211service.com
Praktisk holografisk video
Tyranniet med todimensionelle computer- og tv-skærme kan snart være forbi. Et team af MIT-forskere har foreslået en måde at lave et holografisk videosystem, der fungerer med computerhardware til forbrugere, såsom pc'er med grafikkort og spillekonsoller. Skærmen, siger forskerne, vil være lille nok til at tilføje til et underholdningscenter, give en opløsning lige så god som et standard analogt fjernsyn og kun koste et par hundrede dollars.
Praktisk holografi: Modulatoren konverterer et videosignal (fra det sorte kabel i bunden) til en vibration. Når laserlys ledes gennem modulatoren, ændrer vibrationerne lysets lysstyrke og frekvens. Det ændrede lys skinner derefter på en skærm, og de varierende intensiteter og frekvenser skaber et tredimensionelt hologram.
En holografisk videovisning kunne give en anden måde at se medicinske billeder såsom MRI'er og CT-scanninger, såvel som sæt komplekse, multidimensionelle data og designs til møbler og biler, siger V. Michael Bove Jr ., direktør for forbrugerelektronikprogrammet, CELab, ved MIT. Og systemet ville være en naturlig pasform til at vise videospil og virtuelle verdener. De fleste spil har nu sofistikerede tredimensionelle modeller, der sidder dybt i deres software, men du kan ikke se dem, fordi [billederne er] gengivet som et todimensionelt billede, siger Bove.
Det nye system, kaldet Mark III, er den tredje generation (efter Mark I og Mark II) af MIT-designede holografiske videoskærme, der går tilbage til slutningen af 1980'erne. Disse tidligere systemer var højlydte, kræsne, krævede specialiseret computerhardware for at generere et videosignal og var en generel smerte i nakken at arbejde med, siger Bove. For et par år siden spekulerede han på, om han kunne forvandle et laboratoriebaseret holografisk displaysystem, der kostede titusindvis af dollars, til et overkommeligt forbrugerprodukt.
Således har Bove og hans team udviklet Mark III – der forventes at være færdig inden for et par måneder – som er baseret på de tidligere systemer, men som har tre store forskelle. For det første, forklarer Bove, behandler det nye system tredimensionelle billeder på en standard grafikprocessor i stedet for på specialiseret hardware. Det viser sig, siger han, at de grafikkort, der findes i avancerede pc'er og spillekonsoller, passer godt til den type billedbehandling, der kræves for at skabe et hologram. For det andet har hans team redesignet en gadget kaldet en akusto-optisk modulator, der almindeligvis findes i telekommunikationssystemer, til at lede lys fra lasere til at danne hologrammet. Den nye modulator har en højere båndbredde, hvilket giver et hologram i høj opløsning og er billigere end dem, der bruges i Mark II. For det tredje har forskerne elimineret nogle af de klodsede optiske komponenter, der gjorde Marks I og II så store som et spisebord.
For at skabe en holografisk video, siger Bove, producerer software en real-time, tredimensionel model af objekterne i en scene. Så til en MRI af et bankende hjerte bruger softwaren en samling tal, der beskriver placeringen af alle punkter på hjertets overflade i alle tre dimensioner. Med en sådan model på plads beregner software, hvordan lasere skal projicere lyset for at skabe et hologram. I det væsentlige skaber softwaren en plan, som laserne skal følge, og som består af grundlaget for alle hologrammer: et diffraktionsmønster, som opstår, når lysbølger interfererer med hinanden.
For et hologram, der består af en enkelt farve, beregnes kun ét diffraktionsmønster, siger Bove, men for at skabe et fuldfarvebillede skal der oprettes tre forskellige mønstre, et for hver af de additive primærfarver: rød, blå og grøn. Beregningen består af gengivelse af en tredimensionel model, generering af diffraktionsmønstre og frembringelse af et videosignal, som alt sammen kan udføres ved hjælp af hyldevare.
Derefter, siger Bove, sendes det holografiske videosignal ind i en lysmodulator, som består af en bølgeleder - lavet af et materiale kaldet lithiumniobat - hvor lyset bevæger sig, dækket af et piezoelektrisk materiale, der konverterer videosignalet til vibrationer. Videosignalet ændrer formen på det piezoelektriske materiale, hvilket ændrer egenskaberne af lyset, der bevæger sig gennem bølgelederen. Den udsendte lysbølge er således sammensat af forskellige intensiteter og frekvenser, der, når de projiceres på et tåget stykke glas, genskaber en tredimensionel scene. Fordi denne nye modulator kan udsende lys i lodret retning såvel som i vandret retning, kan den også hjælpe med at eliminere nogle spejle og linser, der gjorde tidligere generationer af skærme omfangsrige.
Mens projektet er i sin afsluttende fase, har det potentialet til at hjælpe med at gøre holografisk video mere tilgængelig. Jeg er fascineret af de muligheder, som [forskerne] viser, siger Harold Garner , professor i biokemi og intern medicin ved University of Texas Southwestern Medical Center i Dallas. Garner har udviklet et holografisk system til at se specifikt på medicinske billeder såsom MRI'er. Jeg ser virkelig frem til en rigtig enhedsdemonstration.
Mens hans ekspertise er inden for holografiske billeder til medicin, mener Garner, at folk vil begynde at efterspørge mere end blot high-definition-skærme fra deres fjernsyn og computerskærme, og i sidste ende vil de også have tredimensionelle videoer. Det er kun et spørgsmål om tid, siger han. Men det, der gør det udfordrende, tilføjer Garner, er, at forbrugerne efterspørger større og lysere billeder, og forskerne er langt fra at levere 60-tommer high-definition hologrammer. På grund af forbrugernes smag er du muligvis nødt til at vælge og vrage de kommercielle applikationer til denne teknologi, siger Garner.
Bove og hans team har i øjeblikket en fjerde generation af system opstillet, som vil være i stand til at vise et billede så stort som en stationær pc-skærm; i modsætning hertil er det nuværende systems skærme kun på størrelse med en Rubiks terning. Også den nuværende skærm er kun i stand til monokromatiske hologrammer, men den fjerde generation vil have et komplet udvalg af farver, siger Bove.