Наблюдение формируемого голограммой изображения
В наше время для чтения голограмм начинает использоваться особое устройство — голографический проектор. Он позволяет преобразовать картинку из двух- в трехмерную. Однако для того чтобы просматривать простые голограммы, голографический проектор вовсе не требуется. Вкратце расскажем о том, как рассматривать такие изображения.
Чтобы наблюдать формируемое простейшей голограммой изображение, нужно поместить ее примерно на расстоянии 1 метра от глаза. Сквозь дифракционную решетку нужно смотреть в том направлении, в котором плоские волны (восстановленные) выходят из нее. Так как именно плоские волны попадают в глаз наблюдателя, голографическое изображение также является плоским. Оно предстает перед нами будто «глухая стена», которую равномерно освещает свет, имеющий тот же цвет, что и соответствующее лазерное излучение. Так как специфических признаков эта «стена» лишена, невозможно определить, насколько далеко она находится. Кажется, будто смотришь на расположенную в бесконечности протяженную стену, но при этом видишь лишь ее часть, которую удается разглядеть сквозь небольшое «окно», то есть голограмму. Следовательно, голограмма – это равномерно светящаяся поверхность, на которой мы не замечаем ничего достойного внимания.
Дифракционная решетка (голограмма) позволяет нам наблюдать несколько простейших эффектов. Их можно продемонстрировать и с использованием голограмм иного типа. Проходя сквозь дифракционную решетку, пучок света расщепляется, формируются два новых пучка. С помощью пучков лазерного излучения можно освещать любую дифракционную решетку. При этом излучение должно отличаться цветом от использованного при ее записи. Угол изгиба пучка цвета зависит от того, какой цвет он имеет. Если он красный (самый длинноволновой), то такой пучок изгибается под большим углом, нежели пучок синего цвета, который имеет наименьшую длину волны.
Сквозь дифракционную решетку можно пропустить смесь всех цветов, то есть белый. В этом случае каждая цветовая компонента этой голограммы искривляется под своим собственным углом. На выходе формируется спектр, аналогичный создаваемому призмой.
История изучения голографии
Объемное изображение, получаемое в результате преломления лучей, начало изучаться относительно недавно. Однако мы уже можем говорить о существовании истории его изучения. Деннис Габор, английский ученый, в 1948 году впервые определил, что такое голография. Это открытие было очень важным, но его большое значение в то время не было еще очевидным. Работавшие в 1950-е годы исследователи страдали от отсутствия источника света, обладающего когерентностью, – очень важным свойством для развития голографии. Первый лазер был изготовлен в 1960 году. С помощью этого прибора можно получить свет, имеющий достаточную когерентность. Юрис Упатниекс и Иммет Лейт, американские ученые, использовали его для создания первых голограмм. С их помощью получались трехмерные изображения предметов.
В последующие годы исследования продолжались. Сотни научных статей, в которых изучалось понятие о голографии, с тех пор были опубликованы, а также издано множество книг, посвященных этому методу. Однако эти труды адресованы специалистам, а не широкому читателю. В данной статье мы постараемся рассказать обо всем доступным языком.
Что такое голограмма
Для примера рассмотрим лазерную голографию, которая является способом записи или регистрации информации, основанном на интерференции света. Именно интерференция, созданная лазерным светом и запечатленная на фотографической пластине, создаёт картину, которую мы называем голограммой. Записанные на голограмме, в виде интерференционного узора световые волны при их восстановлении, создают полную иллюзию существования объекта.
В основе голограммы лежит интерференция, которая возникает в результате наложения двух или более волн. Если, например, бросить в пруд камешек – мы увидим расходящиеся круги, которые будут содержать в себе всю информацию об этом камешке. Если бросить два камешка, то расходящихся волн будет гораздо больше.
Возникающая при этом сложная картина наложенных друг на друга волн называется интерференционной. И создавать её могут любые волны, в том числе радиоволны и лазерный луч.
Для получения голограммы лазерный луч пропускается через специальное оптическое устройство – расщепитель, в результате образуется два луча, исходящие из одного и того же источника.
Первый луч направляется зеркалом на фотографическую пленку, а второй луч – используется для освещения фотографируемого объекта. Когда свет отражается от объекта – он попадает на ту же фотографическую плёнку, куда направлен первый луч. Когда два луча встречаются на пластине – возникает интерференционная картина, которая и является голографической записью.
Голографическая картина выглядит как бессмысленное чередование светлых и темных линий, совершенно не похожих на исходный объект. Для того, чтобы воспроизвести скрытую в голограмме картинку, нужно осветить снимок лазерным лучом, таким же, как при создании голограммы. Только тогда появляется трёхмерное голографическое изображение этого предмета.
И по мнению Дэвида Бома именно таким объемным голографическим изображением является наш материальный мир. Тогда возникает много вопросов: каким образом мы ощущаем предметы, почему мы их видим, и как устроена материя?
Что такое голография
С изобретением фотоаппарата у нас появилась возможность запечатлеть момент точнее, чем это может сделать профессиональный художник. В свое время эта технология произвела настоящий фурор, но даже у нее есть существенные ограничения. Насколько бы точной ни была картинка, изображение все равно остается двухмерным.
Голография — это следующая ступень регистрации визуальной информации, позволяющая записывать и воспроизводить уже трехмерные изображения. Голограммы объемны, а потому куда больше похожи на реальные объекты, чем фотографии. Сейчас для их создания используются голографические проекторы… Впрочем, обо всем по порядку.
Септонное поле
Этот фантомный эффект объясняется тем, что в основе всех процессов и явлений в этом мире лежит информационное поле — септонное поле, как называли его в древности.
Это общее универсальное поле, благодаря которому происходит все фундаментальные взаимодействия в материальном мире. собственное септонное и поле присуще как объектам макромира, так и объектом микромира и знание об этом является ключевым для понимания материального мира.
Уникальной структурой септонного поля и его наименьшей составляющей является septon, который состоит из 6-ти перегородок. В древности их называли антипод отражения или дымящиеся зеркала. Ассоциативно их можно сравнить со своеобразными микро-голографическими объектами, которые существуют исключительно благодаря силе Аллата – уникальной силе, которая исходит из Духовного Мира.
Таким образом, через септонное поле, за счёт божественных сил Аллата проявляется и существует этот иллюзорный материальный мир.
Таким образом, мы узнали, что наша Вселенная – это многомерный голографический каркас, который содержит в себе информацию обо всех объектах и явлениях в виде интерференционной записи.
Во втором измерении, благодаря септонному полю, эта информация отображается в пространстве и создаются условия для формирования материи. Благодаря частичкам По мы наблюдаем материальный мир.
А самое главное – мы определили, что вся материальная Вселенная существует благодаря божественным силам Аллата – первичной энергии из Духовного Мира.
Всё это подтверждает, что наш мир – иллюзия или голограмма.
Что такое голограмма
Голограмма — это оптический клон объекта. В отличие от фотографии, голограмма трехмерна, так как фиксирует объем объекта и изменение перспективы при взгляде с разных углов.
Голограмму часто путают с 3D–изображением. Но 3D-изображение выглядит объемно только с одной точки обзора, а голограмма — с любой. Голограммы и 3D-изображения создаются принципиально по-разному: для получения 3D-картинки готовят два изображения (для правого и левого глаза) и соединяют их. Благодаря стереоэффекту мозг воспринимает такое изображение как объемное. А голограммы создают, записывая с помощью лазера структуру отраженной от объекта волны (ее амплитуду и фазу). Этот метод называется «голография» (переводится с древнегреческого как «пишу всё»).
В фантастических фильмах вроде «Звездных войн» или «Железного человека» голограммы выглядят как трехмерные изображения человека или предмета, видимые невооруженным глазом, с которыми можно взаимодействовать. Несмотря на то, что в кино мы давно привыкли к ним, в реальности их еще не существует. Но пока ученые активно работают в этом направлении, существуют технологии, «имитирующие» голограммы. С помощью одной из таких оптических иллюзий, называемой «Призрак Пеппера» мир увидел выступления «воскресших» Тупака Шакура, Майкла Джексона и Роя Орбисона. В повседневной жизни голограммы — переливающиеся объемные изображения — можно увидеть на некоторых купюрах, кредитных картах и документах (например, на заграничном паспорте нового образца и трудовой книжке), а также на многих товарах и акцизных марках.
Индустрия 4.0
Моральный кодекс: этично ли «воскрешать» актеров с помощью технологий
Что же такое голограмма
В двух словах: Голограмма – объемное изображение, воспроизводящее 3D – модель объекта. Создается такое изображение с помощью лазера. Голограмма даёт ощущение трёхмерности объекта, который на самом деле является объемной картинкой.
Такой объект можно будет детально рассмотреть, он будет иметь чёткость и глубину, недоступную при использовании других 3D — технологий.
Принцип записи голограммы на носитель таков: она производится путём сложения двух волн, полученных при разделении лазерного луча. Одна из этих волн – «опорная» — идет от самого источника, а вторая отражается от предмета записи.
В поле действия луча также помещают специальную фотопластинку, на которой проявляется картина полос потемнения, соответствующая картине интерференции в данной области пространства.
В итоге свет от пластинки будет отражаться (с необходимой точностью) так же, как отражался бы от предмета записи, что позволит нам увидеть его трёхмерную модель.
Подобное происходит с обыкновенной фотопленкой, но в нашем случае нет необходимости печатать изображение на бумаге — достаточно будет снова осветить пластинку волной необходимой длины, и мы снова увидим изображение объекта.
Технология создания голографического изображения была создана больше половины столетия назад, в 1947, но качественная реализация голограммы появилась лишь 19 лет спустя благодаря изобретению лазера.
Её создатель, Дэннис Габор за своё открытие получил в 1971 году Нобелевскую премию. А в 1977 году Ллойдом Кроссом была создана так называемая «мультиплексная голограмма», или просто изображение в 3D формате.
С открытием новых голографических технологий качество голограмм улучшилось, а их размеры перестали ограничиваться длинной когерентности лазера, но наиболее реалистичными по-прежнему являются голограммы, созданные по старым методам.
Главной проблемой при записи голограмм на носители по-прежнему является то, что они несут в себе крайне высокий коэффициент информации. Высококачественные голограммы традиционно создаются на пластинках из бромида серебра.
Ещё большей разрешающей способности можно достичь, пользуясь пластинкой из бихромированной желатины – пластинка такого состава преобразует в трёхмерное изображение до 90% попадающего на него света, что позволяет создавать чёткие и реалистичные голограммы.
Существуют и более современные технологии, например, запись на основе кристаллов. Новейшей из них является создание голографических фотополимерных материалов, наносимых на специальную подложку.
Они позволяют уменьшить стоимость и громоздкость голограммы, но проигрывают кристаллическим в максимальной вместимости информации.
На сегодняшний день создание небольшой голограммы доступно каждому – достаточно иметь неподвижно закреплённый лазер, фотопластинку и объект, изображение которого появится на пластинке.
С другой стороны, для этого уже существует выпущенный в 2014 году смартфон «Takee 1», создающий голографические 3D – изображения, которые можно просматривать без очков.
Цифровая голография
С 2009 года развивается новое направление голографии: цифровая голография. Благодаря достижениям в области цифровых фотоаппаратов и компьютеров, теперь можно записывать голограмму на цифровую камеру и реконструировать объект в цифровом виде, моделируя процесс освещения голограммы с помощью «волны».
Эта идея была впервые предложена в 1967 году Дж. У. Гудманом и Р. У. Лоуренсом в статье « Формирование цифрового изображения из голограмм с электронным детектированием» . Они по-прежнему записали голограмму на фотопластинку, но сделали цифровой образец, чтобы реконструировать объект в цифровом виде. Полная цифровая голография в смысле записи и реконструкции была впервые выполнена O. Coquoz et al. (O. Coquoz et al., Численная реконструкция изображений с эндоскопических голограмм, представленная на 14- й ежегодной международной конференции IEEE — EMBS, Париж, IEEE, стр. 338-339, 1992), затем У. Шнарс и У. Jüptner в 1994 году, когда они представили камеру CCD в качестве носителя записи. В 1999 году Cuche et al. применил цифровую голографию к микроскопии и продемонстрировал, что с одной цифровой голограммы можно измерить количественные значения амплитуды и фазы волны с латеральным разрешением порядка микрона (аналогично классической микроскопии) и особенно с помощью осевое разрешение порядка нанометра в профилометрии. С тех пор многие группы по всему миру работают над темой цифровой голографии.
Преимущество этого метода — возможность записи голограмм на видеочастоте и, следовательно, получение количественных трехмерных изображений объектов в реальном времени. Кроме того, было показано, что с введением объективов микроскопов можно количественно представить форму микроскопических объектов, таких как клетки. Наконец, поскольку процесс реконструкции выполняется в цифровом виде, можно применять цифровую обработку к голограмме или в процессе, чтобы улучшить качество изображений, изменить положение плоскости реконструкции или компенсировать аберрации.
Реконструкция цифровой голограммы обычно основана на модели дифракции Френеля .
Голограмма и ее применение
Каждый человек сталкивался с простыми голограммами-наклейками, предназначающимися для борьбы с контрафактом. Но этим сфера применения голограмм отнюдь не ограничивается.
Общение
Расстояние перестает быть препятствием для общения. Доказательство тому — знаменитый видеозвонок между главами американской компании Verizon и корейской Korea Telecom, совершенный в 2017 году. Пообщаться генеральные директора смогли при помощи сети 5G, которая отличается высокой пропускной способностью. Звонок примечателен еще и тем, что собеседники видели голограммы друг друга.
Генеральный директор Verizon Лоуэлл Мак-Адам и генеральный директор Korea Telecom Чанг-Гю Хванг
Голограммы — отличный инструмент в руках умелых маркетологов
Интерактивные изображения позволяют презентовать продукт и привлечь внимание клиентов. Так, в 2017 году Barbie с помощью голограммы показала роботизированную куклу, реагирующую на голосовые команды
Эта продвинутая игрушка со встроенным будильником способна поддерживать простые беседы с пользователем.
Дистанционное обучение
Дистанционное образование набрало большую популярность в период пандемии, но существенных успехов в этой сфере удалось достичь еще до коронавируса. Так, в 2015 году профессор физики Стэнфордского университета Карл Виман смог выступить в Наньянском технологическом университете в Сингапуре. Примечательно, что для этого нобелевскому лауреату даже не пришлось покидать США. Выступление профессора транслировали при помощи голограммы.
Голография может создать полную иллюзию личного присутствия лектора на занятии, что позитивно скажется на успеваемости. К тому же голограмму можно транслировать сразу в нескольких университетах. Это позволит охватить большую аудиторию и сэкономить время преподавательского состава.
Медицина
В 2013 году в Лондонском университете Святого Георгия наглядно показали, как можно использовать голограммы в медицине. Сотрудникам университета удалось создать полноценные интерактивные модели почек, черепа и других органов. Подобные голограммы органов вполне можно использовать для обучения студентов и в медицинской практике.
Развлечения
У нас уже была новость о немецком цирке, заменившем настоящих животных голограммами. Также с помощью голограмм можно создавать виртуальные копии предметов искусства или даже внедрять в музеи цифровых экскурсоводов. В пример можно привести электронного экскурсовода Нюшу из Музея истории Костромского края.
В последние годы популярность набирают голографические шоу и даже полноценные концерты с участием цифровых звезд.
Голограмма человека — уже не редкость, и людям доступны выступления электронных копий ушедших знаменитостей. Пара видео для ознакомления:
А можно будет потрогать? Тренды голографии
«В будущем вместо того, чтобы просто общаться по телефону, вы сможете сидеть, как голограмма на моем диване, или я смогу сидеть, как голограмма на вашем диване, даже если мы находимся в разных штатах или на расстоянии сотен миль друг от друга», — именно так миллиардер Марк Цукерберг рисует будущее метавселенной, над которой не первый год трудится его компания Meta.
Другое направление голографии — попытки сделать голограммы осязаемыми. Еще в 2015 году японские ученые Digital Nature Group создали осязаемую голограмму с помощью фемтосекундных лазеров, способных создавать сверхкороткие импульсы. Голограмма выглядит как бабочка, она способна перемещаться в пространстве и даже сесть человеку на палец, создавая ощущение легкого покалывания (за счет лазерных импульсов).
