Голографические дисплеи — как картинки покинут экран

Человечество уже привыкло к плоским телевизорам с 3D-технологией. Объемные изображение и звук сегодня так же естественны, как и само телевидение. Но многие эксперты полагают, что настоящая революция в этом сегменте придет с массовым выпуском голографических экранов. Только представьте, как персонажи любимых фильмов буквально «выйдут» вам навстречу, а любители компьютерных игр будут почти вживую сражаться с противниками.

Голография не 3D

Голография это особый фотографический метод, при котором с помощью лазера регистрируются, а затем восстанавливаются изображения трехмерных объектов, в высшей степени похожих на реальные. Сама фотографическая запись называется голограммой. При освещении лазером голограмма формирует изображение, которое представляет собой точную копию исходного трехмерного объекта и обнаруживает все свойства таких объектов, например изменение перспективы при перемещении наблюдателя.

Между тем следует отличать голографию от технологии 3D-изображения, хотя в названии некоторых современных голографических устройств и присутствует сочетание 3D. В 3D используется стереоэффект при рассматривании двух плоских изображений. Стереоэффект — это психофизиологический эффект интерпретации мозгом отличающихся (из-за смещения позиции наблюдения) изображений от двух глаз. Уже сейчас продаются 3D-телевизоры, не требующие поляризационных очков, которые фильтруют изображения для правого и левого глаза. Однако зритель при этом должен находиться точно напротив экрана. Голография способна нивелировать этот недостаток. Принцип действия этой технологии можно описать так: электромагнитная волна испускается источником излучения, падает на объект и отражается от объекта съемки, а затем попадает на стоящую фотографическую пленку или иной фиксирующий материал, на котором остается так называемый фотографический или голографический отпечаток объекта.

У истоков голографии

Первая голограмма была получена в 1947 году (задолго до изобретения лазеров) Деннисом Габором в ходе экспериментов по повышению разрешающей способности электронного микроскопа. Этот же ученый придумал само слово «голография», которым он подчеркнул полную запись оптических свойств объекта. К сожалению, голограммы Габора еще отличались низким качеством, однако прогресс в этой сфере не стоял на месте.

После создания в 1960 году красных — рубинового и гелий-неонового — лазеров голографическая технология начала интенсивно развиваться. В 1962 году была создана классическая схема записи голограмм Эмметта Лейта и Юриса Упатниекса из Мичиганского технологического института (так называемые голограммы Лейта—Упатниекса), в которой записываются пропускающие голограммы (при восстановлении голограммы свет пропускают через фотопластинку, хотя на практике некоторая часть света от нее отражается и также создает изображение, видимое с противоположной стороны).

Развивалась эта технология не только за океаном, но и в нашей стране. В результате длительной работы в 1968 году советский физик Юрий Николаевич Денисюк получил высококачественные голограммы, которые восстанавливали изображение, отражая белый свет (до этого момента отсутствие необходимых фотоматериалов мешало получению высокого качества). Для этого им была разработана своя собственная схема записи голограмм, названная «схемой Денискжа», а полученные с ее помощью голограммы называются голограммами Денисюка.

В 1977 году американский физик Ллойд Кросс создал так называемую мультиплексную голограмму. Она принципиально отличается от всех остальных голограмм тем, что состоит из множества отдельных плоских ракурсов, видимых под разными углами. Такая голограмма не содержит полную информацию об объекте. Кроме того, она, как правило, не имеет вертикального параллакса (то есть нельзя посмотреть на объект сверху и снизу). Мультиплексная голография превосходит по качеству все остальные способы создания объемных изображений на основе отдельных ракурсов, однако она все равно далека от традиционных методов голографии по реалистичности.

Экскурс в историю технологии и ее применения позволяет лучше прояснить, что голографические дисплеи способны транслировать объемное изображение без стереоскопического эффекта, применяемого в привычной технологии 3D. В наше время приближается момент, когда человечество сможет увидеть телевизоры и даже мобильные гаджеты, способные создавать полноценные голографические изображения.

Развитие технологии голографических дисплеев идет в разных странах. Например, объединение из трех групп японских ученых и инженеров уже много лет работает над созданием лазерного проекционного оборудования для создания объемных изображений. Речь о технологии Aerial 3D, созданной компанией Burton Inc, японским Национальным Институтом производства, науки и технологии и Университетом Кейо (Keio University). Практическая демонстрация проектора Aerial 3D состоялась в ноябре 2011 года в рамках выставки CES-2011. Японские разработчики отказались от традиционного плоского экрана, рисуя объекты прямо в трехмерной среде обычного пространства с помощью лазерных лучей. Это вариант голографического безэкранного дисплея.

Японская технология Aerial 3D использует эффект возбуждения атомов кислорода и азота фокусированными лазерными лучами. В данный момент установка способна проецировать объекты, состоящие из 50000 элементов (точек) с частотой 10—15 «кадров» в секунду. В будущем разработчики планируют довести скорость до 20—25 «кадров» в секунду и перевести изображение из монохромного (зеленого) режима в цветной.

Над технологией, предлагающей похожего качества картинку, также работает и лаборатория ICT Graphics Lab при Южнокалифорнийском университете. Еще в 2009 году ее сотрудники представили интерактивный панорамный световой дисплей (изображение можно рассматривать с любой точки окружности). Дисплей основан на технологии проецирования изображения на вращающееся анизотропное зеркало.

Скорее всего, очень популярными станут голографические проекторы Holo от Beagle Media. У них очень интересные концепция и технические особенности: Holo показывает голограммы на 360 градусов и позволяет человеку взаимодействовать со световым объектом: крутить, увеличивать и уменьшать, смотреть меню, изучать план здания и т. д. Помимо всего прочего, у Holo очень привлекательный дизайн: это лаконичная установка, которая поддерживает прозрачную конструкцию в форме бриллианта — в центре нее и возникают голограммы. Вариантов применения у такого девайса множество: от утилитарных, рабочих, до интерьерных, образовательных, представительских и маркетинговых.

Чудо-мираскоп

Из наиболее свежих проектов голографических дисплеев нужно упомянуть и разработку Microsoft Research Cambridge с художественным названием Vermeer. Это комплекс из голографического безэкранного дисплея и видеокамеры, придающей системе сенсорные функции. Дисплей использует технологию проекции между двух параболических зеркал (мираскоп). Лазерный луч рисует изображение с частотой 2880 раз в секунду, последовательно проходя по 192 точкам. В результате зритель видит картинку, обновляемую 15 раз в секунду, висящую в пространстве и полностью доступную для контакта.

Голографические дисплеи, способные отображать динамические изображения, изменяющиеся в режиме реального времени, долгое время были и отчасти все еще остаются одним из артефактов научной фантастики. Но благодаря работе ученых и инженеров мы буквально с каждым днем все ближе к появлению таких дисплеев в реальности. Технология голографических дисплеев имеет невероятные перспективы и, помимо развлекательной функции, может найти применение в системах навигации, бизнес-индустрии и образовании.

Поддержите проект Мир Знаний, подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзен

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *