Каждый год многие студенты делают голограммы. Им это нужно для выполнения определенных заданий. На самом деле процесс изготовления очень прост. Главное, иметь в своем распоряжении около 30 минут свободного времени и темную тихую комнату. Это очень важно, так как сделать голограмму в домашних условиях при дневном освещении не получится.
Что нужно для создания голограммы
Из чего же создается голограмма? Как сделать качественное изделие без специальной дорогостоящей техники? Все просто. Достаточно собрать все необходимые материалы и найти укромное местечко. Для изготовления голограммы понадобится:
- Установка объектов для фотографирования.
- Фотоаппарат.
- Гелий-неоновый лазер.
- Проявитель для фотопленки.
- Фонарь с зеленым светом.
- Фен для сушки волос.
- или же диапроектор.
Голограмма - что это?
Что же собой представляет голограмма? Как сделать ее правильно? Ответы на эти вопросы просты и лежат на поверхности. Достаточно разобраться только в том, что же такое голограмма. По сути, это снимок интерференционного изображения, который формируется несколькими пучками света, направленными с разных сторон непосредственно на объект. Но и это еще не все. Пучки света обязательно должны исходить из одного источника. Однако иметь они должны фиксированную разность фаз.
Оптическая установка
Теперь вы знаете, что такое голограмма. Как сделать ее в домашних условиях без особых затрат? Многие думают, что это просто невозможно. Однако это не так. Голограмма обычно делается при помощи специальной фотоустановки. При желании ее также можно сделать самостоятельно. На главной раме необходимо зафиксировать прямоугольный каркас, изготовленный из трубок с квадратным сечением. Подобную заготовку следует установить на достаточно прочный лист фанеры. При этом конструкция должна быть устойчивой. На дополнительной трубке следует поместить объект, который нужно сфотографировать.
Основная деталь данной установки - это оптическая скамья, длина которой составляет полметра. На ней нужно установить несколько держателей для штативов. Они будут вкручиваться в линзу. Последние должны быть двояковогнутые. линз должно составлять 3 сантиметра. Оптическую скамью стоит выкрасить матовой черной краской.
Начальный этап
Готовую оптическую установку необходимо поместить на стол или же устойчивое основание. Чтобы убрать вредные вибрации, можно поместить под ножки стола баночки из-под кофе, наполненные сыпучим материалом. Теперь нужно взять лист белой бумаги и обрезать его так, чтобы его параметры соответствовали размерам пленки. После этого ее нужно поместить на стекло, которое вставлено в удерживающую рамку. Линзы стоит отрегулировать так, чтобы их центр был на одной оси с центром бумаги.
Голограмма: как сделать
Чтобы получить голограмму, придется использовать гелий-неоновый лазер, который обладает выходящей мощностью в 5 МВт. Устройство нужно включить, а затем отрегулировать его расположение по высоте. Луч лазера должен освещать равномерно лист бумаги. Все элементы системы необходимо тщательно отрегулировать. Оптическую скамью стоит закрепить на основании и отметить положение держателей.
После этого можно сфотографировать объект. Время экспозиции обычно определяется чувствительностью пленки. Этот показатель может составлять от доли секунды и до нескольких секунд. Во время фотографирования конструкция должна стоять ровно и быть неподвижной. Стоит учесть, что любая вибрация приведет к искажению.
Работа с пленкой
Итак, у вас почти готова голограмма. Как сделать ее более светлой? После снимка нужно обработать отбеливающей смесью пленку. Готовится такое вещество очень просто. Для этого нужно смешать 900 миллилитров воды с 30 граммами сернокислого железа и таким же количеством бромистого калия. После приготовления объем состава нужно довести до одного литра.
Проявлять пленку следует при зеленом освещении. Для сушки готового фотоматериала можно использовать обычный фен для волос. Вот и все. Теперь вы знаете, как сделать 3D-голограмму.
Голограммы обладают уникальным свойством — восстанавливать полноценное объемное изображение реальных предметов.
Цель исследования: Выяснить, что такое голограммы и понять как они работают.
