La lévitation d’objets avec du son pourrait révolutionner la réalité virtuelle et l’impression 3D

La lévitation d'objets avec du son pourrait révolutionner la réalité virtuelle et l'impression 3D

Performance de la technique proposée.(UN) Explication schématique de notre modèle de diffusion en deux étapes, adaptant le BEM. (B) Corrélation entre rigidité de piégeage ∇2tu et la forme simplifiée du potentiel de Gor’kov tu′, justifiant l’utilisation de tu′ comme notre métrique. (C) Performance de calcul de notre technique holographique acoustique après précalcul, en fonction du nombre d’éléments de maillage (M) et pièges (J). Le crédit: Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126 / sciadv.abn7614

L’utilisation du son pour faire léviter quelque chose lorsqu’il y a d’autres objets sur le chemin a été démontrée pour la première fois par des chercheurs de l’UCL et pourrait conduire à des avancées dans les secteurs de la fabrication et du divertissement.

Les résultats ouvrent des possibilités de divertissement interactif plus avancé grâce à la réalité virtuelle et à la réalité mixte dans les parcs à thème, les arcades et les musées. La technologie utilisant la lévitation 3D pourrait ouvrir la voie à des simulations du monde réel entièrement immersives sans avoir besoin de casques ou de lunettes encombrants.

La technique pourrait également améliorer l’impression 3D en permettant aux fabricants de créer des objets multi-matériaux plus sophistiqués, par opposition à l’approche de construction couche par couche et à matériau unique actuellement utilisée.

Des recherches antérieures ont déjà montré que la lévitation à l’aide d’ondes sonores est possible. Les objets peuvent être tenus et déplacés dans les airs en utilisant la force des ondes ultrasonores de haute intensité (qui ont une fréquence supérieure à ce que les humains peuvent entendre) pour maintenir quelque chose en place, connu sous le nom de lévitation acoustique. Cette technique permet également de créer des images 3D interactives, telles que des hologrammes, dans les airs que vous pouvez voir, sentir et entendre.

Cependant, jusqu’à présent, cela ne pouvait se faire que dans un espace vide ; quoi que ce soit sur le chemin de l’onde sonore ferait tomber les objets en lévitation.






Le crédit: Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126 / sciadv.abn7614

Pour l’article, publié dans Avancées scientifiquesl’équipe de recherche est allée plus loin en montrant comment la lévitation acoustique est possible en dehors d’un tel environnement contrôlé et peut être obtenue avec des objets à proximité, tels que des murs, un tableau de bord de voiture ou d’autres appareils courants.

Le co-auteur, le Dr Diego Martinez Plasencia (UCL Computer Science) a déclaré : « Dans le passé, nos écrans 3D devaient exister dans le vide, mais maintenant nous pouvons créer du contenu 3D juste devant vous. Pas de lunettes ni d’astuces. requis, simplement des formes 3D partageant l’espace même dans lequel nous vivons.”

L’auteur principal, le Dr Ryuji Hirayama (UCL Computer Science), a déclaré : “Jusqu’à présent, nous n’avons pu démontrer la lévitation acoustique pour la réalité virtuelle et les hologrammes que dans des environnements contrôlés, sans aucun autre objet à proximité susceptible d’interrompre et de disperser les ondes sonores. Dans cet article , nous avons montré comment nous pouvons faire flotter des objets et même créer du contenu numérique tel que des hologrammes dans des environnements réels en tenant compte des objets proches en temps réel. Cela ouvre la possibilité d’expériences de réalité virtuelle totalement immersives et d’hologrammes interactifs.

L’équipe a fait léviter différents objets, notamment des billes de polystyrène, de l’eau et du tissu, en combinant deux nouvelles étapes. Tout d’abord, ils ont calculé à quoi ressemblait le chemin de l’onde sonore à tout moment lorsque différents haut-parleurs étaient allumés et comment ils rebondissaient sur les objets de l’environnement.

La lévitation d'objets avec du son pourrait révolutionner la réalité virtuelle et l'impression 3D

Capacités de lévitation de la technique proposée. (A) Notre technique peut créer et manipuler plusieurs pièges individuellement (c’est-à-dire qu’il y a 10 pièges sur la photo). (B) Des pièges peuvent être créés même sous des obstacles diffusant le son en utilisant des ondes diffusées. (C) Les matériaux qui peuvent être manipulés dans les airs comprennent à la fois des solides et des liquides (c’est-à-dire qu’une gouttelette d’eau est en lévitation). (D) Notre modèle de diffusion fonctionne également sur les surfaces de diffusion des liquides. Les cases insérées montrent des champs sonores simulés dans le plan xy λ/4 au-dessus des positions des pièges pour (A) et le plan xz sur les positions des pièges pour les autres (B à D), normalisés à l’aide de l’amplitude maximale. Les lignes pointillées blanches sur ces figures représentent les positions des objets diffusants dans les plans. Le crédit: Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126 / sciadv.abn7614

La deuxième étape consistait à élaborer une technique rapide pour allumer ou éteindre rapidement les haut-parleurs afin qu’après la dispersion de l’onde sonore, l’environnement soit capable de maintenir l’objet dans l’air.

Cette technique pourrait moderniser la façon dont les produits sont conçus et fabriqués grâce à des imprimantes 3D multi-matériaux. Les imprimantes actuelles utilisent un distributeur pour libérer chaque matériau de l’objet. Ceci est particulièrement important pour éviter la contamination croisée des matériaux lorsque des produits chimiques ou des matériaux biologiques sont utilisés.

La lévitation acoustique permettrait d’utiliser de nombreux matériaux sans contamination croisée ni déplacement du distributeur à l’intérieur de l’espace de fabrication (fabrication sans contact). La technique rend la construction de l’objet plus flexible, car le matériau peut être ajouté de n’importe quelle direction, évitant la fabrication couche par couche et permettant la production d’objets multi-matériaux plus sophistiqués.

Le chercheur principal Sri Subramanian (UCL Computer Science) a déclaré : « Je suis ravi de la façon dont ce travail ouvre la porte au mélange de nombreux matériaux différents dans la fabrication additive et l’impression 3D. La lévitation acoustique a un énorme potentiel dans la fabrication de précision et ce travail ouvre la voie à la réalisation cette opportunité.”


Garder les objets en lévitation par le son dans l’air malgré les interférences


Plus d’information:
Ryuji Hirayama et al, Holographie acoustique à grande vitesse avec des objets de diffusion arbitraires, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126 / sciadv.abn7614

Fourni par University College London

Citation: La lévitation d’objets avec du son pourrait révolutionner la réalité virtuelle et l’impression 3D (21 juin 2022) récupéré le 21 juin 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-06-levitating-revolutionize-virtual-reality-3d.html

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