科幻成真？视觉触觉听觉合一的“三位一体”的立体显示器

制作:中国科普

生产:小秋军

生产者:计算机网络信息中心

在许多科幻场景中，我们经常看到人们在未来通过使用立体显示来开发酷的新设备。科幻世界的人们可以通过三维显示屏很容易地观察到物体的三维结构，组件可以通过滑动手指拆卸或拼接。该系统还会产生相应的电子音效，这让我们羡慕不已。

最近，《自然》杂志上的一篇文章介绍了一种叫做MATD(多模态声音陷阱显示)的装置，它使这个梦想更接近现实。事实上，人们已经尝试了诸如全息投影和水蒸气投影的各种方法来创建立体显示设备，但是原始的立体显示方法通常使用诸如视觉残留的光学手段，并且只能实现可视显示。然而，这一次该装置通过同样的工作原理，实际上产生了可见、可触、可闻的“三位一体”三维显示效果。

大英雄6的立体显示

(照片来源:电影《大英雄6》)

“声波镊子”帮助科幻变成现实

人们想象全息投影可以直接在空中投射图像，但目前通用的全息投影技术是利用收集到的物体的三维光学信息投射到能够反射信息的介质上。最简单的全息投影使用Peple的错觉原理——使用半透明和半反射玻璃可以让三维图像在玻璃上反射到人的眼睛，而真实的背景也可以透过玻璃，产生图像存在于真实背景中的错觉。

在视觉层面上，该设备使用的介质不同于其他全息投影。“声音镊子”用于控制一种轻质普通塑料“膨胀聚苯乙烯”在空气中的悬浮。这种粒子是一种极好的反射材料，可以达到观察者在任何角度都能看到相同亮度的效果。然后，通过顶部的RGB照明系统，可以生成可以从不同角度观察的彩色立体图案，并且将来可能生成真正身临其境的“3D电影”。

工作原理示意图

声波镊子示意图

声波镊子控制由粒子形成的地球的旋转。

触摸测试

声镊子控制粒子运动[照片来源:参考文献。[4]

论文中的装置突破了传统显示器需要显示屏的限制，只使用一种工作原理，给人三种感官体验，让人感觉科幻电影中的世界近在咫尺，令人兴奋。

也许在未来，当这种三位一体的立体显示技术成熟时，远亲可以互相看见和触摸，学生可以亲自观察和操作分子的组合，盲人可以随意创造艺术。随着科学家们的不断努力，过去的幻想正在逐渐变成现实。

[参考资料]

[1]平山，普拉森西亚医学博士，马苏达N，等。一个体积显示视觉，触觉和音频演示使用声音捕捉。

[2]

[3]石杰，艾哈迈德·德，毛旭，等.声镊:利用驻波表面声波对细胞和微粒进行图案化(SSAW).著.芯片实验室，2009，9(20): 2890-2895。

[4]柯特妮·C·R·P，蒙瑞克·C·E·M，吴宏，等.用灵巧的声镊子对微粒进行独立的捕获和操纵[[·J].应用物理学快报，2014，104(15): 154103。

杨依倩。人体振动的感觉阈值[。土木与环境工程，2012 (S2): 560。