Что такое голографическая проекция
Что такое голограмма и где она используется
Однако качество первых голограмм было невысоким по причине использования для их создания примитивных газоразрядных ламп. Все изменилось в 60-е годы с изобретением лазеров, что поспособствовало стремительному развитию голографических технологий. Первые высококачественные лазерные голограммы были получены советским физиком Ю. Н. Денисюком в 1968 году, а спустя 11 лет, его американский коллега Ллойд Кросс создал еще более сложную мультиплексную голограмму.
Принцип формирования голограммы
В процессе визуализации голограммы в определенной точке пространства происходит сложение двух волн – опорной и объектной, образовавшихся в результате разделения лазерного луча. Опорную волну формирует непосредственно источник света, а объектная отражается от записываемого объекта. Здесь же размещается фотопластина, на которой «отпечатываются» темные полосы в зависимости от распределения электромагнитной энергии (интерференции) в данном месте.
Аналогичный процесс происходит и на обычной фотопленке. Однако для воспроизведения изображения с нее требуется распечатка на фотобумаге, тогда как с голограммой все происходит несколько иначе. В данном случае для воспроизведения «портрета» объекта достаточно «осветить» фотопластину волной, близкой к опорной, которая преобразует ее в близкую к объектной волну. В результате мы увидим почти что точное отражение самого объекта при отсутствии его в пространстве.
3D-голограмма и ее применение
Как работают голографические проекторы
В ряду новейших технологий передачи информации – видеоконференции и интерактивная голография, формирующая эффект висящей в воздухе прозрачной поверхности.
Возможности голографических проекторов по мере развития современных технологий постоянно расширяются, а качество изображений улучшается. Они становятся доступнее и компактнее. Сегодня на вечеринках и в ночных клубах можно встретить лазерные голографические мини-проекторы, создающие сложные лазерные «рисунки», которые сочетаются с дымовыми эффектами.
Голограмма человека
О том, что с тех пор голография совершила головокружительный технологический рывок, стало ясно 19 мая 2014 года в Лас-Вегасе при вручении премии Billboard Music Awards, когда перед потрясенными зрителями, как в старые добрые времена спел и станцевал… покойный Майкл Джексон. Чудесное «воскресение» стало возможным, благодаря великолепной голограмме, которую сотворила компания Pulse Evolution.
Голография на дисплее смартфона
С появлением мобильных телефонов, а позже смартфонов, стало ясно, что однажды пути этих двух знаковых технологий XXI века пересекутся. Так и случилось. И вот уже YouTube переполнен советами пользователей по превращению смартфона в голографический мини-проектор.
Свежую идею подхватил один из лидеров по производству цифровых фото- и видеокамер компания RED. В июле прошлого года она представила первый в мире смартфон с 5,7 дюймовым голографическим экраном – RED Hydrogen One. Кроме привычных 2D-изображений он воспроизводит трехмерный контент без помощи специальных очков, а также контент для виртуальной и дополненной реальностей.
Голограммы из будущего
Свою лепту внесла Microsoft, разработав технологию голопортации. Она предполагает передачу объемного отсканированного изображения собеседника в режиме онлайн и создания его трехмерной модели.
Специалисты лаборатории Digital Nature Group из Японии научились с помощью фемтосекундных лазеров создавать голограммы, которые к тому же можно потрогать руками, не опасаясь нежелательных последствий. Это стало возможным за счет сокращения длительности лазерных импульсов с нано- до фемтосекунд.
Голографическая проектция
Голографическая проекция – это объемное изображение, которое в точности передает существующий (и не только) объект. Желаемый для дальнейшего изображения предмет регистрируется с помощью большого количества лазеров, а потом – воссоздаётся в другом месте.
В 2018 году уже разработано 2 вида данной технологии: голографическая проекция на экране и в воздухе.
Для проекции первого типа используется прозрачный экран, почти незаметный для человеческого глаза, на который проецируется изображение с помощью проекторов. Объёмный звук, в паре с таким экраном создают эффект присутствия без использования 3D-очков.
