Реальные голограммы: учёные создали первые в мире осязаемые 3D-изображения в воздухе

Исследователи из Публичного университета Наварры (UPNA) совместно с коллегами из Института умных городов представили прорывную технологию — трёхмерный дисплей, позволяющий взаимодействовать с виртуальными объектами в воздухе при помощи рук. Разработка основана на использовании эластичного рассеивателя и проекции с высокой частотой, что делает возможным естественное управление объёмными изображениями.

Группа под руководством доктора Элоди Бузбиб продемонстрировала возможность создания графических объектов, находящихся в свободном пространстве и видимых под разными углами без применения VR-очков или других устройств отображения. Такие изображения относятся к категории так называемых «объёмных дисплеев» и могут быть названы настоящими голограммами.

«То, что мы видим в фильмах в виде голограмм, чаще всего представляет собой именно объёмные дисплеи, — пояснила Бузби, являющаяся первой автором исследования. — Они дают возможность видеть изображение в трёх измерениях и подходить к нему, чтобы начать взаимодействовать. Это открывает принципиально новый способ использования интерфейсов».

Сегодня существуют коммерческие прототипы объёмных дисплеев, например, разработки компаний Voxon Photonics или Brightvox Inc. Однако ни один из них не предусматривает возможность физического взаимодействия с изображением. В новой технологии пользователь может буквально «вставить руку» в проекцию, взять виртуальный объект и перемещать его, как это происходит при работе с реальными предметами.

Подобный подход близок к привычному для человека способу взаимодействия с экраном смартфона — через непосредственный контакт пальцев с элементами управления. Теперь этот интуитивно понятный метод стал доступен и в трёхмерном пространстве, используя естественные навыки восприятия и манипуляции.

Принцип работы и техническая реализация

Объёмные дисплеи работают за счёт быстро колеблющейся плоскости — так называемого рассеивателя, на который проецируются изображения с частотой до 2880 кадров в секунду. За счёт эффекта инерции зрения человек воспринимает эти последовательные проекции как целостный объёмный объект.

Однако ранее такие устройства использовали жёсткий рассеиватель, что делало невозможным прямое взаимодействие с изображением. При контакте с колеблющейся поверхностью возникала угроза повреждения оборудования или травмы пользователя. Учёные решили эту проблему, заменив традиционный материал на эластичный рассеиватель. Для этого были исследованы различные оптические и механические свойства материалов, после чего был выбран наиболее подходящий вариант.

Новый подход позволил не только обеспечить безопасность, но и расширить функциональные возможности. Например, пользователь может взять виртуальный куб между большим и указательным пальцами, повернуть его, передвинуть или даже имитировать движение ног по поверхности двумя пальцами. Все эти действия выполняются естественным образом, без специальных контроллеров или датчиков.

Возможные сферы применения

Разработчики отмечают широкие перспективы использования такой технологии. Образование — одна из ключевых областей. Например, студенты смогут рассматривать и собирать виртуальные модели двигателей, архитектори — изучать объёмные проекты зданий. Также технология может найти применение в музеях, где посетители смогут подходить к экспонатам и взаимодействовать с ними в 3D, не надевая шлемы виртуальной реальности.

Кроме того, технология позволяет одновременно работать нескольким пользователям, что особенно важно для совместной деятельности в учебных, научных и профессиональных задачах.

Перспективы развития и финансирование

Исследование проводилось в рамках проекта InteVol, реализуемого Публичным университетом Наварры при поддержке Европейского исследовательского совета (ERC), одного из самых престижных источников финансирования науки в Евросоюзе. Работа также получила поддержку программ Horizon Europe и Horizon 2020.

Полная версия исследования опубликована в открытой базе данных HAL. О результатах также рассказывается в видеоролике, доступном на YouTube. Исследование будет представлено на международной конференции CHI 2025, которая состоится в Йокогаме (Япония) с 26 апреля по 1 мая. Мероприятие собирает более четырёх тысяч специалистов в области интерактивных технологий. Среди участников — компании Microsoft, Meta, Apple и Adobe, представляющие последние достижения в области интерактивных систем и устройств.

Таким образом, представленная технология знаменует собой важный шаг в развитии интерфейсов человек–машина, демонстрируя возможность безопасного и естественного взаимодействия с объёмными изображениями в воздухе.