Können Freiraum-Hologramme existieren?

Hologramme sind eine echte Sache. Aber was Science-Fiction-TV-Shows und -Filme Hologramme nennen, ist etwas ganz anderes.

Vom Standpunkt der klassischen geometrischen Optik aus muss es eine Art lichtemittierende oder lichtmodulierende Oberfläche entlang der Linie von Ihrem Auge zu den Punkten auf dem simulierten Objekt geben, um die Illusion eines Objekts zu erzeugen.

Echtes Hologramm: Obwohl Licht von einem virtuellen Objekt zu emittieren scheint, wird in Wirklichkeit Licht von der Anzeigeoberfläche emittiert. Wenn Sie versuchen, das virtuelle Objekt von der Seite zu betrachten, ohne das Display hinter dem Objekt, sehen Sie nichts. Sci-Fi-"Hologramm": In der Fiktion bewirken "holografische Projektoren", dass Licht tatsächlich vom Ort des virtuellen Objekts ausgestrahlt wird. So können Sie das Objekt aus jedem Blickwinkel betrachten, ohne dass eine raumumfassende Anzeige erforderlich ist.

Meine Frage ist also: Gibt es einen physikalischen Prozess, mit dem ich Holgramme im Science-Fiction-Stil rechtfertigen kann? Um sich zu qualifizieren, sollte Ihr "Hologramm" die folgenden Anforderungen erfüllen:

  • Das Anzeigevolumen muss Luft mit atmosphärischem Druck sein (und es sollte über einen angemessenen Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich funktionieren), damit Menschen durch das Anzeigevolumen gehen können. Insbesondere kann sich Ihre Lösung nicht auf ein bestimmtes Medium in der Anzeigelautstärke verlassen (wie Rauch/Nebel oder „intelligenter Staub“).

  • Das Anzeigevolumen sollte an mindestens drei Seiten (Boden, Decke und eine Wand) offen sein, damit Sie um das Hologramm herumgehen können. Beachten Sie, dass es durchaus zulässig ist, Geräte um das Anzeigevolumen herum anzufordern, solange drei oder mehr Seiten offen genug sind, um hineinzugehen.

  • Das Hologramm muss für jeden, der außerhalb des Anzeigevolumens steht, "korrekt" erscheinen, einschließlich des Verdeckens der Sicht auf andere holografische Objekte hintereinander. (Wenn beispielsweise eine holografische Person etwas hinter ihrem Rücken hält, müssten Sie um sie herumgehen, um es zu sehen.)

  • Das Hologramm muss sicher genug sein, dass eine Person das Anzeigevolumen betreten kann. Ein Hologramm ist nutzlos, wenn es seine Betrachter in Gammastrahlung oder konstantes hochintensives Rauschen und Streulaserlicht taucht (ich sehe Sie an, Laser-Plasma-Scanning-Display!).

Es gibt keine Anforderungen an:

  • Farbwiedergabe. Das Hologramm kann monochromatisch sein, oder die Farbe kann vom Betrachtungswinkel abhängen, und die angezeigten Objekte müssen nicht texturiert sein.

  • Rechenanforderungen oder Energieverbrauch.

  • Okklusion realer Objekte (das Hologramm kann transparent sein).

  • Erscheinen von Hologrammen innerhalb des Anzeigevolumens.

  • Interaktion mit physischen Objekten innerhalb des Anzeigevolumens.

  • Vorhandensein visueller Artefakte (wie Lichtstrahlen, die sich von den Projektoren zum virtuellen Objekt erstrecken).

Das heißt, ich brauche keine so realistischen Hologramme wie in Star Trek:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Etwas so Einfaches wie die Hologramme von Star Wars würde die Rechnung erfüllen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beachten Sie das wissenschaftsbasierte Tag: Ich möchte, wenn möglich, reale Physik verwenden.

Cross-posted auf physical.stackexchange.com

Ich nehme an, Augmented Reality kommt nicht in Frage, da Sie einen Bildschirm oder so etwas wie einen Bildschirm benötigen, der Ihre Augen beleuchtet?
@PipperChip Ja, ich würde es vorziehen, wenn nicht alle meine Charaktere Google Glass tragen oder Netzhautimplantate bekommen müssten. (Nebenbei wäre es nicht möglich, ein Bild von einem AR-Hologramm zu machen, es sei denn, Ihre Kamera hätte auch AR!)
Dies beantwortet Ihre Frage nicht vollständig, aber es ist eine Idee: Google Plasma-Hologramm.
@Mack Ich habe in meiner Frage ausdrücklich das Laserscanning-Plasmadisplay erwähnt ... Es ist sehr laut und es gibt viel Laserstreulicht. Stellen Sie sich vor, es würde Zehntausende Male pro Sekunde einen Kugelblitz auslösen.
Ups, Entschuldigung! <erröten>
@Mack Kein Problem, ich freue mich zu sehen, dass es immer noch Interesse an dieser Frage gibt! =)
Es ist eine Antwort auf eine andere Frage, aber diese Antwort klingt so, als könnte sie von Interesse sein.
Was ist mit AR-Displays, die nicht am Kopf montiert sind? Haben Sie einfach ein Disco-Kugel-artiges Gerät, das Bilder direkt in die Netzhäute von Menschen projizieren kann. Es würde immense Rechenressourcen erfordern, um alle Augen und eine extrem gute Optik zu verfolgen, aber ich denke, es wäre machbar.
@Dragongeek Könnten die virtuellen Objekte nicht nur vor / innerhalb / hinter dem Projektor erscheinen? AFAIK, es gibt keine Möglichkeit, die Augenlinse zu umgehen, sodass jedes Licht, das Sie projizieren, wie gewohnt fokussiert wird. Ich bin mit Eyetracking einverstanden, aber die große Frage ist, wie Sie das Licht in die richtige Richtung lenken, wenn es in das Auge eintritt.
Ich glaube nicht, dass ein Hologramm, wie Sie es benötigen, existieren kann, ohne dass es sich um eine AR-Projektion über die Implantate des Benutzers oder ähnliches handelt. Es sollte entweder überhaupt nicht aus Licht bestehen (Haben Sie an Nanopartikelstaub gedacht?) oder es muss additiv sein, ohne dass die andere Seite davon nicht sichtbar ist.
Dies kann für diese Frage von Bedeutung sein oder auch nicht. Aber Star Trek nennt ihre Hologramme zufällig simulierte Materie und sie existieren zufällig tatsächlich (Beispiel, Wes fällt in Wasser, kommt nass mit simuliertem Wasser heraus, Beispiel 2, Crusher fällt in Wasser, das irgendwie unter dem Boden des Holodecks existiert, weil sie unter dem existiert Bogen, wenn sie gehen). Wenn Ihre Geschichte es also zulässt, könnten Ihre Hologramme echte physische Dinge sein.
@Trevor Ja, aber es ist Star Trek ;-) Sie verwenden nicht immer die beste Terminologie für Dinge.

