Первый в мире голографический смартфон
Компания Estar Technology официально представила свой новый смартфон Takee 1, который она называет первым голографическим смартфоном в мире. Устройство умеет следить за глазами пользователя и проецировать голографические изображения.
Estar Takee 1 отслеживает положение глаз пользователя при помощи фронтальной камеры и 4 дополнительных фронтальных модулей и создает голографические 3D-изображения, для просмотра которых не нужны очки.
Помимо развлекательной составляющей в Estar Technology говорят и о ряде голографических смарт-функций — например, «голографической разблокировке».
Смотрим демонстрационное видео:
Работает Estar Takee 1 под управлением Android 4.4 KitKat с фирменной надстройкой Takee OS. Несмотря на то что пока готово лишь несколько рабочих прототипов девайса и не озвучена его стоимость (это случится в середине августа), китайская компания уже предлагает оформить предзаказ на необычный гаджет.
Любопытно, что применённая система позволяет реализовать функции управления при помощи жестов в воздухе — возле дисплея смартфона. При этом прикасаться к сенсорному экрану не нужно.
«Сердце» Takee 1 — процессор MediaTek MT6595. Этот чип, использующий архитектуру ARM big.LITTLE, состоит из мощного графического блока PowerVR Series 6, квартета ядер Cortex-A17 с тактовой частотой 2,2–2,5 ГГц и четырёх ядер Cortex-A7 с частотой 1,7 ГГц. Ядра могут работать одновременно при выполнении ресурсоемких задач — за это отвечает фирменная технология CorePilot Heterogeneous Multi-Processing (HMP).
Смартфон несёт на борту 2 Гбайт оперативной памяти, флеш-модуль вместимостью до 32 Гбайт, камеры с 5- и 13-мегапиксельной матрицами, адаптеры беспроводных сетей Wi-Fi и Bluetooth, ресивер GPS и традиционный набор датчиков. Дисплей с диагональю 5,5 дюйма и защитным стеклом Gorilla Glass 3 обладает разрешением 1080х1920 точек. Питание обеспечивает аккумуляторная батарея ёмкостью 2500 мА·ч. На устройство инсталлирована операционная система Takee OS на базе Android 4.4 KitKat со специально адаптированным пользовательским интерфейсом.
И кажется, это направление уже тенденция :
Не так давно компания Amazon представила в США свой первый смартфон — Fire Phone. Аппарат уникален прежде всего 3D-интерфейсом, использующим систему отслеживания положения головы пользователя.
Одной из главных фишек Amazon Fire Phone стал его 3D-интерфейс, который базируется на системе отслеживания положения головы (глаз) пользователя — Dynamic Perspective. Отслеживание возможно при помощи 4-х специальных камер с инфракрасной подсветкой с углами обзора 120 градусов, расположенных на углах фронтальной панели устройства. С помощью Dynamic Perspective создается эффект глубины — картинка меняется в зависимости от положения глаз пользователя. Данная опция будет использоваться в ряде приложений и в играх — для большей реалистичности.
источники
http://www.3dnews.ru/824377
http://hi-tech.mail.ru/news/first-holographic-phone.html
http://hi-tech.mail.ru/news/fire-phone.html
А я вам напомню еще некоторые интересные гаджеты: вот например Рисуем ручкой 3D, а вот Компьютер размером с SD-карту. Посмотрите еще на всякую разную Гаджетоманию и Разные штучки-дрючки
6 total views, 6 views today
Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия — http://infoglaz.ru/?p=51041masterok.livejournal.com
Голограмма на смартфоне. Обман века или будущее уже здесь? / VDS.SH / DEDIC.SH corporate blog / Habr
В июле 2017 года производитель кинокамер «RED» анонсировал новый смартфон «RED HYDROGEN»
Сама новость про RED и смартфоны обескуражила многих обывателей: «Серьезно? Они же камеры делают — какие еще смартфоны…»
Но ещё более неожиданным стало заявление о том, что смартфон будет поддерживать голограммы!
Многие решили, что ребята сошли с ума, либо это какой то обман века, странный пиар или…
Неужели это возможно? Может не за горами и световой меч?
— Да, это возможно.
Но не так как нам рисует голливуд — проекцию принцессы Леи мы не увидим. Скорей всего вы просто не знаете что такое голограмма потому что смотрели много фантастики вместо изучения физики. Как раз для таких людей и написана эта статья — просто о сложном.
