Голография, которая является высшей технологией отображения - это метод, в котором сложный трехмерный объект может быть воспроизведен с плоского двухмерного экрана. Принято считать, что голография в реальном времени - это новое искусство и наука визуализации быстро изменяющихся во времени трехмерных объектов.

 

Свет — это волновой процесс. Таким образом кроме амплитуды на фотопластинке можно регистрировать еще и фазу света. Чтобы записать голограмму, нужно разделить пучок света на две части, предметную и опорную волну, и зафиксировать их интерференцию, т. е. взаимное увеличение или уменьшение результирующей амплитуды двух или нескольких волн при их наложении друг на друга. Но это было трудно сделать до того, как появился хороший источник света — лазер. Лазер обладает свойством предсказуемости не только амплитуды, но и фазы. Именно его применение позволило записывать голограммы.

 

На экспонированной таким образом и проявленной пластинке отсутствует какое-либо изображение, однако его в зашифрованном виде содержит система интерференционных полос, и, если голограмму просветить как диапозитив лазерным светом той же частоты, что была использована при записи, возникнет «восстановленная голограмма» – объемное изображение снятого предмета, словно висящего в пространстве. Меняя точку наблюдения, можно заглянуть за предметы на первом плане и увидеть детали, ранее скрытые от взгляда, Свет, проходя сквозь систему черно-белых полос голограммы воспроизводит волновой фронт, исходивший от снятого предмета.

 

 

Важным аспектом является то, как следует обрабатывать огромные объемы данных для эффективного создания, хранения и передачи информации, поскольку голограмма значительно отличается от обычного естественного изображения и видео.

 

Запись цифровых голограмм с высоким разрешением затруднена. Для выполнения таких операций необходимы специализированные достаточно сложные и дорогие оптические установки. Кроме того, размер записываемых объектов ограничен.

 

Компьютерная голография требует гораздо больше вычислений, чем классический процесс получения изображения по модели: каждая точка объекта потенциально может повлиять на каждый пиксель голограммы. Большое количество точек объекта, а, соответственно, пикселей в сочетании с большим разрешением голограммы является слишком сложным для вычисления методом перебора.

 

Для цифровых голограмм необходимы новые технологии преобразования и кодирования. Стандартные кодеки, такие как JPEG и MPEG, предназначены исключительно для естественной фотографии и видео, но плохо работают с голографическим контентом, поэтому необходимо применять новые преобразования и методы оценки и компенсации движения.

 

Все проблемы, описанные выше, дополнительно осложняются большой вычислительной нагрузкой и пропускной способностью памяти, связанной с реализацией систем динамического цифрового голографического отображения с широким углом обзора.

 

Прорывная технология Samsung

 

Команда из Samsung увеличила угол обзора для голографического видео в 30 раз, используя подсветку, которая может направлять голограмму на наблюдателя, находящегося за пределами исходного угла обзора. Глаз не устает, и можно наблюдать 3D изображение как реальный объект.

 

Прототип нового голографического видеодисплея, Samsung
Прототип нового голографического видеодисплея с тонкой панелью от исследователей Samsung и их коллег. Общая толщина частей дисплея (справа) составляет всего 1 сантиметр. (Источник: Nature.)
 

Исследователи Samsung и их коллеги утверждают, что тонкий голографический дисплей однажды сможет отображать 3D-видео 4K на мобильных устройствах, а также на бытовой и офисной электронике. Однако, создание коммерчески жизнеспособного голографического видеодисплея оказалось сложной задачей по ряду причин.

 

Во-первых, в то время как статические голограммы могут кодировать значительный объем данных на светочувствительных пленках, в результате чего получаются большие изображения, которые можно просматривать под широким диапазоном углов, голографические видеодисплеи ограничены размерами пикселей и их количеством. Поэтому они часто ограничиваются небольшими изображениями или узкими углами обзора.

 

Другой проблемой была проблема получения света, который сможет создать голограмму и обеспечивать согласованность нескольких колебательных или волновых процессов, необходимых для голографического видеодисплея.

Голографическое устройство Samsung
Голографическое устройство Samsung 3D нового поколения имеет небольшую толщину и включает в себя модулятор света, призматические линзы и видеопроцессор, который выполняет 140 миллиардов операций в секунду, создавая анимацию с разрешением 4K при 30 кадрах в секунду.
 

Ключевой особенностью нового дисплея является специальная подсветка, оснащенная приспособлением для отклонения специальных световых лучей, исходящих от лазерных диодов. Это увеличило угол обзора дисплея в 30 раз без увеличения количества необходимых пикселей. Более того, вместо использования громоздкой линзы для сбора рассеянного света от пикселей дисплея, исследователи использовали относительно тонкую геометрическую фазовую линзу. В результате, по словам исследователей, толщина оптических компонентов дисплея составляет всего 1 сантиметр.

 

В целом размер дисплея прототипа составляет 10,1 дюйма с углом обзора 15 градусов при расстоянии обзора 1 метр. В устройстве применен однокристальный голографический видеопроцессор, который может выполнять около 140 миллиардов операций в секунду для создания цветных голографических изображений с разрешением 4K со скоростью 30 кадров в секунду.

 

Исследователи отмечают, что их голографический видеопроцессор может применяться для встраивания в смартфоны. Сейчас они работают над уменьшением общего размера системы, чтобы сделать ее пригодной для мобильных телефонов.

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!