Iluze dostává reálné tvary

Dnešní technika záznamu obrazu se může zdát téměř dokonalá. Ale vědci i výrobci se stále vytrvale ženou za chybějícími rozměry. Jejich cílem je záznam ještě věrohodnější, než jaký je současný hit - tedy metody 3D zobrazování, které nejprve opanovaly kinosály a nyní se pomalu rozšiřují i do domácností.

Trojrozměrnost, kterou vám zprostředkují stereoskopické brýle, je totiž stále falešná. Je to jen trik stále plochého obrazu, který se nám v mozku skládá do trojrozměrné představy.

Skutečně trojrozměrné obrazy, které můžete prohlížet z různých úhlů, nabízí buď jen reálný svět, nebo metoda zvaná holografie. Právě proto k jejímu vnímání není zapotřebí brýlí, jakými si v kinech můžete prohlížet trojrozměrné výtvory hollywoodských studií.

I vojáci milují třetí rozměr

Holografie není žádná novinka, předpovězena byla ve čtyřicátých letech. Prakticky se s ní začalo ve větším rozsahu experimentovat ale až s nástupem laserů o 20 let později. Lasery totiž poskytují ten správný druh světla pro holografii.

Do povědomí veřejnosti se dostaly trojrozměrné obrázky hlavně v sedmdesátých letech díky filmové sérii Hvězdné války. Komunikace přes trojrozměrný obraz byla ve své době jedním z nejpůsobivějších triků v tomto snímku. Ke skutečnému přenosu trojrozměrného obrazu v té době bylo stejně daleko jako do té pohádkové galaxie, kde se příběh filmové trilogie měl odehrávat.

Samozřejmě ke zklamání mnoha potenciálních zákazníků. Metody prostorového zobrazení by totiž nepochybně našly široké využití například v medicíně, průmyslu nebo armádě. Lékařům by se hodily například pro konzultace či operace na dálku, vojáci by se mohli zase s displejem zobrazující situaci ve třech rozměrech snáze orientovat na bojišti.

Díky tomu, že holografie byla ovšem na hony vzdálena od praxe, mohl do ní soustavně investovat především ten, kdo nerozhazuje vlastní peníze a nemusí se starat o svůj rozpočet - tedy armáda.

Z vývoje placeného právě armádou přicházejí v posledních letech nejzajímavější výsledky, které by mohly trojrozměrný obraz posunout blíže k realitě. Na špičce vývoje je především tým Savase Taye z Arizonské univerzity v Tusconu.

Odborníci z Arizony pracují na zakázce od amerického letectva. Mají vyvinout monitor, který umí zachycovat proměnlivý trojrozměrný obraz. A poměrně slušně postupují vpřed. Naznačuje to článek, který tým zveřejnil minulý týden v časopise Nature. Jako hlavní autor studie je podepsán další člen arizonské skupiny Nasser Peyghambarian.

»Je to skvělá práce, která má nejen dobrou myšlenku, ale je za ní vidět i ohromný kus náročné a pečlivé technické práce,« říká Šárka Němcová z Fakulty strojní ČVUT. »Až mě překvapuje, že se jim podobný systém podařilo takhle dobře vyladit,« dává najevo své uznání.

Nejdokonalejší obraz

Laik na první pohled unesený není. Arizonskému týmu se podařilo vytvořit holografický obraz, který se dokáže přepsat každé dvě sekundy. Vytváří tedy trhanou iluzi skutečného pohybu. Rozhodně jde ale o nejdokonalejší nápodobu pohybu v dějinách holografie.

Obraz je také trojrozměrný i při změně úhlu pozorování. A to nejen, v rovině vertikální - pohybu pozorovatele vlevo nebo vpravo, ale také při změně pozorovacího úhlu nahoru nebo dolů. To u mnoha jiných současných displejů neplatí.

Pokrok je založen především na vývoji nového materiálu. Klasické hologramy totiž fungují v principu podobně jako kinofilm: záznam probíhá na základě trvalých a nevratných chemických změn. Médiem v tomto případě bývá některá ze speciálních chemických sloučenin, které na světle mění své vlastnosti. Jakmile se do ní obraz jednou vypálí, médium je »popsané« a nic jiného už nezobrazí.

V Tusconu si tedy vytvořili médium nové. První výsledky přitom představili před dvěma lety. Tehdy však zápis a přepis 3D obrazů trval několik minut. Když se jim tedy letos podařilo tuto dobu zkrátit na dvě sekundy, byl to opravdu velký posun vpřed.

Skupina se také domnívá, že tím jejich materiál nedospěl k hranicím svých možností. Teoreticky by měl snadno zvládnout rychlosti přepisu v řádu desítek obrazů za sekundu, tvrdí autoři objevu i komentátoři z oboru.

Svým principem se látka, kterou používají v Arizoně, podobá materiálům z jiných holografických laboratoří. Nicméně její vlastnosti jsou lepší. Tou hlavní je samozřejmě i rychlost, s jakou lze zapisovat a číst údaje nutné k vytvoření hologramu.

Slibné je i to, že výroba materiálu je relativně snadná. Obrazovka hologramu - v podstatě průhledný displej - má úhlopříčku asi patnáct centimetrů. »To je na laboratorní poměry relativně hodně,« říká Šárka Němcová z ČVUT. Z technologického hlediska by proto neměl být problém monitor dále zvětšovat.

Kde se zdrží hologram

Zařízení z Arizony ovšem stále není připravené do běžné výroby. Už jen proto, že zatím musí pracovat s vysokými energiemi. Do malé obrazovky vědci pouštěli napětí 7000 voltů. Navíc se při zápisu používá i poměrně silný laser, jehož výkon by se u větší obrazovky musel dále zvyšovat.

Především je však hologram velmi komplikovaná technologie, která vyžaduje spolupráci mnoha odborníků v jediné laboratoři.

»Obtížná je práce se záznamovým médiem, velmi náročná je mechanická část, optika musí být špičková a skvěle napočítaná,« vypočítává Šárka Němcová. »Když se například celý zobrazovací systém hýbne o půl mikronu, třeba kvůli nějakému otřesu, tak se obraz jednoduše ztratí,« vysvětluje možné komplikace.

Také proto si česká odbornice vůbec netroufá odhadnout, kdy bychom se pohyblivých hologramů mohli dočkat v běžném životě. »Rozhodně to nebude v příštích letech, zatím je to stále záležitost pro špičkové týmy, ne konfekce,« připomíná.

Jak se zdá, o skutečném trojrozměrném obrazu zatím jen můžeme snít nad podstatně jednoduššími statickými hologramy kolem nás. Jaké lze vidět třeba na bezpečnostních nálepkách na bankovkách.

Matouš Lázňovský

Jak funguje hologram

Arizonským vědcům se podařilo vytvořit holografický obraz, který se dokáže přepsat každé dvě vteřiny.

7000 voltů
Pod takovým napětím pracuje holografický systém z Tusconu.

Slibné je, že výroba nového materiálu pro záznam holografických obrazů je relativně snadná.