Голография vs Фотография
— Что же такое голограммы? Посмотрим википедию…
Голография — набор технологий для точной записи, воспроизведения и переформирования волновых полей оптического электромагнитного излучения, особый фотографический метод, при котором с помощью лазера регистрируются, а затем восстанавливаются изображения трехмерных объектов, в высшей степени похожие на реальные.
Скорей всего понимания не прибавилось — лучше посмотрите видео
Если вам показалось, что это зеркала и банки от фанты за стеклом — пересмотрите еще раз.
Как это работает?
Для начала ответим на вопрос — как мы вообще воспринимаем объем? Это возможно благодаря тому, что у нас два глаза — каждый видит объект с разных сторон.
Мозг обрабатывает эти две немного разных картинки и строит в нашем сознании одну объемную модель. Благодаря этому мы можем оценивать расстояние до предметов просто посмотрев на них — мозг автоматически оценивает напряжение глазных мышц и определяет расстояние с довольно высокой точностью.
Глаз как оптический прибор
Камера работает на тех же принципах что и человеческий глаз — поэтому рассмотрим глаз как оптический прибор.
Глаз реагирует на свет, а свет, как известно — это электромагнитная волна, точно такая же как, например, вайфай — только более высокой частоты.
Для того чтобы глаз что то увидел — в него из этой точки должен прийти свет, когда мы видим какой то объект — мы регистрируем отраженный этим объектом во все стороны свет, который отражает во все стороны каждая точка поверхности
Каждая точка поверхности отражает свет во все стороны!
Это крайне важный принцип, который нужно понять — через каждый кусочек пространства проходит целая мешанина различных волн в самых разных направлениях, но видим мы только то, что попадает к нам в глаз через зрачок.
Из всей мешанины волн в глаз/фотоаппарат попадает лишь маленький кусочек от волны, который проскочил через зрачок.
Волна уходит дальше, но мы этого не видим потому что наш глаз не может регистрировать волны которые не идут прямо в него, но это не значит что их нет!
Когда мы поворачиваем голову, чтобы увидеть объект находящийся сбоку — в наш глаз начинают попадать кусочки волн, отраженных от этого объекта.
Эти волны всегда были тут, просто они невидимы для глаза, пока не будут идти в него спереди.
По тому же принципу работает фотоаппарат/кинокамера — из всего многообразия волн проходящих во все стороны через пространство —
Голография
Теперь наконец можем перейти к принципу создания объемных снимков, рассмотрим часть пространства, обведенную фиолетовым, представим что поставили перед объектом стекло.
Если бы нам удалось каким то образом заморозить/запомнить картину волн, проходящих через это стекло, а затем воспроизвести в точности все амплитуды, частоты и фазы — тогда бы мы сохраняли не маленький зеленый кусочек от волны, который несет информацию только об одном направлении, а целую картину всех волн, которая содержит информацию обо всех возможных углах обзора.
Если не видно разницы…
Если из стекла выходит точно такая же картина из волн, которые испускал объект на момент «запечатывания» этой картины — визуально будет невозможно отличить такую «фотографию» от реального объекта, причем объект будет виден под всеми углами так как восстановлена вся картина волн, проходивших через пространство
Камера видит только в одном направлении — так что для того чтобы зафиксировать весь фронт волны нам нужно сделать снимки во всех направлениях, а потом объединить их в одну объемную картину — на таком принципе основано 3D сканирование.
Такой метод съемки 3D объектов аналогичен FDM 3D печати пластиком, которые на самом деле печатают в 2D просто много много раз — на качественном уровне это «костыль»
Реализация
Дело за малым — осталось всего лишь придумать как запечатать в пространстве все радиоволны, которые через него проходят, а затем восстановить, тут я пожалуй не буду углубляться в технические детали — главное понять основной принцип. (Если будет интерес — есть возможность снять голограмму в лаборатории спектроскопии, тут много нюансов — так что это тема для следующей статьи).
Останавливаем свет
Делая обычную фотографию — мы не останавливаем свет, мы вырезаем узкое направление вдоль которого экспонируем матрицу лучами с постоянной амплитудой, каждый из которых соединяет точку объекта и пиксель на матрице.
Стоячие волны
Мы хотим запечатлеть все направления разом, и у нас нет глаза Агамото, чтобы заморозить время — придется думать головой.
Хорошо что это уже сделал еще в 1947 году Денеш Габор (тысяча девятьсот сорок седьмом году, Карл!). За что получил нобелевскую премию.
