Het Holodeck was niet alleen een cool decorstuk in Star Trek. Het was een blauwdruk. Fans zagen hoe de Enterprise-crew een kamer binnenstapte waar hologrammen solide, tastbaar en echt aanvoelden. Tegenwoordig bouwen ingenieurs eindelijk aan de infrastructuur om die sciencefictionfantasie tastbaar te maken. We evolueren naar een communicatienetwerk waarmee jij en je vrienden kunnen communiceren in een gedeelde gesimuleerde ruimte, ongeacht of je in de volgende kamer bent of duizenden kilometers van elkaar verwijderd.
De kerncomponenten voor deze tele-immersie -technologie zijn al online. Het is het academische en industriële antwoord op het Holodeck. Videoconferenties hebben al bewezen dat we in realtime rijke gegevens kunnen uitwisselen zonder fysieke nabijheid. Tele-immersie neemt dat concept over en doorbreekt de beperkingen van platte schermen. Het creëert een centrale, gesimuleerde omgeving waar iedereen virtueel samenkomt. Niemand verlaat zijn bureau.
Stel je voor dat werknemers in Los Angeles, New York, Tokio en Parijs elkaar ontmoeten in deze nieuwe ruimte. Ze zullen collega’s de hand schudden die alleen bestaan als hifi-projecties.
Voorbij het platte scherm: waarom traditionele videoconferenties mislukken
In het toekomstige kantoor bel je geen nummer. U bestuurt uw systeem. ‘Computer, bel Joe in Londen.’ Plotseling flikkert uw kantoormuur. Joe zit tegenover je. Aan zijn kant wordt de ervaring weerspiegeld. Dit is de belofte van tele-immersie: mensen op afstand in één enkele, gedeelde ruimtelijke context brengen. Zakenreizen worden overbodig.
De huidige videoconferentieoplossingen zijn kapot. We hebben allemaal de vertraging doorstaan. De video schokt. De audio wordt gedesynchroniseerd. Belangrijker nog: het beeld is statisch. Als je opstaat en buiten het smalle gezichtsveld van de webcam loopt, verdwijn je uit het gesprek. Je bent een korrelig hoofd op een stok.
Tele-immersie lost dit op. Je kunt niet uit het zicht van de camera lopen, omdat de camera de hele kamer vastlegt. U kunt rondkijken in het kantoor van uw collega door uw perspectief op het scherm te veranderen. Het functioneert als een venster op hun fysieke realiteit, niet als een plat portret.
De motor achter het hologram
Het creëren van deze omgevingen vereist een rekenkracht die de gemiddelde pc thuis in de schaduw stelt. Het proces is een driestapslus die in milliseconden plaatsvindt:
- Herkenning: Het systeem identificeert de aanwezigheid van mensen en objecten in de fysieke ruimte.
- Volgen: Het brengt hun bewegingen in 3D-ruimte in kaart.
- Projectie: De gegevens worden voor de externe gebruiker naar een stereo-immersief oppervlak verzonden.
Dit is niet alleen theoretisch. In mei 2000 bereikten onderzoekers van de Universiteit van North Carolina (UNC), de Universiteit van Pennsylvania en Advanced Networks and Services een belangrijke mijlpaal als onderdeel van het National Tele-Immersion Initiative (NTII). Een gebruiker bij UNC in Chapel Hill zag levensechte, driedimensionale beelden van collega’s in Philadelphia en New York. De latentie was laag genoeg zodat de interactie onmiddellijk aanvoelde.
Tele-immersie versus virtuele realiteit: wat is het verschil?
Mensen verwarren deze technologieën vaak. Ze zijn niet hetzelfde. Virtual reality (VR) plaatst je in een volledig computergegenereerde 3D-wereld. Je kunt door digitale bossen lopen. Je kunt virtuele zwaarden oppakken. Tele-immersie is in dit stadium anders. Het creëert een 3D-weergave van de echte wereld. Je ziet je echte collega, weergegeven in 3D, maar je kunt momenteel geen interactie hebben met de fysica van de kamer of de scène veranderen.
De volgende stap is het samenvoegen van deze velden. Stel je een VR-omgeving voor waarin je objecten kunt manipuleren, bedekt met echte tele-immersieve deelnemers.
Toepassingen uit de echte wereld
Het nut reikt veel verder dan directiekamers. Denk aan gamen. Stel je een wereld voor zonder joysticks. Je zit in het spel. Je vecht tegen monsters. Je scoort touchdowns. Je lichaamsbewegingen bepalen de actie rechtstreeks.
