Holograafiline projektor

**Holograafiline projektor** (inglise keeles *holographic projector*) on seade, mis võimaldab kuvada 2D-pilte ja animatsioone ruumilises taustas 3D-efektina. Seade võimaldab publikul näha objekte ruumis vabalt hõljuvatena või paiknevatena. Erinevalt tavalisest 2D-pildist võimaldab holograafiline pilt vaatlejal ümber pildi liikuda ja näha selle eri külgi. Holograafilise kujutise eelis 3D-telerite või virtuaalreaalsuse seadmete ees on fakt, et holograafilise kujutise nägemiseks ei pea kasutama 3D-prille.

## Ajalugu

* **1860. aastad** – Pepperi kummitus (*Pepper's ghost*), illusiooniline tehnika, mida kasutati Londonis 1860. aastatel. Pepperi kummitust kasutati tavaliselt lavale vaimulike figuuride loomiseks. Vaatajaskonna vaatepunktist peidetud näitleja seisis silmitsi klaasist plaadiga. Vaatajaskond nägi klaasile tekkinud kujutist, aga otseselt mitte näitlejat.

* **1947** – Ungari teadlane Dénes Gábor töötas esimesena välja holograafia teooria, tehes samal ajal tööd elektronmikroskoobi eraldusvõime parandamiseks. Mõiste "hologramm" on tulnud kreeka keele sõnadest *holos*, mis tähendab tervikut, ja *gramma*, mis tähendab sõnumit.

* **1960** – Vene teadlased Nikolai Bassov ja Aleksandr Prohhorov ja Ameerika teadlane Charles Townes leiutasid laseri, mille puhas, intensiivne valgus oli ideaalne hologrammide tegemiseks.

* **1962** – Michigani Ülikooli professorid Emmett Leith ja Juris Upatnieks muutsid holograafia teooria praktiliseks reaalsuseks, mille tulemusena tehti esimene 3D-objektide laserülekande hologramm.

* **1967** – tehti esimene hologramm inimesest, sillutades teed holograafia spetsialiseeritud rakendusele: pulseeritud holograafiline portree.

* **1968** – Stephen Benton leiutas valge valguse ülekande holograafia ehk vikerkaare hologrammi (*rainbow hologram*). Seda tüüpi holograafia oli ainulaadne, sest see oli võimeline reprodutseerima kogu värvide spektri, eraldades seitse värvi, mis loovad valget valgust.

* **1972** – Ameerika füüsik Lloyd Cross tootis esimese traditsioonilise hologrammi, kasutades valge valguse ülekande holograafiat, et taastada liikuv kolmemõõtmeline pilt.

## Hologrammi projitseerimine

Laseri valguskiir on puhtam kui tavaline valgus. Tavalise valge valguse lainepikkused on juhuslikult erinevad ja seetõttu levivad ruumis kaootiliselt. Laserkiir on aga koherentne ja levib ruumis samas faasis. Hologrammi loomisel on vaja laserkiir poolitada klaasiga, mis on kaetud õhukese hõbeda kihiga. Selle tulemusel läheb pool laserkiirest klaasist läbi ja teine poole peegeldub klaasi pinnalt. Kiire poolitamisel jätkavad mõlemad kiire pooled ruumis levimist identsel viisil. Üks osa kiirest suunatakse objektile, mida soovitakse holograafiliselt kujutada. Sealt peegeldub kiir pinnale kuhu projektsioon tekib. Selle tulemusena tekib pinnale 2D-kujutis objektist. Teine pool laserkiirest suunatakse otse projitseeritavale pinnale, kuhu tekib interferentsimuster, mis ongi vaadeldav hologrammina. Loodud kujutisel on küll kolmemõõtmelised omadused, kuid see on siiski tasasele pinnale projitseeritud. Tõelise 3D-kujutise loomiseks kasutab holograafiline projektor keerleva peegli süsteemi, mis peegeldab vaatlejale kujutist. Peegel peegeldab pildi, mis vastab vaatleja vaatenurgale kujutisest. See võimaldab liikuda ümber objekti ja näha ruumis hõljuvat kolmemõõtmelist pilti.

## Projektorid
Holograafilise pildi edastamiseks on välja töötatud palju tehnoloogiaid ja lahendusi.

### Holovect
Holovect on holograafiline töölaua kuvar, mis joonistab objektid õhku. Holovect on laseripõhine kolmemõõtmelise ekraanipildi edastussüsteem. Kujutis tekitatakse vektorpildi projitseerimisel õhku. Projektori ees oleva õhu omadusi muudetakse vastavalt vajadusele ja see võimaldab laserpildil peegelduda õhust ja tekitada hologrammi efekti.

