Вероятно, вы задумывались о том, что в скором будущем на смену привычным нам компьютерным мониторам придут более совершенные системы отображения информации. Подобные решения постоянно фигурируют в фантастических фильмах, а они часто выступают в роли предсказателей того, что мы сможем увидеть в реальности. Одним из таких решений является голография.
Кадр из фильма “Дети шпионов”
Само по себе понятие голографии включает в себя значительно больше, чем можно представить сразу. По сути это набор определенных технологий и принципов, которые позволяют записывать, воспроизводить и преломлять волновые поля. Если сказать проще, то голография является аналогом фотографии, но при этом использует не два измерения (плоскость), а три. Впервые подобная идея была предложена в 1947 году венгерским физиком Денешом Габором. За развитие своих идей он стал лауреатом Нобелевской премии по физике 1971 года.
Денеш Габор
Принцип действия голографии состоит в том, что каждая волна, включая световую, характеризуется амплитудой и фазой. Обычная фотопленка (или матрица цифровой фотокамеры) способна регистрировать амплитуду волны, то есть ее яркость. В случае с голографией - за счет явления интерференции – регистрируется и фаза волны, которая и открывает недоступное для фотографии третье измерение. Таким образом, голография позволяет хранить гигантские объемы информации на ограниченной площади.
CNN и «Звездные войны»
На сегодняшний день различные голографические разработки ведутся сотнями ученых по всему миру. Одной из самых интересных перспектив является голографическое телевидение. Причем попытки его создания уже имели место. В 2008 году канал CNN продемонстрировал в прямом эфире интервью с известным музыкантом will.i.am. Ведущий при этом находился в студии, а сам музыкант – в совершенно другом месте. Так, ведущий Андерсон Купер общался с практически полноценным человеком, проецируемым в пространстве.
Как это удалось? Музыканта снимали одновременно 35 камер, расположенных под разными углами. Благодаря этим камерам формировалось сложное трехмерное изображение, не имеющее ничего общего с современной стереоскопией, для которой достаточно лишь два объектива, создающих иллюзию глубины.
Изображение от камер обрабатывалось специальным вычислительным комплексом, состоящим из 12 компьютеров. Для проецирования использовался специальный лазерный проектор, расположенный на полу, а между получаемым изображением и лазером – полупроводниковая матрица.
На сегодняшний день подобные системы, помимо огромной стоимости, имеют и другие недостатки. Так, показанное CNN изображение имело множество «артефактов» в виде дрожания, подергиваний, наложений и деформации, но эффект присутствия был практически полным. Публика также оценила подобную затею по достоинству: число зрителей канала во время трансляции стало вдвое больше. Позже подобный подход был использован телекомпанией и перед последними выборами президента США.
Туманный экран
Есть и более доступные разработки в этой области. Одну из них создали ученые из Университета Санта-Барбары (США). Она базируется на представленной ранее технологии FogScreens, позволяющей получать плоскую проекцию на висящих в воздухе каплях жидкости.
Используя два проектора и сложную систему вычислений, ученые создали изображение, которое под любым углом интерпретируется человеческим глазом как объемное. Такую картинку можно обойти и посмотреть с разных сторон, что выгодно отличает ее от привычной для нас стереоскопии. К слову, данный подход нельзя назвать голографическим, но сути явления он вполне соответствует.
Японский взгляд
Еще более интересной и перспективной является разработка японских ученых из Национального института информационных и коммуникационных технологий (NICT). Ее ключевая особенность – использование уже знакомых нам технологий жидких кристаллов для формирования голографического изображения.
Основой разработки стали так называемые интегральные фотографии. Их отличие от растровых заключается в том, что изображение состоит из массива микрофотографий, каждая из которых сделана под своим углом. Именно так устроены фасеточные глаза насекомых. Полученное изображение объединяется с помощью сложных вычислений и проецируется на трех ЖК-панелях, каждая при этом отображает свой цвет (красный, зеленый, синий).
В данный момент технология еще находится в пеленках, но исследователи обещают, что буквально через несколько лет она станет доступной для коммерческого использования.
Электронная голографическая пластинка
Насер Пейхамбариан из Университета Аризоны (США) работает над своим видением того, какой будет голография в ближайшее время. Он и его команда разрабатывают голографический дисплей на основе специальной динамической пластины. В основе пластины лежит уникальный полимерный материал, способный не только записывать голографию, но и заменять ее на другую.
К сожалению, на сегодняшний день частота смены кадров такой пластины может подойти лишь для голографической фоторамки, но в будущем Насер Пейхамбариан планирует развить способности своего детища настолько, что оно станет пригодным для демонстрации видео. Будем надеяться, что спонсоры не оставят этот проект без финансирования.
Кадр из фильма “Звездные войны”
Конечно, пока что говорить о том, что скоро в каждом доме будет голографический дисплей, еще рано. Тем не менее, гигантские темпы, с которыми развиваются наука и техника, позволяют верить в то, что мы увидим «Звездные войны» своими глазами уже в течение десятилетия.