Antworten (9)

Verwenden Sie einfach "optischen Staub" und Laser.

Ein RGB-Lasersystem scannt das Volumen, um jedes Staubpartikel im Volumen zu lokalisieren. Als Nebeneffekt wird eine diffuse Beleuchtung und genügend lokalisierte Wärme erzeugt, um den Staub in der Schwebe zu halten. Infrarotlaser können verwendet werden, wenn ein Trübungseffekt nicht erwünscht ist und die Staubpartikel größer sind.

Wenn Sie ein Bild erstellen möchten, treffen Sie einfach die richtigen Staubpartikel an den richtigen Stellen mit Lasern der richtigen Farben und Energien. Die Staubpartikel streuen das Licht und leuchten in genau der richtigen Farbe an fast der richtigen Stelle. Die Ortsabweichungen können im Rendering-Algorithmus kompensiert werden.

Der schwierige Teil dabei ist, die Eigenschaften der Partikel richtig hinzubekommen, da sie vermutlich sicher zu atmen und zu schlucken sein müssen. Sollte auch keine Nebenwirkungen auf Haut oder Augen hervorrufen. Aber es sei denn, Ihre Geschichte handelt von der Erfindung oder Herstellung des Systems, Sie können einfach davon ausgehen, dass jemand all diese lästigen Probleme gelöst und alle erforderlichen Lizenzen und Genehmigungen erhalten hat, um künstlichen Staub in die Luft zu streuen.