Задача исследования: Найти способы создания голограмм.
Гипотеза: Создать голограмму можно с помощью линз и источника света.
Этапы исследования:
1)Изучить историю голограмм.
ГОЛОГРАФИЯ (от греч. холос – полный и графо – пишу) – способ получения объемных изображений предметов на фотопластинке (голограмме) при помощи когерентного излучения лазера.
Голографию изобрел (и придумал название) английский физик Деннис Габор в 1947, исследуя законы построения изображений в оптике и работая над совершенствованием электронного микроскопа. Он пришел к выводу, что зарегистрировать полное изображение предмета можно без объектива, используя только пучок когерентного монохроматичного света. Первые голограммы были получены им при помощи ртутной лампы, из спектра излучения которой «вырезалась» очень узкая полоса частот. Диаметр пучка составлял 1–2 микрона, а время экспозиции – несколько часов. Между источником света и фотопластинкой помещался либо прозрачный объект, либо предмет небольшого размера, так что излучение источника выполняло одновременно функции и предметного, и опорного пучков. Поэтому при восстановлении голограммы возникали сразу два изображения на одной линии, которые создавали взаимные помехи при регистрации. Все это делало невозможным практическое применение голографии, и о ней надолго забыли.
После появления мощного источника когерентного света – лазера интерес к голографии вспыхнул вновь. В 1962 американские оптики и радиофизики Эммет Лейт и Дж. Юрис Упатниекс усовершенствовали схему Габора, разделив предметный и опорный пучки, которые стали теперь пересекаться непосредственно перед фотопластинкой. Это позволило, во-первых, голографировать непрозрачные предметы сложной формы, а во-вторых, разнести восстановленные изображения в пространстве. Схема Лейта – Упатниекса стала основой современных голографических установок.
В это же время на голографические методы записи изображения обратил внимание российский физик Ю. Н. Денисюка
Make your own mind maps with Mindomo .
2)Рассмотреть схему Ю. Н. Денисюка.
3)Способы создания 3D голограмм.
Посмотреть какие голограммы и по какому принципу их создают, можно .
В итоге получается такая конструкция:
Результат исследования: Голограммы можно создать в домашних условиях, использую при этом смартфон и пластмассовую пирамиду.
Вывод: Голограммы, которые мы считали фантастикой, уже давно существуют в реальности. Как же она работает? Все просто: вы буквально видите реальный объект, который на самом деле является объемной картинкой. Его можно обойти, рассмотреть со всех сторон, можно придать мощную глубину, которой не может похвастать никакая другая технология 3D-отображения.
Источники:
Сделать трехмерную голограмму проще, чем вы думаете. Каждый год тысячи любителей, учеников и учителей делают голограммы дома и в школах. Для голограммы вам потребуется ряд основных принадлежностей, часть из которых есть дома, тихое и темное помещение, а также около получаса свободного времени, чтобы обработать изображение. Потратьте немного времени и усилий, и вы сможете создать свою собственную профессиональную голограмму!
Шаги
Часть 1
Запаситесь всем необходимым-
Закажите необходимые материалы и инструменты через интернет или приобретите в магазине фототехники. Прежде чем вы приступите к созданию голограммы, запаситесь всем необходимым. Найдите дома и приобретите через интернет или в магазине фототехники следующие материалы:
- голографические пластинки;
- красную лазерную указку (лучше регулируемую);
- набор для обработки голограмм;
- защитные очки;
- толстые резиновые перчатки;
- большую книгу в твердом переплете;
- металлические щипцы.
-
Выберите для голограммы твердый блестящий предмет. Прозрачные и полупрозрачные вещи из пластика, меха или ткани искажают голографические изображения. Чтобы изображение получилось ясным, используйте твердый металлический или фарфоровый предмет, который отражает свет и не превышает по размерам голографическую пластинку.
- Например, для голограммы прекрасно подойдет монета. В то же время вряд ли у вас получится хорошее изображение плюшевой игрушки.