Суть в следующем — если сложить две волны с одинаковой частотой и разными направлениями, то в местах пересечения максимумов и минимумов этих волн возникнет стоячая волна — виртуальная волна(так как световые волны друг на друга не действуют), которая является суммой двух бегущих волн одинаковой частоты. За счет этого можно засветить неподвижную картину из пересечений двух волн в фотопластинке.
Засвечивая одну пластинку тремя цветами опорных волн — красным синим и зеленым — мы получим полноцветную голограмму, не отличимую от оригинала.
Если теперь убрать предмет и посветить на пластинку опорной волной — из пластинки выйдет точная копия волн, которые создавал сканируемый предмет.
Технологические требования
Так как очень важно, чтобы частоты предметной и опорных волн были одинаковые — необходим невероятно стабильный источник света, чтобы стоячая волна оставалась неподвижной — при небольшом различии частот — волна начнет двигаться и голограмма смажется.
Зеленый свет
Такой источник существует — он называется лазер. До изобретения лазера в 1960 году голография не имела коммерческого развития, для записи использовались газоразрядные лампы.
Изобретение полупроводникового зеленого лазера дало зеленый свет разработке миниатюрных RGB лазерных проекторов. Прошло уже 9 лет — вполне достаточное время для перехода технологии в промышленное использование- и сейчас мы начинаем наблюдать самых активных участников рынка, скоро будет еще больше классных и интересных продуктов
Разрешающая способность
Разрешающая способность записывающей пластинки должна быть невероятно высокой — ведь расстояние между засвечиваемыми узлами стоячей волны сравнимо с длинной волны света, а это ~600нм! То есть разрешающая способность как минимум 1666 мм^-1.
Если при фотографировании — каждой точке матрицы соответствует точка на объекте, то в голограмме — на каждую точку матрицы падает свет от всех точек объекта, то есть каждая часть голограммы содержит информацию о всем объекте.
Выводы:
- Принцип голографии был придуман полвека назад, но реализовать его на хорошем уровне не позволяло отсутствие технологий — в частности лазеров, материалов для записи
- Даже используя обычные пластинки — создание голограммы достаточно тонкий и кропотливый процесс — сделать голографический полноцветный сканер и голографический экран с цифровым управлением в смартфоне — очень сильный вызов.
- Даже возможность делать одну статическую голограмму со штатива(не говоря уже о записи голограммы «с рук») и отображать ее на революционном голографическом дисплее в форм факторе смартфона — уже будет достижением которое изменит целые индустрии.
P.S. Также голография используется в производстве процессоров и микроскопии, позволяя преодолеть дифракционный предел обычного фотошаблона.
UPD: Спасибо за комментарий gritchenkoant
Относительно недавно была статья про камеры и дисплеи светового поля, похоже, что RED как раз на этой основе и готовит свою новинку
spie.org/newsroom/6623-high-resolution-3d-light-field-display?SSO=1
habr.com
Hydrogen One от Red — Первый телефон с голографическим дисплеем
В новом видеоклипе был показан дизайн сумасшедшего футуристического телефона Hydrogen One с голографическим дисплеем от компании Red.
Читайте также: Новый смартфон Nokia 9 будет убийцей флагманов, вот почему
Новый телефон Red Hydrogen One
Технология отображения, представленная на первом телефоне Red, пока может быть потусторонней и дико дорогостоящей, но, в будущем она может работать на основных устройствах.
Фирма Red в основном известна профессиональными цифровыми кинокамерами, но теперь она обратила внимание на другой вид продукта. Компания представила Android-смартфон, который отличается от любого другого, что мы видели.
Голографический экран
Red называет это «профессиональным водородным голографическим дисплеем», он предлагает возможность переключения «на лету» между 2D-контентом, стереоскопическим 3D-контентом и голографическим содержимым Red Hydrogen 4-View. Хотя мы и не совсем уверены, что представляет собой последняя технология в действии, Hydrogen One может предоставлять все эти виды медиаформатов без необходимости использования очков или дополнительных аксессуаров.
Хотя ещё не получено никаких подробностей об устройстве с момента его объявления в июле, YouTube блогер Marques Brownlee недавно смог взять в руки два прототипа: один нефункциональный макет, демонстрирующий внешний вид и отделку, и другое рабочее устройство, которое Red всё ещё держит в секрете.
