Engenheiros britânicos e japoneses criaram um display volumétrico baseado em levitação acústica. Uma pequena bola é responsável pela exibição da imagem nela, que é movida ao longo da área de trabalho por emissores ultrassônicos e iluminada por um projetor de alta velocidade. Além disso, o dispositivo pode reproduzir sons, bem como criar uma resposta tátil quando o usuário traz o dedo para a tela, afirmam os autores do artigo na Nature.
Uma vez que a ficção científica costuma usar telas volumétricas que flutuam no ar, os engenheiros há muito trabalham na criação dessas tecnologias na vida real. Via de regra, as telas volumétricas funcionam devido aos efeitos óticos. Por exemplo, entre esses desenvolvimentos estão a tela de campo de luz canadense para teleconferência e a tela de desktop 3D americana, que funciona graças a um raster lenticular.
Porém, tais tecnologias criam o efeito de volume dentro da tela, mas não dão a impressão de que a imagem está flutuando no ar. Para esse efeito, há vários anos os engenheiros propuseram o uso da levitação acústica. Funciona porque uma série de transdutores ultrassônicos cria ondas estacionárias e áreas estáveis de baixa e alta pressão, capazes de fixar pequenos objetos, como bolas de poliestireno. Engenheiros britânicos já usaram esse efeito, fixando no ar uma série de bolas que podem girar na cor desejada em direção ao observador, ou pendurando um pequeno pedaço de tecido translúcido no qual a imagem é projetada.
No novo trabalho, os engenheiros liderados por Sriram Subramanian, da Universidade de Sussex, criaram uma tela na qual uma única partícula esférica é capaz de criar uma imagem colorida tridimensional em tempo real. O dispositivo é baseado em duas matrizes de emissores ultrassônicos (16 por 16), localizados um em frente ao outro: abaixo e acima da área de trabalho. Um projetor de LED também é montado na parte superior da matriz do emissor.
O princípio de funcionamento do display baseia-se no fato de que o dispositivo movimenta rapidamente a área de pressão reduzida, na qual a bola de poliestireno levita, e a ilumina com uma cor que muda dependendo da posição da bola no espaço. Na demonstração, você pode ver que o display permite que você veja o nó toróide e a borboleta batendo em tempo real. Exemplos mais impressionantes também podem ser vistos no vídeo, como um modelo levitando da Terra, mas esses quadros foram filmados com uma velocidade de obturador muito mais lenta e a pessoa não consegue vê-los a olho nu.
Experimentos mostraram que o visor pode acelerar a bola em até 3,75 metros por segundo em linha reta e até 0,75 metros por segundo quando desenha detalhes de bordas e cantos na imagem.
Além de exibir imagens 3D, o monitor também é capaz de produzir sons audíveis para uma pessoa e produzir uma resposta tátil. Para isso, os parâmetros sonoros dos emissores são ajustados de forma que, além da armadilha principal usada para levitar a bola, se forme na lateral mais uma área com pressão alterada. Ao colocar um dedo nele, o usuário pode sentir a resposta da tela.
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Os autores observam que as características da imagem visíveis a olho nu, incluindo o tamanho, podem ser melhoradas usando um modelo de movimento de partículas mais preciso, bem como um projetor mais brilhante. Além disso, um modelo mais preciso permitirá alocar uma fração maior do ciclo de trabalho do emissor para a armadilha secundária e, assim, melhorar a resposta tátil.
Existe outra tecnologia para criação de imagem volumétrica no ar, desenvolvida por engenheiros japoneses. Eles sugerem o uso de emissores de laser para isso, que criam microgotículas de plasma brilhantes no ar. Ao mover a área de brilho, o protótipo do dispositivo é capaz de criar pequenas figuras volumétricas no ar, e você pode tocá-las com o dedo.
Grigory Kopiev
