с 10:00 до 19:00 без выходных
+7 (495) 120-32-84
Товаров - 0 шт. на сумму: 0 p
Ваша корзина ждет товаров!
Новости
02/02 2016
4 409
0
-4
ФОР позволит создать дисплей-окно, неотличимое от настоящего
ФОР позволит создать дисплей-окно, неотличимое от настоящегоАнглийское название технологии «Phased Array Optics» (PAO) можно перевести как «фазированная оптическая решетка» (ФОР), по аналогии с «фазированной антенной решеткой» (Phased Array Radar), работающей по сходному принципу.
Эту технологию, позволяющую создавать динамические объемные изображения, неотличимые от настоящих, доктор Брайн Уовк (Brian Wowk) предложил почти 20 лет тому назад, описав ее в одной из глав книги «Nanotechnology: Speculations on Molecular Abundance», изданной MIT Press в 1996 году.
Приведенные там возможности ФОР выглядели настолько совершеннее применяемых тогда проекционных систем, насколько современный цифровой проектор превосходит «волшебный фонарь» XVII века.
К сожалению, реализация требовала фантастических возможностей от существующих технологий. Поэтому лишь в последние годы достижения в области нанотехнологии, физики твердого тела и численных методов сделали идею практически осуществимой.

Зачем это нужно


3D-дисплей, создающий настолько реальное изображение, насколько это вообще возможно, – вот очевидное применение ФОР. Изображение можно было бы рассматривать с любой точки зрения без специальных очков или подбора положения головы.
ФОР – самая совершенная система виртуальной реальности, по крайней мере, визуально.
Дисплей-окно продемонстрирует произвольный пейзаж, детали которого можно даже рассматривать в бинокль. Комната с ФОР-стенами – воплощенная «голографическая комната holodeck» из Star Trek.
Оптическая решетка большого размера, вмонтированная в стену снаружи, может придать зданию какой угодно вид, в том числе вообще убрать невзрачную коробку многоэтажки с глаз долой, показав взамен деревья, луг или пруд.
Гибкая ФОР послужит настоящим «плащом-невидимкой», проецируя на поверхность то, что находится сзади. Иллюзия невидимости, в отличие от существующих сейчас камуфляжных систем, будет убедительна на большом расстоянии от наблюдателя и под любым углом.

Как это должно работать


Свет лазера подается в каждую ячейку решетки, например, при помощи волновода. Для работы в видимом диапазоне необходимы ячейки размером 0,2 микрона (в 5 раз меньше бактерий) – это позволяет создать световую волну какой угодно формы, а значит, воспроизвести любое объемное изображение.
Каждый элемент решетки состоит из фазовращателя и модулятора амплитуды.
Изменять амплитуду относительно просто – вполне подходят технологии, применяемые в современных ЖК-мониторах. Необходимо только модифицировать их для наномасштаба, чему нет существенных препятствий.
Для управления фазой можно применить твердые или жидкие кристаллы, изменяющие оптические свойства под воздействием электрического поля, либо вращать пластину, обладающую постоянным эффектом двупреломления, относительно поляризаторов.
Ожидается, что нанотехнология позволит создать кристаллы требуемого микронного размера с высоким показателем преломления и быстрым откликом.
Регулируя амплитуду и фазу проходящего света строго рассчитанным образом, решетка порождает сферические волны, которые взаимодействуют (интерферируют) друг с другом, формируя объемное изображение, неотличимое от настоящего предмета.

Насколько это осуществимо


Теоретически описываемая технология позволяет создать 3D-дисплей очень высокого качества. Такого, что человек, наблюдающий через него в бинокль за мухой, пролетающей на расстоянии 1,5-2 км, не заметит отличия от реального окна.
На практике для этого потребуется не только сформировать матрицу из триллионов электрооптических наноэлементов, но и произвести сложную обработку огромного объема информации, которую вдобавок надо где-то хранить и быстро передавать.
При размере элемента 0,2 микрона на 1 квадратном метре будет расположено 25 триллионов ячеек. Каждым из этих нанопикселей необходимо управлять, задавая текущую фазу и амплитуду, что потребует несколько октиллионов (10^27) операций с плавающей запятой. Время, за которое обычный компьютер справится с такой работой, сравнимо с возрастом Вселенной.
К счастью, есть несколько идей, дающих надежду на создание ФОР-дисплея уже в ближайшие 5 лет.
Во-первых, обычному пользователю не требуется разрешение, превышающее возможности невооруженного глаза. Одно только это допущение уменьшает объем вычислений на несколько порядков.
Во-вторых, можно применить быстрое преобразование Фурье, которое в данном случае сократит количество операций в триллион раз.
В-третьих, подобная задача хорошо подходит для параллельных вычислений. С достаточным количеством процессоров и вспомогательных сопроцессоров, которые можно встроить прямо в ФОР, возможен синтез объемного изображения, меняющегося со стандартной частотой киносъемки.
Объемный 10-минутный видеоролик такого качества потребует 30-терабайтное хранилище и канал 50 гигабайт/с для трансляции. И это вполне по силам современной технологии – петабайтные объемы хранилищ и терабитные передачи по оптоволокну фигурируют в новостях пятилетней давности.

И хотя создание ФОР-систем практически осуществимо, вряд ли даже небольшой чудо-дисплей появится в магазинах в ближайшие годы. Создание первых лабораторных решеток ожидается к 2020 году, а на переход к серийному выпуску потребуется еще несколько лет.
Добавить комментарий
Отзывов пока нет, станьте первым!