Как сделать голограмму: Как сделать голограмму в домашних условиях, самодельная 3д голограмма из телефона

Как сделать голограмму в домашних условиях, самодельная 3д голограмма из телефона

Если вы думаете, что оптические иллюзии способны вытворять только профессиональные художники-графики, то вы ошибаетесь. Создать объемное 3D изображение, которое будет «парить» в воздухе — под силу каждому.

В сегодняшней статье мы подробно расскажем, как сделать голограмму прямо у себя дома, без использования дорогостоящего оборудования.

Все, что потребуется для реализации задумки — чтобы у вас под рукой был смартфон или планшет.

Экран цифрового гаджета будет выступать в качестве «генератора» изображения, а самодельное устройство (проектор) поможет сделать картинку объемной и «живой».

Читайте также:
Как сделать рамку со стеклом для плоского телевизора

Чтобы визуальный эффект от просмотра голограммы был более интересным – желательно использовать вращающуюся подставку.

Обратите внимание: в домашних условиях вы можете не только просматривать 3D картинки, но также смотреть видео. Только для этого необходимо, чтобы выбранный вами клип воспроизводился одновременно в четырех проекциях.

Впрочем, сделать это несложно. Обработка видеоролика для его последующего просмотра на самодельном голографическом проигрывателе возможна практически в любом видеоредакторе для ПК.

Как сделать 3D голограмму в домашних условиях

Рассмотрим самый простой и доступный вариант самодельного устройства для просмотра голограммы на телефоне. Лучше всего, если это будет именно смартфон — с большим сенсорным экраном.

В принципе, можно использовать и планшет. Однако в этом случае самодельное устройство придется сделать побольше.

Читайте также:
Как сделать любой оттенок краски своими руками

Теперь давайте изготовим само устройство. Для этого необходимо вырезать из бумаги четыре шаблона одинакового размера.

Потом переносим шаблоны на прозрачный пластик — например, на коробочку от компакт-диска. Далее аккуратно вырезаем заготовки из пластика с помощью канцелярского ножа.

Если под рукой нет коробки от CD-диска, можно использовать плексиглас или же обычную пластиковую бутылку.

Читайте также:
Как из обычных спичек сделать водостойкие

Кстати, рекомендуем прочитать статью: как из большой пластиковой бутылки сделать ровный лист пластика для самоделок.

После того как вырезали все четыре заготовки, необходимо будет соединить их между собой. Для этого можно использовать скотч или суперклей.

Ну а дальше, как говорится, — дело техники. На смартфоне воспроизводим специальное видео с картинками или клипом (их без проблем можно найти на YouTube), и устанавливаем на экран собранное устройство. Выключаем свет в комнате, и наслаждаемся красочным зрелищем.

Читайте также:
2 полезных приспособления, которые пригодятся в домашней мастерской

Подробно о том, как сделать голограмму своими руками, можно посмотреть на видео ниже. Идеей поделился автор YouTube канала BuzzingFish.

Материалы и размеры

Для изготовления голографического мини проигрывателя нам понадобятся:

• смартфон;
• коробка от CD-диска;
• бумага;
• ножницы;
• линейка;
• канцелярский нож;
• скотч.

Чтобы сделать голограмму своими руками на телефоне, надо будет сделать пирамидку, основание которой равно 6 см, а верхняя часть — 1 см. Высота от основания фигуры до верха — 3,5 см. Для лучшего понимания рекомендуем изучить чертеж.

Для проигрывания голограммы на планшете необходимо сделать устройство побольше. Для этого надо всего лишь умножить все исходные данные на 2.

Таким образом, у нас должна получиться пирамидка, основание которой равно 12 см, а верхняя часть — 2 см. Высота от основания до верха — 7 см.

Возможны и другие варианты. Например, можно сделать пирамидку с основанием 9 см и верхней частью — 1,5 см. Высота фигуры — 5,5 см. Размеры можно посмотреть на фото ниже.

Вообще, размеры могут быть любыми, однако нужно, чтобы грань пирамидки находилась под углом 45 градусов по отношению к экрану смартфона или другого цифрового устройства.

Если это условие не будет соблюдено, то голограмма может оказаться либо слишком низко, либо выйти за пределы верхней части устройства.

Зачем нужна смола

Используя пластик (не важно — плексиглас или обычную ПЭТ бутылку) не всегда получается создавать качественные голограммы. Если вы хотите получить максимально реалистичную картинку, рекомендуем использовать эпоксидную смолу.

Форму для заливки эпоксидки будет делаться по тому же принципу, что и готовая пирамидка.

То есть сначала вырезаем из прозрачного пластика четыре заготовки, потом склеиваем их между собой. Только в данном случае вместо суперклея желательно использовать термоклей.

После того как сделали «опалубку», смешиваем эпоксидную смолу с отвердителем (пропорции указаны в инструкции), и заливаем внутрь формы. Даем затвердеть, и разбираем форму.

В результате у нас получится монолитная пирамидка из эпоксидки, которая при воспроизведении 3D голограммы обеспечит более четкую и качественную картинку. Но и затраты на изготовление такого устройства будут больше.

Создание проектора 3D-голограммы

При желании можно изготовить другой вариант самодельного мини проигрывателя 3D голограммы для телефона.

Для его изготовления потребуется коробочка от компакт-диска (или плексиглас), а также две дощечки из дерева или фанеры.

Процесс сборки голографического проигрывателя еще проще, чем изготовление пирамидки.

Для этого берем прозрачную часть коробки от CD-диска, и просто приклеиваем ее с помощью термоклея или другого клея между двумя дощечками.

После этого находим в интернете подходящее изображение в формате GIF. Скачиваем и воспроизводим найденный файл на смартфоне, в сам телефон укладываем сверху дощечек. И опять же — не забываем выключить свет в помещении.

Подробно о том, как создать голограмму с помощью самодельного проектора, можно посмотреть на видео ниже.

Build a 3D Hologram Projector

Андрей Васильев

Задать вопрос

Как я собирал голограмму / Хабр

Решил собрать голограмму своими руками, но в итоге вместо картинки я получил разочарование. Стоило ли вообще в это лезть?

И всё же, если вы надумайте собрать дома голограмму, то далее я опишу какие ошибки я допустил, чтобы вы уж точно их не допустили.

Маленькое уточнение!

