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Toucher hologramme

Il est désormais possible de toucher un hologramme 3D !

Les hologrammes fascinent les foules par leur effet spectaculaire. Voir des objets en 3 dimensions est encore pour le public une découverte sensationnelle, celle-ci souvent rattaché dans les esprits au domaine de la science-fiction.

Pourtant, ces dernières années, la technologie holographique a fait des bonds de géant et son développement ne cesse de croître afin d’offrir un rendu toujours plus performant. L’attrait que suscitent les hologrammes pousse les entreprises innovantes à s’y intéresser particulièrement. Elles y voient à juste titre un merveilleux outil de marketing et de communication.

À l’ère de l’expérience interactive, les recherches s’orientent donc naturellement vers de nouvelles technologies, offrant aux spectateurs une immersion de plus en plus totale.

Il est désormais possible de toucher des hologrammes 3D, deux technologies distinctes venant d’être imaginées en ce sens !

Des recherches différentes menées en Angleterre et au Japon ont mis au point des techniques qui permettent de toucher des objets holographiques. C’est le début d’une nouvelle génération d’hologrammes interactifs qui voit le jour. Si ces nouvelles technologies sont encore au stade expérimental et reposent sur des prototypes, nul ne doute du potentiel futur. Cette innovation dès lors qu’elle sera démocratisée ne manquera pas de fédérer le grand public avec un très large champ des possibles en matière d’applications concrètes.

Toucher un hologramme grâce aux ultrasons

Au Royaume-Uni, des physiciens de la province du Sussex ont développé un nouveau système de projection holographique permettant non seulement la visualisation d’animations en 3D, mais aussi, une perception tactile et auditive. Le spectateur peut donc interagir avec l’hologramme par les sens de la vue, du toucher et de l’ouïe.

Ce projecteur holographique nécessite un support physique pour recevoir la lumière et rendre l’image visible. La fumée est souvent un bon moyen pour matérialiser une image dans les airs. Mais ici, l’innovation tient dans l’utilisation d’une minuscule bille de polystyrène.

Concrètement, ce nouveau système utilise la force acoustique des ultrasons pour littéralement faire léviter la petite bille de 2mm de diamètre. Très légère, celle-ci est maintenue dans les airs par les ondes à très hautes fréquences que des haut-parleurs, placés de part et d’autre, émettent en direction du haut et en direction du bas. La bille se retrouve donc entourée par deux forces antagonistes qui la fixent au milieu de l’espace visuel.

Dans un deuxième temps, les changements ondulatoires ultrasoniques, générés par les haut-parleurs, permettent la mise en mouvement de la bille de polystyrène. Cette dernière se déplace alors très rapidement de l’ordre de 8.75 m/s et ses mouvements produisent, par persistance visuelle, l’illusion de la forme de l’objet à afficher. Cette forme peut même être animée et il ne reste plus alors, grâce à des LED, qu’à projeter sur celle-ci les couleurs qui donneront à l’hologramme son aspect final.

Pour créer la perception tactile de l’hologramme, les chercheurs ont, là aussi, recours aux ultrasons. Ces derniers créent un champ ondulatoire que l’ont peut ressentir au toucher. L’illusion est parfaite et l’on a vraiment la sensation d’avoir l’objet physique au bout de ses doigts.

Enfin, tout en conservant la forme de l’hologramme 3D, les haut-parleurs sont capables de produire, en plus des ultrasons, un son bien audible qui illustre l’animation et complète l’expérience immersive de l’utilisateur.

Il est à noter que ce système pourrait intégrer plusieurs billes de polystyrène, chose qui augmenterait de façon incroyable les possibilités de cette holographie. Cela pourrait notamment être utile dans les domaines de la médecine ou de la physique afin de manipuler des particules infimes avec précision et en toute sécurité, mais cette technologie novatrice trouve aussi des applications dans le développement de l’impression 3D ainsi que dans de nombreux autres secteurs d’activité.

La sensation tactile par le laser femtoseconde

Un groupe de chercheurs japonais, le Digital Nature Group (DNG), a réussi à mettre au point une technique de projection holographique basée sur des lasers femtosecondes qui ont la particularité de pouvoir être tactiles, en écartant tout danger de se brûler la peau pour l’utilisateur qui les manipulent.

L’accélération laser-plasma est une technique permettant de générer des hologrammes 3D observables sous tout côté. Ce système d’holographie laser produit une multitude de plasmas lumineux que l’on appelle des voxels, un voxel étant un pixel en 3D. Pour créer un voxel, le laser est pulsé à la nanoseconde, se focalise à travers une lentille et vient chauffer à un très haut degré les molécules d’azote et d’oxygène contenues dans l’air. Le problème est que ce type de laser émet une fréquence extrêmement haute et qu’elle peut causer des brûlures graves si l’on touche l’hologramme sans un matériel de protection adapté.

C’est alors qu’entre en jeu le groupe d’éminents scientifiques japonais. Ces chercheurs viennent de développer une technique holographique de laser tactile. Cela permet de toucher l’hologramme sans se brûler les doigts. Dans les faits, pour que les lasers n’atteignent pas des températures dangereusement élevées, la durée de leur pulsation ne doit pas excéder les deux secondes. Or, il est possible d’augmenter la vitesse de projection en adoptant des lasers femtosecondes. La femtoseconde, équivalant à 10-15 secondes, est donc très courte. Les lasers dont la fréquence varie entre 50 millisecondes et une seconde ne chauffent pas de façon perceptible et sont donc sans danger pour la peau. Pour le directeur de ce groupe de recherche, le professeur Yoichi Ochiai, la sensation produite ressemblerait à celle que l’on ressent en touchant du papier de verre.

Ce système holographique dirige les lasers à travers diverses lentilles et peut donc moduler la lumière dans l’espace. Un miroir ainsi qu’un scanner galvanométrique complètent son fonctionnement en contrôlant l’affichage 3D de façon très précise.

Enfin, pour que l’hologramme réponde au toucher, une caméra capte les gestes de l’utilisateur. Celle-ci transmet un signal et les lasers s’adaptent en conséquence pour interagir sur la perception des sensations tactiles. Au moment où le doigt touche l’hologramme, un mouvement ondulatoire des lasers se produit et donne l’illusion de toucher l’objet 3D. Ce type de technologie peut alors venir agrémenter et optimiser la manipulation de toute interface utilisateur.

À l’heure actuelle, la résolution de ces hologrammes est assez faible et par conséquent leur dimension est très petite. Aucune application n’est possible dans l’état. Mais les chercheurs ont pour l’instant surtout voulu prouver que le concept était exploitable. Il leur faut maintenant agrandir la taille du dispositif technologique pour créer des hologrammes plus volumineux. Les chercheurs expliquent qu’ils orientent désormais leurs travaux sur l’amélioration du modulateur spatial de lumière. On devrait pouvoir profiter dans un avenir proche des nombreuses utilisations qu’offrira ce type d’hologramme.

Ce qu’il faut retenir sur l’hologramme 3D que l’on peut toucher

Que ce soit grâce aux ultrasons ou aux lasers femtoseconde, toucher des hologrammes 3D est aujourd’hui une réalité tangible. Les progrès impressionnants de ces dernières années sur les systèmes holographiques apportent une plus grande interaction avec l’utilisateur et permettent d’envisager dans le futur des exploitations nombreuses, et ce dans tous les domaines. Il est d’ores et déjà évident que cette innovation majeure de l’hologramme 3D trouvera des applications qui, au-delà d’un public de geeks, toucheront l’ensemble du grand public dans ses activités quotidiennes.

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