-
Выберите для получения голограммы затемненную комнату. Голограммы лучше всего получаются в темноте, поскольку в этом случае возникает хороший контраст между освещенным предметом и окружающим пространством. Выключите в комнате все лампы и по возможности закройте окна и другие источники естественного света.
- Не выбирайте комнату со скрипящим полом, сквозняками или посторонними шумами, так как даже легкие колебания способны отрицательно повлиять на качество голографического изображения. Прекрасно подойдет комната с кафельным, бетонным или ковровым покрытием.
- Нет необходимости выключать свет до тех пор, пока вы не будете готовы осветить выбранный объект лазерной указкой.
-
Поставьте объект на устойчивый стол. Выберите стол, который не шатается и не скрипит. Если такого стола нет, можно разместить предмет на ровном бетонном или кафельном полу.
- Приклейте предмет к деревянной или металлической подставке на поверхности стола, если вы беспокоитесь, что он может пошевелиться.
-
Наденьте защитные очки и резиновые перчатки. Входящие в набор для обработки голограмм химические реактивы могут быть токсичными в сухом неразбавленном виде. При работе с набором используйте защитные очки и толстые резиновые перчатки, чтобы защитить глаза и кожу.
- Ни в коем случае не прикасайтесь к реактивам из набора голыми руками и не работайте с ними без очков, иначе велика вероятность травмировать себя.
- Если вы чувствительны к запахам реактивов, наденьте перед работой медицинскую маску или респиратор.
Часть 4
Обработка голографической пластины-
Смешайте химические реактивы в соответствии с приложенными к набору указаниями. Разбавьте порошки из набора в мисках. В соответствии с указаниями по применению разведите необходимое количество порошков водой в отдельных мисках и как следует перемешайте их тонким металлическим предметом.
- Не смешивайте отдельные растворы вместе, если только это не указано на упаковке. Внимательно соблюдайте приложенные инструкции, чтобы не случилось никаких инцидентов.
- При работе с реактивами не забудьте надеть защитные очки и толстые резиновые перчатки.
- Большинство наборов для обработки голограмм содержат проявитель и отбеливающий раствор. Их следует разводить отдельно друг от друга.
Устройство, при помощи которого можно рисовать в воздухе целые цветные картины. И нет, я ни капельки не преувеличиваю.
Чтобы запечатлеть такую картинку, выдержка при съёмке фото должна составлять около двух-трех секунд. Помимо цифрового фотоаппарата, такую выдержку можно получить на камере обычного смартфона, используя различные приложения для камеры. Фото с сегодняшнего устройства выглядят примерно вот так.
Впечатляет, не правда ли?
В основе устройства лежит адресная светодиодная лента, позволяющая управлять цветом каждого своего светодиода в отдельности. Значит, берем такую ленту и даем команду отображать большое цветное изображение послойно, показывая каждый столбец пикселей через небольшой промежуток времени. Ставим фотоаппарат на длинную выдержку, проводим палкой-рисовалкой, и получаем цветную картину, которая будто бы застыла в воздухе.
Для сборки понадобились:
1. Сама адресная лента. Автор взял с разрешением 60 светодиодов на метр и закрепил ее на металлическом профиле.
2. Далее понадобятся карта памяти micro sd и модуль для ее подключения. На карте будут лежать файлы картинок для отрисовки.
3. Кнопка для запуска анимации.
4. И конечно же, платформа arduino nano, которая будет всем этим управлять.
5. Также в оригинальной схеме есть потенциометр, для настройки яркости и скорости показа анимации.
6. Лента требует питания 5 вольт, причем на ярких участках изображения она возьмет приличный ток. Поэтому питать будем от китайского повербанка.
Собирается все очень просто. Автор собрал схему на макетной плате, чтобы проверить работоспособность. Лента закреплена на куске найденного на балконе квадратного алюминиевого профиля, а все остальное примотано стяжками и изолентой. Короче, по максимуму колхозный колхоз.
Ну и вот это называется макет, но макет рабочий.
Перед началом работы нужно подготовить карту памяти и сами изображения. Карту нужно отформатировать в формат fat. И чтобы не возникало никаких дополнительных вопросов, форматировать будем официальной утилитой, у которой есть только кнопка формат. Программа идет в архиве с проектом (ссылка в конце статьи).