Индустриальный дизайн
Если взглянуть на дизайн прототипа Hydrogen One — это большой телефон с очень индустриальной эстетикой. Телефон замаскирован в корпус из металла и Кевлара, с неровной, выпукло-вмятой поверхностью по сторонам, чтобы было легче удерживать. Расположение штыревых разъёмов разбивает нижнюю панель Кевлара, они будут поддерживать модульные компоненты, как крепление объектива. Впервые мы видим фронт устройства, которое довольно спартанское по сравнению с задней частью. На передней и нижней панелях расположены голографические дисплеи с фронтальной лицевой панелью.
У Marques Brownlee была возможность посмотреть голографический контент на функциональном прототипе. Он сказал, что впечатлён результатами, хотя Red всё ещё работает над настройкой этой технологии перед запуском. Кроме того, окончательный внешний дизайн может быть незначительно изменён.
Red называет устройство «первой в мире голографической машиной», а не просто смартфоном. Сам дисплей имеет размер 5,7 дюйма хотя компания пока не заявила о его разрешении, а также основных технологиях — будь то ЖК-дисплей, OLED, или возможно, что-то совершенно другое.
Многомерное звучание и модульность
Есть ещё одно отличие у Hydrogen One, кроме экрана. Red установил на свой первый телефон проприетарный аудиоалгоритм, который преобразует обычный стереосигнал в многомерный звук. Интересно то, что это, похоже, не требует специального оборудования или аксессуаров, то есть обычные наушники смогут обеспечить эффект глубины.
Наконец, Red говорит, что смартфон допускает определённую степень модульности, чтобы поддерживать будущие приложения при съёмке видео высокого качества, неподвижных изображений и голографического содержимого. Странно, что в пресс-релизе не уточняется, о технологии обработки изображений.
Мы можем видеть корпус без камеры на рекламном изображении, но что касается других деталей — мегапикселей, диафрагмы, размера сенсора, есть ли система с двумя камерами и т. д, информаций нет. Тем не менее Red упоминает специализированный концентратор приложений и контента, называемый Red Channel, где пользователи могут загружать голографический контент, указывая, что необходимо иметь возможность записывать такое видео из коробки.
Есть ещё много деталей о телефоне, который пока не подтверждён. Мы не знаем, какой процессор он использует, или сколько памяти несёт. Мы можем видеть порт USB-C и 3,5-мм разъём для наушников, но, как и во всём остальном, остаётся много вопросов.
Цена и доступность
Тем не менее мы уже знаем цену, медиа нового поколения обойдётся не дешёво. В настоящее время Hydrogen One может быть предварительно заказана в двух конфигурациях: алюминиевая модель за 1,200 долларов (72,000 р.), а титановая, колоссальные 1,600 долларов (86,000 р.).
Red говорит, что ценообразование также может быть изменено, равно как и дизайн, и спецификации, прежде чем телефон запустят в первом квартале 2018 года. Совершенно ясно, что компания не может гарантировать эти цены на дату выпуска; как только будет начат предварительный заказ, Hydrogen One может оказаться ещё дороже.
Видео Red Hydrogen One
https://youtu.be/EcN8zUq7oX4
tehnobzor.ru
Как сделать голограмму с помощью смартфона
Стоит ли покупать музыкальные компакт-диски, когда бал правят Google Play и iTunes? Конечно стоит, ведь из коробочки от CD можно за считаные минуты соорудить голографический проигрыватель!
Построив «голографическую пирамидку», вы сможете посмотреть специальный «трехмерный» клип Дейва Гаана (вокалиста культовой группы Depeche Mode) под названием All of This And Nothing. Глядя, как светящаяся голова Дейва парит над экраном смартфона, можно по достоинству оценить и изобретательность, и иронию создателей клипа: раз не хотите покупать CD для прослушивания музыки, купите хоть для просмотра голограмм!
Клип снят в четырех проекциях для вида спереди, сзади, слева и справа. Чтобы увидеть эти проекции в правильном ракурсе, следует поставить на горизонтальный экран смартфона пирамидку. Ее геометрия рассчитана так, чтобы грани находились под углом 45 градусов к экрану, отражая изображение под прямым углом в сторону зрителя.
Разумеется, это не настоящее 3D и не настоящая голограмма. Однако, аккуратно вращая смартфон и рассматривая пирамидку (и голову Дейва) с разных сторон, вполне можно поверить, что перед нами объемное изображение. Человеческий мозг весьма благосклонно воспринимает оптические иллюзии — как говорится, «сам обманываться рад».
