Самостоятельное изготовление голографической трехмерной пирамиды

Самодельная голографическая 3D-пирамида

Дата публикации: 31.05.2016 2016-05-31

Статья просмотрена: 1160 раз

Библиографическое описание:

Алексеев, В. Е. Самодельная голографическая 3D-пирамида / В. Е. Алексеев, И. И. Малгаров. — Текст : непосредственный, электронный // Юный ученый. — 2016. — № 4.1 (7.1). — С. 107-109. — URL: https://moluch.ru/young/archive/7/420/ (дата обращения: 25.04.2020).

В фантастических фильмах мы часто видим яркие, полупрозрачные интерфейсы, которые управляются при помощи жестов и голосовых команд. Называют подобные интерфейсы, голограммами, а саму технологию ‒ голографией. Сам физический процесс создания голограмм достаточно сложный и требует дальнейшего изучения. Однако сейчас начинают развиваться технологии, которые называются псевдоголограммами, эффект от которых сравним с «настоящими» голограммами. Примером могут служить голографические пирамиды.

Пирамида дает плоское отображение действительных предметов, когда ее прозрачная поверхность преломляет попадающий на него свет таким образом, что возникает эффект объемности. В голографической пирамиде можно продемонстрировать любой объект, предварительно прорисовав его в 3D.

Цель работы: получениепсевдоголографических 3D-изображений через самодельную голографическую пирамиду.

1. Из различных источников изучить основные технологии получения трехмерных изображений, технологию создания голографических пирамид;
2. Создать собственный контент для голографической пирамиды с помощью ПО по компьютерной графике;
3. Используя смартфон и подручные материалы спроектировать и собрать экспериментальный образец установки;
4. Используя знания из курса физики объяснить причину получения псевдоголографических изображений;
5. Исходя из выводов по проделанной работе определить перспективы дальнейшего развития проекта.

Новизна и практическая значимость: Псевдоголографические 3D-изображения открывают новые, захватывающие способы самовыражения, презентации и рекламы, особенно это важно на современном рынке, где нужно выделиться среди конкурентов. При помощи данной технологии можно создать образы для любой категории товара или бренда.

Материалы и методы исследования: В качестве проекционного аппарата был использован смартфон SamsungGalaxyS4; голографическая пирамида была вырезана из пластиковой прозрачной пленки для упаковки; для создания проекционного контента были использовано следующее ПО: Blender 7.1.7, AdobeAfterEffectsCS5, AdobePremierePro;

Согласно поставленной цели и задачам в работе были применены следующие методы: метод гипотез (научное предположение о получении псевдоголографических изображений, определение дальнейшей перспективы развития проекта); экспериментальный метод (проектирование и сборка экспериментального образца установки, исследование хода лучей в пирамиде); теоретический метод (объяснение хода лучей в пирамиде).

В своей работе мы использовали четырехстороннюю пирамиду (квадровизор). Таким образом, можно создать несколько разновидностей голографических пирамид:

• Односторонний голографический куб (моновизор), обладающий лишь одной гранью проекции;
• Трехсторонняя голографическая пирамида (можно разместить возле стены);

• Четырехсторонняя голографическая пирамида (квадровизор). Ее основное преимущество – обзор, составляющий 360 о .

Контент для пирамиды — это видео или статичное графическое изображение в виде файла, созданного по специальной раскладке по количеству сторон пирамиды на черном фоне.

­­­­

Рисунок 1 а, б. Выкройка и получившаяся четырехгранная пирамида.

В качестве материала при изготовлении пирамиды (квадровизора) использовали прозрачный пластик, который используется в качестве упаковки (например, при изготовлении пластиковых бутылок). Используя текстовый редактор нарисовали фигуру для создания пирамиды (рисунок 1 а). Размеры рассчитывали специально для нашего пятидюймового смартфона. Нужно, чтобы угол между гранями и основанием пирамиды был приблизительно равен 45°. Получившуюся выкройку распечатали на принтере. Затем по выкройке разрезали пленку и по указанным линиям сделали сгибы. Соединили две крайние грани термоклеем. Пирамида готова (рисунок 1 б).

