Các đối tượng in 3D có thể thay đổi hình thức của chúng tùy thuộc vào quan điểm

Công cụ chỉnh sửa làm cho quá trình chế tạo có sẵn cho tất cả mọi người.

Hình ảnh tấm thiệp sinh nhật lấp lánh giữa hình ảnh bánh sinh nhật và hoa khi bạn lật tấm thiệp và xem từ các góc độ khác nhau. Không nghi ngờ gì nữa, bạn có thể nghĩ đến những ví dụ khác về những hình ảnh biến đổi như vậy trong quảng cáo. Tuy nhiên, cho đến nay, hiệu ứng chỉ giới hạn ở các bề mặt phẳng.

Bước vào công việc của các nhà nghiên cứu MIT , những người lần đầu tiên đã phát triển một hệ thống để tạo ra các vật thể 3D có thể thay đổi diện mạo của chúng khi được nhìn từ các góc nhìn khác nhau. Cùng một nhóm cũng đã phát triển một công cụ chỉnh sửa có sẵn trực tuyến miễn phí có thể cho phép bất kỳ ai thiết kế và xây dựng các vật thể 3D như vậy, tất cả đều thông qua in 3D.

Video về các vật thể 3D được tạo tại MIT có thể thay đổi diện mạo của chúng theo các góc nhìn khác nhau. Tín dụng: Zeng và cộng sự, MIT

Yunyi Zhu, một sinh viên tốt nghiệp MIT tại Khoa Kỹ thuật Điện và Khoa học Máy tính (EECS), cho biết: “Công trình của chúng tôi mở ra ý tưởng về một vật thể vật lý có thể là gì. “Đó là một phần của tầm nhìn lớn hơn để tạo ra các vật thể động có thể thay đổi diện mạo, màu sắc và hình dạng của chúng. Zhu, đồng tác giả đầu tiên của bài báo về công trình được trình bày vào tháng 10 tại Hội nghị chuyên đề về Công nghệ và Phần mềm Giao diện Người dùng của Hiệp hội Máy tính năm 2021 cho biết.

Stefanie Mueller là trưởng nhóm nghiên cứu, một trợ lý giáo sư tại EECS và là tác giả của bài báo. Mueller cũng liên kết với Phòng thí nghiệm Khoa học Máy tính và Trí tuệ Nhân tạo của MIT.

Các đồng tác giả đầu tiên khác của bài báo là Jiani Zeng (một sinh viên tốt nghiệp MIT đã tốt nghiệp) và Honghao Deng (một sinh viên tốt nghiệp Harvard đã tốt nghiệp). Ngoài Zhu, Zeng, Deng và Mueller, các tác giả khác là Michael Wessely, phó tiến sĩ tại EECS, và Axel Kilian, trợ lý giáo sư thỉnh giảng tại Khoa Kiến trúc.

“Nghiên cứu thú vị này thay đổi hoàn toàn tương lai của thiết kế sản phẩm [sẽ] như thế nào. Là một nhà thiết kế tương tác, tôi bị kích thích để tưởng tượng làm thế nào trong tương lai các vật thể vật lý hàng ngày có thể có hàng nghìn diện mạo khác nhau (màu sắc và hoa văn) tùy thuộc vào góc nhìn. Tôi có thể nghĩ ra nhiều ứng dụng, từ những thiết kế thời trang đầy mê hoặc đến những tác phẩm điêu khắc thẩm mỹ truyền tải những câu chuyện thơ mộng khác nhau tùy theo quan điểm, ”Ken Nakagaki, phó tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm truyền thông MIT, trợ lý giáo sư tại Đại học Chicago , cho biết. Nakagaki không tham gia vào công việc.

Làm thế nào nó hoạt động

Những hình ảnh thay đổi trên thẻ phẳng — và bây giờ là vật thể 3D — là nhờ vào nhiều thấu kính nhỏ được in trên thẻ hoặc vật thể. Khoảng sáu trong số các thấu kính do nhóm MIT tạo ra có thể nằm gọn trên bề mặt của một đồng xu. Được gọi là thấu kính dạng thấu kính, mỗi thấu kính bao phủ một mô hình các đốm hình ảnh màu nhỏ.

