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二维至三维桂林全息投影的过程

来源:http://guilin.yncgkj.net/news335094.html  发布时间:2020/3/14 22:18:00

超声波扬声器可以引导珠子产生可以感觉和听到的显示器。

平山隆治按下键盘,让出现在眼前泡沫珠。白珠跳了出来,飘浮在空中,完全不动。再按一下,就变成一个发光的蝴蝶形状,扑哧徘徊在黑盒子。平山的同事,迭戈马丁内斯苏塞克斯普拉森西亚钻研入禁区,向人展示没有绳子,似乎是纯粹的魔术。“我第1次看到我的女儿。他们看起来‘哇’的表达。”MartinezPlasencia,表示他很高兴像一个孩子的眼睛睁大了。

悬空变形问题背后是一个企业相对比较简单的设置。珠子上下有两排各256个小型扬声器,扬声器可以通过学生产生影响超声波来移动珠子。这些小珠子移动得很快,人眼看起来学习就是这样一个在几厘米范围内连续不断改变的三D图像,就好像是我们一个经济高速画图板画出来的一样。

这套超声波扬声器构造图像也可以产生听觉和触觉。当你向蝴蝶伸出手时,手指可能会感到颤抖。也许有一张笑脸,带着皇后乐队我们会震撼你。最引人注目的是,产生这些效果的大部分组件都可以从商店购买。

在一个团队中萨塞克斯大学创建了一个虚拟的浮动蝴蝶。

“它是通过一个环境优美而令人激动的平台。”杨百翰大学的物理教育学家DanielSmalley说。他在去年公布了一项具有类似的技术——使用不同激光进行控制研究纤维素来设计制造企业图像1。他说,直到我们现在,大多数学生物理学家都认为用声波移动珠子无法真正达到足够快的速度,显示不出这种影响图像。

今年8月,布里斯托尔大学的TatsukiFushimi位物理学家和同事首次证明了这种方法的可行性。但是它们的珠子形成形状需要更长的时间,所以用它显示的单个连续物体不能超过1cm2max。作为苏塞克斯大学的一个团队,“这使我们相信我们认为不可能的事情是可能的,”Smalley说。

11月13日,纸“自然”上发表以上的声学装置,其代表了一类新的三维图像生成技术的被称为立体显示和桂林全息投影,虚拟现实和立体技术具有本质上的不同说明3。后三个将使用光学技术来创建深度的错觉,从而导致等身尺寸,照片般逼真的效果。但是,三维桂林全息投影只能从某一个角度观看,虚拟现实和立体要求戴上专用设备,所有这些技术都会使眼睛疲劳。

空中进行立体数据显示信息技术则正好相反,它使用不同激光、电场、雾气投影等方式能够创造出一个真正的立体影像,观察者之间可以从任何企业视角通过观看。因此,这是与1977年《星球大战》中莱娅公主的求救信号最接近的显示相关技术。

立体显示的研究实际上比那部电影早,这种方法比三维桂林全息投影有一个关键的优势:它需要的计算能力要少得多。虽然它已经被研究了几十年,空中展示仍然局限于小的,粗糙的模式和商业上难以推广,斯马利说。但他仍然希望,这种多种实用技术的结合,包括声学悬浮,可以帮助立体声显示器找到杀手应用。也许它可以用于医疗实习生的交互模拟,或者它可以允许人们以三维图像的形式与遥远的家庭交谈。Smalley说:“我敢打赌,这项技术将在我们正在研究的许多其他技术之前商业化。

光与声

市场上现有的立体显示技术的三维通常会将二维图像。例如,VoxonVX1光子投射到屏幕上,并快速上下颤动。如果时间正确,你可以创建一个三维图像,且不需要特殊的眼镜。但是,这显示的,它必须玻璃后面被锁定,所以很少使用,例如复杂的机械部件的手段,博物馆的展示。

2006年,HideiKimura首次进行尝试发展直接影响在三维空间中绘制一个图案4。Kimura是日本川崎市Burton公司的首席执行官。他和学术界的合作者们开发了学生一项重要技术,能用激光把空气相对分子中的电子敲出去,使之发光。通过经济高速网络移动应用激光的焦点,他们自己可以设计制造出等离子体光点,从而能够形成比较粗糙的图像。“即使没有什么问题都没有,我们也能在中国空中制造出具有三维目标图像。”Kimura说。他想象着能利用管理这项研究技术在天空中广播紧急消息,或是在体育教学比赛中在球场上空播放三维回放。

筑波大学的计算机科学家和画家说,等离子体技术可以产生相对稳定的图像,但它有几个严重的限制:低分辨率(每个激光只对应于图片上的一个点),过度的激光强度会导致烧伤..

