کاربردهای تصاویر هولوگرافیک در سینما

از مشکلات اصلی توسعه سینما، تصاویر هولوگرافیک، قدرت لیزر، به عنوان منبع نور می باشد. شاید عدم پیشرفت در صنعت لیزر است که هولوگرافی را متوقف کرده است. دکتر جیکوبسون و همکارش، برای ساخت یک فیلم کوتاه از یک آکواریوم استفاده کرده است که بتوانند آن را نوردهی کنند، ولی منبع نوری لیزری برای یک اتاق هنوز وجود ندارد و حتی اگر از چند لیزر برای ساخت یک لیزر قدرتمند بهره ببریم، از نظر هزینه ای و میزان تجهیزات، غیرقابل توجیه است.

تصاویر هولوگرافیک سه بعدی و نمایش­های شناور در خارج از یک صفحه نمایش به مدت طولانی یکی از موارد مورد علاقه در فیلم­های علمی تخیلی از قبیل پیغام رهایی که توسط R2-D2 در فیلم جنگ ستارگان حمل شد،بوده است.

کاربردهای هولوگرافیک بسیار گسترده هستند . در این مقاله به بررسی چند مورد از آن ها می پردازیم.

اتاق هولوگرافیک

در راستای فناوری و کاربردهای هولوگرافیک پروجکشن، شرکت H+ Tech، اتاقی کاملا دیجیتال،سه بعدی و هولوگرافیک با عنوان اتاق بازی کودکان را طراحی و ایجاد کرده است. این اتاق برای بخش کودکان یک بیمارستان طراحی شده است تا بتواند تا حدی سرگرمی و روحیه بخش کودکان تحت درمان باشد.

اتاق هولوگرافیک دارای رویکردی تعاملی است و می توان با آن ارتباط برقرار کرد. این سیستم تمام وسایل و محیط اتاق را اسکن می کند و طبق آن تصاویر هولوگرام سه بعدی را در محیط ایجاد می کند. و علاوه بر آن با سیستم صوتی پیش رفته ای که دارد، افکت های صوتی استریو را به آن می افزاید تا محیط مجازی کاملا متقاعد کننده و تاثیرگذار ایجاد شود.

اعمال این تکنولوژی در یک اتاق، هر سطحی را برای نمایش قابل تعامل می کند که طبق رفتار های کاربر عمل می کند و به در خواست وی پاسخ می دهد. در واقع با سنسور های سه بعدی خود، حرکت کاربر را آنالیز می کند و رفتار مناسب را با آن انجام می دهد. از ویژگی های منحصر به فرد این سیستم، قلم جادویی آن است که می توان با آن روی هر سطحی طراحی یا نقاشی کرد.

سینما هولوگرافیک

از کاربردهای هولوگرافیک می توان به سینما هولوگرافیک اشاره کرد . سینمایی سه بعدی است ولی به هیچ وجه نباید آن را با سایرتکنولوژی های سه بعدی نمایشی اشتباه گرفت چرا که سایر تکنیک های نمایشی، نه تنها وابسته به ابزار هستند بلکه توهم سه بعدی بودن را ایجاد می کنند. مثل تصاویر استروسکوپیک که تنها با استفاده از خطای چشم انسان توهم تصویر سه بعدی را برای بیننده ایجاد می کند.

دکتر Alex Jacobson و همکارش Victor Evtohov در سال ۱۹۶۹، اولین فیلم هولوگرافیک را در لابراتور خود ساختند. این فیلم شامل حرکت های یک ماهی در یک آکواریوم است. با گذر حدود نیم قرن از این رویداد، هنوز هم پدیده سینمای هولوگرافیک با مشکلات جدی مواجه است و نتوانسته است آن طور که باید توسعه پیدا کند و مشکلات تولید و پخش آن چشمگیر است.

استفاده از تصاویر هولوگرافیک در فیلم سه بعدی آواتار

موفقیت فیلم سه بعدی آواتار ساخته ­ی جیمز کمرون باعث یک علاقه ­ی جهانی بی­ نظیر نسبت به دستگاه­ های نمایشگر انعطاف­ پذیر، با کیفیت تصویر بالا و شناور شد. در حقیقت، رویای نمایش بصری یک شی سه بعدی به صورت مداوم باعث سیر تحولات در تکنولوژی­ های نمایش­گرها در طول دهه­ های گذشته بوده است.

در حال حاضر اکثر شبیه ­سازی­های سه بعدی فقط با کمک عینک­های مخصوص قابل دیدن است.ولی سود ایجاد شده توسط این بازار تکنولوژی سه بعدی در سال 2013 از مرز 93.21 میلیارد دلار(تقریباً دو برابر بازار خورشیدی جهانی) گذشته است و انتظار می­رود که تا سال 2018 تا 279.27 میلیارد دلار برسد.

