Когда голограммы войдут в повседневную жизнь
Краткий разбор по созданию голограмм и реальные примеры их применения.
В избранное
В избранном
Голограммы позволяют отражать объекты в трёхмерном пространстве даже без применения специальных очков. Такое изображение можно использовать на презентациях, деловых мероприятиях, в музеях, во флагманских магазинах — везде, где важно взаимодействие с объектом.
Создание голограммы
Есть два способа создания голограмм: компьютерный — для очков дополненной реальности и физический — для оптических дисплеев.
Компьютерный метод
Microsoft — первая компания, которая представила голографические очки HoloLens. На презентации в 2015 году компания заявила, что новое устройство перевернёт представления о технологии дополненной реальности. Windows Holographic — это виртуальные объекты, встроенные в реальный мир.
Для создания голограмм для HoloLens разработчики используют инструмент HoloStudio. Приложение умеет импортировать файлы из других сервисов или создавать 3D-объекты с помощью интерфейса.
Физический способ
В физике голография — это особый фотографический метод, при котором сначала с помощью лазера регистрируются, а затем восстанавливаются максимально приближенные к реальным 3D-изображения. При освещении лазером голограммы формируют точный 3D-клон объекта и копируют его свойства. Например, изменение перспективы при перемещении смотрящего.
В самом элементарном случае испускаемый лазером луч расширяется и делится на две части. Одна часть падает на фотопластинку и отражается от зеркала — это опорный луч. Другая отражается от объекта и называется предметным лучом.
Оба пучка лучей должны иметь одинаковую длину волны и двигаться в одной фазе. Опорный и предметный лучи складываются на фотопластинке и образуют интерференционную картину (чередование повышенной и пониженной интенсивности света). При максимальной интенсивности эмульсия засвечивается сильнее, при минимальной — слабее.
Чтобы восстановить изображение, проявленную фотопластинку помещают в то же место, где она находилась при фотографировании, и освещают опорным пучком света. Часть лазерного пучка, которая освещала предмет, перекрывается.
Опорный пучок огибает (дифрагирует) на голограмме. В результате получается точно такая же волна, как у отражённого предмета. Эта волна и даёт изображение предмета.
Применение голограмм в различных сферах
Связь
В апреле 2017 года два крупнейших оператора Verizon (США) и Korea Telecom (Южная Корея) совершили первый международный голографический звонок с помощью технологии 5G. При звонке формируются голограммы собеседника, которые полностью передают эмоции и жестикуляцию пользователя. Во время теста голограмма собеседника отражалась на экране экспериментального устройства.
Технология голографической коммуникации требует высокой пропускной способности, поэтому пока что она возможна только в сетях 5G, которые в 10–100 раз быстрее существующих сетей.
Образование
С помощью голографии можно транслировать лектора с другого конца света. Например, в 2015 году нобелевский лауреат и профессор физики в Стэнфордском университете Карл Виман выступил в Наньянском технологическом университете (Сингапур), не покидая США. Подготовка и настройка голографического дисплея заняла три недели. А планирование презентации, включая тестирование интернет-скорости, — пять месяцев.
Выставочный стенд «Высшей школы экономики» на ПМЭФ 2017
Профессор НТУ отметил, что таким образом преподаватели мирового уровня могут одновременно выступать в разных частях мира и охватить более широкую аудиторию, не тратя время на перелёты.
Также с помощью голографии можно создавать интерактивные модели для обучения. В 2013 году Лондонский университет Святого Георгия представил голограммы внутренних органов. В презентации показали трёхмерные изображения почек длиной четыре метра, череп и другие органы человека.
На Петербургском международном экономическом форуме НИУ «Высшая школа экономики» создал для гостей мероприятия лекторий, в котором выступали голографические проекции учёных университета. Преподаватели рассказывали об «умных» городах, современных медиа и будущем планеты.
Моделирование больших пространств
Презентация метода получения голограмм с помощью Wi-Fi-роутера
В мае 2017 года учёные из Технологического университета Мюнхена разработали метод получения трёхмерных голограмм с помощью Wi-Fi-роутера. Описанный в исследовании метод позволяет создавать копии помещений, отображая предметы вокруг них.
