Jika Anda melihat karya dari kategori fiksi ilmiah, Anda dapat menemukan banyak elemen umum. Tentu saja, salah satu yang paling jelas adalah teknologi luar biasa - robot, pesawat luar angkasa, kamera statis, dll. Hologram dapat dengan percaya diri berada di peringkat teratas dalam hal frekuensi kemunculan di film, game, dan film. Nenek moyang hologram, tidak mengherankan, adalah Isaac Asimov, yang menyebutkan teknologi ini dalam rangkaian novel Foundation. Debut film pertama untuk hologram adalah film tahun 1974 Zardoz, dibintangi oleh Sean Connery. Sejak itu, hologram mulai muncul di hampir semua film fiksi ilmiah sampai-sampai teknologinya tidak lagi memukau, dan kadang-kadang mulai menyebabkan ketidaksukaan langsung karena keserbagunaannya yang luar biasa sebagai alat untuk membuat plot. Tapi,Terlepas dari keluhan yang tidak menyenangkan dari beberapa penonton bioskop, para ilmuwan di seluruh dunia memiliki minat yang besar pada teknologi yang luar biasa ini. Sekelompok peneliti dari Universitas Brigham Youngham (AS) telah menciptakan versi baru teknologi untuk memvisualisasikan gambar holografik yang benar-benar hidup di depan mata kita. Pekerjaan ini sudah dibahas pada Habré , tapi mari kita lihat lebih dekat. Apa rahasia hologram bergerak, apa fiturnya dan bagaimana tampilannya? Kami akan menemukan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini dalam laporan para ilmuwan. Pergilah.
Dasar penelitian
Kembali pada tahun 2018, sebuah karya ( A photophoretic-trap volumetric display ) diterbitkan , di mana para ilmuwan mendeskripsikan perangkat untuk tampilan volumetrik menggunakan photophoretic * trapping ( photophoretic trapping ). Pengoperasian perangkat didasarkan pada menjaga partikel dalam perangkap photophoretic, yang menyeret partikel melalui setiap titik aktif gambar di ruang bebas (hingga 1 cm 3 ).
* — , , () (), . .Ketika sebuah partikel bergerak melalui ruang bebas, ia diterangi oleh laser yang terlihat untuk membentuk gambar yang dapat dilihat seseorang.
Teknologi ini baru dan membutuhkan solusi dari banyak masalah, yang utama adalah meningkatkan volume ruang kosong dari 1 cm 3 menjadi 100 cm 3 dan menghilangkan ketidakmampuan dasar tampilan volumetrik untuk membuat gambar virtual di ruang kosong. Masalah kedua menjadi tugas utama studi yang sedang kami pertimbangkan.
Gambar # 1
Dalam pekerjaan ini, kami menggunakan pencitraan fotophoretik berdasarkan perangkap optik (OTD dari tampilan perangkap optik)), mampu menciptakan objek datar dan tiga dimensi di udara ( 1b dan 1c ).
Dengan bantuan OTD, Anda dapat membuat gambar di tepi volume ruang kerja dan mengubah paralaksnya sehingga tampak bagi pengamat bahwa gambar tersebut berada di belakang volume ruang kerja ( 1d ). Efek ini disebut "proyeksi perspektif" dan dicapai dalam OTD dengan mengubah skala, bentuk, dan paralaks suatu objek pada bidang gambar latar belakang saat pengamat bergerak. Dalam hal ini, bidang itu sendiri juga dapat berputar menghadap pengamat, jika terbatas (yaitu tidak bulat).
Penulis studi sebelumnya menunjukkan bahwa ada batasan - semua titik gambar harus berada di sepanjang garis dari pengamat melalui volume tampilan. Titik yang dilihat pengguna di panel belakang tidak lagi tiga dimensi karena tidak lagi bertepatan dengan hamburan fisik, sehingga kehilangan atribut akomodasi ideal * , tetapi memperoleh kemampuan untuk secara dramatis meningkatkan ukuran gambar yang dilihat.
Akomodasi * adalah pengaturan fisiologis mata yang memungkinkan Anda untuk menjaga objek tetap fokus saat jarak ke mata berubah.Dengan menggunakan proyeksi perspektif, OTD dapat secara bersamaan menghasilkan titik gambar 3D nyata untuk latar depan dan titik gambar non-3D simulasi untuk latar belakang.
Teori perangkat
Seperti yang telah kita pahami, pencitraan perangkap optik bekerja dengan menjaga satu atau lebih partikel dalam perangkap fotophoretik. Dalam karya yang berbeda, peran partikel terbatas dimainkan oleh berbagai material dengan geometri dan dimensi yang sangat berbeda. Dalam pekerjaan ini, partikel selulosa dengan ukuran 10 mikron digunakan. Saat jebakan bergerak, partikel ikut bergerak, melewati semua titik gambar. Ketika partikel mencapai titik tertentu dalam gambar, itu diterangi oleh kombinasi cahaya merah, hijau, dan biru.