Как ни забавно, коробочка от компакт-диска и впрямь оказалась идеальным материалом для строительства пирамидки: она отражает свет почти так же хорошо, как стекло, но при этом достаточно легко режется. Так что старый добрый CD еще на что-то сгодится!
Шаг 1
Вырежьте шаблон выше с небольшим припуском.
Шаг 2
Наклейте шаблон на крышку от CD-кейса с помощью скотча.
Шаг 3
С помощью линейки и канцелярского ножа процарапайте контуры деталей пирамидки. Это непростая операция. Лучше начинайте с несильного нажатия, а затем царапайте все сильнее.
Шаг 4
Прижав заготовку к столу и нажимая вдоль процарапанных линий, аккуратно отломите все лишнее от граней пирамидки.
Шаг 5
Прижимая края граней друг к другу, склейте их скотчем. Последнюю грань придется приклеить на весу. Пирамидка готова!
Шаг 6
Запустите видеоклип Дейва Гаана и установите пирамидку в центр экрана. Наслаждаться «голограммой» лучше всего в темноте.
Статья «А король-то… голограмма!» опубликована в журнале «Популярная механика» (№1, Январь 2016).www.popmech.ru
Создаем голограмму на мобильном телефоне
В плане развития мелкой моторики рук, а заодно и навыков работы с различными материалами, я провел небольшой домашний мастер класс по созданию простеньких голограмм при помощи мобильного телефона или планшета и прозрачного поликарбоната. В сети я нашел два варианта создания голограмм, но оба они используют одни и те же принципы получения трехмерной оптической иллюзии. Возможно, что если как следует покопаться, то можно найти еще варианты. Поэтому, если вдруг вам удалось нагуглить еще способы для создания простой голограммы при помощи экрана смартфона, то смело отписывайтесь в комментарии с соответствующими ссылками.
Итак, оба варианта используют особенности оптики, а именно преломление лучей света при переходе между средами с различной оптической плотностью, да побьют меня оптики палками за дилетантские термины, но я продолжу. Суть в том, что при прохождении луча света от экрана мобильного телефона, планшета, дисплея монитора или вообще телевизора через границу воздуха и прозрачного поликарбоната происходит частичное отражение света. Именно благодаря этому отражению и создается эффект голографического, т. е. полностью объемного, изображения. Исходя из этого можно сообразить, что для создания голограммы нужен прозрачный поликарбонат. А где его взять?
В современном мире отличным источником поликарбоната могут служить обычные коробки для CD дисков, которые можно безвозвратно позаимствовать из домашней аудиотеки или просто купить в компьютерном или стоковом магазине. В таких магазинах, как правило, продаются записываемые CD или DVD в упаковке «на шпинделе». А заодно, дабы заработать еще немного денег, магазины продают отдельно коробочки к ним. Лучше всего использовать прозрачные, неокрашенные коробочки, дабы не терять драгоценную яркость экрана, изображение при этом будет наилучшим из возможного.
Для пирамидальной голограммы, даже придумали особое название Holho. Суть данной техники в трансляции сразу четырех изображений на слегка усеченную пирамиду, поставленную «на попа», т. е. вершиной вниз, на экран смартфона. При проигрывании специально подготовленного ролика на экране телефона, изображение отражается от граней пирамиды и создается полная иллюзия парящего в воздухе объекта. Суть пирамидальной голограммы в том, что каждое из изображений проецируется на свою грань, а при просмотре наблюдатель видит сразу все четыре изображения, сведенные в единую трехмерную картинку гранями пирамиды.
Пирамида собирается просто, не нужно оканчивать курсы ораторского мастерства Феликса Кирсанова и Высшую Школу Экономики, дабы вырезать из крышечки от коробочки диска требуемые заготовки. Нужно их всего четыре штуки, а вырезаются они по шаблону, любезно заготовленному мною.
| Как собрать пирамидальный голографический проектор. |
Сам шаблон для вырезки доступен по этой ссылке. При печати необходимо точно выбрать размер бумаги и включить печать в настоящем размере.
