Holografinis vaizdo įrašas jūsų namams

Tamsioje patalpoje, esančiame koridoriuje nuo Michaelo Bove'o biuro MIT žiniasklaidos laboratorijoje, yra aparatas su baltu ekranu, kurio dydis prilygsta kompaktinių diskų brangakmenių dėžutei. Kai Bove'as atsisėda ant kėdės priešais mašiną ir paverčia jungiklį, žmogaus šonkaulių narvelis atrodo, kad iššoka kelis colius už ekrano. Vaizdas pagamintas naudojant Mark II, 14 metų senumo holografinę vaizdo sistemą, kuri užima didžiąją dalį patalpos. Tačiau jo ryškumas yra vienas iš įkvėpimų paties Bove projektui: pristatyti 3D vaizdo ekranus vartotojų ir medicinos rinkoms.

Šviečiantys vaizdai: Michaelas Bove'as laiko arbatos puodelio hologramą.

Planuojama, kad nauja Bove sistema, pavadinta Mark III, bus baigta iki vasaros pabaigos. Jis gali veikti standartiniame kompiuteryje su vaizdo plokšte ir bus pakankamai mažas, kad tilptų ant stalo. (Priešingai, ankstesnei „Mark II“ versijai reikėjo ištisų kompiuterių lentynų.) Nors „Bove“ dar neturi jokių gamybos partnerių, jis prognozuoja, kad pagal „Mark III“ dizainą pagrįsto produkto gamyba kainuotų vos porą šimtų dolerių ir galėtų tampa standartiniu gydytojų kabinetuose, nes magnetinio rezonanso vaizdus ir kompiuterinės tomografijos nuotraukas galima peržiūrėti trimatėje detalėje. Tai taip pat atitiktų žaidėjų ir technologijų entuziastų kainų diapazoną.

Ši istorija buvo mūsų 2007 m. liepos mėn. numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Holografinio vaizdo kūrimas MIT prasidėjo devintojo dešimtmečio pabaigoje, kai mokslininkai sukūrė Mark I – koncepcijos įrodymo sistemą su mažos raiškos ekranu. Tačiau Markui I ir Markui II buvo lemta niekada nepalikti laboratorijos. Pasak Bove'o, jie buvo garsūs, niūrūs ir bendras kaklo skausmas. Ir nors daugelis tyrėjų JAV, Japonijoje, Korėjoje ir Jungtinėje Karalystėje investavo laiką ir pinigus į holografinį vaizdo įrašą, niekas dar nerado būdo sukurti kompaktišką, nebrangią ir lengvai naudojamą sistemą.

2004 m. Bove'as, MIT Buitinės elektronikos laboratorijos vadovas, pradėjo tyrinėti galimybę, kad holografinis vaizdo įrašas būtų praktiškas vartotojams. Jis sako, kad dėl vis galingesnių kompiuterių, mažų, itin ryškių lazerių ir kitų kompaktiškų optoelektroninių prietaisų vartotojams patogi sistema jau pasiekiama. Ir, anot jo, atsiranda vis daugiau 3D informacijos, kuri sklinda ir gali būti lengvai projektuojama holografiškai. Pavyzdžiui, daugelis vaizdo žaidimų dabar yra pagrįsti sudėtingais 3D virtualaus pasaulio modeliais – modeliais, kurie turi būti išlyginti, kad būtų galima naudoti kompiuterių ar žaidimų mašinų 2D ekranus. Panašiai 3D duomenys didelėse ligoninių magnetinio rezonanso vaizdų ir kompiuterinės tomografijos skenavimo saugyklose turi būti pateikiami kaip 2D skerspjūviai, kad gydytojai ir pacientai galėtų juos interpretuoti.

Multimedija

• Peržiūrėkite optinės sąrankos, kuri sukuria 3D vaizdo įrašą, demonstracinę versiją.

Atrodo, kad „Media Lab“ vaizdo hologramos plūduriuoja virš matinio stiklo gabalo. Už stiklo esantis elektroninis prietaisas, vadinamas šviesos moduliatoriumi, atkuria trukdžių modelius, koduojančius informaciją apie pavaizduotą objektą. Į moduliatorių patekusi lazerio šviesa išsisklaido taip pat, kaip atsispindėtų nuo objekto skirtingais kampais.

