Голографические дисплеи ближайшее или далекое будущее. Голографические дисплеи — ближайшее или далекое будущее. Дополнительные опции голографических экранов
Голографический экран - представляет собой полностью прозрачный отрезок из оргстекла, на который нанесена пленка обратной проекции невидимая человеческому глазу. Проецируемая полупрозрачная картинка создает иллюзию голограммы, так как зритель видит некий объект парящий в воздухе. Фокусируя свой взгляд на изображении мы видим четкое, контрастное изображение, при этом, если расслабить фокус, мы можем смотреть сквозь картинку.
Широкое применение прозрачный экран получил на выставках и презентациях, поскольку данное решение является инновационным способом демонстрации информации. Помимо этого, существует возможность интерактива. Установка датчика позволяет воспроизводить контент в двух режимах - статическом и динамическом. Контент в статике транслируется постоянно, как только датчик замечает изменения в окружающей обстановке, т.е. либо человек проходит мимо голоэкрана, либо подходит прямо к нему. В этот момент начинает воспроизводиться другой контент, как правило, содержащий более подробную информацию о чем-либо. Следующая возможность интерактива - Kinect. Данная система передает не только сигнал движения, но и объем, в результате чего можно жестами менять графику, если это презентация, то пролистывать слайды. Также, в качестве варианта интерактива мы предлагаем сделать Ваш голографический экран сенсорным. Это возможно за счет специальной сенсорной пленки, накладываемый на фронтальную часть экрана. В данном случае экран превращается в большой прозрачный планшет, который подойдет не только для трансляции видеороликов, просмотра фотографий, но и для работы с приложениями, сбора контактных данных, обратной связи.
Решаемые задачи:
- Демонстрация рекламных роликов.
- Просмотр материалов на конференциях, презентациях, деловых встречах, выставках.
- Информирование инновационным образом.
- Привлечение внимания к продукту.
Конструкция решения состоит всего из нескольких элементов. Основа - это экран из оргстекла с нанесенной пленкой обратной проекции. Второй элемент - проектор, установленный позади экрана и транслирующий видеоконтент.
Контент ограничен только Вашей фантазией- презентации, объемные логотипы, концепты разработки продуктов, модели предметов в разных цветах, текстурах, программное обеспечение, инфографика.
- Преимущества данного решения визуализации:
- Яркость и четкость изображения.
- Экран может быть любого размера и формы.
- ВАУ - эффект.
Наша компания произвела и установила более 100 голографических экранов, которые использовались как стационарное, так и арендное решение. Мы предоставляем комплексную услугу: от изготовления, монтажа, установки до разработки сценария и отрисовки графики. Вам не нужно искать подрядчиков, наши специалисты в сфере графического дизайна изготовят для Вас качественный, уникальный контент, соответствующий Вашему заданию.
Одной из областей применения голографии стала изобразительная голография. Это попытка осмыслить какие-то формы или объекты, отображая их в трехмерном виде. Художники всегда в своих работах старались как-то отобразить трехмерность. Человеческие глаза очень интересно воспринимают объем, и поэтому для человека трехмерный объект был всегда некий отличительный от изобразительного ряда элемент. Но все искусственные изображения, созданные человеком, были двумерными. Есть еще скульптура, но это просто трехмерный предмет. А создание иллюзии трехмерности было мечтой. И тогда начали развиваться области, которые сейчас называются стереофотография, или многоракурсная фотография, где можно с разных сторон посмотреть на предмет и увидеть его объем.
В отличие от этих областей, голограмма сразу регистрировала трехмерные изображения. Для нее очень естественно. Голографические выставки в 1970-е годы были очень популярны. Множество людей приходило, очереди стояли и у нас, и в Минске, и в Соединенных Штатах. Были аншлаги, чтобы посмотреть art holography - изобразительную голографию. Самым печальным ограничением этого процесса было то, что нельзя было передать динамику в этих трехмерных картинах.
Ученые старались придумывать методы мультипликации при записи голограмм. И появлялось микрокино, где можно было, двигаясь возле голограммы, увидеть, как развивается объект, который регистрировался на этой голограмме. К примеру, распускающиеся цветы: если их снять голограммой с определенным интервалом, то потом, развернув в пространстве процесс развития цветка, можно увидеть трехмерную картинку того, как изменялся цветок во времени. То есть движение в сторону movie-голографического существовало всегда. Но человеку хотелось бы что-то похожее на телевизор, потому что все уже к нему привыкли.
Электронные средства отображения информации позволяют очень быстро менять картинку. Это очень демократично, потому что они не такие дорогие. А голографическое кино оказалось очень дорогим. Оборудование для отображения - все это было очень сложно. И здесь возникает такая проблема: нет регистрирующих сред для динамической голографии. И часть результатов поиска этих сред сейчас уже выделилась в область, которая называется голографический дисплей.