Проекция в воздухе стала возможна лишь несколько лет назад. Для создания такого эффекта был разработан поливизор. Но как такое приспособление способно проецировать изображение на воздух? Секрет в том, что поливизор передает изображение не на воздух, а на туман. Хоть вода и не заметна и через неё можно пройти, почти не ощутив её – всё же сложно сказать, что технологии подошли к проецированию изображения на воздух.
Зачем изобрели голографию?
Как бы это не было в фантастических фильмах, голографическую проекцию изобрели для рекламы. По крайней мере, так дела обстоят сейчас. Учёные выделяют ряд причин такой популярности рекламы в голографии, среди которых:
Возможны и более бюджетные варианты для создания такого «чуда», как голографическая реклама. Отличным вариантом может стать голографическая пирамида или куб. Свет проектируется на поверхность фигуры и посетитель может видеть предметы, или эффекты высокого качества и реалистичности.
Другие возможные применения голографии
Голографическая проекция применяется не только для рекламы и показов модной продукции. Она может принести очень много пользы людям, так как будет использоваться в разных направлениях, например:
Хотя концепция голограмм была введена в 1940-х годах, она не стала популярной до появления принцессы Леи в качестве плавающего изображения в «Звездных войнах».
В течение многих лет казалось, что эта технология будет навсегда отодвинута в область научной фантастики. Однако сегодня все по-другому, благодаря достижениям в области оптических технологий.
Ниже мы объяснили, что такое именно голограмма, как она работает и каковы возможности ее применения. Мы постарались сделать все как можно проще, чтобы вы не запутались.
Определение голограммы
Проще говоря, голограммы представляют собой трехмерные изображения, генерируемые интерференционными световыми лучами, которые отражают реальные, физические объекты. В отличие от обычных 3D проекций, голограммы можно увидеть невооруженным глазом. Нет необходимости носить 3D-очки.
Наука и практика создания голограмм называется голографией. Эта технология еще не совсем догнала магию кино, но ее можно использовать для создания голограмм, которые сохраняют глубину, параллакс и другие свойства реальной сцены.
Разница между голограммой и обычным фотографическим изображением
В то время как обычное фотографическое изображение фиксирует изменение интенсивности света, голография фиксирует как интенсивность, так и фазу света. Вот почему голограммы создают действительно трехмерные изображения, а не просто создают иллюзию глубины.
Голограмма представляет собой фотографическую запись светового поля, а не изображения, сформированного объективом. Она демонстрирует подсказки визуальной глубины, которые реалистично меняются в зависимости от относительного положения наблюдателя.
Голография также отличается от линзовидной и более ранних технологий автостереоскопического 3D отображения, таких как автостереоскопическое. Несмотря на то, что эти технологии дают схожие результаты, они опираются на традиционную линзовую визуализацию.
Кто изобрел голографию?
В 1947 году венгерско-британский физик Деннис Габор разработал теорию голограммы, работая над повышением разрешения электронного микроскопа. Он придумал термин голограмма, который был взят из двух греческих слов «holos» (что означает «целое») и «gramma» (что означает «сообщение»).
Однако оптическая голография действительно не продвинулась до появления лазера в 1960 году. Лазер излучает очень мощный всплеск света, который длится всего несколько наносекунд. Это позволило получить голограммы высокоскоростных событий, таких как пуля в полете.
В следующем десятилетии многие ученые придумали различные методики создания 3D голограмм с помощью лазера. Первая голограмма человека была создана в 1967 году, что проложило путь для различных применений голографии.
Как работает голограмма?
Голография включает в себя запись светового поля, а затем его реконструкцию в отсутствие оригинальных объектов. Можно представить себе это как нечто подобное звукозаписи, при которой звуковое поле, создаваемое вибрирующим веществом, обрабатывается таким образом, что впоследствии (при отсутствии исходного вибрирующего вещества) оно может быть восстановлено.
Запись звука Ambisonic (трехмерная система пространственного звука), фактически, больше похожа на голографию, где при воспроизведении можно воссоздать определенные углы прослушивания звукового поля.
