科学者たちは、人工的に「触れる」ことができるホログラムのシステムを開発しました。
この感覚を生み出すために、精密に制御された空気の噴流がコンピューターで生成されたグラフィックスと組み合わされています。
科学者たちは、これをさらに発展させ、新たな機能を追加することを望んでいます。例えば、空気の噴流の温度を変えて、ユーザーが熱い表面や冷たい表面を感じられるようにしたり、香りを加えたりすることです。
この種のホログラムは、医療などの分野においても、他の応用の可能性があります。
テレビ番組『スタートレック：ネクストジェネレーション』は、ホロデッキという概念を何百万人もの人々に紹介しました。ホロデッキとは、没入感のあるリアルな3Dホログラフィック投影によって完全な環境を再現し、その中で人々が相互作用し、さらには触れることもできる空間のことです。
21世紀において、ホログラムはすでに利用されており、さまざまな分野で活用されています。例えば、医療システム、教育、芸術、安全保障、防衛などです。科学者たちは現在も方法を開発しており、レーザー、最新のデジタルプロセッサー、モーションセンシング技術を用いて、さまざまな種類のホログラムを作り出す方法を模索しています。これにより、私たちの相互作用の在り方が変わる可能性があります。
私と同僚たちは、グラスゴー大学の曲げられる電子機器およびセンシング技術研究グループに所属しており、このたび開発しました。「エアハプティクス」を用いて人物のホログラムを作り出すシステムで、空気の噴流によって触覚を生み出します。その空気の噴流は、人の指、手、手首に触れている感覚をもたらします。
将来的には、遠く離れた場所にいる同僚のバーチャルアバターと会い、その握手の感触を本当に感じられるように発展させることができるかもしれません。さらには、ホロデッキのようなものを構築するための第一歩となる可能性もあります。
この触覚を生み出すために、手頃な価格で市販されている部品を使用し、コンピューターで生成されたグラフィックスと、慎重に方向付けされ制御された空気の噴流を組み合わせています。
ある意味では、現在の世代のバーチャルリアリティを一歩進めたものです。現在のバーチャルリアリティは通常、3Dグラフィックスを表示するためにヘッドセットを必要とし、触覚フィードバック（触れた感覚に近い刺激）を提供するために、スマートグローブや手持ちのコントローラーを必要とします。ウェアラブル機器を用いたアプローチのほとんどは、表示されている仮想オブジェクトの操作に限られています。
仮想オブジェクトを操作しても、二人が触れ合うときに得られるような感覚は得られません。人工的な触覚を加えることで、手袋を着用することなく物体に触れることができ、より自然に感じられるという追加の次元を提供することができます。
ガラスと鏡の活用
私たちの研究では、3Dの仮想画像の錯覚を生み出すグラフィックスを使用しています。これは、19世紀の錯覚技法であるペッパーズ・ゴーストを現代的にアレンジしたものです。この技法は、ヴィクトリア朝の劇場観客を、舞台上の超自然的な光景で魅了しました。
本システムは、ガラスと鏡を用いて二次元画像を空間に浮かんでいるように見せるもので、追加の機材は一切必要ありません。さらに、触覚フィードバックは空気だけで生み出されています。
本システムを構成する鏡は、一面が開放された角錐形に配置されています。ユーザーは開放された面から手を差し入れ、角錐の内部の自由な空間に浮かんでいるように見えるコンピューター生成のオブジェクトと相互作用します。これらのオブジェクトは、Unity Game Engineというソフトウェアで作成・制御されたグラフィックスです。このソフトウェアは、ビデオゲームにおいて3Dオブジェクトや世界を作成するためによく使用されています。
角錐のすぐ下には、ユーザーの手や指の動きを追跡するセンサーと、単一のエアノズルが設置されています。エアノズルは、複雑な触覚の感覚を生み出すために、ユーザーに向けて空気の噴流を放出します。システム全体は、ノズルの動きを制御するようプログラムされた電子ハードウェアによって制御されています。私たちは、ユーザーの手の動きに対して、方向と力の適切な組み合わせで応答するようエアノズルを制御するアルゴリズムを開発しました。
「エアハプティクス」システムの機能を示す一つの方法は、バスケットボールのインタラクティブな投影です。このバスケットボールは、説得力を持って触れたり、転がしたり、弾ませたりすることができます。システムからの空気の噴流による触覚フィードバックは、バーチャルなバスケットボールの表面に基づいて調整されており、ユーザーは、ボールを弾ませた際に指先から転がっていく丸みのある形状と、戻ってきたときの手のひらへの衝撃を感じることができます。
ユーザーは、さまざまな力でバーチャルボールを押すこともでき、強く弾ませた場合と軽く弾ませた場合の違いを手のひらで感じ取ることができます。バスケットボールを弾ませるという一見単純な動作ですら、その物理学をモデル化し、空気の噴流でその慣れ親しんだ感覚をどのように再現できるかについて、私たちは多大な努力を要しました。
未来の香り
近い将来に『スタートレック』のホロデッキのような完全な体験を提供することは想定していませんが、システムに追加機能を加えるために、すでに新たな方向へ大胆に踏み出しています。近いうちに、気流の温度を変えて、ユーザーが熱い表面や冷たい表面を感じられるようにすることを見込んでいます。また、気流に香りを加える可能性も検討しており、ユーザーが仮想オブジェクトを触れるだけでなく嗅ぐこともできるようにすることで、その錯覚をさらに深めようとしています。
システムが拡張・発展するにつれ、幅広い分野で利用される可能性があると考えています。わずらわしい機器を装着することなく、より没入感のあるビデオゲーム体験を提供できることは明白な例ですが、より説得力のある遠隔会議を可能にすることもできるでしょう。プロジェクトで共同作業する際に、順番に仮想の回路基板に部品を追加することさえ可能になるかもしれません。
また、臨床医が協力して患者の治療を検討する際にも役立つ可能性があります。また、患者がその過程により深く関与し、十分な情報を得られるようにすることもできます。医師は腫瘍細胞の特徴を視覚的に確認し、触れて感じ、議論することができ、医療処置の計画を患者に示すこともできます。
