1. HOLOGRAFIJA ELEKTRONINĖS LEIDYBOS STUDIJŲ PROGRAMOJE
Stanislovas Zacharovas, Gintautas Stonys ir Edita Griškėnienė

2. PRADŽIA
2010 m. gegužės 21 d. Alytaus kolegijoje vyko VIII-oji mokslinė-praktinė konferencija „Informacinės technologijos 2010: teorija, praktika, inovacijos“. Konferencijos metu buvo atidaryta paroda 3D HOLOGRAMOS. Paroda organizuota, bendradarbiaujant su UAB „Geola Digital“

4. SĖKMĖ
Parodos sėkmė paskatino ieškoti atsakymų į klausimus: Ar rinkai reikalingi hologramų kūrimo specialistai? Ar Alytaus kolegija gali juos parengti?

5. ATSAKYMAI
Ar rinkai reikalingi hologramų kūrimo specialistai? TAIP. Tai įrodė Dr. Stanislovas Zacharovas pokalbių su Kolegijos direktore Danute Remeikiene ir dėstytojais metu. Ar Alytaus kolegija gali juos parengti? TAIP. Apie tai kalbėsime pranešimo metu.

6. Tikslas
Išanalizuoti skaitmeninių hologramų pritaikymą Elektroninės leidybos studijų programoje.

7. Uždaviniai
Susipažinti su skaitmeninių hologramų rengimo principais. Įvertinti skaitmeninių hologramų pritaikomumo galimybes Elektroninės leidybos studijų programoje.

8. ANALOGINĖ HOLOGRAFIJA
Holografija (gr. holos – visas, graphe – rašymas) – erdvinės informacijos apie objektą užrašymo ir atkūrimo metodas, pagrįstas koherentinių (vienodų bangos ilgių, dažnių ir pastovaus fazių skirtumo bangos) šviesos bangų
sklaida nuo objekto
ir šios išsklaidytos
šviesos interferencija
su to paties koherentinės
šviesos šaltinio (lazerio)
šviesos pluoštu.
Atraminis pluoštas
Objektinis pluoštas
Objekto išsklaidytas šviesos pluoštas vadinamas objektiniu pluoštu
Su juo interferuojantis šviesos pluoštas vadinamas atraminiu pluoštu

9. ANALOGINĖ HOLOGRAFIJA
Master-holograma (H1) matoma tik lazerio šviesoje
Norint matyti hologramą ne lazerio šviesoje, reikia padaryti jos kopiją – atspindžio arba pralaidžią hologramą H2
Atraminis pluoštas master- hologramos įrašymo metu
Atraminis pluoštas
Lazerio šviesos pluoštas master- hologramos žiūrėjimo metu
Objektinis pluoštas
Master-hologramos (H1) žiūrėjimas
Analoginių hologramų kopijavimas Geolos įranga (H1=>H2)

10. Atspindžio holograma-kopija
ANALOGINĖ HOLOGRAFIJA
Analoginių hologramų gamyba
Atraminis pluoštas
Objektinis pluoštas
Master-holograma
Atspindžio holograma-kopija
Master-hologramos vaizdo pozicionavimas kopijavimo metu
Atspindžio hologramos-kopijos (H2) žiūrėjimas

11. Lygiai taip pat mes suvokiame ir kitus erdvinius objektus
Erdviškumo suvokimas
Kaip žmogus suvokia, kad vaizdas atkuriamas hologramos yra 3D.
Lygiai taip pat mes suvokiame ir kitus erdvinius objektus + =

12. + = Erdviškumas hologramoje
Besikeičiant žmogaus padėčiai hologramos atžvilgiu akys mato tolygiai besiskiriančias pavaizduoto objekto vaizdų poras
Jeigu vaizdai išsidėstę vienas nuo kito atstumu <0,3O … 0,5O - žmogus nesuvokia trūkių tarp jų.
Analoginė holograma pateikia begalę to paties objekto vaizdų, taigi pavaizduotas objektas suvokiamas, kaip erdvinis, kabantis prieš ar už hologramos paviršiaus + =

