用聲音懸浮物體可以徹底改變虛擬現實和3D打印

倫敦大學學院的研究人員首次展示了在有其他物體擋道時使用聲音來懸浮某物，這可能會導致制造和娛樂領域的進步。這些發現為通過虛擬現實和混合現實在主題公園、拱廊和博物館進行更高級的互動娛樂開辟了可能性。使用3D懸浮技術可以引領完全身臨其境的真實世界模擬，而無需笨重的耳機或護目鏡。

該技術還可以通過允許制造商構建更復雜的多材料對象來改進3D打印，而不是目前使用的逐層、單一材料構建方法。

先前的研究已經表明，使用聲波進行懸浮是可能的。可以使用高強度超聲波(其頻率高于人類所能聽到的頻率)的力將物體固定在半空中并使其移動，從而將物體固定在適當的位置，這稱為聲懸浮。這種技術還可以在半空中創建交互式3D圖像，例如全息圖，您可以看到、感覺到和聽到。

但是，到目前為止，這只能在空曠的地方進行;任何阻礙聲波的東西都會導致懸浮物體下落。

對于發表在《科學進展》上的這篇論文，研究小組更進了一步，展示了聲懸浮在這種受控環境之外是如何實現的，并且可以通過附近的物體來實現，例如墻壁、汽車儀表板或其他常見的電器.

合著者DiegoMartinezPlasencia博士(UCL計算機科學)說：“過去，我們的3D顯示器必須存在于真空中，但現在我們可以在您面前創建3D內容。無需戴眼鏡或花招需要，簡單的3D形狀共享我們生活的空間。”

主要作者RyujiHirayama博士(UCL計算機科學)說：“到目前為止，我們只能在受控環境中演示虛擬現實和全息圖的聲學懸浮，而附近沒有任何其他可能中斷和散射聲波的物體。在這篇論文中，我們展示了如何通過實時計算附近的物體來浮動物體，甚至在現實環境中創建數字內容，例如全息圖。它為完全沉浸式的虛擬現實體驗和交互式全息圖開辟了可能性。”

該團隊通過結合兩個新步驟來懸浮不同的物體，包括聚苯乙烯珠、水和織物。首先，他們計算了打開不同揚聲器時聲波的路徑如何，以及它們如何從環境中的物體反彈。

第二步涉及制定一種快速技術來快速關閉或打開揚聲器，以便在聲波散射后，環境能夠將物體保持在空氣中。

這項技術可以通過多材料3D打印機對產品的設計和制造方式進行現代化改造。當前的打印機使用一個分配器來釋放物體中的每種材料。當使用化學或生物材料時，這對于避免材料交叉污染尤為重要。

聲學懸浮將使多種材料能夠在沒有交叉污染或在制造空間內移動分配器的情況下使用(非接觸式制造)。該技術使構建對象更加靈活，因為可以從任何方向添加材料，避免逐層制造并允許生產更復雜的多材料對象。

首席研究員SriSubramanian(UCL計算機科學)說：“我對這項工作如何為在增材制造和3D打印中混合多種不同材料打開大門感到興奮。聲懸浮在精密制造中具有巨大潛力，這項工作為實現這次機會。”