В Samsung разработали компактный голографический дисплей / Хабр

Photo by Justin Peralta on Unsplash

Исследователи из Института передовых технологий Samsung создали голографический экран с fps до 30 кадров в секунду. На таком мониторе можно будет смотреть реалистичное трехмерное видео в офисе и дома.

Голографическим технологиям уже больше 70 лет. Однако до сих пор эта технология не особенно продвинулась — например, нет голографических дисплеев, о которых писали фантасты еще полвека назад. Главным образом, по трем причинам: узкий угол обзора голографии, слишком громоздкая оптика и высокие требования к производительности оборудования, которое генерирует голограмму.

Фотография голографического изображения, поддерживаемого реальной рукой.
Photo: Jungkwuen An et al. / Nature Communications, 2020

В основе технологии — такое физическое явление, как дифракция света. С ее помощью исследователи добились создания объемных изображений. К слову, внутри у голографического дисплея — традиционная оптическая схема, которая известна ученым многие десятки лет. Просто раньше поместить ее внутрь смартфона или монитор было невозможно. Всегда приходилось выбирать из двух зол: нужный размер экрана или достаточный угол обзора. Например, монитор диаметром 10 дюймов имел угол обзора — 0, 25 градуса. При увеличении угла до удобных 30 градусов, монитор должен быть уже < 0,1 дюйма.

Перед физиками из Samsung стояла задача увеличить угол обзора. Нужных результатов удалось достичь при помощи модулей преобразования света. Для конструкции использовали три пучка света — от красного, зеленого и синего лазеров. Они необходимы для получения цветного изображения. Свет попадает на жидкокристаллический экран — модуль, отклонения которого меняют направление световых лучей и создают объемную картинку.

Оптическая система для получения голографического изображения.

Photo: Jungkwuen An et al. / Nature Communications, 2020

Обычный модуль может отклонять на относительно большие углы только короткие пучки. В противном случае, его размер будет слишком большим, так что его не получится встроить в обычный дисплей. Чтобы решить эту проблему, физики из Samsung после модуля установили волноводы. Волноводы удлиняют пучки диаметром 14 х 140 мм до 140 х 230 мм. Как результат, итоговое изображение на мониторе сформировано пространственным модулятором света, который преобразовывает пучки в заданное изображение.

Прототип дисплея Samsung.
Photo: Jungkwuen An et al. / Nature Communications, 2020

Помимо сложностей с габаритами генерирующей голограмму схемы, ученые решили задачу длительных вычислений, которые требуют больших мощностей. Так, для создания реалистичной картинки нужно понимать, что будет на сетчатке глаза наблюдателя, так что необходимо отслеживать положение глаз относительно монитора.

Полученные сведения должны служить обратной связью для голографической системы. От скорости обработки системой кадров зависит fps. Ускорить процесс удалось за счет параллельных вычислений для обоих глаз. И еще важный момент — систему можно подключить к любому современному смартфону.

В будущем конструкцию планируют довести до размеров, подходящих для встраивания в мобильные устройства.

Как это работает? | Голографический дисплей

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 Microsoft 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.

Видео про технологииГолограмма

Наша команда в Looking Glass строит первую крупную голографическую компанию 21-го века, прокладывая путь из равнины для всех.

Шон Фрейн

Главный исполнительный директор, соучредитель

Шон является соучредителем и генеральным директором Looking Glass, работающим между их офисами в Бруклине и Гонконге. Выпускник Массачусетского технологического института, Шон начал свою карьеру с классической голографической студии лазерной интерференции, которую он построил в старшей школе, а затем в Массачусетском технологическом институте прошел обучение передовым методам голографической пленки. Он указан в десятках патентов по всему миру, а разработанные им изобретения освещаются в Forbes, TIME, Popular Mechanics и других крупных изданиях.

Роб Кодадек

Главный операционный директор

Роб — строитель в душе и сосредоточил свою карьеру на разработке новых технологий и бизнес-моделей «от набросков на салфетках до коммерциализации», участии в партнерских отношениях, создании и руководстве замечательными командами. Он имеет степень в области электромеханического машиностроения и степень магистра делового администрирования Массачусетского технологического института, а также более 20 выданных и находящихся на рассмотрении патентов.

Нитин Бхаргава

Вице-президент по развитию бизнеса. разработчиков и продуктовых команд для стимулирования роста уникальных продуктов и категорий. С особым интересом к коммерциализации новых технологий, Нитин всегда рад обсудить новые реализации голографических дисплеев, чтобы ускорить будущее.

Никки Чан

Вице-президент по работе с клиентами

Никки курирует команды, отвечающие за поддержку и успех клиентов, адаптацию, обучение пользователей и сообщество. Никки была в Зазеркалье с первых дней существования куба L3D, где она каким-то образом была убеждена, что 512 световых точек однажды станут миллиардами. Она проработала в компании достаточно долго (более 6,5 лет), чтобы это стало реальностью.

Калеб Джонстон

Вице-президент по программному обеспечению

Калеб имеет семнадцатилетний опыт разработки и управления программным обеспечением. Он поставлял продукты и проекты для стартапов, консалтинговых компаний и крупных предприятий. Его профессиональная деятельность охватывает компьютерную графику, компьютерное зрение и встроенные системы. Ранее он руководил командами в Amazon и Intersection, где также запустил LinkNYC. Он имеет B.S. из Университета Пердью и степень магистра технических наук в Корнелле.

