Na Uniwersytecie Południowej Kalifornii stoi niezwykła gablota. Można w niej podziwiać mały statek kosmiczny znany z filmu „Gwiezdne wojny”. Pojazd świeci jasnym światłem. Możemy chodzić dokoła gabloty i oglądać stateczek ze wszystkich stron. Ale gdy ktoś zbije gablotę i sięgnie do środka, by przywłaszczyć sobie świecący model, spotka go bolesna niespodzianka: ręka – zamiast na błyszczącą zabawkę – natrafi na kręcące się z szybkością 20 obrotów na sekundę lustro.

KARUZELA POD KOPUŁĄ


To właśnie wirujące, nachylone pod kątem 45 stopni zwierciadło stwarza trójwymiarową iluzję. Nad lustrem jest rzutnik, który wyświetla obrazy nadsyłane przez komputer. Obrazy emitowane są z dużą częstotliwością: ponad 5000 klatek na sekundę. Kiedy lustro obróci się o 1,25 stopnia, już odbija kolejny obraz. W efekcie rzutnik i zwierciadło wyświetlają jednocześnie 288 różnych filmów, każdy z nich wysyłany jest w innym kierunku i odpowiada widokowi statku kosmicznego z innego punktu widzenia.

Komputer wykorzystany w wynalazku to zwykły PC z 24-bitową kartą graficzną, która działa z częstotliwością ponad 200 Hz. Nieco zmodyfikowany projektor rozbija każdą kolorową 24-bitową klatkę na 24 klatki jednobitowe, czyli monochromatyczne. Dzięki temu można wygenerować 24 razy więcej obrazów, choć są to obrazy jednokolorowe.

Wysyłający obrazy komputer śle jednocześnie sygnały do modułu sterującego silnikiem, więc całość jest zgrana idealnie.

Trójwymiarowy projektor z Kalifornii jak dotąd nie znalazł praktycznego zastosowania. Ale takie zastosowania są możliwe np. w medycynie (jako pomoc w nawigowaniu wśród delikatnych struktur mózgu lub przedstawieniu wyników tomografii komputerowej), w geologii (do obrazowania warstw skalnych) lub nawet w wojskowości (w celu np. dokładnej analizy lotu szwadronu samolotów).

Do takich właśnie celów służy już inny, dość podobny wynalazek: Perspecta firmy Actuality Systems. W urządzeniu tym pod przezroczystą plastikową kopułą wiruje biały ekran o średnicy 25 cm. Komputer podłączony do wyświetlacza wysyła po kolei 198 różnych obrazów, każdy dla innego kąta patrzenia. Ekran wiruje z prędkością 15 obrotów na sekundę, a częstotliwość zmiany klatek jest dwa razy wyższa, 30 razy na sekundę, dzięki czemu zminimalizowane jest migotanie.

CO POTRAFI HOLOGRAFIA


Czy wirujące lustra lub ekrany trafią kiedyś do naszych domów jako trójwymiarowe telewizory? Byłoby to dość trudne, choćby dlatego, że zajmowałyby mnóstwo miejsca – wyobraźmy sobie wielką nowoczesną plazmę, która, zamiast wisieć spokojnie na ścianie, wiruje. Kto wie jednak, czy do naszych mieszkań nie zawitają hologramy?

Holografia, w jej najbardziej klasycznej postaci, to metoda zapisywania i odtwarzania trójwymiarowego obrazu przy pomocy lasera. Wysyła się dwie identyczne wiązki laserowe: jedna odbija się od portretowanego obiektu, druga nie. Obie wiązki mieszają się potem ze sobą, czyli interferują i wynik tej interferencji rejestrowany jest na kliszy. O ile zwykła fotografia rejestruje tylko natężenie światła padającego na kliszę, holografia rejestruje też fazę fali świetlnej. Ta dodatkowa informacja dodaje do zapisu trzeci wymiar.

W tym roku naukowcy z Uniwersytetu w Arizonie ogłosili, że opracowali specjalny nośnik i sposób zapisu, które umożliwiają nie tylko szybkie zapisanie hologramu, ale też jego skasowanie – aby po chwili na tym samym nośniku zapisać kolejny hologram. Innymi słowy stało się możliwe pokazywanie nie tylko pojedynczych trójwymiarowych zdjęć, ale całych ich sekwencji.

Nośnikiem obrazów w opisywanym wynalazku jest zmodyfikowany azobenzen, znany chemikom związek fotochromowy, czyli taki, który zmienia barwę pod wpływem naświetlania. Kluczem do sukcesu było przyłożenie do nośnika potężnego napięcia: około 9 tys. woltów. Wzmaga ono działanie wiązek laserowych zapisujących obraz. Kiedy hologram już jest wyświetlony, można je trochę zmniejszyć: do 4 tys. woltów, aby obraz na nośniku się utrzymał. By obraz skasować, trzeba potraktować nośnik silną, jednorodną wiązką laserową.

Dotychczasowe wyniki eksperymentu są następujące: naukowcom udało się wytworzyć ekran do wyświetlania hologramów o powierzchni około 10 centymetrów kwadratowych. Jego grubość nie przekracza milimetra. Na razie czas upływający od wyświetlenia jednej klatki do drugiej wynosi trzy minuty – to za mało, by mówić o trójwymiarowym filmie. Ale inżynierowie z Arizony twierdzą, że szybko usprawnią swój wynalazek, tak aby wyświetlał 30 obrazów na sekundę.

Czy gdyby udało się powiększyć ekran i przyspieszyć zapis, powstałby trójwymiarowy telewizor dla każdego? Niestety raczej nie – są pewne przeszkody, tak przynajmniej uważają eksperci wypowiadający się na łamach tygodnika „New Scientist”. Materiał użyty przez arizońskich inżynierów jest około 1000 razy mniej czuły na światło laserowe niż zwykły materiał używany do zapisu hologramów. Znaczy to, że w trójwymiarowym wyświetlaczu wytworzonym wedle opisanego pomysłu należałoby użyć bardzo drogich laserów wielkiej mocy. Mogą też być pewne problemy z wymaganym w urządzeniu wysokim napięciem sięgającym 9 tys. woltów.

SOCZEWKI I SZPARKI