Hologrāfisks video jūsu mājām

Tumšā telpā gaitenī no Maikla Bova biroja MIT Media Lab atrodas aparāts ar baltu ekrānu kompaktdiska dārgakmeņu kastītes izmērā. Kad Bovs apsēžas krēslā pretī iekārtai un pagriež slēdzi, šķiet, ka cilvēka ribu būra attēls izlec dažas collas aiz ekrāna. Attēlu veido Mark II, 14 gadus veca hologrāfiska video sistēma, kas aizņem lielāko daļu telpas. Taču tā spilgtums ir viens no iedvesmas avotiem paša Bove projektam: ieviest 3-D video displejus patērētāju un medicīnas tirgos.

Apgaismojošie attēli: Maikls Bove rokās tur tējas tases hologrammu.

Bove jauno sistēmu, ko sauc par Mark III, ir plānots pabeigt līdz vasaras beigām. Tas var darboties standarta datorā ar grafisko karti, un tas būs pietiekami mazs, lai ietilptu uz galda. (Turpretim agrākai Mark II versijai bija nepieciešami veseli datoru plaukti.) Lai gan Bovem vēl nav neviena ražošanas partnera, viņš prognozē, ka produkta, kura pamatā ir Mark III dizains, izgatavošana izmaksātu tikai pāris simtus dolāru un varētu kļūst par standartu ārstu kabinetos, lai skatītu magnētiskās rezonanses attēlus un datortomogrāfijas izmeklējumus 3-D detaļās. Tas būtu arī spēlētāju un tehnoloģiju entuziastu cenu diapazonā.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2007. gada jūlija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Hologrāfiskā video izstrāde MIT aizsākās 1980. gadu beigās, kad pētnieki izveidoja Mark I — koncepcijas pierādījumu sistēmu ar zemas izšķirtspējas displeju. Taču Markam I un Markam II bija lemts nekad nepamest laboratoriju. Bove saka, ka tie bija skaļi, smalki un vispārēji sāpēja kakls. Un, lai gan daudzi pētnieki ASV, Japānā, Korejā un Apvienotajā Karalistē ir ieguldījuši laiku un naudu hologrāfiskajā video, neviens vēl nav atradis veidu, kā izveidot kompaktu, lētu un viegli lietojamu sistēmu.

2004. gadā Bove, kurš ir MIT Consumer Electronics Lab vadītājs, sāka pētīt iespēju padarīt hologrāfisku video praktisku patērētājiem. Viņš saka, ka, pateicoties arvien jaudīgākiem datoriem, maziem, īpaši spilgtiem lāzeriem un citām kompaktām optoelektroniskām ierīcēm, patērētājiem draudzīga sistēma tagad ir sasniedzama. Un, viņš saka, ir arvien vairāk 3-D informācijas, kas izplatās un ko var viegli projicēt hologrāfiski. Piemēram, daudzas videospēles tagad ir balstītas uz izsmalcinātiem virtuālās pasaules 3-D modeļiem — modeļiem, kas ir jāizlīdzina datoru vai spēļu iekārtu 2-D ekrāniem. Tāpat 3-D dati slimnīcu lielajos magnētiskās rezonanses attēlu un datortomogrāfijas attēlu krātuvēs ir jāatveido kā 2-D šķērsgriezumi, lai ārsti un pacienti tos varētu interpretēt.

Multivide

• Skatiet demonstrāciju par optisko iestatījumu, kas rada 3-D video.

Šķiet, ka Media Lab video hologrammas peld virs matēta stikla gabala. Elektroniskā ierīce aiz stikla, ko sauc par gaismas modulatoru, atveido traucējumu modeļus, kas kodē informāciju par attēlā redzamo objektu. Lāzera gaisma, kas ietriecas modulatorā, izkliedējas tāpat kā tad, ja tā atstarotos no objekta dažādos leņķos.

