Hologramy na obrazovce

Petr Sodomka: Klasická obrazovka ještě neřekla své poslední slovo, trh s LCD-panely roste a jejich cena se stále více přibližuje našim možnostem. Brzy však již nastoupí technologie 3D-LCD. Ano, rozumíte správně – skutečně trojrozměrné obrázky na vašem monitoru.

Již od časů prvního IBM PC slouží pro výstup z počítače rozměrné vakuové obrazovky. Všichni netrpělivě očekávají, kdy je budeme moci nahradit lehkými, rozměrnými a cenově dostupnými plochými displeji. Ty totiž šetří energii, prostor a zdraví uživatelů. LCD-panely mají podstatně menší hloubku než tradiční monitory (tzv. CRT), na stole a v kanceláři tedy ušetří mnoho místa, které je někdy velmi draze placeno. Vzhledem k absenci elektronických paprsků při vykreslování obrazu oceníte také nulové elektromagnetické vyzařování a zanedbatelné tepelné záření. S tím souvisí nízká spotřeba energie (20–50 W v závislosti na velikosti a typu LCD). V neposlední řadě bych také vyzdvihnul ostrý a stabilní obraz a plochou obrazovku. Každý bod na displeji má své jasné místo, nedochází ke zkreslení obrazu a jeho geometrie je dokonalá. Klasické neduhy monitorů se tak ztrácejí někde v dáli.

V oblasti zobrazovacích technologií došlo za poslední dva roky k převratným změnám. Díky zvyšování efektivity výroby LCD-panelů (u LCD s úhlopříčkou 10,4" o více než 20 % za rok) a konkurenčnímu tlaku dochází k neustálému snižování cen, rozměry panelů postupně rostou a v podstatě neexistuje žádný velikostní limit. Současně se radikálně odstraňují jejich slabá místa, a to především nahrazením konverze „digital-analog-digital“ plně digitálním zobrazováním dat. (Digitální obraz je konvertován na analogový převodníkem v grafické kartě, ten je po kabelu poslán do monitoru a zobrazen. V případě LCD-panelu se pak znovu konvertuje na digitální signál, což je zbytečné a dochází k určité ztrátě dat).

Kromě katodových trubic a tekutých krystalů zkoušejí výrobci samozřejmě i další technologie. Např. firma Fujitsu vyrábí plazmové displeje s vysokou rychlostí (vybavovací doba 17 ms) a vynikajícím kontrastním poměrem (100:1). Firma PixTech licencovala světovým výrobcům tzv. FED neboli elektroluminiscenční displej, který má na každý pixel vlastní elektronový emitor (emise elektronů jako u CRT) a přitom jsou jednotlivé pixely řízeny přímo (podobně jako u LCD).

Skutečně revoluční technologií, jejímž vývojem se od počátku 90. let zabývají firmy Sanyo a Philips, je však spojení 2D-displeje s osvíceným holografickým systémem resp. systémem cylindrických čoček, čímž vznikne trojrozměrný obraz.

Přenos obrazových případně i alfanumerických dat do zorného pole pozorovatele tak, aby nevnímal nic jiného, nebo pro současné pozorování obrazu a okolí, se stává stále významnějším a používaným prostředkem. Příkladem doposud používané technologie je průhledový zobrazovač HUD, vyvíjený původně pro letectví a umožňující pilotovi sledování přístrojů palubní desky bez ztráty kontaktu s vnější realitou. Komerčně dobře využitelným případem je pak soustava virtuální reality, kdy je divák odpoután od jakékoliv skutečnosti.

Jde přitom o promítání dat z obrazovky vhodnou optikou do nekonečna nebo do zvolené vzdálenosti.

Moderní soustavy HUD spojily zobrazovací a odrazný systém do jednoho s využitím difraktivní (holografické) optiky. Zjednodušené soustavy HUD se využívá k zobrazení dat pro řidiče automobilu odrazem od předního skla. Obraz se promítá do vzdálenosti předního nárazníku, takže poslouží jako indikátor polohy vozidla.

