sich Ultraschallfeedback am besten einsetzen lässt. So ist etwa der Bereich zwischen Daumen und kleinem Finger über die Handfläche gut, nicht vertikal oben von der Mitte der Handfläche. Mehrere Wellen gleichzeitig für einen längeren Zeitraum sorgen für ein Gefühl von Bewegung.

Falls die Auflösung des Geräts noch weiter erhöht werden kann, könnten zahlreiche Anwendungen ihren Nutzern die Möglichkeit geben, mit Gegenständen direkt zu interagieren. Das gilt für Virtual-Reality-Spiele ebenso wie für Navigationssysteme oder Lernwerkzeuge. Lernt ein Blinder gerade Braille, könnte das System ihm beispielsweise Buchstaben auf die Finger "projizieren", damit er die Blindenschrift schneller verinnerlicht.

Untersucht wurde von Carter und seinem Kollegen Sriram Subramanian, der Professor für Computer-Human Interaction an der University of Bristol ist, auch, wie sich dynamische Bewegung simulieren lässt und wie klein ein virtuelles Objekt maximal sein darf, das dargestellt werden soll.

Noch befindet sich Ultrahaptics ganz am Anfang. Die Firma ist derzeit dabei, ihr System zu miniaturisieren. Klar ist auch noch nicht, wie eine Ultraschallquelle in der Nähe des Sofas angebracht werden könnte, wo sie Spieler brauchen würden. Möglicherweise funktioniert das System zunächst nur am Schreibtisch.

Chris Harrison, Juniorprofessor für Human-Computer-Interaction an der Carnegie Mellon University, hat das Prototypsystem im Rahmen einer Demonstration getestet. Für ihn macht das Verfahren vor allem in Spielen Freunde, insbesondere, wenn einfache Effekte wie der Wind im Gesicht oder eine den Körper treffende Kugel simuliert werden sollen. Wie groß die Distanz zum Benutzer sein darf, müsse dabei noch ausgelotet werden. "Das ist definitiv etwas komisch, aber es hat eine Menge Potenzial", so Harrison. (bsc)