Hologrāfisks video sākas ar kāda kustīga objekta vai ainas aprēķinātu 3-D modeli. Var uzskatīt, ka šim modelim uz tā virsmas ir daudz punktu dažādos dziļumos, kas laika gaitā mainās, saka Bove. Lai padarītu šo modeli hologrāfisku, datoram ir jāizdomā gaismas intensitāte, kas atstarotos no katra objekta punkta līdz vietai, kur būs skatītāja acis. Jums ir jāizveido difrakcijas modelis, kas rekonstruē visas dažādās intensitātes visos dažādos leņķos, saka Bove. Viņš atklāja, ka mūsdienu personālajos datoros esošās grafikas mikroshēmas spēj veikt šāda veida 3-D renderēšanu, aprēķināt difrakcijas modeļus un apvienot tos vienā video izvadē.

Kad aprēķins ir pabeigts, izvade tiek ievadīta gaismas modulatorā. Bove saka, ka jauna modulatora ieviešana ir galvenais iemesls, kāpēc viņš un viņa komanda ir spējuši samazināt hologrāfisko iestatījumu. Modulators ir lēta ierīce, kas pielāgota izmantošanai telekomunikācijās; Daniels Smalley, Bove laboratorijas absolvents, pārveidoja tās sastāvdaļas, optimizējot tās, lai pārveidotu elektriskos signālus hologrāfiskos modeļos. Iepriekšējās hologrāfiskās sistēmās tika izmantoti līdz pat 18 atsevišķiem modulatoriem, kas bija izgatavoti no dārgiem materiāliem un aizņēma daudz vietas. Jaunā ierīce, saka Bove, ir aptuveni uz pusi mazāka par pastmarku. Tas ir ātrs un var uzņemt lielu datu apjomu, ļaujot veidot augstas izšķirtspējas hologrammas.

Kad gaisma no lāzera vai lāzeru komplekta nonāk modulatorā, tā tiek pārveidota par virkni difrakcijas rakstu, ko veido un fokusē vairākas lēcas un spoguļi, pirms tie sasniedz ekrānu. Viena no jaunā modulatora priekšrocībām, skaidro Bove, ir tā, ka tas ļauj pētniekiem izvairīties no apjomīga rotējoša spoguļa izmantošanas, kas iepriekšējiem iestatījumiem bija vajadzīgs, lai hologrāfiskā aina nenovirzītos horizontāli. Viņš saka, ka šis spogulis bija divu agrīno [hologrāfisko] video displeja paaudžu posts. Tagad, kad tas ir novērsts, Kvins Smitviks, laboratorijas postdoc, ir izdomājis, kā saīsināt un salocīt sistēmas optisko ceļu, lai nepieciešamie komponenti ietilptu apmēram pusmetru garā telpā.

Pašlaik Mark III izmanto gāzes lāzeru, kas atrodas pēdu garā caurulē. Bet galīgajā versijā tas izmantos pusvadītāju lāzeru, kas ir tikpat mazs kā pastmarka. Bove saka, ka sistēma projicēs monohromatisku video sižetu, kas ir aptuveni momentuzņēmuma fotoattēla lielumā un kam būs standarta televīzijas attēla izšķirtspēja.

Apzinoties, ka šāda veida displejs to neizraisīs patērētāju lietojumprogrammās, Bove un viņa komanda ir izstrādājuši nākamās paaudzes sistēmas Mark IV plānus. Mark IV izmantos jaudīgu sarkanu, zilu un zaļu pusvadītāju lāzeru komplektu, lai pilnkrāsu video spīdētu datora monitora izmēra ekrānā. Prototips varētu būt gatavs tuvāko pāris gadu laikā.

Tirgus, protams, noteiks, cik ātri (ja vispār) hologrāfiskais video nonāks dzīvojamās istabās vai ārsta kabinetos. Tomēr, ja viss noritēs labi, tas varētu sniegt ārstiem labāku logu ķermenī, ļaut zinātniekiem vizualizēt datus precīzāk un palīdzēt spēlētājiem dziļāk iegremdēties virtuālajās pasaulēs.

paslēpties