Голографическими дисплеями чаще всего называют изображения, которые неголографические. В «Звездных войнах» вы видите некие голограммы человека, которые где-то в пространстве двигаются. Но там нет никакой голографии реально. Нет голографии, когда делают какие-то приставки к фотоаппаратам для съемки. Голография - это когда трехмерное изображение отображают в свободном пространстве, при этом в качестве носителя информации остается двумерный носитель, то есть обычная фотопленка, цифровой носитель информации, многократная запись изображения, а потом синтез в объемное изображение.
Как устроен голографический дисплей? Прежде всего, нам нужен источник света с очень хорошим качеством - три лазера. Чтобы у человека возникло полное цветовое представление, ему нужно три RGB-лазера. Следующий необходимый элемент - это осветительная система, чтобы преобразовать от лазера источник света к нужному формату и дальше осветить модулятор. И в качестве модуляторов сейчас для голографического дисплея можно использовать несколько элементов. Есть LCoS - это технология Liquid Crystal on Silicon . Это развитие жидкокристаллических дисплеев, но в применении к микроэлектронике, потому что все делается на базе подложки кремния: туда интегрируется дисплей, он оказывается эффективным и высокоразрешающим, и такой дисплей можно использовать.
А следующим элементом нужна оптика, которая могла преобразовать это довольно маленькое изображение и спроектировать его в нужный формат. И оптика тоже может быть голографическая. Но что будет характерно для такой оптики? Каждый лазер будет взаимодействовать со своим оптическим элементом, со своей частью оптической системы, потому что в голографии очень важна селективность по длине волны. Если мы сделаем что-то неселективное, у нас сразу на любом оптическом элементе образуется радуга и очень много мешающих изображений.
Конечно, иногда их используют. Радужная голография, то есть наклейки, - по одной координате радуга, а по другой видна объемная картинка. Но они обладают ограниченной функциональностью. Следовательно, чтобы преодолеть это, нужны оптические элементы, которые взаимодействуют только со своим лазером. К примеру, голографическая линза для красного света будет взаимодействовать только с красным излучением. Аналогично и для других линз. Голографические экраны - это те же линзы, на которые согласуют пучки, которые должны попасть к зрителю, с пучками, формирующимися на этом микродисплее.
А дальше очень важная вещь: чем выше качество отображаемой информации, тем более высокоразрешающие дисплеи надо использовать для голографии. И более того, разрешение дисплея с опережением идет по отношению к тому, что мы видим. Голография вообще обладает таким свойством: для отражения какой-то информации количество пикселей и отсчетов, которые надо закодировать в источнике информации, должно быть в два раза больше. То есть разрешение микродисплеев больше, чем-то разрешение, которое мы в голографическом изображении видим. И это базовая вещь. То есть голография должна обладать избыточностью, большим разрешением, чем-то, которое мы хотим увидеть в изображении. И здесь появляются технологические сложности.
Там, где невозможно сделать один дисплей одновременно и высокоразрешающий, и нужного размера, оптики придумывают схемы с мультиплицированием изображения, где каждая часть изображения выводится на свой микродисплей. Оптическая система преобразует отдельные изображения в одно синтезированное. И человек может двигаться вокруг этого уже голографического изображения и видеть его будет достаточно хорошо. Но для того, чтобы эта система была рабочей, необходима высокотехнологичность всех элементов, чтобы можно было интегрировать их в небольшой объем, ведь потенциально они могут быть вообще планарны, то есть могут стыковаться с планарной технологией микроэлектроники.
С другой стороны, все оптические элементы, которые создают для голографии, делаются на плоских подложках. Это очень важно, потому что вся элементная база современной оптики рассчитана на то, что у вас есть какой-то оптический объемный элемент. Он объемный, и его необходимо полировать, очень точно изготавливать просветляющее или, наоборот, отражающее покрытие для этого элемента. А для голографии все возможные элементы изготавливаются примерно одним способом - голографическим методом. Каждый раз, когда мы записываем какой-то элемент, мы модифицируем схемы записи. То есть мы на наших устройствах делаем какие-то специализированные установки для записи конкретного изображения или конкретного волнового фронта. Это занимает какое-то время, но развитие робототехники позволяет надеяться, что все это будет автоматизировано, а процесс перехода с одной записи на другой - упрощен.
Когда развивалось общее направление «голографический дисплей», оно рождало очень интересные применения дисплеев, которые показывали, что можно делать прикладные, более простые вещи, очень нужные, например отображение информации для летчиков или водителей на фоне лобового стекла. Ключевой элемент у этих систем отображения - совмещающее устройство для внешнего источника информации и для локального. По-английски это называется beam combined , когда вы совмещаете изображение окружающего вас мира с локальным источником информации. И в качестве совмещающего элемента голограмма оказалась очень полезна, так как она прозрачна.
В отличие от оптических элементов, линзы или зеркала, весь волновой фронт, весь свет преобразует в объеме стекла или на зеркале, а голограмма может это разделить. Она часть преобразует, а часть оказывается неиспользованной. Это так называемый недифрагированный свет. Это свойство голограмм оказалось ключевым для создания HMD (head-mounted display ) - дисплеев, которые крепятся на голове. Также для летчиков и автомобилистов есть head-up display , то есть дисплей, который находится прямо перед вами. Они очень удобны, потому что позволяют не отвлекаться от окружающей вас обстановки, для того чтобы, например, считать какую-то служебную информацию с прибора.