ایجاد صفحه نمایش­ها با تکنولوژی بالا

تلاش­های صورت گرفته در پژوهش­های مربوط به نانوتکنولوژی به شکل قابل توجهی در دستگاه­های نمایش­گر پیشرفت داشته است.گرافین، یک لایه­ ی اتمی از ماده­ ی کربن که دو دانشمند به نام­های Geim و Noviselov به خاطر آن در سال 2010 نوبل فیزیک را بردند،به عنوان یک جزء کلیدی برای دستگاه­های نمایش­گر انعطاف­ پذیر و پوشیدنی پدیدار شد.گرافین به خاطر خواص فوق­ العاده­ ی الکترونیکی و نوری  و استحکام مکانیکی بالا به صورت عمده به عنوان صفحات لمسی در دستگاه­های پوشیدنی مانند موبایل‌ها استفاده شده است.

این پیشرفت فنی، دستگاه­هایی مانند ساعت­های مچی هوشمند، باندهای فیتنس و هدست­ های هوشمند را قادر ساخت تا از حالت علمی تخیلی به حالت واقعی انتقال پیدا کنند،حتی با این وجود که نمایش­گر هنوز دو بعدی و فلت (صاف) است. ولی دستگاه­های نمایش­گر پوشیدنی،به خصوص دستگاه­هایی با نمایش شناور،یکی از مهم ­ترین و قابل توجه­ ترین گرایش­ها در این صنعت باقی خواهد ماند و قرار است که هر دو سال دو برابر شود و از 12 میلیارد دلار در سال 2018 فراتر رود.

نمایش­گر تصاویر هولوگرافیک شناور مقدور شده با گرافین

در یک مقاله،چاپ امروز در Nature Communications ما نشان می­دهیم که چگونه تکنولوژی ما نمایش بر اساس زاویه­ ی ناظر و شناور چند رنگی سه بعدی را در موادی که پایه­ ی آنها گرافین است،تحقق می­بخشد.در نهایت، این امر به انتقال از دستگاه ­های نمایش­گر پوشیدنی به سمت نمایش­گرهای سه بعدی شناور کمک می­کند. نمایش­گر شناور مقدور شده با گرافین،بر پایه­ ی اصول هولوگرافی اختراع شده توسط Dennis Gabor است،کسی که نوبل فیزیک را در سال 1971 به دست آورد.ایده­ ی هولوگرافی نوری یک روش انقلابی برای ثبت و نمایش مقدار و فاز یک موج نوری ایجاد کرد که از یک موضوع مورد علاقه و مورد توجه ناشی می­شود.

درک فیزیکی از نمایش­های سه بعدی هولوگرافیک بر اساس زاویه ­ی ناظر و با شفافیت بالا، متکی بر تولید یک صفحه نمایش هولوگرافیک دیجیتال است که از تعداد زیادی پیکسل تشکیل شده است. این پیکسل­ها برای خم کردن نوری که اطلاعات را برای نمایش حمل می­کند،استفاده می­شوند.زاویه ­ی خمش،توسط شاخص شکست ماده­ ی سازنده­ی صفحه نمایش اندازه­ گیری می­شود که بر اساس ارتباط هولوگرافیک است.

نحوه ایجاد شکست بین پیکسلها

هر چه  شاخص شکست پیکسل­ها کوچک­تر باشد،زاویه­ ی شکست در زمانی که پرتو از هولوگرام عبور می­کند بیشتر می­شود.این اندازه ­ی نانومتری پیکسل­ها بکی از مهم ­ترین موارد برای شی سه بعدی بازسازی شده است که به صورت زنده در یک طیف زاویه­ ای وسیع دیده شوند.

این پروسه پیچیده است ولی گام فیزیکی مهم این است که گرم شدن کم شدن نور (photoreduction) را در اکسید گرافین،مشتقات گرافین با ساختارهای فیزیکی مانند و حضور گروه­های اکسیژنی اضافی را کنترل کنیم. در یک پروسه­ ی کاهش نور، بدون داخل کردن هر گونه افزایش دمایی، اکسیدهای گرافین به وسیله­ ی جذب یک پرتو لیزر پالسی فمتوسکند (عدد 1 با 51 صفر به توان دو) در جهت گرافین، کاهش پیدا می­کند.

تاثیر کاهش نور در شاخص شکست

در طول کاهش نور، یک تغییر در شاخص شکست ایجاد می­شود.از طریق چنین کاهش نوری ما قادر هستیم پیکسل شاخص شکست مرتبط با هولوگرافی در مقیاس نانو متر ایجاد کنیم. تکنیک ما شی سه بعدی شناور بازسازی شده­ را قادر می­سازد که به صورت زنده و طبیعی در یک طیف زاویه‌ای بزرگ تا 52 درجه دیده شود. این نتیجه مربوط به یک پیشرفت در زاویه­ های دید با مرتبه­ ی بزرگی 1 است که با نمایش­های سه بعدی هولوگرافیک موجود که با پایه­ ی تعدیل­ کننده­ های کریستال مایع ساخته شده­ اند،مقایسه شده و آن نمایش­ها فقط در حد چند درجه بود.

