XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Создание голографического 3D-проектора и 3D-голограмм

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Закирова В.А. 1

---

1Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение "Средняя общеобразовательная школа №1" с. Бураево МР Бураевский район Республики Башкортостан

Зарипова И.Р. 1

---

1Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение "Средняя общеобразовательная школа №1" с. Бураево МР Бураевский район Республики Башкортостан

Работа в формате PDF

2.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В последнее время на экранах телевизора мы часто видим рекламы от компании сотовой связи Теле2 и Альфастрахования с Алисой Селезневой, где персонажи управляют яркими, полупрозрачными экранами при помощи жестов и голосовых команд. И мне стало интересно, есть ли на самом деле такие чудо-технологии? Если есть, то, как они применяются?

Мы выяснили, что это голограмма и появляется она с помощью специального аппарата – проектора, который стоит очень дорого. Я задумалась, а возможно ли дома самому сделать похожий проектор из подручных материалов и спроектировать свою голограмму?

Желание сделать что-нибудь необычное и стала темой моей исследовательской работы.

Объект исследования: голографический 3D-проектор.

Предмет исследования: процесс получения голограммы и видео для 3D-голограмм.

Цель проекта: сконструировать голографический 3D-проектор в домашних условиях и создать видео для 3D-голограммы с помощью программы MovaviVideoEditor, применяя эффект хромакей.

Задачи:

1. узнать, что такое проектор и голограмма;

2. изучить технологию создания голограмм;

3. используя подручные материалы сконструировать 3D-проектор;

4. создать собственное видео для голографической пирамиды с помощью программ видеоредактора.

5. используя смартфон (планшет) и 3D-проектор для голограмм испытать изделие (перед одноклассниками);

6. сделать выводы.

Гипотеза: если создать 3D-проектор своими руками, то появится возможность демонстрировать видеоголограммы в домашних условиях.

Практическая значимость: созданное нами изделие можно применять на уроках биологии, математики, географии для наглядного представления модели различных объектов окружающего нас мира, а также для развлечения на днях рождениях и на школьных праздниках.

Материалы для исследования: в качестве проекционного аппарата был использован планшет; голографическая пирамида была вырезана из прозрачного органического стекла; для создания проекционного контента были использовано следующее ПО: Paint, MovaviVideoEditor.

Согласно поставленной цели и задачам в работе были применены следующие методы:

• метод гипотез (научное предположение о получении псевдоголограмм, и о возможности создания любого видео при наличии нужного ПО).

• экспериментальный метод (проектирование и сборка экспериментального образца установки, создание видео);

• теоретический метод (объяснение хода лучей в пирамиде).

1. Что такое голограмма и проектор?

Голограмма– это объёмное трехмерное яркое и полупрозрачное изображение, которое управляется при помощи жестов и голосовых команд. Она точно копирует контуры предмета и показывает его с разных сторон в постоянном движении (рис.1).

Рис.1. Голограмма

Саму технологию называют голографией. Чтобы увидеть голограмму или воспроизвести её, необходим специальный аппарат – проектор. Что же это такое?

Проектор — прибор, предназначенный для создания  изображения плоского предмета небольшого размера на большом экране (рис.2). Говоря о проекционном оборудовании, следует отметить, что любая проекционная система состоит из таких частей, как проецируемый объект, линза и источник света (лазер).

Рис.2. Проектор

Само слово проектор и проекция произошло от латинского «projicio», которое означает «бросаю вперед». Это словосочетание описывает работу традиционного проектора, который «бросает вперед» или проецирует изображение на экран. В основном используются в школах, на концертах, лазерных шоу, на презентациях для рекламы изделий, в медицине. Их условно можно разделить на: плоские (изображение плоское, с одной стороны) и объёмные (изображение предмета мы можем видеть с разных сторон). Виды проекторов из истории эволюции можно увидеть в Приложении 1.

2. 3D – голографические проекторы в современном мире

Сам процесс создания голограмм и голографических проекторов достаточно сложный и требует большого изучения. Однако сейчас начинают развиваться технологии, которые позволяют создавать такое проекторы. Они уже используются в современном мире и называются псевдоголограммами, эффект от которых сравним с «настоящими» голограммами. Примером могут служить голографические пирамиды (рис.3).

Рис.3. Голографическая пирамида

Пирамида дает плоское отображение действительных предметов, когда ее прозрачная поверхность преломляет попадающий на него свет таким образом, что возникает эффект объемности. В голографической пирамиде можно продемонстрировать любой объект, предварительно прорисовав его в 3D.

