Більше, ніж голограма: створено 3D проекцію, що ширяє у “тонкому повітрі”

Daniel Smalley Lab Nate Edwards/BYU Photo

Нова робота, опублікована у журналі Nature, демонструє метод, який робить дійсністю елементи наукової фантастики. Дослідники поставили собі за мету створити тривимірне зображення принцеси Леї з саги “Зоряних війн”, і їм це, схоже, вдалося.

У оригінальній стрічці “Зоряні війни” робот R2D2 проектує зображення принцеси Леї, яка благає про допомогу. Знакова сцена також містить рядок, відомий фанатам навіть через 40 років:

“Допоможи мені Обі Ван Кенобі, ти моя єдина надія.”

Поява голографічної проекції у науково-фантастичній стрічці “Зоряні Війни: Нова надія” (1977 рік).

Професор комп’ютерних наук та експерт з голографічних проекцій Деніел Смоллей з Університету Брігама Янга вже давно намагався відтворити такий тип 3D проекції. У новій публікації Смоллей описує новий метод, який дозволив йому це зробити.

Проект “Принцеса Лея”

За словами професора Смоллея, перш за все, зображення принцеси Леї – це не те, що думають люди, коли вперше про це чують. Це не голограма.

“На словах ми називаємо цей проект “Проект Принцеса Лея,”

каже Смоллей –

“Завдання нашої групи полягає у тому, щоби взяти 3D зображення з наукової фантастики та зробити їх реальністю. Ми створили 3D екрани, які здатні це зробити.”

Це справжнє 3D зображення, що ширяє у повітрі. Як стверджує дослідник, його можна обійти та розгледіти під будь-яким кутом. Іншими словами, вони створили матеріальне об’ємне зображення у “тонкому повітрі”.

Волумометрична (об'ємна) проекція покемона.
Волумометрична (об’ємна) проекція покемона. Джерело: Daniel Smalley Lab Nate Edwards/BYU Photo

Прикладами об’ємних проекцій у кінематографі є світлова рука-маніпулятор Тоні Старка з “Залізної людини” або масивний стіл з проекцією поверхні Пандори у “Аватарі” Джеймса Кемерона.

Смоллей та його колеги розробили вільно-просторову об’ємну платформу, яка базується на фотофоретичній оптичній пастці. Оптична пастка створює повнокольорові об’ємні зображення з точками діаметром 10 мікронів. А через обмежену швидкість реакції зорового нерва людини, рух цих точок створює суцільні контури.

Лазерна пастка та фотофорез

Згідно з публікацією, науковці використали сили, які виникли від двох майже невидимих лазерних променів, щоби захопити єдиний об’єкт – частинку волокна рослинного походження (целюлозу) – та рівномірно її прогріти. Такі маніпуляції дозволили їм штовхати частинку у різні боки у межах платформи за допомогою самих лише лазерних променів.

Волумометрична (об’ємна) проекція метелика. Джерело: Daniel Smalley Lab Nate Edwards/BYU Photo

Далі інший набір лазерів, вже видимого спектра світла (червоний, зелений та синій), почали спрямовувати фотони на цю частинку. Око людини не здатне розрізнити зображення, кадри якого змінюються швидше, ніж 10 разів на секунду. Дослідники знали, якщо змусити рухатися частинку достатньо швидко, її рухи будуть утворювати суцільні лінії у просторі. Схожий ефект можна відтворити, якщо швидко рухати лазерною указкою у темряві.

Для простоти, автори роботи пропонують думати про їхню систему, як про візуальний 3D принтер.

“Ви дійсно друкуєте у просторі об’єкт за допомогою цих маленьких частинок.”

– зазначив Смоллей.

Вченим вдалося “надрукувати” декілька крихітних зображень: метелика, призму, розтягнутий логотип університету, кільця, що охоплюють руку, а також людину у лабораторному халаті, яка нагадує принцесу Лею у відомій сцені.

Волумометрична проекція призми. Джерело: Daniel Smalley Lab Nate Edwards/BYU Photo

Інші дослідники, зокрема в MIT, вже створювали об’ємні світлові зображення раніше. Але, за словами Смоллея, вони перші застосували оптичну пастку та кольори, щоби ефективно відтворити зображення.

Голографічні проектори відтворюють зображення лише на 2D поверхні. Якщо не дивитись на поверхню, ви не побачите 3D зображення, оскільки для нього потрібна поверхня розсіювання світла. Об’ємний екран, який використали дослідники, також має поверхню розсіювання, але вона розподілена у тривимірному просторі, який займає усе зображення. Так, якщо ви подивитесь на зображення, ви також побачите поверхню розсіювання. Через це об’ємна (волюмометрична) проекція залишається видимою під будь-яким кутом зору.

Producer Julie Walker, Cinematographer Brian Wilcox, Editor Hannah Hansen

Nature (2018), doi:10.1038/nature25176

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

8 Shares:
Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Перегляньте також
Далі

Радіоактивна хмара у Європі у 2017 році, ймовірно, походила з Росії – дослідження

У 2017 році у небі над Європою одна за одною лабораторії почали реєструвати радіоактивний матеріал. Ніхто не знав…
Далі

Перші дзеркала Надзвичайно Великого Телескопа вже виготовили у Німеччині

Перші шість шестикутних сегментів головного дзеркала Надзвичайно Великого Телескопа (ELT) ESO успішно відлиті німецькою компанією SCHOTT на її…