Следующий шаг подготовки - это сами изображения. К ним тоже есть ряд жестких требований. Во-первых, ширина изображения должна быть равна количеству светодиодов в вашем отрезке ленты. Во-вторых, изображение должно быть в формате bmp с глубиной цвета 24 бита. В третьих, изображение располагается вертикально снизу вверх, верхняя сторона изображения смотрит влево. Для подготовки изображений не нужно никаких сверхъестественных программ, достаточно стандартного windows-овского paint. Но лучше скачать бесплатный paint.net, потому что в нем можно работать со слоями, а это нам пригодится. Разберем на примере классики -nyan cat. Он является отличной картинкой для такого рода эффектов. Находим в гугле картинку, сразу отмечу, что там, где на картинке черный цвет, там светодиод гореть не будет. Если вы хотите нарисовать картинку без подложки, то есть без фона, то нужно найти либо картинку на черном фоне, либо скачать картинку в формате png с прозрачным фоном.
Открываем нашу картинку в paint.net. Первым делом заливаем фон черным. Для этого создаем новый слой, помещаем его вниз и заливаем. Теперь повернем картинку и отразим зеркально, чтобы она встала как нужно. Меняем ширину изображения на количество светодиодов (у автора их 60). И теперь осталось только сохранить в формат bmp с глубиной цвета 24 бита. Все.
В итоге мы должны получить отформатированную карту памяти и на ней готовые картинки нужного размера в формате bmp и под нужными названиями: фрейм 000, фрейм 001, 002 и так далее.
Теперь заходим на страницу проекта и качаем архив. Здесь вы найдете коллекцию готовых изображений, а также все необходимые программы, прошивки, схемы и инструкции. Для тех, кто не сталкивался arduino, есть отдельная ультрамегасуперподробная статья.
Запускаем, и единственное что здесь нужно поменять, это количество светодиодов, оно, очевидно, должно соответствовать числу светодиодов вашей ленты и число пикселей ширине ваших картинок. Предварительно прочитав все инструкции и выполнив необходимые действия, жмем кнопку загрузить. Все прототип готов.
Первый запуск рекомендую производить, не отключая от компьютера и открыв монитор порта, здесь будет куча всякой полезной информации. После каждого изменения или добавления картинок на карту памяти, нужно будет запускать систему с нажатой кнопкой, тогда включится режим преобразования изображений и каждое ваше изображение будет преобразовано. Также потенциометр во время первого запуска выполняет роль ручки регулировки яркости, потому что яркость настраивается на этапе запуска с обработкой. Также первый запуск важен тем, что вы сможете увидеть все возможные ошибки.
В общем после успешной загрузки и кучи ОКеев, можно отключаться и дальнейшие запуски производить уже без нажатия кнопки. Теперь все предельно просто, включаем, немножечко ждем и при нажатии на кнопку будет показана анимация. При следующем нажатии будет показана следующая картинка с карты, и так далее по кругу. Потенциометром теперь настраивается скорость анимации.
Ставим фотоаппарат на выдержку две-три секунды, включаем таймер и погнали на исходную. Получается магическим образом застывшее в воздухе изображение.
Для смартфонов, кстати, есть специальные приложения, позволяющие снимать с длинной выдержкой и не нужен дорогой фотоаппарат с ручной настройкой экспозиции.
Штуковина получилась прикольная, но тут есть один большущий недостаток - она тупо неудобная, а если у вас больше 10 картинок на карте, то это вообще полный трэш, выбрать нужную будет невозможно.
Давайте немного расширим возможности и добавим дисплей. Дисплей используем вот такой:
Это простенький дисплеи на сдвиговом регистре ТМ1637. Ему для работы не нужны быстрые протоколы связи, а библиотека не занимает много места. Планируется выводить на дисплей цифры настройки яркости, скорости, сообщений об ошибках и прочие системные сообщения. И самое главное - выбор номера изображения для отрисовки. Для управления всем этим делом используем энкодер. Он круче потенциометра тем, что вращается на неограниченный угол и делает это с маленькими шагами, как бы ступенчато. Также у него есть кнопочка.