Алекс Дункан

Руководитель группы, Creative Tools

Алекс Дункан, родом из Ванкувера, Канада, приехал в Нью-Йорк, чтобы изучать игровой дизайн в Нью-Йоркском университете. После окончания университета он работал над играми и цифровым медиа-искусством, а также преподавал разработку игр и историю. Алекс присоединился к Looking Glass Factory в 2016 году и сейчас возглавляет команду Creator Tools, создавая плагины и приложения, которые позволяют нашему сообществу создателей создавать невероятные голограммы.

Кейси Пью

Руководитель группы, блоки

Кейси — креативный технолог из Бруклина, обладатель премий Пибоди и Эмми. В 2010 году он создал «Звездные войны без купюр» — краудсорсинговый фильм, созданный для Интернета. Он стал соучредителем стартапа по распространению видео VHX, который был приобретен Vimeo в 2016 году. В Vimeo он руководил группой исследований и разработок для создания экспериментального голографического потокового видео. Его текущие проекты включают в себя мобильную инди-игру Wavelength, игры с web3 и третью забавную вещь, которая является очаровательным, специфическим хобби.

Гуру Сундар

Вице-президент по маркетингу

Гуру является вице-президентом по маркетингу и курирует всю маркетинговую деятельность, уделяя особое внимание брендингу, приобретению и росту. Он увлеченный и ориентированный на продукт стратегический маркетолог с уникальной инженерной базой (Cornell). Всю свою карьеру он сосредоточился на коммерциализации и маркетинге прорывных продуктов в области высоких технологий, что привело к значительным изменениям в поведении потребителей. Его последний опыт был связан с другой прорывной технологической компанией, Butterfly Network, где он построил и расширил маркетинговую деятельность по мере того, как компания превращалась из частной в публичную.

Модельный ряд зеркальных дисплеев

Набор голографических дисплеев.

3D для группового просмотра, гарнитура или отслеживание головы не требуются. Компания Looking Glass использовала всю мощь запатентованной технологии светового поля, чтобы зафиксировать направление света, которое охватывает каждый пиксель изображения. Результат? Захватывающие дух дисплеи, которые принесут голограммы в повседневную жизнь.

Гарнитуры не требуются

Групповой просмотр

Интерактивный опыт

Зазеркалье Портрет

Единственный в мире персональный голографический дисплей. Превратите свои 3D-графики или даже фотографии в портретном режиме в голограммы и познакомьте своих гостей с будущим медиа.

Заказ СЕЙЧАС

Узнайте больше →

Спецификации портретного дисплея

Общие

Борьба с питанием

Вход: AC 100-240V, 50/60 Гц, 0,5A
Выход: 5 В DC 3A

Потребление энергосипеда

8 Watts.

Соединение

1 вход HDMI, вход USB-C

Audio

Audio line out

Weight with stand

1. 5 lb / 660 g

Dimensions

5.3″ x 7.2″ x 2.1″
13.5cm x 18.2cm x 5.4cm

Display

Screen diagonal

7.9″ / 20cm

Refresh rate

60Hz

Aspect ratio

4:3

Number of views

Up to 100

Viewing Angle

58°

Resolution

1536 px × 2048 px

Установка

монтаж

настольный стойка или настенное крепление

Компьютерная поддержка

Автономный режим или ноутбук,
См. Спецификации здесь

Документация

Технические спецификации

Посмотреть стекло 32 ”

. голограммы, максимально реалистично оживляющие 3D-контент. Создавайте привлекательные конфигураторы продуктов, чтобы стимулировать продажи в розничной торговле без необходимости хранения товаров на полках.

Узнайте больше

Glive Glass 32 ”Spects

Общие

Сводка питания

Вход: AC 100-240V, 50/60 Гц, 3,5A
Выход: 19,5 В. Подключение

2 x Вход DisplayPort, USB-B вход

Audio

Audio Out Out

Вес с подставкой

34.2 фунт / 15,5 кг

Размеры

29.1 × 16,9 «× 8,6»
7 74 C. x 42.8. см х 21,8 см

Display

Screen diagonal

31.5″ / 80.1 cm

Refresh rate

60Hz

Aspect ratio

16:9

Number of views

Up to 100

Viewing Angle

53 °

Разрешение

7680 пикселей × 4320 пикселей

Установка

Крепление

Крепление (шаг 350 мм x 250 мм) или настольная подставка

Поддержка компьютера

Требуется компьютер,
см. здесь 9 спецификаций0003

Документация

Технические характеристики

Зеркало 65 дюймов

Будущее витрин и цифровых носителей информации вне дома. Очаровывайте аудиторию, как никогда раньше, с помощью самых больших в мире голограмм, рассчитанных на 100 зрителей одновременно.

Подробнее

Зеркало 65” Технические характеристики

Общие

Источник питания

Вход: 100–240 В перем. тока, 50 Гц/60 Гц, 3,0 А
Выход: 5 В пост.0002 250 watts

Connection

2 x DisplayPort input, USB-B input

Audio

Audio line out

Weight with stand

114 lbs / 51.7 kg

Dimensions

57.6″ × 36.8″ × 13″
146,2 см × 93,5 см × 32,9 см

Дисплей

Диагональный экран

65 » / 165,1 см

Скорость обновления

60HZ

Асист.0003

Угол обзора

53 °

Решение

7680 PX × 4320 PX

Установка

Монтаж

Стандартный веж спецификации здесь

Документация

Технические характеристики

Отображайте голограммы в своем Зазеркалье, легко визуализируя собственный 3D-контент с помощью инструментов, которые вы уже используете.

Программное обеспечение Explore

Плагин Unity

Создавайте голографических персонажей, события и целые миры.

Unreal Plugin

Создавайте реалистичные голографические творения и взаимодействуйте с ними.