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».
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.
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.
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.
Еще больше увлекательных статей на самые разные темы ищите на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там выходят статьи, которых нет на сайте.
Голограмма безопасности на банкноте помогает остановить фальшивомонетчиков – их труднее воспроизвести, чем другие устройства безопасности.
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.
Что такое голограмма?
Голограммы немного похожи на вечные фотографии. Это своего рода «фотографические призраки»: они выглядят как трехмерные фотографии, которые каким-то образом попали в ловушку внутри стекла, пластика или металла. Когда вы наклоняете голограмму кредитной карты, то видите изображение чего-то вроде птицы, движущейся «внутри» карты. Как она туда попадает и что заставляет голограмму двигаться? Чем она отличается от обычной фотографии?
Предположим, вы хотите сфотографировать яблоко. Вы держите камеру перед собой, и когда вы нажимаете кнопку спуска затвора, чтобы сделать снимок, объектив камеры ненадолго открывается и пропускает свет, чтобы попасть на пленку (в старомодной камере) или на светочувствительный чип датчика изображения (чип в цифровой камере). Весь свет, исходящий от яблока, исходит из одного направления и попадает в один объектив, поэтому камера может записывать только двумерную картину света, темноты и цвета.
Голограмма слона выглядит так
Если вы смотрите на яблоко, происходит что-то другое. Свет отражается от поверхности яблока в оба ваших глаза, и мозг сливает их в одно стереоскопическое (трехмерное) изображение. Если вы слегка повернете голову, лучи света, отраженные от яблока, будут двигаться по несколько иным траекториям, чтобы встретиться с вашими глазами, и части яблока теперь могут выглядеть светлее, темнее или и вовсе быть другого цвета. Ваш мозг мгновенно все пересчитывает и вы видите несколько иную картину. Вот почему глаза видят трехмерное изображение.
Голограмма – это нечто среднее между тем, что происходит, когда вы фотографируете, и тем, что происходит, когда вы смотрите на что-то реально. Как и фотография, голограмма – это постоянная запись отраженного от объекта света. Но голограмма также выглядит реальной и трехмерной и движется, когда вы смотрите вокруг нее, точно так же, как реальный объект. Это происходит из-за уникального способа, которым создаются голограммы.
Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира высоких технологий и популярной науки, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram.
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
Размеры пирамиды
Голографическая пирамида имеет такие размеры: ширина верхней части трафарета равна 10 мм, нижняя часть – 60 мм, а высота – 35 мм. Также очень важно, что пирамида должна находиться под углом 45 градусов. Далее прикрепляем трафарет на стекло. Его нужно временно приклеить на двухсторонний скотч. Дальше сделаем надрезы с помощью ножа, отломим стекло с помощью плоскогубцев. Сначала можно зажать заготовку в тисках.
В результате заготовка должна быть, как треугольник. Сколы обрабатываем наждачной бумагой. Те же самые действия проделываем еще 3 раза. В результате у нас должны быть четыре штуки заготовки.
Когда все заготовки готовы, нужно снять подложки и склеить их между собой клеевым пистолетом. Наша задача выполнена, чтобы мы смогли увидеть иллюзию, нам нужно установить ее по центру на экране смартфона. Еще нужно закрыть пирамиду куском картона. Запускаем картину и наблюдаем с любого ракурса.
Современное применение
Современными примерами сегодня являются, например, прозрачные и полупрозрачные достопримечательности в парках Уолта Диснея. Мир знает их как крупнейшие реализации этой идеи. На длинной сцене собрано несколько эффектов. Гигантская голограмма в 9,1 м просматривается в пустом бальном зале. Анимированные призраки движутся в скрытых черных комнатах. Самая современная версия применяется в башне Террора Сумеречной Зоны.
Аттракцион в городе Нэшвилле использует классическую технику, давая гостям увидеть духов, взаимодействующих со средой. Их видно особенно близко. В Калифорнии также есть аттракцион Хэллоуин на Лесных горах, изображающий сюжетных персонажей. Проекция изображения на пол и отражение его в стекле позволяет живому актеру взаимодействовать с призраком, что используется в спектаклях. Мир может увидеть феномен в Нидерландах, Австралии, Америке, музеях, парках, научных выставках и аттракционах. Иллюзия находит применение в разных сферах:
Повествование о создании 3D-изображений следует закончить фразой персонажа Билла Шифра из мультипликационного сериала Gravity Falls: «Помни, что реальность — иллюзия, вселенная — голограмма, скупай золото!». Данный герой, нарисованный в форме всевидящего ока, по идее мультика появился из второго измерения «плоских умов». Он мог поселяться в сознании, посещать сны и обладал черным юмором. Ненавидя соплеменников, уничтожал второе измерение и помогал проявляться третьему.
Оптическая установка
Теперь вы знаете, что такое голограмма. Как сделать ее в домашних условиях без особых затрат? Многие думают, что это просто невозможно. Однако это не так. Голограмма обычно делается при помощи специальной фотоустановки. При желании ее также можно сделать самостоятельно. На главной раме необходимо зафиксировать прямоугольный каркас, изготовленный из трубок с квадратным сечением. Подобную заготовку следует установить на достаточно прочный лист фанеры. При этом конструкция должна быть устойчивой. На дополнительной трубке следует поместить объект, который нужно сфотографировать.
Основная деталь данной установки – это оптическая скамья, длина которой составляет полметра. На ней нужно установить несколько держателей для штативов. Они будут вкручиваться в линзу. Последние должны быть двояковогнутые. Фокусное расстояние линз должно составлять 3 сантиметра. Оптическую скамью стоит выкрасить матовой черной краской.
Источник
Положить конструкцию на телефон
Теперь остался последний шаг и можно будет увидеть 3D голограмму в середине пирамидки. На первых секундах после запуска видео появляется рисунок в виде крестика, по граням которого надо поместить изготовленную пирамидку. Для более точного размещения лучше нажать паузу и выставить как надо.
Вот так с помощью подручных средств вы сможете изготовить пирамидку за 5 минут, в центре которой вы увидите 3D изображение. Благодаря разнообразию доступных видео можно посмотреть удивлять окружающих разными голограммами и даже использовать их в качестве ночника.
(24 голоса, среднее: 4 из 5) Поделитесь с друзьями!
Принципы физики
Амплитуда и фаза характеризуют объекты волн. Зарегистрировать амплитуду можно без проблем. Настоящую голографическую пирамиду может без проблем зарегистрировать обыкновенная фотопленка. Она преобразует ее в фотографическое почернение. Интерференция нужна для регистрации фазовых соотношений голографической пирамиды. Она преобразует ее в фазовые амплитудные соотношения. При помощи нескольких электромагнитных волн получается интерференция.
Частоты этих волн голографической пирамиды должны совпадать. Две волны необходимо сложить в определенной области, чтобы записать голограмму. Одна из этих областей — опорная волна. Другая — объектная волна голографической пирамиды. В этом месте нужно вставить пластинку или любой другой материал. В результате в этой области возникает картинка. Чтобы получить объектную волну, нужно просветить опорной волной эту пластинку. В результате чего мы получим такой же свет, который отражается от объекта записи.