Голограмма — объёмное изображение, полученное голографическим методом, именно так написано в толковом словаре Ожегова. В современном толковом словаре русского языка Т.Ф. Ефремовой говорится, что голограмма — это объемное изображение предмета на фотопластинке, полученное методом голографии. Выходит, голограмма это нечто «плоское», но имитирующая объём.

К чему я это? А к тому, что сегодня в этой сфере огромная путаница с терминами! Сегодня многообразие объёмных и аэрозольных дисплеев, различного рода проекций обычно называют голограммами для того чтобы обыватели быстро вникали о чём пойдёт речь. Поэтому когда в новостях говорят про то, как голограмма известного человека появилась на сцене, то обычно, речь идёт о самой банальной проекции.

Бывают более продвинутые проекции, это уже аэрозольные экраны.

Речь в статье пойдёт об объёмных дисплеях, которые могут показывать объёмную картинку со всех ракурсов. Объёмные дисплеи условно делят на 2 типа:

Static volume — в этих устройствах нет макроскопических подвижных деталей (экранов или зеркал) Классическим примером являются светодиодные кубы, когда в каждой точке пространства вокселем является светодиод. В настоящий момент такие кубы распространяются как игрушки.

Swept volume – тип дисплеев с подвижным экраном, который работает за счёт персистенции. Такой тип я и пытался собрать.

Принцип работы

Персистенция, она же инерция зрения — это способность глаза, соединять быстро сменяющиеся изображения в одно — неподвижное. Представьте себе 2 картинки. Если они будут быстро сменять друг друга, то они сольются в одну. Наглядный пример это тауматроп:

Подвижные экраны подобных объёмных дисплеев могут быть прямоугольными, дискообразными или с винтовым поперечным сечением. Главное, экран должен двигаться так быстро, что куча статичных картинок сливаются в одну объёмную.

Создание

Самый доступный для меня вид подвижного экрана – вращающийся. Для этого разобрался старый вентилятор.

Поначалу экран был тяжёлый и большой. Но затем делал всё меньше и меньше, ибо двигатель вентилятора был очень слабым. А одно из главных условий – быстрая скорость, поэтому, не рекомендую двигатель от вентилятора. В итоге экран сделал из прочной согнутой шпильки, на которую натянул полупрозрачный материал из старой занавески. Такой материал хорошо просвечивается и продувается, не создавая лишнее давление при вращении.

Когда я начал проецировать тестовые картинки, то я увидел радугу.

Дело в том, что уcтройство DLP проектора с одной матрицей основано на использовании вращающегося диска, выполняющего роль светофильтра. Он размещен между лампой и матрицей и поделен на три равных сектора: красного, синего и зеленого цветов. Проходя через окрашенный сектор, свет попадает на матрицу, отражается от микрозеркал, проходит через объектив и формирует на экране изображение соответствующего цвета. Затем свет проходит через следующий сектор фильтра и т. д. Изображение на экране воспринимается цветным за счет эффекта инерции зрения (персистенция). Если цвет изображения обновляется менее чем за 30 мс, человеческий глаз воспринимает его как равномерно окрашенное. Теперь мне стало понятнее почему рабочие образцы дисплеев так бедны на цвета.

Далее отказался от двух цветов RGB, начал проецировать и тут мои полномочия всё.

Одно из условий – на каждый момент вращения, должна быть своя картинка. Но проецирование сбоку на вращающийся экран не даст стабильную картинку, потому что видеомаппинг на быстродвижущиеся объекты это очень сложно.

Тогда я добавил зеркало, которое тоже вращалось бы с экраном, но уже с меньшей скоростью. По задумке, мне нужно было проецировать статичную развертку, которое бы маленькое зеркало во время движения собирало бы в целую картинку. На деле же, подвижность зеркала растягивала картинку, делая проекцию искаженной.

Затем я попробовал сделать развёртку мерцающей, но из-за несовпадения частоты вращения и мерцанием, картинка всегда проецировалась в разных местах:

Тогда я взял лист бумаги, поднёс его к вращающемуся экрану и записал количество ударов по нему во время вращения. Каждый щелчок это пик на аудиозаписи. Каждый щелчок, это один оборот. Затащил в программу для видеомонтажа и сделал мерцание сответственно оборотам. На деле же, сделать штык в штык не получилось. В итоге никакой разницы. Далее я пошёл на крайний шаг. Залепил зеркало бумагой, оставив тонкую полоску.

В теории, такая проекция должна была создать цилиндр. На деле из-за слишком яркой развертки для зеркала, светом заливалось так много площади, что разглядеть что либо давалось с трудом. Второе, из низкой частоты мерцания проектора, вместо цилиндра были маленькие полоски.

Одной из главных ошибок было проецировать всю развёртку. На деле надо было половину окружности, ибо из-за прозрачности экрана изображение повторялось. Но в итоге получить нормальную стабильную картинку не получилось. Весь эксперимент в дальнейшем хочу записать в виде видео. Поэтому если я где-то что упустил и есть ещё идеи как проецировать на экран, то буду рад любым ответам в комментариях…

UPD: выпустил в формате развлекательного видео: www.youtube.com/watch?v=xHkQaQ2W8n8&t

Как сделать голограмму на телефоне. Голограмма на смартфоне

Полезные советы

Вы сможете превратить свой смартфон в голографический 3-D плейер
благодаря простому проекту, который показал в своем видео пользователь по кличке Mrwhosetheboss.

Этот пользователь создал специальное приспособление, которое, в совокупности с видео-рядом, созданным специально для голограммы , создает иллюзию 3-D картинки, парящей в воздухе
.

Вам понадобится:

Старый кейс из-под дисков

Острый нож

Немного клейкой ленты (скотч)

Линейка

Бумага в клетку.

1. Начертите на бумаге 3 трапеции с размерами 1 см х 3,5 см х 6 см.

2. Вырежьте трапецию.

3. Возьмите кейс для дисков, удалите аккуратно боковины, обведите 4 раза трапецию, вырезанную из бумаги.

4. С помощью канцелярского ножа вырежьте 4 трапеции.

5. Склейте все трапеции, чтобы получилась часть пирамиды.

6. Скачайте демо-видео на свой смартфон и используйте данную конструкцию для просмотра голограммы.