В 2021 году исследователи из Университета Глазго создали голограмму с имитацией тактильных ощущений, посредством подачи струй воздуха через специальные форсунки. Исследователи назвали такую технологию «аэротактильной»: специальные датчики отслеживают движение руки во время взаимодействия и подают воздух соответственно. На презентации технологии, в качестве примера была представлена «аэротактильная» голограмма баскетбольного мяча, которую можно было трогать и крутить. На этом ученые и не думают останавливаться. По словам исследователя Равиндера Даахии, они намерены менять температуру подаваемого воздуха, чтобы создавать ощущение холода или тепла, а также добавлять ароматы. Возможно, скоро мы сможем не только увидеть Марка Цукерберга на своем диване, но и пожать ему руку.
Можно ли сохранить луч света?
Сколько голограмм в вашем кошельке? Если у вас есть какие-то деньги, ответ, вероятно, будет: «довольно много.» Голограммы – это блестящие металлические узоры с призрачными изображениями внутри банкнот, которые помогают бороться с фальшивомонетчиками, так как их очень трудно воспроизвести. На кредитных картах тоже есть голограммы. Но для чего еще можно использовать голограммы?
Еще в 19 веке гениальные изобретатели помогли решить эту проблему, открыв способ захвата и хранения изображений на химически обработанной бумаге. Фотография, как известно, произвела революцию в том, как мы видим мир и взаимодействуют с ним – и она дала нам фантастические формы развлечений в 20-м веке в виде фильмов и телевидения. Но как бы реалистично или художественно ни выглядела фотография, о ее реальности не может быть и речи. Мы смотрим на фотографию и мгновенно видим, что изображение – это застывшая история: свет, который захватил объекты на фотографии, исчез давным-давно и никогда не может быть восстановлен.
Голограмма безопасности на банкноте помогает остановить фальшивомонетчиков – их труднее воспроизвести, чем другие устройства безопасности.
Псевдоголограммы
В современной массовой культуре значение термина «голограмма» размылось, и так стали называть практически все объемные проекции и оптические иллюзии. В качестве экранов используются прозрачные пленки обратной проекции, голографические сетки и специальные дисплеи, работающие по принципу «Призрака Пеппера». Как уже упоминалось, именно он позволяет «воскрешать» умерших певцов. Эффект трехмерности достигается за счет диагонального экрана, расположенного между отражаемым объектом и зрителями. А высокие технологии проецирования и грамотно выстроенный свет позволяют создать эффект реального артиста на сцене.
Представление немецкого цирка Circus Roncalli с голографическими животными, созданное с помощью голографической сетки
Приложения
Библиография
- Жан Табури, Голография, курс Высшей школы оптики, 2002 г.
- Флоренс Вейль, Физическая оптика: интерференция, дифракция, голография. Исправленные уроки и упражнения, Эллипсы, 2005, 187 с.
- Николя А. А. Брун, Три мольбы в пользу голографического искусства, L’Harmattan, колл. «Коротко об искусстве», Париж, 2008 г.
Внешние ссылки
|
Рельефные изображения |
|
|---|---|
| Стереоскопия | Anaglyph · стереоскопического устройства · Autostereoscopy · стереоскопический Base · стереоскопический Карта · hyperstereoscopy · стереоскопического изображения · Photostéréosynthèse · стереоскопического рельефа Проекции · стереоскоп · Стереоскопия · фотоснимок, дающий стереоэффект при рассматривании его через поляроидные очки |
| Стереоскопические очки | · · безель ЖК-шторка |
| Автостереограммы | Автостереограмма · Стереограмма |
| Фотограмметрия | Стерео измерения · Фотограмметрия |
| Голография | Голография · Голограмма |
| 3D кино | Кинотеатр 3-D · Кинотеатр 4-D |
|
Научная фантастика |
||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Широкие очертания |
|
|||||||||||||||||
| Поджанры |
|
|||||||||||||||||
| Культура |
|
|||||||||||||||||
| СМИ |
|
|||||||||||||||||
| Концепции |
|
|||||||||||||||||
| похожие темы |
|
|||||||||||||||||
|
Физические принципы
Рассеянные объектом волны характеризуются амплитудой и фазой. Регистрация амплитуды волн не представляет затруднений; обычная фотографическая пленка регистрирует амплитуду, преобразуя её значения в соответствующее почернение фотографической эмульсии. Фазовые соотношения становятся доступными для регистрации с помощью интерференции, преобразующей фазовые соотношения в соответствующие амплитудные.
