Даже в научной фантастике голограммы всегда были тем, что можно увидеть, но нельзя потрогать. Сериал «Звездный путь» впервые предложил людям идею осязаемых голограмм. Она воплотилась в голодеке: иммерсивной виртуальной среде, в которой можно генерировать любые локации и персонажей, а потом взаимодействовать с ними.

Члены исследовательской группы Университета Глазго сделали серьёзный шаг в сторону создания подобного устройства. Они разработали «аэрогаптику» – технологию, которая позволяет ощутить прикосновение к голограмме благодаря сочетанию компьютерной графики с направленными и контролируемыми струями воздуха.

Представьте, в недалёком будущем вы встречаете голограмму-аватар коллеги, протягиваете ему руку и… ощущаете пожатие. Технология представляет собой альтернативу современному опыту взаимодействия с трёхмерной графикой. Сейчас вам нужен шлем или очки виртуальной реальности, тактильные перчатки или специальные контроллеры для получения тактильной обратной связи. Все эти приспособления в конечном итоге позволяют управлять виртуальной реальностью, но не дают тех же ощущений, какие вы можете испытать от реального прикосновения к другому человеку. Аэрогаптика позволяет обойтись без устройств-посредников, поэтому прикосновение получается более естественным.

Стёкла, зеркала и никакой магии

Исследователи Университета Глазго использовали современную вариацию техники иллюзионизма «Призрак Пеппера». В XIX веке с её помощью артисты театра и фокусники заставляли объекты волшебным образом исчезать и появляться, становиться прозрачными или даже превращаться во что-то другое.

В современной интерпретации используются стёкла и зеркала, благодаря чему двухмерное изображение кажется парящим в пространстве, а тактильные ощущения создаются посредством обычного воздуха.

Зеркала располагаются в форме пирамиды с одной открытой стороной. Внутри этой пирамиды «плавают» голографические объекты. Они создаются и управляются компьютерной программой под названием Unity Game Engine, которая часто используется для создания трехмерных объектов и миров для многих популярных игр. Человек просовывает руки через открытую сторону пирамиды и может взаимодействовать с этими объектами.

Чуть ниже пирамиды расположен датчик, отслеживающий движения рук и пальцев человека, а также воздушное сопло, которое направляет на них струи воздуха. Вся система управляется электронным оборудованием, запрограммированным на управление движениями сопла. Алгоритм, разработанный исследователями, позволяет воздушной форсунке реагировать на движения рук соответствующими комбинациями направления и силы воздушного потока.

Возможности новой аэрогаптической системы были продемонстрированы на примере баскетбольного мяча. Исследователи представили интерактивную проекцию баскетбольного мяча, который можно трогать, катать, заставить подпрыгнуть. Ощущения получаются реалистичными благодаря тому, что поток воздуха также учитывает виртуальную поверхность объекта. Пользователи могут почувствовать округлую форму мяча, когда он скатывается с кончиков пальцев. Могут ощутить удар о ладонь, когда мяч возвращается после отскока. Причём сила удара будет также меняться в зависимости от того, как сильно вы бросили мяч.

Такие простые на первый взгляд движения потребовали от исследователей кропотливой работы. Им пришлось подключать облачные ресурсы для того, чтобы смоделировать физику процесса и добиться максимальной естественности воздушных потоков.

А что дальше?

Конечно, до реального голодека ещё далеко. Однако новая разработка кажется весьма перспективной. Например, в ближайшем будущем планируется добавить изменение температуры воздуха, чтобы пользователи могли чувствовать горячие или холодные поверхности. Также возможно добавление запахов.

Новая технология может найти своё применение во многих сферах. Самая очевидная – компьютерные игры, где она способна расширить возможности погружения без использования громоздких девайсов. Также исследователи считают, что аэрогаптика способна сделать процесс лечения более наглядным и понятным для пациента.