Подключать будем вот по такой схеме:
Для этой схемы в папке с проектом есть отдельная прошивочка. Запускаем и прошиваемся. Как пользоваться - чуть позже, а сейчас давайте соберем все железо в нормальный корпус. Долой макеты и колхоз, будем паять и прятать все в маленькую распределительную коробку.
Питать систему будем от 4-х никелевых аккумуляторов, они имеют напряжение 1,2 В, а 4 штуки дадут как раз 5 В для питания ленты и arduino. Также данные аккумуляторы спокойно отдают 3-4 А, чего нам вполне хватит. Ленту возьмем 144 светодиода на метр, чтобы повысить разрешение картинки.
Первым делом прорежем окошко для дисплея, а потом займемся размещением остальных компонентов..
Осталось припаять питание и в принципе все.
Для энкодеров, кстати, есть очень клевые колпачки, но продаются они целыми пачками, как и почти вся мелочевка на алиэкспресс.
В общем все готово, крепим систему на профиль. Вот такая вот получилась рисовалка с разрешением 144 пикселя, длиной 1 метр и аккуратным блоком электроники с удобной настройкой.
Кстати о настройках. И так, как же пользоваться этой штукой? Автор немного изменил дизайн, перенес выключатель питания, перенес карту памяти.
Включаем питание, хватаемся за корпус, нажимаем кнопку и проводим рисовалкой. Что касается запуска и настроек: после любого добавления или изменения изображения на карте памяти, нужно производить запуск с обработкой (в данной версии для этого нужно нажать на энкодер и подать питание, появляется надпись старт, отпускаем кнопку, появляется надпись подготовка). Подготовка занимает несколько секунд, зависит от количества изображения на карте памяти и их длины. Теперь нам предлагается выбрать яркость. Яркость изменяется от 10 до 95.
Максимальная яркость ограничивается не яркостью самой ленты, а током, который мы настроили в настройках, то есть все зависит от вашего источника питания.
В общем теперь выбираем нужную нам картинку, то есть нужно знать под каким номером что идет, нажимаем кнопку запуска и анимация воспроизводится.
Чтобы настроить скорость, зажимаем кнопку энкодера, появляется надпись sp (speed) и удерживая энкодер нажатым, можно настроить скорость.
Полезные советы
Вы сможете превратить свой смартфон в голографический 3-D плейер благодаря простому проекту, который показал в своем видео пользователь по кличке Mrwhosetheboss.
Этот пользователь создал специальное приспособление, которое, в совокупности с видео-рядом, созданным специально для голограммы , создает иллюзию 3-D картинки, парящей в воздухе .
Вам понадобится:
Старый кейс из-под дисков
Острый нож
Немного клейкой ленты (скотч)
Линейка
Бумага в клетку.
1. Начертите на бумаге 3 трапеции с размерами 1 см х 3,5 см х 6 см.
2. Вырежьте трапецию.
3. Возьмите кейс для дисков, удалите аккуратно боковины, обведите 4 раза трапецию, вырезанную из бумаги.
4. С помощью канцелярского ножа вырежьте 4 трапеции.
5. Склейте все трапеции, чтобы получилась часть пирамиды.
6. Скачайте демо-видео на свой смартфон и используйте данную конструкцию для просмотра голограммы.
Вот несколько видео клипов, которые можно использовать для данной технологии:
Как сделать голограмму
Голографическое видео
Видео клипы, которые используются для этого приспособления, проигрывают одну и ту же картинку с четырех сторон .
Когда все эти четыре видео-ряда отражаются в панелях созданного устройства , вы получаете иллюзию 3-D голограммы.
Голографический эффект
К сожалению, такую иллюзию нельзя назвать голограммой, т.к. здесь используются 2-D картинки и видео , чтобы создать нужный эффект.
Настоящая голограмма создает 3-D изображение, и использует технологию, разделяющую лазерные лучи.