Ana sayfa Bilim Gündemi Fizikçiler Star Wars usulü projeksiyon yaptılar, ama buna hologram denmiyor!

Fizikçiler Star Wars usulü projeksiyon yaptılar, ama buna hologram denmiyor!

869
PAYLAŞ
3-boyutlu ışık projeksiyonları, Star Wars serileri gibi bilimkurgu filmlerinde yaygın olarak kullanılır. Fizikçiler, her yönden izlenebilen böylesi kurgusal projeksiyonları taklit etmeye en yakın son teknolojiyle geliyorlar.

Lazer ve parçacık sistemi 3-boyutlu ve hareketli görüntüler oluşturuyor.

Bilimkurgu filmlerinin vazgeçilmez unsurlarından olan 3-boyutlu hologram inşa edebilmek, Brigham Young Üniversitesi’nden fizikçi Daniel Smalley’in uzunca bir süredir hayaliydi. 2008 yılındaki Iron Man filminin başkarakteri Tony Stark, icat ettiği 3-boyutlu “hologramların” içerisine elini soktuğunda,  Smalley böyle bir şeyin hologram kullanılarak asla başarılamayacağını fark etti. Çünkü Stark’ın eli hologramın ışık kaynağını bloklamalıydı. “Bu beni oldukça rahatsız etti” diyen Smaley, hemen bu problemin etrafından dolanacak bir yol aramaya başladı.

Smalley ve ekibi olaya farklı bir açıdan yaklaşıp, hacimsel görüntüleme denilen, izleyenin tüm açılardan görebileceği bir 3-boyutlu görüntü oluşturma tekniği kullandılar. Bazı fizikçiler hacimsel görüntülemenin, yapım yılı 1977 olan Star Wars filminde prenses Leia’nın yardım çağırısı yapmak için kullandığı cihaza en çok yaklaşan teknoloji olduğu görüşünde. Glaskow Üniversitesi’nden optik fizikçi Miles Padgett, “Bu bize hologramların asla yapamayacağı bir olanak sunuyor ve tüm açılardan görüntü sağlıyor” diyor.

Bu kelebek, havada hareket eden tek bir parçacığın hacimsel görüntüleme yöntemi ile resmedilmesiyle oluşturulmuştur. Fotoğraf: Smalley Holografi Grubu.

Nature’de yayımlanan makaleye göre bu teknik, yüksek hızlı oyma işlemi gibi çalışıyor. Görünmeze yakın lazer atımlarının gücünü kullanarak tek bir parçacık (selüloz adı verilen bitki lifi) hapsediliyor ve düzensiz şekilde ısıtılıyor. Böylelikle selüloz ileri veya geri hareket ettirilebiliyor. Bir diğer lazer seti ise, havada hareket eden parçacık üzerine görünür ışık yansıtıyor. Eğer parçacık yeterince hızlı hareket ettirilirse, insan gözü saniyede 10’dan fazla görüntü karesini birbirinden ayıramadığından dolayı, hareket yörüngesi katı bir çizgi olarak görünüyor. Bunun da ötesinde görüntü değişimleri yeterince hızlı ise, hareket varmış gibi görünüyor.  Oluşturulan görüntü gerçek nesneler üzerine bindirilebiliyor ve izleyiciler görüntünün etrafından dolaşabiliyor.

Şimdilik elde edilen görüntüler milimetre düzeylerinde ve basit çizgilerden ibaret olsa da kelebek görüntüsü oluşturacak şekilde hareket eden bir yörünge oluşturuldu bile.

Harvard Üniversitesi’nden William Wilson, bu son derece basit tasarımın büyük bir potansiyeli olduğunu vurguluyor. Padgett ise “Bu teknolojik bir zafer ve keşke ben icat etmiş olsaydım” diyor.

Yaklaşımın, diğer 3-boyutlu görüntüleme tekniklerine göre birçok avantajı var. Hologram teknolojisi, kırınım ağı içeren bir 2-boyutlu ekrandan ışık geçirilerek elde ediliyor. Kırınım ağı ışığın yolunu manipüle ederek girişime girmesini sağlıyor ve görüntünün derinliği olduğu algısı uyanıyor. Modern hologramlar bütün renkleri içerisinde barındırıp gerçeğe uygun boyutlarda oluşturulsa da, hologramı oluşturan ışığın 2-boyutlu yüzeyden çıkmasından dolayı görüş açısının bir sınırı var. Bunun yanında, kırınım ağını hızla değiştirip farklı görüntülere geçmek oldukça zorludur ve bu nedenle hologramlar genellikle durgundur.

Hacimsel görüntülemede ise fiziksel olarak görüntü 3-boyutlu uzayda yeniden oluşturuluyor.  Bu yöntem genellikle hızla dönen 2-boyutlu bir ekran üzerine görüntü yansıtma üzerine olsa da, daha karmaşık düzenekler mevcut. Tokyo, Keio Üniversitesi’nde yapılan ve Smalley’e ilham veren kızgın plazma toplarının kullanıldığı görüntüleme yöntemi bunlardan bir tanesi. Fakat henüz yalnızca tek bir rengi  kullanabiliyor. Bir diğer yaklaşım da Microsoft’un HoloLens’i gibi artırılmış gerçeklik donanımlarının kullanılarak 3-boyutlu dünya illüzyonu yaratmak üzerine kurulu. Fakat burada da özel bir gözlük takmak gerekiyor ve veri trafiği oldukça fazla.

Smalley’in sistemi ise standart bilgisayar ekranlarından daha yüksek çözünürlüklü görüntüler elde edebilmeyi başarmış olsa da, karmaşık hareket sergileyen, gerçekçi boyutlardaki görüntüler elde edebilmek için fizikçilerin parçacıkların hareketlerini hızlandırmayı başarabilmesi ve aynı anda birden çok parçacığı takip edebilmesi gerekiyor.

Bahsedilen bu sorunlar hakkında Smalley, “Son yılda yapmış olduğumuz ilerlemeye benzer bir gelişmeyi önümüzdeki dört yılda da gösterebilirsek, kullanılabilir boyutlarda görüntüler elde edebilmeyi başaracağımız düşünüyorum” diyor.

Hayaletimsi kalıntılar

Arizona Üniversitesi’nden Nasser Peyghambarian, projeksiyonların görüntü kalıntılarından kurtulmanın zor olacağı yönünde bir dezavantaj olduğunu söylüyor. Çünkü gözlerimiz görüntünün önünden olduğu kadar arkasından da ışık almaya devam edecektir.

Bir diğer problem ise, parçacıkların hareketini kontrol edebilmek için uygulanacak kuvvetin çok küçük olmasından kaynaklanıyor.  Oluşacak ufak değişimler, görüntüde istikrarsızlaşmaya (distabilizasyon) sebep olacaktır. Bu nedenle parçacığın hızını değiştirecek -rüzgâr gibi- etkilerin çokluğundan dolayı sistemin sahada uygulanması zor gözüküyor. Fakat Smalley, fırtına olmadığı sürece bu konuya da bir çare bulunabileceğini düşünüyor.