Ich hatte schon früher über die Verwendung von Partikeln nachgedacht, aber ich hatte nicht daran gedacht, den bereits in der Umwelt vorhandenen Staub zu verwenden. Dadurch wird der Effekt der Luftbewegung größtenteils aufgehoben ... und selbst in einer relativ sauberen Umgebung (100.000 Partikel pro Kubikfuß) sollten Sie in der Lage sein, eine Auflösung von etwa einem Zentimeter zu erzielen.
@2012rcampion Ich habe auch nicht daran gedacht, den bereits vorhandenen Staub zu verwenden. Aber es könnte tatsächlich gut genug für die "Star Wars-Qualität" funktionieren, jetzt, wo Sie es erwähnen. Es ist wahrscheinlich genug Staub vorhanden, der blaues Licht streuen kann. Das Hinzufügen von künstlichem Staub mit besseren optischen Eigenschaften ist immer noch das, was ich tun würde. Es sei denn, ich brauche natürlich etwas, das ich auf einen Droiden montieren kann ...
@2012rcampion Eigentlich würde es ja total wie in Star Wars aussehen, oder? Und ein Astromech-Droide hätte absolut Nahbereichssensoren, die Staubpartikel verfolgen können ...
Wie verarbeitet diese Lösung vollständige 3D-Projektionen? Wenn Sie keine 360-Grad-Array-Laserquelle haben, wäre eine einzelne Laserquelle nicht in der Lage, zwei verschiedene Partikel zu treffen, die sich voreinander befinden, und nicht in der Lage, 3D-Projektionen zu verarbeiten, die von anderen Blickwinkeln als dem Projektor aus sichtbar sind. 360-Grad-Array-Laserquellen wären in der Lage, vollständige 3D-Projektionen zu verarbeiten, wären jedoch vollständig isoliert.
@Shiri Entschuldigung für die Verzögerung. // In der Luft schwebender Staub ist nicht undurchsichtig. Der Staub ist einfach nicht dicht genug, damit Partikel sich gegenseitig in erheblichem Maße blockieren können. Wenn es alles wäre, was Sie sehen würden, wäre ein hellgrauer Fleck. Und für eine Luftfederung wäre es wahrscheinlich auch zu dicht.
@VilleNiemi Kein Problem. Das Problem liegt nicht gerade in der vollständigen Deckkraftblockierung, sondern in der Tatsache, dass zwei Punkte entlang derselben Sichtlinie nicht unabhängig voneinander sind. Was passiert, wenn ein Punkt hinter einem Teilchen heller projiziert werden muss als der Punkt, der es behindert? In diesem Fall wird auch das ihn blockierende Staubteilchen stärker als gewünscht beleuchtet.
@Shiri Versperrte Partikel werden nicht beleuchtet. Der Rendering-Algorithmus beleuchtet ein Partikel, wenn es nicht blockiert ist, und sein Modell des "aktuellen Bildes" zeigt, dass die Position heller sein muss. Dies ist „Best Effort“-Qualität, keine präzise und genaue Reproduktion. Die tatsächlich erreichte Qualität hängt vom verfügbaren Staub ab.
@VilleNiemi Was auf meinen Ausgangspunkt zurückgeht, dass Sie nicht mehr als eine 2D-Ebenenprojektion erreichen würden, wenn Sie von einer Punktquelle projizieren würden, und meine früheren Bedenken hinsichtlich des Umgangs mit 3D-Projektionen nicht beantwortet? Wenn Sie dies auf das Star Wars-Bild der ursprünglichen Frage anwenden, würden Sie nur die Vorderseite der von R2D2 projizierten Person sehen, da die Rückseite durch die Staubpartikel behindert würde, mit denen die Vorderseite projiziert wurde.
@Shiri Nein. In der Luft schwebender Staub ist eine komplexe und größtenteils transparente 3D-Struktur. Es ist hauptsächlich Luft nach Volumen. Während also die Laser den Staub wahrscheinlich in einer geordneten Weise scannen, die auf eine Oberfläche projiziert werden könnte, enthält der Staub keine solche Oberfläche. Stattdessen bilden die Punkte, auf die die Laser auf Staubpartikel treffen, eine komplexe 3D-Form, weil der Staub bereits eine solche Form bildet und die Laser einfach selektiv Teile davon beleuchten, die dem gewünschten Bild entsprechen. Ein größeres Problem wäre, dass die Vorderseite der Form nicht so gut darin wäre, die Rückseite der zu sehenden Form zu blockieren.
Du denkst auf magische Weise darüber nach. Wenn Sie irgendeine Art von Oberfläche sehen können, bedeutet dies, dass Sie Licht von einer dicht genug gepackten Stauboberfläche streuen, um ein nahtloses Bild zu erzeugen. Wenn Sie Licht mit dieser Methode in irgendeiner Weise streuen, bedeutet dies, wie viel Licht Ihr Auge von jedem Punkt in der Anordnung erreicht, dass diese Lichtmenge keine Punkte dahinter erreichen kann, wodurch eine optische Behinderung entsteht. Sie können nicht behaupten, dass es 100% transparent ist. Es mag mit bloßem Auge nicht sichtbar sein, aber sobald Sie Licht davon ablenken, haben Sie eine gewisse optische Stärke verloren.
Licht kann nicht gleichzeitig von einem Staubpartikel gestreut und unbeeinflusst bleiben. Also such dir eine aus. Er erzeugt entweder ein Bild, wenn er auf ein Staubteilchen trifft oder durch dieses hindurchgeht, man kann sich nicht vorstellen, dass ein einzelner Laserstrahl zwei unabhängig voneinander überlagerte Punkte im Raum treffen kann. Das ist ein logischer Fehlschluss.
@Shiri Nur wenn ich tatsächlich versuche, ein Bild einer festen undurchsichtigen Oberfläche zu erzeugen. Ich bin nicht. Die Hologramme sind transparent. Und das bedeutet nicht blockieren.
Für eine experimentelle Demonstration einer ähnlichen Technik (allerdings unter Verwendung einer speziellen Art von Partikeln, die für die Demonstration emittiert werden, und nicht des Umgebungsstaubs, der sich bereits in der Luft befindet), siehe den Artikel hier mit dem dazugehörigen Video . Dasselbe Team hatte hier einen aktualisierten Bericht über die Technologie für 2021 , mit einer Pressemitteilung hier und einem Video hier .
@Hypnosifl toller Fund, ich hätte nicht gedacht, dass es machbar wäre, die Staubpartikel tatsächlich zu manipulieren. Dies könnte die Auflösung erhöhen oder es dem System ermöglichen, in noch weniger staubigen Umgebungen zu arbeiten. Aber es sieht so aus, als könnten sie die Richtung der Streuung leider immer noch nicht kontrollieren.

Es ist möglich, dass sie als eine Art erweiterte Realität existieren, die entweder direkt auf die Netzhaut des Betrachters gestrahlt oder durch andere Mittel wie allgegenwärtige Nanotechnologie-Augmentation in den visuellen Kortex eingefügt wird. Dies ist sehr sinnvoll, wenn Ihre Einstellung eine ist, in der dies existieren könnte - da dies in den nächsten Jahrzehnten von dort aus durchaus denkbar erscheint, ist dies nicht unvernünftig.

Wenn Sie fest entschlossen sind, dass sie als Objekte im dreidimensionalen Raum erscheinen und nicht nur im Auge des Betrachters liegen, dann würde ich vermuten, dass Sie mit ein paar verschiedenen Strahlenquellen etwas sehr Cleveres gemacht haben. Diese regen die Luftmoleküle an ihrem Schnittpunkt an, Licht einer bestimmten Wellenlänge auszusenden oder Licht einer bestimmten Wellenlänge zu reflektieren. Nun, ich bin kein Physiker und ich bin sicher, dass dies mit Problemen gespickt ist, aber es klingt plausibel, und wenn Sie es nicht als Eckpfeiler Ihrer Erzählung verwenden, ist das wahrscheinlich gut genug.