2016年,落合的团队提高激光等离子体技术5--低能量,短脉冲,创造一个安全的触摸图像。图像仅在几毫米大小,比木村队小得多。但由于激光束的较高的频率,并允许调制器,以产生多个聚焦的,他们的小组成功地提高了10至200倍的分辨率。这使他们能够创建更复杂的图像,例如在向导的笔尖的大小。

在萨塞克斯大学,声波进行三维数据显示技术起源于中国另一部科幻大作:由于20世纪60年代《星际迷航》而声名大噪的牵引光束。从2012年开始,SriramSubramanian小组合作开创了能让一个声波可以产生高压强点的方法,这样我们就可以自己困住并移动互联网小型研究物体6。但直到Hirayama于2018年来到学校实验室工作之后,团队才找到了充分利用这种声波来制造企业图像的方法。

三维地球。曝光时间为0.025至20秒。(只有在0.1秒内绘制的图像才能被人的眼睛识别为连续的图像)

为了使画面看起来完整,珠未完成必须在一个小于0.1秒。此前,声悬浮技术都集中在对象上保持稳定成为可能;运动相对较慢,散步的停止,从一个点到另一个。平山的创新还珠“踢”之前,计算出新的目标点,专门设计的硬件系统。

这就要求意味着我们团队管理可以以每秒4万次的速度进行改变场的焦点。珠子的速度以及较高人民可以通过达到每秒8.75米,因此当一个2毫米宽的珠子横跨几厘米的空间时“看起来就像是瞬时传送企业过去的”,Hirayama说。当珠子移动的时候,还有就是一个经济高速发展变化的LED照向显示信息系统以造出不同颜色。

一只蝴蝶用立体显示技术创造了丹尼尔·斯马利的实验室。

斯莫利移动团队通过激光激发并照射纤维素的植物纤维。斯莫利使用相同数量的粒子和数据的,他说自己十分之一的图片苏塞克斯图像的大小,但是分辨率十倍于后者。

萨塞克斯大学的技术有一个主要缺点:它在数据显示的图案两边同时需要通过一组扬声器,因此就限制了观察者和图像信息之间的互动,也限制了图像的尺寸。不过等硬件结构升级发展以后,Subramanian说,就有学生可能可以利用另一种声波来制造企业图像,只有这样一边工作需要扬声器。

研究人员还试图进一步了解珠子对施力的反应,让它们移动得更快,通过同时悬浮几个珠子来绘制更复杂的图像,并将视觉和触觉结合得更紧密。在目前的环境中,触摸和视觉不是同步的,因为产生这两种效果的字段相互干扰。奥奇亚小组找到了一种将触觉和视觉与无干扰领域结合起来的方法:从声场产生触觉反馈,然后用激光绘制等离子体的小图像。小组用这种方法在空中画出盲文7..

交互的优势

任何三维显示在全息投影不可避免地被使用,并且“星球大战”比较。苏塞克斯技术大学,并与之前类似的技术,你可以创建一个更大的图片,而且还添加声音,所以它使我们能够从“星球大战”更近了一步,航空航天显示器的北大的三维研究重现装置王琼华之称。但图像还是非常小,非常远离照相写实。三维效果再现“星球大战”以任何方式可能要等到十年后,甚至更长的时间,她说。

但是由于英国德比大学专攻三维信息技术的物理教育学家BarryBlundell提醒说,试图用立体数据显示企业技术来制造一些细节内容丰富、照相写实的显示可能是误入歧途。“人们生活不会看着雕塑然后和绘画来比较的。”他说。他补充道,以全息投影作为发展目标的努力经常会走入社会商业上的死胡同,而立体显示效果较好的应用不同场景是其他传统媒体做不到,却又不太现实需要具有很高精度的情况,例如我们可以通过表现形式复杂三维移动的交互式显示。

斯马利说,互动真的很有用。例如,受过训练的外科医生可以使用这个显示器来训练导管进入心血管系统。由于有一百万个移动粒子,他补充说,“可以创建一个没有躯干的脸——进行面对面的远程演示。”他说,在空中展示别人的虚拟图像比通过虚拟现实制作照片真实感更能带来现场感。

在实验室百万粒子显示器苏塞克斯大学也需要寻找了很长时间。只有时间才能知道他们的技术可以使我们实现粒子数这个幅度。阅读一些技巧后,平山给了我们他的珠子现在能做的,关闭扬声器。扑哧蝴蝶消失了,形成了一个蝴蝶的珠子落了下来显示器的基础上徐徐降落。平山把它捡起来,放在一个盒子里,也有数百个样品,你总是可以在空气中创造神奇。


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