Bagian partikel melalui suatu titik terjadi beberapa kali per detik, membuat gambar terlihat oleh seseorang ( 1a). Sistem visual manusia dapat memproses 10 hingga 12 bingkai per detik dan melihatnya secara individual, sementara kecepatan yang lebih tinggi dianggap sebagai gerakan. Oleh karena itu, 10 bingkai per detik dapat dianggap sebagai batas bawah dari "latar belakang" yang meyakinkan untuk teknik pencitraan ini.
Semakin tinggi resolusi sistem dan kecepatan refresh, semakin meyakinkan efek ini, karena pengamat tidak akan dapat melihat pembaruan gambar yang ditampilkan.
Salah satu bentuk perspektif yang paling umum adalah penelusuran sinar, di mana pengamat (orang atau kamera) diperlakukan sebagai satu titik E = (x 0 , y 0 , z 0) ditambah titik tampilan gambar X = (x, y, z) dan bidang tempat ditampilkan P. Menemukan perpotongan garis EX dengan bidang P menghasilkan koordinat X dalam piksel. Proyeksi perspektif dapat didefinisikan dengan hubungan matriks berikut untuk bidang P tegak lurus dengan garis EO, di mana O adalah asal:
Matriks proyeksi perspektif dirancang untuk memproyeksikan pemandangan dari luar angkasa ke bidang. Ini memungkinkan titik 3D ditampilkan menggunakan permukaan 2D.
Tes praktis perangkat
Untuk mendemonstrasikan gambar virtual yang disimulasikan menggunakan paralaks yang dimodifikasi (proyeksi perspektif), gambar bulan OTD datar (2D) dibuat di bagian belakang ruang kerja. Bidang ini, pada gilirannya, berada di sisi depan miniatur tiga dimensi rumah ( 2b ).
Gambar no. 2
Kamera (pengamat) ditempatkan pada tripod yang berputar ( 2a). Kecepatan bingkai bulan yang diberikan dipertahankan pada 12 bingkai per detik. Jumlah voxel (piksel volumetrik) per detik yang diberikan selama percobaan kira-kira 10.000 per detik. Refresh rate gambar vektor adalah 28 Hz, namun, semakin tinggi kecepatannya, semakin rendah kualitasnya. Oleh karena itu, diputuskan untuk menurunkan frekuensi ke 12 Hz, yang mengurangi efek flicker.
Fungsi playback gambar OTD mengubah proyeksi perspektif selaras dengan gerakan lengan kamera. Kecepatan pergerakan kamera kira-kira 0,0194 m / s. Kamera difokuskan pada cerobong asap sebuah rumah (kira-kira z = 2 mm). Radius putar adalah 100 mm ke tepi depan lensa kamera. Dimensi rumah adalah 7,7 x 10,6 x 7,4 mm. Diameter awal bulan adalah 0,5 mm, dan kecepatan pergerakannya adalah 12 bingkai per detik.
Hasil penelitian
Gambar # 3
Dalam 3a - 3c, bulan "digambar" pada bidang di depan rumah (z = 0 mm), sementara bulan tidak berubah, memberikan gambar referensi. Dalam 3d - 3f, bulan masih digambar pada z = 0, tetapi saat kamera berputar, bulan digeser ke samping untuk mendapatkan paralaks yang sesuai dengan objek yang diamati pada z = 8 mm. Di 3g - 3ivideo dari kamera yang dihamparkan pada simulasi Blender (keduanya dengan proyeksi perspektif diaktifkan). Dalam hal ini, terjadi pergeseran yang tidak signifikan yang disebabkan oleh ketidaksempurnaan perangkat, tetapi paralaks relatif konsisten dengan hasil simulasi dengan akurasi tinggi (kesalahan rata-rata hanya 5,88%).
Analisis hasil eksperimen menunjukkan bahwa paralaks yang dimodifikasi benar-benar menciptakan citra yang dirasakan di balik ruang kerja. Paralaks yang dimodifikasi setelah memperhitungkan bias menunjukkan kesesuaian yang baik dengan hasil simulasi, yang menunjukkan potensi efisiensi peningkatan ruang tampilan layar volumetrik di luar batas fisik layar.
Terlepas dari hasil di atas, teknik ini memiliki beberapa keterbatasan: tidak ada perbedaan * , kebutuhan untuk melacak posisi mata pengamat, dan perbedaan antara akomodasi / vergensi * dan sinyal visual lainnya.
* — .
* — , .Percobaan dilakukan dengan menggunakan kamera yaitu bermata satu. Agar teknik pencitraan hologram efektif untuk manusia, perlu untuk mewujudkan binocular parallax yang akurat. Dan untuk ini, OTD harus mengendalikan hamburan anisotropik.
