Проектор 3d голограмм как работает

Голограммы — это виртуальные трехмерные изображения, создаваемые интерференцией световых лучей, отражающих реальные физические объекты. Голограммы сохраняют глубину, параллакс и другие свойства исходного объекта. Они отлично подходят для представления сложных технических концепций и демонстрации визуально привлекательных товаров.

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

Голограмма — это трехмерное световое поле, которое генерируется посредством физической записи интерференционной картины. Эта картина включает в себя явление, называемое дифракцией, в результате чего получается виртуальное трехмерное изображение исходной сцены.

3D-голограмма дракона на чемпионате по бейсболу в Южной Корее

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

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.

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:

Хранение данных: Голографическое хранение данных — это потенциальная технология, которая может хранить информацию с высокой плотностью внутри фотополимеров или кристаллов. Поскольку существующие методы хранения, такие как Blu-ray Disc, достигают верхнего предела плотности данных, голографическое хранилище может стать популярным носителем следующего поколения.

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.

Источник: new-science.ru

Как создают трехмерные голографические проекции

Парящие в воздухе голографические изображения выглядят, конечно футуристично, однако эффект пропадает, при изменении угла обзора, ведь это всего лишь плоская двумерная проекция. Однако, исследователи из Университета Бригама Янга научились создавать трехмерные движущиеся проекции, с использованием света и частиц в воздухе .

Конечный результат ближе, чем когда-либо к миниатюрной проекции Принцессы Леи в «Звездных войнах»: «Новая надежда», и это не случайно.

«У нашей группы есть миссия сделать реальными 3D-проявления научной фантастики. Мы создали дисплей, который может это сделать».

Однако это не голограммы. Это трехмерные изображения, которые вы можете перемещать и просматривать под разными углами: например, интерактивные проекции Тони Старка в Железном человеке или технология 3D-картографии в Prometheus — это трехмерные изображения.

Наша текущая технология голограмм может показаться 3D, но все это происходит на 2D-поверхности, поэтому лучше называть это обманом зрения.

«А вот 3D-проекции дают нам то, чего голограмма дать не может — возможность смотреть на объект с любой стороны».

Команда использовала то, что называется оптическим захватом, более часто используемым в качестве чувствительного пинцета в лабораторных условиях для манипулирования наночастицами. Это высокофокусированный лазерный луч, содержащий сильный градиент электрического поля, который можно использовать для манипулирования микроскопическими частицами.

Команда Смалли использовала почти невидимые лазеры, чтобы уловить крошечную частицу растительного материала, нагревая ее неравномерно, чтобы перемещать в воздухе. Между тем, второй комплект красных, зеленых и синих лазеров освещает его.

Если частица движется достаточно быстро, ваш глаз видит ее как линию. Таким образом, исследователи смогли создать 3D-анимацию в воздухе. Они назвали его Optical Trap Display, и он работает с устройством размером с контейнер для завтрака.

«Этот дисплей похож на световой 3D-принтер», — сказал Смалли. «Вы фактически печатаете объект в пространстве из маленьких частиц».

Пока технология находится на ранних стадиях и может использоваться только для создания очень маленьких простых рисунков или более крупных, но они намного медленнее.

Команда использовала технологию, чтобы нарисовать призму, бабочку, логотип университета, кольца вокруг руки, изображение Земли и одного из учеников в халате в виде принцессы Леи. Рисование последнего — самого сложного изображения заняло 40 секунд.

Существуют и другие ограничения. Например, ветер может помешать захвату частиц, что делает прибор непригодным для открытого воздуха. Сложные изображения тоже пока неидеальны, потому что сила сила оптической ловушки может меняться, а частица от слабой ловушки может перейти к более сильной.

Однако эта концепция доказана, и команда работает над ее улучшением.

«Представленные прототипы используют коммерческое оборудование и имеют низкую стоимость по сравнению с другими объемными дисплеями», — пишут они в своей статье.

«Мы ожидаем, что устройство можно легко масштабировать и считать эту платформу жизнеспособным методом для создания трехмерных изображений в том же пространстве, что наблюдатель и другие физические объекты».