Вырезать поликарбонат не составит труда, если распечатанный шаблон подкладывать под крышечку, а затем делать глубокие прорези на нем по линиям при помощи острого обойного ножа. Сделанный таким образом рез, затем с легкостью позволяет отломить ненужный участок крышки. Только рез нужно делать на всю ширину крышки, иначе надлома не cлучится. Вырезанные заготовки можно склеить при помощи суперклея или просто скрепить их липкой лентой типа Scotch.
| Одно из демонстрационных видео. |
Для получения эффекта голограммы необходимо перебраться в помещение с приглушенным светом, установить на экране смартфона пирамиду, острием вниз, отцентрировать ее по меткам на видео. И в принципе все, можно наслаждаться просмотром чудесных образчиков «домашней магии».
| И еще одно демонстрационное видео. |
На YouTube загружено порядочное количество демонстрационных видео под Holho, поэтому можно смело подобрать даже что-то совсем необычное. Более того, уже появились промышленно изготовленные и приятно выглядящие конвертеры пирамидальной технологии Holho. И помните, что в качестве источника видео для голограммы может выступать не только экран телефона или планшета, но и любой другой источник, тут важно сопоставить размер пирамидки и экрана.
В качестве альтернативы Holho можно упомянуть линейную голограмму, которая создается посредством проецирования изображения на последовательно установленные отражатели. Если пирамидальная голограмма выглядит голограммой с любой стороны, то линейная позволяет насладиться нереальным эффектом только с одной стороны, с фронтальной. Суть устройства для воспроизведения линейной голограммы заключается почти в том же самом, что и у пирамидальной, но здесь производится трансляция изображения на несколько, обычно три, мини экранчика из прозрачного поликарбоната. Экранчики устанавливаются под углом в 45 градусов и друг за другом. Сами экраны различаются по высоте, что добавляет еще большего реализма в получаемое изображение.
| Как собрать фронтальный голографический проектор. |
Для изготовления устройства идеально подходят те же самые коробочки от компакт-дисков, только тут в ход они идут полностью, за что отдельное спасибо автору устройства. Разрезать коробку можно применяя методику, использованную при построении пирамидального устройства, только отмерять размеры экранов придется самостоятельно. Да и для фиксации частей устройства применяется термо-клей, а не липкая лента. Но при наличии хотя бы минимально прямых рук, все получается с первого раза. При сборке, немного придерживайте экраны, пока клей полностью не затвердеет.
| Фронтальная голограмма — видео. |
Для воспроизведения голограммы необходимо положить устройство линейной голограммы на экран планшета или более крупное устройство. Кстати, и линейную, и пирамидальную голограммы можно использовать так как в оригинальном видео, так и в перевернутом состоянии. Эффект от этого не меняется, хотя видео может оказаться перевернутым.
| Фронтальная голограмма — видео. |
Если сравнивать оба устройства, то Holho версия мне нравится больше, поскольку позволяет создать голограмму без каких-либо ограничений по количеству планов сцен. В линейной версии, пользователю доступна лишь несколько уровней объема, равных количеству установленных поликарбонатных экранов. При трех экранах — соответственно три уровня глубины сцены.
| Фронтальная голограмма — видео. |
Другими словами, если версия Holho создает действительно объемное изображение, парящее в воздухе, то вариант с фронтальной линейной голограммой больше напоминает эффект 3D-телевидения на плоском экране. Хотя, безусловно, тот и другой варианты смотрятся неплохо и их стоит собрать оба, благо ничего сверхординарного для создания подобной игрушки не требуется, а времени на сборку сразу двух устройств вряд ли уйдет более часа.
Опубликовано автором kvv в следующих категориях:
DIY
blog.kvv213.com
тогда и сейчас / WayRay corporate blog / Habr
Запустить софт для моделирования и вывести полноразмерную модель для редактирования в пространстве. Включить коммуникатор и побеседовать не с плоским изображением собеседника на видеозвонке, а с его объемной проекцией, через которую просвечивает любимый ковер. Отодвинуть штору и увидеть на оконном стекле прогноз погоды, ситуацию с пробками, и вообще — как оно там. Завести двигатель автомобиля и получать на участке лобового стекла дополнительные оповещения о дорожной разметке, возможных опасностях и иных важных сведениях.
Если раньше все это было уделом научных фантастов, то сейчас подобное перешло из разряда “Фантастика” в разряд “Ближайшее будущее”. О том, как современные ученые приближают век голографии, с чего все начиналось и какие трудности развития голографические технологии испытывают на данный момент, мы постараемся рассказать в этом посте.
Как создаются голографические изображения
Человеческий глаз видит физические объекты, так как от них отражается свет. Построение голографического изображения основано именно на этом принципе – создается пучок отраженного света, полностью идентичный тому, который отражался бы от физического объекта. Человек, смотря на этот пучок, видит тот же самый объект (даже если смотрит на него под разными углами).
