科學家以超音波呈現全息圖,有聲音還能觸摸

(圖:Eimontas Jankauskis)

全息圖(Hologram)是近年來許多研發團隊與科技公司極力發展的新領域,在資料呈現、娛樂上皆有廣泛用途。日前一組研發團隊成功以超音波呈現全息圖。在展示過程中,團隊以此方式呈現了蝴蝶飛行、倒數計時與旋轉的地球三種影像。

超音波全息圖

該團隊藉由超音波創造出三維音場,音場中是由不同震動頻率的空氣所構成的,藉此方法將 2 毫米長的聚苯乙烯(polystyrene)鏈狀體困在低頻率的音場中。進一步控制此低頻音場區,就可以控制聚苯乙烯的移動方向。這項技術能達到每秒近 9 公尺的移動速度。

以此速度移動該鏈狀體,能以約 0.1 秒的時間繞行一次以全息圖呈現的 3D 圖像軌跡,並以 LED 照射到鏈狀體上就能加上顏色。因繞行的速度極快,人眼識別不出移動的感覺,看起來就像是一個實際漂浮在空中的 3D 影像。除了以超音波控制鏈狀體移動來呈現影像外,該團隊也進一步加入了震動鏈狀體的技術,藉此產生出語音或背景音樂的功能。

未來應用

目前該團隊開發出的原型機僅能夠在每邊 10 公分立方體內產生全息圖,但他們認為,藉由效能更強大的超音波產生器與同時控制多的成像用鏈狀體,就能產生出更大規模的全息圖。研發人員斯里拉姆·蘇巴拉曼(Sriram Subramanian)表示,以現有的軟體工程技術,要使鏈狀體相撞不是一件難事,但要如何編制多個鏈狀體來產生影像則是另一個難題。

此外,使用超音波產生的全息圖也能產生觸覺回饋。格拉斯哥大學(University of Glasgow)人機互動專家恩·弗里曼博士(Euan Freeman)對此表示:「與一般智慧型手機產生的振動模式不同,藉由超音波控制的影響能使空氣產生準確的振動模式傳達到使用者手中。藉此可以讓使用者感受到更豐富、動態的內容。」有了這些優勢,若能擴大其規模,相信這種全息圖技術將有廣泛的應用範圍。

參考資料:

  1. Hirayama, R., Plasencia, D. M., Masuda, N., & Subramanian, S. (2019). A volumetric display for visual, tactile and audio presentation using acoustic trapping. Nature575(7782), 320–323. doi: 10.1038/s41586-019-1739-5
  2. Sample, I. (2019, November 13). Hologram-like device animates objects using ultrasound waves. TheGuardian
Kyle
編輯,臺灣科技大學材料科學與工程系學生,平日喜歡閱讀、騎車,衝浪。

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