Голограма на смартфоні. Обман віку чи майбутнє вже тут? Створюємо голограму на мобільному телефоні Голографія на смартфоні своїми руками

Прогрес не стоїть на місці. І ось, доступне таке нововведення, як перегляд голограми на звичайному телефоні. Витративши лише за 5 хвилин, ви отримаєте можливість побачити 3D зображення, яке здивує не лише дітей, а й дорослих.

Необхідні елементи

Щоб побачити 3D зображення на смартфоні для початку потрібно виготовити 3D пірамідку. Які ж елементи необхідні її виготовлення:

• Звичайний олівець;
• маркер;
• лінійка (необов'язково довга);
• папір (бажано у клітку, щоб не використовувати транспортир);
• ножиці (щоб вирізати трафарет);
• ніж (ідеально підійде канцелярський);
• скотч (прозорий, неширокий) чи клей для пластмаси;
• пластикові контейнери від CD-дисків (прозорі).

Рисуємо трапецію

Після того, як підготовлені всі необхідні елементи, слід почати креслення трапеції (трафарету). Для цього беремо аркуш паперу та за допомогою лінійки та олівця креслимо трапецію з такими сторонами:

• низ – 6 сантиметрів;
• верх – 1 сантиметр;
• висота – 3,5 сантиметри.

Після закінчення беремо ножиці і вирізаємо трапецію, що вийшла. Це буде трафарет, за допомогою якого будуть зроблені стіни майбутньої пірамідки.

Вирізати трапеції із коробочок від CD (4 штуки)

Це найважчий етап виготовлення пірамідки, що вимагає підвищеної уваги. Причина трудомісткості в тому, що пластик, з якого виготовлена ​​коробка компакт-диска дуже крихкий і при сильному тиску може почати тріскатися.

1. Розбираємо контейнер від диска.
2. Прикладаємо трафарет, що вийшов.
3. Обводимо трапецію маркером.
4. Беремо лінійку та ніж.
5. Прикласти лінійку по лінії маркера та акуратно провести по ній ножем.
6. Після появи борозенок лінійку можна забрати.
7. Вирізати трапецію.
8. За зразком трапеції, що вийшла, вирізати ще 3 штуки. Усього має бути 4.

Скріпити 4 деталі

Після підготовки деталей можна розпочати їх з'єднання. Для цього слід взяти всі 4 деталі та зібрати їх у піраміду, де низом буде сторона 1 сантиметр. Їх можна скріпити смужками скотчу або проклеїти клеєм для пластмаси. А можна зробити і те, і те для надійності конструкції: скріпити скотчем, щоб не розпадалася і шви закріпити клеєм.

Завантажити на телефон спеціальне відео

Після того, як 3D пірамідка готова залишилося підготувати смартфон. Є кілька доступних варіантів:

1. Завантажити спеціальне відео з YouTube.
2. Завантажити програму для відтворення голограм. У такій програмі вже є відео та можна за її допомогою завантажити ще.

Покласти конструкцію на телефон

Тепер залишився останній крок, і можна буде побачити 3D голограму в середині пірамідки. На перших секундах після запуску відео з'являється малюнок у вигляді хрестика, на межі якого треба помістити виготовлену пірамідку. Для більш точного розміщення краще натиснути паузу та виставити як слід.

Ось так за допомогою підручних засобів ви зможете виготовити пірамідку за 5 хвилин, у центрі якої ви побачите 3D зображення. Завдяки різноманітності доступних відео можна подивитися дивувати оточуючих різними голограмами і навіть використовувати їх як нічник.

Сама новина про RED та смартфони збентежила багатьох обивателів: «Серйозно? Вони ж камери роблять – які ще смартфони...»

Але ще більш несподіваною стала заява про те, що смартфон буде підтримувати голограми!

Багато хто вирішив, що хлопці збожеволіли, або це якийсь обман століття, дивний піар або…
Невже це можливо? Може не за горами та світловий меч?

- Так це можливо.

Але не тому, що нам малює голлівуд - проекцію принцеси Леї ми не побачимо. Швидше за все ви просто не знаєте, що таке голограма, тому що дивилися багато фантастики замість вивчення фізики. Якраз для таких людей і написана ця стаття – просто про складне.

Голографія vs Фотографія

- Що ж таке голограма? Подивимося вікіпедію...

Голографія - набір технологій для точного запису, відтворення та переформування хвильових полів оптичного електромагнітного випромінювання, особливий фотографічний метод, при якому за допомогою лазера реєструються, а потім відновлюються зображення тривимірних об'єктів, що схожі на реальні.

Швидше за все розуміння не додалося - краще подивіться відео

Якщо вам здалося, що це дзеркала та банки від фанти за склом – перегляньте ще раз.
Це і є справжні голограми.Жодної хитрощі - тільки наука.

Як це працює?

Для початку відповімо на запитання - як ми взагалі сприймаємо обсяг? Це можливо завдяки тому, що у нас два очі – кожен бачить об'єкт із різних боків.

Мозок обробляє ці дві трохи різні картинки і будує в нашій свідомості одну об'ємну модель. Завдяки цьому ми можемо оцінювати відстань до предметів, просто подивившись на них - мозок автоматично оцінює напругу очних м'язів і визначає відстань з досить високою точністю.

Око як оптичний прилад

Камера працює на тих же принципах, що і людське око - тому розглянемо око як оптичний прилад.

Око реагує на світло, а світло, як відомо - це електромагнітна хвиля, точно така ж як, наприклад, вайфай - тільки вищої частоти.

Для того щоб око щось побачило - в нього з цієї точки має прийти світло, коли ми бачимо якийсь об'єкт - ми реєструємо відображений цим об'єктом на всі бокисвітло, яке відображає на всі боки кожна точка поверхні

Кожна точка поверхні відображає світло на всі боки!

Це вкрай важливий принцип, який потрібно зрозуміти - через кожен шматочок простору проходить ціла мішанина різних хвиль у різних напрямках, але бачимо ми лише те, що потрапляє до нас у око через зіницю.

Зі всієї мішанини хвиль у око/фотоапарат потрапляє лише маленький шматочок від хвилі, який проскочив через зіницю.

Коли ми повертаємо голову, щоб побачити об'єкт, що знаходиться збоку - в наше око починають потрапляти шматочки хвиль, відбитих від цього об'єкта.

Ці хвилі завжди були тут, просто вони невидимі для ока, доки не йдуть у нього спереду.

За тим же принципом працює фотоапарат/кінокамера - з усього різноманіття хвиль, що проходять на всі боки через простір - фіксується лише частина, що йде в одному напрямку- тому фотографії виглядають плоскими - це лише мала частина початкової інформації

Голографія

Тепер, нарешті, можемо перейти до принципу створення об'ємних знімків, розглянемо частину простору, обведену фіолетовим, уявімо, що поставили перед об'єктом скло.

Якби нам вдалося якимось чином заморозити/запам'ятати картину хвиль, що проходять через це скло, а потім відтворити в точності всі амплітуди, частоти та фази- тоді б ми зберігали не маленький зелений шматочок від хвилі, який несе інформацію лише про в одному напрямку, а цілу картину всіх хвиль, яка містить інформацію про всі можливі кути огляду.

Якщо не видно різниці...

Якщо зі скла виходить така сама картина з хвиль, які випускав об'єкт на момент «запечатування»цієї картини - візуально буде неможливо відрізнити таку «фотографію»від реального об'єкта, причому об'єкт буде видно під усіма кутами, оскільки відновлено всю картину хвиль, що проходили через простір.

Камера бачить тільки в одному напрямку - так що для того, щоб зафіксувати весь фронт хвилі, нам потрібно зробити знімки у всіх напрямках, а потім об'єднати їх в одну об'ємну картину - на такому принципі засноване 3D сканування.

Такий метод зйомки 3D об'єктів аналогічний FDM 3D друку пластиком, які насправді друкують у 2D просто багато разів - на якісному рівні це «милиця»

Реалізація

Справа за малим - залишилося лише придумати як запечатати в просторі всі радіохвилі, які через нього проходять, а потім відновити, тут я мабуть не заглиблюватимуся в технічні деталі - головне зрозуміти основний принцип. (Якщо буде інтерес – є можливість зняти голограму у лабораторії спектроскопії, тут багато нюансів – так що це тема для наступної статті).

Зупиняємо світло

Проблема в тому що хвилі перебувають у постійному русі. А якщо ми хочемо зафіксувати картину в просторі - ми повинні прореагувати з якимось фоточутливим матеріалом протягом деякого часу і запечатувати картина має бути нерухома на цей час.

Роблячи звичайну фотографію - ми не зупиняємо світло, ми вирізаємо вузький напрямок, уздовж якого експонуємо матрицю променями з постійною амплітудою, кожен з яких з'єднує точку об'єкта та піксель на матриці.

Стоячі хвилі

Ми хочемо сфотографувати всі напрямки разом, і у нас немає очі Агамотощоб заморозити час - доведеться думати головою.

Добре, що це вже зробив ще в 1947 року Денеш Габор(1947 року, Карле!). За що отримав Нобелівську премію.

Суть у наступному - якщо скласти дві хвилі з однаковою частотою та різними напрямками, то у місцях перетину максимумів та мінімумів цих хвиль виникне стояча хвиля- віртуальна хвиля (оскільки світлові хвилі один на одного не діють), яка є сумою двох біжучих хвиль однакової частоти. За рахунок цього можна засвітити нерухому картину із перетинів двох хвиль у фотопластинці.

Засвічуючи одну платівку трьома кольорами опорних хвиль - червоним синім і зеленим - ми отримаємо повнокольорову голограму, яка не відрізняється від оригіналу.

Якщо тепер прибрати предмет і посвітити на пластинку опорною хвилею - з пластинки вийде точна копія хвиль, які створював предмет, що сканується.

Технологічні вимоги

Так як дуже важливо, щоб частоти предметної і опорних хвиль були однакові - необхідне неймовірно стабільне джерело світла, щоб хвиля, що стоїть, залишалася нерухомою - при невеликій відмінності частот - хвиля почне рухатися і голограма змажеться.

Зелене світло

Таке джерело існує - воно називається лазер. До винаходу лазера в 1960 голографія не мала комерційного розвитку, для запису використовувалися газорозрядні лампи.

У 2009 році був винайдений перший у світі напівпровідниковий зелений лазер(червоний та синій вже були). До цього зелені лазери використовували подвоєння частоти інфрачервоного лазерного діода, пропущеного через нелінійний оптичний кристал, що подвоює частоту. Однак дана конструкція має вкрай низький ккд, високу вартість, складність тощо.

Винахід напівпровідникового зеленого лазерадало зелене світло розробці мініатюрних RGB лазерних проекторів. Пройшло вже 9 років - цілком достатній час для переходу технології в промислове використання-і зараз ми починаємо спостерігати найактивніших учасників ринку, скоро буде ще більше класних та цікавих продуктів

Роздільна здатність

Роздільна здатність записуючої пластинки повинна бути неймовірно високою - адже відстань між вузлами стоячої хвилі, що засвічуються, порівняно з довгою хвилі світла, а це ~600нм! Тобто роздільна здатність як мінімум 1666 мм ^-1.

Якщо при фотографуванні – кожній точці матриці відповідає точка на об'єкті, то в голограмі – на кожну точку матриці падає світло від всіх точокоб'єкта, тобто кожна частина голограми містить інформацію про весь об'єкт.