Голограммы же более высокого разрешения — это статические рисунки, “холст” которых — фотополимер, а “кисть” — лазерный луч, который разово меняет структуру фотополимерных материалов. В итоге обработанный таким образом фотополимер создает голографическое изображение (на плоскость голограммы падает свет, фотополимер создает его тонкую интерференционную картину).
К слову, про саму интерференцию. Она возникает в случае, если в определенном пространстве складывается ряд электромагнитных волн, у которых совпадают частоты, причем с довольно высокой степенью. Уже в процессе записи голограммы в конкретной области складывают две волны – первая, опорная, исходит непосредственно от источника, вторая, объектная – отражается от объекта. Фотопластину с чувствительным материалом размещают в этой же области, и на ней возникает картина полос потемнения, соответствующих распределению электромагнитной энергии (интерференционная картина). Затем пластину освещают волной, близкой по характеристикам к опорной, и пластина преобразует эту волну в близкую к объектной.
В итоге получается, что наблюдатель видит примерно такой же свет, который отражался бы от изначального объекта записи.
Краткая историческая справка
Шел 1947-й год. Индия получила независимость от Британии, Аргентина предоставила избирательные права женщинам, Михаил Тимофеевич Калашников создал свой знаменитый автомат, Джон Бардин и Уолтер Браттейномиз проводят эксперимент, позволивший создать первый в мире действующий биполярный транзистор, начинается производство фотоаппаратов Polaroid.
А Деннис Габор получает первую в мире голограмму.
Вообще, Деннис пытался повысить разрешающую способность электронных микроскопов той эпохи, но в ходе направленного на это эксперимента получил голограмму.
Увы, Габор, как и многие умы, немного опередил свое время, и у него просто не было нужных технологий, чтобы получать голограммы хорошего качества (без когерентного источника света этого сделать невозможно, а первый лазер на кристалле искусственного рубина Теодор Мейман продемонстрирует лишь 13 лет спустя).
А вот после 1960-го (красный рубиновый лазер с длиной волны 694 нм, импульсный, и гелий-неоновый, 633 нм, непрерывный) дело пошло куда бодрее.
1962. Эммет Лейт и Юрис Упатниекс, Мичиганский Технологический Институт. Создание классической схемы записи голограмм. Записывались пропускающие голограммы – в процессе восстановления голограммы свет пропускали через фотопластину, но некоторая часть света отражается от пластины и тоже создает изображение, которое видно с противоположной стороны.
1967. Первый голографический портрет записывают при помощи рубинового лазера.
1968. Совершенствуются и сами фотоматериалы, благодаря чему Юрий Николаевич Денисюк разрабатывает собственную схему записи и получает высококачественные голограммы (восстанавливали изображение путем отражения белого света). Все проходит вполне неплохо, настолько, что схема записи получает название “Схема Денисюка”, а голограммы — “Голограммы Денисюка”.
1977. Мультиплексная голограмма Ллойда Кросса, состоящая из нескольких десятков ракурсов, каждый из которых можно увидеть только под одним углом.
Плюсы — размеры объекта, которые требуется записать, не ограничиваются длиной волны лазера или размером фотопластины. Можно создать голограмму предмета, которого не существует (то есть просто нарисовав придуманный предмет в сразу нескольких ракурсах).
Минусы — отсутствие вертикального параллакса, рассмотреть такую голограмму можно только по горизонтальной оси, но не сверху или снизу.
1986. Абрахам Секе осознает, что нет предела совершенству, и предлагает создать источник когерентного излучения в приповерхностной области с помощью рентгеновского излучения. Пространственное разрешение в голографии всегда зависит от размеров источника излучения и его удаленности от предмета – это дало возможность восстановить в реальном пространстве атомы, которые окружали эмиттер.
Сейчас
Сегодня некоторые прототипы голографических видеодисплеев работают примерно так же, как и современные ЖК-мониторы: особым образом рассеивают свет, формируя псевдо-3D, а не создают интерференционную картину. С чем связан и главный минус такого подхода — нормально оценить такую картинку сможет только один человек, сидящих под правильным углом к монитору. Все остальные зрители будут не так впечатлены.
