Стол от Voxon воссоздающий голограммы – вам больше не нужны очки дополненной реальности

Интерактивные 3D-изображения, которые, кажется, находятся в воздухе, над столом, за которым группа людей может стоять, не нуждаясь в какой-либо специальной гарнитуре или очках: это то, что южно-австралийская компания Voxon Photonics реализовала в столе VX1 стоимостью 10 000 долларов США. Уже давно в художественной литературе упоминаются голограммы, и один из самых известных примеров появился в фильме 1977 года «Звездные войны: новая надежда».

На борту Millennium Falcon R2D2 и Chewbacca играют в какую-то цифровую настольную игру, взаимодействуя с фигурами, созданными светом, парящим в воздухе над столом. Такие вещи постепенно переходят в реальный мир. VR и AR почти повторяют эту технологию , но для них нужно использовать специальное оборудование. А также они немного антиобщественны, мешая вам смотреть другим в глаза.

В худшем случае они полностью удаляют владельца из реального мира, чтобы погрузить его в виртуальное пространство. Стол VX1 от Voxon Photonics, с другой стороны, не требует гарнитуры или очков.

Он работает более или менее точно так же, как голографический стол в «Звездных войнах», хотя и со стеклянным куполом поверх него, и может отображать голографическое изображение, видео, игру или интерактивную визуализацию данных размером 18x18x8 сантиметров. Мы связались с генеральным директором Voxon Гэвином Смитом, чтобы спросить, как компания достигла этого, и нам удалось осмотреть офисы компании в Аделаиде, чтобы увидеть несколько различных типов устройств в действии.

Как это работает?

Работу VX1 лучше всего можно описать как 3D-печать своего изображения в воздухе. Он разбивает трехмерную форму на горизонтальные слои, а затем достигает изумительного трюка проецирования этих срезов на один кусок стекла заднего проецирования, который отбрасывается назад и вперед в воздухе со скоростью 15 циклов в секунду на множестве гармонического резонанса, словно пружина.

Система отслеживает расположение стекла и идеально синхронизирует его с проектором со скоростью 4000 кадров в секунду, так что каждый срез проецируется точно на нужную высоту. Срезы складываются и накладываются друг на друга так быстро, что ваши глаза не могут отследить их движение, и объект кажется плавающим в воздухе.

Так как он перерисовывается как на верхнем, так и на нижнем колебаниях стекла, следовательно, вы получаете частоту обновления видео голограммы 30 кадров в секунду, и это потрясающе. Постоянная нарезка движущегося трехмерного пространства, синхронизация проецирования и работа с такими вещами, как расхождение луча проектора, множественные цветовые проекции и другие проблемы - это требует некоторых довольно эпических процессов программирования и обработки.

В самом деле, говорит нам Смит, требовалось, чтобы «лучший программист в мире» запрограммировал все, что должен уметь стол VX1, в режиме реального времени, - задание, которое он с удовольствием дал бы Джону Кармаку, ведущему программисту ID Doom и Quake, хотя рассматривалась и кандидатура Кена Сильвермана, создавшего движок Build, который использовался в Duke Nukem в 1990-х годах.

Но из-за того, что Кармак был занят другим проектом - вы, возможно, слышали об Oculus Rift - Смит был рад представить Сильвермана в качестве соучредителя Voxon еще в 2013 году, и с тех пор тот стал главным компьютерным ученым Voxon.

Что устройство может делать?

Как объемный дисплей, он может показывать более или менее все, что вам нравится в пределах области обзора этого проектора. В случае VX1 экран составляет около 18x18x8 см (~ 7x7x3 дюймов). Гораздо больший рост затрудняет перемещение стекла достаточно быстро, чтобы создать солидную иллюзию, но у Voxon есть решение для больших установок, о котором мы поговорим позже.

Смит говорит, что оно уже способно проецировать игры, демонстрировать картографирование данных, презентации и медицинские изображения. Для игр был специально разработан движок Voxatron, в том числе подключаемые модули для Unity и Kinect для отображения существующих игр. Что касается медицинской визуализации, она совместима с визуализацией DICOM, как если бы вы выходили из КТ-сканера - действительно, она делает вещи, которые вы не можете делать на ПК, например, позволяя сканировать зоны плотности, чтобы вы могли растворить изображение между костями, мышечной тканью, органами и кровеносными сосудами в режиме реального времени.

«Вы, конечно, можете сделать это с помощью программного обеспечения для ПК, но оно недостаточно быстрое», - говорит Смит. «Наше программное обеспечение очень продвинуто. Во многом это связано с тем, что Кен руководит командой разработчиков программного обеспечения, работающей над DLL. Его опыт в низкоуровневом программировании - мирового уровня».

«Мы также используем много объемных данных, которые собираются для VR и AR Intel, Microsoft и другими подобными организациями», - продолжает он. «Эти ребята собирают объемные 3D-данные всей видео сцены. Так что, хотя вы можете увидеть это в VR, мы можем представить это в альтернативной среде». Смит стремится сделать социальный контент объемным, что-то вроде «цифрового костра», и говорит об потенциальной установке устройств в пабах, которые могут транслировать прямые спортивные события или музыкальные выступления прямо на стол.