Где можно встретить данное оборудование? В различных развлекательных центрах, торговых площадях, выставочных залах или на презентационных мероприятиях. Кроме того, сегодня достаточно часто такие пирамиды устанавливают в местах большого скопления людей: вокзалы, аэропорты, гостиницы, рестораны, бары, кафе. Голографические 3D-пирамиды используются для показа трёхмерных рекламных роликов товара, или просто 3D макета, например телефона, фотоаппарата, здания и чего угодно. Так же у таких пирамид есть и другое назначение – виртуальная витрина, которая гарантированно привлечёт интерес к воспроизводимому ролику.

3. Практическая часть №1. Анкетирование

Прежде чем приступить к непосредственному созданию голограмм, узнаем, имеют ли какие-то представления о них мои одноклассники. Для них было проведено анкетирование в форме Yandex Forms, в котором было задано четыре вопросов, ответом на которые могли быть «Да» или «Нет», два вопроса с ответами «Да», «Нет» или «Не знаю» и один вопрос, подразумевающий открытый ответ (Приложение 2).

Анализ результатов позволил увидеть следующее: большинство учащихся никогда не видели голограмму в реальности (55,6%), но при этом 80,6% имеют представления о ней. 58,3% опрошенных знают, что такое голограмма с точки зрения науки. 58,3% не знакомы с принципами работы голограммы. Но интересно то, что 44,4% считают, что есть возможность самостоятельно изготовить голограмму и 63,9% хотели бы создать её. Результаты анкетирования представлены на (рис. 4).

Рис. 4. Результаты анкетирования учащихся 5А и 5Б классов.

Проанализировав ответы на вопрос №7, было выяснено, что одноклассники использовали бы голограмму:

1. В учебе (41,6%).

2. В киноиндустрии при съемке фильмов (25%).

3. В бизнесе для рекламирования (11,1%).

4. В путешествиях (11,1%).

5. Для развлечения (2,8%).

6. Для общения в качестве средства связи (2,8%).

7. В театре (2,8%).

8. Для получения информации (2,8%).

Анализирую, можно сделать вывод, что многие ни разу не видели голограмму, но имеют представление о ней. Большинство бы хотело попробовать создать собственную голограмму, а так же использовать в повседневной жизни.

4. Практическая часть №2. Создание голографического проектора.

Мы предположили, что голографический 3D-проектор можно изготовить в домашних условиях и получить объемные изображения при помощи пирамидального голографического проектора.

Изучив ролики в Интернете, решили сконструировать модель такого проектора и испытать её.

Для изготовления проектора нам потребуется:

• прозрачный и двухсторонний скотч,

• канцелярский нож или ножницы,

• органический пластик,

• мобильный телефон (смартфон) или планшет,

• чёрный картон,

• полые пластмассовые трубки,

• голографическое видео.

Основное преимущество пирамиды - обзор, составляющий 360^о. Изображение для пирамиды - это видео или графическое изображение в виде файла, созданного по специальной раскладке по количеству сторон пирамиды на черном фоне.

В качестве материала при изготовлении пирамиды (квадровизора) использовали прозрачный органический пластик (Рис.5).

Рис.5. Прозрачный органический пластик

Ход изготовления(Приложение 4):

1. изготавливаем трафарет стороны пирамиды (Приложение 3);

2. сначала временно приклеим трафарет на двухсторонний скотч к прозрачному пластику;

3. далее с помощью канцелярского ножа или ножниц сделаем глубокие надрезы и после этого вырезаем. Обратите внимание, что угол наклона боковых граней пирамиды должен составлять точно 45 градусов;

4. повторяем эту операцию еще три раза для получения в итоге четырех одинаковых заготовок;

5. Полученные трапеции склеиваем между собой скотчем, для чего раскладываем их на одной плоскости, приложив ребрами друг к другу. После переворачивания полученной плоской фигуры формируем из нее объемную призму. Теперь ее ребра с наружной стороны закрепляем скотчем;

6. делаем столик из полипропиленовых трубок (у меня трубки из кукольного домика), тонкого стекла и чёрного картона;

7) прикрепляем пирамиду в центр стекла, сверху ставим планшет и запускаем соответствующий видеоклип. Видео для голограммы должно быть исключительно на черном фоне.

8) Производим просмотр объемного голографического изображения.

Вот и все. Голографический проектор готов!

Кстати, такая маленькая пирамидка заводского изготовления стоит в интернете около 2000 рублей. Рассчитаем нашу получившуюся стоимость:

Однако, оказывается, можно сэкономить и смастерить такой голографический проектор, который будет работать на базе телефона или планшета, своими руками.

Голограмма, которую мы получаем в собранной нами голографической установке, представляет собой четыре плоских изображения одного объекта, созданные с четырех различных сторон (рис.6). Эти четыре изображения, попадая в одну точку, воспринимаются человеческим глазом как единое объемное изображение.