Das „Objekte hinter sich sehen“ ist kein philosophisches Dilemma, sondern lediglich ein Versagensmodus der klassischen Holographie. Licht, das als von der rechten Seite des Würfels emittiert simuliert wird, wird tatsächlich von der Anzeigefläche auf der linken Seite emittiert, und Ihre Augen fangen es ab, bevor es den Punkt erreicht, von dem es emittiert werden soll! Sie würden etwas sehen , obwohl Ihre Augen nicht in der Lage wären, sich auf das konvergierende Licht zu fokussieren (wie wenn Sie in eine Lupe schauen, die zu nah an Ihrem Gesicht ist, ist alles verschwommen).
Auch die Lösung der Verwendung von "Strahlen" zur Anregung von Luftmolekülen ist genau das, was das Laser-Plasma-Scanning-3D-Display tut. Wenn Sie hinter dem Objekt stehen würden (wie auf den ersten beiden Bildern), würden Sie in das Streulicht des Lasers getaucht. Außerdem bedeutet "die Luftmoleküle anregen" wirklich "Plasma erzeugen". Das ist, als hätte man eine konstante Beleuchtung im Raum dabei. (Das System im verlinkten Video kann nur wenige Punkte darstellen, die Hitze und das Rauschen eines simulierten Festkörpers wären immens.)
Oh, ich verstehe, Sie sagen also, dass Sie Objekte hinter Ihrem Kopf sehen können , nicht, dass Sie das wollen. Holografie ist verrückt, aber auch großartig. Was die Verwendung von Plasma betrifft, weiß ich nicht, ob dies notwendig ist. Wie wäre es, wenn Sie etwas näher an einer genau kontrollierten Luftspiegelung verwenden, indem Sie die Lufttemperatur auf einem sehr feinen Niveau beeinflussen? Oder ein System, das eine Feinstaubwolke erzeugt und dann hineinprojiziert? Lärm und Hitze sind die Dinge, die wir normalerweise im Laufe der Zeit mit technologischer Verfeinerung beseitigen können, wenn die Anforderungen stark genug sind.

Ja, das tun sie! Mit Femtosekundenlasern
sind wir dem sehr nahe .

Eine coole Sache an diesen Projektionen ist, dass Sie sie tatsächlich fühlen können. Wer weiß, in einem Jahrhundert könnte daraus so etwas wie der Arzt der Voyager werden.

Wie 2012rcampion betont, ist dies eine frühe Technologie, und es gibt einige Mängel, die überwunden werden müssen.

  1. Wird ein 3D-Objekt projiziert, ist die Rückseite von vorne sichtbar. Dies ist ein Nebeneffekt der Transparenz und ein Problem für jedes Hologramm.
    Eine Lösung besteht darin, nicht das vollständige Objekt zu projizieren.
    Eine andere könnte darin bestehen, die Dichte so zu erhöhen, dass die Vorderseite die Rückseite übertönt.
  2. Es ist ziemlich laut. Dies liegt daran, dass Laser verwendet werden, um Plasma zu erzeugen. Es könnte möglich sein, den Ton zu modulieren, um als Lautsprecher verwendet zu werden, oder vielleicht wären kürzere Bursts leiser.
Ich habe diesen Link tatsächlich bereits in einem Kommentar zu Corts Antwort geteilt =) Der Grund, warum ich die Laser-Plasma-Scanning-Displays nicht mag, ist, dass sie isotrop emittieren (so dass Sie die "Rückseite" virtueller Objekte sehen können) und sie ' re laut (das arXiv-Papier gibt 75-80 dB für ein virtuelles Objekt in Stecknadelkopfgröße an). Und am Ende ist dies ein grundlegend „additives“ Projektionssystem: Es kann kein Licht von Objekten blockieren, um ein solides Hologramm zu erzielen (kein Problem für mich, aber es bedeutet leider kein EMH).
@ 2012rcampion Nun, op sagt "das Hologramm kann transparent sein", also denke ich, dass es immer noch passt, aber das ist wirklich frühe Tech. Wenn Sie nach vorne projizieren, wo die Auflösung dichter und solider ist, könnte ein Teil dieser Transparenz entfernt werden. Es kann auch möglich sein, das Rauschproblem zu beheben, indem Sie auf weniger als eine Femtosekunde gehen. Die meisten Tech hatten am Anfang Probleme. Wie Computer, die so groß wie Gebäude sind.
@2012rcampion Ich habe deinen Kommentar übrigens nie gesehen. Ich habe nur die Antworten überprüft, um zu sehen, ob es jemand anderes hatte, und das erste Suchergebnis verwendet. Das Rauschen ist meiner Meinung nach das Größte, aber es ist möglicherweise möglich, das Rauschen zu modulieren, um es als Lautsprecher zu verwenden. Am Anfang würde es wie Chiptunes klingen, aber mit der Zeit würde es besser werden.
@2012rcampion Also habe ich mir deine anderen Kommentare angesehen und das Video, das du von der CES 11 hochgeladen hast, ist tatsächlich wie ein Blitz, der losgeht; Licht und Hitze und Lärm wären intensiv. Sie würden es nicht berühren wollen, da es Sie verbrennen würde. Der Gizmodo-Link besagt, dass die Femtosekunden-Version von der ursprünglichen Nanosekunden-Version aktualisiert wurde, da sie sicher zu berühren ist (viel weniger Hitze). Ich konnte kein Video mit tatsächlichem Ton finden, daher weiß ich nicht, ob die kürzeren Impulse einen Einfluss auf diesen Teil des Problems hatten.
Hier ist ein Link zum Papier, wenn Sie interessiert sind. Eine Skalierung von ihrer Anzeige < 1 mm auf beispielsweise 10 cm würde den Klang um 40 dB (ungefähr) erhöhen. Und da der Plasmaerzeugungsmechanismus ein laserinduzierter Zusammenbruch ist (dh "die Luftmoleküle auseinander explodieren"), glaube ich nicht, dass er um Größenordnungen leiser werden wird. Abgesehen von dem Rauschen und der fehlenden Selbstokklusion ist es jedoch sehr nah an dem, was ich will.
@2012rcampion Ich hab dich. Und ich bin dafür verantwortlich, dass ich letzte Nacht wirklich müde war, weil ich "Laser-Plasma-Scanning-Display" nicht als dasselbe gefangen habe. Abgesehen davon wird jedes halbtransparente Objekt, das ein 3D-Objekt ist, bis zu einem gewissen Grad einen Mangel an Selbstokklusion aufweisen. Sie haben es bei Star Wars umgangen, indem sie eine Projektion eines 2D-Bildes haben, nämlich das, was "R2 sah". Sie müssen eine Projektion haben, die so dicht und hell ist, dass sie die hintere Oberfläche übertönt. Bei genügend Auflösung und Platz ist dies möglicherweise tatsächlich möglich, aber Sie haben wahrscheinlich Recht, dass diese Technologie immer mit Rauschen zu tun hat.
Ich denke immer noch, dass es möglich sein könnte, das Rauschen von Vorteil zu machen, indem es als Tonausgabe für das Display verwendet wird, wie eine singende Tesla-Spule . Mit ausreichender Kontrolle können Sie möglicherweise sogar einen schalldämpfenden Effekt mit Rauschunterdrückung erzeugen . Ist es eine harte Anforderung, hindurchgehen zu können? Irgendwie eingeschlossen zu sein ( Holotank ) würde den Lärm erheblich reduzieren, möglicherweise auf Null.

