과학자들은 만지고 들을 수 있는 홀로그램을 개발합니다

• 연구원들이 초음파를 사용하여 공중에 떠 있는 체적 측정 디스플레이를 보여줍니다.
• 홀로그램은 시각적, 청각적, 촉각적 3D 콘텐츠를 제공합니다.
• 음파를 생성하는 초음파 변환기 어레이를 사용하여 작은 폴리스티렌 비드를 띄우고 제어합니다.

기존 홀로그램 디스플레이는 안경 없이도 3D 시각 콘텐츠를 만들 수 있지만 응답 시간과 지속성 기능이 제한적입니다.

이제 Sussex 대학과 Tokyo University of Science의 연구원들은 시각뿐 아니라 청각 및 촉각 3D 콘텐츠를 제공하는 애니메이션 3D 홀로그램을 개발했습니다.

보다 구체적으로, 그들은 초음파를 사용하여 공중에 떠 있는 체적 디스플레이를 시연했습니다. 이를 MATD(Multimodal Acoustic Trap Display)라고 합니다. 시스템은 입자를 음향적으로 포착하고 RGB 조명으로 조명하여 색상을 제어합니다.

설정

설정은 2밀리미터 너비의 작은 폴리스티렌 비드를 띄우고 제어하기 위해 음파를 생성하는 두 개의 초음파 변환기 어레이로 구성됩니다.

청각 및 촉각 콘텐츠를 동시에 제공하기 위해 MATD는 보조 트랩, 진폭 변조 및 위상 최소화와 함께 시간 다중화를 사용합니다.

비드는 수평 및 수직 방향으로 각각 최대 3.75m/s 및 8.75m/s의 속도로 이동하여 기존 광학 또는 음향 홀로그램 기술보다 우수한 입자 조작 기능을 제공합니다.

LED가 비드에 빨강, 초록, 파랑 ​​빛을 비추면 물체의 모양을 3차원으로 추적합니다. 구슬이 움직이면 빠르게 변하는 LED가 디스플레이에 빛을 비추어 색상을 생성합니다.

구슬은 사람의 눈이 추적할 수 있는 것보다 빠른 속도로 움직이기 때문에 시청자는 완성된 3차원 모양을 볼 수 있습니다. 관련된 착시 현상이 없습니다(뇌가 2D 개체를 3D 개체로 변환하는 것을 보도록 속임).

그리고 홀로그램 영상은 실제로 3차원 공간에 존재하기 때문에 화질 저하 없이 모든 각도에서 볼 수 있다. 더 중요한 것은 이 기술이 눈의 피로를 유발하지 않는다는 것입니다.

참조:자연 | DOI:10.1038/s41586-019-1739-5

시각 효과를 만드는 것 외에도 변환기는 음파를 생성하는 주파수에서 구슬을 진동시킵니다. 이러한 진동은 전체 청각 범위에 걸쳐 음파를 생성하도록 조정할 수 있습니다. 즉, 움직이는 구슬이 말하는 얼굴의 이미지를 생성할 수 있으며 작은 스피커로도 작동할 수 있으므로 얼굴도 말하게 됩니다.

초음파 음파를 생성하여 디스플레이를 촉각적으로 만드는 것도 가능합니다. 예를 들어 나비의 펄럭이는 날개는 시청자가 홀로그램 이미지에 손을 충분히 가까이 대면 느낄 수 있습니다.

이미지 제공:Nature

이 연구에서 개발된 프로토타입은 10센티미터 너비의 공기 큐브 내부에서 이미지를 생성할 수 있습니다. 요약하면 가상 콘텐츠의 완전한 감각적 재현을 제공하는 체적 디스플레이에 더 가까워집니다.

다음은 무엇입니까?

가까운 장래에 더 강력한 변환기를 만들어 더 큰 애니메이션을 생성하고 여러 개의 구슬을 사용할 수 있지만 한 번에 여러 구슬의 조명을 안무하는 것은 어려울 것입니다.

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이 기술은 음장 주파수 비율(40kHz)에서 음향 트랩의 위치 지정 및 진폭 변조를 가능하게 하고 다중 모드 3D 디스플레이를 위한 새로운 문을 엽니다. 또한 생물의학 및 컴퓨터 제조 분야의 응용을 통해 물질을 고속으로 비접촉으로 조작할 수 있는 기회를 제공합니다.