211service.com
Praktyczne wideo holograficzne
Tyrania dwuwymiarowych wyświetlaczy komputerowych i telewizyjnych może wkrótce się skończyć. Zespół naukowców z MIT zaproponował sposób na stworzenie holograficznego systemu wideo, który współpracuje ze sprzętem komputerowym dla konsumentów, takim jak komputery PC z kartami graficznymi i konsole do gier. Według naukowców wyświetlacz będzie na tyle mały, że można go dodać do centrum rozrywki, będzie miał rozdzielczość tak dobrą, jak standardowy telewizor analogowy i będzie kosztował zaledwie kilkaset dolarów.
Holografia praktyczna: Modulator zamienia sygnał wideo (z czarnego kabla na dole) na wibrację. Kiedy światło lasera przechodzi przez modulator, wibracje zmieniają jasność i częstotliwość światła. Zmienione światło jest następnie oświetlane na ekranie, a różne natężenia i częstotliwości tworzą trójwymiarowy hologram.
Holograficzny wyświetlacz wideo może zapewnić inny sposób przeglądania obrazów medycznych, takich jak MRI i skany CT, a także zestawów złożonych, wielowymiarowych danych i projektów mebli i samochodów, mówi V. Michael Bove Jr ., dyrektor programu elektroniki użytkowej CELab w MIT. A system w naturalny sposób nadawałby się do wyświetlania gier wideo i wirtualnych światów. Większość gier ma teraz wyrafinowane trójwymiarowe modele umieszczone głęboko w swoim oprogramowaniu, ale ich nie widzisz, ponieważ [obrazy są] renderowane jako obraz dwuwymiarowy, mówi Bove.
Nowy system, nazwany Mark III, jest trzecią generacją (po Mark I i Mark II) holograficznych wyświetlaczy wideo zaprojektowanych przez MIT, których początki sięgają późnych lat 80-tych. Te wcześniejsze systemy były głośne, wybredne, wymagały specjalistycznego sprzętu komputerowego do generowania sygnału wideo i były ogólnie uciążliwe, mówi Bove. Kilka lat temu zastanawiał się, czy mógłby przekształcić laboratoryjny system holograficzny, który kosztował dziesiątki tysięcy dolarów, w przystępny cenowo produkt konsumencki.
W ten sposób Bove i jego zespół opracowali Mark III – który ma zostać ukończony w ciągu kilku miesięcy – który jest oparty na wcześniejszych systemach, ale ma trzy główne różnice. Po pierwsze, wyjaśnia Bove, nowy system przetwarza obrazy trójwymiarowe na standardowym procesorze graficznym, a nie na specjalistycznym sprzęcie. Okazuje się, mówi, że karty graficzne, które można znaleźć w high-endowych pecetach i konsolach do gier, dobrze pasują do rodzaju przetwarzania obrazu wymaganego do stworzenia hologramu. Po drugie, jego zespół przeprojektował gadżet zwany modulatorem akustyczno-optycznym, powszechnie spotykanym w systemach telekomunikacyjnych, aby kierować światło z laserów w celu utworzenia hologramu. Nowy modulator ma większą przepustowość, co zapewnia hologram o wysokiej rozdzielczości i jest tańszy niż te stosowane w Mark II. Po trzecie, naukowcy wyeliminowali niektóre niezgrabne elementy optyczne, które sprawiały, że Mark I i II były tak duże, jak stół w jadalni.
Aby stworzyć holograficzne wideo, mówi Bove, oprogramowanie tworzy trójwymiarowy model obiektów w scenie w czasie rzeczywistym. Tak więc w przypadku rezonansu magnetycznego bijącego serca oprogramowanie wykorzystuje zbiór liczb opisujących położenie wszystkich punktów na powierzchni serca we wszystkich trzech wymiarach. Mając taki model, oprogramowanie oblicza, jak lasery muszą rzutować światło, aby stworzyć hologram. Zasadniczo oprogramowanie tworzy plan, na który mają podążać lasery, który składa się z podstawy wszystkich hologramów: wzoru dyfrakcyjnego, który pojawia się, gdy fale świetlne interferują ze sobą.
W przypadku hologramu składającego się z jednego koloru obliczany jest tylko jeden wzór dyfrakcyjny, mówi Bove, ale aby utworzyć obraz w pełnym kolorze, należy utworzyć trzy różne wzory, po jednym dla każdego z dodatkowych kolorów podstawowych: czerwonego, niebieskiego i Zielony. Obliczenia polegają na renderowaniu trójwymiarowego modelu, generowaniu wzorów dyfrakcyjnych i wytwarzaniu sygnału wideo, a wszystko to można wykonać przy użyciu ogólnodostępnego sprzętu.
Następnie, jak mówi Bove, holograficzny sygnał wideo jest przesyłany do modulatora światła, który składa się z falowodu – wykonanego z materiału zwanego niobianem litu – w którym przemieszcza się światło, pokryte materiałem piezoelektrycznym, który przekształca sygnał wideo w wibracje. Sygnał wideo zmienia kształt materiału piezoelektrycznego, co zmienia właściwości światła poruszającego się w falowodzie. Emitowana fala świetlna składa się zatem z różnych intensywności i częstotliwości, które rzutowane na zamglony kawałek szkła odtwarzają trójwymiarową scenę. Ponieważ ten nowatorski modulator może emitować światło zarówno w kierunku pionowym, jak i poziomym, może również pomóc wyeliminować niektóre lustra i soczewki, które sprawiały, że wyświetlacze poprzednich generacji były nieporęczne.
Chociaż projekt jest w końcowej fazie realizacji, może on pomóc w uczynieniu holograficznym wideo bardziej dostępnym. Jestem zachwycony możliwościami, które [badacze] pokazują, mówi Harold Garner , profesor biochemii i medycyny wewnętrznej w University of Texas Southwestern Medical Center w Dallas. Firma Garner opracowała holograficzny system do oglądania obrazów medycznych, takich jak rezonans magnetyczny. Naprawdę nie mogę się doczekać prawdziwej demonstracji urządzenia.
Choć jego ekspertyza dotyczy holograficznych obrazów dla medycyny, Garner wierzy, że ludzie zaczną wymagać od telewizorów i monitorów komputerowych czegoś więcej niż tylko wyświetlaczy o wysokiej rozdzielczości, aw końcu będą chcieli także trójwymiarowych filmów. To tylko kwestia czasu, mówi. Ale to, co sprawia, że jest to trudne, dodaje Garner, to fakt, że konsumenci wymagają większych i jaśniejszych obrazów, a naukowcy są daleko od dostarczenia 60-calowych hologramów o wysokiej rozdzielczości. Garner mówi, że ze względu na gusta konsumentów może być konieczne wybranie komercyjnego zastosowania tej technologii.
Bove i jego zespół mają obecnie w kolejce czwartą generację systemu, który będzie w stanie wyświetlać obraz tak duży, jak monitor komputera stacjonarnego; w przeciwieństwie do tego, wyświetlacze obecnego systemu mają tylko wielkość kostki Rubika. Ponadto obecny wyświetlacz jest w stanie wyświetlać tylko monochromatyczne hologramy, ale czwarta generacja będzie miała pełną gamę kolorów, mówi Bove.