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03.12.2019 - 06:000

Gli scienziati creano ologrammi che si possono vedere, toccare e addirittura sentire

Attraverso la tecnica della levitazione acustica, un sistema interattivo produce immagini sospese nello spazio proiettando i colori su piccole sferette che fluttuano nello spazio ad alta velocità

Gli scienziati di tutto il mondo hanno iniziato a sperimentare nuove metodologie adoperando la lievitazione acustica, cioè l’uso delle vibrazioni delle onde sonore per tenere piccoli oggetti a mezz’aria, sin dagli anni quaranta. Tuttavia, è solo negli ultimi dieci anni che tale tecnologia ha conosciuto nuovi sviluppi. Non a caso, molti ritengono che questi miglioramenti potrebbero portare a nuove applicazioni in diversi campi della scienza. Ed è appunto ciò che è accaduto per la tecnologia olografica, grazie a un nuovo dispositivo messo a punto da alcuni ricercatori dell’Università del Sussex.

Tale dispositivo, definito volumetrico, può essere visualizzato da tutti i lati e può creare un’immagine senza la necessità di uno schermo. Infatti, sfruttando le onde acustiche, i ricercatori del Sussex riescono a ottenere immagini tridimensionali in levitazione che sono in grado di creare una sensazione tattile e anche produrre una traccia audio. Gli scienziati hanno cioè trovato il modo per creare ologrammi all’avanguardia che non solo si possono vedere, ma anche ascoltare e persino sentire.

Questa innovativa creazione è stata chiamata Multimodal Acoustic Trap Display (MATD) ed è stata illustrata in un articolo apparso sulla rivista Nature. Si presenta come una scatola di 10 centimetri con i lati aperti e una parte superiore e una inferiore costituite da schiere di piccoli diffusori acustici (512 in tutto). Questi diffusori emettono schemi di onde sonore, nel dominio degli ultrasuoni, quindi troppo acuti per essere uditi dall’orecchio umano, in grado di produrre vibrazioni nell’aria capaci di spostare una sferetta di plastica larga appena 2 millimetri.

Mentre la sferetta volteggia nell’aria secondo schemi programmati, i ricercatori proiettano su di essa vari colori. «Illuminiamo quella particella levitata usando LED RGB – rosso, verde, blu – in modo da poter controllare il colore della luce diffusa», ha affermato Ryuji Hirayama, uno dei ricercatori. Data la sua velocità, che è di circa nove metri al secondo verticalmente e quasi quattro orizzontalmente, il punto luminoso illude l’occhio umano facendogli percepire solo la forma completa e continua dell’immagine. Tale fenomeno è noto come persistenza della visione.

«La nostra nuova tecnologia si ispira ai vecchi televisori che utilizzano una singola luce colorata che scansiona lo schermo così rapidamente che il tuo cervello la registra come una singola immagine», ha dichiarato Hirayama in un comunicato stampa. «Il nostro prototipo fa lo stesso usando una particella colorata che può muoversi così velocemente ovunque nello spazio 3D che l’occhio nudo vede un’immagine volumetrica a mezz’aria».

Oltre agli elementi visivi, il dispositivo può produrre anche un rumore udibile così che si possa associare al display una traccia audio. Non solo, perché i diffusori a ultrasuoni possono anche concentrare le vibrazioni in un punto, in modo che un dito possa sentire una sensazione di spinta all’indietro, un po’ come se l’oggetto rappresentato dall’immagine fluttuante fosse davvero lì. «Abbiamo creato un display 3D che possiamo vedere e toccare», ha detto Hirayama. «In questo articolo, combiniamo queste tre modalità: stiamo usando gli ultrasuoni, ma possiamo creare contenuti visivi, tattili e audio allo stesso tempo».

Le future applicazioni di questo straordinario sistema potrebbero essere molteplici. «Un display senza schermo è straordinariamente versatile e utile», ha dichiarato Daniel Smalley, professore associato di ingegneria elettrica e informatica presso la Brigham Young University, il quale ha esaminato l’articolo degli scienziati del Sussex per conto della rivista Nature ma non era coinvolto nella ricerca. «Significa che tutti in una stanza possono vedere l’immagine, da qualsiasi prospettiva o posizione, ed è estremamente utile».

In effetti, come sistema di comunicazione, un simile display potrebbe un giorno consentire agli utenti di chattare con una proiezione 3D di una persona, che potrebbe ruotare la testa nella stessa direzione in cui si muovono gli interlocutori. Oppure, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per visualizzare dei dati a mezz’aria. Smalley, ad esempio, suggerisce che una visione tridimensionale dei satelliti che circondano la Terra fornirebbe un’idea più intuitiva di come è distribuita la spazzatura spaziale e di come gli astronauti potrebbero evitarla.

Smalley ritiene che la tecnica della levitazione acustica per costruire display volumetrici sia davvero promettente. A tal proposito, afferma che: «Questo particolare display è interessante perché è molto più vicino alla commercializzazione rispetto ad altri tipi di display volumetrici nello spazio libero». I ricercatori del Sussex, prosegue: «Usano componenti disponibili sul mercato e hanno dimostrato che il display non ha troppa inerzia. La mia impressione era che quell’approccio sarebbe stato troppo inerziale per funzionare alle frequenze tipiche della persistenza della visione, ma hanno dimostrato con questo articolo che non è così».

Ovviamente, prima che questa nuova tecnologia arrivi nelle nostre abitazioni ci vorrà del tempo. Allo stato attuale, infatti, il sistema può mostrare solo una grafica semplice, come una faccina sorridente o una figura a otto, anche se può produrre l’immagine più dettagliata di un globo che gira quando viene filmato con una fotocamera che ha una bassa velocità dell’otturatore. Per rappresentare elementi visivi più dettagliati, come un grafico o una visualizzazione 3D dei satelliti intorno alla Terra, dovrebbe muovere le sferette a una velocità decisamente più elevata.

Tuttavia, il potenziale di questo dispositivo è davvero straordinario. Il primo ad esserne convinto è lo stesso Smalley, il quale ritiene che se il sistema avesse solo una superficie coperta da altoparlanti invece di due, potrebbe generare immagini più grandi del dispositivo stesso. «Non è possibile creare un’immagine televisiva più grande del televisore, e anche un proiettore deve avere uno schermo di proiezione più grande dell’immagine stessa», afferma Smalley. Ma con un display volumetrico, un piccolo dispositivo portatile potrebbe produrre un’immagine molto più grande. «In futuro, si può immaginare di avere display volumetrici negli orologi, per esempio, che creano immagini di grandi dimensioni che vengono proiettate semplicemente fuori dal proprio orologio».

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