Dies ist ein sehr interessantes Problem, das in den nächsten hundert Jahren gelöst zu werden scheint. Ich liebe Star Trek und habe das Holodeck schon immer bewundert. Wenn Charaktere das Holodeck verlassen wollten, mussten sie Emitter installieren.

Ich werde dieses Problem im Hinblick darauf betrachten, was ein Raum benötigen könnte, um Hologramme zu erstellen. Nun, was wäre, wenn die Emitter ein super fortgeschrittener Satz von 3D-Druckköpfen wären. Vielleicht könnten sie alle miteinander kommunizieren und das Bild aus jedem Blickwinkel erstellen. Vielleicht könnte der Raum zunächst mit einer Art elektrischer Nanomoleküle gefüllt werden, die leicht genug sind, um alleine zu schweben, mit vielen Fähigkeiten eines Mikrochips und den Eigenschaften, Befehle entgegenzunehmen und bestimmte Farben anzuzeigen. Der Raum müsste erst unglaublich dicht mit ihnen gefüllt sein wie dichter schwarzer Rauch. Dann senden die Emitter irgendeine Art von Signalen aus, die den Nanomolekülen mitteilen, wohin sie gehen sollen, mit wie vielen sie sich verbinden und welche Farben sie annehmen sollen. Vielleicht könnten sie sogar Programm sein, um sich unabhängig voneinander zu bewegen, sobald sie vollständig ausgebildet sind. Sobald die Emitter mit ihren Befehlen über Optronik fertig sind.

Sobald die Objekte fest waren, konnte der Raum alle fremden Moleküle entlüften, sodass die Anzahl der Benutzer sicher eintreten konnte. Die Objekte sollten in der Lage sein, mit den Benutzern zu interagieren und umgekehrt, und abhängig vom Gedächtnis und der Kraft der kollektiven Nanomoleküle, die alle zusammenarbeiten, viele Dinge tun.

Sobald das Programm beendet ist, könnten sie heruntergefahren werden, indem man ihnen den Befehl gibt, in den ursprünglichen Zustand zurückzukehren; bereit für die nächste Person, die ihre eigenen Anweisungen im Holodeck verwendet.

Wenn dies plausibel klingt, bitte erweitern Sie es mit eigenen Ideen. Vielleicht ein echter Wissenschaftler. Ich bin nur ein normaler Typ und Informatikstudent. Lassen Sie mich wissen, was Sie denken, Jungs.

Kürzlich sprechen sie auf der Website des Unternehmens für angewandte Materialien über ein Backend-Programm, bei dem ihre IoT-Nanochips so klein sind, dass sie während des Tests in der Luft schweben. Vielleicht könnte so etwas verwendet werden.
Es gibt auch eine Firma namens Lightmatter lightmatter.co , die einen photonischen Prozessor entwickelt hat, vielleicht könnte dies Teil der Lösung sein.
Willkommen bei Worldbuilding.SE! Das ist im Moment etwas schwer zu lesen, würde es Ihnen etwas ausmachen, es zu bearbeiten , um es in Absätze aufzuteilen?
Ihre Idee ist definitiv interessant, wenn ich verstehe, dass Sie vorschlagen, dass das System reale, physische Objekte erstellt, anstatt Bilder zu projizieren? Wenn Sie also mit jemandem, der dieses System verwendet, einen „Video-Chat“ führen möchten, würde es eine Art Android erstellen, der wie sie aussieht und ihre Bewegungen kopiert, und die andere Person würde auf ihrer Seite mit einer Android-Kopie von Ihnen interagieren. Es ist nicht wirklich das, wonach ich gesucht habe, aber es ist sicherlich ein sehr cooles Konzept für sich!
Die Idee hatte nicht wirklich Video-Chat im Sinn. Wenn Sie die Person, mit der Sie gesprochen haben, darstellen möchten, können Sie den Raum so programmieren, dass er sie erstellt und eine Reihe von Befehlen für ihre Aktionen und Sprache sendet und mit einer Art KI-Programm auf Reize reagiert. Alles, was Sie im Raum bauen, würde so echt aussehen und reagieren wie das echte Leben. Sie könnten sich einfach nicht richtig anfühlen, wäre der einzige Unterschied. Ich bin mir nicht sicher, wie "holografisch" es an sich ist, aber andererseits könnte ich in Frage stellen, dass die Star Trek-Hologramme auch holografisch sind, weil Sie Ihre Hand auch nicht genau durch sie hindurchstecken können