### Holograafiline puhur
Holograafiline puhur tekitab illusiooni õhus hõljuvast objektist. Puhuri tiivikutel on RGB LED ribad, mis puhuri pöörlemisel kuvavad objekte või animatsioone. Puhur pöörleb piisavalt suurel kiirusel, et jätta vaatlejale efekt õhus hõljuvast hologrammist. Etalon toode koosneb neljast tiivikust, millele on igaühele kinnitatud 256 LED-i. Selline puhur töötab 512 piksli suuruse ümmarguse kuvarina. Kuvari pindala oleks 200 000 pikslit. Võrdluseks 1080p eraldusvõime pindala on 2,1 miljonit pikslit, kui korrutada see 1920x1080 piksliga. Eelnevalt mainitud puhur on võimeline saavutama edastusvoo 15–25 kaadrit sekundis.

### Laserplasmahologramm
Aerial Burton on ettevõte, mis saavutas esimesena hologrammi, mis ei vaja kuvamiseks peegelduspinda. Projektor põhineb plasmalaseril, mis loob õhku 3D-kujundi. Projektori sees on 1 kW infrapuna impulsslaser, mis kasutab 3D-skannerit, et valida õhus sobivad punktid ja fokuseerida nendele. Selle tagajärjel ioniseeritakse õhus olevad molekulid ja tekib plasma. Kuna plasma olek kestab lühikest aega, siis peab laser pulseerima, et hoida õhus olevat ala valgustatuna.

### Holograafiline püramiid

Holograafiline püramiid on populaarne ja laialt levinud viis hologrammi edastamiseks. Peamine põhjus selleks on konstruktsiooni lihtsus. Holograafiline püramiid koosneb kahest osast: püramiidikujulisest klaasist, mis peegeldab ekraanilt saadud kujutise vaatleja poole, ja ekraanist, mis alt suunab kujutise püramiidi peale. Püramiidi küljed paiknevad ekraani suhtes 45-kraadise nurga all ja ekraan peab saatma pildi püramiidi igale küljele. Hologrammi efekti saavutamiseks peab ekraan kuvama sama objekti või animatsiooni neljast perspektiivist.

### Holograafiline keerleva peegli tehnika

Projektsioon saavutatakse nurga all suurel kiirusel pöörleva peegli abil, millele suunatakse kiirendatud videovoog. Seade on võimeline edastama erinevat vaatenurka iga 1,25 kraadi tagant. Seadme edukaks töötamiseks on vaja, et mootor, mis pöörab peeglit ja videoedastusvoog oleks sünkroonis. Selle saavutamiseks kasutatakse juhtsignaalina video väljastuskiirust ja mootor korrigeerib ennast vastavalt. 

### Holograafiline võrk
Holograafiline võrk on peaaegu täielikult läbipaistev kardin LED-lampidest. Leedid on programmeeritud kuvama pilte, mis jätavad kolmemõõtmelise pildi efekti. Holograafilised võrgud on laialdaselt kasutusel reklaamplakatitel ja samuti ka hoonetel suuremõõtmeliste kujutiste kuvamiseks.

### Hololamp
Hololamp on holograafiline lahendus liitreaalsusele. Projektor kuvab ekraanipildi 2D-pinnale, mida jälgivad liikumisandurid. Kasutaja saab projektsiooniga interakteerudes sooritada valikuid.

## Füüsilised hologrammid
### Holograafiline suitsuekraan
Holograafilise suitsuekraani (inglise keeles *holographic smokescreen*) mehhanism on suuresti inspireeritud Pepperi kummituse efektist. Hologrammide kuvamiseks kasutatakse "suitsu" ekraanina. Enamasti on suitsuks veeaur. Seda tüüpi hologrammi projektsioon tuleb suitsuekraani tagant. Vaatlejale paistab kujutis suitsu sees olevat ja õhus hõljuvat. See tehnoloogia on laialt kasutusel lavakunstis, kuna see võimaldab tekitada õõvastava atmosfääri. Suitsuekraani suureks miinuseks on tundlikkus kõrvalisele valgusele ja keskkonnateguritele.

### nFORM
nForm on Daniel Leithingeri ja Sean Follmeri loodud dünaamiline kujundi kuvar, mis renderdab 3D-objekte füüsiliselt. Sellega on võimalik mõjutada füüsilist ruumi enda ümber. Seade koosneb plaadist, millele on monteeritud sajad klotsid, mis tõustes ja langedes on võimelised simuleerima objekte ja mõjutama esemeid, mis selle peal paiknevad.

## Viited