Источник: cloudteh.ru

Как сделать мини 3D голограмму с помощью смартфона

Первым на вопрос «Что такое голограмма?» попытался ответить венгерский физик Денеш Габор в конце 40-х годов. Ему и суждено было стать основоположником голографии и одновременно создателем первой голограммы (он же и придумал этот термин), за что впоследствии получил Нобелевскую премию.
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

Голография — это особая технология фотографирования, с помощью которой получаются трехмерные (объемные) изображения объектов. Это стало возможным благодаря двум свойствам световых волн – дифракции (преломление, огибание) и интерференции (перераспределение интенсивности света при наложении нескольких волн).

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.

Проектор голограмм для телефона

Тебе понадобится

• пластиковая прозрачная коробочка от CD-диска (можно заменить листом для ламинирования)
• канцелярский нож или стеклорез
• миллиметровая бумага
• линейка
• скотч или суперклей
• ручка
• смартфон

1. Начерти на миллиметровой или обычной белой бумаге трапецию с пропорциями 1 см х 4 см х 6 см (6 см — нижнее основание, 1 см — верхнее, а 4 см — высота). Аккуратно вырежь фигуру.
2. По готовому бумажному шаблону вырежь 4 таких трапеции из прозрачного пластика при помощи канцелярского ножа.
3. Скрепи трапеции скотчем или суперклеем между собой по бокам. Теперь нужно всего лишь поставить конструкцию на свой смартфон и включить специальное видео с голограммой!

Этот короткий ролик продемонстрирует тебе, как легко сделать подобный трюк. Результат привел меня в абсолютный восторг!

А вот и видео с голограммой!

Я обязательно повторю этот трюк! Могу себе представить, в какой восторг придут мои дети, увидев этот проектор голограмм для телефона…

Прогресс не стоит на месте. И вот, доступно такое новшество, как просмотр голограммы на обычном телефоне. Затратив всего лишь за 5 минут, вы получите возможность увидеть 3D изображение, которое удивит не только детей, но и взрослых.

3D-голограмма и ее применение

Современная голограмма – это по сути трехмерная проекция объемного изображения конкретного предмета. 3D-голограмма уверенно осваивает самые различные сферы человеческой деятельности. Примеров тому множество. Один из них – голограммы в воздухе. Это голографические модели (масштаб 1:1) и 3D-пирамиды.

На презентациях, конференциях, выставках и прочих мероприятиях различного уровня все чаще используются пространственные голограммы, которые создаются с помощью голографических проекторов. Простейший 3D-проектор можно сделать своими руками из обычного смартфона.

Как работает 3D-голограмма из пирамиды?

Голографическая пирамида — это простое устройство, которое может быть изготовлено путем создания из листа пластика фигуры в форме пирамиды с обрезанным верхом. Устройство создает трехмерную иллюзию для зрителя и делает изображение или видео таким, как если бы оно находилось в воздухе. Работает по принципу Призрака Пеппера (англ. википедия).

Четыре симметрично противоположных варианта одного и того же изображения проецируются на четыре грани пирамиды. В принципе, каждая сторона проецирует изображение, падающее на нее, в центр пирамиды. Эти проекции работают в унисон, образуя целую фигуру, которая создает трехмерную иллюзию.

Как работают голографические проекторы

Современные модели проекторов способны создавать огромное число 3D-эффектов. Среди них голографические видеопроекции, создаваемые благодаря использованию прозрачных пленок обратной видеопроекции. Видеопоток, проходя через них, создает изображение, буквально «парящее» в воздухе.

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

Первым человеком в виде голограммы стала героиня «Звездных войн» (эпизод IV) принцесса Лея. С тех пор — а прошло уже более 40 лет – голография прочно прописалась на киноэкранах наряду с другими спецэффектами в многочисленных голливудских блокбастерах.

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.

Чертим трапецию

После того как подготовлены все необходимые элементы, следует приступить к черчению трапеции (трафарета). Для этого берём лист бумаги и с помощью линейки и карандаша чертим трапецию с такими сторонами:

• низ – 6 сантиметров;
• верх – 1 сантиметр;
• высота – 3,5 сантиметра.

После окончания берём ножницы и вырезаем получившуюся трапецию. Это будет трафарет с помощью которого будут сделаны стены будущей пирамидки.

