Des chercheurs du Sussex ont mis au point un appareil qui affiche des objets animés en 3D pouvant parler et interagir avec les spectateurs. Mieux encore, il est possible de le toucher et de l’entendre grâce à l’utilisation d’une bille de polystyrène. 

Une équipe de chercheurs de l’université du Sussex vient de créer le premier hologramme tactile qu’ils ont dévoilé dans un article publié dans Nature. L’un des principaux obstacles aux systèmes d’affichage en 3D a été de trouver un élément physique sur lequel projeter la lumière pour créer l’image. Certains systèmes utilisent la fumée, mais les chercheurs ont innové en utilisant une simple bille de polystyrène.

Le système fonctionne grâce à deux plaques placées en dessous et au-dessus de l’affichage, contenant des grilles de haut-parleurs qui émettent des ultrasons. Ceux-ci créent une poche d’air qui piège la bille en polystyrène qui se trouve alors en lévitation. En manipulant les ultrasons, les chercheurs sont parvenus à déplacer la bille à grande vitesse.

Les premières démonstrations affichent un papillon battant des ailes, un compte à rebours avec des chiffres suspendus dans les airs et une planète en rotation. © The Guardian

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Des ultrasons pour créer un retour tactile et audio

En se déplaçant à une vitesse qui peut atteindre 8,75 mètres par seconde, ou environ 32 km/h, une seule bille de 2 mm de diamètre dessine la forme de l’objet à afficher dans l’air de manière suffisamment rapide pour que le cerveau humain ne perçoive qu’un objet continu. Il est ensuite éclairé par des LED colorés pour produire l’image finale.

De plus, les chercheurs sont parvenus à produire des sons en faisant vibrer la bille en polystyrène. En évitant d’avoir recours à des haut-parleurs intégrés à la base du système, le son provient directement de l’objet et augmente ainsi l’effet de réalisme. Le dispositif utilise également les ultrasons pour créer des effets tactiles en stimulant la peau, donnant l’impression de pouvoir toucher les objets. Les chercheurs indiquent qu’ils pourraient manipuler plusieurs billes simultanément, et ils envisagent une utilisation pour l’impression 3D ou la médecine, afin de manipuler de minuscules gouttelettes sans les toucher.

Des hologrammes 3D que l’on peut toucher et ressentir

En utilisant un système de projection laser femtoseconde, une équipe de chercheurs basée au Japon a créé des hologrammes en 3D que l’on peut toucher sans risque de brûlure et que les doigts ressentent comme un objet matériel. La démonstration technique est probante, mais les applications concrètes encore lointaines…

Publié le 01/07/2015 par Marc Zaffagni

Très présents dans les récits de science-fiction, les hologrammes en 3D sont désormais techniquement réalisables et pourraient même prochainement arriver dans nos smartphones et tablettes tactiles. Parmi les solutions techniques figure l’accélération laser-plasma qui a l’avantage de créer des hologrammes visibles sous tous les angles. L’année dernière, nous avions déjà parlé du système d’hologrammes par laser de la société japonaise Burton, capable de produire des objets en 3D flottant dans l’air. Chaque voxel (pixel en trois dimensions) composant l’image est un plasma lumineux produit par un laser qui, focalisé par une lentille, surchauffe les molécules d’oxygène et d’azote dans un volume très petit. Ces lasers pulsés travaillent à l’échelle de la nanoseconde.

Or, à cette fréquence, l’énergie du plasma est si élevée qu’elle peut brûler la peau si l’on touche l’hologramme. Mais au Japon, le Digital Nature Group (DNG), une équipe composée de chercheurs des universités de Tokyo, Tsukuba, Utsunomiya et de l’institut de technologie de Nagoya, a trouvé le moyen de produire des hologrammes en 3D que l’on peut toucher et même ressentir. Selon les spécialistes qui s’expliquent dans leur article scientifique à lire sur arXiv, pour que la pulsation laser ne soit pas dangereuse pour la peau, il faut que sa durée soit inférieure à deux secondes. Pour cela, ils ont donc accéléré la vitesse de la projection en passant à des lasers dits femtoseconde (une femtoseconde valant 10^-15 seconde).

Si les chercheurs du Digital Nature Group ont su concevoir des hologrammes tangibles, leur taille minuscule exclut pour le moment toute application concrète. La démonstration n’en demeure pas moins impressionnante… © Yoichi Ochiai, University of Tsukuba, YouTube

La sensation de toucher du papier de verre

Le système se compose d’un modulateur spatial de lumière qui dirige les rayons laser à travers une série de lentilles, d’un miroir et d’un scanner galvanométrique pour contrôler avec précision la projection. Une caméra placée à hauteur de l’hologramme détecte les mouvements afin que l’image réagisse au toucher. Les pulsations laser, comprises entre cinquante millisecondes et une seconde, ne provoquent pas de brûlure. Et, lorsqu’un doigt entre en contact avec l’hologramme, le plasma génère des ondes de choc qui produisent une sensation de toucher. Selon le professeur Yoichi Ochiai, qui dirige ce projet, l’effet ressenti serait proche de celui d’un contact avec du papier de verre.

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Ces hologrammes 3D ont une résolution de 200.000 points par seconde. Pour le moment, ils sont minuscules puisque leur volume ne dépasse pas les huit millimètres cubes. À l’heure actuelle, il s’agit avant tout de ce que les chercheurs appellent une preuve de concept, illustrant la faisabilité. Pour qu’une telle technologie puisse déboucher sur des applications concrètes, il va falloir augmenter la taille d’affichage — et par conséquent celle du dispositif de projection — avec un travail spécifique sur le modulateur spatial de lumière. C’est ce à quoi les chercheurs du DNG disent vouloir s’atteler, sans livrer de feuille de route précise.