Изображение при воспроизведении «голограммы» в данной пирамиде должно воспроизводиться в проекциях с четырех сторон. Основным достоинством данной пирамиды является то, что мнимое изображение в пирамиде можно наблюдать сбоку с любой стороны.

Свет, который исходит с экрана смартфона, падает на каждую грань пирамиды (рисунок 2). Световые лучи на границе двух сред (воздуха и пленки) частично преломляются, частично отражаются. По закону отражения световых лучей можно сказать, что угол падения световых лучей будет равен углу их отражения. Если угол между гранями пирамиды и ее основанием будет составлять 45°, то отраженные лучи будут параллельны основанию. Поэтому на грани пирамиды будет возникать мнимое изображение, как будто оно «находится внутри». Конечно, можно использовать вместо пленки зеркала, но в таком случае мы не увидим что будет находиться за зеркалом и «голограмма» не сольется с реальностью.

Рисунок 2. Ход лучей в голографической пирамиде.

В ходе работы нами были созданы и воспроизведены 6 псевдоголографических изображения: «Чайник», «Планета Земля», «Фейерверк», «Бабочка», «Бриллиант», «Герб РС(Я)».

Проект по физике: «Самодельная 3D голографическая пирамида»

Муниципальное общеобразовательное автономное учреждение общеобразовательная школа №2 города Свободного

« САМОДЕЛЬНАЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ 3 D -ПИРАМИДА »

Автор: Ученица 3 Г класса

Руководитель: Жмачинская Любовь Юрьевна

г. Свободный 2018 г.

1 ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ 5

1.1 Технология стереопар 5

1.2 Голограмма 6

2 ИЗГОТОВЛЕНИЕ 3D ПИРАМИДЫ И ПОЛУЧЕНИЕ ПСЕВДО ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ В НЕЙ 8

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 15

Рисунок 1 -Полупрозрачный интерфейс ‒ голограмма.

Кадр из фантастического кинофильма «Железный человек».

В фантастических фильмах мы часто видим яркие, полупрозрачные интерфейсы, которые управляются при помощи жестов и голосовых команд (рисунок 1). Называют подобные интерфейсы, голограммами, а саму технологию ‒ голографией. Сам процесс создания голограмм достаточно сложный и требует дальнейшего изучения. Однако сейчас начинают развиваться технологии, которые называются псевдо голограммами, эффект от которых сравним с «настоящими» голограммами. Примером могут служить голографические пирамиды.

Пирамида дает плоское отображение действительных предметов, когда ее прозрачная поверхность преломляет попадающий на него свет таким образом, что возникает эффект объемности. В голографической пирамиде можно продемонстрировать любой объект, предварительно прорисовав его в 3D.

Гипотеза: Получение псевдо голографических 3 D -изображений через самодельную голографическую пирамиду возможно.

Цель работы: Получить псевдо голографические 3 D -изображения через самодельную голографическую пирамиду.

Изучить способы получения трехмерных изображений, и технологию создания голографических пирамид;

Создать собственное видео для голографической пирамиды с помощью програм по компьютерной графике;

Используя монитор компьютера и подручные материалы спроектировать и собрать экспериментальный образец установки;

Объяснить причину получения псевдо голографических изображений;

Исходя из выводов по проделанной работе определить перспективы дальнейшего развития проекта.

Новизна и практическая значимость: При помощи данной технологии можно создать образы для любой категории современной жизни — в музеях, рекламе, выставках.

Материалы и методы исследования: В качестве проекционного аппарата был использован монитор компьютера; голографическая пирамида была вырезана из прозрачного органического стекла; для создания проекционного контента были использовано следующее ПО: Adobe Photoshop CS 5, Adobe Premiere Pro ;

Согласно поставленной цели и задачам в работе были применены следующие методы: метод гипотез (научное предположение о получении псевдо голографических изображений, определение дальнейшей перспективы развития проекта); экспериментальный метод (проектирование и сборка экспериментального образца установки, исследование хода лучей в пирамиде); теоретический метод (объяснение хода лучей в пирамиде).

1 ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

1.1 Технология стереопар

Рисунок 2 — Стереоэффект

Человек обладает бинокулярным зрением, что позволяет ему смотреть на объект как бы с двух сторон. При этом он может видеть объем объекта.