13. Neholografiniai 3D spaudiniai
Bet koks dviejų paralaksiškai priklausomų vaizdų pateikimas žmogaus akims iššaukia erdvinių vaizdų suvokimą žmogaus galvoje.
Lentikuliariniai spaudiniai – po cilindriniais lęšiais patalpinti paralaksiškai-priklausomų vaizdų juostelės.
Kairiausias vaizdas
Dešiniausias vaizdas
Pro cilindrinį lęšį žmogaus akis mato visas vieno vaizdo juosteles.
Trūkumas – neįmanoma patalpinti po lęšiais daugiau negu 32 vaizdų juostelių, t.y. tik 16 poru vaizdų viename spaudinyje.
Vaizdas kuris bus atspausdintas po cilindrinėmis linzėmis – juostelių miksas

14. Skaitmeninės holografijos pagrindai
Bet koks dviejų paralaksiškai priklausomų vaizdų pateikimas žmogaus akims iššaukia erdvinių vaizdų suvokimą žmogaus galvoje.
Uždavinys:
surasti būdą, kaip pateikti žmogaus akims tiek paralaksiškai priklausomų vaizdų, kad jis suvoktų matomą vaizdą kaip erdvinį;
kampinis atstumas tarp šių vaizdų turi būti mažesnis už 0,3O.

15. Skaitmeninės holografijos pagrindai
Uždavinys:
surasti būdą, kaip pateikti žmogaus akims tiek paralaksiškai priklausomų vaizdų, kad jis suvoktų matomą vaizdą, kaip erdvinį;
kampinis atstumas tarp šių vaizdų turi būti mažesnis už 0,3O.
Sprendimas:
Paimti kelis šimtus skaitmeninių paralaksiškai priklausomų to paties 3D objekto vaizdų;
Išrinkti iš jų pikselius, turinčius tas pačias koordinates;
Įrašyti visus pikselius vienoje taškinėje hologramoje, taip, kad priklausomai nuo kampo matytusi atitinkamo intensyvumo pikselis
Padengti tokiais holografiniais pikseliais didesnį plotą.

16. Skaitmeninės holografijos pagrindai
Paimti kelis šimtus skaitmeninių paralaksiškai-priklausomų to paties 3D objekto vaizdų
Nufilmuoti 3D sceną tolygiai judančia kamera 3D programoje, arba realybėje.
Panaudoti kelis šimtus kamerų, tolygiai išsidėsčiusių erdvėje.
AVI
KADRAI

17. Skaitmeninės holografijos pagrindai
Išrinkti iš paralaksiškai priklausomų kadrų pikselius su tomis pačiomis koordinatėmis
Tai padaroma pasitelkus kompiuterinę programą 1 2
...
640
(0,0)
255, 255, 255
240, 200, 180
130, 130, 140
(0,1)
125, 130, 155
90, 55, 140
175, 200,35
(0,480)
200, 230,180
115, 125, 160
180, 180, 135
AVI
KADRAI
KADRAS1; Pixel 1
KADRAS2; Pixel 1
KADRAS 640; Pixel 1 …

18. Objektyvo matymo kampas
Skaitmeninės holografijos pagrindai
Įrašyti visus pikselius vienoje taškinėje hologramoje, taip, kad priklausomai nuo kampo matytusi atitinkamo intensyvumo pikselis
Visi tų pačių koordinačių pikseliai išvedami į skaidrų skystų kristalų ekraną
Vaizdas ekrane fokusuojamas specialiu objektyvu, turinčiu spindulių sąsmauką išorėje
Fotomedžiaga patalpinama už sąsmaukos ir pridėjus atraminį spindulį ten įrašoma visų tų pačių koordinačių pikselių holograma
Priklausomai nuo įrašytos hologramos matymo kampo, bus matomas vis kitoks tų pačių koordinačių pikselis
atraminis spindulys
fotojuosta
Objektyvo matymo kampas
sąsmauka

19. Moduliuota lazerio šviesa
Skaitmeninės holografijos pagrindai
Padengti holografiniais pikseliais didesnį plotą.
Lazerio spindulys
LCD
Moduliuota lazerio šviesa
Objektyvas
Objektinis spindulys
Atraminis spindulys
Fotomedžiaga