Вырезать трапеции из коробочек от CD (4 штуки)

Это самый трудоёмкий этап изготовления пирамидки, требующий повышенного внимания. Причина трудоёмкости в том, что пластик, из которого изготовлена коробка CD диска очень хрупкий и при сильном давлении может начать трескаться.

1. Разбираем контейнер от диска.
2. Прикладываем получившийся трафарет.
3. Обводим трапецию маркёром.
4. Берём линейку и нож.
5. Приложить линейку по линии маркёра и аккуратно провести по ней ножом.
6. После появления бороздок линейку можно убрать.
7. Вырезать трапецию.
8. По образцу получившейся трапеции вырезать ещё 3 штуки. Всего должно быть 4.

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.

Выбор редакции

Все другие качества, по мнению The Mashable, такие как начинка, внешний дизайн и программное обеспечение, позволили Hydrogen One возглавить антирейтинг смартфонов 2021 года. Специалист издания назвал смартфон слишком массивным и в целом отметил его неудачную конструкцию, из-за которой девайс неудобно держать. Также эксперт указал на ненадежный дисплей, устаревшую ОС Android. При этом цена устройства оказалась выше некоторых топовых моделей Apple.

Производитель RED, знакомый по своим качественным камерам 8К, анонсировал в нынешнем году выход фирменного смартфона RED Hydrogen One с голографическим дисплеем. Уникальность новинки вызвала оживление, хотя смартфон был представлен на несколько месяцев позже заявленного производителем срока.

Ключевая особенность устройства – 5,7-дюймовый экран, который может из обычного состояния переходить на режимы 2D и 3D, создавая голографическое отображение. Такую возможность обеспечивает экранная технология 4-view. В Hydrogen One добавили флагманский чипсет Snapdragon 835 и стандартный набор из 3,5-мм аудио разъема, динамиков со стереозвуком, портом USB-C. Дополнительно смартфон Red Hydrogen One может с помощью сторонних гаджетов повышать свою функциональность. Для этого на задней панели предусмотрен специальный разъем, через который к смартфону подключаются профессиональные объективы и другие полезные модули.

Производитель наглядно продемонстрировал возможности Hydrogen One на, показав возможные способы использования голографической технологии экрана. В первом случае смартфон поддерживал видео в 3D-формате, при этом изображение оставалось неподвижным. Во втором режиме аппарат во время сеанса видеочата воспроизводил лица собеседников в виде голограмм.

Несмотря на многообещающие характеристики, Hydrogen One не оправдал ожиданий в IT-сфере, а после еще и получил звание аутсайдера года. Немного замутненный дисплей аппарата оказался слабоват, так и не став главной фишкой устройства. В результате смартфон не оправдал заявленной ценности свыше 1200 долларов. Кроме того, производитель высококачественной видеотехники не смог добавить дополнительные бонусы своему смартфону даже в этой сфере. Hydrogen One получил вполне неприметную камеру, которая проигрывает конкурентам и телефонам с более низкой ценой.

Эксперты The Mashable, хотя и присвоили Hydrogen One статус «худший смартфон 2021 года», все же выразили одобрение разработчикам за смелость и попытку создать что-то совершенно новое на рынке смартфонов, пойдя вразрез с общепринятыми тенденциями.

Голограммы из будущего

Уже к 2021 году японские инженеры обещают представить первые модели голографических телевизоров на основе технологии, разработанной Дэниэлом Смолли из MIT. А с помощью технологии псевдоголографии TeleHuman люди смогут разговаривать с голографическими образами.
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.

Положить конструкцию на телефон

Теперь остался последний шаг и можно будет увидеть 3D голограмму в середине пирамидки. На первых секундах после запуска видео появляется рисунок в виде крестика, по граням которого надо поместить изготовленную пирамидку. Для более точного размещения лучше нажать паузу и выставить как надо.

Вот так с помощью подручных средств вы сможете изготовить пирамидку за 5 минут, в центре которой вы увидите 3D изображение. Благодаря разнообразию доступных видео можно посмотреть удивлять окружающих разными голограммами и даже использовать их в качестве ночника.

Источник: smartcar27.ru