Один и тот же объект левым и правым глазом мы видим под разными углами (рисунок 2), таким образом, формируются два изображения. Мозг соединяет обе картинки в одну, которая воспринимается им как объемная.

Используя этот принцип в 50-ых годах были созданы первые кинотеатры с 3D эффектом. В таких кинотеатрах изображение проецировалось на экран одновременно двумя проекторами. На одном из них устанавливался красный, а на другом синий световые фильтры. Для получения 3D эффекта, изображения чуть-чуть смещались относительно друг друга в горизонтальной плоскости, а зрители смотрели фильм сквозь специальные очки (с красным и синим стеклом). В современных кинотеатрах широко используются этот принцип. Разница лишь в том, что вместо двух проекторов, фильм заранее снимается на две камеры с разных ракурсов. Затем в процессе монтажа, изображения накладываются друг на друга, и производится цвет коррекция.

Голограмма – это точная копия трехмерного объекта со всеми его свойствами. Для наблюдения голограмм не нужны специальные приборы.

На голографическое изображение человека мы можем смотреть с любой стороны, обходить его вокруг и видеть, как оно меняется. Суть 3D-технологии в том, что обходить вокруг эту объемную картинку мы не можем – сбоку ничего нет.

Голограмма формируется «в воздухе», а 3D-картинка отличается тем, что иллюзия объема создается на плоском экране.

Несмотря на развитость технологий, до голографических изображений в том виде, в котором они по праву назывались бы голографией, уровень еще не дошел.

В наше время – используется технология псевдо голографии – это создание изображений, которые строятся на грамотном освещении, и представляют собой всего-навсего плоское отображение действительных предметов. Когда стекло преломляет попадающий на него свет возникает эффект объемности [5].

Используя подобную технологию можно построить полупрозрачную пирамиду. На грани пирамиды проецируется одна из четырех частей изображения с экрана. Таким образом, с каждой стороны зритель видит свою картинку, что создает иллюзию трехмерных объектов внутри пирамиды (рисунок 3).

Рисунок 3. Голографическая пирамида.

В данной пирамиде можно продемонстрировать любой объект, предварительно прорисовав его в 3D. Эффект такой демонстрации – завораживающий. Образ, который предстает перед зрителем – результат отражения в стекле.

Голографическая проекция в «3D-пирамиде» создается при помощи мультимедиа-плеера и компьютера, «голографическая 3D-пирамида» представляет собой проекционную поверхность, на которую транслируется заранее созданное изображение.

2 ИЗГОТОВЛЕНИЕ 3D ПИРАМИДЫ И ПОЛУЧЕНИЕ ПСЕВДО ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ В НЕЙ

В своей работе мы использовали четырехстороннюю пирамиду — квадровизор (рисунок 4).

Рисунок 4 — Пирамида — квадровизор

Ее основное преимущество — обзор, составляющий 360 о .

Изображение для пирамиды — это видео или графическое изображение в виде файла, созданного по специальной раскладке по количеству сторон пирамиды на черном фоне (рисунок 5).

Рисунок 5 — Раскладка по четырем сторонам

В качестве материала при изготовлении пирамиды (квадровизора) использовали прозрачный органический пластик (рисунок 6).

Рисунок 6 — Органический пластик

Используя текстовый редактор нарисовали фигуру для создания пирамиды (рисунок 7).

Рисунок 7 – Выкройка для изготовления пирамиды.

Размеры рассчитывали специально для нашего монитора.

Нужно, чтобы угол между гранями и основанием пирамиды был приблизительно равен 45°.

Получившуюся выкройку распечатали на принтере. Затем по выкройке разрезали органическое стекло и по указанным линиям сделали сгибы.

Соединили две крайние грани клеем (рисунок 8 а, б, в, г).

Рисунок 8 а, б, в, г — Изготовление пирамиды

Пирамида готова (рисунок 9).

Рисунок 9 – Готовая 3 D пирамида

Изображение при воспроизведении «голограммы» в данной пирамиде должно воспроизводиться с четырех сторон. Основным достоинством данной пирамиды является то, что мнимое изображение в пирамиде можно наблюдать сбоку с любой стороны.

