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A holografia háptica promete dar vida à realidade virtual, mas um novo estudo revela um surpreendente obstáculo físico que precisará ser superado.
Uma equipe de pesquisa da UC Santa Barbara descobriu um novo fenômeno que está por trás das telas hápticas holográficas emergentes e pode levar à criação de experiências de realidade virtual mais atraentes. As descobertas da equipe são publicadas na revista Avanços da ciência.
Displays hápticos holográficos usam matrizes de emissores de ultrassom para focalizar o ultrassom no ar, permitindo que os usuários toquem, sintam e manipulem objetos virtuais tridimensionais no ar usando suas próprias mãos, sem a necessidade de um dispositivo físico ou interface. Embora esses monitores sejam muito promissores para uso em várias áreas de aplicação, incluindo realidade aumentada, realidade virtual e telepresença, as sensações táteis que eles fornecem atualmente são difusas e fracas, parecendo uma “brisa” ou “sopro de ar”.
“Nossa nova pesquisa explica por que esses hologramas parecem muito mais difusos ou indistintos do que seria esperado”, disse Yon Visell, professor associado de engenharia elétrica e de computação, cujo foco de pesquisa é em tecnologias interativas com ênfase em haptics, robótica e eletrônica.
O estudo liderado por Visell e Gregory Reardon, pesquisador de doutorado, usou imagens ópticas de alta resolução, simulações e experimentos de percepção para estudar as ondas excitadas por ultrassom que são excitadas na pele durante a holografia háptica. Eles descobriram que as exibições holográficas excitam padrões de vibração generalizados – ondas de choque de cisalhamento – na pele.
Na holografia háptica, explicou Visell, as ondas de choque são criadas quando as ondas de ultrassom são focalizadas e escaneadas no ar, causando vibrações na pele. Essas vibrações podem interferir umas nas outras de forma a amplificar sua força em alguns locais, fenômeno conhecido como interferência construtiva. A formação de ondas de choque cria um padrão de rastro que se estende além do ponto focal pretendido, reduzindo a precisão espacial e a clareza das sensações táteis. Como analogia, de acordo com os pesquisadores, se o feixe de som focalizado é um barco em movimento rápido na água, o padrão da onda de choque é um rastro seguindo o barco. As exibições hápticas holográficas atuais excitam padrões de ondas de choque que estão tão espalhados na pele que as sensações parecem muito difusas.
“Nosso estudo revela como as exibições hápticas holográficas, que são uma nova tecnologia promissora para realidade virtual e telepresença, exigem novos conhecimentos em inovações acústicas em design”, disse Visell. “Ao entender a física subjacente das ondas de choque de cisalhamento geradas por ultrassom na pele, esperamos melhorar o design de telas holográficas hápticas e torná-las mais realistas e imersivas para os usuários. Essas telas táteis podem nos permitir aumentar nosso ambiente físico com um variedade ilimitada de objetos virtuais, personagens animados interativos ou ferramentas palpáveis que podem não apenas ser vistas, mas também tocadas e sentidas com as mãos”.
A descoberta da equipe dos fenômenos de onda de choque anteriormente desconhecidos que fundamentam a holografia háptica fornece um importante passo à frente na criação de exibições holográficas hápticas que podem permitir que os usuários interajam de forma mais realista e imersiva no futuro metaverso.
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