Как мы недавно сообщали, учёными японского Национального института передовых наук и технологий (Advanced Industrial Science and Technology, AIST) и Университета Кейо (Keio University), совместно с компанией Burton Inc. разработали новый тип дисплея, который способен проецировать на воздух физически трёхмерное изображение. Это принципиальный прорыв в области разработок трёхмерных мониторов, воплощающий самые смелые описания мира будущего, встречающиеся в научной фантастике. Вспомним книги Рэя Брэдбери или фильмы Star Wars («Звёздные войны»), Minority Report («Особое мнение»), The Matrix («Матрица») и многие другие, где живые люди сосуществуют с искусственно созданными голограммами. Разработки японских учёных могут перевернуть наше представление о пределах возможного, совместив нашу реальность с киберпространством.
Идея создания дисплея, показывающего трёхмерное изображение, уже давно занимает умы учёных: за последние несколько лет миру было представлено несколько относительно удачных проектов таких конструкций. Каждый из них являлся уникальной попыткой прорыва в области наглядного представления информации, однако всем им не хватало подлинной объёмности.
В 2001 году в Южной Корее, одной из передовых стран в области развития высоких технологий, были представлены первые разработки так называемого Walk-thru Fog Screen – плоского экрана, состоящего из частиц, напоминающих дым или туман, на который происходит проецирование изображения. Он был изобретён двумя финскими учёными, доктором Исмо Ракколайненом (Ismo Rakkolainen) и профессором Карри Паловуори (Karri Palovuori) из технологического университета в Тампере (Tampereen Teknillinen Yliopisto). Экран состоит из ламинарных потоков воздуха, которые нагнетаются сверху и перемещаются упорядоченными слоями, параллельными направлению течения. Между слоёв воздуха закачивается туман, на который и происходит проекция изображения. В результате получается плавающая в воздухе картина, сквозь которую можно проходить или даже изменять её, используя специальную аппаратуру. Создатели предлагают использовать своё изобретение в качестве декораций для театров, улучшения дизайна помещений, визуальных презентаций, рекламы.
Официальная презентация чудесного экрана прошла в конце июля 2003 года в Сан-Диего. А в сентябре того же года корпорация IO2 Technology презентовала Heliodisplay, дисплей, проецирующий на воздух изображение, которое можно крутить руками. Изобретателем и главой IO2 Technology является 29-летний Чэд Дайнер (Chad Dyner), аспирант легендарного Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology). Это устройство не создаёт ни туман, ни другое вещество, а изменяет свойства воздуха так, что при освещении специальными приборами на нём проецируется изображение. Точная технология не рассекречивается. Изображение, как и в случае с ламинарным экраном, не имеет физической глубины, является плоским, двумерным. Изобретение выпущено в широкую продажу в виде проектора с диагональю 30 дюймов и разрешением до 1024x768 пикселей, который стоит $ 22,5 тысячи.
Другим направлением в разработке трёхмерных дисплеев стало создание мониторов, изображение на которых выглядит объёмным. Трёхмерное восприятие здесь достигается за счёт того, что изображение, поступающее в левый глаз отличается от изображения, поступающего в правый. Этот эффект в частности используется в объёмном кино: камера снимает с помощью двух объективов, расставленных как человеческие глаза, а при демонстрации фильма зрителю нужно одеть специальные очки с соответствующими светофильтрами, разными для каждого глаза.
Эта технология также претерпела эволюцию. Летом 2004 года германская компания SeeReal Technologies выпустила на рынок трёхмерный LCD дисплей с самым высоким в мире разрешением: 1600x1200 пикселей. Модель Cn - двадцатидюймовый монитор, который воспроизводит 16,7 миллионов цветов, имеет яркость 250 канделл на квадратный метр и контрастность 400:1. В основе работы этого дисплея лежит уникальный принцип отслеживания положения глаз пользователя в пространстве: система подстраивает изображение таким образом, чтобы каждый глаз видел свою картинку. При этом никаких очков для использования монитора не нужно. Это уже третья модель SeeReal, работающая по такому принципу: менее совершенные предшественники, модели C-i и C-s, обладают меньшими характеристиками качества изображения и меньшей дистанцией работы стереоэффекта. Инженеры компании считают, что этот дисплей пригодится не только фанатам игр, но также медикам, физикам и конструкторам, ведь он позволяет моментально получать гораздо больше информации о предмете, будь то новая деталь самолёта или белок. Стоит такой монитор около $12 тысяч.
Похожую систему представила в сентябре 2005 года компания Grundig для телетрансляций. Классическая телевизионная панель Grundig Tharus была переработана: поверх экрана появился фильтр, позволяющий транслировать разные картинки для левого и правого глаз. Возможно, первое пробное вещание объёмного телевидения будет организовано уже с чемпионата мира по футболу 2006 года.
