Dr. Elodie Bouzbib von der Öffentlichen Universität von Navarra (UPNA) ist es zusammen mit Iosune Sarasate, Unai Fernández, Manuel López-Amo, Iván Fernández, Iñigo Ezcurdia und Asier Marzo erstmals gelungen, dreidimensionale Grafiken in der Luft darzustellen, die mit den Händen manipuliert werden können.
„Was wir in Filmen sehen und Hologramme nennen, sind typischerweise volumetrische Darstellungen“, sagt Bouzbib, der Erstautor der Arbeit. „Das sind Grafiken, die in der Luft erscheinen und aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden können, ohne dass man eine Virtual-Reality-Brille tragen muss. Man nennt sie True-3D-Grafiken“. Sie hebt außerdem hervor, dass „sie besonders interessant sind, da sie das „Come-and-Interact“-Paradigma ermöglichen, was bedeutet, dass die Benutzer einfach an ein Gerät herantreten und es benutzen können.
3D-Sehen ausschöpfen
„Es gibt bereits kommerzielle Prototypen volumetrischer Displays, zum Beispiel von Voxon Photonics oder Brightvox Inc, aber keines davon ermöglicht eine direkte Interaktion mit den Hologrammen“, so das Team. Asier Marzo, der leitende Forscher, erklärt, dass direkte Interaktion bedeutet, dass wir unsere Hände einsetzen können, um virtuelle Objekte zu greifen und zu ziehen. Er fügt hinzu: „Wir sind an die direkte Interaktion mit unseren Telefonen gewöhnt, bei der wir eine Taste antippen oder ein Dokument direkt mit dem Finger auf den Bildschirm ziehen – das ist für den Menschen natürlich und intuitiv. Dieses Projekt ermöglicht es uns, diese natürliche Interaktion mit 3D-Grafiken zu nutzen, um unsere angeborenen Fähigkeiten des 3D-Sehens und der Manipulation auszuschöpfen.“
Wie diese Hologramme funktionieren
Volumetrische Displays verfügen über eine schnell schwingende Folie, die Diffusor genannt wird, und projizieren die Bilder synchron mit hoher Geschwindigkeit (2.880 Bilder pro Sekunde). Dank der Persistenz des Sehens werden die auf den Diffusor in verschiedenen Höhen projizierten Bilder als ein vollständiges Volumen wahrgenommen.
„Das Problem“, so das Forscherteam, „besteht darin, dass der Diffusor normalerweise starr ist, und wenn er beim Schwingen mit unserer Hand in Berührung kommt, kann er brechen oder Verletzungen verursachen.“ Um dieses Problem zu lösen, hat das Team den starren Diffusor durch einen elastischen ersetzt, nachdem es verschiedene Materialien auf ihre optischen und mechanischen Eigenschaften hin getestet hatte. Die Herausforderung besteht darin, dass „elastische Materialien sich verformen und eine Bildkorrektur erfordern“, fügt Bouzbib hinzu.
Praktische Anwendungen
Diese Entwicklung ermöglicht neue Wege der Interaktion mit 3D-Grafiken, die es dem Nutzer erlauben, virtuelle Objekte auf natürliche Weise zu greifen und zu manipulieren. „Zum Beispiel kann man einen Würfel zwischen Zeigefinger und Daumen greifen, um ihn zu bewegen und zu drehen, oder man kann mit Zeige- und Ringfinger simulieren, wie man mit den Beinen auf einer Oberfläche läuft“, erläutern sie.
„Displays wie Bildschirme und mobile Geräte sind in unserem Leben allgegenwärtig, sei es zum Arbeiten, Lernen oder zur Unterhaltung. Dreidimensionale Grafiken, die direkt manipuliert werden können, finden in der Bildung Anwendung – zum Beispiel bei der Visualisierung und dem Zusammenbau von Motorteilen. Außerdem können mehrere Benutzer gemeinsam interagieren, ohne dass sie Virtual-Reality-Headsets benötigen. Diese Displays könnten zum Beispiel in Museen besonders nützlich sein, wo die Besucher sich den Inhalten einfach nähern und mit ihnen interagieren können“, erklärt das Forscherteam.