Вот несколько видео клипов, которые можно использовать для данной технологии:

Как сделать голограмму

Голографическое видео

Видео клипы, которые используются для этого приспособления, проигрывают одну и ту же картинку с четырех сторон
.

Когда все эти четыре видео-ряда отражаются в панелях созданного устройства
, вы получаете иллюзию 3-D голограммы.

Голографический эффект

К сожалению, такую иллюзию нельзя назвать голограммой, т.к. здесь используются 2-D картинки и видео
, чтобы создать нужный эффект.

Настоящая голограмма создает 3-D изображение, и использует технологию, разделяющую лазерные лучи.

Делаем простое приспособление для просмотра 3D голограмм на вашем смартфоне или планшете. Вы когда-нибудь хотели лицезреть видео или смотреть картинки в 3D без очков? Из этого урока вы узнаете, как сделать очень простое устройство для просмотра 3D-голограмм на вашем смартфоне или планшете. Все, что вам нужно для этого, — пять минут вашего времени. И да, сегодня нам не понадобятся Ардуино, Raspberry и другие платы.

Для нашего устройства нам понадобится простой набор комплектующих:

• Прозрачный акриловый / пластиковый лист 0,5 мм (вы можете использовать пластиковые листы, используемые в упаковке)
• Доступ к принтеру (если возможно)
• Ножницы
• Режущее лезвие
• Прозрачная лента
• Линейка
• Карандаш/ручка
• Смартфон

Как работает 3D-голограмма из пирамиды?

Голографическая пирамида — это простое устройство, которое может быть изготовлено путем создания из листа пластика фигуры в форме пирамиды с обрезанным верхом. Устройство создает трехмерную иллюзию для зрителя и делает изображение или видео таким, как если бы оно находилось в воздухе. Работает по принципу Призрака Пеппера (англ. википедия). Четыре симметрично противоположных варианта одного и того же изображения проецируются на четыре грани пирамиды. В принципе, каждая сторона проецирует изображение, падающее на нее, в центр пирамиды. Эти проекции работают в унисон, образуя целую фигуру, которая создает трехмерную иллюзию.

Создаем пирамиду для 3D-голограмм

1. Распечатайте шаблон, показанный ниже, на листе бумаги формата A4.

ПРИМЕЧАНИЕ
. Если у вас нет доступа к принтеру, вы также можете создать шаблон самостоятельно. Нарисуйте основную «трапецию» на листе бумаги, используя размеры на рисунке выше. Параллельные стороны = 1 см и 6 см, две другие стороны равны 4,5 см каждая. Вы всегда можете удвоить или утроить размеры пропорционально для использования на большом дисплее.

2. Обведите форму на пластиковом листе, используя линейку и ручку. Для трапециевидного шаблона выделите четыре аналогичных контура на пластиковом листе. Теперь аккуратно вырежьте контуры режущим лезвием и линейкой. Постарайтесь сделать свои разрезы как можно более точными для создания более идеальной пирамиды.

3. Если вы использовали шаблон распечатки: очень легко надрежьте красные края с помощью режущего лезвия. Это позволит вам лучше сложить края и сформировать форму пирамиды. Склейте открытые края листа, используя прозрачную ленту.

Если вы использовали трапециевидный шаблон: соедините четыре края, чтобы сформировать форму пирамиды. Соедините их. В любом случае, в итоге у вас будет пирамида, подобная той, что показана ниже.

4. Вот и все! Вы сделали себе пирамиду для будущих голограмм! Все, что вам нужно сделать сейчас, это воспроизвести голограмму на вашем телефоне. Поместите голограмму в центре экрана, как показано на рисунке ниже, и наслаждайтесь шоу. Не забудьте выключить свет в комнате, прежде чем начать воспроизведение видео.

5. Теперь самое важное! Можно найти множество голограмм на YouTube . То что может получиться — вы можете увидеть на видео ниже.

В плане развития мелкой моторики рук, а заодно и навыков работы с различными материалами, я провел небольшой домашний мастер класс по созданию простеньких голограмм при помощи мобильного телефона или планшета и прозрачного поликарбоната. В сети я нашел два варианта создания голограмм, но оба они используют одни и те же принципы получения трехмерной оптической иллюзии. Возможно, что если как следует покопаться, то можно найти еще варианты. Поэтому, если вдруг вам удалось нагуглить еще способы для создания простой голограммы при помощи экрана смартфона, то смело отписывайтесь в комментарии с соответствующими ссылками.

Итак, оба варианта используют особенности оптики, а именно преломление лучей света при переходе между средами с различной оптической плотностью, да побьют меня оптики палками за дилетантские термины, но я продолжу. Суть в том, что при прохождении луча света от экрана мобильного телефона, планшета, дисплея монитора или вообще телевизора через границу воздуха и прозрачного поликарбоната происходит частичное отражение света. Именно благодаря этому отражению и создается эффект голографического, т. е. полностью объемного, изображения. Исходя из этого можно сообразить, что для создания голограммы нужен прозрачный поликарбонат. А где его взять?

В современном мире отличным источником поликарбоната могут служить обычные коробки для CD дисков, которые можно безвозвратно позаимствовать из домашней аудиотеки или просто купить в компьютерном или стоковом магазине. В таких магазинах, как правило, продаются записываемые CD или DVD в упаковке «на шпинделе». А заодно, дабы заработать еще немного денег, магазины продают отдельно коробочки к ним. Лучше всего использовать прозрачные, неокрашенные коробочки, дабы не терять драгоценную яркость экрана, изображение при этом будет наилучшим из возможного.

Для пирамидальной голограммы, даже придумали особое название Holho. Суть данной техники в трансляции сразу четырех изображений на слегка усеченную пирамиду, поставленную «на попа», т. е. вершиной вниз, на экран смартфона. При проигрывании специально подготовленного ролика на экране телефона, изображение отражается от граней пирамиды и создается полная иллюзия парящего в воздухе объекта. Суть пирамидальной голограммы в том, что каждое из изображений проецируется на свою грань, а при просмотре наблюдатель видит сразу все четыре изображения, сведенные в единую трехмерную картинку гранями пирамиды.

Пирамида собирается просто, не нужно оканчивать курсы ораторского мастерства Феликса Кирсанова и Высшую Школу Экономики, дабы вырезать из крышечки от коробочки диска требуемые заготовки. Нужно их всего четыре штуки, а вырезаются они по шаблону, любезно заготовленному мною.

