Главная · Паяльники · Как сделать голограмму с помощью смартфона. Создаем голограмму на мобильном телефоне Из чего сделать пирамиду для голограммы

Как сделать голограмму с помощью смартфона. Создаем голограмму на мобильном телефоне Из чего сделать пирамиду для голограммы

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:

В плане развития мелкой моторики рук, а заодно и навыков работы с различными материалами, я провел небольшой домашний мастер класс по созданию простеньких голограмм при помощи мобильного телефона или планшета и прозрачного поликарбоната. В сети я нашел два варианта создания голограмм, но оба они используют одни и те же принципы получения трехмерной оптической иллюзии. Возможно, что если как следует покопаться, то можно найти еще варианты. Поэтому, если вдруг вам удалось нагуглить еще способы для создания простой голограммы при помощи экрана смартфона, то смело отписывайтесь в комментарии с соответствующими ссылками.

Итак, оба варианта используют особенности оптики, а именно преломление лучей света при переходе между средами с различной оптической плотностью, да побьют меня оптики палками за дилетантские термины, но я продолжу. Суть в том, что при прохождении луча света от экрана мобильного телефона, планшета, дисплея монитора или вообще телевизора через границу воздуха и прозрачного поликарбоната происходит частичное отражение света. Именно благодаря этому отражению и создается эффект голографического, т. е. полностью объемного, изображения. Исходя из этого можно сообразить, что для создания голограммы нужен прозрачный поликарбонат. А где его взять?

В современном мире отличным источником поликарбоната могут служить обычные коробки для CD дисков, которые можно безвозвратно позаимствовать из домашней аудиотеки или просто купить в компьютерном или стоковом магазине. В таких магазинах, как правило, продаются записываемые CD или DVD в упаковке «на шпинделе». А заодно, дабы заработать еще немного денег, магазины продают отдельно коробочки к ним. Лучше всего использовать прозрачные, неокрашенные коробочки, дабы не терять драгоценную яркость экрана, изображение при этом будет наилучшим из возможного.

Вариант 1. Holho - пирамидальная голограмма

Для пирамидальной голограммы, даже придумали особое название Holho. Суть данной техники в трансляции сразу четырех изображений на слегка усеченную пирамиду, поставленную «на попа», т. е. вершиной вниз, на экран смартфона. При проигрывании специально подготовленного ролика на экране телефона, изображение отражается от граней пирамиды и создается полная иллюзия парящего в воздухе объекта. Суть пирамидальной голограммы в том, что каждое из изображений проецируется на свою грань, а при просмотре наблюдатель видит сразу все четыре изображения, сведенные в единую трехмерную картинку гранями пирамиды.

Пирамида собирается просто, не нужно оканчивать курсы ораторского мастерства Феликса Кирсанова и Высшую Школу Экономики, дабы вырезать из крышечки от коробочки диска требуемые заготовки. Нужно их всего четыре штуки, а вырезаются они по шаблону, любезно заготовленному мною.

Сам шаблон для вырезки доступен по этой ссылке . При печати необходимо точно выбрать размер бумаги и включить печать в настоящем размере.

Вырезать поликарбонат не составит труда, если распечатанный шаблон подкладывать под крышечку, а затем делать глубокие прорези на нем по линиям при помощи острого обойного ножа. Сделанный таким образом рез, затем с легкостью позволяет отломить ненужный участок крышки. Только рез нужно делать на всю ширину крышки, иначе надлома не cлучится. Вырезанные заготовки можно склеить при помощи суперклея или просто скрепить их липкой лентой типа Scotch.

Одно из демонстрационных видео.

Для получения эффекта голограммы необходимо перебраться в помещение с приглушенным светом, установить на экране смартфона пирамиду, острием вниз, отцентрировать ее по меткам на видео. И в принципе все, можно наслаждаться просмотром чудесных образчиков «домашней магии».

И еще одно демонстрационное видео.

На YouTube загружено порядочное количество демонстрационных видео под Holho, поэтому можно смело подобрать даже что-то совсем необычное. Более того, уже появились промышленно изготовленные и приятно выглядящие конвертеры пирамидальной технологии Holho. И помните, что в качестве источника видео для голограммы может выступать не только экран телефона или планшета, но и любой другой источник, тут важно сопоставить размер пирамидки и экрана.

Вариант 2. Фронтальная линейная голограмма

В качестве альтернативы Holho можно упомянуть линейную голограмму, которая создается посредством проецирования изображения на последовательно установленные отражатели. Если пирамидальная голограмма выглядит голограммой с любой стороны, то линейная позволяет насладиться нереальным эффектом только с одной стороны, с фронтальной. Суть устройства для воспроизведения линейной голограммы заключается почти в том же самом, что и у пирамидальной, но здесь производится трансляция изображения на несколько, обычно три, мини экранчика из прозрачного поликарбоната. Экранчики устанавливаются под углом в 45 градусов и друг за другом. Сами экраны различаются по высоте, что добавляет еще большего реализма в получаемое изображение.