Таким образом физики научились «проникать сквозь стены». В будущем технологию можно использовать для нахождения и спасения жертв под лавиной или обрушившимися зданиями.
Музеи
Выставка «Магия света» в Санкт-Петербурге
С помощью голографии можно оцифровывать предметы искусства. В 2015 году Университет ИТМО и музей Фаберже создали голографические копии некоторых яиц из коллекции. А в мае 2017 года в музее мадам Тюссо установили первую голограмму — образ немецкого видеоблогера Бьянки «Биби» Хайнике.
В Музее истории Костромского края работает электронный экскурсовод Нюша, которая встречает гостей. В Еврейском музее Москвы можно поучаствовать в традиционной трапезе с голографией еврейской семьи или посетить свадьбу. А в ярославском Центре имени Валентины Терешковой посетители могут увидеть смоделированную галактику.
Презентация продуктов
Презентация голографической копии Barbie
Голограммы продукта — новый маркетинговый ход, который помогает захватить внимание клиента. С помощью голограмм можно увеличить 3D-копию продукта и сделать её обозреваемой со всех сторон.
В феврале 2017 года Barbie презентовала голографическую куклу-бота, которая реагирует на голосовые команды. Игрушка умеет отвечать на вопросы о погоде, может повторять фразы и будить.
Стартапы, зарабатывающие на голограммах
Белорусский проект Kino-mo создаёт 2D-экраны с голографическим эффектом. В 2015 году компания выиграла стартап-конкурс Ричарда Брэнсона Pitch to Rich. В 2016 году проект поддержал генеральный директор компании HDNet и HDTV cable network Марк Кьюбан. В беседе с РБК сооснователь проекта Артём Ставенко рассказал, что суммарные инвестиции составили более $3 млн.
Российский стартап HoloGroup разрабатывает голографические решения для смешанной реальности. Проект создаёт приложения для очков дополненной реальности Microsoft HoloLens. В 2017 году ФРИИ инвестировал в компанию 23 млн рублей. Компания сотрудничала с «Уралкалий», Hyundai, «Новатэк», «Ашан».
WayRay — российская компания с офисами в Швейцарии и России. Проект создаёт навигационную систему Navion, основанную на технологии дополненной реальности. В устройство входит голографическая плёнка, которая наносится на лобовое стекло автомобиля.
По данным «Секрета Фирмы», в 2017 году Alibaba вложила в проект $15 млн и ещё $3 млн — другие инвесторы. На инвестиции компания планирует запустить серийное производство автомобилей, оборудованных голографическим дисплеем Way Ray.
Корреспондент vc.ru узнал у генерального директора компании Hologroup Александра Якубова, какие перспективы ждут голографию в бизнесе.
В ближайшие пять-семь лет человечество переживёт очередную информационную революцию, которая изменит подход работы с данными.
Больше не нужны будут физические инструменты для отображения информации: экраны ноутбуков, телевизоры, проекторы, билборды, телефоны. Зачем нам физические экраны, если они могут быть голографическими: любого размера и количества, в любом месте и проецироваться нам прямо в глаза.
Мы попали в первую волну разработчиков для Hololens (очки смешанной реальности Microsoft) и сразу начали поиск прикладного применения для бизнеса и в других сферах деятельности. За полтора года мы для себя определили три основных направления, где голографию можно эффективно использовать уже сейчас.
Реклама и маркетинг
Мы реализовали десяток проектов для L«Oreal, «Новотэка», «УралКалия», Hyundai и других компаний, в которых презентовали продукты и услуги компаний с использованием голограмм. Технология помогает проводить 3D-презентации, интегрированные в реальное окружение выставочных пространств, шоу-румов, корпоративных музеев.
Такое изображение глубоко воздействует на аудиторию при маркетинговом контакте и уже активно применяется практике. Например, на презентации бренда Genesis на Восточном экономическом форуме компания использовала голографические технологии как основной инструмент коммуникации, а не вспомогательный, как часто бывает с новыми технологиями.
Александр Якубов
основатель и генеральный директор Hologroup
Строительство
В строительной индустрии есть несколько типов проблем, которые решаются с помощью технологии смешанной реальности. Сейчас разработчики учатся применять BIM-проектирование — когда изменение одного из параметров проецируемого объекта влечёт изменение других параметров. При традиционном подходе затрачиваются большие ресурсы на контроль за ходом работ и проверкой на соответствие между запланированным и построенным.