Эта новая область поставила голографические оптические элементы на очень важную позицию. Это ключевой элемент для HMD, потому что все другие элементы уступают голограмме по критерию незаметности самого дисплея.
Второе применение голографических оптических элементов - построение объемного изображения с выносом. Что это такое? Это голограмма, из которой как бы выпирает изображение. То есть она не за экраном, а прямо перед вами из голограммы выходит изображение, и для части дисплеев это просто необходимо. К примеру, для медиков, когда они разбирают какую-то хирургическую операцию, где им нужно обязательно знать, что же в объеме происходило. И если у вас голограмма за стеклом, то влезть туда очень трудно. А построить изображение перед голограммой можно. И это очень полезно, потому что таким образом мы можем обратную связь как-то ввести. А для части профессий обратная связь очень важна, потому что это как тактильная чувствительность.
И во всех этих случаях помогает голография. Во-первых, она помогает, потому что делает голографические экраны - они малозаметные и не мешают. И во-вторых, часть оптической обработки информации, которая делается для таких дисплеев, - это тоже голография, только цифровая голограмма. Полная эмуляция распространения света и его взаимодействия с регистрирующей средой, между собой свет как интерферирует - все это эмулируется в электронном виде в компьютере. И результат этого подсчета можно вывести в качестве цифровой голограммы на носитель информации и отобразить. На этой стадии отображения тоже очень важны голографические и оптические элементы.
Для полного использования качеств трехмерных изображений их лучше освещать лазером, для которых нужны специфические осветители. И для любых мобильных устройств эти осветители должны быть как можно более компактны. И тут голография тоже говорит: «Вот мы можем». И исследователи в своих работах показывают, что голографические осветители гораздо компактнее обычных, традиционных осветителей, линзовых или зеркальных. Они плоские и достаточно эффективные. И они открывают для лазера путь в наш мир, непосредственно отображая информацию, потому что все, что сейчас мы в основном видим, - это светодиоды или стереосистемы, где используются традиционные источники света. А для голографических дисплеев лазер - принципиальная вещь. Он позволяет раскрыть большинство преимуществ оптической обработки трехмерной информации.
Мы с разных сторон идем к одной задаче - созданию голографического дисплея для массового применения. И если посмотреть передовые конференции, то там голографические дисплеи - это уже отдельная секция. И множество решений и работ демонстрируют, что успехи вот-вот приведут к прорыву.
Я хотел бы закончить оптимизмом, потому что сейчас голография - это место, где можно применить свои творческие силы. Это наука: есть свои законы, достижения, предрассудки. Но область очень быстро развивается, и она открыта, особенно для молодых. И я надеюсь, что голография во всем многообразии (цифровая, голография для интегральной оптики, голография для дисплеев) - это все будет в ближайшее время очень быстро развиваться, потому что базовые элементы уже есть. Надо только их творчески собрать и получить новое качество.
Мы уже привыкли к плазменным панелям и LCD-экранам в повседневной жизни. Никого не удивляет и такая дисплейная технология, появившаяся в последние годы, как 3D. Технология создания стереоскопического изображения с использованием специальных 3D очков успешно заняла свою нишу и активно развивается. Многие эксперты полагают, что дальнейшее развитие дисплейной технологии, а точнее настоящая революция в этом сегменте, произойдет с выпуском голографических экранов. Ведь, по сути, современное 3D телевидение является промежуточным этапом на пути создания настоящего объемного изображения, поскольку такие экраны выглядят трехмерными только при определенном положении головы. Голографические дисплеи в этом плане можно рассматривать как дальнейшее развитие 3D технологии.
Основной принцип технологии 3D, используемой в современных TV или кинотеатрах, заключается в том, чтобы обмануть глаза человека и заставить его воспринимать картинку трехмерной за счет представления каждому глазу немного отличающихся картинок. Этот оптический фокус применяется повсеместно в популярных ныне 3D решениях. Например, иллюзия объема и глубины картинки создается с помощью поляризационных очков, фильтрующих часть изображения для правого и левого глаза.
Но у такой технологии есть существенный недостаток – объемная картинка видна зрителю только под строго определенным углом. Сегодня в массовой продаже уже появились домашние 3D телевизоры без очков. Но и при просмотре такого телевизора зритель должен находиться точно напротив экрана. Достаточно сместиться чуть правее или левее относительно центра экрана, и объемная картинка уже начинает пропадать. Это недостаток современных 3D экранов в ближайшем будущем должны будут решить так называемые голографические дисплеи.
