Holograafiline ekraan

See artikkel räägib 2-mõõtmelise kujutise tehnoloogiast; 3-mõõtmelise efekti kohta vaata artiklit Hologramm

---

Holograafiline ekraan ehk Hologrammekraan (Inglise keeles holographic screen) on läbipaistvast materjalist pind, millele on võimalik projetseerida kujutis videoprojektori abil. Selle tulemusena jääb vaatlejale mulje, et kujutis hõljub õhus. Antud efekt läbipaistval materjalil saavutatakse mikroläätsede abil, mis pinnale langevat valgust vastavalt muundavad ja suunavad. Holograafiliseks ekraaniks võib nimetada nii seda valgust muundavat spetsiaalset kile eraldiseisvalt kui ka kogu ekraani süsteemi koos kile aluseks oleva materjaliga(nt klaas) ja/või puutetundliku kihiga. Interaktiivsete, puutetundlike Holograafiliste ekraanide puhul on pealmiseks kihiks puutetundlik materjal, mis võimaldab reageerida kasutaja tegevusele.

Fail:Interactiva.png

Tagant poolt projetseeritav puutetundlik holograafiline ekraan kasutuses

Holograafilised ekraanid erinevad teineteisest oma läbipaistvuse, rakendusviisi, projetseerimise suuna, interaktiivsuse, võimaliku vaatenurga ja suuruse poolest.

Tööpõhimõte

Holograafilised ekraanid võivad olla mõeldud projetseerimiseks kas eespoolt või tagantpoolt, kuid mõlemal juhul on põhimõte sama – spetsiaalselt töödeldud polümeeri pinnale projetseeritakse valgus, mis selles matejalis enamuselt neeldub. Selles seisnebki antud ekraanitüübi seos holograafiaga – valgus sunnitakse mingis vaatleja jaoks läbipaistvas aines peatuma(neelduma), mistõttu näeb vaatleja seda osa pinnast vastavat värvi. Selle tagab kile struktuur, mis kujutab endast hulgaliselt mikroläätsi, mis valguse kiles suurel arvul kordi peegelduma sunnivad (tekib täieliku sisepeegelduse lähedane olukord ja läätse langenud valgus ei pääse sealt enam välja). Samas ei muutu see pind täiesti läbipaistmatuks vaid jääb siiski poolläbipaistvaks. Pind, mida parasjagu ei valgustata jääb vaatlejale endiselt peaaegu täielikult läbipaistvaks ja selle tulemusel näeb vaatleja enda ees, justkui õhus, vaid kujutist. Seega on holograafilne ekraan seda kvaliteetsem, mida läbipaistvam see on valgustamata olekus ja mida läbipaistmatum valgustatud olekus. Firmad toodavad holograafilisi kilesid erinevate läbipaistvustega, seejuures erinevad läbipaistvustasemed, pildi kontrastsused ja teravused saavutatakse polümeeri keemilise koostise varieerimisel.

Selleks, et holograafilisel ekraanil jääks näha ainult kujutised soovitud esemetest ja mitte taust, siis tuleb ekraanil kujutatav meedia jäädvustada mustal taustal. Kuna projetseerimisel musta osa ei valgustata või valgustatakse minimaalselt, siis jääbki sel juhul tulemusel taust läbipaistvaks. Samas on võimalik holograafilisel ekraanil kuvada lisaks spetsiaalselt filmitud meediale ka tavapärast pilti, sealhulgas kasutada seda näiteks arvutiekraani laiendusena. Selline kasutusviis, kus kõik värvid peaksid olema võimalikult loomulikud, toimib kõige paremini juhul, kus holograafilise ekraani taustal on vaatleja jaoks must pind, kuna sel juhul paistavad läbipaistvad või läbipaistvamad osad (mis kujutataval pildil on mustad või tumedamad) vaatlejale endiselt musta värvi või tumedamad.

Omadused

Kuna pind ise on läbipaistev, siis on peale pinnale projetseerimist kujutist näha mõlemalt poolt ekraani. Sellele vaatamata toodetakse holograafilisi kilesid eespoolt ja tagantpoolt projetseerimiseks ka eraldi, et tagada parem pildi kvaliteet mõlemas olukorras. Eelistatum ongi tagantpoolt projetseerimise variant, kuna sellisel juhul ei varja ekraani kasutaja ekraanile langevat valgust, mis on eriti oluline just interaktiivsete ekraanide puhul. Samas tuleb tagantpoolt projetseerimise puhul valida selline projektori asend, mille korral sellest lähtuv valgus ei pimestaks vaatlejat. Kuna see välistab projektori paiknemise otse ekraani taga, on tarvis kasutada projektorit, mis võimaldab likvideerida suure nurga all projetseerimisest tingitud pildi moonutatuse. Lisaks võib teatud juhtudel olla efekti loomiseks tarvis paigutada projektor vaatleja jaoks varjatult.