Смешанная реальность позволяет многократно упростить процедуру, ускорить и повысить качество, так как в очках Hololens можно визуально совместить реальный строительный объект и его цифровую модель. Это помогает быстро выявлять коллизии, опережение или отставание от плана. Например, наши продукты применяет компания IBCON, которая контролирует крупнейшие стройки для газовой и добывающей индустрий.
Также голографию начинают применять для согласования дизайна интерьеров офисов и магазинов. Это решает проблему, когда у заказчиков часто отсутствует пространственное восприятие, и архитекторам приходится долго объяснять, чтобы донести до заказчика свои концепции и идеи. Смешанная реальность помогает визуализировать будущий интерьер на реальном пространстве и быстро принять решение.
Один из наших клиентов, компания Auchan Holding, в рекордные сроки открыла новый формат магазинов на Тверской, так как с помощью голографической модели можно было пройтись по недостроенному магазину и посмотреть, будет ли удобно ходить между стеллажами, видна ли реклама от входной группы.
Индустриальные компании и сложное оборудование
Меняется система обучения работе с оборудованием или на производстве: персонал получает визуальные инструкции прямо на месте. В этом направлении сейчас запускают больше пилотных проектов, чем внедряют технологию масштабно. Но с учётом уровня воздействия на бизнес-процессы и возможности экономить огромные ресурсы, это очень перспективное направление.
Сейчас мы делаем совместный проект с компанией Enel Russia, которая владеет и эксплуатирует энергогенерирующие станции в разных частях страны. Одна из задач — упростить и повысить надёжность при выполнении инструкций по эксплуатации сложного оборудования техническим персоналом станции.
Персонал станции тестирует выполнение различных операций с голографическим руководством и инструкциями, привязанными к конкретному оборудованию. Также разрабатывается система удалённого мониторинга и контроля действий сотрудников на местах из операционного центра.
Несмотря на новаторство подобного подхода, сотрудники на местах с большим энтузиазмом воспринимают подобные изменения и чувствуют, что это может существенно упростить их трудовую деятельность и быть реально полезным.
Некоторые производители сложного оборудования и техники тоже интересуются голографическими технологиями для послепродажного обслуживания. Это позволяет снабжать продукцию инструкциями по эксплуатации, ремонту и пользованию в голографической реальности, что снижает сложность обучения своих клиентов и последующее обслуживание.
Есть сложности, связанные с новой для бизнеса технологией. Условно их можно разделить на три направления. Первое — это слишком новаторская технология, у бизнеса и людей нет практического опыта взаимодействия со смешанной реальностью и голограммами. Поэтому разработчикам и производителям оборудования приходится по сути создавать новый рынок.
Сложно представить, что сейчас в компаниях на совещании по одной из бизнес-проблем кто-то предложит: «Давайте рассмотрим, как мы можем решить эту проблему с использованием голограмм?»
Мы разработали программное обеспечение, которое позволяет создавать голографические экскурсии. Это достаточно просто, не сложнее PowerPoint. Но сколько людей в мире правильно может интерпретировать и ассоциировать со своим опытом фразу «голографическая экскурсия»? Поэтому одна из проблем — необходимость донести до бизнеса возможности новых технологий.
Вторая сложность — ни один человек в мире ещё не знает рецепта идеального пользовательского опыта при работе с цифровыми данными, интегрированными в окружающую среду. Разработчики получили Hololens полтора года назад, это действительно перевернуло представление о работе с информацией.
Наша компания получила устройство одной из первых. Мы специализируемся только на смешанной реальности, но нам часто требуются дополнительные эксперименты и пилотные проекты — пользовательский опыт поможет сделать решение применимым.
Третье направление — ограниченные возможности устройств для работы с голограммами. Устройства вроде Microsoft Hololens находятся на острие возможностей технологического прогресса, но всё равно имеют ограничения производительности, размера, заряда батареи, угла обзора и другие. С этими проблемами приходится считаться разработчикам при удовлетворении потребностей бизнеса.
Последние достижения в области художественной голографии связаны с созданием оптоклонов — ультрареалистичных полноцветных голограмм. Воссоздаваемые ими изображения объектов практически неотличимы от самих оригиналов.
Эту технологию разработали на основе комплексных исследований, включающих в себя новые фоторегистрирующие среды, новые оптические компоновки лазерных RGB-систем и специальные светодиодные устройства с управляемым спектром.
Результатами таких научно-исследовательских работ стали: голографические фотопластины со стабильно высокими качественными показателями; мобильные голографические камеры, приспособленные для работы непосредственно в музейных помещениях; возможность индивидуальной настройки осветителей для каждого создаваемого оптоклона.
Для бизнеса — это возможность создания предельно точных объёмных аналоговых изображений практически любых артефактов, музейных сокровищ или уникальных экспонатов, которые по тем или иным причинам не могут широко экспонироваться. Это позволяет значительно расширить аудиторию зрителей, легко организовывать музейные филиалы или выездные экспозиции, максимально детально документировать образы исторически значимых объектов.
Если говорить о современной голографии в общем смысле, то помимо уже описанной художественной голографии, имеется ряд уникальных технических и научных приложений: синтезирование компьютерных голограмм на основе разнообразных источников информации — медицинской томографии, систем интровидения, геофизических (например, сейсмических) данных, CAD-CAM проектов архитектурных объектов или инженерных сетей, трёхмерного картографирования и тому подобное.
В отличие от компьютерных 3D-моделей, цифровые голограммы не подвержены воздействию электронных помех и полностью отвечают эргономическим требованиям когнитивной визуализации — представления сложных объектов, которое существенно облегчает их понимание.
В данном случае мы даже не говорим о самом массовом применении голограмм, как маркировка товаров или защитные элементы платёжных или иных документов. Существующие и создаваемые сейчас элементы голографической памяти наверняка станут одним из важнейших компонентов искусственного интеллекта.
Примеров можно привести множество — от голограмм мозга пациента (для лучшей его диагностики), многоракурсных голограмм проектируемых инноградов (для более наглядной презентации проектов) или актуальных голографических карт, создаваемых прямо в полевых условиях.
Но сегодня в центре внимания находятся голографические дисплеи. Движущиеся голографические образы уже демонстрируются наиболее продвинутыми ИТ-компаниями, например, южно-корейскими и американскими. На сегодня это достаточно уникальные, дорогие и массивные конструкции.
Для их повсеместного внедрения остаётся решить две технических проблемы: на порядок уменьшить размер экранного пикселя и существенно повысить мощность процессора для пересчёта исходной интерференционной картины в режиме реального времени.
По общему мнению, через 10–15 лет прозрачные круговые ЖК-дисплеи позволят нам в домашних условиях смотреть голографическое кино без специальных очков с любого ракурса в максимальном разрешении. И будет обидно, если эта грядущая революция в области систем визуализации состоится без участия нашей страны.
Сергей Стафеев
профессор кафедры физики Университета ИТМО, доктор технических наук.
Сейчас постепенно внедряется цифровая голография, но в основном для решения специальных вопросов. Если говорить о классической голографии, появились голограммы, которые восстанавливаются при обычном свете. Такие голографические изображения можно рассматривать как обычную картинку, не используя каких-либо дополнительных инструментов.
Классическое голографическое изображение можно посмотреть только с использованием лазера, а голограмма Денисюка требует направленного источника света (им может быть солнце или прожектор). Такие новые голограммы сейчас выпускаются в Новосибирске.
Голография — это высококачественное, объёмное изображение. Поэтому, голографические устройства можно использовать для проведения каких-либо выставочных мероприятий. Кроме этого, производные от голографии методы используются в исследовательских работах для измерения деформаций металлических элементов.
Например, на выставке голограмм в Институте оптики и оптических технологий Сибирского государственного университета геосистем и технологий в Новосибирске мне запомнилось изображение человека, надувающего мыльный пузырь. При этом голова человека была изображена за стеклом, а мыльный пузырь — перед стеком.
В сфере бизнеса голограммы могут использоваться для изготовления сувенирной и рекламной продукции. Также с помощью голограмм сегодня изготавливают оптические элементы. Например, дифракционные решётки.
Илья Зыков
доцент кафедры лазерной и световой техники Томского политехнического университета
#будущее
© vc.ru