Các tác giả viết: “Do hiệu ứng phóng đại của thấu kính, nó hiển thị màu sắc từ một trong những điểm ảnh có màu, chỉ là một phần nhỏ của toàn bộ khu vực dưới thấu kính. Điểm phóng đại nào mà người xem nhìn thấy phụ thuộc vào điểm nhìn của người xem và “các góc tới khác nhau của ánh sáng chiếu vào ống kính” từ điểm nhìn đó. Nhiều thấu kính cùng nhau “tạo thành một màn hình thấu kính và hiển thị chung một hình ảnh thay đổi tùy thuộc vào điểm nhìn”.

Công cụ chỉnh sửa của nhóm MIT lấy làm đầu vào cho mô hình 3D hoặc đối tượng mong muốn cũng như các hình ảnh mà một nhà thiết kế muốn biến đổi từ cái này sang cái khác. Sau đó, nó sẽ tính toán vị trí ống kính và kiểu màu trên bề mặt vật thể để dẫn đến hiệu ứng mong muốn. Sau đó, nhà thiết kế có thể xem trước đối tượng kết quả trước khi gửi “chỉ đường” tới máy in 3D, nơi đối tượng, mẫu màu và thấu kính đều được in trong một lần.

Nhiều ứng dụng

Nhóm tiếp tục tạo ra bốn ví dụ về các vật thể 3D với hình ảnh thay đổi dựa trên góc nhìn của người xem. Ý tưởng là để chứng minh khả năng tạo ra các đối tượng có hình dạng khác nhau, độ phức tạp của hình ảnh khác nhau và số lượng hình ảnh biến đổi khác nhau. Các đối tượng trình diễn, mỗi đối tượng được in bằng hàng nghìn thấu kính, bao gồm:

• Một quả tạ ấm để tập thể dục có thể cho người dùng biết liệu họ có đang cầm thiết bị đúng cách hay không. Nếu thiết bị quá thấp, một mũi tên hướng lên sẽ xuất hiện; nếu quá cao, một mũi tên chỉ xuống sẽ thay thế vị trí của nó. Vị trí chính xác được chỉ ra bằng một dấu kiểm.
• Chụp đèn cạnh giường có hiển thị các lời chào khác nhau tùy thuộc vào việc một người đang ngồi trên giường (Chào ngày mới) hay nằm xuống (Chúc ngủ ngon).
• Hộp đựng dành cho earpod nhấp nháy giữa một số sọc màu tùy thuộc vào cách người dùng xử lý.
• Một chiếc giày được in thông điệp động lực mà chỉ người dùng mới có thể nhìn thấy (thông điệp này không thể nhìn thấy đối với người qua đường hoặc ai đó đứng gần đó).

Điểm ngọt ngào

Zhu nói rằng thách thức lớn nhất liên quan đến công việc là xác định “điểm ngọt” cho kích thước của mỗi ống kính. Cô nói: “Ống kính càng nhỏ thì độ phân giải càng tốt. “Nhưng ống kính nhỏ hơn cũng có nhiều khuyết tật hơn, vì vậy chất lượng chế tạo sẽ kém hơn.” Cuối cùng, Zhu và các đồng nghiệp đã phát hiện ra rằng một thấu kính có đường kính 3 mm “phù hợp với hầu hết các nhu cầu”.

Nhóm cũng kiểm tra các thông số khác, bao gồm hướng của ống kính (ví dụ, được in hướng lên trên hoặc sang ngang) và các kỹ thuật xử lý hậu kỳ khác nhau cho ống kính. Tròng kính hướng lên trên và được xử lý bằng sơn bóng mang lại kết quả tốt nhất.

Mất khoảng hai năm để chuyển dự án từ ý tưởng sang việc tạo ra các đối tượng trình diễn. Phần tốt nhất của công việc đối với Zhu là “thấy rằng quá trình thực sự hoạt động và cầm một đồ vật trong tay tôi. Điều đó thật vô cùng hài lòng. ”

Tham khảo: “Vật thể thấu kính: Vật thể in 3D có bề mặt thấu kính dạng thấu kính có thể thay đổi hình thức của chúng tùy thuộc vào quan điểm” của Jiani Zeng, Honghao Deng, Yunyi Zhu, Michael Wessely, Axel Kilian và Stefanie Mueller, ngày 12 tháng 10 năm 2021, UIST ’21: Hội nghị chuyên đề ACM thường niên lần thứ 34 về Công nghệ và Phần mềm Giao diện Người dùng .
DOI: 10.1145 / 3472749.3474815

Công trình này được hỗ trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia và Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Vật liệu MIT thuộc Chương trình Trò chơi Phòng thí nghiệm Immersion MIT.nano do NCSOFT tài trợ.

Theo Scitechdaily