Teiseks tehnoloogia oluliseks eeliseks on see, et kuna holograafilises kiles toimuv efekt on puhtalt optiline, siis ei vaja ekraan täiendavaid toitejuhtmeid ja kuna pilt projetseeritakse ekraanile samuti eemalt, puudub vajadus ka signaalijuhtmete järele. Täielik juhtmevabadus võimaldab ekraani mugavalt paigutada erinevatesse kohtadesse, kuhu juhtmete vedamine oleks keeruline.

Rakendusviisid

Ainult holograafilise kilena

Holograafilist kile on võimalik kasutada täiesti iseseisvana sellele kujutise projetseerimiseks. Sel viisil saab ekraani näiteks panna rippuma õhku, kinnitades ekraani ülemisest servast, pingutada kile kahe pinna vahele või kasutada raamituna. Sellise rakendusviisi puudusteks on, et kile üksinda on kergesti kahjustatav, see võib voltuda ja selle tulemusena pilti moonutada, välitingimustes võib ainult kile liikuda tuule mõjul ja samuti on seda raske kasutada puutetundlikuna, kuna ekraani puudutamisel puudub kindel toetuspind ja ekraan võib eest liikuda, mis muudab sellel olevat pilti. Samas võimaldab selline variant paigaldada holograafilist ekraani kohtadesse, kuhu massiivse klaaspaneeli paigaldamine oleks keeruline või ebaotstarbekas. Näiteks kõrged kohad või suured ajutised pinnad. Ajutise kasutamise puhul annab ainult kile kasutamine eelise transpordi osas, kuna seda on võimalik kompaktselt kokku rullida, samas kui suure klaaspaneeli transport oleks keeruline. Kasutusvõimalused:

• Ekraanid kontserditel, festivalidel jne lavade kohal. Annab mitmeid eelisid võrreldes tavalise ekraaniga. Esiteks, kui ekraan on lava ees, siis võib tagantpoolt projetseerimise puhul olla projektor laval, mis ei muuda selle paigutamist keeruliseks. Samas ei varja ekraan midagi laval toimuvast. Ekraanile on võimalik ilma taustata siis kuvada näiteks laulusõnu või muid mustreid.
• Teine oluine kasutusala on suurtes mõõtmetes nt teatrites, kontserditel, muuseumites, lõbustusparkides efekti loomiseks, kus koos on päriselt laval olevad asjad ja inimesed ning neile lisaks kujutuvad sinna väga tõetruult ka seal tegelikult mitte olevad esemed ja inimesed. Selle efekti võimalikult usutavaks saavutamiseks tõmmatakse enamasti kile lavale 45-kraadise nurga all ja projetseeritakse sellele alt või ülevalt ja vahel ka peegli abil. See muudab projektorist pärit valgusvoo kõige vähem nähtavaks ning kile läbinud valgus ei jõua publiku vaatevälja. Sellist efekti on võimalik kasutada meelelahutuseks erinevates olukordades - mustkunstietendustes, keerulistes Teaterteatrietendustes, kui ka animeerides reaalseid esemeid. Varem oli võimalik teatrites sarnase efekti saamiseks kasutada poolpeegeldavat klaasplaati kahe 45-kraadiselt asetseva samasuguse ruumi vahel ja neid ruume erinevalt valgustades. Sõltuvalt sellest, kas ruum oli valgustatud või mitte, publik kas nägi või ei näinud klaasi taga asuvas ruumis olevaid esemeid. Ja ruumide valgustatusega sai reguleerida kas publik nägi esimeses, teises või mõlemas ruumis olevaid esemeid. Sel juhul võib klaasi taga olevaid esemeid lugeda tegelikeks ja peegeldust lisatud kujutiseks. Kasutades samas olukorras holograafilist ekraani, on võimalik efekt saavutada palju lihtsamalt, kuna pole vaja tekitada kahte ideaalselt kokku sobivat ruumi ning puudub ka valgustuse täpne reguleerimise vajadus. Samuti sõltub efekt vähem vaatenurgast. Lisaks on võimalik tekitada veelgi keerulisemaid efekte ja kasutada eellindistaud materjale.