Sie schränken die Definition von "Hologramm" absichtlich ein, um einige bekannte Beispiele von Dingen auszuschließen, die Ihre Frage möglicherweise beantwortet haben. Daher nehme ich an, dass Sie beabsichtigen, tatsächlich die richtige Definition eines Hologramms zu verwenden . Als solches ist es eine Lichtfeldaufnahme einer Szene. Aufgrund der Physik kann ein Objekt nicht außerhalb des Betrachtungswinkels erscheinen: Licht breitet sich in geraden Linien aus. Das Hologramm kann auf keinen Fall einen Lichtstrahl erzeugen, der in einem Einfallswinkel außerhalb des Sichtfelds des Hologramms auf Ihr Auge trifft. Somit können Hologramme nicht freistehend sein.

Sie könnten vielleicht ein paar clevere Spiele mit einem schwarzen Loch zwischen Ihnen und dem Hologramm spielen und die Raumzeit krümmen, aber ich denke, das würde Ihre "muss sicher sein" -Klausel verfehlen.

Wenn Sie ein "freistehendes Hologramm" wünschen, müssen Sie sich auf eine der Technologien verlassen, die Sie ausdrücklich von der Frage ausgeschlossen haben, wie z. B. das Plasmadisplay oder die Augmented-Reality-Brille.

Ich bin zu dem gleichen Schluss gekommen wie Sie: Meine Charaktere werden wahrscheinlich AR-Geräte tragen müssen. Plasmabildschirme werden jedoch immer besser ; Wenn mich also jemand überzeugen kann, dass er leise genug gemacht werden kann, könnte das eine brauchbare Antwort sein. Außerdem habe ich immer noch die Hoffnung, dass es eine nichtlineare Optik oder eine Lösung auf Basis exotischer Teilchen geben könnte.
@2012rcampion Ich denke, Sie könnten so etwas bekommen, außer dass der nichtlineare Teil mit dem Medium durchgeführt werden muss (nach den Regeln der Frage verboten), und eine exotische partikelbasierte Lösung wäre schwer durchzuziehen, ohne das coolste Plasma der Welt zu erzeugen Anzeige. Was ist mit gemeinsamen Halluzinationen? Vielleicht könnten Sie die Umgebung so anpassen, dass alle Menschen für halluzinierte 3D-Objekte beeinflussbar werden, die durch ein Datenmuster definiert sind (a. la. Neil Stephensons Snowcrash). Es ist sicherlich kein Hologramm, aber es könnte interessant sein.

Es ist eigentlich ganz einfach:

  1. Erstellen Sie ein Kraftfeld
  2. Projizieren Sie ein Bild auf das Kraftfeld (oder ändern Sie die physikalischen Eigenschaften des Kraftfelds, um bestimmte Wellenlängen auf Pixelskala zu blockieren / abzustrahlen)
  3. profitieren

"Aber!", höre ich dich entsetzt aufschreien, "Kraftfelder sind nicht real!" Wozu ich sage:

Teslaphorese!

Die gerichtete Bewegung und Selbstorganisation von Materie in einer Entfernung unter Verwendung der Nahfeldenergie der Tesla-Spule ist ein Phänomen, das wir Teslaphorese nennen .

Während das Konzept noch in den Kinderschuhen steckt (ab 2016 nur in der Lage, Kohlenstoff-Nanoröhren innerhalb von 30 cm vom Emitter zu bewegen), kann ich nicht verstehen, warum eine ausreichend fortgeschrittene Version nicht verwendet werden könnte, um "normale" Materie sehr präzise zu manipulieren Weise mit einer größeren Reichweite.

Dies hat zahlreiche Vorteile

  • Die Technologie verwendet Tesla-Spulen. Tesla-Spulen sind cool
  • Potenziell nützlich als tatsächliches Kraftfeld
  • Die Technologie könnte auch umfunktioniert werden, um so etwas wie Replikatoren zu schaffen
  • Habe ich die Tesla-Spulen erwähnt ?

Zu den Nachteilen gehören:

  • Möglicher Stromschlag?
  • Tesla-Spulen sind ziemlich laut
  • wahrscheinlich ziemlich machthungrig

Hier ist ein Link zum Originalpapier (PDF)

Wenn Sie sagen, dass es „keine Anforderungen“ an Rechenanforderungen oder Energieverbrauch gibt, wie weit geht das?

Es wäre bis zu einem dummen Grad ineffizient, wenn Sie Ihren magnetisch gelenkten Nebel einfach so programmieren könnten, dass er sich aus dem Weg der vorbeigehenden Personen entfernt, aber sagen wir mal, die Person, die das Sagen hat, versteht die Technik nicht wirklich, ist aber paranoid über Giftgas, also haben Sie nicht-technische Gründe, die Dinge auf die harte Tour zu machen. In diesem Fall mit genügend Rechenressourcen (und das würde viel kostenEchtzeit-Berechnung) und genügend Emitter und Sensoren überall (versteckt in jeder Wand und anderen stationären Oberflächen im Raum), könnten Sie theoretisch jeden Augapfel, jede Kamera und jeden anderen Bildwahrnehmungsmechanismus im Raum verfolgen, jede Umgebung verfolgen Oberfläche, wenn sie sich durch den Raum bewegen, und streuen Licht von letzterem in ersteres. Holen Sie sich genug von den richtigen Photonen mit den richtigen Wellenlängen, die von den richtigen Oberflächen im richtigen Einfallswinkel abprallen und die richtigen Teile der Augen und Kameras im richtigen Winkel treffen, und sie alle summieren sich zu einem Bild.

Ehrlich gesagt ist jede Zivilisation, die technologisch weit genug fortgeschritten ist, um dies durchzuziehen, geschweige denn praktisch damit umzugehen, wahrscheinlich schon lange über jedes der Ziele hinausgewachsen, für die ein solches Bild nützlich wäre, um es zu vermitteln, es sei denn, es ist ausdrücklich dazu bestimmt, mit weniger zu kommunizieren fortgeschrittene Arten auf eine für sie weniger bedrohliche Weise, als wenn sie alle plötzlich alles wissen, was Sie ihnen mitteilen möchten. Ich bin mir nicht sicher, ob die aktuelle Technologie ausreichen würde, um uns zu erlauben, die Menge an Echtzeit-Berechnungen zu berechnen, die für einen solchen Stunt erforderlich wären. Es ist wirklich eine dumme große Menge.

Der wahre Grund, warum ich die „Smart Dust“-Lösung vermeide, ist, dass die Einführung von Nanotechnologie in meiner Umgebung mehr Probleme schafft, als sie löst (oder besser gesagt, sie löst Probleme zu leicht). Und ungeachtet der Rechenanforderungen habe ich das Gefühl, dass „Emitter und Sensoren, die in jeder Oberfläche versteckt sind“, zu nahe an das Gebiet der „allgegenwärtigen intelligenten Staubbeschichtung jeder Oberfläche“ geraten. Das andere Problem besteht darin, an den richtigen Stellen Licht zu bekommen, ohne überall sonst tonnenweise Streulicht zu bekommen, was meiner Meinung nach selbst nach nur einer Streuung nicht möglich ist.
"Das andere Problem besteht darin, an den richtigen Stellen Licht zu bekommen, ohne überall sonst tonnenweise Streulicht zu bekommen, was meiner Meinung nach selbst nach nur einer Streuung nicht möglich ist." Aus diesem Grund braucht es so viel Berechnung, so viel Wahrnehmung, eine so präzise Projektion von so vielen Orten und so sehr, sehr viel Berechnung: Sie können es sich nicht leisten, zu streuen. Sie müssen jede Oberfläche, von der Sie abprallen, mit einer ausreichend hohen Auflösung verfolgen, um immer eine glatte Oberfläche zu haben, von der Sie sauber abprallen können, wobei der Reflexionswinkel gleich dem Einfallswinkel ist.
Was "Emitter und Sensoren, die in jeder Oberfläche versteckt sind" betrifft, bin ich mir nicht sicher, wie das dem intelligenten Staubproblem unbedingt zu nahe kommt. Geben Sie einfach an, dass es sich nicht um eine Smart-Dust-Beschichtung auf den Oberflächen handelt, die dies tun. Vielmehr wird jedes Panel mit darin eingebetteten Sensoren und Emittern hergestellt, die vollständig aus Nicht-Naniten bestehen. Außerdem müssen es nicht unbedingt alle Oberflächen sein; Verpasste erhöhen einfach die Wahrscheinlichkeit von "Lücken" im Bild, in denen kein Photonenpfad gefunden werden konnte. Eine Überfüllung des Raums mit Menschen und anderen Objekten, die keine Emitter/Sensoren enthalten, verringert ebenfalls die Bildqualität.

Molekülquantenmanipulation oder Lichtleck im alternativen Universum

Hallo,

Ich liebe Hologramme. So sehr, dass ich für den College-Abschluss mein eigenes holografisches Display für die Ladenanzeige mit Nebelprojektion gebaut habe (youtube.com/mauvixx).

Außerdem würde ich es lieben, wenn wir eines Tages tatsächlich Freiraum-Hologramme erreichen würden. Hier gibt es einige coole Ideen.

Freiraum-Hologramme sind ziemlich schwierig zu handhaben, es sei denn, wir kommen eines Tages mit einer coolen Technologie, die es so einfach macht, dass wir verblüfft sein werden.

Mit der Kraft von Handwavium sind hier meine 2 Cent.

Wir sehen Dinge, weil Licht von der Oberfläche reflektiert wird und auf unsere Augen trifft. Das heißt, Sie müssen ein "Ding" haben, auf das Licht treffen kann (daher die bereits erwähnten Staubpartikel).

Manchmal können wir erhitzte Luft schimmern sehen. In diesem Sinne schlage ich vor, dass der Droide tatsächlich Geräte hat, die für Mikrosekunden ein Luftvolumen vor ihm verändern können. Wie? Nicht sicher. Laser, elektromagnetische Felder, Sie wählen. Der Droide würde die Luftmoleküle so manipulieren, dass sie das Umgebungslicht in der gewünschten Weise reflektieren, um das Bild zu erzeugen. Es gibt keine Projektion. Die Luft selbst wird als Medium verwendet (wie eine Nebelwand), aber eines, das Umgebungslicht reflektiert.

