Инновационный дисплей: 3D-графика, которую можно увидеть и почувствовать

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре представили революционную технологию дисплеев, позволяющую создавать 3D-графику, которую можно не только увидеть, но и ощутить на ощупь. Эта разработка открывает новые горизонты для интерактивных интерфейсов.

Секрет технологии кроется в микроскопических пикселях, расположенных на поверхности экрана. При активации светом они способны расширяться, создавая рельефные точки. Это позволяет отображать динамические графические анимации, которые воспринимаются как визуально, так и тактильно. Потенциал применения огромен: от сенсорных экранов в автомобилях и мобильных устройствах до умных архитектурных поверхностей.

Проект возглавил Макс Линнандер, аспирант лаборатории RE Touch под руководством профессора Йона Виселла. Идея преобразовать свет, формирующий изображение, в ощутимые тактильные ощущения, казалась поначалу амбициозной. "Мы не знали, возможно ли это", — признается Виселл, — "сама мысль о том, чтобы люди могли 'чувствовать свет', делала этот вызов неотразимым".

Команда провела около года, разрабатывая теоретическую базу и проводя компьютерное моделирование. Первые прототипы, созданные в лаборатории, не давали желаемого результата. Однако в декабре 2022 года был достигнут прорыв: Линнандер продемонстрировал простой, но функциональный прототип — один пиксель, активируемый короткими световыми импульсами от лазера. "Я приложил палец к пикселю и почувствовал четкий тактильный импульс каждый раз, когда вспыхивал свет", — вспоминает Виселл. Этот момент стал подтверждением жизнеспособности основной идеи.

В основе технологии лежат тонкие поверхности дисплея с массивами миллиметровых оптотактильных пикселей. Управление ими осуществляется оптически: световой луч от маломощного лазера поочередно активирует каждый пиксель. Сами пиксели содержат воздушную полость и тонкую графитовую пленку. При поглощении света пленка нагревается, расширяя воздух и заставляя верхнюю поверхность пикселя приподниматься на миллиметр, создавая ощутимый бугорок. Благодаря высокой скорости сканирования света, последовательная активация пикселей формирует динамические изображения и анимации, которые можно не только видеть, но и чувствовать.

Отличительной чертой этой технологии является отсутствие встроенной проводки и электроники, поскольку свет выполняет функции как подсветки, так и питания. Вместо этого, небольшой сканирующий лазер быстро перемещается по поверхности, активируя пиксели. Разработчики продемонстрировали устройства с более чем 1500 независимо управляемыми пикселями, что значительно превосходит существующие тактильные дисплеи.

Исследования также показали высокую точность восприятия пользователями. Участники эксперимента смогли с миллиметровой точностью определять расположение активных пикселей, распознавать движущиеся графические элементы и различать пространственные и временные паттерны. Это свидетельствует о возможности создания разнообразного тактильного контента.

Идея преобразования света в механическое действие имеет исторические корни. Еще в XIX веке Александр Белл использовал сфокусированный солнечный свет для создания звуковых вибраций. Современные оптотактильные пиксели применяют схожие физические принципы в цифровых дисплеях.

Визуально-тактильные дисплеи могут найти применение в различных сферах: от автомобильных интерфейсов, имитирующих физические кнопки, до электронных книг с оживающими иллюстрациями и интерактивных архитектурных решений, стирающих грань между цифровым и физическим мирами. Как отмечают разработчики, эта технология воплощает простую, но захватывающую идею: все, что вы видите, вы сможете и почувствовать.