Holografisk video til dit hjem

I et mørkt rum nede ad gangen fra Michael Boves kontor på MITs Media Lab står et apparat med en hvid skærm på størrelse med en cd-smykkeskrin. Når Bove sætter sig i en stol overfor maskinen og drejer på en kontakt, ser det ud til, at et billede af et menneskeligt brystkasse springer et par centimeter ud over skærmen. Billedet er produceret af Mark II, et 14 år gammelt holografisk-videosystem, der fylder det meste af rummet. Men dens livlighed er en af ​​inspirationerne til Boves eget projekt: at bringe 3-D videoskærme til forbruger- og medicinske markeder.

Lysende billeder: Michael Bove holder et hologram af en tekop.

Boves nye system, som hedder Mark III, skal efter planen stå færdigt i slutningen af ​​sommeren. Den kan køre på en standard pc med et grafikkort og vil være lille nok til at passe oven på et skrivebord. (I modsætning hertil krævede en tidligere version af Mark II hele stativer af computere.) Selvom Bove endnu ikke har nogen produktionspartnere, forudser han, at et produkt baseret på Mark III's design ville koste blot et par hundrede dollars at fremstille og kunne blevet standard på lægekontorer som en måde at se magnetiske resonansbilleder og computertomografiscanninger i 3D-detaljer. Det ville også være inden for prisklassen for gamere og teknologientusiaster.

Denne historie var en del af vores juli-udgave 2007

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Udviklingen af ​​holografisk video på MIT går tilbage til slutningen af ​​1980'erne, hvor forskere sammensatte Mark I, et proof-of-concept-system med en skærm i lav opløsning. Men Mark I og Mark II var bestemt til aldrig at forlade laboratoriet. De var, siger Bove, højlydte, kræsne og generel ondt i nakken at arbejde med. Og mens adskillige forskere i USA, Japan, Korea og Storbritannien har investeret tid og penge i holografisk video, har ingen endnu fundet en måde at bygge et system, der er kompakt, billigt og nemt at bruge.

I 2004 begyndte Bove, som er leder af Consumer Electronics Lab ved MIT, at udforske muligheden for at gøre holografisk video praktisk for forbrugerne. Takket være stadigt mere kraftfulde pc'er, små, ultraklare lasere og andre kompakte optoelektroniske enheder, siger han, er et forbrugervenligt system nu inden for rækkevidde. Og, siger han, der er mere og mere 3D-information, der sparker rundt og nemt kan projiceres holografisk. Mange videospil, for eksempel, er nu baseret på sofistikerede 3-D-modeller af den virtuelle verden – modeller, der skal udjævnes til 2-D-skærme på pc'er eller spilmaskiner. Tilsvarende skal 3-D-dataene i hospitalernes store lagre af magnetiske resonansbilleder og computertomografi-scanninger gengives som 2-D-tværsnit, for at læger og patienter kan fortolke dem.

Multimedier

• Se en demo af den optiske opsætning, der producerer 3D-video.

Media Labs videohologrammer ser ud til at svæve over et stykke matglas. En elektronisk enhed bag glasset, kaldet en lysmodulator, gengiver interferensmønstre, der koder for information om det afbildede objekt. Laserlys, der rammer modulatoren, spreder sig ligesom det ville, hvis det reflekterede objektet i forskellige vinkler.

En holografisk video begynder med en beregnet 3D-model af et bevægende objekt eller scene. Denne model kan tænkes at have en hel masse punkter på sin overflade i forskellige dybder, der ændrer sig over tid, siger Bove. For at gøre modellen holografisk skal en computer finde ud af intensiteten af ​​lyset, der vil blive reflekteret fra hvert punkt på objektet til det punkt, hvor beskuerens øjne vil være. Du skal skabe et diffraktionsmønster, der rekonstruerer alle de forskellige intensiteter for alle de forskellige vinkler, siger Bove. Han fandt ud af, at grafikchips i nutidens pc'er er dygtige til at udføre denne form for 3D-gengivelse, beregne diffraktionsmønstrene og kombinere dem til et enkelt videooutput.

Efter at beregningen er fuldført, føres output til lysmodulatoren. Introduktionen af ​​en ny modulator, siger Bove, er en primær grund til, at han og hans team har været i stand til at skrumpe den holografiske opsætning. Modulatoren er en billig enhed, der er tilpasset til brug i telekommunikation; Daniel Smalley, en kandidatstuderende i Boves laboratorium, modificerede dets komponenter og optimerede dem til at konvertere elektriske signaler til holografiske mønstre. Tidligere holografiske systemer brugte op til 18 separate modulatorer, der var lavet af dyre materialer og optog meget plads. Den nye enhed, siger Bove, er cirka halvt så stor som et frimærke. Det er hurtigt og kan rumme en stor mængde data, hvilket giver mulighed for højopløselige hologrammer.

Når lys fra en laser eller et sæt lasere kommer ind i modulatoren, omdannes det til en række diffraktionsmønstre, der formes og fokuseres af en række linser og spejle, før de når skærmen. En af fordelene ved den nye modulator, forklarer Bove, er, at den giver forskerne mulighed for at undgå at bruge et omfangsrigt roterende spejl, som tidligere opsætninger krævede for at forhindre en holografisk scene i at drive vandret. Det spejl var skaden for de to tidlige generationer af [holografisk] videovisning, siger han. Nu, hvor det er blevet elimineret, har Quinn Smithwick, en postdoc i laboratoriet, fundet ud af, hvordan man kan forkorte og folde systemets optiske vej, så de nødvendige komponenter passer ind i et rum, der er omkring en halv meter langt.

I øjeblikket bruger Mark III en gaslaser anbragt i et fodlangt rør. Men i sin endelige version vil den bruge en halvlederlaser så lille som et frimærke. Bove siger, at systemet vil projicere en monokromatisk videoscene, på størrelse med et snapshot-billede, der vil have opløsningen som et standard-tv-billede.

Bove og hans team, der var klar over, at denne form for skærm ikke ville skære den i forbrugerapplikationer, har lagt planer for den næste generation af systemet, Mark IV. Mark IV vil bruge et sæt kraftige røde, blå og grønne halvlederlasere til at lyse fuldfarvevideoer på en skærm på størrelse med en computerskærm. En prototype kan være klar inden for de næste par år.

Markedet vil selvfølgelig diktere, hvor hurtigt, om nogensinde, holografisk video kommer ind i stuer eller lægekontorer. Hvis alt går vel, kan det dog give lægerne et bedre vindue ind i kroppen, lade forskere visualisere data mere præcist og hjælpe spillere med at fordybe sig dybere i virtuelle verdener.

skjule