Поделиться

На сегодняшний день, можно сказать, технологии сделали лишь первый робкий шаг навстречу массовому распространению стереоскопических технологий. Следующим этапом после 3D-экранов с активно-затворными очками, как ожидается, станет появление технологий просмотра без применения очков. И лишь в дальней, не обозначенной никакими сроками перспективе, маячит появление настоящих объёмных изображений на основе голографии.

Голографическое видео

Нынешняя одноцветная голографическая видео-технология кажется совершенно убогой и совсем непригодной в качестве прототипа объёмного вещания будущего. Однако не стоит забывать, что телевидение также начиналось с примитивных по нынешним меркам экспериментов, да и темпы доведения до коммерческих масштабов нынче другие, лишь бы была проверенная рабочая идея…

И всё же времена массового распространения объёмного голографического вещания могут наступить не через десятки лет, как это принято думать нынче, а гораздо раньше. Последние эксперименты учёных из медиа лаборатории при Массачусетском технологическом институте (MIT Media Lab) прямое тому подтверждение.

В рамках профильного симпозиума Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Practical Holography в Сан Франциско 23, Майкл Боув (Michael Bove), глава лаборатории Object-Based Media Group, продемонстрировал работу готовой электронной системы для захвата визуальной информации и дальнейшей её передачи посредством Интернета для показа с помощью голографического дисплея с достаточно высоким битрейтом.

Голография - MIT

В ноябре прошлого года в новостях многих СМИ широкой волной разошлось сообщение из Университета Аризоны (University of Arizona) об удачных испытаниях экспериментальной системы для передачи голографической видеозаписи на базе 16 видеокамер, где обновление картинки происходило со скоростью 2 кадра в секунду. Представление о технологии можно получить по фотографиям и видеороликам на YouTube.

В новой системе, разработанной учёными MIT, используется один-единственный прибор для захвата видео – камера игрового интерфейса Kinect для консоли Microsoft Xbox, при этом речь идёт о скорости обновления голограммы порядка 15 кадров в секунду! Любопытно при этом отметить, что учёные не модернизировали электронику Kinect вплоть до конца декабря, однако затем единственной недели им хватило для увеличения скорости с семи до 15 кадров в секунду. По их словам, понадобится совсем немного времени для модернизации с целью повышения скорости до 24 кадров в секунду и даже до 30 кадров в секунду, для передачи полноценной иллюзии движения.

Основное отличие голографической стереоскопии от традиционного для кинотеатров 3D-изображения заключается в том, что зрители в самом левом ряду кинозала видят тот же стереоэффект, что и зрители в самом правом ряду, это проистекает из того факта, что съёмка производилась двумя фиксированными камерами, которые обеспечили фиксированную глубину картинки при единственной перспективе, фиксированном угле обзора. Другое дело – голограммы, когда зритель может обойти вокруг голографического объекта, при этом перспектива запечатлённого объекта будет постоянно изменяться так, как она изменялась бы, будь этот объект реальным.

Различия технологий складываются из того, что стандартная 3D-видеокамера снимает свет, отражённый от объекта, под двумя разными углами, отдельно для каждого глаза. Однако в окружающей нас действительности свет отражается от объектов под бесчисленным количеством произвольных углов. Особенность голограммы заключается в том, что попавшие на неё лучи запоминаются и затем воспроизводятся в каждой её точке, а не только там, где они были сфокусированы.

В системах для голографической видеосъёмки используются так называемые дифракционные решётки для формирования специфической свето-теневой структуры, огибая которую, свет проходит предсказуемыми путями. Достаточно плотная дифракционная решётка, которую свет огибает множеством путей, вполне способна эмулировать эффект 3-мерного отражения света от объекта.

Дифракционная решётка

Основная сложность голографической видеосъёмки в режиме реального времени заключается в обработке сложного потока видеоданных. Например, в прикладном случае обработки данных с камеры Kinect, необходимо фиксировать интенсивность освещения для каждого пикселя и расстояние до каждого пикселя от камеры, а затем, в режиме реального времени конвертировать полученные данные в набор дифракционных картин – интерферограмм.

Самое, пожалуй, интересное в последнем заявлении учёных из MIT заключается в том, что они утверждают, что смогли решить эту задачу даже теми ограниченными вычислительными ресурсами, которые были в наличии.

По словам Майка Боува, основное отличие их исследования от множества подобных в «работе на конечный результат в виде потребительского бытового устройства». Именно поэтому основной вопрос, на который ищут ответ создатели головидео из MIT – создать в итоге максимально недорогой продукт на основе уже имеющихся стандартов, аппаратных и программных средств. Именно такой путь, по мнению учёных, является наиболее короткой дорогой к коммерциализации.

Однако вернёмся к сути эксперимента. В своей лаборатории, используя камеру Kinect и ноутбук со стандартной графической картой, учёные MIT добились достаточно высокой скорости обновления кадров при передаче потокового голографического видео через Интернет. С «приёмной стороны» учёные использовали настольный ПК с тремя графическими видеокартами, которые в сумме обеспечили необходимую скорость обработки дифракционных картин. Здесь как раз к месту пришлась способность графических ускорителей обрабатывать большие массивы графических файлов в несколько раз быстрее чем традиционные центральные процессоры.

Словом, почти все «детали» системы вполне доступны для покупателя любого магазина электроники. Единственный компонент экспериментальной голографической системы, который пока нигде не продаётся – это собственно  голографический дисплей.

Впервые специальный голографический видеодисплей был разработан в стенах MIT Стефеном Бентоном (Stephen Benton), первый прототип был изготовлен ещё в конце 1980-х годов. После смерти Бентона в 2003 группа Боува продолжила его исследования в области голографического видео.

В нынешнем проекте используется потомок первого дисплея под названием Mark-II, построенный сообща группами Бентона и Боува. В настоящее время группа Боува также занимается разработкой дисплея нового поколения, который, как ожидается, будет значительно компактнее, будет способен воспроизводить более крупные изображения, и, самое главное, будет гораздо дешевле в производстве.

Голографический дисплей Mark II

Во время демонстрации голографической системы учёных из Media Lab на конференции в Сан Франциско, студентка группы Боува, Эдвина Портокарреро (Edwina Portocarrero), одела тунику и парик с боковыми узлами волос – словом, нарядилась как принцесса Лея из первых «Звёздных Войн», где она общалась с Оби-Ваном в виде голограммы.

Именно её образ фиксировался в экспериментальной демонстрации учёных и затем передавался через Интернет для последующего воспроизведения в виде объёмной видео-голограммы.

Принцесса Лея - демонстрация голографического видео

Конечно же, разрешение полученного в результате голографического видео было далеко не таким высоким, каким оно получилось в фильме благодаря спецэффектам. Об этом вы можете судить сами по представленному видеоролику. Кроме того, по словам Боува, «принцесса Лея не транслировалась в реальном времени. Это была запись». И всё же, несмотря на несовершенство технологии и примитивную картинку, надо отметить, учёные движутся в правильном направлении, а сами тенденции развития объёмного голографического видео выглядят сегодня весьма перспективно и заманчиво.

Источник: MIT