Batasan kedua terkait pelacakan pengamat adalah masalah yang cukup serius, karena citra OTD konvensional tidak memerlukan pengetahuan tentang posisi pengguna dan masih memberikan sudut pandang hampir 4π steradian * .
Namun, jika sebaran terarah tercapai, maka pelacakan pengamat dapat dihilangkan setidaknya dalam dua dimensi (horizontal dan vertikal). Dimensi ketiga (jarak dari pengamat ke gambar) masih diperlukan untuk rekonstruksi perspektif yang sempurna, karena proyeksi perspektif didasarkan pada titik observasi tiga dimensi.
Steradian * adalah satuan untuk mengukur sudut padat, mis. bagian dari ruang, yang merupakan penyatuan semua sinar yang memancar dari suatu titik tertentu (puncak sudut) dan memotong suatu permukaan. Sudut penuh penuh (bola penuh) adalah 4π steradian.
Batasan terakhir adalah ketidaksesuaian antara tanda akomodasi, yang membuat pengguna fokus pada bidang proyeksi, dan tanda paralaks, yang membuat pengamat fokus pada titik yang dilihat. Perbedaan antara stereopsis * dan akomodasi ini dapat menyebabkan efek samping yang merugikan bagi pengamat.
Stereopsis * - persepsi teropong dari bentuk, ukuran dan jarak ke objek; pengertian subjektif dari kedalaman ruang.Untuk mengurangi efek negatif, perlu menempatkan bidang proyeksi perspektif pada jarak di mana paralaks lebih penting daripada akomodasi.
Untuk pengenalan yang lebih rinci tentang nuansa penelitian ini, saya sarankan Anda melihat laporan para ilmuwan .
Epilog
Dalam pekerjaan ini, para ilmuwan untuk pertama kalinya mendemonstrasikan aplikasi praktis OTD untuk menciptakan efek yang mirip dengan gambar virtual pada tampilan dengan jebakan optik.
Semua ini menjadi mungkin berkat karya para ilmuwan, yang mereka lakukan pada tahun 2018. Kemudian mereka dapat membuat teknik untuk memvisualisasikan objek di ruang bebas. Dasar dari teknik ini adalah perangkap optik, yang memerangkap partikel di udara menggunakan laser. Saat partikel itu bergerak, ia mengikuti jebakan, meninggalkannya jalur bercahaya laser yang melayang di udara. Penulis teknik ini menyebutnya "printer 3D untuk cahaya".
Menurut penulis penelitian, sebagian besar tampilan 3D mengharuskan pemirsa untuk melihat ke layar, tetapi desainnya memungkinkan gambar yang ditampilkan secara fisik mengambang di ruang kosong. Dengan kata lain, ini adalah objek nyata, bukan sejenis ilusi.
Video di mana penulis penelitian berbicara tentang kreasi mereka.
Kedepannya, penulis bermaksud untuk meningkatkan hasil karya tersebut termasuk meningkatkan ruang kerja perangkat. Menurut mereka, jika Anda memilih gerakan paralaks yang tepat, Anda dapat meningkatkan ukuran ruang kerja secara visual tanpa benar-benar meningkatkannya secara fisik. Trik ini akan menciptakan ilusi tampilan hingga ukuran tak terbatas, kata para ilmuwan.
Hologram mungkin muak dengan semua orang, mengingat frekuensinya dalam film, literatur, dan video game. Namun, di dunia nyata, mereka masih sangat langka, dan kemampuan mereka sangat terbatas. Oleh karena itu, sementara kita mengagumi hologram di bioskop dengan kekaguman (atau ketidaksukaan), para ilmuwan terus bekerja keras agar teknologi ini tidak lagi menjadi fiksi ilmiah, dan menjadi nyata dan biasa bagi kita seperti bagi para pahlawan bioskop.
Terima kasih atas perhatiannya, tetap penasaran dan semoga minggu kerja Anda bagus, guys. :)
Sedikit iklan
Terima kasih untuk tetap bersama kami. Apakah Anda menyukai artikel kami? Ingin melihat konten yang lebih menarik? Dukung kami dengan melakukan pemesanan atau merekomendasikan kepada teman, cloud VPS untuk pengembang mulai $ 4,99 , analog unik dari server level awal yang kami ciptakan untuk Anda: The Whole Truth About VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps dari $ 19 atau bagaimana membagi server dengan benar? (opsi tersedia dengan RAID1 dan RAID10, hingga 24 core dan hingga 40GB DDR4).
Apakah Dell R730xd 2x lebih murah di pusat data Maincubes Tier IV di Amsterdam? Hanya kami yang memiliki 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV dari $ 199 di Belanda!Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - Dari $ 99! Baca tentang Bagaimana membangun infrastruktur bldg. kelas dengan menggunakan server Dell R730xd E5-2650 v4 dengan biaya € 9.000 untuk satu sen?