O programa de TV Star Trek: The Next Generation apresentou a milhões de pessoas a ideia de um holodeck: uma projeção holográfica 3D realista e imersiva de um ambiente completo com o qual você pode interagir e até tocar.
No século 21, os hologramas são já está sendo usado em uma variedade de maneiras , tais como sistemas médicos, educação, arte, segurança e defesa. Os cientistas ainda estão desenvolvendo maneiras de usar lasers, processadores digitais modernos e tecnologias de detecção de movimento para criar vários tipos diferentes de hologramas que podem mudar a maneira como interagimos.
Meus colegas e eu, trabalhando no grupo de pesquisa de tecnologias de detecção e eletrônica dobráveis da Universidade de Glasgow, agora desenvolvemos um sistema de hologramas de pessoas usando “aerofática”, criando sensações de toque com jatos de ar. Esses jatos de ar proporcionam uma sensação de toque nos dedos, mãos e pulsos das pessoas.
Com o tempo, isso poderia ser desenvolvido para permitir que você conhecesse um avatar virtual de um colega do outro lado do mundo e realmente sentisse seu aperto de mão. Pode até ser o primeiro passo para construir algo como um holodeck.
Para criar essa sensação de toque, usamos peças acessíveis e disponíveis comercialmente para emparelhar gráficos gerados por computador com jatos de ar cuidadosamente direcionados e controlados.
De certa forma, é um passo além da geração atual de realidade virtual, que geralmente requer um fone de ouvido para fornecer gráficos 3D e luvas inteligentes ou controladores de mão para fornecer feedback tátil, uma estimulação que parece um toque. A maioria das abordagens baseadas em dispositivos vestíveis se limita a controlar o objeto virtual que está sendo exibido.
Controlar um objeto virtual não dá a sensação que você teria quando duas pessoas se tocassem. A adição de uma sensação de toque artificial pode fornecer uma dimensão adicional sem a necessidade de usar luvas para sentir os objetos e, portanto, é muito mais natural.
Usando vidro e espelhos
Nossa pesquisa usa gráficos que fornecem a ilusão de uma imagem virtual 3D. É uma variação moderna de uma técnica de ilusão do século 19 conhecida como Pepper’s Ghost , que emocionou os espectadores de teatro vitoriano com visões do sobrenatural no palco.
O sistema usa vidro e espelhos para fazer uma imagem bidimensional parecer pairar no espaço sem a necessidade de qualquer equipamento adicional. E nosso feedback tátil é criado com nada além de ar.
Os espelhos que compõem nosso sistema são dispostos em forma de pirâmide com um lado aberto. Os usuários colocam as mãos pelo lado aberto e interagem com objetos gerados por computador que parecem estar flutuando no espaço livre dentro da pirâmide. Os objetos são gráficos criados e controlados por um programa de software chamado Unity Game Engine, que costuma ser usado para criar objetos 3D e mundos em videogames.
Localizado logo abaixo da pirâmide está um sensor que rastreia os movimentos das mãos e dedos dos usuários e um único bico de ar, que direciona jatos de ar na direção deles para criar sensações complexas de toque. O sistema geral é dirigido por hardware eletrônico programado para controlar os movimentos dos bicos. Desenvolvemos um algoritmo que permitia que o bico de ar respondesse aos movimentos das mãos dos usuários com combinações apropriadas de direção e força.
Uma das maneiras pelas quais demonstramos as capacidades do sistema “aerofático” é com uma projeção interativa de uma bola de basquete, que pode ser tocada, rolada e quicada de maneira convincente. O feedback de toque dos jatos de ar do sistema também é modulado com base na superfície virtual da bola de basquete, permitindo que os usuários sintam a forma arredondada da bola conforme ela rola na ponta dos dedos quando a quicam e o tapa na palma da mão quando ela retorna .
Os usuários podem até mesmo empurrar a bola virtual com força variável e sentir a diferença resultante na sensação de um salto forte ou suave na palma da mão. Mesmo algo aparentemente tão simples como quicar uma bola de basquete exigia que trabalhássemos duro para modelar a física da ação e como poderíamos replicar essa sensação familiar com jatos de ar.
Cheiros do futuro
Embora não esperemos entregar uma experiência completa de holodeck de Star Trek em um futuro próximo, já estamos corajosamente indo em novas direções para adicionar funções adicionais ao sistema. Em breve, esperamos ser capazes de modificar a temperatura do fluxo de ar para permitir que os usuários sintam as superfícies quentes ou frias. Também estamos explorando a possibilidade de adicionar aromas ao fluxo de ar, aprofundando a ilusão de objetos virtuais ao permitir que os usuários os cheire e também toque.
À medida que o sistema se expande e se desenvolve, esperamos que ele encontre usos em uma ampla gama de setores. Proporcionar experiências de videogame mais absorventes sem ter que usar equipamentos pesados é óbvio, mas também poderia permitir teleconferências mais convincentes. Você pode até mesmo se revezar para adicionar componentes a uma placa de circuito virtual enquanto colabora em um projeto.
Também pode ajudar os médicos a colaborar nos tratamentos dos pacientes e fazer com que os pacientes se sintam mais envolvidos e informados no processo. Os médicos podiam ver, sentir e discutir as características das células tumorais e mostrar aos pacientes os planos de um procedimento médico.
