Des chercheurs ont réussi à créer des hologrammes interactifs qui se déplacent dans les airs

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Un hologramme de la princesse Leia, inspiré de Star Wars, est affiché avec le nouveau dispositif expérimental. | Université Brigham Young

Les hologrammes fascinent depuis leur apparition au cinéma, notamment dans des oeuvres de science-fiction telles que l’univers Star Wars. Plusieurs technologies permettant de reproduire des objets 3D animés dans les airs, avec plus ou moins de précision, ont vu le jour ces dernières décennies, avec plus ou moins de succès. Récemment, des chercheurs semblent avoir franchi une nouvelle étape avec un système expérimental permettant de faire apparaître des images holographiques de façon précise et ciblée dans un environnement 3D, de les mettre en mouvement et même d’interagir avec ces dernières.

Avec leur nouveau dispositif expérimental, les chercheurs de l’université Brigham Young (BYU), qui présentent leurs travaux dans la revue Nature Scientific Reports, se sont amusés à produire des images holographiques inspirées des films Star Wars, notamment en faisant apparaître les faisceaux des sabres laser sur des figurines imprimées en 3D, ou en ajoutant des « tirs photoniques » entre deux vaisseaux spatiaux (le célèbre Enterprise et un croiseur de combat klingon).

« Ce que vous voyez dans les scènes que nous créons est réel ; il n’y a rien de généré par ordinateur », déclare le chercheur principal Dan Smalley, professeur d’ingénierie électrique à la BYU. « Ce n’est pas comme dans les films, où les sabres laser ou les torpilles à photons n’ont jamais vraiment existé dans l’espace physique. Ces objets sont réels, et si vous les regardez sous n’importe quel angle, vous les verrez exister dans cet espace ».

Optical Trap Display : comme une « imprimante 3D pour la lumière »

Avec leurs véritables exploits d’ingénierie optique, Smalley et son équipe de chercheurs avaient déjà attiré l’attention nationale et internationale il y a trois ans, lorsqu’ils ont trouvé le moyen de dessiner des objets flottants sans écran dans les airs. Les « optical trap displays » (OTD) qu’ils utilisent permettent de les créer en piégeant une seule particule dans l’air à l’aide d’un faisceau laser, puis en déplaçant cette particule, laissant derrière elle un chemin éclairé au laser qui flotte dans l’air, comme une « imprimante 3D pour la lumière ».

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Concept d’affichage OTD et d’images virtuelles simulées. (a) Affichage à trappe optique (OTD). (b) Image vectorielle 3D de longue exposition dessinée par OTD. (c) Image plate, tramée, longue exposition, dessinée par OTD. (d) Concept d’image virtuelle simulée avec un plan plat mobile/rotatif à l’arrière d’un volume de dessin rempli d’images/objets réels, tels que des images 3D OTD ou des objets imprimés en 3D. © Wesley Rogers, Daniel Smalley et al.

Des hologrammes interactifs

Avec cette nouvelle réalisation, les chercheurs passent au niveau supérieur en produisant des animations simples et précises qui se déplacent dans les airs. Un développement qui ouvre la voie à une expérience immersive où les gens peuvent interagir avec des objets virtuels de type holographique qui coexistent dans leur espace immédiat.

« La plupart des affichages 3D vous obligent à regarder un écran, mais notre technologie nous permet de créer des images flottant dans l’espace – et elles sont physiques, pas des mirages », explique Smalley. « Cette technologie peut permettre de créer des contenus animés vibrants qui tournent autour d’objets physiques de tous les jours, qui rampent dessus ou qui ‘explosent’ ».

Pour démontrer ce principe, l’équipe a créé des personnages virtuels en forme de bâtons (des bonhommes allumettes) qui « marchent dans l’air ». Ils ont pu démontrer l’interaction entre leurs images virtuelles et un utilisateur humain en demandant à un étudiant de placer un doigt au milieu de l’affichage volumétrique, puis ont filmé le même bonhomme allumette marchant et sautant sur le doigt de l’étudiant.

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Ces travaux permettent également de surmonter un facteur limitant les affichages à piège optique : alors que cette technologie ne permet pas de montrer des images virtuelles, Smalley et Rogers prouvent qu’il est possible de simuler des images virtuelles en utilisant un fond de projection à perspective variable dans le temps. « Nous pouvons faire des tours de passe-passe avec la parallaxe de mouvement et faire en sorte que l’écran semble beaucoup plus grand qu’il ne l’est physiquement », déclare Rogers. « Cette méthodologie nous permettrait de créer l’illusion d’un affichage beaucoup plus profond, jusqu’à une taille théoriquement infinie ».

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Les chercheurs font la démonstration de leurs avancées en vidéo :

Source : Nature Scientific Reports

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