Конечно же, любители научной фантастики и новых технологий спят и видят, как голографические дисплеи станут такой же привычной вещью, как wifi дома или фотокамера в смартфоне, сравнимая с не самой плохой мыльницей. И хотя идеальная голограмма в понимании большинства — это на самом деле не сегодня и не завтра, разработки на эту тему уже активно ведутся.
Институт науки и передовых исследований, Корея. Рабочий прототип нового 3D-голографического дисплея, ТТХ которого примерно в пару тысяч раз лучше, чем у существующих аналогов.
Слабое звено таких дисплеев — матрица. Пока матрицы состоят из двухмерных пикселей. Корейцы же использовали обычный (но хороший) дисплей вкупе со специальным модулятором для фронта оптического импульса. Результатом стала высококачественная голограмма, правда, небольшая — 1 кубический сантиметр.
Было время, когда считалось, что рассеивание света — это серьезное препятствие для нормального распознавания проецируемых объектов. Но как показывает наша практика, современные 3D-дисплеи можно существенно улучшить, научившись контролировать это рассеивание. Правильное рассеивание позволило увеличить и угол обзора, и общую разрешающую способность,— отмечает профессор Йонкен Парк.
Университет Гриффита, Технологический университет Суинберна, Австралия. Голографический дисплей на основе графена.
Ученые вооружились методом Габора, упоминавшимся в самом начале этого поста, и сделали 3D-голографический дисплей высокого разрешения на основе цифрового голографического экрана, состоящего из мелких точек, отражающих свет.
Плюсы – угол обзор в 52 градуса. Для нормального восприятия картинки не нужны никакие дополнительные приблуды в виде 3D-очков и прочего.
К слову, о 52 градусах. Угол обзора тем больше, чем меньше будет использоваться пикселей. Оксид графена обрабатывают путем фоторедукции, что создает пиксель, которому под силу изгибать цвет для голокартинки.
Разработчики полагают, что подобный подход в свое время сможет положить начало революции в разработке дисплеев, особенно — на мобильных устройствах.
Бристольский университет, Великобритания. Ультразвуковая голография.
Объект создается в воздухе с помощью множества ультразвуковых излучателей, направленных на облако водяного пара, которое также создается системой. Реализация, конечно, сложнее, чем в случае с привычными экрана, но все же.
- туман создается не просто каплями воды, а каплями специального вещества.
- это вещество освещается специальной лампой.
- лампа модулирует специальный свет.
В итоге получается проекция объекта, который можно не только рассмотреть со всех сторон, но и потрогать.
Частота колебаний такой интерференционной картины — от 0.4 до 500 Гц.
Одно из главных направлений деятельности, в котором разработчики предполагают полезное использование технологии — медицина. Врач сможет на основе данных медкарты и смоделированного органа “почувствовать” его. Также можно будет создавать объемные проекции каких-либо товаров на презентациях. Положительный эффект предрекают и при замене подобной технологией сенсорных дисплеев в местах массового пользования (электронные меню, терминалы, банкоматы). Как сложно и дорого будет это внедрить — само собой, уже второй вопрос.
А уж до чего могут дойти развлекательные сервисы определенной направленности — страшно (но интересно) подумать.
Ванкувер, Канада. Интерактивный голографический дисплей.
Что нужно:
- мобильное устройство
- HDMI или wifi
- пожертвовать 550$ на Кикстартере вот этим ребятам (хотели собрать 50 000$, успешно собрали почти 300 000$).
Как видите, интерес к голографии, однажды запущенный фантастами, и не думает останавливаться — наоборот, пока только набирает обороты.
Вполне возможно, что уже в самом ближайшем будущем почти в каждой квартире будут голографические экраны, созданные по одному из описанных выше методов. Или же на основе какого-то нового, ведь ученые продолжают изобретать все новые и новые материалы, которые являются отличным подспорьем для развития технологий.
Сейчас трудно представить современного человека без смартфона в кармане, быть может, скоро таким же неотъемлемым элементом станут наручные часы с голографическим проектором. Или новый виток развития умных домов и умных автомобилей покажет, как еще можно использовать возможности голографии.
Последнее, кстати, уже не просто фантазия – к примеру, мы создаем первый голографический навигатор для автомобилей, обеспечивающий отображение дополненной реальности на лобовом стекле в зоне фокуса водителя. И кое-что расскажем о нем в одном из следующих постов.
Чтобы не пропустить – подписывайтесь на наш блог. И если у вас есть какие-то вопросы — не стесняйтесь задавать их в комментариях.
habr.com