Kako naredimo hologram?

8. 3. 2015
Deli
Kako naredimo hologram? (foto: profimedia)
profimedia

Kako nova tehnologija zajame 3D-predmete in jih reproducira še bolj realistično.

Delanje holograma je podobno snemanju prostorskega zvoka orkestra − ko je zvočni posnetek narejen, lahko orkester neha igrati, posnetek pa lahko nenehno vrtimo. Pri snemanju holograma shranimo interferenčni vzorec, ki ga ustvari svetloba, ko se siplje na objektu.

Tako lahko vzorec sipane svetlobe pozneje reproduciramo in dobimo vtis, da je objekt pred nami. Za izdelavo holograma potrebujemo laser, večinoma rdečega helij-neonskega. Delilnik žarka curek laserske svetlobe razcepi na dva dela in vsak delni curek potuje do fotografske plošče po svoji poti. Prvi žarek (objektni žarek) zadene neposredno v objekt, drugi pa potuje do snemalne plošče kot referenčni žarek in skupaj zarišeta interferenčni vzorec. Preden zadeneta tarčo, vsak žarek potuje skozi leče, ki pa niso take, kot jih poznamo iz fotoaparata. Te namreč zbirajo svetlobo, leče hologramskega snemalnika pa jo razpršujejo. Ko objektni žarek zadene predmet, se od njega odbije in razprši, delno tudi v smeri snemalne plošče. Tam se sreča z referenčnim žarkom, žarka se sestavita, tvorita interferenčno sliko, ki jo zapišemo na ploščo, prevlečeno s kemikalijami, občutljivimi za svetlobo in podobno tistim, ki se uporabljajo v fotografiji. Pravzaprav je osvetljena hologramska plošča bolj podobna običajnemu CD kot pa fotografskemu negativu. Zapisane informacije zato ne moremo razbrati z golim očesom, saj vidimo samo črne točke in različne krivulje.

Če hočemo pogledati hologram, ga moramo osvetliti. Obstajata dva tipa holograma, ki ju naredimo vidna na različna načina. Pri transmisijskem hologramu film osvetlimo z enobarvno svetlobo in prikaže se nam gladka tridimenzionalna enobarvna slika predmeta (večinoma je barva zelena). Pri refleksijskem ali odbojnem hologramu (vidimo jih na bankovcih) nam sliko predmeta pričara odbita svetloba in je lahko tudi večbarvna. Postopek nastajanja holograma je tako kot tradicionalna fotografija silno občutljiv za svetlobo, zato se holografsko snemanje opravlja v temnici.

Za snemanje večinoma uporabljamo laserje, ki sevajo rdečo svetlobo, zato luč v temnici ni rdeča kot običajno, ampak zelena ali modrozelena. Holografski postopek je tudi mnogo bolj občutljiv za vplive iz okolice. Težava je v tem, da se na zelo majhen prostor zapiše ogromno informacij, zato že majhna motnja pri delovanju laserja uniči ves trud in holograma ni. Zadošča že tresenje tal ali zraka zaradi premikanja, celo dihanje človeka lahko zmoti snemanje holograma. Seveda pa je vredno premagati te motnje, saj je hologramska slika resnično tridimenzionalna in jo lahko gledamo z različnih kotov. Slike lahko tudi povečamo in holograme, narejene z eno valovno dolžino svetlobe, si lahko ogledamo s svetlobo druge valovne dolžine.

Pri tem je slika tolikokrat povečana, kot je druga frekvenca večja od prve. Teoretično bi torej lahko naredili hologram zelo majhnih objektov (na primer molekul) z rentgensko svetlobo, opazovali pa z vidno, kar bi pomenilo tudi večmilijonkratno povečavo. Ampak to je treba šele narediti. Eden izmed izzivov holografske tehnike je narediti gibajoči se hologram. Pri običajnem fotografskem filmu je slika, ko je enkrat razvita, fiksna. Tako je tudi s hologramsko sliko.

Škotska družba Holoxica pa je razvila hologramski zaslon, ki si je zmožen zapomniti že posnete slike. Ko zaslon osvetlimo od zadaj, nastane nad njim hologramska slika. Zaslon nato lahko predvaja shranjene posnetke in tako spreminja vidno projekcijo. Z uporabo preprostih interferenčnih vzorcev lahko zgradimo kompleksne podobe, podobno kot iz posameznih pikslov nastane slika na LCD-zaslonu. Pravih gibajočih se hologramov še niso ustvarili, čeprav poskušajo družbe Musion, AV Concepts in Hologramica z uporabo naprednih digitalnih tehnologij narediti realistično 3D-projekcijo žive slike.

Med drugim so ustvarili animirano glasbeno skupino Gorillaz, uprizorili klavirsko bitko med glasbenikom in njegovim hologramskim dvojčkom ter celo postavili na oder sliko že umrlega glasbenika (preberite Tudi mrtvi nastopajo).