Все мы помним сцены из знаменитых голливудских кинолент вроде «Звездных войн», где объемная картинка появляется в виде голограмм и буквально висит в воздухе. Голограмма, в принципе, представляет собой особый тип трехмерного проецируемого изображения, которое может создаваться с помощью лазерного света или других источников. Считается, что уже в ближайшем будущем эта технология шагнет в нашу повседневную жизнь. Правда, пока до выпуска голографических телевизоров еще очень далеко. Время от времени появляются интересные прототипы устройств с псевдо — голографическими или продвинутыми стереоскопическими дисплеями, которые вызывают огромный интерес у публики. Но полноценных голографических экранов в доступной продаже пока нет.
Например, широкое применение сегодня уже нашли так называемые псевдо голографические экраны, основанные на использовании специальной полупрозрачной пленки или сетки. Такие панели просто подвешиваются к потолку, либо закрепляются на стекле торговой витрины. При особом освещении полупрозрачная панель становится невидимой для человека. И если на нее проецируется изображение, то она создает впечатление царящей в воздухе картинки – той самой голограммы. Изображение проецируется на полупрозрачную панель с помощью проектора. Панель дает возможность зрителю смотреть сквозь картинку. Такие псевдо голографические дисплеи обладают целым рядом преимуществ перед плазмой или ЖК-экранами за счет своей оригинальности, сочного изображения практически при любых условиях освещенности и возможности размещения в любой точке.
Сам проектор, проецирующий изображение, может оставаться вне поля зрения зрителя. К несомненным достоинствам подобных решений также стоит отнести хорошие углы обзора (близкие к 180 градусам), высокую контрастность картинки и возможность создавать голографические экраны большого размера или определенной геометрической формы. Естественно, дисплеи на полупрозрачной пленке используются, прежде всего, для придания помещениям определенного шарма и необычного эффекта, оформления торговых пространств и телевизионных студий. Решения с прозрачными панелями разрабатываются многими компаниями и, в первую очередь, они используются для целей маркетинга и рекламы, чтобы произвести впечатление на потребителей.
ист. visionoptics.de
В частности, большое распространение получили экраны Sax3D на основе пленки. Эта немецкая компания применяет систему избирательного преломления света, что дает возможность игнорировать любой свет в комнате, кроме луча проектора. Основной самого экрана является прочное стекло, полностью прозрачное. Именно на него наносится специальная пленка, благодаря которой экран превращается в своеобразную голограмму и отображает контрастную картинку, проецируемую проектором. Просматривать на таком псевдо голографическом экране можно и видеоролики, и цифровые снимки. Примерно по тому же принципу работают экраны Transscreen, основанные на использовании полиэфирной пленки с особыми слоями, способными задерживать идущий от проектора свет.
Но нас, конечно, в первую очередь, интересуют решения, которые могут быть использованы в телевизорах, планшетных компьютерах и смартфонах. И нужно отметить, что в последние годы появляется все больше интересных устройств в этой области, хотя большинство из них на самом деле используют все тот же пресловутый эффект 3D, только несколько дополненный и усовершенствованный.
На выставке CES 2011 фирма InnoVision Labs продемонстрировала публике прототип телевизора будущего – TV с голографическим экраном. Разработка получила название HoloAd Diamond. Она представляет собой призму, способную преломлять свет, идущий от нескольких проекторов, что создает полноценную голограмму, которую зритель может рассматривать под любым углом. Более того, журналисты и рядовые посетители выставки убедились, что голограмма, создаваемая HoloAd Diamond, выглядит лучше в сравнении с объемными картинками на 3D-устройствах. Картинки на голографическом экране отличаются глубиной и насыщенными цветами.
Данный проектор-телевизор может воспроизводить в голограмме не только фотографии и картинки, но и видеоролики, правда, пока лишь в формате FLV. На выставке было продемонстрировано сразу две модели телевизоров, основанных на одном и том же принципе. Первая поддерживает разрешение 1280 x 1024 точек и весит 95 килограмм, а второй TV является более компактным, но имеет разрешение только 640 x 480 точек. Устройства довольно громоздкие, но пользоваться ими удобно. Старшую версию голографического экрана можно приобрести за десять тысяч долларов.
Исследователи из калифорнийской лаборатории HP в Пало-Альто попытались по-своему решить извечную проблему 3D экранов. Чтобы воспроизвести объемную картинку, которая была бы видна вне зависимости от угла обзора, исследователи предложили демонстрировать изображение предметов с разных сторон, одновременно посылая для каждого глаза свою картинку. Обычно это достигается это за счет использования целой системы с вращающимися зеркалами и лазерными устройствами. Но калифорнийские ученые взяли компоненты стандартной ЖК-панели, нанесли на внутреннее стекло экрана особым образом огромное количество круглых канавок. В результате, свет преломляется таким образом, что позволяет зрителю увидеть трехмерную голограмму. Во всяком случае, созданный исследователями HP экран дает возможность человеку видеть статическое трехмерное изображение с двухсот разных точек, а динамичную 3D картинку – с шестидесяти четырех. Правда, сами ученые отмечают, что до создания полноценной движущейся голограммы, которые мы видим в кино, еще далеко.