Свет, который исходит с экрана монитора, падает на каждую грань пирамиды (рисунок 10).

Световые лучи на границе двух сред (воздуха и орг. стекла) частично преломляются, частично отражаются.

Угол между гранями пирамиды и ее основанием составляет 45°, отраженные лучи будут параллельны основанию. Поэтому на гранях пирамиды будет возникать мнимое изображение, как будто оно «находится внутри».

Рисунок 11 — Ход лучей в голографической пирамиде

В ходе работы нами были созданы и воспроизведены 7 псевдо голографических изображения: «Бабочка», «Калибре», «Миньоны», «Рыбка», «Медуза», «Земной шар», «Эйфелева башня» (рисунок 12).

Псевдо голографическое изображение «Миньоны»

Псевдо голографическое изображение «Медуза»

изображение «Земной шар»

Псевдо голографическое изображение «Эйфелева башня»

Рисунок 12 — Псевдо голографических изображения созданные в ходе проекта

Моя гипотеза подтвердилась — получение псевдо голографических 3 D -изображений через самодельную голографическую пирамиду возможно.

Перспективы дальнейшего развития проекта: исследовать различные материалы для изготовления голографической пирамиды; расширить базу псевдо голографических изображений; освоить различное программы для создания 3 D -анимации.

Изучены способы получения трехмерных изображений, и технология создания голографических пирамид;

Создан собственное видео для голографической пирамиды с помощью программ по компьютерной графике: «Бабочка», «Калибре», «Миньоны», «Рыбка», «Медуза», «Земной шар», «Эльф лева башня»

Используя монитор и подручные материалы спроектирован и собран экспериментальный образец установки;

Объяснена причина получения псевдо голографических изображений — отражение световых лучей от граней пирамиды;

Исходя из выводов по проделанной работе определены перспективы дальнейшего развития проекта: исследовать различные материалы для изготовления голографической пирамиды; расширить базу псевдо голографических изображений; освоить различное программы для создания 3 D -анимации.

Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. М.: Мир, 1973.-686 с.

Сделал для дочки голограмму из коробки от диска. Смотрим на живых бабочек и медуз через голографическую 3D пирамиду.

Открываю для себя и дочки, всё новое и интересное на просторах интернета. Искал информацию: как сделать “3D голограмму” своими руками из подручных средств. Нашел простой и почти бесплатный способ. Делюсь своим опытом.

Давно хотел попробовать сделать 3D голограмму, да все как-то лень было. Просматривая ролики, попалось видео про голограммы. Ведать мой телефон знает когда и что я хочу. Не стал откладывать на потом, тем более дочка очень обрадуется такому изобретению. Она у меня любит все новое и интересное. Посмотрю на её реакцию. Заехал по пути домой в магазин и купил две пустые коробки от компакт-диска за 30 рублей.

Что нам понадобиться:

• Коробка от компакт диска (прозрачная сторона).
• Острый нож
• Перманентный маркер
• Линейка
• Скотч или клеевой пистолет

Как сделать 3D голограмму:

• Берем прозрачную крышку от коробки.
• С помощью линейки и маркера наносим 4 трапеции (10х35х60мм). Можно использовать шаблон из картона, но я делал сразу на крышке.
• С помощью ножа вырезаем все части. Сразу скажу, если будите вырезать просто ножом, то замучаетесь и потратите кучу времени. Так же у вас может треснуть крышка, как это произошло у меня. Мучатся я не стал. Достал свою горелку и с помощью огня разогревал кончик ножа. Сэкономил кучу времени и нервов.
• После того как все части пирамидки нарезаны, нужно их склеить между собой. Сначала я использовал скотч , но тут же его снял, т.к. его нужно хорошо разглаживать, чтобы не было пузырьков и морщин. Достал свой клеевой пистолет и заклеил все части горячим клеем.

Если бы не моя горелка, не знаю когда бы я закончил делать голограмму. В очередной раз выручает меня. Кстати, если вы переживаете, что повредите стенки пирамидки, из-за горячего ножа, то вы ошибаетесь. Не разогревайте кончик ножа слишком сильно, тогда все получится. У меня ни одна деталь не испортилась.