Reizen verandert ook. Je vliegt niet om je familie te bezoeken tijdens de vakantie. Je roept ze op in een gedeelde holografische kamer. Uiteindelijk kan haptische feedback een fysiek gevoel van aanraking mogelijk maken. Zelfs beroepen waar veel op het spel staat, hebben er baat bij. Artsen kunnen met externe experts trainen in gesimuleerde operaties. Soldaten kunnen gevechtsscenario’s repeteren in fotorealistische omgevingen zonder de basis te verlaten.
Holografische displays
De hardware achter vroege tele-immersieve systemen voelt minder als consumentenelektronica en meer als een laboratoriumexperiment. Gebruikers zitten niet alleen voor een scherm. Ze zetten een speciale bril en een hoofdvolgapparaat vast. Deze opstelling controleert waar u kijkt, waardoor het systeem het 3D-beeld in realtime kan aanpassen.
Aan de andere kant van het verband is het proces even technisch. Zeven standaard videocamera’s volgen de geprojecteerde persoon. Twee extra camera’s leggen de werkelijke lichtpatronen in de kamer vast. Deze lampen helpen bij het berekenen van nauwkeurige afstanden, waardoor de diepte op uw scherm overeenkomt met de werkelijkheid. Beweeg je hoofd naar rechts? Het beeld verschuift precies zoals het zou zijn als je in die kamer zou staan.
De mechanica van gepolariseerde diepte
Het scherm splitst en polariseert het beeld. Je linkeroog ziet één versie. Je rechteroog ziet een ander. De bril combineert deze signalen. Je hersenen naaien ze tot één enkel 3D-beeld. Het is hetzelfde principe als de ouderwetse gepolariseerde 3D-filmbril, maar toegepast op live aanwezigheid op afstand.
Vroege tests, zoals die bij UNC in mei, brachten aanzienlijke tekortkomingen aan het licht. De ervaring is verre van naadloos. De geprojecteerde scènes worden slechts drie keer per seconde vernieuwd. Deze lage framesnelheid zorgt voor een schokkerig beeld. Het doorbreekt de illusie. Als de snelheid 10 frames per seconde zou bereiken, zou het resultaat anders zijn. Je zou door een raam naar een andere persoon kijken, niet naar een diavoorstelling van hun gezicht.
Knelpunten in de infrastructuur en toekomstige oplossingen
Het creëren van een echte holografische omgeving vereist enorme rekenkracht. Wetenschappers gebruiken verschillende technologieën om deze problemen op te lossen.
- Internet2 is ontworpen om de huidige internetinfrastructuur te vervangen. Het biedt snelheden die duizend keer sneller zijn dan de huidige breedband. Over deze bandbreedte kan niet worden onderhandeld voor het overbrengen van de enorme datastromen die tele-immersie genereert.
- Stereo-meeslepende displays moeten evolueren om kristalheldere beelden van uitgezonden scènes te presenteren. De huidige technologie worstelt met duidelijkheid.
- Haptische sensoren zijn bedoeld om gebruikers projecties te laten aanraken. Het doel is tactiele feedback die echte objecten nabootst.
- Desktopsupercomputers zijn nodig om de biljoenen berekeningen voor holografische omgevingen te verwerken. Als alternatief zou een gedistribueerd netwerk van computers deze verwerkingslast kunnen delen.
Van woon-werkverkeer naar keukentafel
Tele-immersie dreigt de grens tussen fysieke aanwezigheid en digitale verbinding uit te wissen. Het belooft het ultieme hulpmiddel voor werken op afstand te worden. Het woon-werkverkeer in de spits zou geheel kunnen verdwijnen. In plaats van te rijden, projecteer je jezelf in de vergaderruimte.
Reizen wordt optioneel voor het dagelijks leven. Moet u een vergadering bijwonen? Tele-immersie brengt je daar. Moet je thuis zijn voor het avondeten? U kunt projecteren in de keuken van uw gezin. De technologie staat nog in de kinderschoenen. De mogelijkheden liggen nog steeds wijd open.
Tele-immersie vervaagt de grenzen tussen echte en computergegenereerde beelden.
Voor degenen die de evolutie van deze systemen volgen, bieden verschillende bronnen diepere duiken. Gerelateerde artikelen gaan over holografisch geheugen, augmented reality en de werking van teleportatie. Specifieke onderzoekscentra zoals Tele-Immersion Research van Brown University en het National Tele-Immersion Initiative bieden technische inzichten. Het NSF Science and Technology Center for Graphics and Visualization onderzoekt ook de onderliggende wetenschap.
