Les scientifiques développent des hologrammes que vous pouvez toucher et entendre

• Des chercheurs font la démonstration d'un affichage volumétrique en lévitation à l'aide d'ondes ultrasonores.
• L'hologramme fournit un contenu 3D visuel, audible et tactile.
• Il utilise des réseaux de transducteurs à ultrasons qui produisent des ondes sonores pour flotter et contrôler une minuscule bille de polystyrène.

Les écrans holographiques existants peuvent créer du contenu visuel 3D sans avoir besoin de lunettes, mais ils ont un temps de réponse et des capacités de persistance de la vision limités.

Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université du Sussex et de l'Université des sciences de Tokyo ont développé des hologrammes 3D animés qui fournissent non seulement un contenu 3D visuel, mais également audible et tactile.

Plus précisément, ils ont démontré un affichage volumétrique en lévitation utilisant des ondes ultrasonores. C'est ce qu'on appelle l'affichage de piège acoustique multimodal (MATD). Le système piège acoustiquement une particule et l'illumine avec une lumière RVB pour contrôler sa couleur.

La configuration

L'installation est composée de deux réseaux de transducteurs à ultrasons qui produisent des ondes sonores pour flotter et contrôler une minuscule perle de polystyrène de deux millimètres de large.

Pour fournir simultanément un contenu auditif et tactile, MATD utilise le multiplexage temporel avec un piège secondaire, une modulation d'amplitude et une minimisation de phase.

La bille se déplace à des vitesses allant jusqu'à 3,75 m/s et 8,75 m/s dans les directions horizontale et verticale, respectivement, offrant des capacités de manipulation de particules supérieures à celles des techniques holographiques optiques ou acoustiques existantes.

Lorsque les LED éclairent la perle en rouge, verte et bleue, elles tracent la forme d'un objet en trois dimensions. Au fur et à mesure que la perle se déplace, une LED à modification rapide baigne l'écran de lumière pour produire des couleurs.

Étant donné que la perle se déplace à des vitesses plus rapides que l'œil humain ne peut suivre, les téléspectateurs voient une forme tridimensionnelle terminée. Il n'y a aucune illusion d'optique impliquée (ce qui trompe le cerveau pour voir traduire un objet 2D en un objet 3D).

Et parce que l'image holographique existe réellement dans l'espace 3D, elle peut être vue sous tous les angles sans dégradation de la qualité. Plus important encore, la technique ne provoque pas de fatigue oculaire.

Référence :Nature | DOI :10.1038/s41586-019-1739-5

En plus de créer un effet visuel, les transducteurs font également vibrer la perle à des fréquences qui produisent des ondes sonores. Ces vibrations peuvent être réglées pour créer des ondes sonores sur toute la gamme d'audition. Cela signifie que la perle en mouvement pourrait générer une image d'un visage parlant qui pourrait également fonctionner comme un petit haut-parleur afin que le visage parle aussi.

Il est également possible de rendre l'affichage tactile en créant des ondes sonores ultrasonores. Le battement d'ailes d'un papillon, par exemple, pourrait être ressenti si les spectateurs approchaient suffisamment leurs mains de l'image holographique.

Crédit image :Nature 

Le prototype développé dans cette étude peut produire des images à l'intérieur d'un cube d'air de 10 centimètres de large. En résumé, il nous rapproche des affichages volumétriques, offrant une reproduction sensorielle complète du contenu virtuel.

Quelle est la prochaine étape ?

Dans un avenir proche, des transducteurs plus puissants pourront être créés pour générer des animations plus grandes et utiliser plusieurs billes, bien qu'il soit difficile de chorégraphier l'illumination de plusieurs billes à la fois.

Lire :Une meilleure alternative à l'hologramme

La technologie permet le positionnement et la modulation d'amplitude des pièges acoustiques à la fréquence du champ sonore (40 kHz) et ouvre de nouvelles portes pour les affichages 3D multimodaux. Il offre également des possibilités de manipulation de la matière à grande vitesse et sans contact, avec des applications en biomédecine et en fabrication informatique.