Получилась почти ровная пирамидка, как бы я не старался вести нож прямо, все равно уходил то влево, то вправо. Когда все закончил, позвал дочку:

-Доча, иди сюда скорей. И выключи свет.

Заранее приготовил видео, специальное для голограммы, в интернете их полно. Дочка зашла, выключила свет:

-Смотри, бабочка живая!

Не буду описывать все эмоции дочки, но она была под впечатлением от увиденного. Она пыталась задеть пальцем большую медузу , потрогать бабочку и даже немного испугалась, когда появилась молния . Долго смотрела на пирамидку сверху, потом сбоку и не могла понять как бабочка летает в этой коробке. Откуда взялся салют и наша планета. Смотрели голограмму минут 30-40. Потом еще мама с работы пришла, и дочка вместе с мамой залипли на минут 30.

Нисколько не жалею, что сделал голограмму . Смотреть чужие видео одно, а когда сделаешь сам, совсем другое. Дочка получила море эмоций и хорошее настроение. Делайте любые поделки вместе с детьми, это весело! Всем удачи.

Понравилась статья, жми палец вверх ! Так вы поддержите автора. Подписывайтесь на канал » Папа дома «, чтобы не пропустить новые и интересные статьи.

ФотоЧиталка

Фоторепортажи и мастер-классы с фотографиями из Санкт-Петербурга

воскресенье, 9 октября 2016 г.

Мастер-класс: Как сделать пирамиду для голограммы (из обычного пластика)

Смешно сказать, но о создании такого эффекта я узнала из анонса детского мероприятия на петербургском сайте-афише событий Peterburg2.ru.

Вот серьёзно — ребятам в детской библиотеке предлагали своими руками изготовить эту пирамиду и увидеть, как создаётся эффект голограммы на экране мобильного устройства — телефона или планшета:

Но мы на этот мастер-класс не попадали. Поэтому решила сделать пирамиду сама.

И я хочу сказать огромное спасибо тем блогерам на YouTube, которые выложили подобные мастер-классы и поделились технологией создания и всеми нужными цифрами!

Итак, в первую очередь, определилась, что не буду мучиться с плотным пластиком от дисковых упаковок, а сначала проверю на тонком. Результат получился нормальным, поэтому его и показываю, но, понятно, что с более прочным материалом пирамида будет куда более качественной и удобной.

Шаги по созданию простые:

1. Сделать шаблон
2. Использовать подложку
3. По шаблону вырезать канцелярским ножом детали
4. Склеить детали в пирамиду

И то же самое в картинках:

Написала «пока завершён», потому что у пирамиды, которую производит Holapex, нашла очень интересный способ нижнего крепежа в основании пирамиды:

Повторила топорно, но если сделать как-нибудь по-умному, то перекрестие должно быть очень удобным. Потому что пирамиду сложновато установить по центру и следить потом, чтобы она не уезжала. Мой вариант не очень удачен, потому что подставку видно на проекции. Поэтому нужно с шаблоном помудрить, чтобы поддержка незаметной получалась.

Теперь устанавливаем на смартфон какое-нибудь приложение с видео-голограммами. Между прочим, их довольно много. Я сейчас пользуюсь программой Holapex — Hologram Pyramid Videos. Это не самое лучшее приложение, но лучше, чем ничего. Отзыв со всеми минусами оставила на сайте «Отзовик».

Открываем приложение, устанавливаем пирамиду в центре:

Выключаем свет, подгибаем коленки или приподнимаем смартфон и наблюдаем картинку:

Я честно говоря, не верила, что у меня получится хорошее изображение с помощью обычного пластика. Но это реально! Самое интересное, что пирамиду я вырезала и склеила не очень аккуратно, но на эффекте это никак не сказалось:

Так что дерзайте и у Вас всё получится:)))

И, кстати! Скажите кто-нибудь компании Holapex, что текст нужно зеркально отражать, чтобы он нормально читался:

А то они, похоже, не в курсе:)

И в конце видео с полной демонстрацией эффекта: