Самодельная голографическая 3D-пирамида

В фантастических фильмах мы часто видим яркие, полупрозрачные интерфейсы, которые управляются при помощи жестов и голосовых команд. Называют подобные интерфейсы, голограммами, а саму технологию ‒ голографией. Сам физический процесс создания голограмм достаточно сложный и требует дальнейшего изучения. Однако сейчас начинают развиваться технологии, которые называются псевдоголограммами, эффект от которых сравним с «настоящими» голограммами. Примером могут служить голографические пирамиды.

Пирамида дает плоское отображение действительных предметов, когда ее прозрачная поверхность преломляет попадающий на него свет таким образом, что возникает эффект объемности. В голографической пирамиде можно продемонстрировать любой объект, предварительно прорисовав его в 3D.

Цель работы: получениепсевдоголографических 3D-изображений через самодельную голографическую пирамиду.

Задачи:

1. Из различных источников изучить основные технологии получения трехмерных изображений, технологию создания голографических пирамид;
2. Создать собственный контент для голографической пирамиды с помощью ПО по компьютерной графике;
3. Используя смартфон и подручные материалы спроектировать и собрать экспериментальный образец установки;
4. Используя знания из курса физики объяснить причину получения псевдоголографических изображений;
5. Исходя из выводов по проделанной работе определить перспективы дальнейшего развития проекта.

Новизна и практическая значимость: Псевдоголографические 3D-изображения открывают новые, захватывающие способы самовыражения, презентации и рекламы, особенно это важно на современном рынке, где нужно выделиться среди конкурентов. При помощи данной технологии можно создать образы для любой категории товара или бренда.

Материалы и методы исследования: В качестве проекционного аппарата был использован смартфон SamsungGalaxyS4; голографическая пирамида была вырезана из пластиковой прозрачной пленки для упаковки; для создания проекционного контента были использовано следующее ПО: Blender 7.1.7, AdobeAfterEffectsCS5, AdobePremierePro;

Согласно поставленной цели и задачам в работе были применены следующие методы: метод гипотез (научное предположение о получении псевдоголографических изображений, определение дальнейшей перспективы развития проекта); экспериментальный метод (проектирование и сборка экспериментального образца установки, исследование хода лучей в пирамиде); теоретический метод (объяснение хода лучей в пирамиде).

В своей работе мы использовали четырехстороннюю пирамиду (квадровизор). Таким образом, можно создать несколько разновидностей голографических пирамид:

• Односторонний голографический куб (моновизор), обладающий лишь одной гранью проекции;
• Трехсторонняя голографическая пирамида (можно разместить возле стены);

• Четырехсторонняя голографическая пирамида (квадровизор). Ее основное преимущество – обзор, составляющий 360^о.

Контент для пирамиды — это видео или статичное графическое изображение в виде файла, созданного по специальной раскладке по количеству сторон пирамиды на черном фоне.

­­­­

В качестве материала при изготовлении пирамиды (квадровизора) использовали прозрачный пластик, который используется в качестве упаковки (например, при изготовлении пластиковых бутылок). Используя текстовый редактор нарисовали фигуру для создания пирамиды (рисунок 1 а). Размеры рассчитывали специально для нашего пятидюймового смартфона. Нужно, чтобы угол между гранями и основанием пирамиды был приблизительно равен 45°. Получившуюся выкройку распечатали на принтере. Затем по выкройке разрезали пленку и по указанным линиям сделали сгибы. Соединили две крайние грани термоклеем. Пирамида готова (рисунок 1 б).

Изображение при воспроизведении «голограммы» в данной пирамиде должно воспроизводиться в проекциях с четырех сторон. Основным достоинством данной пирамиды является то, что мнимое изображение в пирамиде можно наблюдать сбоку с любой стороны.

Свет, который исходит с экрана смартфона, падает на каждую грань пирамиды (рисунок 2). Световые лучи на границе двух сред (воздуха и пленки) частично преломляются, частично отражаются. По закону отражения световых лучей можно сказать, что угол падения световых лучей будет равен углу их отражения. Если угол между гранями пирамиды и ее основанием будет составлять 45°, то отраженные лучи будут параллельны основанию. Поэтому на грани пирамиды будет возникать мнимое изображение, как будто оно "находится внутри". Конечно, можно использовать вместо пленки зеркала, но в таком случае мы не увидим что будет находиться за зеркалом и "голограмма" не сольется с реальностью.

Рисунок 2. Ход лучей в голографической пирамиде.

В ходе работы нами были созданы и воспроизведены 6 псевдоголографических изображения: "Чайник", "Планета Земля", "Фейерверк", "Бабочка", "Бриллиант", "Герб РС(Я)".

Рисунок 3. "Бриллиант"

Литература:

1. Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. М.: Мир, 1973.-686 с.
2. Мир со стороны 3D. Trend Club [Электронный ресурс] URL: http://trendclub.ru/blogs/dreamrobot/6781 (Дата обращения 20.11.2014);
3. От 3D к псевдоголографии и голографии[Электронный ресурс] URL: http://www.zillion.net/ru/blog/489/ot-3d-k-psievdoghologhrafii-i-ghologhrafii-tieliefony-planshiety-obshchieniie-shou-obrazovaniie-i-promoushn (Дата обращения 20.11.2014);
4. Технологии экранов псевдоголографии [Электронный ресурс] URL: http://geektimes.ru/post/158231 (Дата обращения 21.11.2014);
5. Туринский политехнический университет в городе Ташкенте [Электронный ресурс] URL: http://www.polito.uz/index.php/ru/component/content/article/11-news/158-novye-proekty-studentov-i-sotrudnikov-ttpu (Дата обращения 20.11.2014).