HOLOGRAMSKE TEHNOLOGIJE
Modul 2
Teorijske osnove hologramske tehnologije
Drugi modul objašnjava odakle hologram dolazi i čime se danas prikazuje. Vodi od produžene stvarnosti i pojma holograma, preko interferencije i difrakcije svjetlosti, transmisijskih i refleksijskih holograma te digitalnih i računalno generiranih holograma, do hologramskih zaslona, volumetrijskih prikaza i opreme kojom se radi.
- objasniti nastanak holograma interferencijom koherentne svjetlosti
- razlikovati transmisijski i refleksijski hologram te uvjete njihova prikaza
- razlikovati optički, digitalni i računalno generirani hologram
- razvrstati hologramske zaslone i volumetrijske prikaze prema načinu rada
- usporediti programska rješenja za razvoj i odabrati prikladno za zadatak
- odabrati sklopovlje prema zahtjevima primjene i navesti mjere zaštite
O modulu
U radionici stoji prazan pod. Na njemu treba zamisliti robotsku ćeliju koja još nije kupljena, u pravoj veličini, tako da se oko nje može obići i provjeriti hoće li vrata otvoriti bez udaranja u ogradu. Hologramski prikaz obećava upravo to — sliku koja stoji u prostoru, a ne na papiru. Ovaj modul objašnjava što je iza tog obećanja stvarna fizika, a što marketinško ime.
Riječ hologram danas znači dvije vrlo različite stvari. U izvornom smislu to je zapis interferencije dviju zraka svjetlosti na fotoosjetljivom mediju, iz kojeg se osvjetljavanjem obnovi cijeli valni oblik koji je nekoć dolazio s predmeta. U svakodnevnom smislu holograma se naziva svaki prostorni prikaz koji lebdi u zraku, bez obzira na to kako je nastao. Modul namjerno drži oba značenja u igri, ali ih razdvaja, jer se inače ne može objasniti zašto neki prikazi rade u dnevnom svjetlu, a drugi samo u mraku i uz laser točno određene boje.
Put kroz modul ide od pojma prema uređaju. Najprije se postavlja fizikalna osnova: koherentna svjetlost, valna duljina i faza, difrakcija i interferencija te stojni val koji na mediju ostaje zapisan. Zatim slijede dvije klasične izvedbe, transmisijski i refleksijski hologram, s medijima, debljinom sloja i difrakcijskom učinkovitošću. Nakon toga dolazi prijelaz na računalo: digitalni hologram u kojem senzor zamjenjuje ploču i računalno generirani hologram u kojem se uzorak izračuna iz modela. Posljednje tri jedinice bave se uređajima — hologramskim zaslonima i zaslonima svjetlosnog polja, volumetrijskim prikazima te programskom i sklopovskom opremom kojom se radi.
Kroz sve jedinice provlači se isti zadatak. Projekt HT-1 traži hologramski prikaz robotske ćelije u mjerilu 1:1 na praznom podu radionice veličine 12 × 8 m. Svaki pojam iz modula provjerava se na tom zadatku, s istim brojevima i istim ograničenjima koja vrijede na licu mjesta.
Nastavne jedinice
- Otvori
2.1
Uvod u hologramsku tehnologiju
Produžena stvarnost i njezine razine, mjesto holograma u njoj te razlika između izvorne definicije holograma i onoga što se danas tako naziva.
- Otvori
2.2
Fizikalne osnove holograma
Koherentna svjetlost, valna duljina i faza, Youngov pokus, difrakcija i interferencija te stojni val koji na mediju ostaje zapisan.
- Otvori
2.3
Transmisijski i refleksijski hologram
Referentna i objektna zraka, postav snimanja, fotoosjetljivi mediji, debljina sloja i difrakcijska učinkovitost te uvjeti osvjetljenja pri gledanju.
- Otvori
2.4
Digitalni i računalno generirani hologrami
Senzor umjesto ploče, zapis interferencije u memoriji, računanje uzorka iz 3D modela i količina podataka koju takav postupak traži.
- Otvori
2.5
Hologramski zasloni i zasloni svjetlosnog polja
Prikaz koji prati pogled promatrača, stereoskopija i njezino izostajanje, zasloni svjetlosnog polja i broj pogleda koje emitiraju.
- Otvori
2.6
Volumetrijski hologrami
Brisanoprostorni prikaz, statički volumetrijski prikaz u fotopolimeru i plazmeni prikaz u slobodnom prostoru, uz mjere zaštite pri radu s laserom.
- Otvori
2.7
Vrste softverskih rješenja
Razvojno okruženje, alati za miješanu stvarnost i pomoćni paketi: što koji sloj radi, kako se postavlja projekt i gdje su granice svakog alata.
- Otvori
2.8
Vrste hardverskih rješenja
Naočale za miješanu stvarnost, njihovi senzori, prozirni zasloni i vidno polje, procesori i baterija te ostali uređaji za hologramski prikaz.
Ključni pojmovi modula
| Pojam | Značenje |
|---|---|
| Hologram | Zapis cjelovitog valnog oblika svjetlosti s predmeta, iz kojeg se osvjetljavanjem obnavlja izvorni val; u širem, svakodnevnom smislu i svaki prostorni prikaz koji se doima kao da lebdi. |
| Holografija | Postupak snimanja i obnove takvog zapisa, opisao ga je Dennis Gabor sredinom dvadesetog stoljeća. |
| Koherentna svjetlost | Svjetlost u kojoj valovi zadržavaju stalan odnos faza, pa mogu dati stabilan uzorak interferencije; daje ju laser. |
| Valna duljina | Razmak između dvaju susjednih vrhova vala; određuje boju svjetlosti i ulazi u svaki proračun razmaka pruga. |
| Faza | Podatak o tome u kojem je dijelu titraja val u danom trenutku; upravo se ona u običnoj fotografiji gubi, a u hologramu čuva. |
| Interferencija | Zbrajanje dvaju valova u istoj točki prostora, uz pojačanje ondje gdje su u fazi i poništenje ondje gdje su u protufazi. |
| Difrakcija | Skretanje svjetlosti na rubu zapreke ili na sitnom uzorku; upravo ona iz zapisanih pruga stvara sliku. |
| Referentna zraka | Neometana zraka koja na medij pada izravno iz izvora i služi kao mjerilo faze. |
| Objektna zraka | Zraka koja se raspršila s predmeta i nosi podatak o njegovu obliku. |
| Difrakcijska učinkovitost | Udio svjetlosti koju hologram pri obnovi skrene u sliku, izražen u postotku upadne svjetlosti. |
| Holo-piksel | Najmanji element izračunanog hologramskog uzorka, s vlastitom vrijednošću faze ili prozirnosti. |
| Zaslon svjetlosnog polja | Zaslon koji u različite smjerove šalje različite slike, pa promatrač iz svakog položaja vidi drugi pogled na predmet. |
| Volumetrijski prikaz | Prikaz u kojem svjetlost doista nastaje u točkama prostora, pa se slika može gledati sa svih strana bez pomagala. |
| Voksel | Točka prostornog prikaza, prostorni parnjak piksela; ima položaj u tri osi i svjetlinu. |