Сам шаблон для вырезки доступен по этой ссылке . При печати необходимо точно выбрать размер бумаги и включить печать в настоящем размере.

Вырезать поликарбонат не составит труда, если распечатанный шаблон подкладывать под крышечку, а затем делать глубокие прорези на нем по линиям при помощи острого обойного ножа. Сделанный таким образом рез, затем с легкостью позволяет отломить ненужный участок крышки. Только рез нужно делать на всю ширину крышки, иначе надлома не cлучится. Вырезанные заготовки можно склеить при помощи суперклея или просто скрепить их липкой лентой типа Scotch.

Для получения эффекта голограммы необходимо перебраться в помещение с приглушенным светом, установить на экране смартфона пирамиду, острием вниз, отцентрировать ее по меткам на видео. И в принципе все, можно наслаждаться просмотром чудесных образчиков «домашней магии».

На YouTube загружено порядочное количество демонстрационных видео под Holho, поэтому можно смело подобрать даже что-то совсем необычное. Более того, уже появились промышленно изготовленные и приятно выглядящие конвертеры пирамидальной технологии Holho. И помните, что в качестве источника видео для голограммы может выступать не только экран телефона или планшета, но и любой другой источник, тут важно сопоставить размер пирамидки и экрана.

В качестве альтернативы Holho можно упомянуть линейную голограмму, которая создается посредством проецирования изображения на последовательно установленные отражатели. Если пирамидальная голограмма выглядит голограммой с любой стороны, то линейная позволяет насладиться нереальным эффектом только с одной стороны, с фронтальной. Суть устройства для воспроизведения линейной голограммы заключается почти в том же самом, что и у пирамидальной, но здесь производится трансляция изображения на несколько, обычно три, мини экранчика из прозрачного поликарбоната. Экранчики устанавливаются под углом в 45 градусов и друг за другом. Сами экраны различаются по высоте, что добавляет еще большего реализма в получаемое изображение.

Для изготовления устройства идеально подходят те же самые коробочки от компакт-дисков, только тут в ход они идут полностью, за что отдельное спасибо автору устройства. Разрезать коробку можно применяя методику, использованную при построении пирамидального устройства, только отмерять размеры экранов придется самостоятельно. Да и для фиксации частей устройства применяется термо-клей, а не липкая лента. Но при наличии хотя бы минимально прямых рук, все получается с первого раза. При сборке, немного придерживайте экраны, пока клей полностью не затвердеет.

Для воспроизведения голограммы необходимо положить устройство линейной голограммы на экран планшета или более крупное устройство. Кстати, и линейную, и пирамидальную голограммы можно использовать так как в оригинальном видео, так и в перевернутом состоянии. Эффект от этого не меняется, хотя видео может оказаться перевернутым.

Если сравнивать оба устройства, то Holho версия мне нравится больше, поскольку позволяет создать голограмму без каких-либо ограничений по количеству планов сцен. В линейной версии, пользователю доступна лишь несколько уровней объема, равных количеству установленных поликарбонатных экранов. При трех экранах — соответственно три уровня глубины сцены.

Другими словами, если версия Holho создает действительно объемное изображение, парящее в воздухе, то вариант с фронтальной линейной голограммой больше напоминает эффект 3D-телевидения на плоском экране. Хотя, безусловно, тот и другой варианты смотрятся неплохо и их стоит собрать оба, благо ничего сверхординарного для создания подобной игрушки не требуется, а времени на сборку сразу двух устройств вряд ли уйдет более часа.

Сама новость про RED и смартфоны обескуражила многих обывателей: «Серьезно? Они же камеры делают — какие еще смартфоны…»

Но ещё более неожиданным стало заявление о том, что смартфон будет поддерживать голограммы
!

Многие решили, что ребята сошли с ума, либо это какой то обман века, странный пиар или…
Неужели это возможно? Может не за горами и световой меч?

— Да, это возможно.

Но не так как нам рисует голливуд — проекцию принцессы Леи мы не увидим. Скорей всего вы просто не знаете что такое голограмма потому что смотрели много фантастики вместо изучения физики. Как раз для таких людей и написана эта статья — просто о сложном.

Голография vs Фотография

— Что же такое голограммы? Посмотрим википедию…

Голография —
набор технологий для точной записи, воспроизведения и переформирования волновых полей оптического электромагнитного излучения, особый фотографический метод, при котором с помощью лазера регистрируются, а затем восстанавливаются изображения трехмерных объектов, в высшей степени похожие на реальные.

Скорей всего понимания не прибавилось — лучше посмотрите видео

Если вам показалось, что это зеркала и банки от фанты за стеклом — пересмотрите еще раз.
Это и есть настоящие голограммы.
Никакой хитрости — только наука.

Как это работает?

Для начала ответим на вопрос — как мы вообще воспринимаем объем
? Это возможно благодаря тому, что у нас два глаза — каждый видит объект с разных сторон.

Мозг обрабатывает эти две немного разных картинки и строит в нашем сознании одну объемную модель. Благодаря этому мы можем оценивать расстояние до предметов просто посмотрев на них — мозг автоматически оценивает напряжение глазных мышц и определяет расстояние с довольно высокой точностью.

Глаз как оптический прибор

Камера работает на тех же принципах что и человеческий глаз — поэтому рассмотрим глаз как оптический прибор.

Глаз реагирует на свет
, а свет, как известно — это электромагнитная волна
, точно такая же как, например, вайфай — только более высокой частоты
.

Для того чтобы глаз что то увидел — в него из этой точки должен прийти свет, когда мы видим какой то объект — мы регистрируем отраженный этим объектом во все стороны
свет, который отражает во все стороны каждая точка поверхности

Каждая точка поверхности отражает свет во все стороны!

Это крайне важный принцип, который нужно понять — через каждый кусочек пространства проходит целая мешанина различных волн в самых разных направлениях, но видим мы только то, что попадает к нам в глаз через зрачок.

Из всей мешанины волн в глаз/фотоаппарат попадает лишь маленький кусочек от волны, который проскочил через зрачок.

Когда мы поворачиваем голову, чтобы увидеть объект находящийся сбоку — в наш глаз начинают попадать кусочки волн, отраженных от этого объекта.