Чтобы создать голограмму, вам нужны три вещи:
1. Лазерный луч, который будет направлен на объект
2. Носитель записи с соответствующими материалами
3. Чистая среда для пересечения светового луча
Запись голограммы | Изображение предоставлено: Викимедиа
Лазерный луч делится на два одинаковых луча с помощью светоделителя. Один из них отражается от объекта на носителе записи, а другой непосредственно передается на носитель записи. Таким образом, он не конфликтует с изображениями, исходящими от луча объекта.
Восстановление голограммы | Изображение предоставлено: Викимедиа
Когда два луча пересекаются друг с другом, они создают интерференционную картину, которая отпечатывается на носителе записи (в основном из галогенида серебра). Слой этого носителя записи прикреплен к прозрачной подложке, такой как стекло, которая воссоздает виртуальное изображение с гораздо более высоким разрешением, чем фотографическая пленка.
Оптические инструменты, объект и носитель записи должны оставаться неподвижными относительно друг друга во время процесса. В противном случае интерференционная картина и голограмма будут размыты и испорчены.
Применение
3D голограммы имеют широкий спектр применения. Например, они могут быть использованы в:
Безопасность: защитные голограммы являются наиболее распространенным типом голограмм. Они широко используются в паспортах, банковских и кредитных картах, а также в нескольких банкнотах по всему миру.
Хотя это и не голограмма в истинном смысле слова, термин «голограмма» приобрел вторичное значение из-за широкого использования многослойного изображения на водительских удостоверениях и кредитных картах. Некоторые номерные знаки на транспортных средствах содержат зарегистрированные голограммные наклейки, которые указывают на подлинность.
Датчик: голограмма, встроенная в интеллектуальное устройство, создает голографический датчик. Его можно использовать для обнаружения специфических молекул или метаболитов.
Сканеры: голографические сканеры используются в автоматизированных конвейерных системах и крупных транспортных компаниях для определения размеров упаковки.
Одной из последних (коммерчески доступных) реализаций голографических технологий является гарнитура Microsoft HoloLens. Он использует системы оптической проекции и компьютерной обработки для создания объектов, похожих на цифровые голограммы, которые пользователи могут просматривать и взаимодействовать в их реальной среде, но только при использовании гарнитуры.
Кроме того, 3D голограммы прекрасно подходят для представления сложных технических концепций, демонстрации драгоценных камней и подобных визуально привлекательных товаров.
Голография может дополнительно подчеркнуть красоту и совершенство отображаемого предмета, представляя его в чрезвычайно эстетичном виде.
В принципе, голограммы можно создавать из любой волны. Электронная голография, например, является применением методов голографии к электронным волнам (вместо световых волн). В основном она используется для анализа электрических и магнитных полей в тонких пленках.
Аналогичным образом, нейтроннолучевая голография используется для наблюдения за внутренней поверхностью твердых объектов.
60 минут в завтра: «Мировой опыт создания голограмм – стоит ли оживлять мертвых знаменитостей?»
Мы с вами живем в удивительное время. Новые Горизонты бороздят просторы солнечной системы, по Земле катаются автомобили-роботы, а музыкальным лейблам уже даже не нужны живые артисты для того, чтобы зарабатывать деньги и выдавать слушателям продукт – музыкальный или визуальный. И если с первым все понятно: старые записи, черновики легендарных музыкантов и просто неизданные в нужное время материалы могут работать на имя исполнителей еще очень долгое время, то с визуальной составляющей мы попытаемся разобраться. Кому, зачем и в каком виде понадобилось подменять себя на сцене голографической проекцией, и есть ли у этого вида искусства перспективы в музыкальном?
Gorillaz 2006
Первыми артистами, решившими проложить голографическую тропинку к славе, стали музыканты группы Gorillaz. В 2006 году, на премии Грэмми, голограммы их персонажей из клипов вместе с Мадонной (к счастью, настоящей) исполнили песню Clint Eastwood.
Шоу, которое показали Gorillaz, достаточно высоко установило планку качества для всех, кто решил бы использовать голограммы в будущем. Будущее, к слову, наступило уже через три года (хотя зрителям на Грэмми, наверняка, казалось, что будущее уже здесь).