Висновки:

1. Принцип голографії був винайдений півстоліття тому, але реалізувати його на хорошому рівні не дозволяла відсутність технологій - зокрема лазерів, матеріалів для запису
2. Навіть використовуючи звичайні платівки - створення голограми досить тонкий і копіткий процес - зробити голографічний повнокольоровий сканер та голографічний екран із цифровим керуванням у смартфоні - дуже сильний виклик.
3. Навіть можливість робити одну статичну голограму зі штатива (не кажучи вже про запис голограми «з рук») і відображати її на революційному голографічному дисплеї у формі фактора смартфона – вже буде досягненням, яке змінить цілі індустрії.

P.S. Також голографія використовується у виробництві процесорів та мікроскопії, дозволяючи подолати дифракційну межу звичайного фотошаблону.

UPD:спасибі за коментар

Щодо нещодавно була стаття про камери та дисплеї світлового поля, схоже, що RED якраз на цій основі і готує свою новинку

У цьому відеоуроці Роман покаже, як можна зробити 3д-голограмну піраміду. Така маленька пірамідка коштує в інтернеті близько 2000 рублів. Проте, виявляється, можна заощадити та змайструвати такий голографічний проектор, який працюватиме на базі телефону своїми руками. Якщо не хочеться робити самому або не влаштовує кустарне виготовлення, можна придбати в інтернет-магазині.

Для виготовлення проектора нам знадобиться:

клейовий пістолет;

канцелярський ніж;

прозорий пластик від футляра СД-диску;

плоскогубці;

мобільний телефон;

На фото креслення голографічної піраміди.

Зверніть увагу, що кут нахилу бічних граней піраміди повинен становити 45 градусів.

Спочатку тимчасово приклеїмо трафарет на двосторонній скотч. Далі за допомогою канцелярського ножа зробимо глибокі надрізи і після цього відламуємо за допомогою плоскогубців, затиснувши заготівлю в лещатах. Вирівнюємо сколи отриманої заготовки, використовуючи наждачний папір.

Повторюємо цю операцію ще тричі для отримання в результаті чотирьох однакових заготовок.

Коли будуть готові заготовки для 3д-ілюзії, звільнимо їх від підкладки і склеїмо між собою для отримання піраміди, а якщо говорити точніше – усіченої піраміди.

От і все. Голографічний проектор готовий!

Потрібно встановити піраміду вгору ногами точно в центрі дисплея телефону. Зверху кладемо картонний квадрат, він має бути темного кольору.

Тепер запускаємо відео та спостерігаємо голограму у дії з будь-якого боку.

Усі знають, що голограма– це об'ємне зображення. Але мало хто чув, що його можна створити за допомогою звичайного смартфона! Відчуй себе справжнім чарівником, ми знаємо секрет цього дива і з радістю ділимося.

Незабаром з'являться телефони, які проектуватимуть голографічне зображення співрозмовника під час телефонного дзвінка, створюючи ілюзію присутності людини поряд. Вже є об'ємні зображення, які можна поторкати руками! Поки вчені продовжують робити неймовірні відкриття, ти можеш насолодитися цим ефектним експериментом.

Проектор голограм для телефону

Тобі знадобиться

• пластикова прозора коробочка від CD-диска (можна замінити листом для ламінування)
• канцелярський ніж або склоріз
• міліметровий папір
• лінійка
• скотч або суперклей
• ручка
• смартфон

1. Накресли на міліметровому або звичайному білому папері трапецію з пропорціями 1 см х 4 см х 6 см (6 см – нижня основа, 1 см – верхня, а 4 см – висота). Акуратно виріж фігуру.
2. За готовим паперовим шаблоном виріж 4 таких трапеції із прозорого пластику за допомогою канцелярського ножа.
3. Скріпи трапеції скотчем або суперклеєм між собою з боків. Тепер потрібно лише поставити конструкцію на свій смартфон і включити спеціальне відео з голограмою!

Цей короткий ролик продемонструє тобі, як легко зробити такий трюк. Результат привів мене в абсолютне захоплення!

А ось і відео з голограмою!

Я обов'язково повторю цей трюк! Можу уявити, в яке захоплення прийдуть мої діти, побачивши цей проектор голограм для телефону.