در حال حاضر، نمایش سه بعدی گرافین شرح داده شده فقط مجاز به استفاده از تصاویری تا اندازه­ ی حد اکثر 1 سانتی­متر است.ولی برای قابلیت درجه­ بندی بالایی آن در این تکنیک محدودیتی وجود ندارد. به علت استحکام مکانیکی عالی مواد با پایه­ ی پرافین، تکنیک ما می­تواند به انتقال دستگاه­های نمایش­گر پوشیدنی مقدور شده با گرافین از سمت دو بعدی به سمت نمایش­گرهای سه بعدی شناور کمک کند.

قرار است که نمایش­گرهای گرافین سه بعدی در مقیاس ده­ها سانتی­متر تولید شود که این برای دستگاه­های نمایش­گر پوشیدنی، بسیار عالی است و قرار است ظرف پنج سال آینده در دسترس قرار گیرد.

این تکنولوژی نمایش­گر تصاویر هولوگرافیک سه بعدی شناور نسل جدید همچنین کاربردهای بالقوه­ای در زمینه ­های دستگاه­های نظامی، صنعت سرگرمی، آموزش از راه دور و تشخیصی پزشکی دارد. اصول توضیح داده شده دارای تأثیرات بالقوه ­ای در گسترش اجزای هولوگرافیک تطبیق پذیر و همه کاره است و پیشرفت­های بلند پروازانه در زمینه ­ی برچسب های ضد جعل­سازی، برچسب­های امنیتی، کدهای شناسایی و غیره را پی­ ریزی می­کند.

تبلیغات هولوگرفیک

امروزه با گسترش محصولات و خدمات متنوع، رقابت در تبلیغات بسیار فشرده و دشوار شده است و برند های بزرگ سعی در طراحی و اجرای ایده های خاص تر و جذاب تر دارند. نمایش سه بعدی و هولوگرام اشیاء، همیشه مردم را جذب می کند؛ از زمان استروسکوپ های قدیم تا سینماهای سه بعدی امروزی همواره پدیده ای قابل توجه بوده است.

با توجه به این ویژگی، نمایش یک محصول به صورت هولوگرافیک و سه بعدی پدیده ای بسیار چشم‌گیر است که در ذهن مخاطب باقی می ماند. بسیاری از برند های معروف دنیا نیز از این تکنولوژی در جهت ارائه محصول استفاده کرده اند. به این صورت که تصویر سه بعدی کالای مورد نظر به صورت معلق در یک جعبه خاص ایجاد می شود. تصویر سه بعدی را می توان با افکت های نوری و تصویری دیگری تلفیق کرد و جلوه ای به یاد ماندنی ایجاد کرد. علاوه بر این می توان از محصول واقعی درون جعبه استفاده کرد و جلوه های سه بعدی تصویری روی آن اعمال کرد.

پخش هولوگرافیک جام جهانی ۲۰۲۲

ژاپنی ها تصمیم دارند که جام جهانی فوتبال سال ۲۰۲۲ را به صورت هولوگرافیک در بقیه استادیوم های دیگر کشورها نشان دهند. آنها برای عملی کردن این کار ۶ میلیارد دلار بودجه در نظر گرفته اند و قرار است که هر بازی در استادیوم با ۲۰۰ دوربین فیلم برداری HD ضبط شود. سپس این تصاویر به صورت همزمان به ۴۰۰ ورزشگاه در دیگر نقاط جهان فرستاده می شود. حالا شما می توانید در یک استادیوم در کشور خودتان بنشینید و فینال جام جهانی را در ورزشگاه مقابل خودتان ببینید. چرا که فناوری و کاربردهای هولوگرافیک مانند چیزی است که در فیلم های جنگ ستارگان دیده اید. شما بازیکنان را در وسط زمین فوتبال مقابل تان می بینید.

در این پروژه حتی میکروفن هایی هم در سراسر زمین فوتبال نصب خواهد شد تا صداهای بازیکنان، شوت زدن و … را به بقیه استادیوم ها منتقل کند. آقای کیو مدیر اجرایی این پروژه می گوید که شما ممکن است فناوری لازم برای اجرای این پروژه را مانند رویا ببینید. اما خواهید دید که طی ۱۲ سال آینده چقدر تکنولوژی تغییر خواهد کرد و ما تصور می کنیم که تا سال ۲۰۱۶ فناوری های لازم برای این کار را در اختیار داشته باشیم.

به گفته ژاپنی ها اجرایی شدن این طرح سبب می شود که تماشاگران مسابقات جام جهانی فوتبال در استادیوم ها ده ها برابر شود و این بخشی از برنامه آنها برای به دست آوردن میزبانی این مسابقات برای سال ۲۰۲۲ است. البته این طرح آنقدر جالب به نظر می رسد که باعث می شود هر کسی از میزبانی ژاپن در صورت موفقیت این طرح پشتیبانی کند چرا که در این صورت می توانیم مسابقات بزرگ فوتبال دنیا را در استادیوم های شهر خودمان ببینیم.