В 2009 году ленивые немцы из Tokio Hotel решили, что не хотят кататься по миру самостоятельно, и отправили вместо себя в тур под названием «Holographic World Tour 2009» 4D-голограммы. Тур состоял из 13 концертов, семь из которых прошли в разных странах в одно и то же время.
И вроде бы, отличная идея. Пока техники и инженеры катаются по миру со всей необходимой техникой, можно, к примеру, спокойно заниматься студийной работой. Но здесь проявляется первый моральный аспект таких выступлений – готовы ли фанаты идти на концерт любимой группы, если самой группы при этом не будет на сцене? С одной стороны, любая возможность оказаться ближе к кумирам делает свое дело, и поклонники идут в кассы. Но остается ли при этом должная энергетика и харизма исполнителей, без которой большие концерты не обходятся? Поделитесь своим мнением в комментариях, купили бы вы билет на концерт голограмм вашего любимого музыкального коллектива?
Black Eyed Peas 2011
В 2011 году американцы из the Black Eyed Peas взяли опыт Gorillaz и Tokio Hotel, переработали его и получили выступление двух живых артистов и двух голограмм (которые, пожалуй, выглядели даже слишком реалистично).
Для создания такого эффекта использовалась технология EyeLiner, позволяющая минимизировать количество оборудования, необходимого для такого шоу. Подробнее о том, как она работает, в видео ниже:
И все было безоблачно, пока на сцене появлялись голограммы ныне здравствующих музыкантов. Но в 2012 году эта едва сложившаяся традиция была нарушена, и в одной из сессий рэп-фестиваля Coachella вместе со Snoop Dogg и Dr. Dre выступил голографический Тупак Шакур, погибший в 1996 году. Тогда он исполнил всего две песни – «2 Americaz Most Wanted» и «Hail Mary», но даже это вызвало бурю обсуждений в Интернете и СМИ на тему моральной стороны таких «оживлений».
Для организации этого выступления была использована та же технология Eyeliner, что и в случае с Black Eyed Peas, но с одним отличием – вместо видео использовалась компьютерная модель, сделанная по технологии Motion Capture (помните первые версии Mortal Kombat?). Возможно, это было связано с отсутствием видеозаписей Тупака в качестве, достаточном для создания хорошей голографической проекции.
Прецедент с виртуальным воскрешением погибшего артиста породил целую волну дискуссий, в которых СМИ, музыканты и аналитики стали обсуждать возможность появления на сцене легенд прошлого – Хендрикса, Меркьюри, Элвиса и других. Кто-то говорил о необходимости запрета таких концертов, кто-то, наоборот, поддерживал эту идею.
Оперативнее всего на тренд отрегировала Россия, где в 2012 году на концерте к 50-летию Виктора Цоя выступил сам Виктор Цой. Здесь сложно что-то добавить, поэтому вот вам видео с исполнением голограммой песни «Группа крови»:
Michael Jackson 2014
Последним на текущий момент крупным концертом, где была использована голограмма известного музыканта, стал Billboard Music Awards в 2014 году. В рамках выпуска второго посмертного альбома Майкла Джексона, его голографический образ появился на сцене и спел песню «Slave to the Rhytm» с альбома Xscape, которую при жизни Джексон не исполнял. В проекции были воспроизведены все известные движения музыканта, включая лунную походку.
Быть ли рынку голографических музыкантов? Сосредоточатся ли артисты на выпуске альбомов, продажи которых в последние годы сильно упали, отправляя при этом свои цифровые копии на мировые сцены? Будут ли вообще зрителям нужны живые музыканты и теплые аналоговые концерты в мире, где активно распространяются очки виртуальной реальности, продвинутые технологии визуализации и HoloLens? Ответы на все эти вопросы можно будет узнать совсем скоро, но ответы на них, кажется, будут совсем неоднозначными.
Ждем завтрашний день вместе. А пока что к нашему новому проекту – биеннале высоких технологий SMIT: 60 Minutes in Tomorrow (которым, собственно, и вдохновлена эта серия постов) мы отрисовываем собственную голограмму. Голографическое шоу можно будет увидеть в рамках биеннале SMIT с 1 ноября по 13 января в Музее Москвы.
masterok
Мастерок.жж.рф
Хочу все знать
Компания NICE Interactive
Продолжаю выполнять заявки своих френдов из ноябрьского стола заказов. Месяц уже близиться к концу, а я еще далек от завершения очереди ваших вопросов. Сегодня мы разбираем, обсуждаем и дополняем задание 
trudnopisaka :
Технологии создания трехмерных голограмм. Бывают ли они непрозрачными? С чем можно сравнить энергетические затраты на их создание? Какие есть перспективы развития?
Физическая идея состоит в том, что при наложении двух световых пучков, при определенных условиях возникает интерференционная картина, то есть, в пространстве возникают максимумы и минимумы интенсивности света (это подобно тому, как две системы волн на воде при пересечении образуют чередующиеся максимумы и минимумы амплитуды волн). Для того, чтобы этаинтерференционная картина была устойчивой в течение времени, необходимого для наблюдения, и ее можно было записать, эти две световых волны должны быть согласованы в пространстве и во времени. Такие согласованные волны называются когерентными.
Если волны встречаются в фазе, то они складываются друг с другом и дают результирующую волну с амплитудой, равной сумме их амплитуд. Если же они встречаются в противофазе, то будут гасить одна другую. Между двумя этими крайними положениями наблюдаются различные ситуации сложения волн. Результирующая сложения двух когерентных волн будет всегда стоячей волной. То есть интерференционная картина будет устойчива во времени. Это явление лежит в основе получения и восстановления голограмм.
Деннис Габор, изучая проблему записи изображения, выдвинул замечательную идею. Сущность ее реализации заключается в следующем. Если пучок когерентного света разделить на два и осветить регистрируемый объект только одной частью пучка, направив вторую часть на фотографическую пластинку, то лучи, отраженные от объекта, будут интерферировать с лучами, попадающими непосредственно на пластину от источника света. Пучок света, падающий на пластину, назвали опорным, а пучок, отраженный или прошедший через объект, предметным. Учитывая, что эти пучки получены из одного источника излучения, можно быть уверенным в том, что они когерентны. В данном случае интерференционная картина, образующаяся на пластинке, будет устойчива во времени, т.е. образуется изображение стоячей волны.
Японский концерт с 3D голограммой Hatsune Miku
Если голограмму записать в некоторой объемной среде, то полученная модель стоячей волны однозначно воспроизводит не только амплитуду и фазу, но и спектральный состав записанного на ней излучения. Это обстоятельство было положено в основу создания трехмерных (объемных) голограмм.
В основу работы объемных голограмм положен дифракционный эффект Брэгга. B результате интерференции волн, распространяющихся в толстослойной эмульсии, образуются плоскости, засвеченные светом большей интенсивности. После проявления голограммы на засвеченных плоскостях образуются слои почернения. В результате этого создаются так называемые брэгговские плоскости, которые обладают свойством частично отражать свет. Т.е. в эмульсии создается трехмерная интерференционная картина.
Такая толстослойная голограмма обеспечивает эффективное восстановление объектной волны при условии, что угол падения опорного пучка при записи и восстановлении останется неизменным. Не допускается также изменение длины волны света при восстановлении. Такая избирательность объемной пропускающей голограммы позволяет записать на пластинке до нескольких десятков изображений, изменяя угол падения опорного пучка соответственно при записи и восстановлении.
Схема записи пропускающих объемных голограмм аналогична схеме Лейта-Упатниекса для двумерных голограмм.
При восстановлении объемной голограммы, в отличие от плоских пропускающих голограмм, образуется только одно изображение вследствие отражения от голограммы восстанавливающего пучка только в одном направлении, определяемом углом Брэгга.
Отражательные объемные голограммы записываются по иной схеме. Идея создания данных голограмм принадлежит Ю.Н.Денисюку. Поэтому голограммы этого типа известны под именем их создателя.
Уникальная 3D-голограмма в ГУМе!