Рис.6. Голограмма

В сети Интернет мы нашли несколько готовых видео, обработанных с помощью программ для создания мультиплексных голограмм и представляющих собой четыре изображения одного объекта с разных сторон. Производим просмотр объемного голографического изображения (рис. 7).

Рис.7. Просмотр готовых видео-голограмм

Все это было весело и интересно. Но одно дело воспроизводить готовое видео, совсем другое дело - создать видео самим.

5. Практическая часть №3. Создание своего видео для голограммы.

По материалам интернета мы изучили принципы создания видео для этих голограмм. При помощи видеоредактора MovaviVideoEditor, применяя эффект хромакей, создали свой фильм для воспроизведения голограммы.

Ход работы (Приложение 5):

1) При помощи костюмов Хип хоп, Клоуна сняли танцевальный батл фильм на фоне голубой стены.

2) В графическом редакторе Paint нарисовали квадрат 720х720 пикселей, закрасили в голубой цвет и разделили диагоналями черного цвета на 4 части. Это будет голубой фон для хромакея.

3) Запустили видеоредактор MovaviVideoEditor. На одну дорожку поставили музыку, на другую - фон, на третью – отснятое видео.

4). В режиме наложения поставили четыре копии видео в четыре треугольника квадратного фона.

5). С помощью хромакея удалили голубой фон.

6) Смотрели с помощью самодельного голографического проектора.

Получилось очень классно!

Краткое описание работы можно посмотреть по ссылке https://disk.yandex.ru/i/3dNWoGRQ4W69Ng, где сделана запись с экрана во время монтажа.

Видео для 3D-голограммы, созданное в рамках проекта можно посмотреть по ссылке https://disk.yandex.ru/i/1lUfFk-8sbzARQ.

Заключение

Работая над темой нашего исследования, нам удалось узнать, что такое голограмма и проектор, изучили историю развития голографии, принцип работы голографической установки. Также узнали, существуют ли голографические проекторы в современном мире и для чего они используются. Провели анкетирование среди учащихся школы.

Используя смартфон (планшет) и подручные материалы, нам удалось создать конструкцию 3D-голографического проектора и собрать экспериментальный образец. Нашли видеоматериалы для демонстрации голограммы в классе, сами создали видео. Ребята с интересом смотрели и задавали вопросы.

Таким образом, наша гипотеза подтвердилась - появилась возможность демонстрировать видеоголограммы в домашних условиях и спроектировать на нем свою голограмму.

Тема оказалась очень интересной, и мы хотели бы со временем продолжить над ней работу для создания рекламных роликов и мультфильмов. Ведь парящие в воздухе изображения, слова и двигающиеся предметы привлекают внимание и запоминаются надолго.

Список источников

1. Библиографическое описание: Алексеев В.Е., Малгаров И.И. Самодельная голографическая 3D-пирамида // Юный ученый. — 2016. — №4.1. — С. 107-109.

2. http://trendclub.ru/blogs/dreamrobot/6781

6. http://yun.moluch.ru/archive/7/420/

7. http://itzamna.ru/stati/sila-tochnyix-nauk.-princzip-rabotyi-golograficheskoj-piramidyi

8. http://zillion.net/ru/

9. https://yandex.ru/video/

Приложение 1

Приложение 2

Анкета для учащихся:

1. Видели ли вы голограмму в реальности, а не в кино и на компьютере?

2. Имеете ли вы представление о голограмме?

3. Знаете ли вы, что такое голограмма с точки зрения науки?

4. Знаете ли вы принцип работы голограммы?

5. Можно ли создать голограмму своими руками?

6. Хотели бы вы создать голограмму своими руками?

7. Где бы вы использовали голограмму? Для чего?

Ссылка на анкету к форме Yandex Forms: https://forms.yandex.ru/u/6785669984227cbe10af7971/

Скрин анкеты:

Приложение 3

Трафарет стороны пирамиды

10 мм

60 мм

30 мм

18 мм

Выкройка для изготовления пирамиды.

Красным цветом указаны размеры для изготовления

большой пирамиды для планшета.

Приложение 4

Ход изготовления 3D-голографического проектора для показа голограмм

Приложение 5

Создание своего видео для голограммы

Краткое описание работы (запись с экрана во время монтажа): https://disk.yandex.ru/i/3dNWoGRQ4W69Ng.

Рис.1. Видео с кратким описанием работы по созданию видео для голограмм

Видео для 3D-голограммы, созданное в рамках проекта: https://disk.yandex.ru/i/1lUfFk-8sbzARQ.

Рис.2. Собственное видео для 3D-голограммы