Wassertropfen-Display ermöglicht 3D-Tetris

Forscher am Robotis Institute der Carnegie Mellon University haben ein Wassetropfen-Display entwickelt, auf dem User eine 3D-Variante des Klassikers Tetris spielen können. Denn das System umfasst neben einem Projektor bis zu vier Display-Lagen, in denen Tropfen von je 50 Stahlnadeln fallen. Dabei ist die Auflösung einer solchen Tropfenschicht hoch genug für eine sinnvolle Video-Wiedergabe.

Die Wissenschaftler sprechen bei ihrem System von einem 2,5D-Display, da mit den vier Lagen nur eine begrenzte Tiefenwiedergabe möglich ist. Mit leistungsfähigen Projektoren und besserer Kontrolle über die Wassertropfen wäre aber ein echtes 3D-Tropfendisplay denkbar, so die Forscher in einem Paper für die Computergrafik-Konferenz SIGGRAPH http://www.siggraph.org/s2010 .

Tropfen-Tracking

Der Display-Ansatz macht sich zunutze, dass Wassertropfen einfallendes Licht brechen und somit als Bildpunkte zur Darstellung beliebiger Inhalte geeignet sind. Damit wirklich ein sinnvolles Bild entsteht, müssen die Wassertropfen dabei sehr präzise erzeugt werden und eine genaue Synchronisation mit dem genutzten Projektor erfolgen. Dazu kommt eine Kamera zum Einsatz, die den Bildbereich aufnimmt und deren Daten ein Computer zur Steuerung des Systems nutzt.

Jeder Display-Schicht besteht aus 50 parallelen Tropfen-Säulen, die für das menschliche Auge wie durchgehende, nur leicht flimmernde Linien wirken. Dabei fallen von jeder Stahlnadel bis zu 60 Wassertropfen pro Sekunde, wenngleich ab 15 Tropfen pro Sekunde das wahrgenommene Flimmern den Wissenschaftlern zufolge kaum mehr abnimmt. Mithilfe der Steuersoftware beleuchtet der Projektor die fallenden Tropfen so, dass für das Auge der Eindruck bewegter Bilder auf einem schwebenden Display entsteht.

Spieleklassiker und Videos

Ein einfaches Anwendungsbeispiel ist die Darstellung von Text in mehreren Display-Lagen. Doch auch bewegte Bilder sind möglich. Auf einer einzelnen Tropfen-Schicht haben die Forscher beispielsweise ein Video eines Frauenkopfes abgebildet, während das mehrlagige Display für ein virtuelles Aquarium genutzt wurde. Besonders interessant ist freilich die Demonstration mit dem Spieleklassiker Tetris. Denn mit dem Beispiel des 3D-Games haben die Wissenschaftler nachgewiesen, dass sich der Ansatz auch für interaktive Inhalte eignet.

Wie viele Tropfen-Schichten in einem Display zum Einsatz kommen können, hängt davon ab, wie schnell der Projektor ist und ob er somit auch alle Lagen sinnvoll beleuchten kann. Der zweite limitierende Faktor für echte 3D-Tropfendisplays ist, wie genau die Wassertropfen geformt werden können. Beim derzeitigen Ansatz könne das durch ein effizienteres Vorgehen gegen Luftbläschen im Tropfenemitter-System erreicht werden. Doch die Forscher betonen, dass sich mit anderen Methoden vermutlich sogar dichtere Tropfen-Wolken erzeugen ließen.

YouTube-Video über das Tropfen-Display: http://www.youtube.com/watch?v=L0i-uTa4kv4