Klaasil või kahe klaasikihi vahel

Tootjad toodavad holograafilist kile ka isekleepuva küljega, mis võimaldab kasutajal seda hõlpsasti lõigata sobivasse suurusesse ja kanda erinevatele pindadele. Mõned kiled võivad olla ka taaskleebitavad, mis võimaldab neid korduvalt paigaldada ja siis taas eemaldada. Holograafilise kile kandmine jäigale, kuid siiski läbipaistvale materjalile, eelkõige klaasile, annab mitmeid eeliseid. Sel meetodil realiseeritud holograafilist ekraani on võimalik kasutada ilma ekraanile lisatoestust lisamata, mis lisab ekraanile efekti, kuna puuduvad läbipaistamtud kile toestavad raamid. Lisaks on selliseid ekraane lihtsam hooldada ja nad on vastupidavamad kahjustustele. Samuti välistab kile paigaldamine jäigale pinnale selle kortsumise ja/või lainetamisele, mis moonutab lõplikku pilti. Jäiga pinnana realiseeritud holograafiliste ekraani on võimalik kasutada ka koos puutetundliku kihiga, sel juhul peab viimane olema mingil viisil ühendatud arvutiga, et puuteekraanilt saadud infot töödelda ja sellele reageerida. Suuremale klaaspinnale on võimalik lisada ka väiksemaid holograafilise kile väljalõikeid, mis tekitavad omamoodi efekti, kuna siis üle kogu pinna projetseeritud valgus saab nähtavaks vaid neis üle kleebitud osades. Ülejäänud osa kilega mittekatmine väldib selle läbipaistmatuks muutumist. Kasutusvõimalused:

• Ekraanid koduses majapidamises tavapärastel sisustuselementidel. Näiteks interaktiivsed klaaslauad, dušikabiinid, pildi kuvamine akendel, klaasustel.
• Interaktiivsed klaaslauad ja tahvlid presentatsioonideks kontorites ja konverentsisaalides.
• Interaktiivsed poodide vaateaknad, mida saab kasutada nii reklaamiks kui ka meelelahutuseks. Näiteks kasutatakse virtuaalseid mannekeene, kes ilmuvad klaaspinnale ja võivad möödujate tähelepanu võita, neid juhendada ja/või lõbustada.

Tulevik

Holograafilise ekraani tehnoloogia on küll võrdlemisi lihtne ja ka taskukohane, kuid sellegipoolest pole see kuigi laialt levinud ja ka tootjaid on võrdlemisi vähe. Põhjuseks võivad olla see, et sageli ei ole tarvis projetseerida läbipaistvale pinnale ja nii tagant kui eest on võimalik projetseerida ka muudele pindadele (levinuim valge ekraan). Seega ei ole kindel, kas holograafilised ekraanid sellisel kujul leiavad tulevikus laialdasemat kasutust või mitte. Samas aga on võimalikud mitmed täiendused ja alternatiivsed lähenemised ekraani kasutamisele, mis võivad selle muuta laialdasemalt kasutatavaks:

• Materjali ja projetseerimisvõimaluste täiustamine viisil, mis tähendaks, et eraldi, ekraanist kaugele projektorit pole tarvis. Selle saavutamiseks on kaks võimalust - esiteks integreerida protsessor ekraani paneeli servadesse, raami või toestuse taha ja projetseerida kas otse materjali sisse või väga terava nurga all. Teine võimalus on välja arendada peaaegu läbipaistev materjal, mis võimaldab juba ise pilti tekitada.
• Võimalus kasutada mitmeid holograafilisi ekraane üksteise taga väikeste vahedega et luua tõetruu 3-mõõtmeline kujutis, mida oleks ilma lisavarustuseta võimalik vaadelda iga nurga alt. See tehnoloogia eeldab aga spetsiaalseid materjali ja projetseerimismetoodikat, kuna eri osa valguseid peab peatuma kindlatel eri ekraanikihtidel. Seni on sellist tehnoloogiat holograafias testitud minimaalselt. Samas on aga võimalik holograafilise kile tükke paigutada erinevalt, (mitte üksteise taha) et tekitada kokku huvitavaid kujundeid projetseerides eri pindadele eraldi. 3-mõõtmelises ruumis.
• Lisaks on välja tuldud ideega kasutada sarnast tehnoloogiat spetsiaalsetel prillidel, mis kuvavad poolläbipaistvatele prillidele kujutise, mis lisandub vaatleja jaoks reaalses maailmas nähtuga. Üheks selliseks toote prototüübiks on Microsoft HoloLens.

Vaata ka

Holograafia

Videoprojektor

Kuvar

Puuteekraan

Microsoft HoloLens