Эти волны всегда были тут
, просто они невидимы для глаза, пока не будут идти в него спереди.

По тому же принципу работает фотоаппарат/кинокамера — из всего многообразия волн проходящих во все стороны через пространство — фиксируется только часть, которая идет в одном направлении
— поэтому фотографии выглядят плоскими — это всего лишь малая часть изначальной информации

Голография

Теперь наконец можем перейти к принципу создания объемных снимков
, рассмотрим часть пространства, обведенную фиолетовым, представим что поставили перед объектом стекло.

Если бы нам удалось каким то образом заморозить/запомнить картину волн, проходящих через это стекло, а затем воспроизвести в точности все амплитуды, частоты и фазы
— тогда бы мы сохраняли не маленький зеленый кусочек от волны, который несет информацию только об одном направлении
, а целую картину всех волн, которая содержит информацию обо всех возможных углах обзора.

Если не видно разницы…

Если из стекла выходит точно такая же картина из волн, которые испускал объект на момент «запечатывания»
этой картины — визуально будет невозможно отличить такую «фотографию»
от реального объекта, причем объект будет виден под всеми углами так как восстановлена вся картина волн, проходивших через пространство

Камера видит только в одном направлении — так что для того чтобы зафиксировать весь фронт волны нам нужно сделать снимки во всех направлениях, а потом объединить их в одну объемную картину — на таком принципе основано 3D сканирование.

Такой метод съемки 3D объектов аналогичен FDM 3D печати пластиком, которые на самом деле печатают в 2D просто много много раз — на качественном уровне это «костыль»

Реализация

Дело за малым — осталось всего лишь придумать как запечатать в пространстве все радиоволны, которые через него проходят, а затем восстановить, тут я пожалуй не буду углубляться в технические детали — главное понять основной принцип. (Если будет интерес — есть возможность снять голограмму в лаборатории спектроскопии, тут много нюансов — так что это тема для следующей статьи).

Останавливаем свет

Проблема в том, что волны находятся в постоянном движении
. А если мы хотим зафиксировать картину в пространстве — мы должны прореагировать с каким то фоточувствительным материалом в течение некоторого времени и запечатываемая картина должна быть неподвижна на это время
.

Делая обычную фотографию — мы не останавливаем свет, мы вырезаем узкое направление вдоль которого экспонируем матрицу лучами с постоянной амплитудой, каждый из которых соединяет точку объекта и пиксель на матрице.

Стоячие волны

Мы хотим запечатлеть все направления разом
, и у нас нет глаза Агамото
, чтобы заморозить время — придется думать головой.

Хорошо что это уже сделал еще в 1947 году Денеш Габор
(тысяча девятьсот сорок седьмом году, Карл!). За что получил нобелевскую премию.

Суть в следующем — если сложить две волны с одинаковой частотой и разными направлениями, то в местах пересечения максимумов и минимумов этих волн возникнет стоячая волна
— виртуальная волна(так как световые волны друг на друга не действуют), которая является суммой двух бегущих волн одинаковой частоты. За счет этого можно засветить неподвижную картину из пересечений двух волн в фотопластинке.

Засвечивая одну пластинку тремя цветами опорных волн — красным синим и зеленым — мы получим полноцветную голограмму, не отличимую от оригинала.

Если теперь убрать предмет и посветить на пластинку опорной волной — из пластинки выйдет точная копия волн, которые создавал сканируемый предмет.

Технологические требования

Так как очень важно, чтобы частоты предметной и опорных волн были одинаковые — необходим невероятно стабильный источник света, чтобы стоячая волна оставалась неподвижной — при небольшом различии частот — волна начнет двигаться и голограмма смажется.

Зеленый свет

Такой источник существует — он называется лазер
. До изобретения лазера в 1960 году голография не имела коммерческого развития, для записи использовались газоразрядные лампы.

В 2009 году был изобретен первый в мире полупроводниковый зеленый лазер
(красный и синий уже были). До этого зеленые лазеры использовали удвоение частоты инфракрасного лазерного диода, пропущенного через нелинейный оптический кристалл, удваивающий частоту. Однако данная конструкция имеет крайне низкий кпд, высокую стоимость, сложность и т.д.

Изобретение полупроводникового зеленого лазера
дало зеленый свет разработке миниатюрных RGB лазерных проекторов
. Прошло уже 9 лет — вполне достаточное время для перехода технологии в промышленное использование- и сейчас мы начинаем наблюдать самых активных участников рынка, скоро будет еще больше классных и интересных продуктов

Разрешающая способность

Разрешающая способность записывающей пластинки должна быть невероятно высокой — ведь расстояние между засвечиваемыми узлами стоячей волны сравнимо с длинной волны света, а это ~600нм! То есть разрешающая способность как минимум 1666 мм^-1.

Если при фотографировании — каждой точке матрицы соответствует точка на объекте, то в голограмме — на каждую точку матрицы падает свет от всех точек
объекта, то есть каждая часть голограммы содержит информацию о всем объекте.

Выводы:

1. Принцип голографии был придуман полвека назад, но реализовать его на хорошем уровне не позволяло отсутствие технологий — в частности лазеров, материалов для записи
2. Даже используя обычные пластинки — создание голограммы достаточно тонкий и кропотливый процесс — сделать голографический полноцветный сканер и голографический экран с цифровым управлением в смартфоне — очень сильный вызов.
3. Даже возможность делать одну статическую голограмму со штатива(не говоря уже о записи голограммы «с рук») и отображать ее на революционном голографическом дисплее в форм факторе смартфона — уже будет достижением которое изменит целые индустрии.

P.S. Также голография используется в производстве процессоров и микроскопии, позволяя преодолеть дифракционный предел обычного фотошаблона.

UPD:
Спасибо за комментарий

Относительно недавно была статья про камеры и дисплеи светового поля, похоже, что RED как раз на этой основе и готовит свою новинку

Пошаговое руководство по созданию голограмм в классе

Кажется, что всякий раз, когда мы знакомим наших учащихся с новой технологией, они с нетерпением ждут ее. Быстрый темп развития технологий означает, что они постоянно сталкиваются с новыми идеями. Хотя их энтузиазм велик, он также может быть немного пугающим. Нам, педагогам, может быть не всегда удобно привносить эти новые идеи и процессы в наши классы.