20. Skaitmeninės holografijos spausdintuvas
1999 m. Geola išrado skaitmeninį holografinį spausdintuvą
Spausdintuvas skirtas master-hologramų ir atspindžio hologramų-kopijų spausdinimui
Holopikselio dydis - 0.8x0.8mm or 1.6x1.6mm
Impulsinio lazerio dažnis 30Hz

21. Skaitmeninės holografijos spausdintuvas
2001 Geola pardavė pirmą komercinį skaitmeninį holografinį spausdintuvą

22. Dabar Vilniuje veikiantis spausdintuvas
Skaitmeninės holografijos spausdintuvas
Dabar Vilniuje veikiantis spausdintuvas
Pasaulyje yra tik keli panašaus veikimo holografiniai spausdintuvai

23. Skaitmeninės holografijos įranga
ĮVAIZDINIMAS
Skaitmeninės holografijos įranga
Skaitmeninės hologramos iš esmės skiriasi nuo analoginių:
3D sceną galima sukonstruoti kompiuteryje
Gyvai nufilmuotą 3D sceną galima retušuoti kompiuteryje
3D įvaizdinimas ir spausdinimas yra geografiškai atskirti procesai
Naujos kokybės daiktui reikia naujo pavadinimo, kad išskirti jį iš kitų
i-Liumograma

24. 3D scenos iliumogramai filmavimas kompiuteryje
iliumografijos įranga
Skaitmeninės holografijos įranga
įvaizdinimas
3D scenos iliumogramai filmavimas kompiuteryje
Virtuali kamera tolygiai juda prieš sceną
Renderingo parametrai užduodami spausdintuvo konstrukcijos
Renderinama nuo 640 iki 1200 kadrų
Kadrų dydis nuo 688x187 iki 3437x625 pikselių
Vaizdo plokštuma
3D scena
Virtualios kameros matymo laukas
Virtuali kamera
Virtualios kameros judėjimas

25. 3D scenos iliumogramai filmavimas tikrovėje
iliumografijos įranga
įvaizdinimas
3D scenos iliumogramai filmavimas tikrovėje
2005 metais Geola išrado iliumografinio filmavimo įrangą
3D scena
Vaizdo plokštuma
Filmavimas atliekamas tolygiai judančia ir besisukančia kamera
Maksimali reikalinga kameros skyra x 938 pikselių
Kamerai darant 30 kps, per 6 sekundes gaunama 180 kadrų, padauginamu kompiuteryje iki 640.
Tikros kameros matymo laukas
Tiesinis tikros kameros judėjimas
Tikra kamera
Camera sukimasis

26. 3D scenos iliumogramai filmavimas tikrovėje
iliumografijos įranga
įvaizdinimas
3D scenos iliumogramai filmavimas tikrovėje
HoloCam – 3D įvaizdinimas nešiojama ir studijine įranga

27. 3D scenos iliumogramai filmavimas tikrovėje
iliumografijos įranga
įvaizdinimas
3D scenos iliumogramai filmavimas tikrovėje
3D įvaizdinimas mobiliais telefonais
HoloCam turi besisukančią judančią kamerą – kas bus jeigu vietoj kameros judės 3D scena?
Matome, kad vaizdai kadrų centre yra panašus, skiriasi tik jų dydis
Tai įgalino mus atidaryti internetinį servisą iliumogramoms iš mobilių telefonų video gaminti

28. 3D scenos iliumogramai filmavimas tikrovėje
iliumografijos įranga
įvaizdinimas
3D scenos iliumogramai filmavimas tikrovėje
3D įvaizdinimas mobiliais telefonais
Reikia lėtai pasukti galvą nuo vieno peties iki kito ir nufilmuoti tai
Video atsiunčiamas internetu Geolai
Geola atspausdina iliumografinį portretą ir išsiunčia jį paštu

29. iliumografijos įranga
apšvietimas
3D vaizdas iliumogramoje matomas, kai ji yra apšviesta
Geolos šviestuvai

30. Portretai iliumogramų panaudojimas
Filmuojama su HoloCam arba mobiliuoju telefonu
Video siunčiamas į Geolą
i-Liumograma siunčiama klientui paštu
iLumographic portrait shot by Dr. Martin Richardson (views from right, center and left)
10 HoloCam’ų veikia pasaulyje

31. Muziejai iliumogramų panaudojimas
Filmuojama su HoloCam arba panaudojami 3D skenerių failai
Failai siunčiami į Geolą
i-Liumograma siunčiama klientui paštu
i-Lumogram designed by Paul Burke, Australia (views from right, center and left)

32. Architektūrinės vizualizacijos
iliumogramų panaudojimas
Architektūrinės vizualizacijos
Vaizdai gaunami 3d dizaino programose
Failai siunčiami į Geolą
i-Liumograma siunčiama klientui paštu
i-Lumogram designed by Ikuo Nakamura, (views from right, center and left)
Architectural presentation stand designed for DDB by Mindaugas Ratavicius

33. Inžinerinės vizualizacijos
iliumogramų panaudojimas
Inžinerinės vizualizacijos
Vaizdai gaunami 3d dizaino programose
Failai siunčiami į Geolą
i-Liumograma siunčiama klientui paštu
i-Lumogram printed from Cortona VRML client GUI window (views from right, center and left)

34. Medicina iliumogramų panaudojimas Vaizdai gaunami tomografu
Failai siunčiami į Geolą
i-Liumograma siunčiama klientui paštu
i-Lumogram made of human lung tomographic scans (series of photographs made from different angle)
i-Lumogram of human face construction (views from right, center and left)

35. Puma shoes i-Lumogram installation (Montreal, 2005)
iliumogramų panaudojimas
Naujų produktų prezentacija
Puma shoes i-Lumogram installation (Montreal, 2005)
Vaizdai gaunami 3d dizaino programose arba/ir HoloCam’u
Failai siunčiami į Geolą
i-Liumograma siunčiama klientui paštu
Nike shoes i-Lumogram installation (London, 2005)

36. DĖSTYMAS Studijų programos: fizika (optika), kompiuterinis dizainas,
Skaitmeninių hologramų pritaikymas dėstant Elektroninės leidybos studijų programą
Studijų programos:
fizika (optika),
kompiuterinis dizainas,
multimedija,

37. DĖSTYMAS Studijų programos: vaizdų apdorojimas ir kompozicija,
Skaitmeninių hologramų pritaikymas dėstant Elektroninės leidybos studijų programą
Studijų programos:
vaizdų apdorojimas ir kompozicija,
internetinė animacija,
reklamos dizainas,

38. DĖSTYMAS Kompiuterinės programos: Ulead Cool 3D Studio
Skaitmeninių hologramų pritaikymas dėstant Elektroninės leidybos studijų programą
Kompiuterinės programos:
Ulead Cool 3D Studio
išskaidomas erdvinį vaizdą į smulkius elementus – kadrus, kuriuose, pritaikius programoje esančius efektus, apjungiama ir gaunama integruota vaizdų visumą, kurią galima perkelti į hologramas;
MAYA.

39. DĖSTYMAS
Veiklos galimybės versle
Studentai išmoks parengti kompiuterinius siužetus, kuriuos bus galima perkelti į hologramas ir realizuoti verslo poreikiams tenkinti. Tai galėtų būti reklaminiai objektai, leidybinės autorinių teisių apsaugos, įvaizdžio, meno, mokomųjų elementų kūrimo darbai.
Tokia veikla skatina studentų domėjimąsi naujausiomis mokslo technologijomis. Sudaromos galimybės patiems dalyvauti kūrimo procese.

40. DĖSTYMAS
Veiklos galimybės mokymo įstaigoje
Siekiant studijų kokybės svarbia vidinio studijų, kaip edukacinio proceso, kokybės vertinimo dalimi laikytina dėstytojų ir studentų sąveika, apimanti daugelį aspektų: konkrečios programos dalykų turinį, jų perteikimo būdus bei metodus, savarankiško darbo organizavimą, studentų atsiskaitymo formas

41. IŠVADOS
Straipsnyje dalinai išnagrinėti holografinių vaizdų rengimo principai.
Alytaus kolegijos Elektroninės leidybos studentai gali dalyvauti kuriant siužetinius kadrus hologramoms.
Holografija skatina domėjimąsi naujausiomis technologijomis.

42. KARTU
Tikimės puikių rezultatų – parengti kvalifikuotus specialistus, tobulinti mokymo programas, populiarinti naujausias technologijas ir dalyvauti savo auklėtinių hologramų parodose.