Голограмма: как и зачем воссоздавать трехмерный объект

Голограммы давно стали привычным элементом научной фантастики: в фильмах они выглядят как объемные изображения, свободно парящие в воздухе. В реальности технологии пока не достигли такого уровня, но современные разработки уже позволяют создавать и использовать голограммы в медицине, образовании, промышленности и повседневной жизни.

Что такое голограмма?

Голограмма — это оптическое трехмерное изображение, полученное с помощью световых волн. В отличие от обычной фотографии, она передает не только форму объекта, но и его объем, позволяя рассматривать изображение с разных углов обзора.

Главное отличие голограммы от 3D-изображения заключается в принципе создания:

• 3D-картинка формируется из двух изображений для левого и правого глаза и выглядит объемной только с определенной точки.
• Голограмма же фиксирует амплитуду и фазу отраженного от объекта света, благодаря чем сохраняется информация о его реальной форме и глубине.

Проще говоря, голограмма — это оптическая копия объекта, способная воспроизводить его объём и перспективу.

Как создаются голограммы?

Для создания классической голограммы используется лазер. Его луч разделяют на две части:

• Опорную волну, идущую напрямую от источника света.
• Объектную волну, отражающуюся от предмета.

Обе волны встречаются на фоточувствительном материале, где формируется интерференционная картина — основа голограммы. Интересно, что если разрезать такую фотопластину, каждая её часть всё равно будет содержать целое изображение, хотя и с потерей качества.

Кто изобрёл голографию?

Основы голографии заложил венгерско-британский физик Деннис Габор в 1947 году. Однако реализовать идею на практике удалось лишь в 1960-х годах после появления лазеров. За вклад в развитие голографии Габор был удостоен Нобелевской премии по физике в 1971 году.

Сегодня используются два основных подхода для создания голограмм:

• Физический (оптический) метод

Основан на дифракции и интерференции света. Такие голограммы сложны в производстве, поэтому широко применяются как защитные элементы — их можно увидеть на банкнотах, документах, банковских картах и акцизных марках.

• Компьютерный метод (CGH — Computer-Generated Hologram)

В этом случае реальный объект не обязателен. Программа рассчитывает параметры световой волны и формирует цифровую голограмму, которую можно вывести на специальные 3D-дисплеи или использовать в очках смешанной и дополненной реальности.

Голограммы и смешанная реальность

Одним из самых известных примеров использования компьютерных голограмм стали очки Microsoft HoloLens. Они позволяют встраивать виртуальные объекты в реальный мир и взаимодействовать с ними.

Где уже применяются голограммы?

• Медицина: голограммы помогают обучать хирургов, изучать анатомию и планировать операции, повышая точность и безопасность медицинских вмешательств.
• Образование: трехмерные модели делают обучение нагляднее и глубже — от биологии и химии до инженерных дисциплин.
• Развлечения: голограммы используются на концертах, выставках и в тематических парках, создавая эффектные визуальные шоу и новые форматы взаимодействия со зрителем.
• Повседневная жизнь: хотя голограмм, как из кино пока не существует, их элементы мы видим ежедневно — на документах, купюрах, банковских картах и товарах как средство защиты от подделок.

Хотите не просто пользоваться технологиями будущего, а создавать их? Участвуйте во Всероссийском профориентационном технологическом конкурсе с международным участием «Инженерные кадры России» (ИКаР)!

Зарегистрироваться в реестре команд можно по ссылке! 

Будущее начинается с твоей идеи!