Интерференция возникает, когда в некоторой области пространства складываются несколько электромагнитных волн, частоты которых с очень высокой степенью точности совпадают.
Когда записывают голограмму, в определённой области пространства складывают две волны: одна из них идёт непосредственно от источника (опорная волна), а другая отражается от объекта записи (объектная волна). В этой же области размещают фотопластинку (или иной регистрирующий материал), в результате на этой пластинке возникает сложная картина полос потемнения, которые соответствуют распределению электромагнитной энергии (картине интерференции) в этой области пространства. Если теперь эту пластинку осветить волной, близкой к опорной, то она преобразует эту волну в волну, близкую к объектной. Таким образом, мы будем видеть (с той или иной степенью точности) такой же свет, какой отражался бы от объекта записи.
Собственно любая голограмма является способом сохранения информации об электромагнитной волне в виде интерференционной картины (максимумов и минимумов пучностей) методом физической записи в специальной среде об отражённом от объекта, рассеянном, волновом фронте электромагнитного излучения, его амплитуде (яркости) и сдвиге фазы (объёме) в некоторой точке с возможно меньшей потерей информации, либо имитации такой картины специальными голографическими методами.
Из чего на самом деле состоит материальный мир?
Материальный мир состоит из видимого мира и невидимого. Видимый мир формируется фантомными частичками По (фантомная частичка в переводе с греческого fantasma призрак). Иллюзорные частички По, из которых и состоит вся видимая материя, являются переносчиками внутреннего потенциала, то есть энергии и информации.
Из фантомных частичек По состоят все элементарные частицы. Это первичное проявление материи в этом мире.
Невидимый мир состоит из септонов и поля, которое формируется реальной стационарной частичкой По, единственной фундаментальной частицей материального мира. Именно эта частичка находится в центре каждой эзоосмической ячейки и получает всю информацию об элементарной частице, считывая её с головной фантомной частички По.
Эта информация распределяется в септонном поле, где происходит мгновенный информационный обмен, независимо от расстояния. Таким образом, мы видим , что информация обо всех объектах находится в каждой точке пространства, что и предполагает голографический эффект.
Для примера рассмотрим голографическую плёнку с изображением яблока. Если разрезать её пополам и осветить лазером – каждая половинка будет содержать целое изображение того же самого яблока. Если продолжать разрезать голограмму на более мелкие кусочки, то каждый из них воспроизведет изображение всего объекта.
Можно продолжать делить голограмму дальше, но каждая уменьшающаяся частица будет воспроизводить ту же самую полную картину.
В подтверждение этому можно привести интересные исследования, которые провёл в 1982 году румынский ученый сфотографировал изображение листа, в котором присутствовало ещё одно более мелкое изображение того же листа в виде ФАНТОМА.
Виды голограмм
Сложные сценические голограммы можно условно разделить на два типа.
Голограммы, работающие на отражении
Такие голограммы работают с помощью светодиодного или проекционного экрана. Устройство располагается на полу, и изображение отражается в прозрачной пленке, натянутой под углом 45%.
За самой пленкой могут располагаться уже артисты и декорации. Таким образом реальность и иллюзия становятся одним целым.
Голограммы-проекции
Этот вид голограмм устроен еще проще. Он предполагает обратную проекцию на прозрачную пленку или стекло. Пример такой голограммы — уже знакомая нам Хацунэ Мику.
Конструкцию для создания такой голограммы куда проще смонтировать, но есть пара нюансов. Если вы хотите, чтобы ваши голограммы буквально парили в воздухе, нужно оборудовать затемненный фон, за которым не должно располагаться никаких объектов.