Одним из проектов, который обязательно привлечет внимание ваших учеников, являются голограммы. Это звучит пугающе, но это вполне выполнимо для любого учителя рисования. Ваши дети будут впечатлены, и они будут в восторге! Керри Уоллер представила эту идею в своей презентации Art Ed Now 9.0005 6 уроков STEAM, которые понравятся вашим ученикам , и участники конференции были заинтригованы!

1.

Получите общее представление о процессе.

Первым шагом в этом проекте является получение базового понимания того, как работают голограммы. Хотя эти творения проще всего описать как голограммы, на самом деле они являются результатом эффекта Призрака Пеппера. Призрак Пеппера — это эффект иллюзии, который делает изображения похожими на голограммы или призраки. Это распространенная техника спецэффектов, используемая в театрах, парках развлечений, концертах и ​​музеях. Иллюзия становится возможной благодаря стеклу (или стеклянным поверхностям, таким как прозрачность) и свету. Благодаря лучевой оптике свет отражается и преломляется, создавая изображение, похожее на голограмму.

2. Создать проектор голографической пирамиды.

Чтобы начать этот проект, вашим учащимся нужно будет создать пирамидальные проекторы. Это прозрачные контейнеры в форме пирамиды, которые помогают отражать и преломлять свет. Этот шаг кажется сложным, но все, что вам нужно сделать, это запустить транспарант через копировальный аппарат.

1. Решите, будете ли вы отображать свою голограмму с помощью планшета или мобильного телефона.
2. Выберите соответствующий размер шаблона из загрузки.
3. Распечатайте нужный шаблон.
4. Скопируйте шаблон на прозрачную пленку, пропустив его через копировальный аппарат.
   Убедитесь, что ваш копировальный аппарат может работать с прозрачной пленкой! Если это невозможно, вы можете аккуратно обвести шаблон тонким перманентным маркером на прозрачной пленке. Используйте линейку, чтобы линии были точными.
5. Следуйте инструкциям в загружаемом файле, чтобы вырезать и собрать пирамидальный голографический проектор.

Если вы хотите продвинуть этот проект дальше и включить математику, ваши ученики могут создать свои собственные шаблоны, используя линейки.

3. Создайте образ.

Одним из самых крутых аспектов этого проекта является то, что проецируемые изображения могут быть созданы в цифровом или традиционном виде. Учащиеся могут создавать изображения в графической программе или на традиционных носителях, делать снимки и загружать их на устройство.

1. Начните с черного или темного фона.
   В результате проекция голограммы будет яркой и четкой.
2. Перед созданием изображения нарисуйте «x», чтобы разделить бумагу или экран.
   Если вы используете традиционные материалы, рисуйте слегка, так как позже вы захотите удалить «x».
3. Нарисуйте изображение в одном из четырех треугольных пространств.
4. Повторите то же изображение в трех оставшихся местах.
   Это отличная возможность обсудить симметрию. Если учащиеся используют текст, не забудьте попросить их писать в обратном порядке, так как изображение будет отражено.

Давайте рассмотрим 3 примера, каждый из которых создан по-своему.

Пример 1: Цифровое изображение

Учащиеся могут создать цифровое изображение в Photoshop или аналогичной программе, такой как Pixlr или Adobe Draw. Здесь вы можете видеть, что «x» был удален с изображения.

Пример 2: Цифровая анимация

Чтобы продвинуть процесс создания цифровых изображений на новый уровень, учащиеся могут анимировать свои изображения. Создание простой GIF-анимации создаст интересную проекцию.

Пример 3: традиционный рисунок или живопись

Помните, что изображения не обязательно создавать в цифровом виде. Используя лист черной плотной бумаги, учащиеся могут нарисовать или раскрасить изображение, используя те же настройки. Лучше всего подойдут материалы, контрастирующие с черной бумагой. Попробуйте использовать металлические маркеры, гелевые ручки или масляную пастель для достижения наилучших результатов.

4. Подарите свою голограмму

Для создания голографического эффекта необходимо иметь цифровое изображение или традиционный рисунок на планшете или смартфоне. Цифровое изображение можно передать на устройство, которое вы будете использовать для проецирования. Чтобы спроецировать традиционное изображение, просто сфотографируйте его. Голограмму лучше всего видно, если свет выключен. Поместите прозрачный проектор из шага 2 в центр изображения на устройстве и посмотрите на проектор сбоку. Изображение будет выглядеть так, как будто оно парит в центре проектора.

Если вы давно хотели попробовать проект, который реализует базовые технологии, объединяя математические и научные принципы, попробуйте этот! Ваши ученики будут вовлечены в процесс и создадут фантастические голограммы!

Вы когда-нибудь делали голограммы в своей художественной мастерской?

Какой ваш любимый низкотехнологичный проект в арт-комнате?

Журнальные статьи и подкасты представляют собой мнения участников профессионального образования и не
не обязательно представляют позицию Университета искусства образования (AOEU) или его
академические предложения. Авторы используют термины так, как о них чаще всего говорят
в рамках своего образовательного опыта.

Использование искусственного интеллекта для создания 3D-голограмм в режиме реального времени | MIT News

Несмотря на многолетнюю шумиху, гарнитуры виртуальной реальности еще не вытеснили экраны телевизоров или компьютеров в качестве популярных устройств для просмотра видео. Одна из причин: VR может заставить пользователей чувствовать себя плохо. Тошнота и усталость глаз могут возникнуть из-за того, что виртуальная реальность создает иллюзию 3D-просмотра, хотя на самом деле пользователь смотрит на 2D-дисплей с фиксированным расстоянием. Решение для лучшей 3D-визуализации может заключаться в технологии 60-летней давности, переделанной для цифрового мира: голограммах.

Голограммы обеспечивают исключительное трехмерное представление окружающего нас мира. Кроме того, они прекрасны. (Давай, посмотри на голографического голубя на своей карте Visa.) Голограммы предлагают смещающуюся перспективу в зависимости от положения зрителя и позволяют глазу регулировать глубину фокуса, чтобы попеременно фокусироваться на переднем и заднем планах.

Исследователи давно пытались создать компьютерные голограммы, но этот процесс традиционно требовал суперкомпьютера для обработки физических симуляций, что отнимает много времени и может давать далеко не фотореалистичные результаты. Исследователи Массачусетского технологического института разработали новый способ практически мгновенного создания голограмм, и этот метод, основанный на глубоком обучении, настолько эффективен, что его можно запустить на ноутбуке в мгновение ока, говорят исследователи.