В соответствии со свойством цветовой избирательности можно получить цветную голограмму объекта, в точности передающую его естественный цвет. Для этого необходимо при записи голограммы смешать три цвета: красный, зеленый и синий либо провести последовательное экспонирование фотопластинки этими цветами. Правда, технология записи цветных голограмм находится еще в экспериментальной стадии и потребует еще значительных усилий и экспериментов. Примечательно при этом, что многие, посетившие выставки голограмм, уходили оттуда в полной уверенности, что видели цветные объемные изображения!
Технология связи при помощи объемных голограмм, описанная впервые в «Звездных войнах» еще 30 лет назад, судя по всему, становится реальностью. Еще в 2010 году команда физиков из Университета Аризоны смогла разработать технологию передачи и просмотра движущихся трехмерных изображений в реальном времени. Разработчики из Аризоны называют свою работу прототипом «голографического трехмерного телеприсутствия». В реальности показанная сегодня технология представляет собой первую в мире практическую трехмерную систему передачи подлинно трехмерных изображений без необходимости использования стереоскопических очков.
Для создания эффекта виртуальной инсталляции (3D голограммы) объекта в месте инсталляции натягивается специальная проекционная сетка. На сетку осуществляется проекция с помощью видеопроектора, который располагается за этой сеткой на расстоянии 2-3 метра. В идеале проекционная сетка натягивается на ферменную конструкцию, которая полностью обшивается темной тканью для затемнения и усиления эффекта. Создается подобие некого темного куба, на переднем плане которого разворачивается 3D изображение. Лучше чтобы действие происходило в полной темноте, тогда не будет виден темный куб и сетка, а только 3D голограмма!
Существующие системы 3D-проекций способны производить либо статические голограммы с превосходной глубиной и разрешением, либо динамические, но смотреть на них можно только под определенным углом и в основном через стереоскопические очки. Новая технология объединяет в себе преимущества обеих технологий, но лишена их многих недостатков.
В сердце новой системы находится новой фотографический полимер, разработанный калифорнийской исследовательской лабораторией Nitto Denko, работающей с электронными материалами.
Голографическая 3D-установка AGP
И последние новости 2012 года по этой теме:
Технологии создания трехмерных изображений, которые «растут как грибы» в последнее время, воплощаясь в виде трехмерных телевизионных экранов и дисплеев компьютеров, фактически не создают полноценного трехмерного изображения. Вместо этого с помощью стереоскопических очков или других ухищрений в каждый глаз человека посылаются немного разнящиеся изображения, а уже головной мозг зрителя соединяет все это воедино прямо в голове в виде трехмерного образа. Такое «насилие» над органами чувств человека и повышенная нагрузка на мозг вызывает напряжение зрения и головные боли у некоторых людей. Поэтому, для того, что бы сделать настоящее трехмерное телевидение требуются технологии, способные создавать реальные трехмерные изображения, другими словами, голографические проекторы. Люди уже давно научились создавать высококачественные статические голограммы, но когда дело заходит о движущихся голографических изображениях, тут возникают большие проблемы.
Исследователи из бельгийского нанотехнологического исследовательского центра Imec, разработали и продемонстрировали работающий опытный образец голографического проектора нового поколения, в основе которого лежат технологии микроэлектромеханических систем (microelectromechanical system, MEMS). Использование технологий, лежащих на грани между нано- и микро-, позволит в ближайшем времени создать новый дисплей, способный демонстрировать движущиеся голографические изображения.
В основе нового голографического проектора лежит пластина, на которой находятся крошечные, в половину микрона размером, отражающие свет подвижные площадки. Эта пластина освещается светом от нескольких лазеров, направленных на нее под различными углами. Регулируя положение по вертикальной оси светоотражающих площадок можно добиться того, что волны отраженного света начинают интерферировать между собой, создавая трехмерное голографическое изображение. Это все звучит невероятно и кажется очень сложным, но, тем не менее, на одном из снимков можно увидеть статическое цветное голографическое изображение, сформированное с помощью этих крошечных светоотражающих площадок.
Голограмма Цоя на Сцене
Голограмма Тупака Шакура