Dies würde natürlich sehr fortschrittliche Technologie erfordern, Quantenebenentechnologie, um die Luftmoleküle tatsächlich zu verwenden und sie dazu zu bringen, Licht in verschiedenen Wellenlängen zu reflektieren. Ok, ist weit hergeholt, aber ausreichend fortschrittliche Technologie ist sehr ähnlich wie Magie ...

Wenn wir wirklich Handwavium verwenden, können Sie sagen, dass in einem Paralleluniversum, das eine Kopie von uns ist (nur dort, wo Licht existiert), riesige Generatoren installiert sind, um Projektionen aus jedem Winkel oder dort zu erzeugen, wo die Bilder gleichmäßig sind Hergestellt unter Verwendung physischer rotierender Bildschirme, aber aufgrund einiger McGuffins kann nur Licht, das in dieser Dimension erzeugt wurde, die unsere überqueren und erscheint in unserer. So können Hologramme mit vielen physikalischen Techniken hergestellt werden, aber für uns wäre nur das in der Luft schwebende Licht sichtbar.

Vielen Dank für Ihre Antwort, aber es stellt sich die Frage ... Ich suche nach einem bestimmten physikalischen Mechanismus, daher ist "Sie wählen" nicht sehr hilfreich! Was die „Verwendung der Luftmoleküle“ angeht, wenn Sie sich ansehen, wie Licht von kleinen Partikeln gestreut wird, werden Sie feststellen, dass die Richtung des gestreuten Lichts nicht kontrollierbar ist, was das ganze Problem ist.
Kein Problem, ich wollte nur etwas sagen, weil ich Hologramme liebe. Allerdings werden wir Ihnen wahrscheinlich erst dann eine konkrete Antwort geben können, wenn wir einen konkreten Mechanismus benennen, wenn wir tatsächlich ein funktionierendes Freiraum-Hologramm erstellen oder zumindest eine gute Theorie darüber, wie man eines herstellt. Ab jetzt müsste alles, was ich mir vorstellen kann, so weit fortgeschritten sein, dass es für einen normalen Menschen unserer Zeit eher wie Magie wäre. Bestes Glück! Liebe die Ideen bisher.
Ich habe vergessen, dies hinzuzufügen. Ich schreibe gerne und in einem Buch über das Schreiben von Science-Fiction heißt es: Sie müssen nicht vollständig erklären, wie es funktioniert, zeigen Sie einfach, wie es funktioniert, beschreiben Sie, wie es Strom aus dem halben US-Stromnetz zieht, lassen Sie es glaubwürdig erscheinen, aber stören Sie sich nicht an zu vielen Details. Der Zufall ist, dass wir keine Experten sind und wahrscheinlich sagen werden, dass viele falsch denken.

Es gibt mehr als eine Möglichkeit, eine Katze zu häuten. Wenn ein Mensch etwas auf einem Bildschirm betrachtet, ist ein riesiges langes System involviert, bei dem jedes Teil perfekt funktionieren muss. Die Elemente dieses Systems, die ich mir vorstellen kann, umfassen:

Computer -> LED Backplane -> TFT/LCD Screen -> Coloured light traveling through the air -> Lens in eye -> Retina in eye -> Optic nerve -> Visual cortex -> Rest of brain

Indem wir dieses System ändern, können wir das Erscheinungsbild eines Freiraum-Hologramms erzeugen. Wenn man vom Ende aus rückwärts arbeitet, fallen einem folgende Potenziale ein:

  1. Der Computer kommuniziert direkt mit dem Rest des Gehirns. Es überzeugt das Gehirn, dass "hey, hier ist ein Ding" und der Mensch nimmt dieses Ding als dort wahr.
  2. Compute spricht direkt mit dem visuellen Kortex. Ähnlich wie oben, aber der Computer muss tatsächlich wissen, wie die Dinge aussehen, und sie rendern.
  3. Verwenden Sie Nanobots, um den Sehnerv zu manipulieren
  4. Biegen Sie das Licht, das durch die Luft wandert - mit Spiegeln, Magneten, lokalen Gravitationsverzerrungen
  5. Emittieren Sie das Licht tatsächlich in den freien Raum (z. B. LED-Würfel)

Ich bin Teil von Nr. 4, da es eine schöne Mischung aus "Realraum-Hologramm" und "physisch möglich" ist. Also hier ist mein Vorschlag.

  1. Ein Bildschirm ähnlich groß wie die menschliche Pupille
  2. Eine Kollimationslinse
  3. Eine große Auswahl an Magneten

Die große Anordnung von Magneten beugt das Licht so, dass das Licht vom Bildschirm im richtigen Winkel in das menschliche Auge eintritt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich höre Sie sagen: Wie funktioniert das für mehrere Personen? Nun, es ist 2202, also haben wir einfach viele davon: eine Reihe von Bildschirmen, eine Reihe von Linsen und einen ganzen verdammten Stapel Magnete. Jede Person bekommt ihren eigenen Standpunkt, jede Person hat ein Hologramm, das direkt in ihren Augapfel projiziert wird .

Oh, und ich hoffe, Sie haben keinen Stahl in der Nähe - diese Magnete werden stark sein

Können Freiraum-Hologramme existieren?
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