Для изготовления устройства идеально подходят те же самые коробочки от компакт-дисков, только тут в ход они идут полностью, за что отдельное спасибо автору устройства. Разрезать коробку можно применяя методику, использованную при построении пирамидального устройства, только отмерять размеры экранов придется самостоятельно. Да и для фиксации частей устройства применяется термо-клей, а не липкая лента. Но при наличии хотя бы минимально прямых рук, все получается с первого раза. При сборке, немного придерживайте экраны, пока клей полностью не затвердеет.

Для воспроизведения голограммы необходимо положить устройство линейной голограммы на экран планшета или более крупное устройство. Кстати, и линейную, и пирамидальную голограммы можно использовать так как в оригинальном видео, так и в перевернутом состоянии. Эффект от этого не меняется, хотя видео может оказаться перевернутым.

Если сравнивать оба устройства, то Holho версия мне нравится больше, поскольку позволяет создать голограмму без каких-либо ограничений по количеству планов сцен. В линейной версии, пользователю доступна лишь несколько уровней объема, равных количеству установленных поликарбонатных экранов. При трех экранах - соответственно три уровня глубины сцены.

Другими словами, если версия Holho создает действительно объемное изображение, парящее в воздухе, то вариант с фронтальной линейной голограммой больше напоминает эффект 3D-телевидения на плоском экране. Хотя, безусловно, тот и другой варианты смотрятся неплохо и их стоит собрать оба, благо ничего сверхординарного для создания подобной игрушки не требуется, а времени на сборку сразу двух устройств вряд ли уйдет более часа.

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.

Изготовить конструкцию, которая будет показывать объёмное изображение, очень просто даже в домашних условиях. Для этого потребуется смартфон, кусок прозрачного пластика, несколько инструментов и аккуратность.

Что нужно для изготовления голограммы:

Смартфон или планшет, который будет служить источником изображения.
- Коробка от диска или стекло.
- Миллиметровая или обычная бумага.
- Ручка или карандаш.
- Линейка.
- Ножницы.
- Скотч или клей.
- Нож, скальпель или стеклорез.

Приступаем:

Начертите на бумаге трапецию со сторонами 1 см вверху 3,6 см по бокам и 6 см внизу. Если вы используете планшет, можно увеличить габариты в несколько раз.


Возьмите прозрачную пластиковую коробку от диска или стекло, обведите четыре трапеции одинаковой формы по созданной ранее выкройке и вырежьте их ножом и скальпелем. В случае со стеклом нужно использовать стеклорез и быть предельно осторожным, чтобы не порезать пальцы. По желанию зашкурьте края, чтобы они не были острыми и плотно прилегали друг к другу.

Составьте из вырезанных трапеций пирамиду и скрепите грани клеем, скотчем или изолентой. Для большей эстетики лучше использовать прозрачный крепёж, но для экперимента подойдёт любой.

Установите специальное приложение, предназначенное для воспроизведения голограмм. Их можно найти в Google Play и App Store по поисковому запросу «голограмма». Запустите приложение и положите пирамиду на экран.

Для лучшего эффекта голограммы следует просматривать в темноте, так они выглядят просто потрясающе. Если увеличить размер пирамиды и использовать устройство с экраном большего размера (например, планшет, ноутбук, монитор или даже телевизор), голограмма будет ещё больше и красивее.


Голографические трехмерные пирамиды продаются в интернет магазинах и стоят немалых денег. Мы предлагаем вам не спешить с покупкой такой пирамиды, поскольку ее можно сделать самостоятельно. Именно этому посвящен данный обзор.

Итак, нам понадобится:
- клеевой пистолет;
- канцелярский нож;
- органическое стекло прозрачное;
- плоскогубцы;
- трафарет;
- мобильный телефон со специальным голографическим видеороликом.

При отсутствии органического стекла можно использовать прозрачный пластик коробочки из-под диска. Ссылки на видеоролики будут даны в конце обзора. Отметим, что ширина верхней части трафарета равна 10 мм, нижняя часть – 60 мм, а высота – 35 мм. Также важно, чтобы пирамида была расположена под углом 45 градусов.


Первым делом необходимо приклеить трафарет на органическое стекло. Трафарет временно приклеиваем на двухсторонний скотч.


Далее при помощи канцелярского ножа делаем глубокие надрезы и после этого отламываем органическое стекло при помощи плоскогубцев. Предварительно можно зажать заготовку в тисках.


В результате у нас должна получится заготовка в виде треугольника. Если сколы остались неровными, их можно обработать при помощи наждачной бумаги.




Ту же самую операцию проделываем еще три раза, поскольку в целом у нас должно получиться четыре одинаковых заготовки.


Заготовки для трехмерной иллюзии готовы, значит можно снять подложки и склеиваем их между собой клеевым пистолетом.




Трехмерная голограмма готова. Чтобы увидеть иллюзию, необходимо установить ее вверх ногами строго по центру на экране смартфона. Также необходимо сверху закрыть пирамиду куском картона. По словам автора, желательно, чтобы картон был темным. Остается просто запустить голографическое видео и наблюдаем эффект с любого ракурса.