پژوهشگران تصاویر هولوگرامی جنگ ستارگان را در واقعیت ساختند

امیر نیک‌رو

۲۱ اردیبهشت ۱۴۰۰ | ۰۶:۴۳ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۳ دقیقه

پژوهشگران حوزه‌ی هولوگرافی به کمک لیزر و بدون نیاز به صفحه نمایش موفق شدند تصاویر سه‌بعدی متحرک تولید کنند که دیدن آن‌ها مانند دیگر اشیا است و نوعی چاپ سه‌بعدی نور محسوب می‌شود.

گروه تحقیقاتی هولوگرافی دانشگاه بریگهم یانگ (BYU) آمریکا در پژوهش‌های تازه، راهی برای ایجاد تصاویر متحرک نوری در هوا از جمله ساخت شمشیرهای نوری جنگ ستارگان، به‌طور طبیعی سبز برای یودا و قرمز برای دارث وندر، با درخشندگی واقعی یافتند.

آن‌ها همچنین با الهام از فیلم‌های علمی-تخیلی، نبردهایی را میان نسخه‌هایی کوچک از فضاپیماهای «استارشیپ اینترپرایز» (Starship Enterprise) و «کلینگتون» (Klingon Battle Cruiser) مهندسی کرده‌اند که شامل پرتاب اژدرهای فوتونی و ضربه زدن به ناو فضایی دشمن است به‌طوری که می‌توان با چشم غیرمسلح مشاهده کرد.

«آنچه در صحنه‌ای که خلق کرده‌ایم می‌بینید، واقعی است و هیچ یک توسط رایانه به شکل مجازی تولید نشده‌اند.» این را «دن اسمالی» (Dan Smalley) پژوهشگر و استاد مهندسی برق دانشگاه بریگهم یانگ گفت و افزود: «این صحنه، مانند فیلم‌ها نیست که شمشیرهای نوری یا اژدرهای فوتونی در واقعیت به صورت فیزیکی وجود ندارند. این‌ها واقعی هستند و اگر از هر زاویه‌ای به آن‌ها نگاه کنید می‌بینید که در فضا وجود دارند.»

۱۱ فیلم جنگ ستارگان از بهترین تا بدترین

این فناوری جدیدترین دستاورد اسمالی و تیم او است که نام آن را بر اساس «شاهزاده لیا ارگانا» (Princess Leia Organa) در نخستین فیلم جنگ ستارگان «لیا» (Leia) گذاشته‌اند. آن‌ها سه سال پیش متوجه شدند که چگونه می‌توانند اشیا را بدون نیاز به صفحه‌ی نمایش و به‌صورت شناور در فضا ترسیم کنند و این پژوهش توجه بسیاری را به خود جلب کرد.

شمشیرهای نوری کوچک در نمایشگر دام نوری
Credit: BYU

این نمایشگرها که با نام «نمایشگر دام نوری» (Optical Trap Display) شناخته می‌شوند، با به دام انداختن یک ذره‌ی برانگیخته در هوا توسط پرتوهای لیزری ایجاد می‌شوند. سپس ذره را به اطراف حرکت می‌دهند تا یک مسیر باریک از نور لیزر پشت سر آن بر جای بماند. چیزی که می‌توان آن را یک چاپگر سه‌بعدی برای نور دانست.

اکنون پروژه‌ی جدید تحقیقاتی این گروه که توسط برنامه‌ی «کریر» (CAREER) بنیاد ملی علوم آمریکا پشتیبانی می‌شود، گام تازه‌ای هم برداشته و علاوه بر شکل‌های ثابت، انیمیشن‌های ساده را در هوای رقیق تولید می‌کند. پیشرفت در ساخت تصاویر متحرک، زمینه را برای خلق یک تجربه‌ی همه‌جانبه فراهم می‌سازد که در آن افراد می‌توانند با اشیای مجازی هولوگرافی-مانند که در فضای اطراف آن‌ها وجود دارد، تعامل داشته باشند.

اسمالی درباره‌ی این تصاویر حقیقی یا اشیای مجازی گفت: «در بیشتر نمایشگرهای سه‌بعدی باید به صفحه نمایش نگاه کنید اما فناوری ما این امکان را فراهم می‌کند تا تصاویر شناور در فضا ایجاد کنیم و این‌ها سراب نیستند و ماهیت فیزیکی دارند. این فناوری می‌تواند امکان ساخت محتوای متحرکی را فراهم کند که مانند همه‌ی اشیا می‌چرخد، تکان می‌خورد یا منفجر می‌شود.»

برای نشان دادن این توانمندی‌ها، تیم پژوهشی آدمک‌های مجازی ایجاد کردند که در هوای رقیق راه می‌روند. حتی برای نمایش تعامل میان تصاویر مجازی و انسان، یکی از دانشجویان انگشت خود را در میان «نمایشگر حجمی» (Volumetric Display) قرار داد و از راه رفتن و پریدن آدمک مجازی بر روی انگشت او فیلم‌برداری شد.

نتایج این تحقیقات با همکاری اسمالی و «وسلی راجرز» (Wesley Rogers) در مقاله‌ی جدیدی که ماه گذشته در نشریه‌ی Nature Scientific Reports منتشر شد، بیان شده است.

تلاش آن‌ها همچنین بر یک عامل محدودکننده‌ی نمایشگرهای دام نوری غلبه می‌کند. آن‌ها نشان دادند جایی که این فناوری توانایی نمایش تصاویر مجازی را ندارد، با استفاده از یک پس‌زمینه تابشی متغیر با زمان می‌توان تصاویر مجازی را شبیه‌سازی کرد.

راجرز خاطرنشان کرد: «ما با روش اختلاف منظر می‌توانیم چند ترفند فانتزی را اجرا کنیم و حتی نمایشگر را بسیار بزرگتر از چیزی که هست نشان دهیم. این روش به ما امکان می‌دهد تا توهم یک نمایشگر بسیار عمیق‌تر را ایجاد کنیم که از نظر تئوری تا یک نمایشگر با اندازه‌ی بی‌نهایت هم قابل گسترش است.»

توسعه‌ی این فناوری علاوه بر دنیای سرگرمی، می‌تواند کاربردهای گسترده‌ای برای فناوری واقعیت افزوده داشته باشد و از جمله در صنعت حمل‌ونقل زمینی و هوایی استفاده شود.