В апреле 2005 года корпорация Toshiba создала новую технологию трёхмерного отображения объектов. Созданы два жидкокристаллических экрана размером 15,4 и 24 дюйма, которые располагаются горизонтально и проецируют изображение над собой. Физическое разрешение матриц дисплеев составляет 1920 х 1200 точек, однако сами изображения, на которые следует смотреть под углом (а не отвесно вниз), имеют разрешение 480 х 300 точек, так как при взгляде с разных положений наблюдателю открываются различные пиксели, отвечающие за тот или иной угол просмотра. Сверху матрицу прикрывает специальное стекло с решёткой из множества маленьких линз, которые обеспечивают распространение различных изображений одного и того же предмета в правильных направлениях. Кардинальное отличие от предшественников состоит именно в том, что иллюзия объёмности изображения действительно создаётся в разных плоскостях пространства. Правда пока изображение нельзя обойти вокруг, при смещении более чем на 30 градусов картинка растает. Представители компании говорят о возможности создания в ближайшие годы плавающих над столами меню в ресторанах, о новых игровых системах и системах обучения, электронных книгах с трёхмерными иллюстрациями и других подобных вещах.
Отдельно стоит упомянуть о существовании разработок в области «обогащающих реальность» устройств (Augmented Reality Systems). Одним из самых интересных примеров использования этой технологии является разработанное группой учёных из Университета Колумбии (Columbia University) под руководством Стивена Фейнера (Steven Feiner) устройство The Mobile Augmented Reality System (MARS). Пользователь, одевший специальный шлем, получает возможность читать тексты, смотреть изображения и прослушивать музыку о любом объекте окружающей его реальности, включая людей. Глядя в небо, можно будет прочесть номер рейса пролетающего самолета, а подходя к ресторану, узнать, что сегодня в меню и по какой цене. Водитель, чинящий машину, будет видеть и по ходу ремонта узнавать функцию и схему частей двигателя; полисмен, глядя на прохожих, сможет их идентифицировать и выслеживать преступников; архитекторы смогут "на местности" видеть новые здания — в разрезе и в разных ракурсах.
Несмотря на то, что уже известно множество способов создания объёмных изображений, в этой области постоянно патентуются новые изобретения. Так, Эдди Пол (Eddie Paul), глава и основатель калифорнийской компании EP Industries, изобрёл технологию, позволяющую снимать объёмное кино без использования двух параллельных потоков информации для каждого глаза. Его Circlescan 4D работает на основе эффекта Пульфриха: левый и правый глаза видят изображение с задержкой во времени благодаря тому, что на один из глаз надевается тёмный светофильтр. Из-за светофильтра человеческий мозг обрабатывает информацию на долю секунды медленнее, поэтому если камера смещается во время съёмки, в разные глаза попадает разное изображение. Система Circlescan 4D работает на основе вращающихся зеркал, которые направляют изображение в объектив кинокамеры, поэтому движение камеры при съёмке не обязательно и не влияет на результат. Снятые таким образом фильмы могут быть показаны на самом обычном экране, от зрителя требуется лишь использование затемняющего фильтра для любого глаза.
Однако разработка AIST отличается от всех описанных технологий: найден способ получать действительно трёхмерное изображение, а не иллюзию, основанную на то, что в разные глаза подаётся разная информация. Как и в случае с Walk-thru Fog Screen, здесь используется специальный пар из особого состава, незаметный для глаз. Изображение проецируется инфракрасным импульсным лазером, который, при помощи системы качающихся зеркал, фокусируется на заданных точках пространства и генерирует маленькие шарики светящейся плазмы. Прибор способен зажигать до 100 таких точек в секунду в любом месте пространства, если там содержится нужный состав. Пока прибор способен создавать слегка окрашенные однотонные голубоватые точки, однако в будущем несомненно будут созданы устройства, создающие значительно более качественные изображения.
Новая технология может быть применена не только в бизнесе и сфере услуг для увеличения зрелищности презентаций и рекламы, для украшения праздников или создания театральных декораций. Трёхмерные изображения могут произвести настоящую революцию в науке, образовании, здравоохранении. Представьте себе модель, позволяющую изучать и прогнозировать происходящие в космосе процессы на реалистичной трёхмерной модели; или школы, в которых каждое изучаемое явление можно будет увидеть и потрогать руками, не выходя из класса; или точную копию человеческого тела, позволяющую моделировать сложные хирургические операции.
Однако помимо новых возможностей это изобретение означает и новые угрозы. Трудно представить, как сильно может измениться жизнь, когда каждый человек с помощью портативного компьютера сможет проецировать по собственному желанию трёхмерные образы в наше и без того уже трёхмерное пространство. А значит пришло время задуматься, как правильно и ответственно подойти к этому вопросу, чтобы попасть в такое будущее, в котором хотелось бы жить.
