Определить форму объекта, который постоянно меняется, — непростая задача, и особенно она досаждает тем, кто занимается виртуальной реальностью. Обычно для отслеживания положения рук, ног и других частей тела нужны внешние датчики вроде камер, либо приходится ограничиваться отдельными деталями — например, только кистями и пальцами. Более полный и гибкий подход предложили Qifan Yu и его коллеги в недавней статье в журнале Advanced Intelligent Systems: они используют оптические волноводы.
Как работают оптические волноводы
Волноводы — это структуры, направляющие электромагнитные волны; оптические волноводы работают с излучением в оптическом диапазоне. В принципе для этого годится дешёвое и доступное оптоволокно, но здесь исследователи изготовили собственные эластомерные волноводы, способные растягиваться и изгибаться вместе с материалом.
Волноводы укладывают на лист с двух сторон, внахлёст, зигзагообразным узором. Такая схема позволяет легко восстанавливать форму листа по тому, как меняется распространение волны внутри каждого канала.
Проверка на человеческой руке
Охарактеризовав поведение сигналов в волноводах, можно реконструировать их форму, а вместе с ней и форму самого листа. Точность подтвердили на практике: лист обернули вокруг руки, локтя и кисти добровольца и зафиксировали сгибание и движение отдельных суставов.
У такого подхода есть заметные преимущества перед камерами: датчик не боится перекрытия обзора, не требует внешней аппаратуры и в перспективе носится прямо на теле, не выдавая изображение в кадр — а значит, лучше с точки зрения приватности.
Что дальше
Пока конструкция довольно громоздкая, а алгоритм не оптимизирован, но в принципе её можно уменьшить до размеров, позволяющих вплести волноводы в обычную ткань.
Это открыло бы дорогу к сенсорным полотнам, которые отслеживают конфигурацию чего угодно — от роботов до человеческого тела, в том числе для задач виртуальной реальности.