Интересное решение предлагает и Microsoft Research, разработавшая дисплей Vermeer. Этот экран создает голографическую картинку, «парящую» прямо в воздухе в духе легендарных «Звездных войн». Здесь используется эффект оптической иллюзии, получивший название «мираскоп». Конструктивно Vermeer состоит из двух параболических зеркал и проектора с особой оптической системой, способной воспроизводить до трех тысяч картинок в секунду. Проектор проецирует голограмму из ста девяносто двух точек при частоте 15 кадров в секунду.
Самое важное, что обзор трехмерного изображения доступен с любого угла (360 градусов). Более того, пользователь может успешно взаимодействовать с подобного рода голограммой, так как доступ к ней не перекрыт какой-либо стеклянной панелью. То есть она может реагировать на прикосновения. Для этого в устройстве предусмотрено наличие инфракрасной подсветки и камеры, основное предназначение которой состоит в том, чтобы отслеживать движения рук человека.
Дисплей Vermeer пока не был запущен в коммерческое производство, однако, очевидно, что у него действительно есть серьезные перспективы, например, в игровой индустрии. Это инновационное устройство появилось в 2011 году, а годом спустя компания Apple запатентовала собственный дисплей, который во многих отношениях напоминает тот же Vermeer. Это интерактивный экран, который может отображать трехмерные голограммы и предоставлять пользователю возможность взаимодействовать с ними.
Тут используются все та же пара параболических зеркал. Но есть и отличие. Для проецирования трехмерной картинки инженеры Apple предлагают использовать не реальный объект, а обладающее фоторефрактивным эффектом вещество. Попадающее на него инфракрасное излучение переходит в видимый спектр, образуя первичное трехмерное изображение. Устройство, созданное инженерами Apple, поддерживает управление жестами благодаря встроенной системе датчиков.
А в этом году состоялось долгожданное событие – был представлен первый в мире смартфон с голографическим дисплеем. Во всяком случае, об этом заявляет его производитель. Телефон Takee был разработан китайской научно-исследовательской компанией Shenzhen Estar Technology. Но разработка на самом деле очень похожа на модель Amazon Fire Phone, выпущенную ранее и предложившую возможность адаптации картинки на экране в зависимости от угла зрения пользователя. Однако, по заверениям производителя, в своем смартфоне они пошли немного дальше. Здесь используются датчики для отслеживания положения глаз, расположенные над экраном. Стереоскопическая картинка создается с помощью проекции внешних сенсоров прямо на сетчатку глаз зрителя, при этом последний может отклонять свой взгляд от экрана и все равно видеть объемное изображение.
Таким образом, экран смартфона Takee дает возможность не только увидеть объемное изображение, но и рассмотреть его с разных углов. Справедливости ради нужно отметить, что китайская разработка представляет собой лишь обычную 3D-технологию, дополненную датчиками отслеживания положения глаз. Дисплей поддерживает разрешение 1920 х 1080 точек. Помимо экрана, инновационный смартфон обладает следующими характеристиками – процессор MediaTek 6592T, два гигабайта оперативной памяти и 13-мегапиксельная камера Sony Exmor RS. Работает устройство под управлением ОС Android. Уже доступно несколько приложений к смартфону, позволяющих играть в 3D игры.
Очевидно, что приближается тот долгожданный момент, когда мы сможем увидеть телевизоры, планшеты и мониторы, создающие полноценную голографическую картинку. Кроме того, в ближайшем будущем технология голографических экранов может найти применение в системах навигации, бизнес-индустрии и образовании. Также голографические изображения просто не смогут пройти мимо области игровых развлечений, обеспечивая создание объемных, виртуальных миров с необычайно реалистичной картинкой.
Первая голограмма была получена венгерским физиком Денешом Габором в 1947 году в ходе экспериментов по повышению разрешающей способности электронных микроскопов. Он придумал само слово «голограмма», желая подчеркнуть полную запись оптических свойств объекта. Денеш немного опередил свое время: его голограммы отличались низким качеством из-за использования газоразрядных ламп. После изобретения в 1960 году рубиново-красного и гелий-неонового лазеров голография начала активно развиваться. В 1968 году советский учёный Юрий Николаевич Денисюк разработал схему записи голограмм на прозрачных фотопластинках и получил высококачественные голограммы. А 11 годами позже Ллойд Кросс создал мультиплексную голограмму, состоящую из нескольких десятков ракурсов, каждый из которых можно увидеть только под одним углом. Как же работает современный голографический дисплей — об этом в сегодняшнем выпуске!
Основным фотоматериалом для записи голограмм являются специальные фотопластинки на основе традиционного бромида серебра, позволяющие достичь разрешающей способности более 5000 линий на миллиметр. Также применяются фотопластинки на основе бихромированной желатины, обладающие большей разрешающей способностью. При их использовании до 90% падающего света преобразуется в изображение, что позволяет записывать очень яркие голограммы. Активно разрабатываются и среды на основе голографических фотополимерных материалов. Эту многокомпонентную смесь органических веществ наносят в виде тонкой плёнки на стеклянную или плёночную подложку.
Что касается голографических дисплеев, то существует несколько перспективных разработок, заслуживающих внимания. Компания RED Digital Cinema ведет работу над голографическим дисплеем, который представляет собой жидкокристаллическую панель со специальной светопроводящей пластиной, расположенной под ней. Она использует дифракцию для проецирования разных изображений под разными углами обзора, что приводит к иллюзии «трехмерного изображения». Смартфон Hydrogen с голографическим дисплеем должен выйти в свет в первой половине 2018 года.
Уже существуют на рынке дисплеи марки HoloVisio от венгерской компании Holografika. Суть их технологии заключается в проецировании картинки двумя десятками узконаправленных проекторов, благодаря чему изображение раскладывается в пространстве вглубь дисплея. Сложность этой технологии сказывается на цене: стоимость 72-дюймового экрана с разрешением 1280 на 768 пикселей составляет порядка 500 тысяч долларов.
А объединение японских учёных уже долгое время работает над созданием лазерной проекционной технологии Aerial 3D. Они отказались от традиционного плоского экрана, рисуя объекты в трёхмерном пространстве с помощью лазерных лучей. Aerial 3D использует эффект возбуждения атомов кислорода и азота фокусированными лазерными лучами. В данный момент система способна проецировать объекты, состоящие из 50 000 точек с частотой до 15 кадров в секунду.
Заслуживает внимания и разработка под названием Vermeer, представляющая собой голографический безэкранный дисплей и видеокамеру, придающую системе сенсорные функции. Дисплей использует технологию проекции между двух параболических зеркал. Лазерный луч рисует изображение с частотой 2880 раз в секунду, последовательно проходя по 192 точкам. В результате зритель видит в пространстве картинку, обновляемую 15 раз в секунду и доступную для контакта.
Вполне возможно, что уже в недалеком будущем голографические экраны станут более доступными и получат массовое применение.
Революция – вот главное слово электронной промышленности. Ожидание революции от каждого нового изобретения, новой технологии или новой выпущенной модели настолько нормально для этого рынка, что весь прогресс тут воспринимается серией скачков в неведомое. И в самом деле: электроника во все времена развивалась очень динамично; динамично, как ни одна из областей техники. Однако если посмотреть на линию её прогресса более непредвзято, то выяснится, что звание революционных изменений имеют носить право не так уж и много событий.
Дисплеи будущего 2: обзор лучших голографических и гибких экранов
Если взять для конкретного примера тему нашего материала – дисплеи – то на звание революционных по-настоящему претендуют лишь появление цветного изображения вместо монохромного и переход от электронно-лучевых трубок к матрицам из жидкокристаллических элементов. Все остальное, как то: рост разрешения, улучшение цветопередачи, снижение габаритов дисплея при росте его площади – это просто важные вехи.
При современных темпах прогресса, до создания eye-Phone осталось много меньше тысячи лет.
Что же сегодня можно считать наиболее перспективным с точки зрения кардинальных перемен? На наш взгляд, прорывов можно ждать от трех экспериментальных направлений: это стереоскопические дисплеи, дисплеи на гибких матрицах и полупрозрачные дисплеи. О каждой из групп этих разработок мы вам и расскажем…
Самое объёмное 3D
Самый очевидный на сегодня путь в очередную техническую революцию для дисплеев – это стереоскопия, получившая маркетинговое название «3D». Некоторое время назад на рынке активно продвигалась технология создания стереоскопического изображения, основанная на поляризации света. Мы многократно писали о телевизорах и мониторах, оснащённых ею, подробно рассказывая о фундаменте этой технологии в виде бинокулярного зрения человека, об устройстве затворных очков, строении экрана и алгоритмах формирования 3D.
В настоящее время «поляризационная» стереоскопия заняла на рынке свою нишу, объёмы которой, а также общее влияние технологии на дальнейшее развитие производство дисплеев не позволяют нам говорить о революционном сломе.
Так сейчас выглядит коммерческое массовое стереовидение
Более перспективно выглядят сегодня технологии безочкового создания стереоскопического изображения. Их кратко можно разделить на те, которые используют расположенные на экране дисплея преломляющие микролинзы, и на те, которые используют систему слежения за положением зрителя с помощью регистрирующих сенсоров (видеокамер). Их большая техническая сложность и определённая степень экспериментальности на сегодняшний момент не позволяют нам строить долговременные прогнозы относительно их судьбы. Однако попробуем и тут усомниться в их истинной революционности, способной изменить конструкцию дисплеев будущего до неузнаваемости.
Дело в том, что и очковые и безочковые технологии стереовидения предполагают создание иллюзии объёма на плоском экране. Мы же предполагаем, что сделать 3D-революцию среди дисплеев сможет модель, так или иначе демонстрирующая истинное трёхмерное изображение. Технологии, способные решить вопрос стереоизображения таким образом есть уже сейчас. Наиболее перспективные из них – голографические и объёмные дисплеи.