Holografinis vaizdo įrašas prasideda skaičiuojamu 3D modeliu, vaizduojančiu judantį objektą ar sceną. Galima manyti, kad šio modelio paviršiuje yra daug taškų skirtinguose gyliuose, kurie laikui bėgant keičiasi, sako Bove. Kad šis modelis būtų holografinis, kompiuteris turi išsiaiškinti šviesos, kuri atsispindėtų nuo kiekvieno objekto taško iki taško, kur bus žiūrovo akys, intensyvumą. Turite sukurti difrakcijos modelį, kuris atkuria visus skirtingus intensyvumus visais skirtingais kampais, sako Bove. Jis nustatė, kad grafikos lustai šiuolaikiniuose kompiuteriuose puikiai tinka atlikti tokį 3-D atvaizdavimą, apskaičiuoti difrakcijos modelius ir sujungti juos į vieną vaizdo išvestį.

Baigus skaičiavimą, išvestis tiekiama į šviesos moduliatorių. Bove'o teigimu, naujojo moduliatoriaus įvedimas yra pagrindinė priežastis, dėl kurios jam ir jo komandai pavyko sumažinti holografinę sąranką. Moduliatorius yra nebrangus įrenginys, pritaikytas naudoti telekomunikacijose; Danielis Smalley, Bove laboratorijos absolventas, modifikavo jos komponentus, optimizuodamas elektrinius signalus į holografinius modelius. Ankstesnėse holografinėse sistemose buvo naudojama iki 18 atskirų moduliatorių, kurie buvo pagaminti iš brangių medžiagų ir užėmė daug vietos. Naujasis įrenginys, sako Bove, yra maždaug perpus mažesnis už pašto ženklą. Tai greita ir gali talpinti daug duomenų, todėl galima daryti didelės raiškos hologramas.

Kai šviesa iš lazerio ar lazerių rinkinio patenka į moduliatorių, ji paverčiama difrakcijos modelių serija, kurią formuoja ir sufokusuoja daugybė lęšių ir veidrodžių, kol jie pasiekia ekraną. Vienas iš naujojo moduliatoriaus privalumų, aiškina Bove'as, yra tai, kad jis leidžia tyrėjams nenaudoti didelio besisukančio veidrodžio, kurio reikėjo ankstesnėms sąrankoms, kad holografinė scena nenuslystų horizontaliai. Jis sako, kad šis veidrodis buvo dviejų ankstyvųjų [holografinių] vaizdo rodymo kartų bėda. Dabar, kai jis buvo pašalintas, Quinn Smithwick, laboratorijos postdoc, sugalvojo, kaip sutrumpinti ir sulenkti sistemos optinį kelią, kad reikalingi komponentai tilptų į maždaug pusės metro ilgio erdvę.

Šiuo metu Mark III naudoja dujinį lazerį, patalpintą pėdos ilgio vamzdyje. Tačiau galutinėje versijoje bus naudojamas puslaidininkinis lazeris, kurio dydis prilygsta pašto ženklui. Bove'as teigia, kad sistema suprojektuos monochromatinę vaizdo sceną, maždaug momentinės nuotraukos dydžio, kurios skiriamoji geba bus standartinio televizijos vaizdo.

Žinodami, kad tokio tipo ekranas nesumažėtų vartotojų programose, Bove'as ir jo komanda išdėstė naujos sistemos kartos Mark IV planus. Mark IV naudos galingų raudonų, mėlynų ir žalių puslaidininkinių lazerių rinkinį, kad nušviestų spalvotus vaizdo įrašus ant kompiuterio monitoriaus dydžio ekrano. Prototipas gali būti paruoštas per ateinančius porą metų.

Žinoma, rinka nulems, kaip greitai, jei kada nors, holografinis vaizdo įrašas pateks į svetaines ar gydytojų kabinetus. Tačiau jei viskas klostysis gerai, gydytojai galėtų geriau matyti kūną, mokslininkai galėtų tiksliau vizualizuoti duomenis ir padėti žaidėjams giliau pasinerti į virtualius pasaulius.

paslėpti