«Раньше люди думали, что с существующим аппаратным обеспечением потребительского класса невозможно выполнять вычисления трехмерной голографии в реальном времени», — говорит Лян Ши, ведущий автор исследования и аспирант кафедры электротехники и компьютерных наук Массачусетского технологического института (EECS). ). «Часто говорят, что коммерчески доступные голографические дисплеи появятся через 10 лет, однако это заявление звучало уже несколько десятилетий».

Ши считает, что новый подход, который команда называет «тензорной голографией», наконец приблизит эту неуловимую 10-летнюю цель. Прогресс может способствовать проникновению голографии в такие области, как виртуальная реальность и 3D-печать.

Ши работал над исследованием, опубликованным сегодня в журнале Nature , вместе со своим советником и соавтором Войцехом Матусиком. Среди других соавторов — Бейхен Ли из EECS и Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института, а также бывшие исследователи Массачусетского технологического института Чангил Ким (сейчас работает в Facebook) и Петр Келлнхофер (сейчас работает в Стэнфордском университете).

В поисках лучшего 3D

Типичная фотография, сделанная объективом, кодирует яркость каждой световой волны — фотография может точно воспроизводить цвета сцены, но в конечном итоге дает плоское изображение.

Напротив, голограмма кодирует как яркость, так и фазу каждой световой волны. Эта комбинация обеспечивает более точное изображение параллакса и глубины сцены. Таким образом, в то время как фотография «Водяных лилий» Моне может подчеркнуть цветовую гамму картины, голограмма может оживить работу, передавая уникальную трехмерную текстуру каждого мазка кисти. Но, несмотря на их реалистичность, создавать голограммы и делиться ими непросто.

Первые голограммы, разработанные в середине 1900-х годов, записывались оптическим способом. Это потребовало разделения лазерного луча, при этом половина луча использовалась для освещения объекта, а другая половина использовалась в качестве эталона для фазы световых волн. Эта ссылка создает уникальное ощущение глубины голограммы. Полученные изображения были статичными, поэтому они не могли зафиксировать движение. И они были только в печатном виде, что затрудняло их воспроизведение и распространение.

Компьютерная голография позволяет обойти эти проблемы, имитируя оптическую установку. Но этот процесс может быть вычислительным утомлением. «Поскольку каждая точка сцены имеет разную глубину, вы не можете применять одни и те же операции ко всем из них», — говорит Ши. «Это значительно увеличивает сложность». Направление кластерного суперкомпьютера для запуска этих физических симуляций может занять секунды или минуты для одного голографического изображения. Кроме того, существующие алгоритмы не моделируют окклюзию с фотореалистичной точностью. Поэтому команда Ши выбрала другой подход: позволить компьютеру обучать физику самому себе.

Они использовали глубокое обучение для ускорения компьютерной голографии, что позволило создавать голограммы в реальном времени. Команда разработала сверточную нейронную сеть — метод обработки, который использует цепочку обучаемых тензоров, чтобы примерно имитировать то, как люди обрабатывают визуальную информацию. Для обучения нейронной сети обычно требуется большой высококачественный набор данных, которого раньше не существовало для 3D-голограмм.

Команда создала специальную базу данных из 4000 пар компьютерных изображений. Каждая пара сопоставляла изображение, включая информацию о цвете и глубине для каждого пикселя, с соответствующей голограммой. Для создания голограмм в новой базе данных исследователи использовали сцены со сложными и переменными формами и цветами, с равномерным распределением глубины пикселей от фона к переднему плану и с новым набором физических вычислений для обработки окклюзии. Такой подход привел к фотореалистичным обучающим данным. Далее алгоритм заработал.

Изучая каждую пару изображений, тензорная сеть настраивала параметры собственных вычислений, последовательно улучшая свою способность создавать голограммы. Полностью оптимизированная сеть работала на несколько порядков быстрее, чем расчеты, основанные на физике. Такая эффективность удивила саму команду.

«Мы поражены тем, насколько хорошо он работает, — говорит Матусик. Всего за миллисекунды тензорная голография может создавать голограммы из изображений с информацией о глубине, которая предоставляется типичными изображениями, сгенерированными компьютером, и может быть рассчитана с помощью многокамерной установки или датчика LiDAR (оба являются стандартными для некоторых новых смартфонов). Это достижение прокладывает путь к трехмерной голографии в реальном времени. Более того, для компактной тензорной сети требуется менее 1 МБ памяти. «Это ничтожно мало, учитывая десятки и сотни гигабайт, доступные на последнем сотовом телефоне», — говорит он.

Исследование «показывает, что настоящие трехмерные голографические дисплеи практичны лишь при умеренных вычислительных требованиях», — говорит Джоэл Коллин, главный оптический архитектор Microsoft, не участвовавший в исследовании. Он добавляет, что «эта статья демонстрирует заметное улучшение качества изображения по сравнению с предыдущей работой», что «добавит реализма и комфорта зрителю». Коллин также намекает на возможность того, что голографические дисплеи, подобные этому, могут даже быть настроены в соответствии с офтальмологическими рецептами зрителя. «Голографические дисплеи могут корректировать аберрации в глазах. Это позволяет отображать изображение на дисплее более четко, чем то, что пользователь может видеть в контактных линзах или очках, которые исправляют только аберрации низкого порядка, такие как фокусировка и астигматизм».

«Значительный скачок»

3D-голография в реальном времени улучшит множество систем, от виртуальной реальности до 3D-печати. Команда говорит, что новая система может помочь зрителям виртуальной реальности погрузиться в более реалистичные пейзажи, устраняя при этом нагрузку на глаза и другие побочные эффекты длительного использования виртуальной реальности. Эту технологию можно легко развернуть на дисплеях, которые модулируют фазу световых волн. В настоящее время самые доступные дисплеи потребительского уровня модулируют только яркость, хотя стоимость дисплеев с фазовой модуляцией упадет, если они будут широко распространены.

Трехмерная голография также может способствовать развитию объемной 3D-печати, говорят исследователи. Эта технология может оказаться более быстрой и точной, чем традиционная послойная 3D-печать, поскольку объемная 3D-печать позволяет одновременно проецировать весь 3D-шаблон. Другие области применения включают микроскопию, визуализацию медицинских данных и дизайн поверхностей с уникальными оптическими свойствами.