Главная помеха развитию
Начнём обзор с того лучшего, что уже есть на рынке. По нашему мнению, это – дисплеи марки HoloVisio производимые венгерской компанией Holografika. Компания с 1996 года занимается изучением и развитием технологий трёхмерного изображения. В 2008 году появились первые дисплеи HoloVisio. В данный момент первые дисплеи HoloVisio уже сняты с производства, а их место заняли модели второго и третьего поколения. Суть технологии Holografika в проецировании картинки двумя десятками узконаправленных проекторов, благодаря чему изображение раскладывается в пространстве дисплея как бы вглубь. Столь сложный способ визуализации дорого обходится в прямом и переносном смысле: на 72-дюймовом экране, фронтальная плоскость которого имеет разрешение 1280 на 768 пикселей фактически имеется 73 миллиона воксельных элемента. Стоимость же самого дисплея достигает 500 тысяч долларов. Говорить о немедленном массовом применении этого чуда в домохозяйствах Европы и Америка, конечно, не приходится.
Однако не только цена, но сложность самой конструкции останавливает массовое внедрение дисплеев, подобных HoloVisio. Эта сложность имеет существенное побочное свойство в виде сложности программного обеспечения в частности и воспроизводства голографического контента вообще. Именно поэтому учёные продолжают искать более простые, более дешёвые и более разумно устроенные способы воссоздания объёмного изображения.
Презентация компании Holografika
Объединение из трёх групп японских учёных и инженеров уже семь лет работает над созданием лазерного проекционного оборудования для создания объёмных изображений. Мы говорим о технологии Aerial 3D, созданной компанией Burton Inc, японским Национальным Институтом производства, науки и технологии (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) и университетом Кейо (Keio University). Практическая демонстрация проектора Aerial 3D состоялась в ноябре 2011 года в рамках выставки CES 2011. Японские разработчики отказались от традиционного плоского экрана, рисуя объекты прямо в трёхмерной среде обычного пространства с помощью лазерных лучей.
Японский вариант голографического безэкранного дисплея
Технология Aerial 3D использует эффект возбуждения атомов кислорода и азота фокусированными лазерными лучами. В данный момент установка способна проецировать объекты, состоящие из 50000 элементов (точек) с частотой 10-15 «кадров» в секунду. В будущем разработчики планируют довести скорость до 20-25 «кадров» в секунду и перевести изображение из монохромного (зелёного) режима в цветной.
Интерактивный голографический комплекс из Южной Калифорнии
Над технологией, предлагающей похожего качества картинку, работает и лаборатория ICT Graphics Lab при Южнокалифорнийском университете. Ещё в 2009 году её сотрудники представили интерактивный панорамный (изображение можно рассматривать с любой точки окружности) световой дисплей (Interactive 360º Light Field Display). Дисплей основан на технологии проецирования изображения на вращающееся анизотропное зеркало.
Эксперименты Microsoft
Из наиболее свежих проектов голографических дисплеев нужно вспомнить и разработку Microsoft Research Cambridge с названием Verneer. Vermeer – это комплекс из голографического безэкранного дисплея и видеокамеры, придающей системе сенсорные функции. Дисплей использует технологию проекции между двух параболических зеркал (мираскоп). Лазерный луч рисует изображение с частотой 2880 раз в секунду, последовательно проходя по 192 точкам. В результате зритель видит картинку, обновляемую 15 раз в секунду, висящую в пространстве и полностью доступную для контакта. Как раз контакт с иллюзорным голографическим изображением и прорабатывает видеокамера – являющаяся аналогом хорошо известного жестового манипулятора Microsoft Kinect.
Гибкий вариант
Мысль о возможности создания гибких дисплеев – первая, строго не относящаяся к вопросом приспособления виртуального пространства экрана к физиологии зрения человека. Проще говоря, пользователю не важно – видит он изображение на гибком или на негнущемся дисплее.
Но гибкость дисплеев – вещь вполне революционная с точки зрения удобства использования устройств и их компактности, поскольку наделяет экран свойствами, присущими давно знакомому человечеству материалу. Бумаге.
Бумажный лист легко складывается в несколько раз, скручивается в трубку, обладает устойчивостью к падению. Именно этими свойствами стараются наделить разработчики свои гибкие дисплеи – или шире – гибкие компьютеры. Стоит отметить, что конкуренцию гибким дисплеям в какой-то мере составляют встраиваемые в электронные устройства пико-проекторы. Проецируемое ими изображение уже обладает достаточной яркостью и разрешением, а также наделено функциями сенсорного дисплея.
В настоящее время практически все крупные производители электроники включились в технологическую гонку по созданию гибких дисплеев. Среди имён авангарда тут можно назвать Samsung, LG, Hewlett-Packard…
Гибкая "ткань" для пошива дисплеев производства HP
Последняя может похвастаться созданием пластикового материала для производства дисплеев, толщиной всего 100 микрометров. Дисплеи из этого материала отличаются минимальным потреблением энергии и хорошо совместимы с технологиями миниатюризации оперативной памяти и накопителей. Hewlett-Packard надеется наладить выпуск гибких компьютеров уже в 2014 году.