O skrivnostih teh odrskih čudežev smo govorili z Liz Berry, vodjo programa 3D-hologramskih projekcij družbe Hologramica: "Že v 19. stoletju so v gledališčih uporabljali trik, imenovan Pepperjev duh. Igralca so osvetlili in ga skrili očem gledalcev, navadno pod oder, med odrom in dvorano pa je bila postavljena nagnjena steklena plošča. Te gledalci niso videli, saj je prozorna, vendar se na šipi pojavi projicirana slika igralca, ki lebdi kot duh v prostoru.

Za sodobno izvedbo tega trika uporabimo visokoločljivostni video, namesto steklene plošče pa posebno folijo. V bistvu je takšna hologramska iluzija dvodimenzionalni visokoločljivostni video in torej ni hologram v pravem pomenu besede, a se je takšno poimenovanje pač uveljavilo. Včasih pomislim, da bi razpisala natečaj, s katerim bi našli ustrezno ime za takšno predstavitev, ampak za zdaj ostajamo pri hologramu!" Podobno tehniko je razvilo britansko podjetje Beagle Media. Uporabili so računalnik in štiri 140-centimetrske zaslone, ki dvodimenzionalno sliko projicirajo tako, da deluje kot tridimenzionalna, naredili so torej predvajalnik hologramov – holo. Pred našimi očmi pa ne nastane samo prostorska slika, senzorji premikov zaznajo gibanje rok, tako lahko to sliko premikamo, obračamo, povečamo, vse v realnem času. Tudi pri razvoju hologramov na dotik se uporabljajo iluzionistične tehnike.

Že dolgo poznamo iluzijo, ki jo dajeta dve konkavni zrcali, postavljeni v obliki školjke, zgornje zrcalo pa ima odprtino. Na dno spodnjega zrcala damo majhen predmet in po zakonih geometrijske optike nastane slika tega predmeta tik nad odprtino zgornjega zrcala. Slika je tako realistična, da bi jo kar prijeli. To idejo so raziskovalci iz tokijske univerze razvili in napravili holograme, ki so zmožni medsebojnega učinkovanja s človeško roko. Infrardeči senzorji Nintendove igralne konzole Wii beležijo gibe roke, ultrazvočni signali pa tvorijo drobcena nihanja zračnega tlaka in s tem oponašajo občutek dotika. Podobno tehnologijo razvija Microsoft (tehnologija Kinect). Možnosti, ki jih odpirajo te tehnologije so res široke.

Hologramske slike lahko opazujemo za zabavo, jih uporabimo pri izobraževanju, se lotimo umetniških eksperimentov, bolj 'resne' pa so možnosti uporabe v medicini, tehnologiji oblikovanja in obogateni resničnosti. Zdravniki v Izraelu že uporabljajo interaktivne holograme in si z njimi pomagajo pri operativnih posegih, saj lahko med operacijo naredijo model organa v realnem času. Na univerzi v Ontariu pa so v zgodnji fazi raziskav 3D-različice Skypa (slika desno spodaj). Trenutno nam gibajoči se hologrami delujejo podobno, kot so LCD-zasloni leta 1980. Toda vmes so ti zasloni doživeli velik napredek. Pri Hologramici bi radi dosegli nemogoče: "Lahko naredimo, da avtomobili lebdijo in balerine plešejo v kristalnih labodih, na odru lahko prikažemo stvari, ki jih z drugimi metodami ne moremo. Gledalci se tudi čustveno zavzamejo, niso samo opazovalci."

Tudi mrtvi nastopajo

Senzacionalni nastop na glasbenemfestivalu Coachella: leta 2012 sta nastopila reperja Snoop Dogg in Dr Dre v družbi glasbenika Tupaca Shakurja, ki je umrl leta 1996!

Z video posnetki, dvojniki, računalniško ustvarjenimi slikovnimi podobami (angl. Computer-generated imagery, CGI) in filmskimi snemalnimi tehnikami je možno oživiti preminule izvajalce in jih celo postaviti na oder. Iluzijo so naredili z visokoločljivostnim projekcijskim video sistemom Musion Eyeliner.

Vodja programa tridimenzionalnih holografskih projekcij pri družbi Hologramica Liz Berry je razložila, kako naredijo takšne projekcije: "Potrebujemo video posnetek celotnega telesa. Zaplete se pri osebah, ki jih ne moremo več posneti. Imeti moramo precej sreče, da tak posnetek najdemo v arhivu, če sreče nimamo, moramo ubrati drugo pot. Ko ne gre drugače, si pomagamo s CGI ali kombiniramo obe tehniki.

To tehniko smo uporabili pri animaciji Franka Sinatre. Vsak element predstavitve mora biti avtentičen, predvsem je zelo pomembna pravilna osvetlitev. Seveda pa moramo projekt obravnavati celostno, saj je že sama postavitev aparatur na oder problematična, če tega ne naredimo učinkovito in elegantno. Reševati moramo povsem tehnične težave, zraven pa biti še kreativni, da lahko ustvarimo projekt, ki zvezno poveže realno in navidezno."

Novo na Metroplay: Kristijan Crnica - Kikifly o glasbenem ustvarjanju, izzivih in prav posebni tetovaži