«Технология захвата уже давно существует, - говорит он, - Intel уже делает подобные вещи с помощью специальных устройств для захвата - фотограмметрии, которая превращается в сетку. По всей Америке есть компании, которые делают 3D-захват музыкальных видео. Они думают, чтотолько VR и AR способны на это, но мы могли бы сделать то же самое, что и устройство в баре для воспроизведения такого рода вещей».

Смит видит рекламу как еще одну ключевую возможность; возможность воссоздавать интерактивные трехмерные модели автомобиля, или рекламируемый продукт, появляющийся на столе между играми или песнями.

И он считает, что объемный дисплей также может быть отличным инструментом обучения, если он правильно настроен, позволяя старшеклассникам визуализировать молекулы и атомы, анатомию насекомых, или карты местности: «Школы и университеты проявляют реальный интерес к подобным технологиям. Это может значительно упростить жизнь преподавателям. Учителя уже перегружены другими вещами, такими как поддержание порядка в классе.

Им нужно составлять планы уроков, и еще много чего другого» На университетском уровне система может быть полезна для демонстрации сложных концепций таким образом, чтобы группа людей могла вместе наблюдать и обсуждать то, что будет выведено в виде голограммы. Устройство также уже работает как голографический видеотелефон, используя камеру Kinect от XBOX для захвата лиц в 3D, и транслирует результаты в прямом эфире между звонящими на огромных расстояниях.

И, конечно же, в казино, в военных приложениях и в таких вещах, как концептуальные машины, есть масса возможностей, которые вдохновляют людей думать о преимуществах данной технологии. С другой стороны, заставить его работать в реальном движущемся автомобиле было бы серьезной проблемой.

Что насчет увеличения?

Стеклянная сфера от Voxon может плохо масштабироваться - большие версии гораздо сложнее качать взад и вперед со скоростью, обеспечивающей удовлетворительную частоту кадров видео, - но у компании есть еще один прием или даже несколько для решения данной задачи.

Используя вращающийся экран, который выглядит как буровое долото, с особым рельефом, можно сделать намного больший объемный дисплей, который опирается на проекторы, находящиеся сверху. Смит показал нам маленький прототип, и иллюзия столь же неотразима на вращающемся экране, как и на возвратно-поступательном, даже через Skype - за исключением мертвой точки в середине, где поверхность движется недостаточно быстро, чтобы поддерживать иллюзию.

Это проявляется как вихревая дыра в изображении. Содержание должно быть создано с учетом этого. Выполнение вращающегося дисплея принесло дополнительные трудности и сложности для Сильвертона и команды Voxon.

«Этот использует алгоритм спиральной нарезки вместо алгоритма линейной нарезки», - говорит Смит. «И мы объединяем три проектора, красный, зеленый и синий, в одно и то же пространство. Калибровка трапецеидальных искажений довольно сложна, вокруг этих значков виднеется какая-то розовая окантовка, мы работаем над этим». У каждой версии есть свои особенности, но обе создают привлекательный объемный дисплей, а вращающаяся часть обеспечивает более высокую частоту кадров.

Представленные виде - фальшивка?

Нет. Это правда, что системы VR и AR, а также системы на основе очков, такие как голограммные столы Euclideon, требуют CGI для наложения виртуальных изображений на реальные кадры, но физический способ работы VX1 означает, что вы можете снимать ее с обычной камерой и увидеть этот эффект. Все изображения и кадры, которые вы видите здесь, никак не редактировались.

«Люди, которые смотрят видео и говорят, что это подделка, на самом деле делают что-то вроде комплимента», - говорит Смит, - потому что это означает, что они думают, что это невозможно. Они думают, что это CGI. Но как компания, мы никогда не использовали CGI.

Единственный прием, который мы используем, - это сьемка на Panasonic GH5, который позволяет нам снимать с частотой 15 кадров в секунду, поэтому мы не получаем эффекта Rolling Shufter, и изображение выглядит очень чётким. Если бы мы снимали все это на тот же Iphone, возможно, люди с эпилепсией пострадали бы, но это все происходит из-за частоты кадров».

Стол VX1

Поскольку Voxon продолжает работать над своими альтернативными дисплеями, стол VX1 был окончательно доработан и уже продается по цене около 10 000 долларов США за единицу. Смит говорит, что команда на протяжении многих поколений дорабатывала конструкцию, чтобы она была практически пуленепробиваемой, и демонстрирует это, хлопая рукой по возвратно-поступательному экрану VX1, останавливая его.

Убрав руку, он легко запускает устройство снова. «В конструкции присутствуют детали, которые имеют профиль износа, такие как пружины», - говорит он, - мы провели анализ FEA и смоделировали их поломки, и выяснили, что до этого момента устройство сможет проработать около 500 часов. Но и это не проблема, ведь благодаря относительной легкости конструкции их можно будет поменять за 5-10 минут, что очень удобно».

Компания пока не готова приступить к огромным производственным процессам, поэтому она готовит своих первых клиентов, стремясь передать VX1 в руки людей, которые будут эффективно их использовать, и чтобы многие другие увидели устройство в действии. Вы можете понаблюдать за работой устройства в видео ниже.