Další z možností je využít difraktivní optiku na sklech brýlí. Funkčnost spočívá v tom, že je třeba do každého oka přivést samostatný obraz tak, aby bylo umožněno stereoskopické zobrazení. Zde se jako zdroj obrazu uplatní právě LCD-panely, a to pro svou prostorovou a energetickou úspornost.

3D-LCD technologie odstraňuje podstatnou nevýhodu dosavadního způsobu 3D-zobrazování, kterou je omezení uživatele používáním brýlí. Je totiž založena na přímém pohledu na LCD-panel, kdy spojení holografického podsvíceného systému a běžného LCD-displeje umožňuje zobrazit autostereoskopický 3D-obraz.

Tato technologie vychází ze známých holografických obrázků, při jejichž patřičném osvětlení můžeme docílit vysoce kvalitního 3D-zobrazení. Pravé hologramy jsou věrným obrazem reálné trojrozměrné scény v měřítku 1:1, zaznamenaným na světlocitlivý materiál. Laserovou technikou za pomoci optiky a příslušných fyzikálně-chemických postupů lze vytvořit prvotní záznam tzv. master hologram a z něho pak zhotovit kopie. Každý hologram má v sobě zakódován vzhled obrazu, barvu, hloubku a umístění. Rekonstrukce obrazu vzniká vzájemným působením zaznamenaného kódu a dopadajícího světla.

Holografická technika může být použita k manipulaci přímého světla, jíž by u běžné optiky nebylo možno dosáhnout. V hologramu je světlo zaměřováno různě tak, aby vytvořilo výsledný 3D-objekt. V HOE (Holographic Optical Elements, zkráceně hologramy – viz slovníček) může být objektem jeden nebo více bodů světla. HOE jsou například používány v již zmíněných HUD systémech nebo v optických vláknech a CD přehrávačích.

V 3D-LCD displeji se body pro levé oko zobrazují na sudých řádcích, pro pravé zase na. Za displejem je holografická matrice, která směřuje světlo podsvětlující obrazovku směrem k očím uživatele. Problémy s přesným umístěním hlavy před obrazovku jsou řešeny sledováním změny polohy hlavy a posouváním zdroje světla podle potřeby.

Nejdále se v této oblasti dostala firma Philips. Vlastnosti jejího 3D-LCD systému lze shrnout následovně:

1) Systém 3D-zobrazování pomocí LCD-displeje a soustavy cylindrických čoček umožňuje úplnou svobodu pohybu uživatele před zobrazovacím zařízením.

2) Systém poskytuje věrné 3D-zobrazení více lidem současně.

3) Náklady na výrobu soustavy cylindrických čoček, jež rozkládají světlo namísto HOE, jsou velmi nízké, čímž cena 3D-LCD panelů výrazně klesne.

Princip zobrazení pak lze vysvětlit takto: Každá čočka soustavy zajišťující difrakci světla je malým projektorem, který promítne jednotlivý pixel do zorného pole uživatele. Každá z čoček pokrývá čtyři pixely a promítá je ven. Uživatel pak vidí každý sudý pixel svým pravým okem a každý lichý pixel okem levým.

Čtyřmi pixely promítnutými přes každou čočku namísto dvou je zajištěno větší zorné pole uživatele při jeho případném pohybu. Soustava čoček je pak v mírném náklonu oproti vertikále LCD, aby byla vykryta hluchá místa mezi jednotlivými pixely. Takto tedy vzniká věrné autostereoskopické 3D zobrazení.

K čemu můžeme 3D-LCD panely využít? Aplikace se přímo nabízejí, a to nejen v oblasti zábavy, kde si uplatnění 3D-zobrazení dokážeme snadno představit. 3D-LCD technologie nalezne využití zejména v oblasti prostorového modelování, kde budete moci vidět nejen prostorovou scénu, ale také vaši klávesnici a polohovací zařízení, dále pak v medicínských oborech, kde je třeba sledovat při práci diagnostické přístroje, v architektuře, stavebnictví a v neposlední řadě ve vojenských oborech.

Některé armády NATO již zavádějí 3D-LCD technologii k zobrazování projížděné či prolétávané krajiny do zorného pole řidičů tanků a pilotů letadel, v simulátorech a trenažérech nalezlo prostorové zobrazování uplatnění již dříve.

Zdroj: Computer