Дисплей LG: тонкий и вполне гибкий
В свою очередь, компания LG в марте 2012 года представила готовый к производству образец гибкого дисплея. Показанное устройство имеет диагональ 6 дюймов и разрешение 1024 на 768 точек. Максимальный угол сгибания может достигать 40 градусов. Дисплей весит 14 грамм, имеет толщину 0,7 миллиметра и без последствий выдерживает падение с высоты 1,5 метра. Поступление дисплея на рынок LG планирует на середину 2012 года.
Скриншоты c изображением дисплея Sony, показанные на дисплее ноутбука Sony
Рассуждая на тему размеров гибких дисплеев, можно вспомнить недавний анонс компании Sony 9,9- дюймового гибкого дисплея на основе матрицы OLED. Толщина дисплея равна 110 микрометрам, а разрешение – 960 на 540 точек (плотность элементов 111 PPI). Дисплей был представлен на бостонской Display’s Display Week 2012 в виде… серии скриншотов на ноутбуке.
Nanolumens не экономит на размере
Гораздо более реальна продукция компании Nanolumens. Компания производит гибкие дисплеи для дома, офиса и внешнего пространства (презентационные) с 2010 года под марками NanoFlex и NanoWrap. Дисплеи не отличаются особой тонкостью (толщина матричной подложки может достигать 4 сантиметров, но, как утверждают производители, они практически не накладывают ограничений на площадь и диагональ экрана. В доказательство своих слов ими уже был продемонстрирован презентационный гибкий дисплей площадью в 5 квадратных метров.
Samsung не спешит показать все козыри в этой игре
Наконец, компания Samsung неоднократно заявляла, что ведёт активную разработку гибких сенсорных дисплеев на матрицах OCTA (On Cell TSP AMOLED). В этих дисплеях компания видит потенциал значительного снижения энергопотребления экрана будущих смартфонов и планшетов, а также возможность снижения толщины их корпуса не менее, чем на 35 процентов. К сожалению, в производство модели с гибким дисплеем Samsung собирается пустить не ранее 2013 года.
Перспективы прозрачны
Сами по себе прозрачные дисплеи – факт технически состоявшийся. Производить их достаточно легко. Правда, среди сфер использования в основном вспоминается дизайн: живыми примерами могут служить имиджевый смартфон Sony Ericsson Xperia Pureness или более свежий и бюджетный Explay Crystal.
Прозрачный дисплей в бюджетном исполнении
Однако прозрачность дисплея может использоваться много шире. И наиболее интересное применение тут – это создание устройств, совмещающих информацию на дисплее с видимым человеком участком пространства. В данный момент такого рода устройства с прозрачными дисплеями активно разрабатываются многими компаниями, подразделяясь на три основных типа: системы-экраны, системы-очки и системы-контактные линзы.
Samsung именно так видит планшеты будущего
В данный момент в открытую о разработке систем-экранов говорят компании Samsung и Microsoft. Первая видит итогом создание мобильного компьютера, представляющего собой гибкий прозрачный экран, способный заменять как традиционный планшет, так и расширять функции доступа к данным информационной сети на реальную жизнь.
В какой Windows мы увидим это?
Что касается компании Microsoft, то её подразделение Microsoft Applied Sciences работает над созданием интерфейса для прозрачного экрана, благодаря которому человек вручную сможет манипулировать виртуальными сущностями операционной системы и запущенных в ней программ.
Project Glass
Наиболее известный проект прозрачных экранов, выполненных в виде очков виртуальной реальности – это, конечно, Project Glass, разрабатываемый компанией Google. В конце июня 2012 года Google в рамках выставки Google I/O провела большую презентацию текущего состояния проекта. В её ходе было рассказано функциях устройства (звонки, видеосъёмка от первого лица, работа с интернет-службами), были упомянуты кое-какие технические характеристики и описаны особенности дизайна (масса, наличие нескольких цветовых версий, наличие версий с затемнёнными стёклами и стёклами с диоптриями).
Canon объединяет людей и реальности
Однако можно упомянуть и новую экспериментальную разработку компании Canon - Mixed Reality. Пока система находится в статусе раннего прототипа и поэтому выглядит не слишком презентабельно. Она состоит из надеваемых на голову очков виртуальной реальности и специальных щупов-манипуляторов. С помощью них программная оболочка может накладывать виртуальные образы на объекты реальной окружающей среды, позволяя манипулировать ими как одному человеку, так и в составе команды.
Один пиксель - ещё не революция?
Наконец, наиболее интересная и по-настоящему революционная тема дисплеев-линз и компьютеров линз только набирает ход. Ею вплотную с 2009 года занимаются исследователи из финского университета Аалто и американского Университета штата Вашингтон. В настоящее время проект находится на стадии появления первого прототипа, представляющего собой контактную линзу с антенной для беспроводной подачи энергии и CMOS-схемой, обслуживающей один пиксель в центре линзы.