«Это значительный скачок, который может полностью изменить отношение людей к голографии», — говорит Матусик. «Мы чувствуем, что нейронные сети были созданы для этой задачи».

Работа частично поддержана Sony.

Как сделать 3D-голограмму, которая действительно работает

В S1T2 мы всегда делимся друг с другом новыми технологиями и разработками, чтобы помогать и вдохновлять нас на работу. Иногда это приводит к личным проектам и R&D на работе. Несмотря на то, что моя должность ведущего аниматора, у меня всегда есть возможность поделиться идеями и дизайном, чтобы мои творческие соки текли.

Как следует из названия, этот пост будет о моих исследованиях голограмм, о том, как я научился делать трехмерные голограммы и о том, как личные научно-исследовательские проекты могут привести к чему-то большему.

Краткий обзор того, чего могут достичь личные исследования и разработки.

Шаг 1: Сбор ингредиентов

Во-первых, несмотря на то, что есть несколько способов сделать трехмерную голограмму, технология все еще не разработана (даже несмотря на то, что головект кажется хорошим шагом). Вся причина использования голограмм заключается в том, чтобы воспроизвести реальную жизнь — представьте, что у вас на ладони настоящий самолет или вы разговариваете со своими родителями по всему миру в натуральную величину. Но реальные голограммы сегодня слишком низкого качества для достижения этой цели.

Большинство людей, как правило, используют несколько техник, чтобы обманом заставить зрительный зал создать иллюзию голограммы. Существуют различные способы создания этой иллюзии, такие как проекция на воду, на плотность воздуха или дыма, отображение светового поля и тот, над которым я работаю — техника Призрака Пеппера (см. ниже).

Голограммы прошли долгий путь с тех пор, как Джованни да Фонтана использовал их в 1420 году.

Так что же такое техника Призрака Пеппера? Это способ создания проекции путем отражения прозрачных поверхностей под углом 45 градусов и создания фантомной голограммы, не видя реального сплошного экрана или источника. Эта техника использовалась в сценических представлениях и концертах с конца 1400-х годов. Но 45-градусный экран работает только спереди и не показывает боковой или задний угол фактического изображения. Вот почему я начал искать оборудование, которое могло бы улучшить технику Pepper’s Ghost. Я нашел самодельный способ сделать проекцию пирамиды для мобильных устройств, которая позволила бы мне проецировать голографический контент со всех сторон.

Будучи большим ботаником, я хотел сделать 3D-голограмму наподобие ховерборда из «Назад в будущее» или стола с голограммой в «Тысячелетнем соколе» из «Звездных войн». Но для этого мне нужно нечто большее, чем одномерное представление. Поэтому я выделил время после работы, чтобы протестировать несколько голограммных проекций.

Серьезно, кто не хочет голографический стол из «Звездных войн»?

Шаг 2: Разделка мяса + приготовление пищи

После того, как вы провели исследование, пришло время сделать 3D-голограмму! Я всегда верю в то, что нужно разбирать исследования, чтобы найти лучшие части, собирать их и тестировать снова и снова, пока не получу результат, которым я доволен. Для меня речь шла о тестировании чего-то, что не будет стоить мне слишком дорого (это были личные исследования и разработки), но при этом будет эффективным. Кто бы мог подумать, что создание 3D-голограммы в свободное время приведет к созданию реального проекта для ВВС.

Три больших совета, которые я усвоил: точность сторон,  безопасная зона и настройка сцены. (Черт возьми, я поэт!)

Точность сторон

Обо всем по порядку… Не ленитесь, просто сделайте это в 3D-программе.

Одна вещь, которую я заметил, заключалась в том, что большинство ресурсов, которые я нашел в Интернете о том, как сделать 3D-голограмму, используют только одну анимацию и дублируют ее со всех сторон, 4 раза… Почему?????!!! Это создает иллюзию объекта, парящего в воздухе, но не создает иллюзию истинного 3D-объект .

Плохое (слева) и хорошее (справа).

Вместо этого я обнаружил, что лучший способ сделать 3D-голограмму 3D-объекта — это создать объект в 3D-пространстве с помощью программного обеспечения для 3D. То, как я это настроил, было основано на проекции пирамиды. Я установил четыре ракурса камеры с одинаковым расстоянием и объективом, чтобы каждая камера соответствовала истинной стороне 3D-объекта. Это означает, что изображения будут отображаться с большей глубиной и размерами, создавая более правдоподобную голограмму в трехмерном пространстве.

Зона безопасности

Помните в Motion Graphics 101, когда у нас были безопасные зоны для титров и графики для видео? У нас то же самое при создании 3D-голограммы. Несмотря на то, что проекция пирамиды может помочь вам видеть под любым углом, она по-прежнему имеет ограничения по пространству, которое вы можете использовать. Без ограничения кадров графика будет перетекать на другую сторону пирамиды или вообще не проецироваться. После долгих исследований и разработок я остановился на файле проекта C4D, который ограничивает область анимации и рендеринга, чтобы убедиться, что графика каждой стороны не мешает восприятию.

R&D — это нарушение всех правил, а затем создание новых.

Настройка сцены

Даже если у вас есть 4 стороны, которые безопасно отрисовываются в пирамиде, есть еще одна вещь, которую нужно учитывать: как сделать вашу 3D-голограмму максимально реалистичной. Рендеринг анимации на черном фоне позволил мне реализовать технику ореолов, чтобы анимация казалась плавающей при отражении на пирамидальном проекторе.

Самолет-восприятие: показ голографического самолета внутри реального самолета.

Самым сложным было учесть множество аспектов места, где будет просматриваться голограмма. На голограмму может повлиять что угодно, например, яркость комнаты, материал стекла, шумность фонового пространства, а также размер проектора.

В рамках проекта Airforce мы сделали на заказ большой проектор, чтобы голограмма была видна в любом месте, поскольку ее можно было показывать как в ярко освещенных местах, так и внутри самолета для авиашоу на Авалоне. Для этого же проекта нам также пришлось сделать небольшой подарок после шоу, чтобы люди дома могли посмотреть эту мини-голограмму со своего мобильного телефона.